CN114341632A - 超声波检查方法及超声波检查装置 - Google Patents

超声波检查方法及超声波检查装置 Download PDF

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Abstract

在通过超声波对检查对象的缺陷进行检查的超声波检查方法及超声波检查装置中，对确定为检查对象的扫描范围内一边通过阵列探头进行探伤试验一边进行扫描，判定在扫描范围内的未得到底面回波信号BE的沟状信号DG的部位存在缺陷。

Description

超声波检查方法及超声波检查装置
技术领域
本发明涉及通过超声波对检查对象的缺陷进行检查的超声波检查方法及超声波检查装置，特别涉及使用具备发送超声波的多个阵列元件的阵列探头进行检查的超声波检查方法及超声波检查装置。
背景技术
在各种设施、废弃物处理设备、发电设备等各种设备中，设置有多管式热交换器等将管材和与其垂直的管板焊接而成的结构体。为了检查该管材与管板之间的焊接部的状态，以往有时进行如日本特开2016-191572号公报中记载的使用超声波检查装置的超声波检查方法。
在日本特开2016-191572号公报所记载的超声波检查装置中，在利用基于超声波的探伤试验来检查位于管周围的焊接部时，从在管的深度方向上排列有多个阵列元件的阵列探头发送超声波。
然后，超声波检查装置接收该超声波的反射(反射回波)，根据接收到的反射回波判别有无缺陷。通过使用了这样的超声波检查装置的超声波检查方法，可靠且迅速地检测在焊接部产生的缺陷。
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是，在现有的超声波检查方法中，由于基于由超声波的反射引起的反射回波的信号进行检查，因此存在无法得到反射回波的情况下无法正常地进行检查的问题。
在现有的超声波检查方法中，从如果检查对象正常则不应返回反射回波的部位返回了反射回波的情况下，认为反射回波是由于缺陷反射了超声波而出现的，因此判定为在得到了反射回波的部位存在缺陷。
但是，如图1所示，例如有时在管材30而非焊接部12上产生由应力腐蚀开裂(SCC)等引起的各向异性的缺陷5(龟裂)。如果从阵列探头55向该缺陷5的位置发送超声波，则超声波在该缺陷5散射，不仅无法到达焊接部12，而且也无法返回超声波检查装置40。因此，如果在管材30上存在使超声波散射那样的龟裂等缺陷5，则无法得到反射回波。同样，即使在焊接部12而非管材30上存在使超声波散射那样的缺陷的情况下，也无法得到正常的反射回波。在无法得到反射回波的情况下，尽管实际上存在缺陷，但会判断为不存在使超声波反射的缺陷，即判断为正常，有可能出现错误的检查结果。因此，如果存在龟裂等使超声波散射的缺陷，则无法正常地进行基于现有的反射回波的检查。
在专利文献1记载的超声波检查装置中，通过将探伤方向设置为多个方向，提高各种方法的检测缺陷的概率。但是，例如作为应力腐蚀开裂(SCC)引起的龟裂而产生的缺陷其扩展的方向不是恒定的，即使在较小的范围内也会成为复杂的形状。这种复杂形状的缺陷会使从任何方向入射的超声波散射，因此仅将探伤方向设置为多个无法进行正常的检查。
因此，本发明的目的在于，能够迅速地发现由应力腐蚀开裂(SCC)引起的龟裂等无规则性地在各种方向上扩展的缺陷。另外，本发明的目的在于提供一种即使在检查对象中存在使超声波散射那样的缺陷时也能够得到正确的检查结果的超声波检查方法及超声波检查装置。
(二)技术方案
为了解决上述问题，作为本发明的实施方式的一例的超声波检查方法是使用超声波检测检查对象的缺陷的方法，其特征在于，具备：扫描工序，使具有发送超声波的多个阵列元件的阵列探头从各阵列元件朝向确定为检查对象的扫描范围内发送超声波，一边进行探伤试验，一边向与所述阵列元件排列的阵列排列方向不同的方向移动，由此进行所述扫描范围内的扫描；以及判定工序，判定为在所述扫描范围内的通过扫描未得到底面回波的部位、以及底面回波比其他部位微弱的部位存在缺陷。
另外，优选地，也可以是，检查对象是管材，在所述扫描工序中，所述阵列探头在以所述阵列排列方向与所述管材的长度方向平行的方式插入所述管材内部的状态下，沿着所述管材的内表面绕所述管材的中心轴旋转。
另外，优选地，也可以是，具有探伤图像创建工序，该探伤图像创建工序基于由所述阵列探头发送的超声波的回波，对所述阵列探头绕所述管材的中心轴旋转的每个旋转角度，创建所述扫描工序中的探伤试验的结果即探伤图像，在所述判定工序中，在各旋转角度间比较所述探伤图像。
另外，优选地，也可以是，在所述扫描工序中，将所述阵列探头的探伤方向设定为朝向多个方向，在所述探伤图像创建工序中，根据由所述阵列探头发送的超声波的回波，对每个探伤方向创建所述扫描工序中的探伤试验的结果即探伤图像，进而，创建将这些每个探伤方向的探伤图像相加而得到的综合图像。
另外，优选地，也可以是，在所述扫描工序中，探伤方向是从与所述管材的中心轴垂直的方向朝向一方倾斜的方向、与所述管材的中心轴垂直的方向、从与所述管材的中心轴垂直的方向朝向另一方倾斜的方向这三个方向。
另外，优选地，也可以是，在所述探伤图像创建工序中，提取所述探伤图像中被预想为出现底面回波的部分的底面回波区域，创建将多个旋转角度下的所述底面回波区域的图像按照旋转角度顺序排列得到的全角度图像。
另外，优选地，也可以是，在所述扫描工序中，一边将所述阵列探头按压在所述管材的内表面一边进行探伤试验。
另外，作为本发明的实施方式的一例的超声波检查装置是使用超声波检测检查对象的缺陷的装置，其特征在于，具备：阵列探头，其具有发送超声波的多个阵列元件，所述阵列元件在阵列排列方向上排列；驱动部，其使所述阵列探头向与所述阵列排列方向不同的方向移动；以及指示部，其进行如下指示：一边通过所述驱动部使所述阵列探头移动，一边从各阵列元件向确定为所述检查对象的扫描范围内发送超声波来进行探伤试验，所述超声波检查装置判定为在所述扫描范围内的通过扫描未得到底面回波的部位、以及底面回波比其他部位微弱的部位存在缺陷。
(三)有益效果
根据作为本发明的实施方式的一例的超声波检查方法及超声波检查装置，即使在检查对象中产生使超声波散射那样的缺陷，也能够发现存在该缺陷的部位。
另外，在使阵列探头绕管材的中心轴旋转而进行扫描的情况下，对于在管材的哪个角度存在缺陷，能够一次对管材的整周进行检查。
另外，在创建全角度图像的情况下，能够在视觉上容易理解地表示在哪个旋转角度存在缺陷。
附图说明
图1是在作为本发明的实施方式的一例的超声波检查方法中使用的超声波装置的纵剖视图。
图2是表示图1的超声波检查装置的概要结构的图。
图3是表示作为图1的超声波检查装置的检查对象的管材和管板的俯视图。
图4是表示在图3的旋转角度A下得到的垂直线性扫描图像的图。
图5是表示在图3的旋转角度B下得到的垂直线性扫描图像的图。
图6是从管里侧向管端侧的方向发送超声波的超声波装置的纵剖视图。
图7是从管端侧向管里侧的方向发送超声波的超声波装置的纵剖视图。
图8是表示通过向管端侧的方向发送超声波而在旋转角度A下得到的斜角扫描图像的图。
图9是表示通过向管端侧的方向发送超声波而在旋转角度B下得到的斜角扫描图像的图。
图10是表示旋转角度A下的综合图像创建的概要的图。
图11是表示旋转角度B下的综合图像创建的概要的图。
图12是表示全角度图像的一个例子的图。
具体实施方式
图1表示在作为本发明的实施方式的一例的超声波检查方法中使用的超声波检查装置40的纵剖视图。作为该超声波检查装置40的检查对象的是以图中的上下方向(纵向)为长度方向延伸的管材30、和相对于该管材30垂直焊接的管板20。特别地，包括在管材30和管板20之间围绕管材30形成的焊接部12在内的范围是检查对象。另外，如图3的俯视图所示，多个管材30焊接于呈平面状扩展的管板20，管材30彼此相互平行地配置。
[超声波检查装置40的概要结构]。
图2表示超声波检查装置40的概要结构。超声波检查装置40具有插入管材30内部的旋转探伤部50。该旋转探伤部50一边绕管材30的中心轴31以规定的旋转方向51(在此，从图中的上侧观察为顺时针)旋转，一边从管材30的内表面进行探伤试验。超声波检查装置40具有控制旋转探伤部50的旋转和探伤试验的控制部60。另外，以下，关于管材30的长度方向(图2的上下方向)，将供旋转探伤部50插入管材30的入口侧称为管端侧(图2中的上侧)，将其相反侧(图2中的下侧)称为管里侧。
旋转探伤部50具有：沿管材30的长度方向配置有多个阵列元件56的阵列探头55、使旋转探伤部50绕管材30的中心轴31旋转的电动机52、发出表示旋转探伤部50的旋转角度的信号的编码器53。阵列探头55通过调整各阵列元件56的振荡时54，能够变更超声波的探伤方向以及探伤范围。
控制部60具有指示部61、驱动部62、旋转角检测部63。这些与旋转探伤部50的旋转有关。指示部61具有使旋转探伤部50动作的功能。驱动部62根据来自指示部61的指示驱动电动机52。旋转角检测部63根据来自编码器53的信号检测旋转探伤部50的旋转角度。另外，控制部60具有多个超声波波束设定部67、发送部64、接收部65、图像创建部66、图像处理部68。这些与基于超声波的探伤试验有关。多个超声波束设定部67根据来自指示部61的指示进行设定，使得阵列探头55的探伤方向成为多个方向。发送部64根据多个超声波束设定部67的设定，使阵列探头55发送超声波。接收部65接收由发送部64从阵列探头55发送的超声波的反射回波。图像创建部66根据接收部65接收到的反射回波的信号，创建用于判定检查对象有无缺陷的图像。图像处理部68对由图像创建部66创建的图像进行图像处理。
指示部61根据操作者向超声波检查装置40提供的基于外部信号的指令、或者由旋转角检测部63检测到的角度，对驱动部62和多个超声波束设定部67进行指示。驱动部62根据来自指示部61的指示，切换未图示的电池与电动机52的连接等，来控制电动机52的驱动或停止，由此切换旋转探伤部50的旋转角度。另外，旋转角检测部63将检测到的旋转探伤部50的旋转角度传递至指示部61和图像创建部66。这样，超声波检查装置40一边进行旋转角度的切换及其检测，一边在各旋转角度下从阵列探头55发送超声波来进行探伤试验。由此，进行扫描范围(在此为管材30的360°整周)内的扫描。
多个超声波束设定部67能够设定为阵列探头55的探伤方向朝向多个方向。在此，作为一例，具备设为从与管材30的中心轴31垂直的方向朝向管里侧倾斜的方向(参照图6)的第一斜角扫描部71、将探伤方向设为与中心轴31垂直的方向(参照图1)的垂直扫描部72、将探伤方向设为从与中心轴31垂直的方向朝向管端侧倾斜的方向(参照图7)的第二斜角扫描部73，由此能够将探伤方向设定为三个方向。由第一斜角扫描部71和第二斜角扫描部73进行的设定将在下文叙述。在此，对垂直扫描部72的设定进行说明。如图1所示，通过将各阵列元件56的振荡时54全部设定为同时，从而阵列探头55的探伤方向成为与管材30的中心轴31垂直的方向。
图像创建部66根据由接收部65接收到的反射回波和由旋转角检测部63检测到的旋转探伤部50的旋转角度，创建表示该旋转角度下的检查对象(在此为焊接部12附近的管板20及管材30)的超声波反射状态的探伤图像。
本实施方式例的超声波检查方法使用如上所述的超声波检查装置40进行。在实施超声波检查方法时，首先，将旋转探伤部50插入管材30中。由此，从管材30的内表面对焊接部12及其附近的管板20及管材30发送超声波。接着，当操作者(按下未图示的开始按钮等)向超声波检查装置40提供基于外部信号的指令时，从指示部61对驱动部62以及多个超声波束设定部67进行指示。于是，旋转探伤部50通过电动机52绕管材30的中心轴31向规定的旋转方向(在此从管端侧观察为顺时针)旋转。并且，与此同时，从阵列探头55向焊接部12、管板20、管材30发送超声波。从阵列探头55发送的超声波可以根据多个超声波波束设定部67的设定而成为各种方向。在图1中，作为一例示出了在与管材30的中心轴31垂直的方向上发送超声波的情况。
发送的超声波的回响(反射回波)通过阵列探头55由接收部65接收。根据由该接收部65接收到的反射回波和由旋转角检测部63检测到的旋转探伤部50的旋转角度，图像创建部66创建表示焊接部12、管板20、管材30的超声波反射状态的探伤图像。
图4中示出由图像创建部66创建的探伤图像的一例。图4表示插入图3中左上的管材30中的旋转探伤部50在旋转角度A(0°)下进行向垂直扫描部72设定的探伤方向发送超声波的探伤试验而得到的结果、即垂直线性扫描图像80。另外，在该旋转角度A下，焊接部12、管板20、管材30不存在缺陷。该图像的描绘方式只不过是一例，其是将纵轴设为从管材30的内表面朝向外方的方向、将横轴设为从管端侧朝向管里侧的方向、以及将色彩设为反射回波的强度的轮廓线图。另外，反射回波的强度在图中用黑白的浓淡表示，但实际上也可以用红、蓝等色彩变化来表示。
[旋转角度A的垂直线性扫描图像80]
在旋转角度A的垂直线性扫描图像80中，除了作为离阵列探头55极近的死区INS的区域以外，确认出底面回波信号80E、重复回波信号80R1、另一个重复回波信号80R2。底面回波信号80E是通过在管材30的外周面(底面)上比焊接部12更靠近管里侧的位置处与管板20之间存在微小间隙的位置、即管材30的材质的连续性(声学连续性)中断的位置反射超声波(产生底面回波)而得到的信号。重复回波信号80R1、80R2是通过反复反射该底面回波而得到的信号。这样，由于在没有缺陷的部位得到底面回波，因此在探伤图像(在此为垂直线性扫描图像80)中确认出底面回波信号80E以及重复回波信号80R1、80R2。
[旋转角度B的垂直线性扫描图像90]
接着，图5表示在图3的旋转角度B下的垂直线性扫描图像90。在旋转角度B下，如图1所示，在管材30上存在使超声波散射的缺陷5。在旋转角度B的垂直线性扫描图像90中，未确认出在旋转角度A下确认出的底面回波信号80E、重复回波信号80R1、80R2。这是由于，缺陷5使朝向管材30的外周面发送的超声波散射，从而无法得到来自管材30的外周面(底面)的底面回波。
[缺陷存在判定]
这样，在存在使超声波散射的缺陷5的部位，无法得到底面回波(或者比其他部位微弱)。因此，通过对确认出底面回波信号80E的探伤图像(在此为旋转角度A下的垂直线性扫描图像80)和未确认出底面回波信号80E的探伤图像(在此为旋转角度B下的垂直线性扫描图像90)进行比较，能够做出在未得到(或微弱的)底面回波的部位存在缺陷5的判定。在旋转角度A和旋转角度B的比较中，判定为在从管材30的中心轴31到旋转角度B的方向上存在缺陷5。该判定既可以由操作者对各旋转角度的探伤图像进行比较来进行，也可以通过进行图像解析的程序自动地进行判定。另外，在自动地进行判定的情况下，超声波检查装置40也可以具有如下功能：不进行图像创建，而通过解析探伤试验的结果数据，推断未得到底面回波的部位，从而自动地判定存在缺陷5的部位。另外，底面回波是否微弱的判定基准根据探伤试验条件或检查对象而适当设定。例如，能够进行以下判定：将在不存在缺陷的部位(在上述例子中为旋转角度A)得到的底面回波信号的强度作为基准强度，预先将基准强度的30％设定为阈值，将该阈值与在其他部位(例如旋转角度B)得到的信号进行比较，如果低于阈值则判定为微弱。在此，作为不存在缺陷的部位的数据，也可以使用对预先确认为不存在缺陷的标准结构体(除了有无缺陷以外具有与检查对象相同的性质的结构体)进行的事前检查中得到的探伤试验的结果数据。另外，在操作者目视探伤图像来进行判定的情况下，也可以预先设定关于图像内的信号的显示(颜色或浓淡)是怎样的显示则被视为微弱的信号的基准。
[斜角扫描]
在本实施方式中，除了上述的垂直线性扫描(图1)以外，还进行斜角扫描。如上所述，多个超声波束设定部67(图2)除了垂直扫描部72之外，还具备第一斜角扫描部71和第二斜角扫描部73。通过其调整各阵列元件56的振荡时54，能够将阵列探头55的探伤方向设定为从与管材30的中心轴31垂直的方向倾斜的方向。
图6表示第一斜角扫描部71设定阵列探头55的探伤方向的情况。如该图6所示，通过将阵列元件56的振荡时54设定为随着从管里侧向管端侧延迟，从而阵列探头55的探伤方向成为从与管材30的中心轴31垂直的方向朝向管端侧倾斜的方向。另外，图6所示的扇形、宽范围的探伤(扇区扫描)实际上是通过振荡时54的适当控制，形成从各阵列元件56分别发送的超声波重叠而成的合成波面，调节超声波的传播方向·焦点区域以与期望的参数一致来进行的。但是，为了简化图示，在此以从一个阵列元件56延伸出一个箭头的形式示意性地示出。
图7表示第二斜角扫描部73设定阵列探头55的探伤方向的情况。图7所示的是与图6相同的示意性图示。如该图7所示，通过将阵列元件56的振荡时54设定为随着从管端侧向管里侧延迟，阵列探头55的探伤方向成为从与管材30的中心轴31垂直的方向朝向管里侧倾斜的方向。
以上那样的多个方向(在此为三种)的超声波从阵列探头55向各方向同时发送，或者错开人无法感知到延迟的程度的时间(例如0.01～0.1秒左右)而发送。
图像创建部66对于斜角扫描的结果也创建探伤图像。图8中示出创建的探伤图像的一例。图8表示插入图3中左上的管材30中的旋转探伤部50在旋转角度A(0°)下进行向第一斜角扫描部71设定的探伤方向发送超声波的探伤试验而得到的结果、即第一斜角扫描图像82。在旋转角度A的第一斜角扫描图像82中，除了死区INS以外，还确认出底面回波信号82E、重复回波信号82R1、另一个重复回波信号82R2。这样，即使在进行了斜角扫描的情况下，在没有缺陷的部位(旋转角度A)也能够得到底面回波，因此在探伤图像(在此为第一斜角扫描图像82)中确认出底面回波信号82E以及重复回波信号82R1、82R2。
接着，图9中示出图3的旋转角度B下的第一斜角扫描图像92。在旋转角度B的第一斜角扫描图像92中，未确认出在旋转角度A的第一斜角扫描图像82中确认出的底面回波信号82E、重复回波信号82R1、82R2。
这样，即使在进行了斜角扫描的情况下，在存在使超声波散射的缺陷5的部位也无法得到底面回波(或者比其他部位微弱)。因此，通过对确认出底面回波信号82E的探伤图像(在此为旋转角度A下的第一斜角扫描图像82)与未确认出底面回波信号82E的探伤图像(在此为旋转角度B下的第一斜角扫描图像92)进行比较，能够判定在未得到(或微弱的)底面回波的部位存在缺陷5。
[综合图像]
如上所述，通过将作为多个探伤方向各自的探伤试验的结果而针对每个旋转角度创建的探伤图像在各旋转角度间进行比较并验证，从而能够进行缺陷5的存在判定。另外，图像处理部68通过图像处理将多个探伤方向的探伤图像综合，由此，也能够将多个方向上的探伤试验的结果汇总并验证。如上所述，阵列探头55能够在由多个超声波束设定部67设定的多个(在此为三个方向)探伤方向上进行探伤试验。然后，图像创建部66针对该探伤方向的每一个创建探伤图像，从而能够创建多种、在此为三种探伤图像。图像处理部68通过将这三种图像相加，创建一张综合图像。由于该一张综合图像包含全部三个方向的探伤试验中的反射回波强度的信息，因此通过验证该综合图像，能够将三个方向上的探伤试验的结果汇总并验证。
图10中示出由图像处理部68进行的综合图像88的创建的概要。图10表示插入图3中左上的管材30中的旋转探伤部50在旋转角度A(0°)下进行的探伤试验的结果。在此，作为垂直扫描部72、第一斜角扫描部71、第二斜角扫描部73分别设定的探伤方向上的探伤试验的结果，示出了由图像创建部66创建的垂直线性扫描图像80、第一斜角扫描图像82、第二斜角扫描图像84。图像处理部68通过将每个探伤方向的三种图像相加，创建一张综合图像88。在该旋转角度A的综合图像88中，包含垂直线性扫描图像80、第一斜角扫描图像82、第二斜角扫描图像84的全部信息。即，对垂直线性扫描图像80中表示的反射回波信号80E、重复回波信号801、80R2、第一斜角扫描图像82中表示的反射回波信号82E、重复回波信号821、82R2、以及第二斜角扫描图像84中表示的反射回波信号84E、重复回波信号84R1、84R2的信息进行综合，能够根据综合图像88确认反射回波信号88E、重复回波信号88R1、88R2的存在。
图像处理部68能够针对每个旋转角度创建这样的综合图像。图11中示出插入图3中左上的管材30中的旋转探伤部50在旋转角度B下进行的探伤试验的结果。图像处理部68通过将旋转角度B下的垂直线性扫描图像90、第一斜角扫描图像92、第二斜角扫描图像94相加，创建旋转角度B的综合图像98。然后，通过将其与旋转角度A的综合图像88进行比较，能够判定为在未确认出反射回波信号88E的旋转角度B中存在缺陷5。
这样，针对阵列探头55的每个旋转角度创建将每个探伤方向的探伤图像相加而成的综合图像88、98，在各旋转角度间比较每个旋转角度的综合图像88、98，由此能够将未出现底面回波的旋转角度B(或者底面回波比其他旋转角度微弱的旋转角度)推断为存在缺陷5的部位。
[全角度图像]
另外，图像处理部68通过基于多个旋转角度下的探伤图像进行图像处理，从而能够创建后述的全角度图像。如果使用该全角度图像，则在推断存在缺陷5的部位(旋转角度)时，即使不按每个旋转角度逐张地比较多个探伤图像，也能够一次调查整个扫描范围(在此为管材30的360°整周)。
图12表示全角度图像WA的一例。通过该全角度图像WA，在插入图3的左上的管材30中的旋转探伤部50从0°旋转到360°的期间，能够调查在各旋转角度下是否出现底面回波。全角度图像WA是基于各旋转角度下的探伤图像而创建的。在创建全角度图像WA时，图像处理部68首先设定在各探伤图像中被预测为底面回波出现的部分的底面回波区域Z。该底面回波区域Z例如如图10的综合图像88所示，其被设定为在确认出底面回波信号88E的探伤图像中包含显示该底面回波信号88E的部分的区域。具体而言，根据底面回波信号88E作为来自距离阵列探头55多远的位置的信号而出现的预测，设定底面回波区域Z。在此，将从管材30的内表面朝向外方的方向(图像内的纵轴)上的一定范围设定为底面回波区域Z。关于如何设定底面回波区域Z，如果管材30的厚度已知且在整周上恒定，则能够基于该厚度来计算。例如，如果管材30的厚度为2mm左右，则将2.1mm～4.9mm左右的范围设定为底面回波区域Z。另外，也可以在使用单阵列探头等测量管材30的厚度之后，根据测量结果算出底面回波区域Z。或者，操作者或图像处理程序也可以确认各探伤图像，根据在哪个部分实际出现底面回波来设定底面回波区域Z。
将这样设定的底面回波区域Z应用于各旋转图像的探伤图像，提取底面回波区域Z的图像。例如，从图10的综合图像88(旋转角度A)得到显示有底面回波信号88E的图像，从图11的综合图像98(旋转角度B)得到未显示底面回波信号的图像。这样，从各旋转图像的探伤图像中提取出底面回波区域Z的图像后，按照旋转角度顺序将这些图像排列。在图12中，将从图10的综合图像88(旋转角度A)和图11的综合图像98(旋转角度B)中提取出的底面回波区域Z的图像向左旋转90°后，将把横轴作为旋转角度排列的图像作为全角度图像WA。另外，在这种情况下，纵轴相当于从管里侧朝向管端侧的方向。
根据全角度图像WA，可知：在包含旋转角度A的大部分旋转角度下确认出底面回波信号BE，另一方面，在旋转角度B等几个旋转角度下确认出沟状信号DG，在这些旋转角度下底面回波信号BE欠缺或微弱。因此，能够将出现这样的沟状信号DG的旋转角度推断为未出现(或微弱的)底面回波的旋转角度、即存在缺陷5的部位。
另外，在上述中，对综合图像88、98设定底面回波区域Z，基于各旋转角度的综合图像创建全角度图像WA。但是，如果适当地设定底面回波区域Z，则也可以基于垂直线性扫描图像或斜角扫描图像创建全角度图像。
(实施例)
进行了确认通过本发明的超声波检查方法能够发现缺陷的试验。如图3所示，准备了由结构体构成的试验体，该结构体通过相对于管板20垂直地焊接多个管材30而成，并且由奥氏体不锈钢制造。将该试验体浸渍在由氯化镁溶液构成的腐蚀液中或进行加热从而暴露于容易产生应力腐蚀开裂的环境中。然后，将旋转探触部50插入试验体的管材30之一中，从内表面起对360°整周进行探伤试验，根据其结果创建了全角度图像。在全角度图像中，在35°的旋转角度(旋转探触部50从探伤开始位置旋转了35°的位置)确认出沟状信号，未出现底面回波。管材30在35°的方向上被切断，确认出纵截面。于是，发现如图1所示的缺陷5那样的、存在于管材30的管里侧的位置的龟裂状的缺陷。如果在管材30上存在这样的龟裂，则有时其会传播从而也向焊接部12等扩展，例如在化学设施的多管式热交换器中，其成为在管材30内部流动的流体向外部漏出的不良情况的原因。针对该问题，确认了通过本发明的超声波检查方法，能够在早期发现成为这种不良情况的原因的龟裂。另外，确认了在对具有焊接部的检查对象进行检查时，如果是本发明的超声波检查方法，则不仅能够发现在焊接部上产生的缺陷，还能够发现在管材等母材上产生的缺陷。
以上，基于实施方式的一例对本发明的超声波检查方法进行了说明，但本发明并不限于所说明的实施方式，能够进行各种变形·改善。以下对几个变形例进行说明，但这些也只不过是一例，并不意味着本发明限于这些变形例。
在上述实施方式例中，将相对于管板20垂直焊接的管材30作为检查对象，但本发明的超声波检查方法的检查对象不限于此，也可以应用于进行使用了超声波的检查的所有对象。即，只要是能够通过使沿阵列排列方向配置有发送超声波的多个阵列元件的阵列探头从各阵列元件朝向确定为检查对象的扫描范围内发送超声波，来一边进行探伤试验，一边向与阵列排列方向不同的方向(典型地为正交的方向)移动，从而进行扫描范围内的扫描的对象，就可以作为检查对象。另外，阵列探头可以在相对于阵列排列方向倾斜的方向或任意的曲线路径上移动，也可以根据检查对象的不同而向与一部分阵列排列方向相同的方向移动。如果存在通过这样的扫描无法得到底面回波(或底面回波微弱)的部位，则能够判定为在该部位存在缺陷。作为管材20以外的具体的检查对象，例如可以将本发明的超声波检查方法应用于呈平面状扩展的板材。另外，在上述实施方式例中，对利用所谓的相控阵法进行的检查进行了说明，但能够使用本发明的超声波检查方法的检查方法并不限于此，能够用于使用阵列探头的所有检查方法。例如，在利用孔径合成法(FMC/TFM)进行的检查中也可以使用本发明的超声波检查方法。
另外，在上述实施方式例中，管板20相对于管材30垂直地焊接，但并不一定是垂直的，管材30和管板20之间的角度也可以是锐角。另外，在上述实施方式例中，多个管材30平行地配置，但它们也不一定平行，另外，管材30也可以仅为一根。
另外，在上述实施方式例中，在进行探伤试验时，使阵列探头55仅在管材30内部旋转，但也可以在进行探伤试验时，将阵列探头55按压在管材30的内表面。作为使阵列探头55按压在管材30的内表面的机构，例如可以考虑在超声波探伤装置40上设置能够利用弹力使阵列探头55朝向管材30的内表面移动的按压机构。这样，即使在管材30的内径不明的情况下、或内径因腐蚀等而不均匀的情况下，也能够使阵列探头55可靠地接近管材30的内表面。另外，超声波从阵列探头55向管材30的传播效率变得良好，在没有缺陷的部位能够鲜明地得到底面回波。进而，也容易发现存在底面回波微弱的缺陷的部位。另外，在将阵列探头55向管材30的内表面按压时，如果在管端侧和管里侧这两处进行按压，则能够更稳定地进行按压，阵列探头55相对于管材30的内表面被适当地按压，能够防止因阵列探头55远离管材30的内表面而引起的误检测、例如底面回波在未产生缺陷5的部位消失的情况。
另外，在上述实施方式例中，将多个探伤方向设为与管材30的中心轴31垂直的方向、从与中心轴31垂直的方向朝向一方(管端侧)倾斜的方向、从与中心轴31垂直的方向朝向另一方(管里侧)倾斜的方向这三个方向。但是探伤方向并不限于此，也可以包含以不同的倾斜角度向相同方向倾斜的探伤方向，探伤方向也可以是四个方向以上，另外探伤方向也可以仅是一个方向或两个方向。通过使探伤方向为各种方向，能够在宽范围内进行探伤。另一方面，如上所述，例如仅根据垂直线性扫描图像也能够发现存在缺陷的部位。
另外，在上述实施方式例中，在图6、图7中，将斜角扫描设为扇区扫描(斜角扇区扫描)，但也可以将它们设为线性扫描。即，也可以通过斜角线性扫描向从与管材30的中心轴31垂直的方向朝向一方倾斜的探伤方向和从与管材30的中心轴31垂直的方向朝向另一方倾斜的探伤方向进行探伤。这样，在将垂直扫描和斜角扫描都设为线性扫描的情况下，各方向的探伤试验的条件一致，因此探伤试验的精度提高。另一方面，在通过探伤范围为扇形的扇区扫描进行探伤的情况下，能够进行在更宽的范围内的探伤。
附图标记
5 缺陷
12 焊接部
20 管板
30 管材
31 中心轴
40 超声检查装置
50 旋转探触部
51 旋转方向
52 电动机
53 编码器
54 振荡时
55 阵列探头
56 阵列元件
60 控制部
61 指示部
62 驱动部
63 旋转角检测部
64 发送部
65 接收部
66 图像创建部
67 多个超声波波束设定部
68 图像处理部
71 第一斜角扫描部
72 垂直扫描部
73 第二斜角扫描部
80 垂直线性扫描图像(旋转角度A)
80E 底面回波信号
80R1 重复回波信号
80R2 重复回波信号
82 第一倾斜扫描图像(旋转角度A)
82E 底面回波信号
82R1 重复回波信号
82R2 重复回波信号
84 第二倾斜扫描图像(旋转角度A)
88 综合图像(旋转角度A)
88 底面回波信号
88R1 重复回波信号
88R2 重复回波信号
90 垂直线性扫描图像(旋转角度B)
92 第一倾斜扫描图像(旋转角度B)
94 第二倾斜扫描图像(旋转角度B)
98 综合图像(旋转角度B)
A 旋转角度
B 旋转角度
BE 底部回波信号
DG 沟状信号
INS 死区
WA 全角度图像
Z 底面回波区域。

Claims (8)

1.一种超声波检查方法，其使用超声波检测检查对象的缺陷，其特征在于，具备：
扫描工序，使具有发送超声波的多个阵列元件的阵列探头从各阵列元件朝向确定为检查对象的扫描范围内发送超声波，一边进行探伤试验，一边向与所述阵列元件排列的阵列排列方向不同的方向移动，由此进行所述扫描范围内的扫描；以及
判定工序，判定为在所述扫描范围内的通过扫描未得到底面回波的部位、以及底面回波比其他部位微弱的部位存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的超声波检查方法，其特征在于，
检查对象是管材，
在所述扫描工序中，所述阵列探头在以所述阵列排列方向与所述管材的长度方向平行的方式插入所述管材内部的状态下，沿着所述管材的内表面绕所述管材的中心轴旋转。
3.根据权利要求2所述的超声波检查方法，其特征在于，
具有探伤图像创建工序，该探伤图像创建工序基于由所述阵列探头发送的超声波的回波，对所述阵列探头绕所述管材的中心轴旋转的每个旋转角度，创建所述扫描工序中的探伤试验的结果即探伤图像，
在所述判定工序中，在各旋转角度间比较所述探伤图像。
4.根据权利要求3所述的超声波检查方法，其特征在于，
在所述扫描工序中，将所述阵列探头的探伤方向设定为朝向多个方向，
在所述探伤图像创建工序中，根据由所述阵列探头发送的超声波的回波，对每个探伤方向创建所述扫描工序中的探伤试验的结果即探伤图像，
进而，创建将这些每个探伤方向的探伤图像相加而得到的综合图像。
5.根据权利要求4所述的超声波检查方法，其特征在于，
在所述扫描工序中，探伤方向是从与所述管材的中心轴垂直的方向朝向一方倾斜的方向、与所述管材的中心轴垂直的方向、从与所述管材的中心轴垂直的方向朝向另一方倾斜的方向这三个方向。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的超声波检查方法，其特征在于，
在所述探伤图像创建工序中，提取所述探伤图像中被预想为出现底面回波的部分的底面回波区域，
创建将多个旋转角度下的所述底面回波区域的图像按照旋转角度顺序排列得到的全角度图像。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的超声波检查方法，其特征在于，
在所述扫描工序中，一边将所述阵列探头按压在所述管材的内表面一边进行探伤试验。
8.一种超声波检查装置，其使用超声波检测检查对象的缺陷，其特征在于，具备：
阵列探头，其具有发送超声波的多个阵列元件，所述阵列元件在阵列排列方向上排列；
驱动部，其使所述阵列探头向与所述阵列排列方向不同的方向移动；以及
指示部，其进行如下指示：一边通过所述驱动部使所述阵列探头移动，一边从各阵列元件向确定为所述检查对象的扫描范围内发送超声波来进行探伤试验，
所述超声波检查装置判定为在所述扫描范围内的通过扫描未得到底面回波的部位、以及底面回波比其他部位微弱的部位存在缺陷。
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