管肉厚測定装置
【課題】検査体の表面にキズや凹み等の損傷部が存在する場合であっても精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる管肉厚測定装置を提供する。
【解決手段】超音波探傷により管５０の肉厚測定を行なう管肉厚測定装置において、局部水浸式の超音波探触子１０と、内部に接触媒質が充填される媒質空間を形成する筒体２１、筒体の一端側に設けられ管の外表面に対応した曲率に形成された開口部２２、筒体の他端側に設けられ超音波探触子１０を保持する保持部及び媒質空間を封止する蓋部２３を有する治具本体２と、開口部２２の端縁と管５０の外表面との間に介装されるシール部材３と、媒質空間に接触媒質を注入する媒質注入手段４と、治具本体２を管５０の外表面に押圧固定する固定手段とを備え、固定手段によりシール部材３を介して治具本体２を管５０の外表面に固定した状態で超音波探触子１０により管の肉厚を測定する構成とした。
【解決手段】超音波探傷により管５０の肉厚測定を行なう管肉厚測定装置において、局部水浸式の超音波探触子１０と、内部に接触媒質が充填される媒質空間を形成する筒体２１、筒体の一端側に設けられ管の外表面に対応した曲率に形成された開口部２２、筒体の他端側に設けられ超音波探触子１０を保持する保持部及び媒質空間を封止する蓋部２３を有する治具本体２と、開口部２２の端縁と管５０の外表面との間に介装されるシール部材３と、媒質空間に接触媒質を注入する媒質注入手段４と、治具本体２を管５０の外表面に押圧固定する固定手段とを備え、固定手段によりシール部材３を介して治具本体２を管５０の外表面に固定した状態で超音波探触子１０により管の肉厚を測定する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部水浸式超音波探触子を用いて管外表面から管の肉厚を測定する管肉厚測定装置に係り、特に、キズや凹み等の損傷部の局所的な管肉厚を測定する場合に好適に用いられる管肉厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、非破壊検査法の一つとして被検査体の肉厚測定に超音波探傷が多く用いられている。例えば、図１１に示すボイラ１００において、火炉１０１の壁面に付着したクリンカがボトムスロープ１０２に落下した際、図１２に示すように底部の伝熱管５０に部分的なキズや凹み等の損傷部５１が発生することがある。この損傷部５１により伝熱管５０が部分的に圧力容器の規定を外れる肉厚となった場合、その伝熱管５０を補修したり交換したりする必要がある。そこで従来は、図１３に示すように、超音波探傷により伝熱管５０の肉厚Ｄを測定し、伝熱管５０の肉厚Ｄから損傷部５１の深さｄを差し引くことで損傷部５１の肉厚を推定して補修の可否を判断していた。しかし、ボイラ運転中は伝熱管５０の高温強度が低下するためクリンカが落下した損傷部５１の内側に凹み５２ができ、伝熱管５０が変形するのみで実際には管肉厚は規定以上に保たれていることがある。その場合、伝熱管５０の補修作業に不要な手間や補修コストがかかってしまうという問題があった。
【０００３】
一方、被検査体の肉厚を検出する有効な超音波探傷法として、特許文献１（特開２００１−３４９８８０号公報）等に開示されるように、従来から局部水浸法が広く用いられている。局部水浸法は、接触媒質を充填した筒体を被検査体と超音波探触子との間に介在させ、筒体と被検査体との接触面には膜を張って接触媒質を保持する構成となっている。そして、超音波探触子から接触媒質を介して被検査体に超音波を入射させ、被検査体の端面で反射した反射波に基づいて肉厚を測定する。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００２−１３１２９７号公報）には、キズ部やスポット溶接部等の局所的な肉厚測定に適した超音波検査装置が開示されている。この装置は、被検査体の凹凸に接触媒質を充填させ、さらにこの凹凸部と超音波探触子との間に前記凹凸の高さ以上の遅延材を配置して超音波探傷を行なう構成となっている。遅延材としては、金属、非金属、樹脂等が挙げられ、この遅延材により超音波探触子を安定して走査することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４９８８０号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１等に記載される局部水浸法は主に鉄骨や橋梁等の大型の構造物に適用されることが多く、例えば伝熱管等の比較的小型な被検査体の肉厚測定を行なう場合は、被検査体の表面に小さなキズや凹み等の損傷部が存在すると膜を介して接触媒質が損傷部まで入り込みにくく、微小な空間ができて精度よく探傷することができないという問題があった。さらに、超音波探触子と被検査体との間に膜が介在しているため、膜表面からの反射波や膜内での多重反射波により反射波の解析が困難となることがあった。
【０００７】
また、特許文献２に開示される装置では、超音波探触子により遅延材の端面や内部からの反射波も受信することとなり、膜が介在する場合と同様に反射波の解析が困難となることがあった。さらに、接触媒質は遅延材と超音波探触子との間に充満させるのみでこれを保持する構成は開示されていないため、平板状の被検査体を上方から測定することは可能であるが、例えば伝熱管のように被検査体表面が曲面である場合や、水平方向に肉厚測定する場合には適用することができなかった。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、被検査体の表面にキズや凹み等の損傷部が存在する場合であっても精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる管肉厚測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明は、超音波探傷により管の肉厚測定を行なう管肉厚測定装置において、局部水浸式の超音波探触子と、接触媒質が充填される媒質空間を形成する筒体、前記筒体の一端側に設けられ前記管の外表面に対応した曲率に形成された開口部、前記筒体の他端側に設けられ前記超音波探触子を保持する保持部及び前記媒質空間を封止する蓋部を有する治具本体と、前記開口部の端縁と前記管の外表面との間に介装されるシール部材と、前記媒質空間に前記接触媒質を注入する媒質注入手段と、前記治具本体を前記管の外表面に固定する固定手段とを備え、前記固定手段により前記シール部材を介して前記治具本体を前記管の外表面に固定した状態で前記超音波探触子により前記管の肉厚を測定することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、筒体の媒質空間に充填された接触媒質を筒体の開口部から管の外表面に直接接触させる構成としたため、管の外表面にキズや凹み等の損傷部が存在する場合であってもその損傷部の凹凸に接触媒質が入り込み、精度よく超音波探傷を行なうことが可能となる。また、超音波探触子と管との間には接触媒質しか介在しないため、肉厚測定に必要とされる反射波を容易に検出でき、精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる。さらに、超音波探触子により管肉厚を直接測定する構成としたため、測定ミスを低減し、測定結果から管の補修要否を容易に判断できる。さらにまた、筒体の開口部を管の外表面に対応した曲率に形成し、且つ開口部の端縁と管外表面との間にシール部材を介装しているため、媒質空間に充填した接触媒質が開口部から漏れ出ることを防止できる。
【００１１】
また、前記固定手段が前記シール部材に磁粉を混入させて磁力を持たせたストリングベースであり、磁性体で形成された前記管に前記ストリングベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成とすることが好ましい。
このように、筒体の開口部の端縁にストリングベースを取り付け、このストリングベースに接触媒質の漏出防止と治具本体の固定の機能を持たせることによりシール部材と固定手段を一体化することができ、装置構成の簡素化及び小型化が図れる。
【００１２】
また、前記固定手段が前記筒体の外周面に取り付けられたマグネットベースであり、磁性体で形成された前記管に前記マグネットベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成とすることが好ましい。
このように、筒体の外周面にマグネットベースを取り付け、このマグネットベースにより治具本体を管外表面に固定する構成とすることで、より強力に治具本体を管外表面に固定することができる。
さらに、上記したようにストリングベースやマグネットベースを用いて磁力により治具本体を管外表面に吸着させる構成とすることで治具本体の着脱が容易となる。
【００１３】
また、前記保持部は、前記超音波探触子の超音波送受信面周囲を支持して前記開口部から前記超音波送受信面までの距離を一定に保持するガイド板を含むことが好ましい。
このようにガイド板を設けることにより、治具本体を管外表面に固定するのみで管外表面から超音波送受信面までの距離を一定に保持するように超音波探触子の位置決めができ、管の異なる部位を測定した際にも簡単に肉厚を検出することができる。
【００１４】
さらに、前記媒質空間が前記ガイド板により微小間隙を有して連通する２つの空間に仕切られ、前記開口部側に形成された第１の媒質空間に前記媒質注入手段から前記接触媒質が注入されるようにし、前記蓋部側に形成された第２の媒質空間に空気穴を設けた構成とすることが好ましい。
このように、ガイド板により第１の媒質空間と第２の媒質空間とを仕切り、第１の媒質空間に接触媒質を隙間なく充填させることで超音波探触子と管外表面との間の水浸を確保することができる。さらにまた、第２の媒質空間を形成することで、第１の媒質空間から漏れ出た接触媒質が装置外部に多量に流出することを防止できる。
【００１５】
さらにまた、前記保持部は、前記管の外表面との距離を一定に保った状態で前記超音波探触子をスライド移動させる機構を有することが好ましい。
このように、超音波探触子が例えば管の軸方向にスライド移動する機構を有することにより、筒体が当接される範囲内において探傷範囲を拡張することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、治具本体により接触媒質を管の外表面に直接接触させた状態で保持する構成としたため、精度よく超音波探傷を行なうことが可能となる。
また、筒体の開口部を管の外表面に対応した曲率に形成し、且つ開口部の端縁と管外表面との間にシール部材を介装しているため、媒質空間に充填した接触媒質が開口部から漏れ出ることを防止できる。
さらに、超音波探触子により管肉厚を直接測定する構成としたため、測定ミスを低減し、測定結果から管の補修要否を容易に判断できる。
さらにまた本発明に係る管肉厚測定装置は、水平方向の探傷面のみならず垂直方向に探傷面が位置する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る管肉厚測定装置の測定状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図３】（Ａ）は図２に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図で、（Ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図１０】図９に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】ボイラを示す概略構成図である。
【図１２】キズ部を有する伝熱管の斜視図である。
【図１３】伝熱管のキズ部の肉厚測定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例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。
【００１９】
図１に示すように本発明の実施形態に係る管肉厚測定装置１は、管５０の外表面から超音波探傷により管５０の肉厚測定を行なう装置であり、治具本体２内に充填された接触媒質を介して水浸式超音波探触子１０により管５０の肉厚測定を行なうようになっている。この管肉厚測定装置１は、特に、図１１に示すようなボイラ１００の伝熱管５０の肉厚測定に好適に用いられ、その中でも伝熱管５０のキズや凹み等の損傷部５１の管肉厚を局所的に測定する場合においてより好適に用いられる。なお、以下に示す第１乃至第５実施形態では、一例としてボイラ１００の伝熱管５０の肉厚測定を行なう場合について説明するが、これに限定されるものではなく、管の肉厚測定全般に用いることができる。
【００２０】
（第１実施形態）
図２及び図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る管肉厚測定装置１の構成を説明する。ここで図２は本発明の第１実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図であり、図３（Ａ）は図２に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図である。
管肉厚測定装置１は、主に、局部水浸式の超音波探触子１０と、接触媒質を保持する治具本体２と、治具本体２と伝熱管５０の間に介装されるシール部材３と、治具本体２内に接触媒質を注入する媒質注入手段４と、治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定する固定手段とを備えている。
【００２１】
局部水浸式の超音波探触子１０は、垂直型探触子であり、接触媒質に面する超音波送受信面から超音波を発信又は受信し、この受信した反射波に基づいて被検査体の肉厚測定を行なう周知の装置である。
なお、接触媒質としては、例えば水、グリセリンペースト、マシン油が挙げられる。好適には、接触媒質は増粘剤を混ぜた水が用いられる。この増粘剤はセルロース系水溶性高分子を主成分としたものを用いることができ、例えばＣＭＣダイセル（商品名：ダイセル化学工業株式会社製）が挙げられる。さらに好適には、接触媒質は粘度が０．１〜１０Ｐの範囲内であるとよい。これは、粘度が０．１Ｐ未満である場合、治具本体２から接触媒質が漏出しやすく、粘度が１０Ｐ以上であると接触媒質中に気泡が残留しやすいためである。以下、接触媒質は媒質と略称する。
【００２２】
治具本体２は、内部に媒質が充填される媒質空間を形成する筒体２１と、筒体２１の一端側に設けられ伝熱管５０の外表面に対応した曲率に形成された開口部２２と、筒体２１の他端側に設けられ超音波探触子１０を保持する保持部と、媒質空間を封止する蓋部２３とを有する。
【００２３】
筒体２１は、断面方形状または断面円形状に形成されるが、図示されるように断面方形状であることが好ましい。これは、筒体２１の開口部２２を伝熱管５０の外周面に沿った曲率に形成しやすいためである。また筒体２１は、内部に充填される媒質が可視できるように透明又は半透明であることが好ましい。筒体２１の材質は、例えば塩化ビニル樹脂やアクリル樹脂が挙げられ、これらの材質は加工性が良好で且つ軽量化が図れるため適している。筒体２１は少なくとも５〜５０℃の温度範囲で耐熱性能を有しているとよい。
開口部２２は、伝熱管５０の外表面に対応した曲率に形成されるが必ずしも完全に一致する必要はなく、シール部材３により伝熱管５０の外表面と筒体２１との間が補填される曲率範囲であればよい。
【００２４】
保持部は、蓋部２３に形成された超音波探触子挿入穴２４であってもよく、この挿入穴２４に超音波探触子１０を嵌入させることにより該超音波探触子１０を保持する。
また保持部は、超音波探触子１０の超音波送受信面周囲を支持するガイド板２５を含んでいてもよい。ガイド板２５は媒質空間内に設置され、超音波探触子１０の超音波送受信面に対応した部位に穴部２６が設けられ、この穴部２６から超音波が発信又は受信するようになっている。穴部２６の周縁には座繰り部２７が形成され、座繰り部２７に超音波送受信面が嵌合して超音波探触子１０が位置決めされる。このガイド板２５によって超音波送受信面から開口部２２までの距離が一定に保持されるとともに、超音波送受信面の角度が固定される。
【００２５】
また、ガイド板２５によって筒体２１内の媒質空間を第１の媒質空間２０１と第２の媒質空間２０２との２つの空間に仕切ることが好ましい。第１の媒質空間２０１には媒質注入手段４から媒質が注入される。第２の媒質空間２０２には空気穴２０４が設けられている。ガイド板２５には、空気や媒質が流通する微小間隙２０３が設けられており、第１の媒質空間２０１に媒質が注入されたときに空気が第１の媒質空間２０１から第２の媒質空間２０２、さらには第２の媒質空間２０２から空気穴２０４を介して外部に排出される。第１の媒質空間２０１には媒質が隙間なく充填され、このとき微小間隙２０３から第２の媒質空間２０２に媒質がわずかに漏出するまで第１の媒質空間２０１に媒質を注入することで、第１の媒質空間２０１の水浸を確保することができる。
【００２６】
なお、微小空間２０３は、穴部２６を超音波探触子１０の外径より僅かに大きく形成し、穴部２６と超音波探触子１０との隙間を用いて、ここから空気又は媒質が通流するようにしてもよいし、図示したようにガイド板２５に新たに穴を穿設してもよい。同様に空気穴２０４は、超音波探触子挿入穴２４を超音波探触子１０の外径より僅かに大きく形成し、探触子挿入穴２４と超音波探触子１０との隙間を用いて、ここから空気が通流するようにしてもよいし、図示したように蓋部２３に新たに穴を穿設してもよい。
【００２７】
シール部材３は環状に形成され、筒体２１の開口部２２の端縁に沿って配置される。このシール部材３は、筒体２１に固着されず別体であってもよく、この場合、シール部材３を筒体２１と伝熱管５０の間に介装した状態で治具本体２を固定手段で押圧することによりシール部材３が固定される。より好ましくは、シール部材３が筒体２１の開口部２２に固着された構成とする。これにより治具本体２を伝熱管５０に接地する際にシール部材３がずれることを防げる。
【００２８】
また、シール部材３は、環状に形成されたシリコンバッグ、ストリングベース若しくはポリウレタン、又はシリコンゴム等のゴム製Ｏリングが用いられる。さらにまた、このシール部材３を筒体２１の内部に位置するように設け、筒体２１の開口部２２の外周を外側シール部材により２重にシールしてもよい。外側シール部材としては、例えば、粘度、シリコンシーラント、ゴム製印象材が挙げられる。
【００２９】
媒質注入手段４は、媒質を収納した容器４２から圧送手段により媒質を注入管４１に圧送し、注入管４１を介してこの媒質を筒体２内の媒質空間に注入する構成を有している。例えば、容器４２と圧送手段はシリンダとピストンからなる注射器状の器具が用いられる。また注入管４１は樹脂等の可撓性材料で形成され、例えばシリコンチューブが用いられる。注入管４１は、図２に示すように蓋部２３とガイド板２５を貫通して設置されてもよいし、図９及び図１０に示すように筒体２１の側面を貫通して設置されてもよい。
図２及び図３に戻り、媒質注入手段４は、注入管４１を使用しないときにはクリップ４５で注入管４１を封止し、媒質空間を略密閉状態に維持することが好ましい。
【００３０】
固定手段は治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定するもので、例えば、シール部材３に磁粉を混入させて磁力を持たせたストリングベースが用いられる。このストリングベースの吸着力により伝熱管５０に治具本体２を固定する。なお、伝熱管５０は炭素鋼や低合金鋼等の磁性体で形成されているため、ストリングベースの磁力により治具本体２を伝熱管５０に固定できる。
このように筒体２１の開口部２２の端縁にストリングベースを取り付け、このストリングベースに媒質の漏出防止と治具本体２の固定の機能を持たせることによりシール部材３と固定手段を一体化することができ、装置構成の簡素化及び小型化が図れる。また、磁力により治具本体２を伝熱管５０の外表面に吸着させる構成とすることで治具本体２の着脱が容易となる。
【００３１】
上記した構成を有する管肉厚測定装置１の作用を説明する。
まず、伝熱管５０の外表面に、シール部材３を介して治具本体２の開口部２２を当接させ、固定手段により治具本体２を伝熱管５０に固定する。そして、媒質注入手段４により治具本体２の第１の媒質空間２０１に媒質を注入する。媒質の注入にともない第１の媒質空間２０１内の空気は微小間隙２０３を通って第２の媒質空間２０２、さらには空気穴２０４を通って外部へ排出される。媒質注入手段４により第１の媒質空間２０１が媒質で隙間なく充填されるまで媒質が注入され、第２の媒質空間２０２に漏出し始めたら注入作業を停止する。この注入作業により、媒質は開口部２２より伝熱管５０の外表面に直接接触した状態で第１の媒質空間２０１内に保持される。
【００３２】
そして、超音波探触子１０から超音波を発信し、超音波は媒質を通って開口部２２から伝熱管５０内に入射し、伝熱管５０の内周面で反射した反射波を超音波探触子１０で受信する。この受信した反射波に基づいて伝熱管５０の肉厚を検出する。
肉厚の検出が終了したら、治具本体２を伝熱管５０から取り外して媒質を排出してもいいし、治具本体２を取り外す前に媒質注入手段４により媒質を吸引してもよい。
【００３３】
このように本実施形態によれば、筒体２１の媒質空間に充填された媒質を筒体２１の開口部２２から伝熱管５０の外表面に直接接触させる構成としたため、伝熱管５０の外表面にキズや凹み等の損傷部５１が存在する場合であってもその損傷部５１の凹凸に媒質が入り込み、精度よく超音波探傷を行なうことが可能となる。また、超音波探触子１０と伝熱管５０との間には媒質しか介在しないため、肉厚測定に必要とされる反射波を容易に検出でき、精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる。さらに、超音波探触子１０により伝熱管５０の肉厚を直接測定する構成としたため、測定ミスを低減し、管肉厚の測定結果から伝熱管５０の補修の要否を容易に判断可能となる。さらにまた、筒体２１の開口部２２を伝熱管５０の外表面に対応した曲率に形成し、且つ開口部２２の端縁と伝熱管５０の外表面との間にシール部材３を介装しているため、媒質空間に充填した媒質が開口部２２から漏れ出ることを防止できる。
【００３４】
（第２実施形態）
図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図４は第２実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図であり、図５はその側断面図である。
なお、以下に示す第２乃至第５実施形態において、上記した第１実施形態と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
【００３５】
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、固定手段にマグネットベース６を用いた構成となっている。
マグネットベース６は、筒体２外周面に取り付けられ、その吸着力により伝熱管５０に治具本体２を固定する。マグネットベース６は、例えば内部に永久磁石又はコイルが収容されており、ＯＮ−ＯＦＦスイッチにより磁力の発生が制御されるものが用いられる。そして、肉厚測定時にはスイッチをＯＮに設定することで治具本体２が伝熱管５０に固定され、肉厚測定が終了したらＯＦＦに切り替えることで治具本体２を伝熱管５０から取り外すことができる。
【００３６】
図４に示すように、このマグネットベース６は、筒体２１の対向する面を挟む位置に取り付けられていることが好ましく、これにより安定して治具本体２を伝熱管５０に固定することができる。勿論、マグネットベース６は筒体２１の一部にのみ取り付けてもいいし、筒体２１の周囲を囲繞するように取り付けてもよい。
さらに図５に示すように、伝熱管５０と接触する側のマグネットベース６の端縁がＶ字状に切り欠かれた切欠部６１を有していてもよい。このＶ字状の切欠部６１により伝熱管５０とマグネットベース６が少なくとも２箇所で接触し、治具本体２を安定して固定できるとともに、伝熱管５０の径が異なる場合でもこのマグネットベース６を用いることができる。
【００３７】
上記した第２実施形態によれば、筒体２１の外周面にマグネットベース６を取り付け、このマグネットベース６により治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定する構成とすることで、より強力に治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定することができる。また、マグネットベース６を用いて磁力により治具本体２を伝熱管５０の外表面に吸着させる構成とすることで治具本体２の着脱が容易となる。
【００３８】
（第３実施形態）
図６及び図７を参照して、本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図６（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図で、（Ｂ）は側面図であり、図７は本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、固定手段にマグネットベース６を用いた構成とするとともに、マグネットベース６を固定部材７により治具本体２に固定した構成となっている。
【００３９】
マグネットベース６は上記した第２実施形態と同一の構成を有する。
固定部材７はＬ字状に形成され、一端側がマグネットベース６に接合されており、他端側が筒体２の蓋部２３側にボルト等の締結部材８で固定されるようになっている。さらに、この固定部材７の他端側は、超音波探触子１０の配置される部位が開放された形状となっている。
上記した第３実施形態によれば、マグネットベース６により治具本体２が伝熱管５０に固定されるとともに、Ｌ字状固定部材７により治具本体２が蓋部２３側から伝熱管５０側に押圧されるため、第２実施形態より一層安定して治具本体２を固定することが可能となる。
【００４０】
（第４実施形態）
図８を参照して、本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図８は本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、固定手段に環状のマグネットベース６を用いた構成となっている。このとき、筒体２１の外周面にマグネットベース６が存在するため、シール部材３は筒体２１の内部に収容される位置に取り付けられる。なお、筒体２１の内部にシール部材３を配置する場合には、シール部材３としてシリコンバッグが好適に用いられる。
上記した第４実施形態によれば、装置構成を簡素化でき低コストで作製することが可能となる。
【００４１】
（第５実施形態）
図９及び図１０を参照して、本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図９は本発明の第５実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図であり、図１０は図９に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図である。
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、超音波探触子１０と伝熱管５０の外表面との距離を一定に保った状態で、超音波探触子１０をスライド移動させる機構をさらに有している。
【００４２】
図１０に示すように、超音波探触子１０の保持部はガイド板２５から構成され、ガイド板２５に形成された座繰り部２７に超音波探触子１０の超音波送受信面を嵌合することにより超音波探触子１０が位置決めされる。さらに、筒体２１の対向する内面にそれぞれ取り付けられた２本のガイドレール２５１、２５１を有し、ガイド板２５がこれらのガイドレール２５１、２５１上をスライドするように配置され、このガイド板２５とともに超音波探触子１０がスライド移動するようになっている。なお、ここでは超音波探触子１０が伝熱管５０の軸方向にスライド移動する構成となっているが、超音波探触子１０が伝熱管５０の円周方向にスライド移動する構成としてもよい。
【００４３】
一方、蓋部２３は、超音波探触子１０がスライド移動しても媒質空間を封止できるように、シート材２３１で形成されている。具体的には、蓋部２３には超音波探触子１０が挿入される超音波探触子挿入穴２３３が形成されたシート材２３１を用いる。シート材２３１は例えばビニールやテフロン（登録商標）シート等の防水性のシートが用いられる。このシート材２３１の外周縁を筒体２１の内周面に接着固定し、超音波探触子挿入穴２３３の端縁を超音波探触子１０の外周面に固定して媒質が漏れないようにする。このとき、輪ゴムやＯリング等の環状ゴムによりシート材２３１の超音波探触子挿入穴２３３の端縁を超音波探触子１０の外周面に縛り付けて固定するとよい。なお、シート材２３１を用いる場合には、媒質注入手段４の注入管４１は、筒体２１の外周面に設けられた媒質注入口４３に設置される。
このように、超音波探触子１０が例えば伝熱管５０の軸方向にスライド移動する機構を有することにより、筒体２１が当接される範囲内において探傷範囲を拡張することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 管肉厚測定装置
２ 治具本体
３ シール部材
４ 媒質注入手段
６ マグネットベース
７ 固定部材
８ 締結部材
１０ 超音波探触子
２１ 筒体
２２ 開口部
２３ 蓋部
２４ 超音波探触子挿入穴
２５ ガイド板
２６ 穴部
２７ 座繰り部
５０ 伝熱管
２０１ 第１の媒質空間
２０２ 第２の媒質空間
２０３ 微小間隙
２０４ 空気穴
２３１ シート材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局部水浸式超音波探触子を用いて管外表面から管の肉厚を測定する管肉厚測定装置に係り、特に、キズや凹み等の損傷部の局所的な管肉厚を測定する場合に好適に用いられる管肉厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、非破壊検査法の一つとして被検査体の肉厚測定に超音波探傷が多く用いられている。例えば、図１１に示すボイラ１００において、火炉１０１の壁面に付着したクリンカがボトムスロープ１０２に落下した際、図１２に示すように底部の伝熱管５０に部分的なキズや凹み等の損傷部５１が発生することがある。この損傷部５１により伝熱管５０が部分的に圧力容器の規定を外れる肉厚となった場合、その伝熱管５０を補修したり交換したりする必要がある。そこで従来は、図１３に示すように、超音波探傷により伝熱管５０の肉厚Ｄを測定し、伝熱管５０の肉厚Ｄから損傷部５１の深さｄを差し引くことで損傷部５１の肉厚を推定して補修の可否を判断していた。しかし、ボイラ運転中は伝熱管５０の高温強度が低下するためクリンカが落下した損傷部５１の内側に凹み５２ができ、伝熱管５０が変形するのみで実際には管肉厚は規定以上に保たれていることがある。その場合、伝熱管５０の補修作業に不要な手間や補修コストがかかってしまうという問題があった。
【０００３】
一方、被検査体の肉厚を検出する有効な超音波探傷法として、特許文献１（特開２００１−３４９８８０号公報）等に開示されるように、従来から局部水浸法が広く用いられている。局部水浸法は、接触媒質を充填した筒体を被検査体と超音波探触子との間に介在させ、筒体と被検査体との接触面には膜を張って接触媒質を保持する構成となっている。そして、超音波探触子から接触媒質を介して被検査体に超音波を入射させ、被検査体の端面で反射した反射波に基づいて肉厚を測定する。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００２−１３１２９７号公報）には、キズ部やスポット溶接部等の局所的な肉厚測定に適した超音波検査装置が開示されている。この装置は、被検査体の凹凸に接触媒質を充填させ、さらにこの凹凸部と超音波探触子との間に前記凹凸の高さ以上の遅延材を配置して超音波探傷を行なう構成となっている。遅延材としては、金属、非金属、樹脂等が挙げられ、この遅延材により超音波探触子を安定して走査することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３４９８８０号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１等に記載される局部水浸法は主に鉄骨や橋梁等の大型の構造物に適用されることが多く、例えば伝熱管等の比較的小型な被検査体の肉厚測定を行なう場合は、被検査体の表面に小さなキズや凹み等の損傷部が存在すると膜を介して接触媒質が損傷部まで入り込みにくく、微小な空間ができて精度よく探傷することができないという問題があった。さらに、超音波探触子と被検査体との間に膜が介在しているため、膜表面からの反射波や膜内での多重反射波により反射波の解析が困難となることがあった。
【０００７】
また、特許文献２に開示される装置では、超音波探触子により遅延材の端面や内部からの反射波も受信することとなり、膜が介在する場合と同様に反射波の解析が困難となることがあった。さらに、接触媒質は遅延材と超音波探触子との間に充満させるのみでこれを保持する構成は開示されていないため、平板状の被検査体を上方から測定することは可能であるが、例えば伝熱管のように被検査体表面が曲面である場合や、水平方向に肉厚測定する場合には適用することができなかった。
【０００８】
したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、被検査体の表面にキズや凹み等の損傷部が存在する場合であっても精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる管肉厚測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明は、超音波探傷により管の肉厚測定を行なう管肉厚測定装置において、局部水浸式の超音波探触子と、接触媒質が充填される媒質空間を形成する筒体、前記筒体の一端側に設けられ前記管の外表面に対応した曲率に形成された開口部、前記筒体の他端側に設けられ前記超音波探触子を保持する保持部及び前記媒質空間を封止する蓋部を有する治具本体と、前記開口部の端縁と前記管の外表面との間に介装されるシール部材と、前記媒質空間に前記接触媒質を注入する媒質注入手段と、前記治具本体を前記管の外表面に固定する固定手段とを備え、前記固定手段により前記シール部材を介して前記治具本体を前記管の外表面に固定した状態で前記超音波探触子により前記管の肉厚を測定することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、筒体の媒質空間に充填された接触媒質を筒体の開口部から管の外表面に直接接触させる構成としたため、管の外表面にキズや凹み等の損傷部が存在する場合であってもその損傷部の凹凸に接触媒質が入り込み、精度よく超音波探傷を行なうことが可能となる。また、超音波探触子と管との間には接触媒質しか介在しないため、肉厚測定に必要とされる反射波を容易に検出でき、精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる。さらに、超音波探触子により管肉厚を直接測定する構成としたため、測定ミスを低減し、測定結果から管の補修要否を容易に判断できる。さらにまた、筒体の開口部を管の外表面に対応した曲率に形成し、且つ開口部の端縁と管外表面との間にシール部材を介装しているため、媒質空間に充填した接触媒質が開口部から漏れ出ることを防止できる。
【００１１】
また、前記固定手段が前記シール部材に磁粉を混入させて磁力を持たせたストリングベースであり、磁性体で形成された前記管に前記ストリングベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成とすることが好ましい。
このように、筒体の開口部の端縁にストリングベースを取り付け、このストリングベースに接触媒質の漏出防止と治具本体の固定の機能を持たせることによりシール部材と固定手段を一体化することができ、装置構成の簡素化及び小型化が図れる。
【００１２】
また、前記固定手段が前記筒体の外周面に取り付けられたマグネットベースであり、磁性体で形成された前記管に前記マグネットベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成とすることが好ましい。
このように、筒体の外周面にマグネットベースを取り付け、このマグネットベースにより治具本体を管外表面に固定する構成とすることで、より強力に治具本体を管外表面に固定することができる。
さらに、上記したようにストリングベースやマグネットベースを用いて磁力により治具本体を管外表面に吸着させる構成とすることで治具本体の着脱が容易となる。
【００１３】
また、前記保持部は、前記超音波探触子の超音波送受信面周囲を支持して前記開口部から前記超音波送受信面までの距離を一定に保持するガイド板を含むことが好ましい。
このようにガイド板を設けることにより、治具本体を管外表面に固定するのみで管外表面から超音波送受信面までの距離を一定に保持するように超音波探触子の位置決めができ、管の異なる部位を測定した際にも簡単に肉厚を検出することができる。
【００１４】
さらに、前記媒質空間が前記ガイド板により微小間隙を有して連通する２つの空間に仕切られ、前記開口部側に形成された第１の媒質空間に前記媒質注入手段から前記接触媒質が注入されるようにし、前記蓋部側に形成された第２の媒質空間に空気穴を設けた構成とすることが好ましい。
このように、ガイド板により第１の媒質空間と第２の媒質空間とを仕切り、第１の媒質空間に接触媒質を隙間なく充填させることで超音波探触子と管外表面との間の水浸を確保することができる。さらにまた、第２の媒質空間を形成することで、第１の媒質空間から漏れ出た接触媒質が装置外部に多量に流出することを防止できる。
【００１５】
さらにまた、前記保持部は、前記管の外表面との距離を一定に保った状態で前記超音波探触子をスライド移動させる機構を有することが好ましい。
このように、超音波探触子が例えば管の軸方向にスライド移動する機構を有することにより、筒体が当接される範囲内において探傷範囲を拡張することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上記載のように本発明によれば、治具本体により接触媒質を管の外表面に直接接触させた状態で保持する構成としたため、精度よく超音波探傷を行なうことが可能となる。
また、筒体の開口部を管の外表面に対応した曲率に形成し、且つ開口部の端縁と管外表面との間にシール部材を介装しているため、媒質空間に充填した接触媒質が開口部から漏れ出ることを防止できる。
さらに、超音波探触子により管肉厚を直接測定する構成としたため、測定ミスを低減し、測定結果から管の補修要否を容易に判断できる。
さらにまた本発明に係る管肉厚測定装置は、水平方向の探傷面のみならず垂直方向に探傷面が位置する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る管肉厚測定装置の測定状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図３】（Ａ）は図２に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図で、（Ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
【図１０】図９に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】ボイラを示す概略構成図である。
【図１２】キズ部を有する伝熱管の斜視図である。
【図１３】伝熱管のキズ部の肉厚測定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例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。
【００１９】
図１に示すように本発明の実施形態に係る管肉厚測定装置１は、管５０の外表面から超音波探傷により管５０の肉厚測定を行なう装置であり、治具本体２内に充填された接触媒質を介して水浸式超音波探触子１０により管５０の肉厚測定を行なうようになっている。この管肉厚測定装置１は、特に、図１１に示すようなボイラ１００の伝熱管５０の肉厚測定に好適に用いられ、その中でも伝熱管５０のキズや凹み等の損傷部５１の管肉厚を局所的に測定する場合においてより好適に用いられる。なお、以下に示す第１乃至第５実施形態では、一例としてボイラ１００の伝熱管５０の肉厚測定を行なう場合について説明するが、これに限定されるものではなく、管の肉厚測定全般に用いることができる。
【００２０】
（第１実施形態）
図２及び図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る管肉厚測定装置１の構成を説明する。ここで図２は本発明の第１実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図であり、図３（Ａ）は図２に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図で、（Ｂ）はＢ−Ｂ線矢視図である。
管肉厚測定装置１は、主に、局部水浸式の超音波探触子１０と、接触媒質を保持する治具本体２と、治具本体２と伝熱管５０の間に介装されるシール部材３と、治具本体２内に接触媒質を注入する媒質注入手段４と、治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定する固定手段とを備えている。
【００２１】
局部水浸式の超音波探触子１０は、垂直型探触子であり、接触媒質に面する超音波送受信面から超音波を発信又は受信し、この受信した反射波に基づいて被検査体の肉厚測定を行なう周知の装置である。
なお、接触媒質としては、例えば水、グリセリンペースト、マシン油が挙げられる。好適には、接触媒質は増粘剤を混ぜた水が用いられる。この増粘剤はセルロース系水溶性高分子を主成分としたものを用いることができ、例えばＣＭＣダイセル（商品名：ダイセル化学工業株式会社製）が挙げられる。さらに好適には、接触媒質は粘度が０．１〜１０Ｐの範囲内であるとよい。これは、粘度が０．１Ｐ未満である場合、治具本体２から接触媒質が漏出しやすく、粘度が１０Ｐ以上であると接触媒質中に気泡が残留しやすいためである。以下、接触媒質は媒質と略称する。
【００２２】
治具本体２は、内部に媒質が充填される媒質空間を形成する筒体２１と、筒体２１の一端側に設けられ伝熱管５０の外表面に対応した曲率に形成された開口部２２と、筒体２１の他端側に設けられ超音波探触子１０を保持する保持部と、媒質空間を封止する蓋部２３とを有する。
【００２３】
筒体２１は、断面方形状または断面円形状に形成されるが、図示されるように断面方形状であることが好ましい。これは、筒体２１の開口部２２を伝熱管５０の外周面に沿った曲率に形成しやすいためである。また筒体２１は、内部に充填される媒質が可視できるように透明又は半透明であることが好ましい。筒体２１の材質は、例えば塩化ビニル樹脂やアクリル樹脂が挙げられ、これらの材質は加工性が良好で且つ軽量化が図れるため適している。筒体２１は少なくとも５〜５０℃の温度範囲で耐熱性能を有しているとよい。
開口部２２は、伝熱管５０の外表面に対応した曲率に形成されるが必ずしも完全に一致する必要はなく、シール部材３により伝熱管５０の外表面と筒体２１との間が補填される曲率範囲であればよい。
【００２４】
保持部は、蓋部２３に形成された超音波探触子挿入穴２４であってもよく、この挿入穴２４に超音波探触子１０を嵌入させることにより該超音波探触子１０を保持する。
また保持部は、超音波探触子１０の超音波送受信面周囲を支持するガイド板２５を含んでいてもよい。ガイド板２５は媒質空間内に設置され、超音波探触子１０の超音波送受信面に対応した部位に穴部２６が設けられ、この穴部２６から超音波が発信又は受信するようになっている。穴部２６の周縁には座繰り部２７が形成され、座繰り部２７に超音波送受信面が嵌合して超音波探触子１０が位置決めされる。このガイド板２５によって超音波送受信面から開口部２２までの距離が一定に保持されるとともに、超音波送受信面の角度が固定される。
【００２５】
また、ガイド板２５によって筒体２１内の媒質空間を第１の媒質空間２０１と第２の媒質空間２０２との２つの空間に仕切ることが好ましい。第１の媒質空間２０１には媒質注入手段４から媒質が注入される。第２の媒質空間２０２には空気穴２０４が設けられている。ガイド板２５には、空気や媒質が流通する微小間隙２０３が設けられており、第１の媒質空間２０１に媒質が注入されたときに空気が第１の媒質空間２０１から第２の媒質空間２０２、さらには第２の媒質空間２０２から空気穴２０４を介して外部に排出される。第１の媒質空間２０１には媒質が隙間なく充填され、このとき微小間隙２０３から第２の媒質空間２０２に媒質がわずかに漏出するまで第１の媒質空間２０１に媒質を注入することで、第１の媒質空間２０１の水浸を確保することができる。
【００２６】
なお、微小空間２０３は、穴部２６を超音波探触子１０の外径より僅かに大きく形成し、穴部２６と超音波探触子１０との隙間を用いて、ここから空気又は媒質が通流するようにしてもよいし、図示したようにガイド板２５に新たに穴を穿設してもよい。同様に空気穴２０４は、超音波探触子挿入穴２４を超音波探触子１０の外径より僅かに大きく形成し、探触子挿入穴２４と超音波探触子１０との隙間を用いて、ここから空気が通流するようにしてもよいし、図示したように蓋部２３に新たに穴を穿設してもよい。
【００２７】
シール部材３は環状に形成され、筒体２１の開口部２２の端縁に沿って配置される。このシール部材３は、筒体２１に固着されず別体であってもよく、この場合、シール部材３を筒体２１と伝熱管５０の間に介装した状態で治具本体２を固定手段で押圧することによりシール部材３が固定される。より好ましくは、シール部材３が筒体２１の開口部２２に固着された構成とする。これにより治具本体２を伝熱管５０に接地する際にシール部材３がずれることを防げる。
【００２８】
また、シール部材３は、環状に形成されたシリコンバッグ、ストリングベース若しくはポリウレタン、又はシリコンゴム等のゴム製Ｏリングが用いられる。さらにまた、このシール部材３を筒体２１の内部に位置するように設け、筒体２１の開口部２２の外周を外側シール部材により２重にシールしてもよい。外側シール部材としては、例えば、粘度、シリコンシーラント、ゴム製印象材が挙げられる。
【００２９】
媒質注入手段４は、媒質を収納した容器４２から圧送手段により媒質を注入管４１に圧送し、注入管４１を介してこの媒質を筒体２内の媒質空間に注入する構成を有している。例えば、容器４２と圧送手段はシリンダとピストンからなる注射器状の器具が用いられる。また注入管４１は樹脂等の可撓性材料で形成され、例えばシリコンチューブが用いられる。注入管４１は、図２に示すように蓋部２３とガイド板２５を貫通して設置されてもよいし、図９及び図１０に示すように筒体２１の側面を貫通して設置されてもよい。
図２及び図３に戻り、媒質注入手段４は、注入管４１を使用しないときにはクリップ４５で注入管４１を封止し、媒質空間を略密閉状態に維持することが好ましい。
【００３０】
固定手段は治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定するもので、例えば、シール部材３に磁粉を混入させて磁力を持たせたストリングベースが用いられる。このストリングベースの吸着力により伝熱管５０に治具本体２を固定する。なお、伝熱管５０は炭素鋼や低合金鋼等の磁性体で形成されているため、ストリングベースの磁力により治具本体２を伝熱管５０に固定できる。
このように筒体２１の開口部２２の端縁にストリングベースを取り付け、このストリングベースに媒質の漏出防止と治具本体２の固定の機能を持たせることによりシール部材３と固定手段を一体化することができ、装置構成の簡素化及び小型化が図れる。また、磁力により治具本体２を伝熱管５０の外表面に吸着させる構成とすることで治具本体２の着脱が容易となる。
【００３１】
上記した構成を有する管肉厚測定装置１の作用を説明する。
まず、伝熱管５０の外表面に、シール部材３を介して治具本体２の開口部２２を当接させ、固定手段により治具本体２を伝熱管５０に固定する。そして、媒質注入手段４により治具本体２の第１の媒質空間２０１に媒質を注入する。媒質の注入にともない第１の媒質空間２０１内の空気は微小間隙２０３を通って第２の媒質空間２０２、さらには空気穴２０４を通って外部へ排出される。媒質注入手段４により第１の媒質空間２０１が媒質で隙間なく充填されるまで媒質が注入され、第２の媒質空間２０２に漏出し始めたら注入作業を停止する。この注入作業により、媒質は開口部２２より伝熱管５０の外表面に直接接触した状態で第１の媒質空間２０１内に保持される。
【００３２】
そして、超音波探触子１０から超音波を発信し、超音波は媒質を通って開口部２２から伝熱管５０内に入射し、伝熱管５０の内周面で反射した反射波を超音波探触子１０で受信する。この受信した反射波に基づいて伝熱管５０の肉厚を検出する。
肉厚の検出が終了したら、治具本体２を伝熱管５０から取り外して媒質を排出してもいいし、治具本体２を取り外す前に媒質注入手段４により媒質を吸引してもよい。
【００３３】
このように本実施形態によれば、筒体２１の媒質空間に充填された媒質を筒体２１の開口部２２から伝熱管５０の外表面に直接接触させる構成としたため、伝熱管５０の外表面にキズや凹み等の損傷部５１が存在する場合であってもその損傷部５１の凹凸に媒質が入り込み、精度よく超音波探傷を行なうことが可能となる。また、超音波探触子１０と伝熱管５０との間には媒質しか介在しないため、肉厚測定に必要とされる反射波を容易に検出でき、精度よく且つ簡単に肉厚測定を行なうことができる。さらに、超音波探触子１０により伝熱管５０の肉厚を直接測定する構成としたため、測定ミスを低減し、管肉厚の測定結果から伝熱管５０の補修の要否を容易に判断可能となる。さらにまた、筒体２１の開口部２２を伝熱管５０の外表面に対応した曲率に形成し、且つ開口部２２の端縁と伝熱管５０の外表面との間にシール部材３を介装しているため、媒質空間に充填した媒質が開口部２２から漏れ出ることを防止できる。
【００３４】
（第２実施形態）
図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図４は第２実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図であり、図５はその側断面図である。
なお、以下に示す第２乃至第５実施形態において、上記した第１実施形態と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
【００３５】
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、固定手段にマグネットベース６を用いた構成となっている。
マグネットベース６は、筒体２外周面に取り付けられ、その吸着力により伝熱管５０に治具本体２を固定する。マグネットベース６は、例えば内部に永久磁石又はコイルが収容されており、ＯＮ−ＯＦＦスイッチにより磁力の発生が制御されるものが用いられる。そして、肉厚測定時にはスイッチをＯＮに設定することで治具本体２が伝熱管５０に固定され、肉厚測定が終了したらＯＦＦに切り替えることで治具本体２を伝熱管５０から取り外すことができる。
【００３６】
図４に示すように、このマグネットベース６は、筒体２１の対向する面を挟む位置に取り付けられていることが好ましく、これにより安定して治具本体２を伝熱管５０に固定することができる。勿論、マグネットベース６は筒体２１の一部にのみ取り付けてもいいし、筒体２１の周囲を囲繞するように取り付けてもよい。
さらに図５に示すように、伝熱管５０と接触する側のマグネットベース６の端縁がＶ字状に切り欠かれた切欠部６１を有していてもよい。このＶ字状の切欠部６１により伝熱管５０とマグネットベース６が少なくとも２箇所で接触し、治具本体２を安定して固定できるとともに、伝熱管５０の径が異なる場合でもこのマグネットベース６を用いることができる。
【００３７】
上記した第２実施形態によれば、筒体２１の外周面にマグネットベース６を取り付け、このマグネットベース６により治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定する構成とすることで、より強力に治具本体２を伝熱管５０の外表面に固定することができる。また、マグネットベース６を用いて磁力により治具本体２を伝熱管５０の外表面に吸着させる構成とすることで治具本体２の着脱が容易となる。
【００３８】
（第３実施形態）
図６及び図７を参照して、本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図６（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す平面図で、（Ｂ）は側面図であり、図７は本発明の第３実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、固定手段にマグネットベース６を用いた構成とするとともに、マグネットベース６を固定部材７により治具本体２に固定した構成となっている。
【００３９】
マグネットベース６は上記した第２実施形態と同一の構成を有する。
固定部材７はＬ字状に形成され、一端側がマグネットベース６に接合されており、他端側が筒体２の蓋部２３側にボルト等の締結部材８で固定されるようになっている。さらに、この固定部材７の他端側は、超音波探触子１０の配置される部位が開放された形状となっている。
上記した第３実施形態によれば、マグネットベース６により治具本体２が伝熱管５０に固定されるとともに、Ｌ字状固定部材７により治具本体２が蓋部２３側から伝熱管５０側に押圧されるため、第２実施形態より一層安定して治具本体２を固定することが可能となる。
【００４０】
（第４実施形態）
図８を参照して、本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図８は本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図である。
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、固定手段に環状のマグネットベース６を用いた構成となっている。このとき、筒体２１の外周面にマグネットベース６が存在するため、シール部材３は筒体２１の内部に収容される位置に取り付けられる。なお、筒体２１の内部にシール部材３を配置する場合には、シール部材３としてシリコンバッグが好適に用いられる。
上記した第４実施形態によれば、装置構成を簡素化でき低コストで作製することが可能となる。
【００４１】
（第５実施形態）
図９及び図１０を参照して、本発明の第４実施形態に係る管肉厚測定装置を説明する。ここで、図９は本発明の第５実施形態に係る管肉厚測定装置を示す側断面図であり、図１０は図９に示した管肉厚測定装置のＡ−Ａ線断面図である。
この管肉厚測定装置１は、上記した第１実施形態の構成において、超音波探触子１０と伝熱管５０の外表面との距離を一定に保った状態で、超音波探触子１０をスライド移動させる機構をさらに有している。
【００４２】
図１０に示すように、超音波探触子１０の保持部はガイド板２５から構成され、ガイド板２５に形成された座繰り部２７に超音波探触子１０の超音波送受信面を嵌合することにより超音波探触子１０が位置決めされる。さらに、筒体２１の対向する内面にそれぞれ取り付けられた２本のガイドレール２５１、２５１を有し、ガイド板２５がこれらのガイドレール２５１、２５１上をスライドするように配置され、このガイド板２５とともに超音波探触子１０がスライド移動するようになっている。なお、ここでは超音波探触子１０が伝熱管５０の軸方向にスライド移動する構成となっているが、超音波探触子１０が伝熱管５０の円周方向にスライド移動する構成としてもよい。
【００４３】
一方、蓋部２３は、超音波探触子１０がスライド移動しても媒質空間を封止できるように、シート材２３１で形成されている。具体的には、蓋部２３には超音波探触子１０が挿入される超音波探触子挿入穴２３３が形成されたシート材２３１を用いる。シート材２３１は例えばビニールやテフロン（登録商標）シート等の防水性のシートが用いられる。このシート材２３１の外周縁を筒体２１の内周面に接着固定し、超音波探触子挿入穴２３３の端縁を超音波探触子１０の外周面に固定して媒質が漏れないようにする。このとき、輪ゴムやＯリング等の環状ゴムによりシート材２３１の超音波探触子挿入穴２３３の端縁を超音波探触子１０の外周面に縛り付けて固定するとよい。なお、シート材２３１を用いる場合には、媒質注入手段４の注入管４１は、筒体２１の外周面に設けられた媒質注入口４３に設置される。
このように、超音波探触子１０が例えば伝熱管５０の軸方向にスライド移動する機構を有することにより、筒体２１が当接される範囲内において探傷範囲を拡張することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ 管肉厚測定装置
２ 治具本体
３ シール部材
４ 媒質注入手段
６ マグネットベース
７ 固定部材
８ 締結部材
１０ 超音波探触子
２１ 筒体
２２ 開口部
２３ 蓋部
２４ 超音波探触子挿入穴
２５ ガイド板
２６ 穴部
２７ 座繰り部
５０ 伝熱管
２０１ 第１の媒質空間
２０２ 第２の媒質空間
２０３ 微小間隙
２０４ 空気穴
２３１ シート材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探傷により管の肉厚測定を行なう管肉厚測定装置において、
局部水浸式の超音波探触子と、
接触媒質が充填される媒質空間を形成する筒体、前記筒体の一端側に設けられ前記管の外表面に対応した曲率に形成された開口部、前記筒体の他端側に設けられ前記超音波探触子を保持する保持部及び前記媒質空間を封止する蓋部を有する治具本体と、
前記開口部の端縁と前記管の外表面との間に介装されるシール部材と、
前記媒質空間に前記接触媒質を注入する媒質注入手段と、
前記治具本体を前記管の外表面に固定する固定手段とを備え、
前記固定手段により前記シール部材を介して前記治具本体を前記管の外表面に固定した状態で前記超音波探触子により前記管の肉厚を測定することを特徴とする管肉厚測定装置。
【請求項２】
前記固定手段が前記シール部材に磁粉を混入させて磁力を持たせたストリングベースであり、磁性体で形成された前記管に前記ストリングベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の管肉厚測定装置。
【請求項３】
前記固定手段が前記筒体の外周面に取り付けられたマグネットベースであり、磁性体で形成された前記管に前記マグネットベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の管肉厚測定装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記超音波探触子の超音波送受信面周囲を支持して前記開口部から前記超音波送受信面までの距離を一定に保持するガイド板を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管肉厚測定装置。
【請求項５】
前記媒質空間が前記ガイド板により微小間隙を有して連通する２つの空間に仕切られ、前記開口部側に形成された第１の媒質空間に前記媒質注入手段から前記接触媒質が注入されるようにし、前記蓋部側に形成された第２の媒質空間に空気穴を設けたことを特徴とする請求項４に記載の管肉厚測定装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記管の外表面との距離を一定に保った状態で前記超音波探触子をスライド移動させる機構を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の管肉厚測定装置。
【請求項１】
超音波探傷により管の肉厚測定を行なう管肉厚測定装置において、
局部水浸式の超音波探触子と、
接触媒質が充填される媒質空間を形成する筒体、前記筒体の一端側に設けられ前記管の外表面に対応した曲率に形成された開口部、前記筒体の他端側に設けられ前記超音波探触子を保持する保持部及び前記媒質空間を封止する蓋部を有する治具本体と、
前記開口部の端縁と前記管の外表面との間に介装されるシール部材と、
前記媒質空間に前記接触媒質を注入する媒質注入手段と、
前記治具本体を前記管の外表面に固定する固定手段とを備え、
前記固定手段により前記シール部材を介して前記治具本体を前記管の外表面に固定した状態で前記超音波探触子により前記管の肉厚を測定することを特徴とする管肉厚測定装置。
【請求項２】
前記固定手段が前記シール部材に磁粉を混入させて磁力を持たせたストリングベースであり、磁性体で形成された前記管に前記ストリングベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の管肉厚測定装置。
【請求項３】
前記固定手段が前記筒体の外周面に取り付けられたマグネットベースであり、磁性体で形成された前記管に前記マグネットベースの吸着力により前記治具本体を固定する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の管肉厚測定装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記超音波探触子の超音波送受信面周囲を支持して前記開口部から前記超音波送受信面までの距離を一定に保持するガイド板を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管肉厚測定装置。
【請求項５】
前記媒質空間が前記ガイド板により微小間隙を有して連通する２つの空間に仕切られ、前記開口部側に形成された第１の媒質空間に前記媒質注入手段から前記接触媒質が注入されるようにし、前記蓋部側に形成された第２の媒質空間に空気穴を設けたことを特徴とする請求項４に記載の管肉厚測定装置。
【請求項６】
前記保持部は、前記管の外表面との距離を一定に保った状態で前記超音波探触子をスライド移動させる機構を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の管肉厚測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−７３１７４（Ｐ２０１２−７３１７４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１９４９３（Ｐ２０１０−２１９４９３）
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【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２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２９日（２０１０．９．２９）
【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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