JP2002535644A - Apparatus and method for inspecting pipes and tubes using guided wave probes - Google Patents
Apparatus and method for inspecting pipes and tubes using guided wave probesInfo
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Abstract
(57)【要約】 外部の点から小径の管、パイプ又は円筒状構造体内の内部の点まで超音波及び磁気歪み的に発生された機械的波を指向する装置及び方法である。本発明は、目標とする管２４内に挿入するのに十分に小さい寸法であり且つ目標とする管２４の内径との機械的な接触を維持し得る形態とされた円筒状の導波管ガン１０内に波を発生させる外部機構を内蔵している。標準的な超音波発生装置又は磁気歪み／機械的な波発生コイル１６、１８、２０が目標とする管２４の外側で導波管１２の上に配置され且つ導波管１２を通じて目標とする管２４の内部の点まで適当な機械的波を発生させる。導波管１２とプローブの内径面との間の機械的な境界面１４は、検査波３６及び受信した戻り信号波３７を目標とする管２４と導波管１２との間で伝送し得るように目標とする管２４内の１つの点に配置され且つ提供される。 (57) Abstract: An apparatus and method for directing ultrasonic and magnetostrictively generated mechanical waves from an external point to an internal point within a small diameter pipe, pipe, or cylindrical structure. The present invention provides a cylindrical waveguide gun that is small enough to be inserted into the target tube 24 and configured to maintain mechanical contact with the inner diameter of the target tube 24. 10 has a built-in external mechanism for generating a wave. A standard ultrasonic generator or magnetostrictive / mechanical wave generating coil 16, 18, 20 is placed over the waveguide 12 outside of the target tube 24 and the target tube through the waveguide 12. A suitable mechanical wave is generated up to a point inside 24. The mechanical interface 14 between the waveguide 12 and the inner diameter surface of the probe allows a test wave 36 and a received return signal wave 37 to be transmitted between the target tube 24 and the waveguide 12. Located and provided at one point in the target tube 24.
Description
【０００１】[0001]
本発明は、全体として、管、パイプ、円筒状の殻体等の状態を非破壊的に検査
する装置及び方法に関する。より具体的には、本発明は、アクセスが制限された
管、パイプ、円筒状構造体等をその内部から超音波、磁気歪み波、及びその他同
様の波の伝播による検査を行うプローブ構造体及びその方法に関する。The present invention generally relates to an apparatus and a method for nondestructively inspecting a state of a pipe, a pipe, a cylindrical shell, and the like. More specifically, the present invention relates to a probe structure for inspecting a pipe, a pipe, a cylindrical structure, and the like having limited access from inside by ultrasonic waves, magnetostrictive waves, and other similar wave propagation. Regarding the method.
【０００２】[0002]
多くの工業的構造体、フレーム、導管、流れコラム等は、アクセスすることが
困難であることがしばしばである円筒状の形態の構造とされている。小径の管及
びパイプを欠陥及び腐食作用の有無に関して検査することは重要であるが、利用
可能な作業スペースの幾何学的制約のため極めて困難である。かかる管及びパイ
プを外径（ＯＤ）から検査しようとする試みは、パイプ又は管の外面に取り付け
られた支持構造多を頻繁に使用するため、制限される。それは、最も多くの場合
、内壁には、制限的な支持構造体が存在しないから、理想的には、かかる管状の
パイプ構造体への長手方向からのアクセスは、内部から行うのが最も容易である
。残念なことに、管、パイプ等の典型的な断面の幾何学的形態の上述した制約は
、必要なプローブ及び電子機器を目標とする管の内径（ＩＤ）内に導入するのを
妨げる。Many industrial structures, frames, conduits, flow columns, and the like, have structures in a cylindrical form that is often difficult to access. Inspection of small diameter pipes and pipes for defects and corrosive effects is important, but very difficult due to the geometric constraints of the available workspace. Attempts to inspect such tubes and pipes from the outside diameter (OD) are limited due to the frequent use of the pipe or support structures attached to the outer surface of the pipe. Ideally, longitudinal access to such tubular pipe structures would be the easiest to do from the inside, since most often there is no restrictive support structure on the inner wall. is there. Unfortunately, the aforementioned constraints on typical cross-sectional geometries of tubes, pipes, etc., prevent the necessary probes and electronics from being introduced into the target tube inside diameter (ID).
【０００３】 目標とする管の内径に一旦アクセスしたならば、超音波及び磁気歪み波系の機
械的な波を使用して、欠陥及び／又は薄肉厚化について管壁を検査することがで
きる。殆どの場合の問題点は、検査波を管壁の内面内に実際に投射することであ
る。更に、目標とする管の検査に最も適した波の型式は、壁を通じて均一に且つ
対称状に長手方向に伝播するものである。換言すれば、管の円筒壁の一点にて検
査波を導入することは、全体として、異常箇所からの戻り信号の検出及び分析を
複雑化する矛盾する波のパターンを発生させる。戻り信号を捕捉し、解釈し且つ
分析することを簡略化し得るように検査波を均一で且つ対称の形態にて投射する
ことが好ましい。[0003] Once the target tube inner diameter has been accessed, mechanical waves of ultrasonic and magnetostrictive wave systems can be used to inspect the tube wall for defects and / or thinning. The problem in most cases is that the test wave is actually projected into the inner surface of the tube wall. Further, the most suitable wave type for inspection of the target tube is one that propagates uniformly and symmetrically longitudinally through the wall. In other words, introducing the test wave at one point on the cylindrical wall of the tube generally produces a contradictory wave pattern that complicates the detection and analysis of the return signal from the abnormal location. Preferably, the test wave is projected in a uniform and symmetrical form so as to simplify the capture, interpretation and analysis of the return signal.
【０００４】[0004]
このため、本発明の１つの目的は、小径の管、パイプ及び円筒状構造体を欠陥
及び腐食作用の有無についてその構造体の内径から検査する装置及び方法を提供
することである。Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for inspecting small diameter pipes, pipes and cylindrical structures for defects and corrosive effects from the inner diameter of the structure.
【０００５】 本発明の１つの目的は、検査波を長手方向に構造体内まで投射する目的のため
、管の内径に隣接し且つ該内径と機械的に接触した位置に対し管の外側で案内さ
れる波を発生させる手段を提供することにより、管、パイプ及び円筒状構造体を
内径から検査することを可能にすることである。One object of the invention is to guide the test wave longitudinally into the structure, guided outside the tube to a position adjacent to and in mechanical contact with the inside diameter of the tube. By providing a means for generating waves, it is possible to inspect tubes, pipes and cylindrical structures from the inside diameter.
【０００６】 本発明の更なる目的は、超音波及び／又は磁気歪み的に発生される波を管の外
側にて発生させ且つその発生された波を管の内径まで伝送する導波管を提供する
ことにより、その波を使用することを通じて小径の管を欠陥及び腐食作用の有無
について検査する手段を提供することである。[0006] It is a further object of the present invention to provide a waveguide that generates ultrasonically and / or magnetostrictively generated waves outside the tube and transmits the generated waves to the inside diameter of the tube. It is to provide a means for inspecting small diameter tubes for defects and corrosive effects through the use of the waves.
【０００７】 本発明の更なる目的は、本発明のセンサまで伝播して戻る戻り信号の受信、解
釈及び分析を簡略化する均一で且つ対照的な方法にて検査波を発生させ且つ投射
することにより、小径の管を欠陥及び腐食作用の有無について検査する装置及び
方法を提供することである。It is a further object of the present invention to generate and project a test wave in a uniform and contrasting manner that simplifies reception, interpretation and analysis of return signals propagating back to the sensor of the present invention. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for inspecting a small-diameter pipe for defects and corrosion.
【０００８】 本発明の更なる目的は、適正な形態とした導波管により超音波発生装置を利用
し且つかかる超音波発生装置を目標とする管の内部に接続することにより、小径
の管を欠陥及び腐食作用の有無について検査する装置を提供することである。[0008] It is a further object of the present invention to utilize an ultrasonic generator with a suitably shaped waveguide and to connect such an ultrasonic generator to the interior of a target tube to reduce the diameter of the tube. It is an object of the present invention to provide a device for inspecting for the presence of defects and corrosion.
【０００９】[0009]
上記及びその他の目的を達成するため、本発明は、小径の管、パイプ又は円筒
状構造体内部の内部点まで外部の点から超音波及び磁気歪み的に発生された機械
的な波を指向させる装置及び方法を提供することである。本発明は、目標とする
管内に挿入するのに十分に小さい寸法であり且つ目標とする管の内径との機械的
な接触を保つ手段を備え得るような形態とされた円筒状の導波管の管ガン内で波
を発生させる外部の機構を内蔵する。標準的な超音波発生装置又は磁気歪み波機
械的波発生コイルが目標とする管の外側にて導波管上に配置され且つ導波管を通
じて目標とする管の内部の位置まで適当な機械的な波を発生させる。導波管と管
の内径面との間の機械的境界面は、検査波及び受け取った戻り信号の波を目標と
する管と導波管との間にて伝送し得るように目標とする管内の一点に配置され且
つ提供される。超音波及び／又は磁気歪み波機械的波に対する適当なセンサ装置
は、戻った信号を受け取り且つ管壁の傷、支持体及び幾何学的な変化を示すイン
ピーダンスの不一致を解釈するように配置される。受け取った信号を表示及び処
理に適した信号電圧に変換するため適当な信号受信、増幡及びフィルタリング要
素が配置されている。To achieve the above and other objects, the present invention directs ultrasonic and magnetostrictively generated mechanical waves from an external point to an internal point within a small diameter pipe, pipe or cylindrical structure. It is to provide an apparatus and a method. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a cylindrical waveguide that is small enough to be inserted into a target tube and is configured to include means for maintaining mechanical contact with the inside diameter of the target tube. It has a built-in external mechanism to generate waves in the tube gun. A standard ultrasonic generator or magnetostrictive mechanical wave generating coil is placed on the waveguide outside the target tube and the appropriate mechanical through the waveguide to a position inside the target tube. Generates a perfect wave. The mechanical interface between the waveguide and the inner diameter of the tube is such that the test wave and the received return signal wave can be transmitted between the target tube and the waveguide in the targeted tube. At one point and provided. Appropriate sensor devices for ultrasonic and / or magnetostrictive mechanical waves are arranged to receive the returned signal and interpret impedance mismatches indicative of tube wall flaws, support and geometric changes. . Appropriate signal receiving, multiplying and filtering elements are arranged to convert the received signal into a signal voltage suitable for display and processing.
【００１０】[0010]
先ず、本発明の導波管プローブ器具を詳細に説明するために図１を参照する。
図１は、ボイラー、核反応炉及びその他の発電施設で見られる熱交換器管列を検
査するために使用される本発明の器具に対する１つの可能な用途の斜視図的な部
分断面図である。本発明は、その内部が少なくとも一端にてアクセス可能であり
、熱交換パネル又はシリンダにおけるように共に緊密に隔てられた大きい管列を
検査するのに特に適している。First, reference is made to FIG. 1 to describe the waveguide probe device of the present invention in detail.
FIG. 1 is a perspective partial cross-sectional view of one possible use for the apparatus of the present invention used to inspect heat exchanger tubing found in boilers, nuclear reactors and other power generation facilities. . The invention is particularly suitable for inspecting large rows of tubes, the interior of which is accessible at at least one end, and which are closely spaced together as in heat exchange panels or cylinders.
【００１１】 図１には、断面図で図示した熱交換器構造体内で１つの管の内径内に挿入可能
である導波管器具（１０）が斜視図で開示されている。導波管（１０）の主要な
構成要素は検査波及び戻り信号波の双方を検査器具と目標とする管との間にて運
び且つ伝送する働きをする管状プローブ（１２）である。管状プローブ（１２）
の作用端には、超音波又はその他の機械的な波を管状プローブ（１２）から目標
とする管内に伝導するのに適した機械的な境界面構造体（１４）がある。本発明
の好ましい実施の形態において、機械的な境界面（１４）は、以下により詳細に
説明するように、目標とする管内面と機械的に接触することを許容する複数の拡
張可能な翼状部分（２７）を備えている。FIG. 1 shows a perspective view of a waveguide device (10) that can be inserted into the inside diameter of one tube within the heat exchanger structure shown in cross section. A key component of the waveguide (10) is a tubular probe (12) that serves to carry and transmit both test and return signal waves between the test instrument and the target tube. Tubular probe (12)
At the working end there is a mechanical interface structure (14) suitable for conducting ultrasonic or other mechanical waves from the tubular probe (12) into the target tube. In a preferred embodiment of the present invention, the mechanical interface (14) comprises a plurality of expandable wings that allow for mechanical contact with the targeted tube inner surface, as described in more detail below. (27) is provided.
【００１２】 管状プローブ（１２）の他端にて、複数の磁気歪みコイル（１６、１８、２０
）がプローブ（１２）内で機械的な波を発生させ得るよう適宜に配置されるよう
に管状プローブ（１２）を取り巻いている。コイル（１６、１８、２０）は、機
械的な検査波を発生させる信号を供給すると共に、戻り波と関係した信号を受け
取るという二重の目的を果たす信号ケーブル（２２）により制御される。At the other end of the tubular probe (12), a plurality of magnetostrictive coils (16, 18, 20)
) Surround the tubular probe (12) so that it is appropriately positioned to generate mechanical waves within the probe (12). The coils (16, 18, 20) are controlled by a signal cable (22) which supplies a signal for generating a mechanical test wave and serves the dual purpose of receiving a signal related to the return wave.
【００１３】 管状プローブ（１２）は、他の隣接する管（８）、（９）と共に、管板（６）
内の所定の位置に保持された目標とする管（２４）内に挿入される。管状プロー
ブ（１２）は、目標とする管（２４）の内径よりもわずかに小さい外径を有する
。このことは、目標とする管（２４）内で機械的境界面（１４）を拡張させる前
に、管状プローブ（１２）を目標とする管（２４）内に容易に挿入することを許
容する。一度び挿入されたならば、複数の拡張翼状部分（２７）は、図１に図示
するように、機械的プラグ（２６）を引き込むことにより、外方に付勢される。
管状プローブ（１２）の機械的な境界面部分は、管状プローブ（１２）の内径よ
りもわずかに大きい直径を有するプラグ（２６）を挿入することで拡張される管
状構造体の円筒状殻体から形成された列状の割り型翼状部分（２７）として簡単
に形成することができる。図４に関してより詳細に説明する仕方にてプラグ（２
６）を管状プローブ（１２）内に引き込むことができる。The tubular probe (12), together with other adjacent tubes (8), (9),
Inserted into a target tube (24) held in place within the target. The tubular probe (12) has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the targeted tube (24). This allows the tubular probe (12) to be easily inserted into the target tube (24) before expanding the mechanical interface (14) in the target tube (24). Once inserted, the plurality of extended wings (27) are biased outward by retracting a mechanical plug (26), as shown in FIG.
The mechanical interface of the tubular probe (12) is from the cylindrical shell of the tubular structure which is expanded by inserting a plug (26) having a diameter slightly larger than the inner diameter of the tubular probe (12). It can be simply formed as a row of split wings (27). Plug (2) in a manner described in more detail with respect to FIG.
6) can be drawn into the tubular probe (12).
【００１４】 これにより、多数の機構は、管状プローブ（１２）の円筒状殻体構造体を付勢
して目標とする管（２４）の内面と機械的に接触させることが可能であると予想
される。図１に図示す例は、目標とする管（２４）の内径に一致するように管状
プローブ（１２）の外径を一時的に拡張させるのに適した多数の機構の１つであ
る。いずれの場合でも、機械的な拡張プラグ（２６）は、管状プローブ（１２）
と目標とする管（２４）との間にて入射波及び戻り波の双方を伝送するため、管
状プローブ（１２）の外面上の大きい表面積（２８）の間に機械的な接触点を形
成する働きをする。Thus, it is anticipated that many mechanisms will be able to bias the cylindrical shell structure of the tubular probe (12) into mechanical contact with the inner surface of the targeted tube (24). Is done. The example shown in FIG. 1 is one of many mechanisms suitable for temporarily expanding the outer diameter of a tubular probe (12) to match the inner diameter of a targeted tube (24). In each case, the mechanical expansion plug (26) is connected to the tubular probe (12).
Form a mechanical contact point between the large surface area (28) on the outer surface of the tubular probe (12) to transmit both the incident and return waves between the target tube (24) and the target tube (24). Work.
【００１５】 次に、本発明の電子的構成要素及び目標とする管の円筒状構造体における異常
部を識別する装置の全体的な機能をより詳細に説明するため、図２を参照する。
管状プローブ（１２）は、明確化のため拡張プラグが除去された状態で図２の断
面図に図示されている。接触領域（２８）は色々な機械的な波が管状プローブ（
１２）と目標とする管（２４）との間にて前後方向に伝送することを許容する。
図２に図示す実施例において、複数の磁気歪みコイル又は圧電要素（１６）、（
１８）、（２０）は、例えば、第１の伝送コイル（１８）により機械的な波を発
生させ、例えば、受信コイル（１６）により戻り信号波を受信することを許容す
るような仕方にて配置されている。コイル（１８）は戻り信号の信号受信及び直
線性を容易にする基準バイアス磁界を確立すべく使用し且つコイル（１６）と共
に使用され且つ異なる受信状態となるように隔てられたとき、空間的フィルタと
して作用される。Reference is now made to FIG. 2 to describe in more detail the overall function of the electronic component of the present invention and the apparatus for identifying abnormalities in a cylindrical structure of a targeted tube.
The tubular probe (12) is shown in cross-section in FIG. 2 with the expansion plug removed for clarity. The contact area (28) has various mechanical waves applied to the tubular probe (
It allows transmission in the front-rear direction between 12) and the target pipe (24).
In the embodiment shown in FIG. 2, a plurality of magnetostrictive coils or piezoelectric elements (16), (
18), (20), for example, in such a way that the first transmission coil (18) generates a mechanical wave and, for example, allows the receiving coil (16) to receive the return signal wave. Are located. Coil (18) is used to establish a reference bias field that facilitates signal reception and linearity of the return signal, and is used with coil (16) and when spatially filtered when separated to different reception conditions. Acted as
【００１６】 信号発生装置／処理装置（４０）は、管状プローブ（１２）内を伝送する機械
的な波を発生させる磁気歪みパルスを発生させるようにトランスミッタコイル（
２０）を駆動する働きをする。機械的な波を発生させる圧電要素を使用する１つ
の代替的な方法が使用可能である。この機械的な波（３０）は、管状プローブ（
１２）の円筒状構造体に沿って長手方向に点（３２）まで下方に進み、この点に
て、この機械的な波は目標とする管（２４）に入る。機械的な波（３４）は、目
標とする管（２４）の内壁との接触点に向けて機械的な境界面領域を経て管状プ
ローブ（１２）の壁の形態に従う。管状プローブ（１２）と目標とする管（２４
）との間の機械的接触点（２８）は、入射する機械的な波（３６）を目標とする
管（２４）内に伝送し且つ反射した機械的な波（３７）を目標とする管（２４）
から管状プローブ（１２）内に伝送して戻すことを許容する。機械的なプラグ（
２６）（図２には図示されていない）により発生された十分な力と結合流体又は
ゲルを利用することと組み合せることは、波を機械的な境界面を横断して前後方
向に伝送することを容易にするものと予想される。The signal generator / processor (40) includes a transmitter coil (40) for generating a magnetostrictive pulse that generates a mechanical wave for transmission within the tubular probe (12).
20). One alternative method using a piezoelectric element that generates a mechanical wave can be used. This mechanical wave (30) is applied to the tubular probe (
Along the cylindrical structure of 12), proceed longitudinally down to point (32), at which point the mechanical wave enters the target tube (24). The mechanical wave (34) follows the morphology of the wall of the tubular probe (12) through the mechanical interface area towards the point of contact with the inner wall of the target tube (24). The tubular probe (12) and the target tube (24
Mechanical contact point (28) between the target mechanical wave (36) is transmitted into the target tube (24) and the reflected mechanical wave (37) is directed to the target tube. (24)
To be transmitted back into the tubular probe (12). Mechanical plug (
26) Combining the sufficient force generated by (not shown in FIG. 2) with the use of a coupling fluid or gel transmits the waves back and forth across the mechanical interface. It is expected to make things easier.
【００１７】 管の異常部を示す特徴を有する機械的な波（３７）からなる戻り信号は、同様
に、目標とする管（２４）から機械的境界面を通じて管状プローブ（１２）まで
伝送される。機械的な波（３９）からなる戻り信号は、管状プローブ（１２）の
壁の形態に従い、点（４１）に達し、この点（４１）にて、機械的な波をレシー
バコイル（１６）により検出することができる。レシーバコイル（１６）は、音
響的又は機械的な波を電気信号に変換し、この電気信号は線（２２）をかいして
信号処理装置（４０）に伝送され、この信号処理装置にて電気信号が濾過され且
つ増幅される。信号処理装置（４０）は、表示装置（４４）にてデータを図形的
に表示すると共に、後で読むためにデータ記憶装置（４６）内にデータを記憶す
る双方の働きをするデータ分析装置（４２）に清浄な信号を提供する。A return signal consisting of a mechanical wave (37) characterized by a tube anomaly is likewise transmitted from the target tube (24) through the mechanical interface to the tubular probe (12). . The return signal consisting of the mechanical wave (39) follows the shape of the wall of the tubular probe (12) and reaches a point (41), at which point the mechanical wave is transmitted by the receiver coil (16). Can be detected. The receiver coil (16) converts an acoustic or mechanical wave into an electric signal, which is transmitted via a line (22) to a signal processing device (40), where the signal is converted to an electric signal. The signal is filtered and amplified. A signal processing device (40) displays the data graphically on a display device (44) and stores the data in a data storage device (46) for later reading. 42) to provide a clean signal.
【００１８】 次に、超音波又は磁気歪み的に発生された機械的波のいずれかの伝送と共に利
用したとき、本発明の装置により戻される信号の型式に関し図３について説明す
る。図３に図示した実施例における戻り信号（５０）は、波が通る材料の解釈及
び分析を許容する多数の識別可能な特徴からなっている。検査プローブの機械的
構造及び検査波の特徴を知ることは、波の伝播、パターンの認識等と関係した周
知の分析方法を通じて目標とする管の特徴を分析することを許容する。図２に関
して上述した実施例に従い、伝送コイルにより発生された波は、最初に、受信コ
イルを通り、入射する検査波の形態を表示する波ピーク（５２）を提供する。第
１の戻り信号パルス（５４）は、管状プローブと目標とする管との間の機械的境
界面を示すものとして識別可能である。後続の波ピーク（５６）、（５８）は、
目標とする管内の亀裂、腐食孔又は薄肉厚化領域のような異常として解釈されよ
う。最後に、波ピーク（６０）は目標とする管の端部からの反射信号として解釈
することができる。図３に図示したような、戻り信号の解釈は、既知の目標とす
る管の幾何学的形態及び認識可能な管壁の異常部に対して設定された認識可能な
パターンに基づくものであることが予想される。Referring now to FIG. 3, the type of signal returned by the device of the present invention when used with the transmission of either ultrasonic or magnetostrictively generated mechanical waves. The return signal (50) in the embodiment illustrated in FIG. 3 comprises a number of identifiable features that allow interpretation and analysis of the material through which the wave passes. Knowing the mechanical structure of the test probe and the characteristics of the test wave allows the analysis of the target tube characteristics through well-known analytical methods related to wave propagation, pattern recognition, and the like. In accordance with the embodiment described above with reference to FIG. 2, the wave generated by the transmission coil first passes through the receiving coil and provides a wave peak (52) indicative of the shape of the incoming test wave. The first return signal pulse (54) is identifiable as indicative of a mechanical interface between the tubular probe and the target tube. Subsequent wave peaks (56), (58)
It may be interpreted as an anomaly, such as a crack, a pit, or a thinned area in the targeted tube. Finally, the wave peak (60) can be interpreted as a reflected signal from the end of the target tube. The interpretation of the return signal, as illustrated in FIG. 3, is based on a known target tube geometry and a recognizable pattern set for recognizable tube wall anomalies. Is expected.
【００１９】 次に、管状プローブ（１２）の外径と目標とする管（２４）の内径との間に機
械的な接触点を維持する機構について詳細に説明するため、図４を参照する。こ
の詳細な断面図において、機械的プラグ（２６）は、管状プローブ（１２）の壁
を目標とする管（２４）の内径に対して外方に付勢する所定の位置に図示されて
いる。機械的プラグ（２６）の幾何学的形態及び管状プローブ（１２）の壁の展
性又は可撓性は、共に、プローブと目標とする管との機械的な接触程度（２８）
に寄与する。壁を外方に付勢し得るよう機械的プラグを管プローブ（１２）内に
引き込む多岐にわたる機構が利用可能である。図４に図示した一例は、機械的プ
ラグ（２６）に取り付けられた軸方向ロッド（３８）を使用することであり、こ
の機械的プラグは多岐にわたる手段を通じて、その他端にて管状プローブ（１２
）内に引き込んで、管状プローブ（１２）内で機械的プラグ（２６）を強力に引
張ることができる。Next, reference will be made to FIG. 4 for a detailed description of a mechanism for maintaining a mechanical contact point between the outer diameter of the tubular probe (12) and the inner diameter of the target tube (24). In this detailed cross-sectional view, the mechanical plug (26) is shown in place to bias the wall of the tubular probe (12) outwardly against the inner diameter of the targeted tube (24). Both the geometry of the mechanical plug (26) and the malleability or flexibility of the wall of the tubular probe (12) are related to the degree of mechanical contact between the probe and the target tube (28).
To contribute. A wide variety of mechanisms are available for drawing a mechanical plug into the tube probe (12) to urge the wall outward. One example, illustrated in FIG. 4, is to use an axial rod (38) attached to a mechanical plug (26), which plugs through a variety of means at its other end.
) To strongly pull the mechanical plug (26) within the tubular probe (12).
【００２０】[0020]
本発明の構造体により実現される有利な点は、熱交換器装置内で保持される管
列にて見られるような極めて多数の管状構造体を迅速に検査することを許容する
点である。かかる多数の管を迅速に検査することが必要な状況下で、本発明は、
超音波又は磁気歪み感知に通常関係する電子機器を再整合し且つ再位置決めする
ことを必要とせずに、容易に移動可能な導波管を目標とする管の各々内に挿入す
ることを容易にする。手持ち型管の形態とされたとき、本発明のプローブは、獲
得したデータを表示し、分析し且つ記憶させるのに必要な電子機器を邪魔したり
妨害することなく一方の管から別の管まで容易に移動可能である。導波管の機械
的境界面を拡張且つ収縮させる適当な機構が装置を容易に除去し且つ多数の管状
パイプ列内に挿入することを更に容易にする。An advantage provided by the structure of the present invention is that it allows for the rapid inspection of a very large number of tubular structures, such as those found in a row of tubes held in a heat exchanger device. In situations where such a large number of tubes need to be inspected quickly, the present invention
Easily insert easily moveable waveguides into each of the target tubes without having to realign and reposition electronics typically associated with ultrasonic or magnetostrictive sensing. I do. When configured in a hand-held tube, the probe of the present invention can be used from one tube to another without disturbing or interfering with the electronics required to display, analyze and store the acquired data. It can be easily moved. Appropriate mechanisms for expanding and contracting the mechanical interface of the waveguide make it easier to remove the device and make it easier to insert into multiple rows of tubular pipes.
【００２１】 本発明は、標準的な超音波及び磁気歪み検査方法を利用することを許容するの
に十分な目標とする管との機械的な接触を提供する。全体として、本発明の構造
的な幾何学的形態は、プローブと分析すべき目標とする物との間の機械的結合に
依存する多岐にわたる非破壊的検査方法と共に利用可能である。本発明は、円筒
状構造体に特に適用可能であるが、関連する同一の原理は多岐にわたる断面の長
手方向構造体内で容易に利用可能である。プローブ自体の構造をわずかに改変す
れば、多岐にわたる取り囲んだ殻体要素と共に使用することも可能となる。The present invention provides sufficient mechanical contact with the target tube to allow the use of standard ultrasonic and magnetostrictive inspection methods. Overall, the structural geometry of the present invention can be used with a wide variety of non-destructive inspection methods that rely on the mechanical coupling between the probe and the target to be analyzed. Although the invention is particularly applicable to cylindrical structures, the same principles involved are readily available in longitudinal structures of various cross-sections. With minor modifications to the structure of the probe itself, it can be used with a wide variety of surrounding shell elements.
【図１】本発明装置の主要な構成要素を示す部分断面斜視図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing main components of the device of the present invention.
【図２】本発明の要素内で波が伝送し且つ伝播する状態を断面図で示す概略
図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing, in cross-section, a state in which a wave is transmitted and propagated in an element of the present invention.
【図３】本発明の装置を利用して受け取った超音波振幅信号を示す戻り信号
のグラフである。FIG. 3 is a graph of a return signal illustrating an ultrasonic amplitude signal received utilizing the apparatus of the present invention.
【図４】本発明の導波管と目標とする管との間の接触を確実にするために使
用される機械的プラグの形態を示す詳細な断面図である。FIG. 4 is a detailed cross-sectional view showing the configuration of a mechanical plug used to ensure contact between the waveguide of the present invention and a target tube.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ピーターソン，ロナルド・エイチ アメリカ合衆国テキサス州78254，サン・ アントニオ，ハンターズ・ブリーク 11226 Ｆターム(参考） 2G047 AB01 AC02 BA03 BC07 BC11 BC18 CA02 DB18 GA03 GA20 GC04 GJ08 2G067 AA12 AA18 DD13 DD26 EE03 EE08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE , KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventors Peterson, Ronald H. 78254, Texas, USA, San Antonio, Hunters Brig 11226 F-term (reference) 2G047 AB01 AC02 BA03 BC07 BC11 BC18 CA02 DB18 GA03 GA20 GC04 GJ08 2G067 AA12 AA18 DD13 DD26 EE03 EE08
Claims (7)
用の有無について該円筒状構造体の内径から該管等を検査する装置において、 目標とする円筒状構造体の内径よりも小さい外径を有する円筒状プローブであ
って、該円筒状プローブの第１の端部に配置され且つ前記目標とする円筒状構造
体の内径以下の外径を有する形態から機械的接触点にて前記円筒状プローブの外
面と前記目標とする円筒状構造体の内面との間に機械的な接触点を提供するよう
な外径を有する幾何学的形態まで移動可能である拡張可能な境界面を更に備える
前記円筒状プローブと、 前記円筒状プローブの第２の端部にて機械的波を発生させる手段であって、前
記プローブの前記第２の端部が前記目標とする円筒状構造体の外部にあり、前記
機械的波が、前記円筒状プローブの前記第２の端部から前記円筒状プローブと前
記目標とする円筒状構造体との間の前記機械的接触点にて前記円筒状プローブの
前記第１の端部を通って前記目標とする円筒状構造体内に入るようにした前記機
械的波を発生させる手段と、 戻り波を受け取る手段とを備え、前記戻り波が、前記目標とする円筒状構造体
内の機械的な幾何学的形態及び異常部から反射され、前記戻り波の特徴が、前記
目標とする円筒状構造体の構造的特徴を表示する、装置。1. An apparatus for inspecting a small-diameter pipe, a pipe, and a cylindrical shell structure from the inner diameter of the cylindrical structure for the presence or absence of a defect and a corrosive action of the cylindrical structure. A cylindrical probe having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylindrical probe, wherein the cylindrical probe is disposed at a first end of the cylindrical probe and has an outer diameter equal to or less than the inner diameter of the target cylindrical structure. Expandable, movable to a geometry having an outer diameter to provide a mechanical contact point between the outer surface of the cylindrical probe and the inner surface of the target cylindrical structure at the point of contact The cylindrical probe further comprising a cylindrical interface, and means for generating a mechanical wave at a second end of the cylindrical probe, wherein the second end of the probe is the target cylinder. External to the mechanical structure, the mechanical Move the first end of the cylindrical probe at the mechanical contact point between the cylindrical probe and the target cylindrical structure from the second end of the cylindrical probe. Means for generating the mechanical wave passing through the target cylindrical structure, and means for receiving a return wave, wherein the return wave is mechanically driven in the target cylindrical structure. An apparatus wherein the features of the return wave reflected from various geometries and anomalies indicate structural features of the target cylindrical structure.
端部内に挿入可能であり且つ前記円筒状プローブの上で前記拡張可能な境界面が
拡張するように付勢し、前記円筒状プローブと前記目標とする円筒状構造体との
間の前記機械的な接触を維持する働きをする機械的プラグを更に備える、装置。2. The apparatus of claim 1 wherein said expandable interface is insertable within said first end of said cylindrical probe and biases said expandable interface to expand above said cylindrical probe. The apparatus further comprising a mechanical plug operable to maintain the mechanical contact between the cylindrical probe and the target cylindrical structure.
を発生させる前記手段が超音波変換器を備える、装置。3. The apparatus of claim 1, wherein said means for generating a mechanical wave within said cylindrical probe comprises an ultrasonic transducer.
を発生させる前記手段が少なくとも１つの磁気歪みコイルを備える、装置。4. The apparatus of claim 1, wherein said means for generating a mechanical wave in said cylindrical probe comprises at least one magnetostrictive coil.
音波変換器を備える、装置。5. The apparatus of claim 1, wherein said means for receiving a return signal comprises an ultrasonic transducer.
気歪みコイルを備える、装置。6. The apparatus of claim 1, wherein said means for receiving a return signal comprises a magnetostrictive coil.
ータ分析装置と、データ表示装置と、データ記憶装置とを更に備える、装置。7. The apparatus of claim 1, further comprising a signal processing device / signal generator, a data analysis device, a data display device, and a data storage device.
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