配管溶接部の非破壊検査装置

【課題】設置場所が狭い配管の溶接箇所の検査が確実に行え、特にエルボと溶接する直管が短い場合でも、エルボの両側の溶接部を容易に検査できる装置を提供する。
【解決手段】配管溶接部の非破壊検査装置は、配管１の溶接部３ａや３ｂ部分近辺の所定位置に位置決め固定する検査機本体１０及び固定部本体２０と、これら各本体１０、２０間を直角又は平行に配置した状態で一体結合にする連結ユニット３０とから構成する。検査機本体１０には、駆動手段にて配管の周方向に回転する可動Ｃ形リング１１を設けており、この可動Ｃ形リング１１に、探触子５５を配置する探触子ホルダ１２を設けている。非破壊検査時に、可動Ｃ形リング１１は溶接部の一方側から他方側に移動させられ、探触子５５で溶接部を両側から検査する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管溶接部の非破壊検査装置に係り、特に配管の直管間にエルボを配置して溶接するエルボの溶接部を超音波探傷や過流探傷で非破壊検査するに好適な配管溶接部の非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、圧力容器に接続するような配管は、その溶接部を超音波探傷等の非破壊検査で欠陥検査を行っている。例えば、配管の直管間にエルボを配置し、両者間を溶接して一体にする配管の場合は、直管とエルボとの溶接部を配管外面から全周検査をするためには、探傷センサを配管外面に接近させ、溶接線に沿って全周を移動させて検査を行うことが必要である。
【０００３】
このため、回転及び移動機能を有する駆動装置に探傷センサを備えており、更に駆動装置は配管への固定具と連結或いは一体化されている。また、固定具は検査する溶接部に接続された配管の直管部分に固定されるのが一般的である。
【０００４】
従来の検査装置は、配管の表面の周方向に周回リング案内部となる軌道を設け、この軌道上に軌道に沿って走行する駆動装置本体を配置し、この駆動装置本体と共に周方向に移動する探触子で配管の溶接部を走査して超音波探傷や過流探傷を行うようにしているのが普通である。
【０００５】
この種の装置として、例えば特許文献１に記載の超音波探傷装置が提案されている。この超音波探傷装置では、配管の外表面に周回リング案内部を着脱自在に取付け、この周回リング案内部に沿って移動し、かつ配管の長手方向にのびたアームを有する周回リングを備えている。そして、このアーム上に、アームに沿って移動する探触子移動部に第一の超音波探触子を設けると共に、同様に探触子移動部に設ける探触子保持アームに第二の超音波探触子を設け、これらの超音波探触子を配管の長手方向に所定の間隔をおいて保持させて構成し、配管の溶接部を各超音波探触子によって両側から探傷するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１８１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の超音波探傷装置では、配管の直管部が十分に長くて固定器具や駆動装置を取付けて固定できると共に、探傷探触子の動作を妨げない場合の配管における溶接部の検査に限定される。このため、特に圧力容器に接続する配管のように、配管の設置場所での制限があって、直管部が短くて超音波探傷装置を構成する固定具と駆動装置を取付ける空間がない場合等には、配管に取付けて溶接部の検査に使用することができない問題があった。
【０００８】
このように、検査装置を用いて配管の溶接部の探傷検査できない場合には、例えば目視検査、浸透探傷検査、磁粉探傷検査、或いは人手による超音波探傷検査或いは放射線透過検査等の他の検査に頼らざるを得ず、溶接部の亀裂等の欠陥寸法及び欠陥深さを検査するには検査精度が低下する欠点があった。
【０００９】
本発明の目的は、設置場所が狭い配管の溶接箇所の検査が確実に行え、特にエルボと直管とを溶接する構造で、直管が短い場合であってもエルボの両側に存在する溶接部を容易に検査できる配管溶接部の非破壊検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の配管溶接部の非破壊検査装置は、配管に挿入可能な開口部を形成して、溶接部を有する配管外面の所定位置に配置する検査機本体と、配管に挿入可能な寸法の開口部を形成して、配管外面の所定位置に位置決め固定する固定部本体と、前記の検査機本体と固定部本体間を一体に結合して両者の位置関係を維持する連結ユニットとを備え、前記検査機本体には、駆動手段にて配管の周方向に回転する可動Ｃ形リングを配置し、前記可動Ｃ形リングに、探触子を配置する探触子ホルダを設けて構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明ように配管溶接部の非破壊検査装置を構成すれば、設置場所が狭い配管の溶接部の検査を確実に行うことができ、特にエルボと溶接接続する直管が短い配管構成でも、エルボの両側の溶接部を容易に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の配管溶接部の非破壊検査装置では、検査機本体と固定部本体の双方は、配管に挿入可能な開口部を形成して溶接部のある配管外面の所定位置に、直角或いは並行位置関係に配置する。そして、これら検査機本体と固定部本体とは、連結ユニットで一体に結合して両者の位置関係を維持する。検査機本体には、駆動手段にて配管の周方向に回転駆動する可動Ｃ形リングを配置しており、この可動Ｃ形リングには、溶接部の非破壊検査を行う探触子を配置する探触子ホルダを設けている。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の配管溶接部の非破壊検査装置を、超音波探傷で非破壊検査を行う例の図１に示す実施例を用いて説明する。この図１は、直管１ａ、１ｂ間にエルボ２を配置し、溶接部３ａ、３ｂで結合した配管１部分に、非破壊検査装置を配置し、溶接部３ａを超音波探傷の検査を行う状態を示している。
本発明の配管溶接部の非破壊検査装置は、後述するようにそれぞれ配管１の所定部分に挿入可能な寸法の開口部を形成して所定位置に挿入配置する検査機本体１０、及び配管の所定位置に挿入可能な寸法の開口部を形成して配置すると共に位置決め固定する固定部本体２０と、これら各本体１０、２０間を結合して一体にし、固定部本体２０側で検査機本体１０を支持して両者の位置関係を維持する連結ユニット３０とから構成している。この例は、溶接部３ａを非破壊検査するため、配管1へ水平に挿入配置した検査機本体１０と、配管の別の部分へ垂直に挿入固定する固定部本体２０とは、両者の配置位置の関係が直角の状態である場合を示している。
【００１４】
検査機本体１０には、配管１の周方向に全周回転させるため、英文字のＣ形状に形成した板状の可動Ｃ形リング１１を有し、この可動Ｃ形リング１１には、探触子を固定するための探触子ホルダ１２を着脱可能に設けている。可動Ｃ形リング１１と共に回転する図５に示す如く探触子ホルダ１２に配置された探触子５５には、パルス信号を送信および超音波エコーを受信するための超音波探傷器４３を接続する。固定部本体２０に設けるエアシリンダ２１及び連結ユニット３０に設けるエアシリンダ３１には、それぞれこれらの駆動用の圧縮空気供給ユニット４７を接続し、圧縮空気を供給する。
非破壊検査装置の近傍には、配管溶接部の検査時に使用する探傷データの収録処理装置４１及びデータ処理部の処理結果を表示するための表示装置４２を配置する。収録処理装置４１は、可動Ｃ形リング１１を回転駆動するモータ１３及び超音波探傷器４３等を制御するための操作スイッチを有する制御部４４、探傷データの演算処理部４５及び探傷データを処理するためのデータ処理部４６から構成する公知の装置を用いている。
【００１５】
検査機本体１０は、配管外面に挿入可能な寸法の開口を形成する固定板１４及び固定板１４に対して平行移動が可能にした可動板１５や、可動板１５の後述する駆動手段部分を覆う保護板１６を有している。
【００１６】
固定板１４には、可動板１５上部の左右に案内棒１８を貫通するように設け、また図２に示すようにモータにて回転するボールねじ１７を設けている。このボールねじ１７を、可動板１５の上面部に設ける固定ナット１７ａと係合させ、平行移動手段としている。平行移動手段は、ボールねじ１７が例えば収録処理装置４１の制御部４４から指示してモータを回転すると、可動板１５を案内棒１８で案内させ、矢印で示す如く前後に平行移動が円滑に行えるようにしている。この平行移動手段によって、探触子ホルダ１２を有する可動Ｃ形リング１１が配置される可動板１５は、配管1の溶接部の一方側から他方側へ円滑に移動でき、溶接部の非破壊検査を両側からが行うことができる。
【００１７】
また、固定板１４の開口部分には、図３に示すように所定間隔をおいて芯出し冶具１８ａ、１８ｂを配管面側に設けており、配管に検査機本体１０を挿入したときには、この芯出し冶具１８ａ、１８ｂが配管の外周面に接し、検査機本体１０の配置位置が定まり、可動Ｃ形リング１１は配管１と同心円に配置され、配管１の全周を支障なく回転できるようになる。
【００１８】
可動Ｃ形リング１１は、その外周部分に外歯車を形成しており、これに可動板１５の左右に配置する駆動歯車５１ａ、５１ｂが係合し、左右の駆動歯車５１ａ、５１ｂの少なくとも一方が係合した状態で、可動Ｃ形リング１１を駆動し、配管の全周を回転させる。
【００１９】
可動Ｃ形リング１１を配管１の周方向へ回転駆動するため、図４に示すように駆動歯車５１ａ、５１ｂと同軸に設ける各プーリ５２ａ、５２ｂ、このプーリ５２ａ、５２ｂで駆動歯車５１ａ、５１ｂを同時に回転させるため、駆動力伝達にモータ１３で駆動するプーリベルト５３ａ、５３ｂ、５３ｃを備え、歯車伝達方式でも何ら支障のない駆動手段としている。
【００２０】
上記した平行移動手段や駆動手段は、図の例に限ることなく検査機本体１０の構造変更等に併せて適宜変更して使用することができる。例えば、平行移動手段では、これを構成するボールねじ１７、固定ナット１７ａ更には案内棒１８の配置に関しては、ボールねじ１７と固定ナット１７ａとを２組設け、これで案内棒１８を省略して兼用させることもできる。
【００２１】
可動Ｃ形リング１１に設ける探触子ホルダ１２は、図５に示すように正面中央部等の取付け易い位置にねじ等の固定材５４で着脱可能に設ける。探触子ホルダ１２には、押さえばね５６で配管１側に押圧される一つの探触子５５を配置し、この探触子５５が可動Ｃ形リング１１の回転で配管１外面を摺動し、上記した可動板１５の平行移動の動作を活用して溶接部の各側面から非破壊検査を実施する。
【００２２】
また、固定部本体２０は、図６や図７に示すように固定下板２２と固定上板２３とを一定寸法を離して一体に結合し、この間に連結ユニット３０用の結合材２４を上部に設けて構成している。これら固定下板２２と固定上板２３と結合材２４には、連結ユニット３０用の結合溝２５を形成している。
【００２３】
固定下板２２と固定上板２３との空間部分には、エアシリンダ２１や配管１と対向する押付け板２６を配置し、エアシリンダ２１の先端に設ける可動アーム２７には、可動軸２８ａを中心として回転して押付け板２６を配管１外面に押す押付け機構部２８を結合している。その上、固定下板２２と固定上板２３の配管側面には、固定部本体２０を配管１に挿入した時に接触する接触部２９を形成している。
【００２４】
更に、固定下板２２の外面には、連結ユニット３０を配置する際の挿入ガイド５７を結合材２４相当位置に設けると共に位置決め板５８を取付け、また固定部本体２０を配管１外面に配置して押付け板２６と接触部２９とで所定箇所に適切に固定するため、水準器６０を取付けている。
【００２５】
上記した固定部本体２０を、配管に挿入して固定する前の状態を図８（ａ）に示し、またエアシリンダ２１を動かして押付け板２６を配管１側に移動させ、固定部本体２０を配管１に押圧固定したときの状態を図８（ｂ）に示したものである。押付け板２６と接触部２９の組合せで固定部本体２０を配管１に固定する代りに、接触部２９の位置に押付け板２６相当の部材を配置して使用することもできる。
【００２６】
配管１外面の所定位置に固定した固定部本体２０には、検査機本体１０に取付けた連結ユニット３０を図９の位置関係で示すように位置決めして配置し、挿入ガイド５７間に案内されて連結ユニット３０のガイド面５９ａ、５９ｂが結合材２４等に適切に接触するようにしている。
【００２７】
連結ユニット３０は、図１０（ａ）に示すように固定部本体２０との位置決めのために用いるガイド板３２ａ、３２ｂを連結材３２ｃにて一体にし、このガイド板３２ａ、３２ｂ間に案内軸３６及びこれに係合してエアシリンダ３１のピストン３５の動作で左右に動く連結可動板３３を配置する。連結ユニット３０を、図１のように検査機本体１０と固定部本体２０とが直角位置の状態で使用するときには、連結可動板３３には、固定部本体２０の結合溝２５に対応する面に結合ピン３４を設け、結合溝２５に結合ピン３４が挿入できるように構成する。
【００２８】
ガイド板３２ａ、３２ｂの自由端を検査機本体１０に取付けて、固定部本体２０との結合する。それ故、連結ユニット３０にも連結材３２ｃ部分に、固定部本体２０と同様に水準器６０を取付け、検査機本体１０に結合して配管１へ挿入して配置し、固定部本体２０と一体に連結するときに活用する。
【００２９】
ピストン３５によって動く連結可動板５３ａと結合ピン５４ａは、結合溝２５に結合ピン３４を結合溝２５に挿入するとき、連結可動板３４の移動前の状態では図１０（ｂ）に示す状態にあり、また移動後は図１０（ｃ）に示す状態となり、検査機本体１０及び連結ユニット３０を固定部本体２０と結合して一体にする。
【００３０】
検査対象の溶接部３ａを非破壊検査するため、配管1に図１のように検査機本体１０と固定部本体２０とを直角の位置関係に配置するとき、連結ユニット３０を用いての連結過程について、図１１を用いて説明する。連結ユニット３０は、図１１（ａ）のように予め検査機本体１０に固定しており、検査機本体１０と連結ユニット３０とを配管1に挿入固定した固定部本体２０の上方から図１１（ｂ）の状態に吊降ろし、連結可動板３３の結合ピン３４を固定部本体２０の結合溝２５に挿入する。
【００３１】
連結ユニット３０は、挿入時に図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に順に示すように挿入ガイド５７に案内されて、連結可動板３４面の結合ピン３４を結合溝２５部分に近づけた状態から、両者の位置合わせが終了した状態を経て、結合溝２５部分に適切に挿入し、連結可動板３４の移動で結合溝２５と結合が行われる。
【００３２】
図１３に、配管1に非破壊探傷装置を挿入配置し、溶接部３ｂを非破壊検査する状態を示している。このときは場合、配管１に位置決め固定する固定部本体２０に対して、検査機本体１０を平行の状態に配置し、これら両者を連結ユニット３０によって一体に結合する。このような平行の配置状態の場合に使用する連結ユニット３０は、図１４（ａ）に示すように上記した図１０（ａ）と同様の構成である。図１４（ａ）では、連結可動板３４に設ける結合ピン３４を、固定部本体２０の結合溝に挿入する都合上、連結可動板３４の長手方向の端面に取付けている点が相違する。
検査機本体１０と固定部本体２０とを平行配置する図１３の場合で、結合溝２５に結合ピン３４を結合溝２５に挿入するとき、連結可動板３４の移動前は図１４（ｂ）に示す状態にあり、また移動後は図１４（ｃ）に示す状態となり、検査機本体１０及び連結ユニット３０を固定部本体２０と結合して一体にする。
【００３３】
次に、本発明の非破壊検査装置での非破壊検査の手順について、図１５のフローチャートを用いて説明する。まず、溶接部の検査位置を確認し（ステップＳ１）、次に連結ユニット３０を検査機本体１０に予め取付ける（ステップＳ２）。このとき、検査機本体１０と固定部本体２０の配置状態に応じて、即ち両者の配置関係が直角の状態である場合は、図１０（ａ）の連結ユニット３０を使用し、また両者の配置関係が平行の状態である場合は、図１４（ａ）の連結ユニット３０を使用する。
【００３４】
続いて、検査対象の溶接部の位置を考慮し、上記したように固定部本体２０を吊って移動し、配管１の溶接部の近傍に挿入しエアシリンダ２１の動作で固定し（ステップＳ３）、次に吊って配管１の所定位置に移動して検査機本体１０及び連結ユニット３０を配置後、連結ユニット３０のエアシリンダ３１を動作させて図１や図１３に示すように固定部本体２０に一体に結合させる（ステップＳ４）。
この状態において、可動Ｃ形リング１１が配管１の全周を回転するとき、探触子ホルダ１２に配置した探触子５５が、配管１の溶接部の探傷を一方側から行い、その後に上記した如く可動板１５の平行移動後、配管１の溶接部の探傷を他方側からも実施する（ステップＳ５）。溶接部の両側の探傷が終了すれば、固定部本体２０や連結ユニット３０のエアシリンダ２１、３１に供給していた圧縮空気を排気してから、検査機本体１０と固定部本体２０の結合が解かれる連結ユニット３０の切り離しを行い（ステップＳ６）、その後配管１から非破壊検査装置の全体を取外し（ステップＳ７）、溶接部の検査が終了する。
【００３５】
本発明では、エルボ２の両端に溶接される直管１ａ、１ｂの２本のうち、いずれか１本が非破壊検査装置を取付けるのに十分な寸法、例えば５０ｍｍ程度の長さがあれば、検査機本体１０の可動板１４を、溶接部の一方側から他方側に移動させることにより、探触子５５を配置した可動Ｃ形リング１１を配管１の全周を回転させて、エルボ２両側の溶接部３ａ、３ｂの非破壊検査を容易に行うことができる。特に本発明は、圧力容器に接続する配管等において、配管の設置スペースが少なく、エルボと溶接接続する直管が短い場合に、溶接部の非破壊検査を行うのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例である配管溶接部の非破壊検査装置の斜視図である。
【図２】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置を構成する検査機本体の要部を示す斜視図である。
【図３】本発明で用いる検査機本体を図２とは反対側から見た状態の斜視図である。
【図４】本発明で用いる検査機本体における可動Ｃ形リングの部分を示す構成図である。
【図５】本発明で用いる検査機本体における探触子ホルダの取付け状態を示す正面図である。
【図６】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置を構成する固定部本体の要部を示す斜視図である。
【図７】本発明で用いる固定部本体を配管に取付けた状態を示す斜視図である。
【図８】本発明で用いる固定部本体の配管への取付け状態を示す構成図である。
【図９】本発明で用いる固定部本体と連結ユニットの位置関係を示す斜視図である。
【図１０】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置を構成する連結ユニットを示す図である。
【図１１】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置における結合部分の状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置における連結ユニットの結合過程の状況を示す斜視図である。
【図１３】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置での別の使用状況を示す斜視図である。
【図１４】本発明で用いる連結ユニットの図１３での状態を示す構成図である。
【図１５】本発明の配管溶接部の非破壊検査装置による検査手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１…配管、１ａ、１ｂ…直管、２…エルボ、３ａ、３ｂ…溶接部、１０…検査機本体、１１…可動Ｃ形リング、１２…探触子ホルダ、１３…モータ、１４…固定板、１５…可動板、１７…ボールねじ、１７…固定ナット、２０…固定部本体、２１、３１…エアシリンダ、２６…取付け板、３０…連結ユニット、３３…連結可動板、３４…結合ピン、５１ａ、５１ｂ…駆動歯車、５２ａ、５２ｂ…プーリ、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ…プーリベルト、５５…探触子。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に挿入可能な開口部を形成して、溶接部を有する配管外面の所定位置に配置する検査機本体と、配管に挿入可能な寸法の開口部を形成して、配管外面の所定位置に位置決め固定する固定部本体と、前記検査機本体と固定部本体間を一体に結合して両者の位置関係を維持する連結ユニットとを備え、前記検査機本体には、駆動手段により配管の周方向に回転する可動Ｃ形リングを配置し、前記可動Ｃ形リングに、探触子を配置する探触子ホルダを設けて構成したことを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記検査機本体は、配管外面に配置する固定板と、可動Ｃ形リングを回転可能に保持する可動板と、前記固定板と可動板に設ける並行移動手段とを有し、前記並行移動手段にて可動板を固定板に対して平行移動が可能に構成したことを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記可動Ｃ形リングの外周面に外歯車を設け、前記外歯車に係合して前記可動Ｃ形リングを回転させる歯車を、前記検査機本体に所定間隔で配置し、前記歯車を駆動する駆動手段を備えて構成したことを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。
【請求項４】
請求項２において、前記並行移動手段は、前記固定板側に固定するボールねじと、前記可動板に取付けてボールねじに係合する固定ナットとから構成したことを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。
【請求項５】
請求項３において、前記駆動手段には、歯車を駆動するプーリベルトを有して構成したことを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかにおいて、前記連結ユニットは、検査機本体と固定部本体とが直角の配置関係を維持するように一体に結合するものであることを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。
【請求項７】
請求項１から３のいずれかにおいて、前記連結ユニットは、検査機本体と固定部本体とが平行の配置関係を維持するように一体に結合するものであることを特徴とする配管溶接部の非破壊検査装置。

【図１】