超声波探头以及利用其的被检配管厚度测定方法技术

当通过排列有平板状的振子的超声波探头，在配管的内部向配管的内侧表面发射波束时，由于振子为平板形状，从管状的管壁反射的信号不只是径直返回至振子，还在反射波中产生散射、干涉。本申请发明专利技术的超声波振子弯曲成与配管内形状匹配，因此从振子发出的超声波垂直照射于管壁，而且其反射回波信号也从照射的管壁垂直反射而返回，因此与针对管壁从配置在斜角位置的平板状振子发出的超声波以及反射波的情况相比，少产生散射、干涉，通过选择与管的厚度对应的波长的超声波而能够获得更清晰的数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波探头以及利用其的被检配管厚度测定方法
本专利技术涉及超声波探头以及通过该超声波探头检查被检配管厚度的方法。
技术介绍
以往，作为无损检查之一，公知的是超声波探伤。超声波探伤是指通过向试验体内部入射超声波并检查其超声波的反射波或者透射波，检查试验体内部的瑕疵、配管的厚度等。各种锅炉通常在流通高温高压流体的严酷环境中使用，因此可能会受损伤，需要定期检查使用于锅炉的管体的破损、裂纹、裂缝、管厚度减小。在将锅炉管切割而从切割处插入检查器具来检查管体的破损、裂纹、裂缝、管厚度减少等的方法中，为了将锅炉管切割并在检查之后修复为原始形态，会花费大量时间以及费用，因此不优选。另外，根据锅炉管，存在配管堵塞，或者成为检查对象的被检配管难以从外部靠近的情况。因此，公开有从安装于主要配管的开口部向管内插入检查用装置，通过插入的装置在管内检查管体的破损、裂纹、裂缝、管厚度减少等的探伤装置以及利用其进行检查的方法，另外，作为探伤装置，一般公开有使用超声波探头的例子。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭62-83608专利文献2：日本特开2002-365033专利文献3：日本实开平04-051658专利文献1公开了用超声波探头在管内部对使用于管道等的管的管厚度进行测定的管的管厚度测定装置。在使用于管道的管的管厚度的测定中，在现有技术中，当管道的输送物质为液体时，能够高精度测定管厚度，但当输送物质为气体时，由于难以使液体充满于管道内，因此不能利用超声波测定管厚度。在专利文献1的专利技术中，提供一种管的管厚度测定装置，通过在压接于管的内周面的环状的皮碗(sealcup)埋设超声波探头，即使液体不充满于管内，也能够在内部准确测定管厚度。该管厚度测定装置通过在沿轴向在管的内部移动的移动体上装载外周面与管的内周面压接的同时由弹性材料形成的环状的皮碗，在该皮碗的圆周上的多个位置埋设针对相对的管的内周面发送超声波的多个超声波探头，从而由从该超声波探头发送并在管的内周面反射的超声波与在管的外周面反射的超声波之间的向超声波探头的入射时间差求出管的管厚度。专利文献2公开了一种管壁厚度测定装置等，以能够向轴向移动的方式插入被测定物即管内部，其特征在于，在具有小于管的内径的外径的两个圆板状法兰之间安装通过水流旋转的筒状旋转体，在该旋转体的内部内置使沿管轴向发出的超声波沿管径向折射的声镜的同时，在前方侧法兰安装朝向该声镜发射超声波的超音波探头。使该管壁厚度测定装置在被测定物即管内部沿轴向移动的同时，通过从后方侧的法兰向旋转体内供应水而从喷出口沿圆周方向喷出的水流，使旋转体旋转，另一方面，通过使从超声波探头沿管轴向发出的超声波通过声镜沿管径向折射，使超声波在管内表面中沿轴向呈螺旋状移动，从而在管的全长以及全圆周上进行壁厚度的测定。专利文献3的技术涉及用于管的超声波探头探伤检查的超声波探头，在现有技术的超声波探头中，从插入到管内侧的超声波探头的振子发送的超声波束在入射管内部时折射，但是振子的发送表面为平面，另一方面，由于检查对象即入射超声波束的管的入射面是弯曲的，根据振子的位置，其入射角不同，因此，存在进入管内部的波束扩散，无法获得清晰的反射波束的问题。根据专利文献3的超声波探头，为了解决有关现有的超声波探头的问题，对于插入到管的内侧的超声波探头的振子，在管的管轴延伸方向上观察，振子形成有与管的内周面相对的凹弯曲面，由此使得从振子发送的超声波束不管该振子的位置而在管的内侧的某一点收敛，入射于管之后不扩散并在管内部传播，因此其结果，超声波束能够以在管的内部收敛的状态传播。
技术实现思路
在专利文献1的管厚度测定装置中，假设通过管的输送物质为气体时，为此，采取在该皮碗的圆周上的多个位置，将超声波探头埋设于与管的内周面压接的环状的皮碗的配置。从而，由从该超声波探头发送并在管的内周面反射的超声波与在管的外周面反射的超声波之间的朝向超声波探头的入射时间差求出管的管厚度。专利文献1的管厚度测定装置由于不以水为传播介质，需要采取将多个探头埋设于与管的内周面压接的环状的皮碗的结构。这种超声波探头只能使用于某一特定口径的管，若检查对象的管的口径改变，则需要使埋设有超声波探头的皮碗的口径与成为对象的管的口径匹配，管厚度测定装置没有通用性。另外，专利文献1的配置在皮碗的圆周上多个位置上的超声波探头设置有多个振子，但是难以连续且无遗漏地检查管的内周面整个区域(参照专利文献1、图3)。另外，超声波探头在管内的移动通过压缩空气进行(专利文献1，第3页，左上栏)，因此与超声波探头(专利文献1的金属块2)通过水流在管内的移动相比，其控制受限。专利文献2的壁厚度测定装置是在被测定物即管内部移动的同时，通过超声波探头在管内部进行管壁厚度的测定。壁厚度测定装置通过在具有小于管的内径的外径的两个圆板状法兰之间安装通过水流旋转的筒状旋转体，在该旋转体的内部内置使向管轴向发出的超声波向管径向折射的以45度倾斜的声镜的同时，从安装于前方侧法兰的超声波探头朝向该声镜发射并接收超声波，从而进行管壁厚度的测定。而且，该移动通过由牵引用绳部件牵引进行移动。专利文献2的专利技术是在壁厚度测定装置中，使从超声波探头发送的超声波通过设置在旋转体内部的声镜反射并折射，在这期间旋转体向前方移动，因此在根据超声波的管的检查部位形成间隔，根据壁厚度测定装置的移动速度、声镜的旋转速度，可能会出现成为检查遗漏的部分。另外，由于使旋转体通过来自设置于旋转体的(水的)喷出孔的喷出水的压力旋转，因此具有在水流中产生气泡的危险。由于是使旋转体通过从水的供应管供应的水流旋转的结构，装置变得复杂。在专利文献3的超声波探头中，对于插入到管内侧的超声波探头的振子，在管的管轴延伸方向观察，振子形成有与管的内周面相对的凹弯曲面，由此使从振子发送的超声波束不管该振子的位置而在管的内侧的某一点收敛，但是，该超声波探头所形成有的凹弯曲面的振子的凹弯形状以使从振子发送的超声波束不管该振子的位置而在管的内侧的某一点收敛的方式形成凹弯形状(图1、图2)。因此，专利文献3的超声波探头不是垂直入射超声波的试验体的管内壁。为了解决上述课题，本专利技术涉及的超声波探头用于通过水流压力在管内移动，由此在管内部发现管的异常，测定管厚度等，其特征在于，朝向管壁发出超声波，接收在所述管壁反射的回波信号，沿着该柱状的机体的周围配置多个振子，振子弯曲成与配管内形状匹配。在本申请专利技术中，配置有多个超声波探头的振子，这些振子弯曲成与配管内形状匹配，因此从振子发出的超声波针对成为检查对象的管壁垂直照射，另外其反射回波信号也从照射的管壁垂直反射而返回，因此与针对成为检查对象的管壁，从配置在斜角位置的振子发出的超声波以及反射波的情况相比，产生散射、干涉少，通过选择与管的厚度对应波长的超声波，能够获得更清晰的数据。另外，本申请专利技术的超声波探头能够沿着柱状的机体的周围配置多个弯曲的振子，因此，例如，在沿着柱状的机体的周围连续配置的情况下，使得使用单个或者少数的振子的超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波探头，用于通过在配管内移动而在配管内部测定被检配管的管厚度，其特征在于，所述超声波探头包括：/na)柱状的机体；/nb)配置于所述柱状的机体周围的多个振子；/nc)用于使所述被检配管的中心与所述机体的中心匹配的部位；以及/nd)用于实现所述机体在配管内的移动的部位，/n所述振子弯曲成与配管内形状匹配。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181101 JP 2018-2064701.一种超声波探头，用于通过在配管内移动而在配管内部测定被检配管的管厚度，其特征在于，所述超声波探头包括：
a)柱状的机体；
b)配置于所述柱状的机体周围的多个振子；
c)用于使所述被检配管的中心与所述机体的中心匹配的部位；以及
d)用于实现所述机体在配管内的移动的部位，
所述振子弯曲成与配管内形状匹配。


2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，
所述振子在机体的周围相对于机体的中心配置成同心圆状。


3.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊能崇雄，
申请(专利权)人：株式会社海博特，荏原环境工程株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP