JP2000121613A - Surface defect detecting device - Google Patents

Surface defect detecting device

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JP2000121613A
JP2000121613A JP10295154A JP29515498A JP2000121613A JP 2000121613 A JP2000121613 A JP 2000121613A JP 10295154 A JP10295154 A JP 10295154A JP 29515498 A JP29515498 A JP 29515498A JP 2000121613 A JP2000121613 A JP 2000121613A
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JP
Japan
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defect
oscillation
sensor
signal
sensors
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JP10295154A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Fukui
敦之 福井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface defect detecting device adapted to detect a surface defect by using a surface wave and specify the position of the surface defect accurately. SOLUTION: This surface defect detecting device is so constructed that oscillation sensors 1a, 1b for oscillating a surface ultrasonic wave in the opposite directions at 180 deg. and receiving sensors 2a, 2b disposed near by on the same section as the sensors 1a, 1b for detecting the surface wave are provided in a pair, two pairs in total at positions spaced from each other by 90 deg.. The detecting device includes an oscillator 4 having a timing circuit 5 for alternately switching the oscillation of the oscillation sensors 1a, 1b, a gate unit 8 for detecting a defect signal among signals received by the receiving sensors 2a, 2b and amplified, a determining device (comparator 11) for discriminating a harmful defect according to the magnitude of a defect signal detected by the gate unit 8, and a discriminator 12 for discriminating the position of a defect according to an output signal from the comparator 11 and a previously input logic.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種鉄鋼製品の素
材である、例えば角ビレットの表面欠陥を検出する装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a surface defect of, for example, a square billet, which is a material of various steel products.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属材料の表面疵を検査する方法とし
て、例えば、漏洩磁束探傷法や渦電流探傷法のような電
磁気的な検査法がある。そして、漏洩磁束探傷法や渦電
流探傷法のような電磁気的な検査法で、例えば角ビレッ
トのような平面形状を有する材料を検査する場合には、
センサーを平面走査する方法が多用されている。
2. Description of the Related Art As a method of inspecting a surface flaw of a metal material, for example, there is an electromagnetic inspection method such as a magnetic flux leakage inspection method or an eddy current inspection method. Then, when inspecting a material having a planar shape such as a square billet by an electromagnetic inspection method such as a leakage magnetic flux inspection method or an eddy current inspection method,
A method of scanning a sensor in a plane is often used.

【0003】しかしながら、これらの電磁気的な検査法
ではセンサーの有効検査範囲が狭いので、平面走査法に
おいてオンラインでの検査能率を確保するためには、多
数のセンサーを使用した多チャンネル化や、高速走査機
構を採用する必要が有る。
However, since the effective inspection range of the sensor is narrow in these electromagnetic inspection methods, in order to secure the on-line inspection efficiency in the plane scanning method, it is necessary to increase the number of channels using a large number of sensors or to increase the speed. It is necessary to employ a scanning mechanism.

【0004】このうち、多チャンネル化を採用する場合
には、多数のセンサーが必要となるので、設備コストが
膨大となる。また、高速走査機構を採用する場合には、
回転型や揺動型の高速スキャナーが必要となると共に、
コーナーのR部分に沿った走査機構が必要となるので、
装置構成が複雑になったり、材料との距離を0.数mm
と微妙な距離で保つための精度維持が困難であったりす
る。
[0004] Among them, when adopting the multi-channel, a large number of sensors are required, so that the equipment cost becomes enormous. When a high-speed scanning mechanism is used,
Rotary and oscillating high-speed scanners are required,
Since a scanning mechanism along the R portion of the corner is required,
The device configuration becomes complicated, and the distance from the material is reduced to 0. Several mm
And it is difficult to maintain the accuracy for keeping the delicate distance.

【0005】そこで、表面波超音波法を用いた方法が種
々提案されている。例えば、特公昭53−17315号
では、表面波超音波(以下、単に「表面波」と言う。)
の伝搬に、カップリング水を供給する噴流ノズルを用い
て表面波を発生させ、前記カップリング水の減衰による
伝搬距離の短縮をカバーするためにセンサーを回転させ
る表面波探傷装置が提案されている。
Therefore, various methods using a surface acoustic wave method have been proposed. For example, in Japanese Patent Publication No. 53-17315, surface wave ultrasonic waves (hereinafter simply referred to as "surface waves").
A surface wave flaw detection device has been proposed which generates a surface wave using a jet nozzle that supplies coupling water for the propagation of water, and rotates a sensor to cover a reduction in the propagation distance due to the attenuation of the coupling water. .

【0006】また、特公昭55−19503号では、上
記した特公昭53−17315号における、カップリン
グ水による表面波の減衰に起因した伝搬距離の短縮対策
として、エアーパージヘッダーを設けた表面波探傷装置
が提案されている。
In Japanese Patent Publication No. 55-19503, as a measure for shortening the propagation distance due to the attenuation of the surface wave due to the coupling water in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. Sho 53-17315, a surface wave flaw provided with an air purge header is provided. A device has been proposed.

【0007】また、特開昭52−93389号では、鋼
材のコーナー部の疵を探傷するために、コーナー側線と
平行に表面波を伝搬させる探傷方法が提案されている。
また、特開昭58−72950号では、上下2個のタイ
ヤ探触子から発せられる表面波を用い、欠陥からの反射
信号を用いて表面に存在する疵を検出するに際し、被検
査材の大きさ、反り等に拘らず、探触子の追従を安定し
て行える探傷装置が提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-93389 proposes a flaw detection method in which a surface wave is propagated in parallel with a corner side line in order to detect a flaw at a corner of a steel material.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-72950, the size of a material to be inspected is determined by detecting surface flaws using surface acoustic waves emitted from two upper and lower tire probes and using reflection signals from defects. A flaw detection device that can stably follow a probe regardless of warpage or the like has been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
53−17315号や、特公昭55−19503号で提
案された表面波探傷装置は、水を用いるので、十分な伝
搬距離が得られないといった問題が有る。
However, the surface wave flaw detectors proposed in JP-B-53-17315 and JP-B-55-19503 use water, so that a sufficient propagation distance cannot be obtained. There is.

【0009】また、特開昭52−93389号で提案さ
れた探傷方法では、コーナー側線と平行に表面波を伝搬
させるために、コーナー部で発生する軸方向疵が検出で
きないといった問題が有る。
In the flaw detection method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-93389, there is a problem that an axial flaw generated at a corner cannot be detected because a surface wave is propagated in parallel with a corner side line.

【0010】また、特開昭58−72950号で提案さ
れた探傷装置は、タイヤ探触子を使用しているが、タイ
ヤ探触子を使用する場合には、表面波の入射を安定させ
るために、材料とタイヤの間に微量の水を供給する場合
が有る。この場合、表面波が材料に入射する地点で反射
が生じるために、入射点において不感帯が発生する。従
って、特開昭58−72950号では、この不感帯の検
査のために2個のタイヤ探触子を使用しているが、探傷
時に、前記した水が材料の表面に残存していると、水に
よって表面波が反射して、誤検出の原因となる。
The flaw detection device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-72950 uses a tire probe. However, when a tire probe is used, it is necessary to stabilize the incidence of surface waves. In some cases, a small amount of water is supplied between the material and the tire. In this case, since reflection occurs at a point where the surface wave is incident on the material, a dead zone is generated at the incident point. Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-72950, two tire probes are used for the inspection of the dead zone. However, if the water remains on the surface of the material at the time of flaw detection, As a result, the surface wave is reflected, causing an erroneous detection.

【0011】また、特開昭58−72950号で提案さ
れた探傷装置では、2個のタイヤ探触子を使用している
のに加えて、複雑な追従機構部が必要あるから、設備費
の増大は避けられない。加えて、表面性状の悪い材料上
を薄いゴムを用いたタイヤを走査させるので、タイヤの
寿命が短いなど、実用化への問題が多い。
In addition, the flaw detector proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-72950 uses two tire probes and requires a complicated follow-up mechanism, so that equipment costs are reduced. Growth is inevitable. In addition, since a tire using a thin rubber is scanned over a material having poor surface properties, there are many problems in practical use such as a short life of the tire.

【0012】本発明は、上記した従来の問題点を解消で
きる表面波を用いた表面欠陥検出装置を提供することを
目的としている。
An object of the present invention is to provide a surface defect detecting apparatus using a surface wave which can solve the above-mentioned conventional problems.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の表面欠陥検出装置は、発振センサーと
受信センサーを1対とし、2対を互いに90°離れた位
置に配置し、このうちの一方の発振センサーと他方の発
振センサーとを交互にタイミングを計って発振し、表面
波を材料の表面に沿って180°相対する円周方向に伝
搬させ、これら発振センサーによる発振を受信センサー
にて受信して増幅し、増幅された信号から欠陥信号を検
出し、さらに欠陥信号の大きさから有害な欠陥信号を検
出し、有害な欠陥信号である場合、その欠陥信号が有害
な欠陥である旨の信号と予め入力されたロジックとに基
づいて欠陥が存在する位置を弁別することとしている。
そして、このようにすることで、不感帯を防止しつつ、
欠陥の有無が判定できる。
In order to achieve the above-mentioned object, a surface defect detecting apparatus according to the present invention comprises a pair of an oscillation sensor and a reception sensor, and two pairs are arranged at positions separated from each other by 90 °. One of the oscillation sensors and the other oscillation sensor are alternately oscillated at appropriate timings, and the surface wave is propagated along the surface of the material in a circumferential direction opposite by 180 °, and the oscillation by these oscillation sensors is received. The sensor receives and amplifies the signal, detects a defect signal from the amplified signal, and detects a harmful defect signal from the magnitude of the defect signal. If the signal is a harmful defect signal, the defect signal is a harmful defect. Then, the position where the defect exists is discriminated based on the signal indicating that the defect is present and the logic input in advance.
And in this way, while preventing the dead zone,
The presence or absence of a defect can be determined.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図6に示すように、発振センサー
から表面波を発振し、伝搬してきた表面波を受信センサ
ーで受信して欠陥を検出する方法では、受信センサーで
受信される信号には、欠陥からの反射信号のみならず、
発振センサーの左右から伝搬して直接受信センサーで検
出される信号や、おおむね1周を伝搬してきて受信セン
サーで検出される信号が存在する。このため、これらの
受信される信号と同じ時間位置に存在する欠陥信号を識
別できず、いわゆる不感帯が発生する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 6, in a method of oscillating a surface wave from an oscillation sensor and receiving a propagated surface wave by a reception sensor to detect a defect, a signal received by the reception sensor is used. Is not only the reflected signal from the defect,
There are signals that propagate from the left and right sides of the oscillation sensor and are directly detected by the receiving sensor, and signals that propagate in one round and are detected by the receiving sensor. For this reason, a defective signal existing at the same time position as these received signals cannot be identified, and a so-called dead zone occurs.

【0015】一方、例えば角ビレットの同一断面上にお
ける、時計周り方向に1/8周離れた位置に、発振セン
サーと受信センサーを順に配置し、発振センサーから発
振した表面波を、角ビレットの表面に沿って時計周り方
向に9/8周伝搬させた場合において、角ビレットの表
面に欠陥が存在しない場合における受信センサーでの表
面波受信波形を図6(a)に、欠陥が存在する場合にお
ける受信センサーでの表面波受信波形(9/8周透過エ
コー)を図6(b)に示すが、この図6に示したよう
に、角ビレットの表面に欠陥が存在すると、一部のエネ
ルギーが伝搬途中に反射されるので、受信センサーでの
欠陥信号Fが検出される。
On the other hand, for example, an oscillation sensor and a reception sensor are sequentially arranged at a position 1/8 turn clockwise on the same cross section of the square billet, and the surface wave oscillated from the oscillation sensor is transmitted to the surface of the square billet. FIG. 6A shows the surface wave reception waveform of the receiving sensor when no defect is present on the surface of the square billet when propagation is performed 9/8 times clockwise in the direction of. FIG. 6B shows a surface wave reception waveform (9/8 round transmission echo) at the reception sensor. As shown in FIG. 6, when a defect exists on the surface of the square billet, a part of energy is lost. Since the light is reflected during the propagation, the defect signal F at the receiving sensor is detected.

【0016】なお、図6におけるTは発振センサーから
の発振信号、DRは例えば時計周り方向に1/8周のみ
伝搬して受信センサーで直接受信された直接受信信号、
Rcwは時計周り方向に9/8周伝搬して受信センサー
で受信された受信信号(9/8周透過エコー)を、Rc
cwは反時計周り方向に7/8周伝搬して受信センサー
で受信された受信信号(−7/8周透過エコー)を、F
は時計周り方向に伝搬した表面波が欠陥箇所で反射し、
受信センサーで受信された受信信号(反射エコー)を示
す。
In FIG. 6, T is an oscillation signal from the oscillation sensor, DR is, for example, a direct reception signal that propagates only 1/8 of a clockwise turn and is directly received by the reception sensor.
Rcw represents a received signal (a 9 / 8-lap transmitted echo) that has propagated clockwise in a 9 / 8-lap and received by the receiving sensor.
cw represents a received signal (−7/8 round transmitted echo) that has propagated 7/8 round in the counterclockwise direction and received by the receiving sensor,
Indicates that the surface wave propagated clockwise is reflected at the defect,
The reception signal (reflection echo) received by the reception sensor is shown.

【0017】また、前記センサー配置とした時の角ビレ
ットの各面に対するセンサー配置の位置関係を図5
(a)に、また、有効探傷範囲と不感帯の関係を図5
(b)に示す。この図5(b)では発振センサーと受信
センサーを角ビレットのA面に設けて角ビレットを探傷
した場合のCW方向の伝搬波と、CCW方向の伝搬波を
区分して記述している。
FIG. 5 shows the positional relationship of the sensor arrangement with respect to each surface of the square billet when the sensor arrangement is used.
FIG. 5A shows the relationship between the effective flaw detection range and the dead zone.
(B). In FIG. 5B, the propagation wave in the CW direction and the propagation wave in the CCW direction when the oscillation sensor and the reception sensor are provided on the surface A of the square billet and the square billet is detected are separately described.

【0018】CW方向に発振された表面波は、直後に直
接受信波(信号)DRとして受信され、円周方向に1周
伝搬してCW1波…として検出される。この1周伝搬す
る際、角ビレットのB面に欠陥が存在すると、図5中の
E1〜E2(エッジ1〜エッジ2)に欠陥信号が検出さ
れる事になる。つまり、1周伝搬波に対して、反射波は
反射された後に同経路をCWと逆方向に伝搬して行くた
めに、前記E1〜E2の間で検出される事になる。
The surface wave oscillated in the CW direction is immediately received as a directly received wave (signal) DR, propagates once in the circumferential direction, and is detected as a CW1 wave. During this one round of propagation, if a defect exists on the B side of the square billet, a defect signal will be detected at E1 to E2 (edge 1 to edge 2) in FIG. In other words, the reflected wave is detected between E1 and E2 because the reflected wave propagates along the same path in the opposite direction to the CW after being reflected.

【0019】同様に、角ビレットのC面に欠陥が存在す
ると、図5中のE2〜E3(エッジ2〜エッジ3)に、
角ビレットのD面に欠陥が存在すると、図5中のE3〜
E4(エッジ3〜エッジ4)に、と言うように欠陥信号
が検出されることになる。一方、CCW方向ではおおむ
ね角ビレットを1周した波が受信波CCW1として検出
される。このCCW方向に発振された表面波も、CW方
向と同様に、角ビレットのD面に欠陥が存在すると、図
5中のE4〜E3に、角ビレットのC面に欠陥が存在す
ると、図5中のE3〜E2に、角ビレットのB面に欠陥
が存在すると、図5中のE2〜E1に、と言うように、
角ビレットの各々の面からの欠陥信号が検出される事に
なる。
Similarly, if there is a defect on the C-plane of the square billet, E2 to E3 (edges 2 to 3) in FIG.
If there is a defect on the D surface of the square billet, E3 to E3 in FIG.
A defect signal is detected at E4 (edge 3 to edge 4). On the other hand, in the CCW direction, a wave that has made one round of the angular billet is detected as the received wave CCW1. As in the case of the CW direction, the surface wave oscillated in the CCW direction also shows that if a defect exists on the D-plane of the square billet, a defect exists on E4 to E3 in FIG. If there is a defect on the B-side of the square billet in E3 to E2 in the middle, as shown in E2 to E1 in FIG.
A defect signal from each surface of the square billet will be detected.

【0020】しかして、CWのE2〜E3/C面とCC
WのE3〜E2/C面、更には2周目の伝搬波のCW波
のE4〜E1/A面とCCWのE1〜E4/A面ではC
W1又はCW2、CCW1又はCCW2が検出されるた
めに不感帯を生じるので、C面とA面は探傷出来ないこ
とになる。
Thus, the E2 to E3 / C plane of CW and CC
In the E3 to E2 / C plane of W, and in the E4 to E1 / A plane of the CW wave of the propagation wave of the second round and the E1 to E4 / A plane of CCW, C
Since W1 or CW2, CCW1 or CCW2 is detected, a dead zone is generated, so that the surface C and the surface A cannot be detected.

【0021】一方、発振センサーと受信センサーを配置
したA面に対して両側面であるD面とB面は、本センサ
ー配置により不感帯を生じる事なく探傷が可能である。
従って、全面を探傷するためには円周方向の90°位置
に2対のセンサーを配置すれば良い事になる。
On the other hand, flaw detection can be performed on the D and B faces, which are both sides of the A face on which the oscillation sensor and the reception sensor are arranged, without generating a dead zone due to the sensor arrangement.
Therefore, in order to detect a flaw on the entire surface, two pairs of sensors may be arranged at 90 ° positions in the circumferential direction.

【0022】しかし、ここでの問題は、受信センサーで
受信された欠陥信号は、有効探傷ゾーンZ中には角ビレ
ットのB面からの場合と、D面からの場合がありうるの
で、例えば後工程での手入れ処理の場合に、いずれの面
に欠陥が存在しているのかを特定する事が重要になる。
However, the problem here is that the defect signal received by the receiving sensor may be from the plane B of the angular billet or from the plane D in the effective flaw detection zone Z. In the case of a maintenance process in a process, it is important to specify which surface has a defect.

【0023】そこで、本発明は、上記したように表面波
超音波を180°相対する方向に発振する発振センサー
と、この発振センサーと同一の断面上の直近に配置され
表面波を検出する受信センサーを、1対として90°離
れた位置に2対設け、これら2対の発振センサーと受信
センサーの対のうちの一方の発振センサーの発振と、他
方の発振センサーの発振とをタイミングを計って交互に
切り替える回路を有した発振器と、各々の受信センサー
で受信した信号をそれぞれ増幅する増幅器と、この増幅
器で増幅された信号の中から欠陥信号を検出するゲート
器と、ゲート器で検出した欠陥信号の大きさから有害な
欠陥を識別する判定器と、この判定器からの出力信号と
予め入力されたロジックに基づいて欠陥が存在する位置
を弁別する弁別器とを備えたのである。
Accordingly, the present invention provides an oscillation sensor which oscillates surface acoustic waves in directions opposite to each other by 180 ° as described above, and a receiving sensor which is disposed immediately on the same cross section as the oscillation sensor and detects surface waves. Are provided as a pair at a position separated by 90 °, and the oscillation of one oscillation sensor and the oscillation of the other oscillation sensor of the pair of the oscillation sensor and the reception sensor are alternately measured at timing. An oscillator having a circuit for switching to a signal, an amplifier for amplifying a signal received by each receiving sensor, a gate device for detecting a defect signal from the signal amplified by the amplifier, and a defect signal detected by the gate device A discriminator that identifies a harmful defect from the size of the discriminator, and a discriminator that discriminates a position where the defect exists based on an output signal from the discriminator and logic input in advance. It is equipped with.

【0024】上記構成によれば、一方の発振センサーか
らの発振と、他方の発振センサーの発振とをタイミング
を計って交互に切り替えて発振し、受信センサーで受信
され増幅された信号から欠陥信号を検出し、欠陥信号が
有る場合は該欠陥信号の大きさから有害な欠陥か否かを
識別し、有害な欠陥である場合は、有害な欠陥である旨
の信号と予め入力されたロジックに基づいて欠陥が存在
する位置を弁別するのである。これにより、欠陥検出
と、欠陥個所の位置弁別とを正確に行うことができる。
According to the above configuration, the oscillation from one of the oscillation sensors and the oscillation from the other oscillation sensor are alternately switched at appropriate timing to oscillate, and the defective signal is obtained from the signal received and amplified by the receiving sensor. If there is a defect signal, the presence or absence of a harmful defect is identified based on the magnitude of the defect signal. If the defect signal is a harmful defect, it is determined based on a harmful defect signal and a logic previously input. The position where the defect exists is discriminated. As a result, defect detection and position discrimination of a defective portion can be accurately performed.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の表面欠陥検出装置を図1乃至
図4に示す一実施例に基づいて説明する。図1は本発明
の表面欠陥検出装置の概略構成を示す。図2は本発明の
表面欠陥検出装置で超音波探傷される角ビレットを示
す。図3は発振センサーの発振と受信センサーの受信状
況を示す。図4は発振センサーの発振と受信センサーの
受信信号と設定されたゲートの位置とを示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A surface defect detecting device according to the present invention will be described below with reference to one embodiment shown in FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a surface defect detection device of the present invention. FIG. 2 shows an angular billet subjected to ultrasonic flaw detection by the surface defect detection device of the present invention. FIG. 3 shows the oscillation of the oscillation sensor and the reception status of the reception sensor. FIG. 4 shows the oscillation of the oscillation sensor, the reception signal of the reception sensor, and the position of the set gate.

【0026】図1において、1a,1bは表面波を発振
する発振センサー、2a,2bは表面欠陥を検出しよう
とする角ビレット3において、前記発振センサー1a,
1bと同一の断面上の直近に配置される受信センサーで
ある。そして、発振センサー1a,1bは、発振器4か
らの電気信号により、図示しない磁界中にパルス状の渦
電流を流して、表面波を発振させる。5は、発振センサ
ー1a,1bの発振の干渉を防止すると共に、後述する
欠陥位置弁別を行うために、発振器4における発振セン
サー1a,1bの発振タイミングを計るタイミング回路
である。
In FIG. 1, reference numerals 1a and 1b denote oscillation sensors for oscillating surface waves, and reference numerals 2a and 2b denote corner billets 3 for detecting surface defects.
This is a receiving sensor that is disposed immediately on the same cross section as 1b. The oscillation sensors 1a and 1b cause a pulse-like eddy current to flow in a magnetic field (not shown) in response to an electric signal from the oscillator 4 to oscillate a surface wave. Reference numeral 5 denotes a timing circuit that measures the oscillation timing of the oscillation sensors 1a and 1b in the oscillator 4 in order to prevent interference of the oscillations of the oscillation sensors 1a and 1b and to perform defect position discrimination described later.

【0027】本発明の表面欠陥検出装置では、発振セン
サー1a,1bから発振される表面波は、少なくとも前
記角ビレット3を、1周以上伝搬するものである。そし
て、この表面波は、角ビレット3の表面を、時計周り方
向(CW)と、反時計周り方向(CCW)に伝搬して受
信センサー2a,2bで受信される。受信センサー2
a,2bは、前記表面波を磁界中の材料振動(超音波振
動)により生じる誘起電圧により電気信号として検出す
る。
In the surface defect detecting device of the present invention, the surface wave oscillated from the oscillation sensors 1a and 1b propagates at least one time in the angular billet 3 or more. The surface wave propagates on the surface of the angular billet 3 in the clockwise direction (CW) and the counterclockwise direction (CCW), and is received by the receiving sensors 2a and 2b. Receiving sensor 2
a and 2b detect the surface wave as an electric signal by an induced voltage generated by material vibration (ultrasonic vibration) in a magnetic field.

【0028】7a,7bは前記受信センサー2a,2b
において受信した信号をそれぞれの受信器6a,6bを
介して増幅する増幅器である。8は、増幅器7a,7b
で増幅された信号の中から欠陥信号を検出するゲート器
である。9は、予め設定された時間軸位置における信号
(以下、ゲート信号という)を設定してゲート器8へ出
力するゲート発生器である。なお、図1に示す実施例で
は、ゲート器8に入力した信号は、CRT10にも入力
され、波形を確認できるものを示している。
7a and 7b are the receiving sensors 2a and 2b
Is an amplifier that amplifies the signal received at the receiver via the respective receivers 6a and 6b. 8 is an amplifier 7a, 7b
Is a gating device for detecting a defective signal from the signal amplified in step (1). Reference numeral 9 denotes a gate generator that sets a signal (hereinafter, referred to as a gate signal) at a predetermined time axis position and outputs the signal to the gate unit 8. In the embodiment shown in FIG. 1, the signal input to the gate unit 8 is also input to the CRT 10 so that the waveform can be confirmed.

【0029】11は、ゲート器8で欠陥信号を検出した
場合、欠陥信号が所定レベルで設定した閾値より大きい
信号かを識別するコンパレータである。12は、コンパ
レータ11で有害な欠陥信号であった場合に、その旨の
信号と予め入力されているロジックから、欠陥が存在す
る位置を弁別する弁別器である。13は、欠陥の存在す
る位置にマーキングするための出力信号である。
Reference numeral 11 denotes a comparator for determining whether the defect signal is larger than a threshold set at a predetermined level when the gate unit 8 detects a defect signal. Reference numeral 12 denotes a discriminator for discriminating a position where a defect is present from a signal indicating that the signal is harmful in the comparator 11 and a logic inputted in advance. Reference numeral 13 denotes an output signal for marking a position where a defect exists.

【0030】次に、上記構成の表面欠陥検出装置を用い
て、例えば図2に示すような角ビレット3の超音波探傷
を行う場合について説明する。発振センサー1a,1b
及び受信センサー2a,2bは、図示するように、発振
センサー1a及び受信センサー2aを上面に、発振セン
サー1b及び受信センサー2bを発振センサー1a及び
受信センサー2aから90゜離れた紙面右の側面に設け
ている。
Next, a case will be described in which, for example, ultrasonic flaw detection of a square billet 3 as shown in FIG. Oscillation sensors 1a, 1b
As shown in the figure, the reception sensors 2a and 2b are provided with the oscillation sensor 1a and the reception sensor 2a on the upper surface, and the oscillation sensor 1b and the reception sensor 2b on the right side of the paper 90 ° away from the oscillation sensor 1a and the reception sensor 2a. ing.

【0031】図2に示す角ビレット3は、後に詳述する
が、予め弁別器12においてA〜Pのポイントによって
面A〜C、面C〜E、面E〜G、面G〜I、面I〜K、
面K〜M、面M〜O、面O〜Aの8つの面部と、コーナ
ーA、コーナーE、コーナーI、コーナーMの4つのコ
ーナー部とに認識されている。
As will be described in detail later, the square billet 3 shown in FIG. 2 will be described in advance in the discriminator 12 with points A to P, planes AC, CE, EG, GI, and GI. I to K,
It is recognized as eight surface portions, that is, surfaces K to M, surfaces M to O, and surfaces O to A, and four corner portions of corner A, corner E, corner I, and corner M.

【0032】例えば、タイミング回路5は、図3に示す
ように、発振センサー1aの発振間隔の1/2だけ時間
的にずらして、発振センサー1bを、該発振センサー1
aと同じ間隔で発振させるようにタイミングを計ってい
る。従って、発振センサー1a,1bは、交互に切り替
えて表面波超音波を発振することとなる。一方、受信セ
ンサー2a,2bは、発振センサー1a,1bの発振タ
イミングに拘わらず、図3に示すように常に受信してい
る。
For example, as shown in FIG. 3, the timing circuit 5 shifts the oscillation sensor 1b by half the oscillation interval of the oscillation sensor 1a to shift the oscillation sensor 1b.
The timing is measured so as to oscillate at the same interval as a. Therefore, the oscillation sensors 1a and 1b alternately emit the surface acoustic waves. On the other hand, the receiving sensors 2a and 2b always receive signals as shown in FIG. 3, regardless of the oscillation timing of the oscillation sensors 1a and 1b.

【0033】受信センサー2a,2bで受信された信号
は、受信器6a,6bを介して増幅器7a,7bで増幅
された後、ゲート器8に入力されると共に、CRT10
で波形表示される。
The signals received by the receiving sensors 2a and 2b are amplified by amplifiers 7a and 7b via receivers 6a and 6b, and then input to the gate unit 8 and the CRT 10
The waveform is displayed with.

【0034】一方、ゲート発生器8は、図4に示すよう
に、発振センサー1aが発振するときに、ゲート信号
1,2,3,7,8を設定してゲート器8へ出力してお
り、また、発振センサー1bが発信するときに、ゲート
信号4,5,6,9,10を設定してゲート器8へ出力
している。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the oscillation sensor 1a oscillates, the gate generator 8 sets the gate signals 1, 2, 3, 7, and 8 and outputs them to the gate unit 8. Also, when the oscillation sensor 1b transmits, the gate signals 4, 5, 6, 9, and 10 are set and output to the gate unit 8.

【0035】図4(a)は、発振センサー1aが発振
し、受信センサー2aで受信したときの波形を、図4
(b)は、発振センサー1aが発振し、受信センサー2
bで受信したときの波形を、図4(c)は、発振センサ
ー1bが発振し、受信センサー2aで受信したときの波
形を、図4(d)は、発振センサー1bが発振し、受信
センサー2bで受信したときの波形を、各々設定ゲート
と共に示す。
FIG. 4A shows a waveform when the oscillation sensor 1a oscillates and is received by the reception sensor 2a.
(B), the oscillation sensor 1a oscillates and the reception sensor 2
4C shows the waveform when the oscillation sensor 1b oscillates, and FIG. 4D shows the waveform when the oscillation sensor 1b oscillates. FIG. 4D shows the waveform when the oscillation sensor 1b oscillates. The waveforms received at 2b are shown together with the setting gates.

【0036】なお、図4において、Tは発振センサー1
a,1bで発振した信号を、CWは角ビレット3の外周
を時計周りに伝搬され、直接受信センサー2a,2bで
受信された信号を、CCWは角ビレット3の外周を反計
周りに伝搬され、直接受信センサー2a,2bで受信さ
れた信号を、各々示している。
In FIG. 4, T is the oscillation sensor 1
The signals oscillated at a and 1b are propagated clockwise around the outer periphery of the square billet 3 by the CW, and the signals directly received by the receiving sensors 2a and 2b are propagated counterclockwise around the outer periphery of the square billet 3. , Signals received by the direct receiving sensors 2a and 2b, respectively.

【0037】角ビレット3表面に欠陥が有った場合、図
4に示した信号以外の信号(以下、欠陥信号という)を
受信するのであるが、この欠陥信号を受信センサー2
a,2bで受信すると、受信器6a,6b、増幅器7
a,7bを介してゲート器8に入力され、このゲート器
8で欠陥信号が検出される。欠陥信号は、コンパレータ
11へと入力され、ここで該欠陥信号が所定レベルの閾
値より高いか否かについて比較される。コンパレータ1
1は、欠陥信号が閾値より高い場合は、該欠陥信号を有
害な欠陥と識別して、その旨を示すデジタルパルス信号
を弁別器12に出力する。なお、コンパレータ11は、
弁別器12へ出力するデジタルパルス信号と共に設定さ
れたゲート信号1〜10を出力する。
When there is a defect on the surface of the square billet 3, a signal other than the signal shown in FIG. 4 (hereinafter referred to as a defect signal) is received.
a, 2b, the receivers 6a, 6b, the amplifier 7
The signal is input to the gate unit 8 via the gates a and 7b, and the gate unit 8 detects a defect signal. The defect signal is input to a comparator 11 where a comparison is made as to whether the defect signal is above a predetermined level threshold. Comparator 1
If the defect signal is higher than the threshold value, the discriminator 1 identifies the defect signal as a harmful defect and outputs a digital pulse signal indicating the fact to the discriminator 12. Note that the comparator 11
The gate signals 1 to 10 set together with the digital pulse signal to be output to the discriminator 12 are output.

【0038】弁別器12では、上記デジタルパルス信号
と下記の表1、表2のロジックに基づいて角ビレット3
において欠陥が存在する位置を弁別する。
In the discriminator 12, the square billet 3 is determined based on the digital pulse signal and the logic shown in Tables 1 and 2 below.
In the position where the defect exists.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】例えば、図2に示す角ビレット3におい
て、いまL箇所に欠陥があった場合は、発振センサー1
bで発振した信号で受信センサー2bが、欠陥信号を図
4(d)に示すゲート信号の6で受信したときであるた
め、この結果からL箇所に欠陥があることを特定するこ
とができる。ちなみに、発振センサー1aで発振した信
号で受信センサー2aが、欠陥信号を図4(a)に示す
ゲート信号の7で受信し、かつ発振センサー1bで発振
した信号で受信センサー2bが、欠陥信号を図4(d)
に示すゲート信号の9で受信したときは、上記表2に示
すように、コーナーEに欠陥が有ることが特定できる。
For example, in the case of the square billet 3 shown in FIG.
Since the reception sensor 2b receives the defect signal with the gate signal 6 shown in FIG. 4D from the signal oscillated at b, it is possible to specify that there is a defect at the L position from this result. Incidentally, the receiving sensor 2a receives the defect signal with the signal oscillated by the oscillation sensor 1a at the gate signal 7 shown in FIG. 4A, and the receiving sensor 2b generates the defect signal with the signal oscillated by the oscillation sensor 1b. FIG. 4 (d)
When the gate signal 9 is received, it can be specified that the corner E has a defect as shown in Table 2 above.

【0042】本実施例では、角ビレット3の表面疵を検
出する場合について説明したが、丸ビレットや鋼管の表
面疵を検出する場合にも適用できることは言うまでもな
い。また、周面の分割数やゲート信号数については適宜
設定することも可能であり、さらには、閾値のレベルも
適宜最適に設定することで、上記同様に精度良い表面欠
陥検出を行うことができる。
In this embodiment, the case where the surface flaw of the square billet 3 is detected has been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to the case where the surface flaw of a round billet or a steel pipe is detected. Also, the number of divisions of the peripheral surface and the number of gate signals can be set as appropriate, and furthermore, by appropriately setting the threshold level appropriately, surface defect detection can be performed with high accuracy as described above. .

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面欠陥
検出装置は、2対の発振及び受信センサーを90°離れ
た位置に設置し、2つの発振センサーの発振タイミング
を交互に切り替え、180°相対する方向の表面波を材
料の表面に沿って伝搬させ、受信センサーで各々受信し
た信号の中から欠陥信号を検出し、欠陥信号の大きさか
ら有害な欠陥を識別し、有害な欠陥信号である旨の信号
と予め入力されたロジックに基づいて、欠陥が存在する
位置を弁別するようにしているので、複雑な機構を採用
すること無しに、簡単な設備で表面欠陥を検出と、欠陥
位置を弁別することができる。
As described above, in the surface defect detecting device of the present invention, two pairs of oscillation and receiving sensors are installed at positions separated by 90 °, and the oscillation timings of the two oscillation sensors are alternately switched. ° Propagating surface waves in opposite directions along the surface of the material, detecting the defect signal from the signals received by the receiving sensor, identifying the harmful defect from the magnitude of the defect signal, harmful defect signal Is determined based on the signal indicating that the defect is present and the logic inputted in advance, so that the surface defect can be detected with simple equipment without using a complicated mechanism and the defect can be detected. The position can be discriminated.

【0044】また、本発明の表面欠陥検出装置は、不感
帯を生じる事なく全周囲の探傷が可能であり、例えば角
ビレットの場合には、欠陥がどの位置に存在するのかを
弁別することができる。この方法は1方向に表面波を伝
搬させる方法では4対の送受信センサーが必要である
が、本発明法によれば2対の送受信センサーで良く、設
備の減縮が可能である。
Further, the surface defect detection device of the present invention can detect flaws in the entire periphery without producing a dead zone. For example, in the case of a square billet, it is possible to discriminate where a defect exists. . This method requires four pairs of transmission / reception sensors in the method of propagating a surface wave in one direction. However, according to the method of the present invention, two pairs of transmission / reception sensors are sufficient, and the equipment can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の表面欠陥検出装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a surface defect detection device of the present invention.

【図2】超音波探傷が行われる角ビレットにおける発振
センサーと受信センサーの配置例を示すと共に、角ビレ
ットの表面を分割した状態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement example of an oscillation sensor and a receiving sensor in a square billet where ultrasonic testing is performed, and also showing a state where the surface of the square billet is divided.

【図3】発振センサーの発振と、受信センサーの受信状
況を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining oscillation of an oscillation sensor and a reception state of a reception sensor.

【図4】発振センサーの発振と、受信センサーの受信状
況を詳細に示し、(a)は、一方の発振センサーが発振
し、一方の受信センサーで受信したときの波形を、
(b)は、一方の発振センサーが発振し、他方の受信セ
ンサーで受信したときの波形を、(c)は、他方の発振
センサーが発振し、一方の受信センサーで受信したとき
の波形を、(d)は、他方の発振センサーが発振し、他
方の受信センサーで受信したときの波形を、各々設定ゲ
ート共に示す図である。
FIG. 4 shows the oscillation of the oscillation sensor and the reception status of the reception sensor in detail. FIG. 4A shows a waveform when one oscillation sensor oscillates and one reception sensor receives the waveform.
(B) shows a waveform when one of the oscillation sensors oscillates and is received by the other reception sensor, and (c) shows a waveform when the other oscillation sensor oscillates and the one reception sensor receives. (D) is a diagram showing waveforms when the other oscillation sensor oscillates and is received by the other reception sensor, together with the setting gates.

【図5】(a)は角ビレットに対するセンサーの位置関
係を示す図、(b)は表面波を角ビレットの表面に沿っ
て、伝搬させた時の受信波形をCW方向とCCW方向を
区別して示したもので、有効探傷ゾーンと不感帯の発生
を示した図である。
5A is a diagram showing a positional relationship of a sensor with respect to an angular billet, and FIG. 5B is a diagram showing a reception waveform when a surface wave is propagated along the surface of the angular billet by distinguishing between a CW direction and a CCW direction. FIG. 4 is a diagram showing the effective flaw detection zone and the occurrence of a dead zone.

【図6】表面波を角ビレットの表面に沿って伝搬させた
場合における表面波受信波形を示す図で、(a)は角ビ
レットの表面に人工欠陥が存在しない場合、(b)は角
ビレットの表面に人工欠陥が存在する場合であり、併せ
てFゲートとDRゲートの設定の説明図でもある。
6A and 6B are diagrams showing a surface wave reception waveform when a surface wave is propagated along the surface of the angular billet, where FIG. 6A shows a case where no artificial defect exists on the surface of the angular billet, and FIG. Is a case where an artificial defect is present on the surface of FIG. 2B, and is also an explanatory diagram of the setting of the F gate and the DR gate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 発振センサー 1b 発振センサー 2a 受信センサー 2b 受信センサー 3 角ビレット 5 タイミング回路 9 ゲート発生器 12 弁別器 1a Oscillation sensor 1b Oscillation sensor 2a Receiving sensor 2b Receiving sensor 3 Square billet 5 Timing circuit 9 Gate generator 12 Discriminator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 丸或いは角ビレットや鋼管の表面欠陥を
検出する装置であって、表面波超音波を180°相対す
る方向に発振する発振センサーと、この発振センサーと
同一の断面上の直近に配置され表面波を検出する受信セ
ンサーを、1対として90°離れた位置に2対設け、こ
れら2対の発振センサーと受信センサーの対のうちの一
方の発振センサーの発振と、他方の発振センサーの発振
とをタイミングを計って交互に切り替える回路を有した
発振器と、各々の受信センサーで受信した信号をそれぞ
れ増幅する増幅器と、この増幅器で増幅された信号の中
から欠陥信号を検出するゲート器と、ゲート器で検出し
た欠陥信号の大きさから有害な欠陥を識別する判定器
と、この判定器からの出力信号と予め入力されたロジッ
クに基づいて欠陥が存在する位置を弁別する弁別器とを
備えたことを特徴とする表面欠陥検出装置。
An apparatus for detecting a surface defect of a round or square billet or a steel pipe, comprising: an oscillation sensor for oscillating surface wave ultrasonic waves in directions opposite to each other by 180 °; Two pairs of receiving sensors arranged to detect surface waves are provided at a position separated by 90 ° as a pair, and the oscillation of one of the two pairs of the oscillation sensor and the reception sensor and the other oscillation sensor An oscillator having a circuit that alternates between the oscillation and the oscillation of each of the timings, an amplifier that amplifies the signal received by each receiving sensor, and a gate device that detects a defect signal from the signal amplified by the amplifier And a determiner for identifying a harmful defect based on the magnitude of the defect signal detected by the gate device, and a defect exists based on an output signal from the determiner and a logic inputted in advance. Surface defect detecting apparatus characterized by comprising a discriminator for discriminating the position.
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