ロータディスクの翼溝部の探傷装置
【課題】肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査可能なタービンロータの翼溝部の探傷装置を提供する。
【解決手段】探傷装置１０は、超音波探傷プローブ１２と、超音波探傷プローブ１２を上下方向へ移動させる移動台１３と、超音波探傷プローブ１２及び移動台１３を支持する支持台１１と、を備えている。支持台１１は、窪み部２０ａを有する超音波探傷プローブ支持体２０と、超音波探傷プローブ支持体２０の上端部に揺動可能に連結された肩部接触体３０と、超音波探傷プローブ支持体２０に対する肩部接触体３０の揺動角度を固定する角度固定具４０と、を備えている。肩部３の傾斜角度αに合わせて肩部接触体３０の傾斜を角度固定具４０で調整することができる。
【解決手段】探傷装置１０は、超音波探傷プローブ１２と、超音波探傷プローブ１２を上下方向へ移動させる移動台１３と、超音波探傷プローブ１２及び移動台１３を支持する支持台１１と、を備えている。支持台１１は、窪み部２０ａを有する超音波探傷プローブ支持体２０と、超音波探傷プローブ支持体２０の上端部に揺動可能に連結された肩部接触体３０と、超音波探傷プローブ支持体２０に対する肩部接触体３０の揺動角度を固定する角度固定具４０と、を備えている。肩部３の傾斜角度αに合わせて肩部接触体３０の傾斜を角度固定具４０で調整することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンのタービンブレードの翼根部を収納するロータディスクの翼溝部に生じる応力腐食割れを、超音波探傷プローブを用いて検出するロータディスクの翼溝部の探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおける高・中圧蒸気タービンのロータは、高い温度条件で運転されるために、長期間使用されると、応力を受ける部位に応力腐食割れが発生することがある。この応力は、タービンブレードの翼根部が嵌合されているロータディスクの翼溝部の肩部に作用するため、当該肩部はタービンロータの余寿命を評価する上で重要な部位である。しかしながら、この翼溝部には翼根部が嵌合されているために、表面から見えない。そこで、従来から超音波を利用した応力腐食割れの非破壊検出方法が採用されてきた。例えば、特許文献１には、図１５に示すように、ロータディスクの翼溝部を超音波により探傷する探傷装置８０が開示されている。この探傷装置８０は、超音波探傷プローブ１２と、超音波探傷プローブ１２をロータディスクの半径方向へ移動させる移動台１３と、移動台１３を支持する支持台１１と、を備えている。ロータディスクの翼溝部を検査する場合には、作業員が支持台１１の屈曲部１１ｂをロータディスクの肩部（傾斜面）に当接させて、支持台１１をロータディスクに位置決めする。この状態で、超音波探傷プローブ１２はロータディスクの側面に密着している。そして、肩部を基準面として支持台１１をロータディスクの周方向に移動させながら、ロータディスクの全周にわたり、超音波探傷プローブ１２によって応力腐食割れの検出を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８６４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の探傷装置では、肩部の傾斜角度が異なる他のロータディスクを走査しようとしても、支持台の屈曲部の傾斜角度が異なるため、支持台の設置状態が不安定となり、超音波探傷プローブを所定位置に正確に配置できないという問題点があった。したがって、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査する場合には、それぞれの傾斜角度に応じた探傷装置を準備しなければならなかった。このため、製作にコストがかかるとともに、走査作業に手間がかかってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は係る従来技術の問題点に鑑み、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査可能なタービンロータの翼溝部の探傷装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した問題を解決する本発明に係るロータディスクの翼溝部の探傷装置は、タービンブレードの翼根部を収納するロータディスクの翼溝部に生じる応力腐食割れを、超音波探傷プローブを前記ロータディスクの側部に接触させて検出するロータディスクの翼溝部の探傷装置であって、
前記ロータディスクの側面に接触する接触面を有する超音波探傷プローブと、
前記超音波探傷プローブの前記接触面を前記ロータディスクの前記側面と対向する位置に配置する超音波探傷プローブ支持体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に揺動可能に軸支されて、前記ロータディスクの前記側面の上部に形成された傾斜を有する肩部に接触して前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの前記側面に沿って位置決めする肩部接触体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に設けられて、前記肩部の傾斜に対応するように前記肩部接触体の角度を固定する角度固定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記ロータディスクの翼溝部の探傷装置によれば、超音波探傷プローブ支持体、肩部接触体及び角度固定手段を備えているため、肩部接触体を肩部の傾斜に沿うように傾けて固定することができる。これにより、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査することができる。
【０００８】
また、前記肩部接触体は、複数のローラを介して前記肩部の周方向に移動可能としてもよい。
【０００９】
本発明に係る探傷装置で探傷作業を行う際は、肩部接触体をロータディスクの肩部に載置させる。肩部接触体は平面的に形成されているため、曲率の大きいロータディスクの肩部に肩部接触体を載置すると、不安定な状態となってしまう場合がある。しかし、複数のローラを肩部に当接させることで、探傷装置を安定した状態で肩部に載置することができる。また、曲率の異なる複数種類のロータディスクにも適用することができる。さらに、ローラを備えるので、探傷装置の移動を容易にし、手動走査を容易にすることができる。
【００１０】
また、前記肩部接触体は、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることとしてもよい。
【００１１】
このように、調整手段を備えているため、肩部接触体と肩部との間の隙間の広さを調整することができる。そして、隙間を広くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径外方向へ移動させて、隙間を狭くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径内方向へ移動させることができる。即ち調整手段により、超音波探傷プローブを配置する位置を微調整することができる。
【００１２】
また、前記肩部接触体は、前記肩部にローラ面が接する複数のローラと、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記調整手段はネジ機構から構成され、前記ローラは前記調整手段に接続されており、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることとしてもよい。
【００１３】
このように、ローラ及び調整手段を備えているため、調整手段でローラを移動させることにより、肩部接触体と肩部との間の隙間の広さを調整することができる。そして、隙間を広くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径外方向へ移動させて、隙間を狭くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径内方向へ移動させることができる。即ち調整手段により、超音波探傷プローブを配置する位置を微調整することができる。
また、本発明に係る探傷装置で探傷作業を行う際は、肩部接触体をロータディスクの肩部に載置させる。肩部接触体は平面的に形成されているため、曲率の大きいロータディスクの肩部に肩部接触体を載置すると、不安定な状態となってしまう場合がある。しかし、複数のローラを肩部に当接させることで、探傷装置を安定した状態で肩部に載置することができる。また、曲率の異なる複数種類のロータディスクにも適用することができる。さらに、ローラを備えるので、探傷装置の移動を容易にし、手動走査を容易にすることができる。
【００１４】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記ロータディスクの側面にローラ面が接するローラを有し、
前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体は、それぞれ磁気的吸引力を生じさせる磁石を有し、
前記磁石の磁気的吸引力によって前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体を前記ロータディスクに前記ローラを介して吸着させてもよい。
【００１５】
このように、磁石を備えているため、超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体をロータディスクにローラを介して吸着させることができる。これにより、手を離しても探傷装置の位置がずれないため、作業員の負担を低減することができる。したがって、超音波探傷の手動走査が安定するとともに、作業効率を向上させることができる。
そして、従来、磁石からなるローラが用いられており、ローラにごみが吸着されてローラが回転不能となる場合があったが、本発明に係るローラは磁石では無いため、ごみが吸着されて回転不能となることはない。また、超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体をロータディスクにローラを介して吸着させているため、超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体はロータディスクに非接触である。これにより、ごみが超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体に吸着しても、探傷装置とロータディスクとの距離を変化させることなく、一定のまま探傷装置を走査させることができる。これにより、応力腐食割れを精度良く検出することができる。
【００１６】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブ支持体から前記ロータディスク側に向かって前記ロータディスクに当接するまで延設されたスカートを更に備え、
前記超音波探傷プローブ支持体と前記ロータディスクとの間に接触媒質を保持することとしてもよい。
【００１７】
このように、スカートを備えているため、超音波探傷プローブ支持体とロータディスクとの間に接触媒質を保持することができる。これにより、接触媒質の給油回数を低減できるため、作業効率が向上する。
【００１８】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブが前記超音波探傷プローブ支持体から脱落することを防止するプローブ押え治具を更に備えることとしてもよい。
【００１９】
このように、プローブ押え治具を備えているため、超音波探傷プローブを手で押さえなくても超音波探傷プローブは落下しない。これにより、超音波探傷の手動走査がさらに安定するとともに、作業効率が向上する。
【００２０】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブの前記接触面と前記ロータディスクの前記側面との間に介在するスペーサを備え、前記超音波探傷プローブの前記接触面が前記ロータディスクの前記側面に接触することを防止することとしてもよい。
【００２１】
このように、スペーサを備えているため、超音波探傷プローブの表面の摩耗を防止できる。これにより、超音波探傷プローブの交換頻度が少なくなるため、メンテナンス費を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査可能なタービンロータの翼溝部の探傷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す正面図である。
【図４】角度固定具の他の実施例を示す側面図である。
【図５】角度固定具の他の実施例を示す正面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す正面図である。
【図８】高さ調整手段の他の実施例を示す側面図である。
【図９】図８のＡ矢視図である。
【図１０】高さ調整手段の他の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す正面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態に係る探傷装置をロータディスクに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】従来のロータディスクの翼溝部の探傷装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２５】
図１〜図３は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す斜視図、側面図、正面図である。
図１〜図３に示すように、ロータディスク１の外周端部には、全周にわたり外方に向かって開口した翼溝部２が設けられている。タービンブレード４の下部には一体に翼根部５が形成され、タービンブレード４の翼根部５がロータディスク１の翼溝部２に嵌合されることにより、複数のタービンブレード４がロータディスク１の外周端部に接続されている。
【００２６】
タービンブレード４の外周端には、タービンブレード４を所定枚数毎に連結するシュラウド６が設けられている。また、ロータディスク１には、翼溝部２に対面した位置に、ロータディスク１の周方向に沿って傾斜面からなる肩部３が形成されている。
【００２７】
発電プラントにおける高・中圧蒸気タービンは、高い温度条件で運転されるために、長期間使用されると、繰り返し応力を受ける部位には応力腐食割れｃが発生することがある。この応力腐食割れｃを探傷するロータディスク１の翼溝部２の探傷装置（以下、ロータディスク１の翼溝部２の探傷装置を単に探傷装置１０という）について以下で説明する。
【００２８】
本発明に係る探傷装置１０は、超音波探傷プローブ１２と、超音波探傷プローブ１２を上下方向へ移動させる移動台１３と、超音波探傷プローブ１２及び移動台１３を支持する支持台１１と、を備えている。
【００２９】
支持台１１は、窪み部２０ａを有する超音波探傷プローブ支持体２０と、超音波探傷プローブ支持体２０の上端部に揺動可能に連結された肩部接触体３０と、超音波探傷プローブ支持体２０に対する肩部接触体３０の揺動角度を固定する角度固定具４０と、を備えている。
超音波探傷プローブ支持体２０の窪み部２０ａに肩部接触体３０の凸部３０ａが係合されている。角度固定具４０は、超音波探傷プローブ支持体２０と肩部接触体３０とが係合している箇所を貫通するボルト２１と、当該ボルト２１に螺合するナット２２とから構成されている。角度固定具４０のボルト２１、ナット２２を締結することにより、肩部接触体３０を超音波探傷プローブ支持体２０に固定することができる。即ち肩部接触体３０の揺動角度を固定することができる。また、ボルト２１、ナット２２を緩めることにより、肩部接触体３０の揺動角度を可変とすることができるので、肩部接触体３０の固定位置は、矢印ａ方向（図２参照）に調整可能である。
【００３０】
超音波探傷プローブ１２は、窪み部２０ａ内に配置されており、バネ構造体１５を介して支持台１１に取り付けられている。
移動台１３は、ボルト１４によって支持台１１に締付け固定されるが、移動台１３の固定位置は、ボルト１４を緩めることによって矢印ｂ方向（図３参照）に移動可能である。
また、超音波探傷プローブ１２は、バネ構造体１５によって、ロータディスク１の側面１ａに密着した状態で、側面１ａの面内で矢印ｄ方向（図３参照）に揺動可能である。
【００３１】
このような構成からなる探傷装置１０において、ロータディスク１の翼溝部２の周辺を検査する場合には、まず、肩部３の傾斜角度αに合わせて肩部接触体３０の傾斜を角度固定具４０で調整する。続いて、肩部接触体３０を肩部３に当接するように配置する。この状態で、超音波探傷プローブ支持体２０に支持された超音波探傷プローブ１２はロータディスク１の側面１ａに密着している。そして、肩部３に沿って肩部接触体３０をロータディスク１の周方向に摺動させながら、ロータディスク１の全周に亘って探傷作業を行う。また、探傷作業中に、超音波探傷プローブ１２とロータディスク１の側面１ａとの間の接触媒質が不足したら、支持台１１の上方から給油する。
【００３２】
上述したように、本実施形態に係る探傷装置１０によれば、超音波探傷プローブ支持体２０、肩部接触体３０及び角度固定具４０を備えているため、肩部接触体３０を肩部３の傾斜角度αに合わせて傾けることができる。これにより、肩部３の傾斜角度αが異なる複数種類のロータディスク１を走査することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、角度固定具４０としてボルト２１、ナット２２を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図４及び図５に示すように、調整ベルト２３を用いて肩部接触体３０を傾けてもよい。調整ベルト２用いた場合について以下に説明する。肩部接触体３０の凸部３０ａと超音波探傷プローブ支持台２０とは、ピン２４で揺動自在に連結されている。超音波探傷プローブ支持台２０の一方側端部２０ｅ及び肩部接触体３０の凸部３０ａには、それぞれ貫通孔２０ｄ、３０ｄが形成されている。また、超音波探傷プローブ支持台２０の他方側端部２０ｆの窪み部２０ａ側の面には、穴２０ｇが形成されている。一方側端部２０ｅ側から挿入されたピン２４が貫通孔２０ｄ、３０ｄ内を挿通し、先端部が穴２０ｇ内で支持されている。
【００３４】
また、超音波探傷プローブ支持体２０の側面２０ｈには、回転自在な走行ローラ２５と、当該走行ローラ２５の下方に設けられて、回転自在なストッパー付ローラ２６とが取り付けられている。ストッパー付ローラ２６はねじを有しており、このねじを締め付けることにより、回転を止めることができる。また、肩部接触体３０には、回転しない固定軸２７が設けられている。調整ベルト２３の両端は、それぞれ固定軸２７、ストッパー付ローラ２６に接続されている。また、調整ベルト２３の中央部は、走行ローラ２５に巻きつけられている。
【００３５】
このように構成された探傷装置１０は、ストッパー付ローラ２６を所定方向に回転させると調整ベルト２３がストッパー付ローラ２６に巻き付けられることで、肩部接触体３０が図４中の矢印ｍ方向に傾斜する。一方、ストッパー付ローラ２６を所定方向と反対に回転させると調整ベルト２３がストッパー付ローラ２６から繰り出されることにより、肩部接触体３０が図４中の矢印ｎ方向に傾斜する。肩部接触体３０を所望の傾斜角度で固定する際は、ストッパー付ローラ２６を固定することで、肩部接触体３０を所望の傾斜角度で固定することができる。
【００３６】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。第二実施形態に係る探傷装置は、第一実施形態に係る探傷装置の肩部接触体３０に走行ローラを追加したものである。
【００３７】
図６及び図７は、それぞれ本発明の第二実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図、正面図である。
図６及び図７に示すように、探傷装置５０の肩部接触体３０は、複数の走行ローラ１６と、各走行ローラ１６の高さ位置を調整する高さ調整手段１７と、備えている。
高さ調整手段１７は、各走行ローラ１６をそれぞれ回動可能に支持する複数の枠３１と、各枠３１同士を連結する連結板３２と、一端が連結板３２に接続された送りねじ３３と、を備えている。各走行ローラ１６、各枠３１及び連結板３２は、肩部３と対向する面（以下、対向面３０ｂという）に設けられている。また、各走行ローラ１６、各枠３１及び連結板３２は、肩部接触体３０の対向面３０ｂに形成された凹部３４内に収容されている。送りねじ３３は、肩部接触体３０の上面３０ｃから凹部３４までを貫通するように形成されたねじ穴３５に螺合し、上端部が肩部接触体３０の上面３０ｃから突出するように設けられている。送りねじ３３を回転させることにより、複数の走行ローラ１６を一括して移動させることができる。これにより、肩部接触体３０の対向面３０ｂから突出するすべての走行ローラ１６の長さを同一にすることができる。また、送りねじ３３を回転させて、肩部接触体３０の対向面３０ｂと肩部３との間の隙間の広さを調整することで、超音波探傷プローブ支持体２０をロータディスク１の径方向に移動させることができる。具体的には、隙間を広くしたときに超音波探傷プローブ支持体２０をロータディスク１の径外方向へ移動させて、隙間を狭くしたときに超音波探傷プローブ支持体２０をロータディスク１の径内方向へ移動させることができる。
【００３８】
探傷装置５０を走査させる際は、まず、角度固定具４０を調整して、肩部接触体３０の傾斜角度を肩部３の傾斜角度αに合わせる。そして、各走行ローラ１６のローラ面が肩部３に当接するように肩部接触体３０をロータディスク１の肩部３に載置する。このとき、肩部接触体３０の対向面３０ｂと肩部３との間には隙間が形成されている。
次に、送りねじ３３を回転させて各走行ローラ１６の高さ位置を調整することで、超音波探傷プローブ１２を所望の高さ位置に設置する。このとき、超音波探傷プローブ支持体２０に支持された超音波探傷プローブ１２はロータディスク１の側面１ａに密着している。
その後、各走行ローラ１６を肩部３に摺接させながら、即ち肩部３に沿って肩部接触体３０をロータディスク１の周方向に摺動させながら、ロータディスク１の全周に亘って探傷作業を行う。
【００３９】
上述したように本実施形態に係る探傷装置５０によれば、複数の走行ローラ１６を介して肩部接触体３０をロータディスク１の肩部３に載置することができる。肩部接触体３０は平面的に形成されているため、曲率を有する肩部３に肩部接触体３０を直接、載置すると、探傷装置５０が不安定な状態となってしまう。しかし、複数の走行ローラ１６を肩部３に当接させて走行ローラ１６で肩部接触体３０を支持しているため、探傷装置５０を安定した状態で設置することができる。また、曲率の異なる複数種類のロータディスク１にも適用することができる。さらに、走行ローラ１６を利用することで、探傷装置５０の移動を容易にし、手動走査を容易にすることができる。
そして、高さ調整手段１７で走行ローラ１６の高さ位置を調整することで、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０をロータディスク１の径方向に移動させることができる。即ち、超音波探傷プローブ支持体２０で支持された超音波探傷プローブ１２の高さ位置を容易に調整することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、肩部接触体３０に形成された凹部３４内に走行ローラ１６、枠３１及び連結板３２を収容する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、肩部接触体３０の対向面３０ｂの下方にこれらを設けてもよい。例えば、図８及び図９に示すように、肩部接触体３０を貫通するように形成されたねじ穴３５に螺合する送りねじ３３を設け、当該送りねじ３３の下端に走行ローラ１６、枠３１及び連結板３２を接続することとしてもよい。係る場合には、伸縮自在なベローズ３６を肩部接触体３０の対向面３０ｂに接続して、枠３１及び連結板３２を囲ってもよい。また、例えば、図１０に示すように、肩部接触体３０を貫通するように形成された複数のねじ穴３５にそれぞれ螺合する送りねじ３３を設け、各送りねじ３３の下端に走行ローラ１６及び枠３１を接続することとしてもよい。係る場合には、両送りねじ３３を連結ベルト３７で連結して、一方の送りねじ３３を所定角度回転させると他方の送りねじ３３も同じ向きに同じ角度だけ回転するようにする。
【００４１】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る探傷装置は、第二実施形態に係る探傷装置５０に磁石を追加したものである。
【００４２】
図１１及び図１２は、それぞれ本発明の第三実施形態に係る探傷装置を示す側面図、正面図である。
図１１及び図１２に示すように、超音波探傷プローブ支持体２０は、複数の磁石４１と、複数の走行ローラ２５とを備えている。各磁石４１は、ロータディスク１の側面１ａと対向する面（以下、対向面２０ｂという）に埋め込まれている。各磁石４１は、超音波探傷プローブ支持体２０の対向面２０ｂと面一になるように設けられている。また、各走行ローラ２５は、対向面２０ｂに形成された凹部１８内に収容されている。
肩部接触体３０は、複数の磁石４６を備えている。各磁石４６は、肩部接触体３０の対向面３０ｂに埋め込まれている。各磁石４６は、肩部接触体３０の対向面３０ｂと面一になるように設けられている。
【００４３】
上述した構成からなる探傷装置６０を走査させる際は、まず、角度固定具４０を調整して、肩部接触体３０の傾斜角度を肩部３の傾斜角度αに合わせる。次に、肩部接触体３０及び超音波探傷プローブ１２の各走行ローラ１６、２５がそれぞれ肩部３、ロータディスク１の側面１ａに当接するように配置する。続いて、送りねじ３３を回転させて各走行ローラ１６の高さ位置を調整することで、超音波探傷プローブ１２を所望の高さ位置を設置する。その後、各走行ローラ１６、２５を摺接させながら、肩部接触体３０を肩部３に沿ってロータディスク１の周方向に摺動させながら、ロータディスク１の全周に亘って探傷作業を行う。
【００４４】
上述したように、本実施形態に係る探傷装置６０によれば、磁石４１、４６を備えているため、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０をロータディスク１に走行ローラ２５を介して吸着させることができる。これにより、手を離しても探傷装置６０の位置がずれないため、作業員の負担を低減することができる。したがって、手動走査が安定するとともに、作業効率を向上させることができる。
そして、従来、磁力を有するローラが用いられており、このローラにごみが吸着されてローラが回転不能となる場合があったが、本発明に係る走行ローラ１６、２５は磁力を有していないため、ごみが吸着されて回転不能となることはない。また、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０をロータディスク１に走行ローラ１６、２５を介して吸着させているため、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０はロータディスク１に非接触である。これにより、ごみが超音波探傷プローブ支持体２０や肩部接触体３０に吸着しても、探傷装置６０とロータディスク１との距離を変化させることなく一定のまま探傷装置６０を走査させることができる。これにより、応力腐食割れを精度良く検出することができる。
また、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０は、走行ローラ１６、２５を介してロータディスク１の側面１ａに接触しているため、探傷作業中に接触媒質を供給する作業を省くことができる。
【００４５】
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態に係る探傷装置は、第一実施形態に係る探傷装置にスカート、プローブ押え治具及びスペーサを追加したものである。
【００４６】
図１３は、本発明の第四実施形態に係る探傷装置をロータディスク１に取り付けた状態を示す斜視図である。また、図１４は、図１３のＢ−Ｂ断面図である。
図１３及び図１４に示すように、探傷装置７０は、スカート４２と、プローブ押え治具４３と、スペーサ４４とを備えている。
【００４７】
スカート４２は、超音波探傷プローブ支持体２０からロータディスク１側に向かって延設されている。スカート４２のロータディスク１側の端部は、ロータディスク１の側面１ａに当接している。また、スカート４２は、超音波探傷プローブ支持体２０の両側面及び下面にそれぞれボルト４５で取り付けられている。これにより、走査中に探傷装置７０の上方から給油される接触媒質を、超音波探傷プローブ支持体２０とロータディスク１との間に保持することができる。
スカート４２として、本実施形態では、耐油性及び耐摺動性を有する厚手のゴム板を用いたが、この材質に限定されるものではなく、耐油性及び耐摺動性を有する高分子材料であれば他のものを用いてもよい。
【００４８】
プローブ押え治具４３は、その一端部が超音波探傷プローブ１２のロータディスク１と反対側の端面に接し、他端部が超音波探傷プローブ支持体２０にボルト４７で取り付けられている。これにより、ロータディスク１と反対側へ向かう超音波探傷プローブ１２の移動を抑制することができる。即ち超音波探傷プローブ１２が超音波探傷プローブ支持体２０から落下することを防止できる。
プローブ押え治具４３として、本実施形態では、薄手のゴム板を用いたが、この材質に限定されるものではなく、超音波探傷プローブ１２を保持できる程度の強度を有し、かつ、変形容易な柔質材料であれば他のものを用いてもよい。
【００４９】
スペーサ４４は、Ｌ字型の断面形状を有しており、その一端部が超音波探傷プローブ１２のロータディスク１側の端面に接し、他端が超音波探傷プローブ支持体２０の対向面２０ｂに接着剤で接続されている。探傷装置７０で走査する際に、スペーサ４４の一端部が、超音波探傷プローブ１２とロータディスク１との間に介在することで、超音波探傷プローブ１２がロータディスク１面に接触することを阻止する。
スペーサ４４として、本実施形態では、フッ素樹脂からなるものを用いたが、この材質に限定されるものではなく、耐摺動性及び耐摩耗性を有する材料であれば他のものを用いてもよい。
【００５０】
上述したように、本実施形態に係る探傷装置７０によれば、スカート４２を備えているため、超音波探傷プローブ支持体２０とロータディスク１との間に接触媒質を保持することができる。これにより、接触媒質の給油回数を低減できる。
また、プローブ押え治具４３を備えているため、超音波探傷プローブ１２を手で押さえなくても超音波探傷プローブ１２は落下しない。これにより、超音波探傷の手動走査が安定する。そして、接触媒質の給油回数を低減できることと相俟って、作業効率が向上する。
さらに、スペーサ４４を備えているため、超音波探傷プローブ１２の表面の摩耗を防止できる。これにより、超音波探傷プローブ１２の交換頻度が少なくなるため、メンテナンス費を低減することができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、第一実施形態の探傷装置１０にスカート４２、プローブ押え治具４３及びスペーサ４４を取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第二実施形態の探傷装置５０及び第三実施形態の探傷装置６０にも取り付け可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ロータディスク
１ａ 側面
２ 翼溝部
３ 肩部
４ タービンブレード
５ 翼根部
６ シュラウド
１０ 探傷装置
１１ 支持台
１２ 超音波探傷プローブ
１３ 移動台
１４ ボルト
１５ バネ構造体
１６ 走行ローラ
１７ 高さ調整手段
１８ 凹部
２０ 超音波探傷プローブ支持体
２０ａ 窪み部
２０ｂ 対向面
２０ｄ 貫通孔
２０ｅ 一方側端部
２０ｆ 他方側端部
２０ｇ 穴
２０ｈ 側面
２１ ボルト
２２ ナット
２３ 調整ベルト
２４ ピン
２５ ローラ
２６ ストッパー付ローラ
２７ 固定軸
３０ 肩部接触体
３０ａ 凸部
３０ｂ 対向面
３０ｃ 上面
３０ｄ 貫通孔
３１ 枠
３２ 連結板
３３ 送りねじ
３４ 凹部
３５ ねじ穴
３６ ベローズ
３７ 連結ベルト
４０ 角度固定具
４１ 磁石
４２ スカート
４３ プローブ押え治具
４４ スペーサ
４５ ボルト
４６ 磁石
４７ ボルト
５０ 探傷装置
６０ 探傷装置
７０ 探傷装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンのタービンブレードの翼根部を収納するロータディスクの翼溝部に生じる応力腐食割れを、超音波探傷プローブを用いて検出するロータディスクの翼溝部の探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおける高・中圧蒸気タービンのロータは、高い温度条件で運転されるために、長期間使用されると、応力を受ける部位に応力腐食割れが発生することがある。この応力は、タービンブレードの翼根部が嵌合されているロータディスクの翼溝部の肩部に作用するため、当該肩部はタービンロータの余寿命を評価する上で重要な部位である。しかしながら、この翼溝部には翼根部が嵌合されているために、表面から見えない。そこで、従来から超音波を利用した応力腐食割れの非破壊検出方法が採用されてきた。例えば、特許文献１には、図１５に示すように、ロータディスクの翼溝部を超音波により探傷する探傷装置８０が開示されている。この探傷装置８０は、超音波探傷プローブ１２と、超音波探傷プローブ１２をロータディスクの半径方向へ移動させる移動台１３と、移動台１３を支持する支持台１１と、を備えている。ロータディスクの翼溝部を検査する場合には、作業員が支持台１１の屈曲部１１ｂをロータディスクの肩部（傾斜面）に当接させて、支持台１１をロータディスクに位置決めする。この状態で、超音波探傷プローブ１２はロータディスクの側面に密着している。そして、肩部を基準面として支持台１１をロータディスクの周方向に移動させながら、ロータディスクの全周にわたり、超音波探傷プローブ１２によって応力腐食割れの検出を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８６４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の探傷装置では、肩部の傾斜角度が異なる他のロータディスクを走査しようとしても、支持台の屈曲部の傾斜角度が異なるため、支持台の設置状態が不安定となり、超音波探傷プローブを所定位置に正確に配置できないという問題点があった。したがって、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査する場合には、それぞれの傾斜角度に応じた探傷装置を準備しなければならなかった。このため、製作にコストがかかるとともに、走査作業に手間がかかってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は係る従来技術の問題点に鑑み、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査可能なタービンロータの翼溝部の探傷装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した問題を解決する本発明に係るロータディスクの翼溝部の探傷装置は、タービンブレードの翼根部を収納するロータディスクの翼溝部に生じる応力腐食割れを、超音波探傷プローブを前記ロータディスクの側部に接触させて検出するロータディスクの翼溝部の探傷装置であって、
前記ロータディスクの側面に接触する接触面を有する超音波探傷プローブと、
前記超音波探傷プローブの前記接触面を前記ロータディスクの前記側面と対向する位置に配置する超音波探傷プローブ支持体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に揺動可能に軸支されて、前記ロータディスクの前記側面の上部に形成された傾斜を有する肩部に接触して前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの前記側面に沿って位置決めする肩部接触体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に設けられて、前記肩部の傾斜に対応するように前記肩部接触体の角度を固定する角度固定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記ロータディスクの翼溝部の探傷装置によれば、超音波探傷プローブ支持体、肩部接触体及び角度固定手段を備えているため、肩部接触体を肩部の傾斜に沿うように傾けて固定することができる。これにより、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査することができる。
【０００８】
また、前記肩部接触体は、複数のローラを介して前記肩部の周方向に移動可能としてもよい。
【０００９】
本発明に係る探傷装置で探傷作業を行う際は、肩部接触体をロータディスクの肩部に載置させる。肩部接触体は平面的に形成されているため、曲率の大きいロータディスクの肩部に肩部接触体を載置すると、不安定な状態となってしまう場合がある。しかし、複数のローラを肩部に当接させることで、探傷装置を安定した状態で肩部に載置することができる。また、曲率の異なる複数種類のロータディスクにも適用することができる。さらに、ローラを備えるので、探傷装置の移動を容易にし、手動走査を容易にすることができる。
【００１０】
また、前記肩部接触体は、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることとしてもよい。
【００１１】
このように、調整手段を備えているため、肩部接触体と肩部との間の隙間の広さを調整することができる。そして、隙間を広くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径外方向へ移動させて、隙間を狭くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径内方向へ移動させることができる。即ち調整手段により、超音波探傷プローブを配置する位置を微調整することができる。
【００１２】
また、前記肩部接触体は、前記肩部にローラ面が接する複数のローラと、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記調整手段はネジ機構から構成され、前記ローラは前記調整手段に接続されており、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることとしてもよい。
【００１３】
このように、ローラ及び調整手段を備えているため、調整手段でローラを移動させることにより、肩部接触体と肩部との間の隙間の広さを調整することができる。そして、隙間を広くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径外方向へ移動させて、隙間を狭くしたときに超音波探傷プローブ支持体をロータディスクの径内方向へ移動させることができる。即ち調整手段により、超音波探傷プローブを配置する位置を微調整することができる。
また、本発明に係る探傷装置で探傷作業を行う際は、肩部接触体をロータディスクの肩部に載置させる。肩部接触体は平面的に形成されているため、曲率の大きいロータディスクの肩部に肩部接触体を載置すると、不安定な状態となってしまう場合がある。しかし、複数のローラを肩部に当接させることで、探傷装置を安定した状態で肩部に載置することができる。また、曲率の異なる複数種類のロータディスクにも適用することができる。さらに、ローラを備えるので、探傷装置の移動を容易にし、手動走査を容易にすることができる。
【００１４】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記ロータディスクの側面にローラ面が接するローラを有し、
前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体は、それぞれ磁気的吸引力を生じさせる磁石を有し、
前記磁石の磁気的吸引力によって前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体を前記ロータディスクに前記ローラを介して吸着させてもよい。
【００１５】
このように、磁石を備えているため、超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体をロータディスクにローラを介して吸着させることができる。これにより、手を離しても探傷装置の位置がずれないため、作業員の負担を低減することができる。したがって、超音波探傷の手動走査が安定するとともに、作業効率を向上させることができる。
そして、従来、磁石からなるローラが用いられており、ローラにごみが吸着されてローラが回転不能となる場合があったが、本発明に係るローラは磁石では無いため、ごみが吸着されて回転不能となることはない。また、超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体をロータディスクにローラを介して吸着させているため、超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体はロータディスクに非接触である。これにより、ごみが超音波探傷プローブ支持体及び肩部接触体に吸着しても、探傷装置とロータディスクとの距離を変化させることなく、一定のまま探傷装置を走査させることができる。これにより、応力腐食割れを精度良く検出することができる。
【００１６】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブ支持体から前記ロータディスク側に向かって前記ロータディスクに当接するまで延設されたスカートを更に備え、
前記超音波探傷プローブ支持体と前記ロータディスクとの間に接触媒質を保持することとしてもよい。
【００１７】
このように、スカートを備えているため、超音波探傷プローブ支持体とロータディスクとの間に接触媒質を保持することができる。これにより、接触媒質の給油回数を低減できるため、作業効率が向上する。
【００１８】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブが前記超音波探傷プローブ支持体から脱落することを防止するプローブ押え治具を更に備えることとしてもよい。
【００１９】
このように、プローブ押え治具を備えているため、超音波探傷プローブを手で押さえなくても超音波探傷プローブは落下しない。これにより、超音波探傷の手動走査がさらに安定するとともに、作業効率が向上する。
【００２０】
また、前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブの前記接触面と前記ロータディスクの前記側面との間に介在するスペーサを備え、前記超音波探傷プローブの前記接触面が前記ロータディスクの前記側面に接触することを防止することとしてもよい。
【００２１】
このように、スペーサを備えているため、超音波探傷プローブの表面の摩耗を防止できる。これにより、超音波探傷プローブの交換頻度が少なくなるため、メンテナンス費を低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、肩部の傾斜角度が異なる複数種類のロータディスクを走査可能なタービンロータの翼溝部の探傷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す正面図である。
【図４】角度固定具の他の実施例を示す側面図である。
【図５】角度固定具の他の実施例を示す正面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す正面図である。
【図８】高さ調整手段の他の実施例を示す側面図である。
【図９】図８のＡ矢視図である。
【図１０】高さ調整手段の他の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す正面図である。
【図１３】本発明の第四実施形態に係る探傷装置をロータディスクに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】従来のロータディスクの翼溝部の探傷装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２５】
図１〜図３は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す斜視図、側面図、正面図である。
図１〜図３に示すように、ロータディスク１の外周端部には、全周にわたり外方に向かって開口した翼溝部２が設けられている。タービンブレード４の下部には一体に翼根部５が形成され、タービンブレード４の翼根部５がロータディスク１の翼溝部２に嵌合されることにより、複数のタービンブレード４がロータディスク１の外周端部に接続されている。
【００２６】
タービンブレード４の外周端には、タービンブレード４を所定枚数毎に連結するシュラウド６が設けられている。また、ロータディスク１には、翼溝部２に対面した位置に、ロータディスク１の周方向に沿って傾斜面からなる肩部３が形成されている。
【００２７】
発電プラントにおける高・中圧蒸気タービンは、高い温度条件で運転されるために、長期間使用されると、繰り返し応力を受ける部位には応力腐食割れｃが発生することがある。この応力腐食割れｃを探傷するロータディスク１の翼溝部２の探傷装置（以下、ロータディスク１の翼溝部２の探傷装置を単に探傷装置１０という）について以下で説明する。
【００２８】
本発明に係る探傷装置１０は、超音波探傷プローブ１２と、超音波探傷プローブ１２を上下方向へ移動させる移動台１３と、超音波探傷プローブ１２及び移動台１３を支持する支持台１１と、を備えている。
【００２９】
支持台１１は、窪み部２０ａを有する超音波探傷プローブ支持体２０と、超音波探傷プローブ支持体２０の上端部に揺動可能に連結された肩部接触体３０と、超音波探傷プローブ支持体２０に対する肩部接触体３０の揺動角度を固定する角度固定具４０と、を備えている。
超音波探傷プローブ支持体２０の窪み部２０ａに肩部接触体３０の凸部３０ａが係合されている。角度固定具４０は、超音波探傷プローブ支持体２０と肩部接触体３０とが係合している箇所を貫通するボルト２１と、当該ボルト２１に螺合するナット２２とから構成されている。角度固定具４０のボルト２１、ナット２２を締結することにより、肩部接触体３０を超音波探傷プローブ支持体２０に固定することができる。即ち肩部接触体３０の揺動角度を固定することができる。また、ボルト２１、ナット２２を緩めることにより、肩部接触体３０の揺動角度を可変とすることができるので、肩部接触体３０の固定位置は、矢印ａ方向（図２参照）に調整可能である。
【００３０】
超音波探傷プローブ１２は、窪み部２０ａ内に配置されており、バネ構造体１５を介して支持台１１に取り付けられている。
移動台１３は、ボルト１４によって支持台１１に締付け固定されるが、移動台１３の固定位置は、ボルト１４を緩めることによって矢印ｂ方向（図３参照）に移動可能である。
また、超音波探傷プローブ１２は、バネ構造体１５によって、ロータディスク１の側面１ａに密着した状態で、側面１ａの面内で矢印ｄ方向（図３参照）に揺動可能である。
【００３１】
このような構成からなる探傷装置１０において、ロータディスク１の翼溝部２の周辺を検査する場合には、まず、肩部３の傾斜角度αに合わせて肩部接触体３０の傾斜を角度固定具４０で調整する。続いて、肩部接触体３０を肩部３に当接するように配置する。この状態で、超音波探傷プローブ支持体２０に支持された超音波探傷プローブ１２はロータディスク１の側面１ａに密着している。そして、肩部３に沿って肩部接触体３０をロータディスク１の周方向に摺動させながら、ロータディスク１の全周に亘って探傷作業を行う。また、探傷作業中に、超音波探傷プローブ１２とロータディスク１の側面１ａとの間の接触媒質が不足したら、支持台１１の上方から給油する。
【００３２】
上述したように、本実施形態に係る探傷装置１０によれば、超音波探傷プローブ支持体２０、肩部接触体３０及び角度固定具４０を備えているため、肩部接触体３０を肩部３の傾斜角度αに合わせて傾けることができる。これにより、肩部３の傾斜角度αが異なる複数種類のロータディスク１を走査することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、角度固定具４０としてボルト２１、ナット２２を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図４及び図５に示すように、調整ベルト２３を用いて肩部接触体３０を傾けてもよい。調整ベルト２用いた場合について以下に説明する。肩部接触体３０の凸部３０ａと超音波探傷プローブ支持台２０とは、ピン２４で揺動自在に連結されている。超音波探傷プローブ支持台２０の一方側端部２０ｅ及び肩部接触体３０の凸部３０ａには、それぞれ貫通孔２０ｄ、３０ｄが形成されている。また、超音波探傷プローブ支持台２０の他方側端部２０ｆの窪み部２０ａ側の面には、穴２０ｇが形成されている。一方側端部２０ｅ側から挿入されたピン２４が貫通孔２０ｄ、３０ｄ内を挿通し、先端部が穴２０ｇ内で支持されている。
【００３４】
また、超音波探傷プローブ支持体２０の側面２０ｈには、回転自在な走行ローラ２５と、当該走行ローラ２５の下方に設けられて、回転自在なストッパー付ローラ２６とが取り付けられている。ストッパー付ローラ２６はねじを有しており、このねじを締め付けることにより、回転を止めることができる。また、肩部接触体３０には、回転しない固定軸２７が設けられている。調整ベルト２３の両端は、それぞれ固定軸２７、ストッパー付ローラ２６に接続されている。また、調整ベルト２３の中央部は、走行ローラ２５に巻きつけられている。
【００３５】
このように構成された探傷装置１０は、ストッパー付ローラ２６を所定方向に回転させると調整ベルト２３がストッパー付ローラ２６に巻き付けられることで、肩部接触体３０が図４中の矢印ｍ方向に傾斜する。一方、ストッパー付ローラ２６を所定方向と反対に回転させると調整ベルト２３がストッパー付ローラ２６から繰り出されることにより、肩部接触体３０が図４中の矢印ｎ方向に傾斜する。肩部接触体３０を所望の傾斜角度で固定する際は、ストッパー付ローラ２６を固定することで、肩部接触体３０を所望の傾斜角度で固定することができる。
【００３６】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。第二実施形態に係る探傷装置は、第一実施形態に係る探傷装置の肩部接触体３０に走行ローラを追加したものである。
【００３７】
図６及び図７は、それぞれ本発明の第二実施形態に係る探傷装置をロータディスクに設置した状態を示す側面図、正面図である。
図６及び図７に示すように、探傷装置５０の肩部接触体３０は、複数の走行ローラ１６と、各走行ローラ１６の高さ位置を調整する高さ調整手段１７と、備えている。
高さ調整手段１７は、各走行ローラ１６をそれぞれ回動可能に支持する複数の枠３１と、各枠３１同士を連結する連結板３２と、一端が連結板３２に接続された送りねじ３３と、を備えている。各走行ローラ１６、各枠３１及び連結板３２は、肩部３と対向する面（以下、対向面３０ｂという）に設けられている。また、各走行ローラ１６、各枠３１及び連結板３２は、肩部接触体３０の対向面３０ｂに形成された凹部３４内に収容されている。送りねじ３３は、肩部接触体３０の上面３０ｃから凹部３４までを貫通するように形成されたねじ穴３５に螺合し、上端部が肩部接触体３０の上面３０ｃから突出するように設けられている。送りねじ３３を回転させることにより、複数の走行ローラ１６を一括して移動させることができる。これにより、肩部接触体３０の対向面３０ｂから突出するすべての走行ローラ１６の長さを同一にすることができる。また、送りねじ３３を回転させて、肩部接触体３０の対向面３０ｂと肩部３との間の隙間の広さを調整することで、超音波探傷プローブ支持体２０をロータディスク１の径方向に移動させることができる。具体的には、隙間を広くしたときに超音波探傷プローブ支持体２０をロータディスク１の径外方向へ移動させて、隙間を狭くしたときに超音波探傷プローブ支持体２０をロータディスク１の径内方向へ移動させることができる。
【００３８】
探傷装置５０を走査させる際は、まず、角度固定具４０を調整して、肩部接触体３０の傾斜角度を肩部３の傾斜角度αに合わせる。そして、各走行ローラ１６のローラ面が肩部３に当接するように肩部接触体３０をロータディスク１の肩部３に載置する。このとき、肩部接触体３０の対向面３０ｂと肩部３との間には隙間が形成されている。
次に、送りねじ３３を回転させて各走行ローラ１６の高さ位置を調整することで、超音波探傷プローブ１２を所望の高さ位置に設置する。このとき、超音波探傷プローブ支持体２０に支持された超音波探傷プローブ１２はロータディスク１の側面１ａに密着している。
その後、各走行ローラ１６を肩部３に摺接させながら、即ち肩部３に沿って肩部接触体３０をロータディスク１の周方向に摺動させながら、ロータディスク１の全周に亘って探傷作業を行う。
【００３９】
上述したように本実施形態に係る探傷装置５０によれば、複数の走行ローラ１６を介して肩部接触体３０をロータディスク１の肩部３に載置することができる。肩部接触体３０は平面的に形成されているため、曲率を有する肩部３に肩部接触体３０を直接、載置すると、探傷装置５０が不安定な状態となってしまう。しかし、複数の走行ローラ１６を肩部３に当接させて走行ローラ１６で肩部接触体３０を支持しているため、探傷装置５０を安定した状態で設置することができる。また、曲率の異なる複数種類のロータディスク１にも適用することができる。さらに、走行ローラ１６を利用することで、探傷装置５０の移動を容易にし、手動走査を容易にすることができる。
そして、高さ調整手段１７で走行ローラ１６の高さ位置を調整することで、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０をロータディスク１の径方向に移動させることができる。即ち、超音波探傷プローブ支持体２０で支持された超音波探傷プローブ１２の高さ位置を容易に調整することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、肩部接触体３０に形成された凹部３４内に走行ローラ１６、枠３１及び連結板３２を収容する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、肩部接触体３０の対向面３０ｂの下方にこれらを設けてもよい。例えば、図８及び図９に示すように、肩部接触体３０を貫通するように形成されたねじ穴３５に螺合する送りねじ３３を設け、当該送りねじ３３の下端に走行ローラ１６、枠３１及び連結板３２を接続することとしてもよい。係る場合には、伸縮自在なベローズ３６を肩部接触体３０の対向面３０ｂに接続して、枠３１及び連結板３２を囲ってもよい。また、例えば、図１０に示すように、肩部接触体３０を貫通するように形成された複数のねじ穴３５にそれぞれ螺合する送りねじ３３を設け、各送りねじ３３の下端に走行ローラ１６及び枠３１を接続することとしてもよい。係る場合には、両送りねじ３３を連結ベルト３７で連結して、一方の送りねじ３３を所定角度回転させると他方の送りねじ３３も同じ向きに同じ角度だけ回転するようにする。
【００４１】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係る探傷装置は、第二実施形態に係る探傷装置５０に磁石を追加したものである。
【００４２】
図１１及び図１２は、それぞれ本発明の第三実施形態に係る探傷装置を示す側面図、正面図である。
図１１及び図１２に示すように、超音波探傷プローブ支持体２０は、複数の磁石４１と、複数の走行ローラ２５とを備えている。各磁石４１は、ロータディスク１の側面１ａと対向する面（以下、対向面２０ｂという）に埋め込まれている。各磁石４１は、超音波探傷プローブ支持体２０の対向面２０ｂと面一になるように設けられている。また、各走行ローラ２５は、対向面２０ｂに形成された凹部１８内に収容されている。
肩部接触体３０は、複数の磁石４６を備えている。各磁石４６は、肩部接触体３０の対向面３０ｂに埋め込まれている。各磁石４６は、肩部接触体３０の対向面３０ｂと面一になるように設けられている。
【００４３】
上述した構成からなる探傷装置６０を走査させる際は、まず、角度固定具４０を調整して、肩部接触体３０の傾斜角度を肩部３の傾斜角度αに合わせる。次に、肩部接触体３０及び超音波探傷プローブ１２の各走行ローラ１６、２５がそれぞれ肩部３、ロータディスク１の側面１ａに当接するように配置する。続いて、送りねじ３３を回転させて各走行ローラ１６の高さ位置を調整することで、超音波探傷プローブ１２を所望の高さ位置を設置する。その後、各走行ローラ１６、２５を摺接させながら、肩部接触体３０を肩部３に沿ってロータディスク１の周方向に摺動させながら、ロータディスク１の全周に亘って探傷作業を行う。
【００４４】
上述したように、本実施形態に係る探傷装置６０によれば、磁石４１、４６を備えているため、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０をロータディスク１に走行ローラ２５を介して吸着させることができる。これにより、手を離しても探傷装置６０の位置がずれないため、作業員の負担を低減することができる。したがって、手動走査が安定するとともに、作業効率を向上させることができる。
そして、従来、磁力を有するローラが用いられており、このローラにごみが吸着されてローラが回転不能となる場合があったが、本発明に係る走行ローラ１６、２５は磁力を有していないため、ごみが吸着されて回転不能となることはない。また、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０をロータディスク１に走行ローラ１６、２５を介して吸着させているため、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０はロータディスク１に非接触である。これにより、ごみが超音波探傷プローブ支持体２０や肩部接触体３０に吸着しても、探傷装置６０とロータディスク１との距離を変化させることなく一定のまま探傷装置６０を走査させることができる。これにより、応力腐食割れを精度良く検出することができる。
また、超音波探傷プローブ支持体２０及び肩部接触体３０は、走行ローラ１６、２５を介してロータディスク１の側面１ａに接触しているため、探傷作業中に接触媒質を供給する作業を省くことができる。
【００４５】
次に、本発明の第四実施形態について説明する。第四実施形態に係る探傷装置は、第一実施形態に係る探傷装置にスカート、プローブ押え治具及びスペーサを追加したものである。
【００４６】
図１３は、本発明の第四実施形態に係る探傷装置をロータディスク１に取り付けた状態を示す斜視図である。また、図１４は、図１３のＢ−Ｂ断面図である。
図１３及び図１４に示すように、探傷装置７０は、スカート４２と、プローブ押え治具４３と、スペーサ４４とを備えている。
【００４７】
スカート４２は、超音波探傷プローブ支持体２０からロータディスク１側に向かって延設されている。スカート４２のロータディスク１側の端部は、ロータディスク１の側面１ａに当接している。また、スカート４２は、超音波探傷プローブ支持体２０の両側面及び下面にそれぞれボルト４５で取り付けられている。これにより、走査中に探傷装置７０の上方から給油される接触媒質を、超音波探傷プローブ支持体２０とロータディスク１との間に保持することができる。
スカート４２として、本実施形態では、耐油性及び耐摺動性を有する厚手のゴム板を用いたが、この材質に限定されるものではなく、耐油性及び耐摺動性を有する高分子材料であれば他のものを用いてもよい。
【００４８】
プローブ押え治具４３は、その一端部が超音波探傷プローブ１２のロータディスク１と反対側の端面に接し、他端部が超音波探傷プローブ支持体２０にボルト４７で取り付けられている。これにより、ロータディスク１と反対側へ向かう超音波探傷プローブ１２の移動を抑制することができる。即ち超音波探傷プローブ１２が超音波探傷プローブ支持体２０から落下することを防止できる。
プローブ押え治具４３として、本実施形態では、薄手のゴム板を用いたが、この材質に限定されるものではなく、超音波探傷プローブ１２を保持できる程度の強度を有し、かつ、変形容易な柔質材料であれば他のものを用いてもよい。
【００４９】
スペーサ４４は、Ｌ字型の断面形状を有しており、その一端部が超音波探傷プローブ１２のロータディスク１側の端面に接し、他端が超音波探傷プローブ支持体２０の対向面２０ｂに接着剤で接続されている。探傷装置７０で走査する際に、スペーサ４４の一端部が、超音波探傷プローブ１２とロータディスク１との間に介在することで、超音波探傷プローブ１２がロータディスク１面に接触することを阻止する。
スペーサ４４として、本実施形態では、フッ素樹脂からなるものを用いたが、この材質に限定されるものではなく、耐摺動性及び耐摩耗性を有する材料であれば他のものを用いてもよい。
【００５０】
上述したように、本実施形態に係る探傷装置７０によれば、スカート４２を備えているため、超音波探傷プローブ支持体２０とロータディスク１との間に接触媒質を保持することができる。これにより、接触媒質の給油回数を低減できる。
また、プローブ押え治具４３を備えているため、超音波探傷プローブ１２を手で押さえなくても超音波探傷プローブ１２は落下しない。これにより、超音波探傷の手動走査が安定する。そして、接触媒質の給油回数を低減できることと相俟って、作業効率が向上する。
さらに、スペーサ４４を備えているため、超音波探傷プローブ１２の表面の摩耗を防止できる。これにより、超音波探傷プローブ１２の交換頻度が少なくなるため、メンテナンス費を低減することができる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、第一実施形態の探傷装置１０にスカート４２、プローブ押え治具４３及びスペーサ４４を取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第二実施形態の探傷装置５０及び第三実施形態の探傷装置６０にも取り付け可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ロータディスク
１ａ 側面
２ 翼溝部
３ 肩部
４ タービンブレード
５ 翼根部
６ シュラウド
１０ 探傷装置
１１ 支持台
１２ 超音波探傷プローブ
１３ 移動台
１４ ボルト
１５ バネ構造体
１６ 走行ローラ
１７ 高さ調整手段
１８ 凹部
２０ 超音波探傷プローブ支持体
２０ａ 窪み部
２０ｂ 対向面
２０ｄ 貫通孔
２０ｅ 一方側端部
２０ｆ 他方側端部
２０ｇ 穴
２０ｈ 側面
２１ ボルト
２２ ナット
２３ 調整ベルト
２４ ピン
２５ ローラ
２６ ストッパー付ローラ
２７ 固定軸
３０ 肩部接触体
３０ａ 凸部
３０ｂ 対向面
３０ｃ 上面
３０ｄ 貫通孔
３１ 枠
３２ 連結板
３３ 送りねじ
３４ 凹部
３５ ねじ穴
３６ ベローズ
３７ 連結ベルト
４０ 角度固定具
４１ 磁石
４２ スカート
４３ プローブ押え治具
４４ スペーサ
４５ ボルト
４６ 磁石
４７ ボルト
５０ 探傷装置
６０ 探傷装置
７０ 探傷装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンブレードの翼根部を収納するロータディスクの翼溝部に生じる応力腐食割れを、超音波探傷プローブを前記ロータディスクの側部に接触させて検出するロータディスクの翼溝部の探傷装置であって、
前記ロータディスクの側面に接触する接触面を有する超音波探傷プローブと、
前記超音波探傷プローブの前記接触面を前記ロータディスクの前記側面と対向する位置に配置する超音波探傷プローブ支持体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に揺動可能に軸支されて、前記ロータディスクの前記側面の上部に形成された傾斜を有する肩部に接触して前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの前記側面に沿って位置決めする肩部接触体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に設けられて、前記肩部の傾斜に対応するように前記肩部接触体の角度を固定する角度固定手段と、を備えることを特徴とするロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項２】
前記肩部接触体は、複数のローラを介して前記肩部の周方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項３】
前記肩部接触体は、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることを特徴とする請求項１に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項４】
前記肩部接触体は、前記肩部にローラ面が接するローラと、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記調整手段はネジ機構から構成され、前記ローラは前記調整手段に接続されており、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることを特徴とする請求項１に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項５】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記ロータディスクの側面にローラ面が接するローラを有し、
前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体は、それぞれ磁気的吸引力を生じさせる磁石を有し、
前記磁石の磁気的吸引力によって前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体を前記ロータディスクに前記ローラを介して吸着させることを特徴とする請求項２又は４に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項６】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブ支持体から前記ロータディスク側に向かって前記ロータディスクに当接するまで延設されたスカートを更に備え、
前記超音波探傷プローブ支持体と前記ロータディスクとの間に接触媒質を保持することを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項７】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブが前記超音波探傷プローブ支持体から脱落することを防止するプローブ押え治具を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか一項に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項８】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブの前記接触面と前記ロータディスクの前記側面との間に介在するスペーサを備え、前記超音波探傷プローブの前記接触面が前記ロータディスクの前記側面に接触することを防止することを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一項に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項１】
タービンブレードの翼根部を収納するロータディスクの翼溝部に生じる応力腐食割れを、超音波探傷プローブを前記ロータディスクの側部に接触させて検出するロータディスクの翼溝部の探傷装置であって、
前記ロータディスクの側面に接触する接触面を有する超音波探傷プローブと、
前記超音波探傷プローブの前記接触面を前記ロータディスクの前記側面と対向する位置に配置する超音波探傷プローブ支持体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に揺動可能に軸支されて、前記ロータディスクの前記側面の上部に形成された傾斜を有する肩部に接触して前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの前記側面に沿って位置決めする肩部接触体と、
前記超音波探傷プローブ支持体の上端部に設けられて、前記肩部の傾斜に対応するように前記肩部接触体の角度を固定する角度固定手段と、を備えることを特徴とするロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項２】
前記肩部接触体は、複数のローラを介して前記肩部の周方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項３】
前記肩部接触体は、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることを特徴とする請求項１に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項４】
前記肩部接触体は、前記肩部にローラ面が接するローラと、前記肩部接触体と前記肩部との間の隙間の広さを調整する調整手段を備え、
前記調整手段はネジ機構から構成され、前記ローラは前記調整手段に接続されており、
前記隙間を広くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径外方向へ移動せしめ、前記隙間を狭くしたときに前記超音波探傷プローブ支持体を前記ロータディスクの径内方向へ移動せしめることを特徴とする請求項１に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項５】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記ロータディスクの側面にローラ面が接するローラを有し、
前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体は、それぞれ磁気的吸引力を生じさせる磁石を有し、
前記磁石の磁気的吸引力によって前記超音波探傷プローブ支持体及び前記肩部接触体を前記ロータディスクに前記ローラを介して吸着させることを特徴とする請求項２又は４に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項６】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブ支持体から前記ロータディスク側に向かって前記ロータディスクに当接するまで延設されたスカートを更に備え、
前記超音波探傷プローブ支持体と前記ロータディスクとの間に接触媒質を保持することを特徴とする請求項１〜５のうち何れか一項に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項７】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブが前記超音波探傷プローブ支持体から脱落することを防止するプローブ押え治具を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか一項に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【請求項８】
前記超音波探傷プローブ支持体は、前記超音波探傷プローブの前記接触面と前記ロータディスクの前記側面との間に介在するスペーサを備え、前記超音波探傷プローブの前記接触面が前記ロータディスクの前記側面に接触することを防止することを特徴とする請求項１〜７のうち何れか一項に記載のロータディスクの翼溝部の探傷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図６】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６１２８６（Ｐ２０１３−６１２８６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００９１１（Ｐ２０１１−２００９１１）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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