JP2000180421A

JP2000180421A - 薄板重ね合わせシーム溶接部の検査方法及び装置

Info

Publication number: JP2000180421A
Application number: JP10354100A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Hashimoto; 達也橋本; Yukimichi Iizuka; 幸理飯塚
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】重ね合わせ部の完全な剥離から数μｍ以下の
のブローホール・ミクロポロシティの欠陥を判定にバラ
ツキなく検出でき、かつ、溶融部の大きさが検出できる
超音波探傷方法及び装置を提供する。【解決手段】ポイントフォーカス型探触子３は、溶接
ビード幅方向のある位置において、２軸スキャナー７の
ビード方向移動機構５により駆動されて、溶接ビード方
向に所定ピッチで移動しながらＡ−スコープ像を採取
し、所定の移動距離を進む間に得られたＡ−スコープの
像を積算し、そのビード幅方向位置での平均Ａ−スコー
プ像を得る。結晶粒の配置は全てランダムなため反射波
の位相が干渉して結晶粒からのエコーは低くなる。これ
に対し、欠陥のある位置は溶接ビード方向に均一な深さ
であることから、Ａ−スコープ上で反射エコーの位置が
そろった強いエコーが探触子に帰ってくるので、積算に
より強調される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板を重ね合わせ
て溶接した、重ね合わせ部（シーム部）の溶接状態を、
超音波を用いて非破壊検査する方法及びその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】シーム溶接、スポット溶接等の溶接部の
検査方法として、オフライン検査とオンライン検査とが
挙げられるが、そのうち、前者のオフライン検査では、
溶接部およびその溶接部周辺部の一部を切り取ってサン
プルを取り出し、当該サンプルに対して次のような検査
を実施している。

【０００３】すなわち、サンプルの溶接部分を油圧装置
で押し破り、その破れ方から良否を判定するエリクセン
テスト、メタルフロー写真や金属組織写真などから要否
を判定する顕微鏡テスト、引っ張り強度の試験により良
否を判定する引っ張り試験、さらに曲げ強度の試験によ
り良否を判定する曲げ強度試験などであり、これらは何
れもサンプルを固定した状態で試験するため、微細な欠
陥の状態を検査できる。

【０００４】しかし、これらのオフラインの検査方法
は、事後評価であることから迅速な対応ができないこ
と、また実際には、溶接部箇所毎に溶接品質が変化する
が、抜き取り検査であるため、その状況を適切に把握で
きない問題がある。そこで、以上のような問題点を改善
するためには、オンラインによる検査方法が最適である
といえる。

【０００５】従来、かかるオンライン検査方法は、溶接
部の目視検査、ハンマリングテスト、溶接時の溶接電流
チャートの確認、超音波探傷試験などにより行われてい
る。しかしながら、以上のようなオンライン検査方法の
うち、溶接部の目視検査による場合には次のような問題
がある。それは、溶接内部の品質を判定するのが非常に
難しいこと、その検査員の経験、熟練度によって判定結
果に相当のバラツキが出ることである。

【０００６】一方、ハンマリングテストでは、その振動
信号などから溶接部の状況を判定するが、正確性に欠け
るばかりでなく、その判定の後に目視による確認を行う
必要があり、同様に微細な欠陥を発見できない可能性が
ある。さらに、溶接電流チャートから判定する場合に
は、溶接部の明瞭な変化を認識できるものの、微小な欠
陥の違いを発見できない問題がある。

【０００７】このような事情から、超音波探傷試験によ
るオンライン検査方法が提案されている。その一例とし
て、特開平６−８７０８１号公報に開示された方法があ
る。この方法は、溶接直後に超音波探触子を溶接幅及び
溶接長手方向に移動させながら超音波探傷し、溶接部位
の反射率を求め、その検出した超音波反射率が予め設定
した基準値を超えるか否かで、溶接状態の良否を判定す
るものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄板重
ね合わせシーム溶接部の溶接不良は、重ね合わせ部の完
全な剥離から、大きさが数μｍ以下のブローホール・ミ
クロポロシティまで多様な状態がある。これらのいかな
る溶接不良も、薄板の連続処理プロセスなどの過酷な条
件下においては、破断に至る恐れがあるため検出する必
要がある。

【０００９】しかし、前記特開平６−８７０８１号公報
に開示された超音波検査方法においては、欠陥判定に、
溶接部位の一点における反射率を用いているので、もし
使用する超音波が〜10ＭHz程度の低い周波数であれば完
全な剥離は検出できるものの、数十μｍの欠陥は検出で
きないことになる。

【００１０】また使用する超音波が30ＭHz以上の高い周
波数であれば、大きさが数十μｍの欠陥からの反射エコ
ーはあるものの、溶接部表面の形状変化による被検査体
への伝達損失の差が原因となり判定基準が設けられない
場合があったり、鋼種によっては熱影響部の結晶粒が成
長し、それが超音波を散乱させて妨害エコーとなり欠陥
エコーを分離できなかったりする。そのため、前記超音
波検査方法においては、数十μｍ以下の欠陥まで検出す
ることは難しい。

【００１１】さらに、たとえ高い周波数で探傷でき、欠
陥判定基準値も設けられたとしても、一般にこの種の溶
接においては、重ね合わせ部の中央のみが溶融し両端は
圧接状態になっているため、結晶粒からの妨害エコーも
少なく、ビード幅方向で反射率変化がある。よって、溶
融部が形成されていても重ね合わせ部の両端付近で欠陥
と判定してしまう可能性があり、誤判定の恐れがある。
従って、前記超音波検査方法においては、このような点
からも、低い周波数を用いた探傷で溶接部の完全な剥離
を検出することは可能であるが、数十μｍ以下の欠陥ま
で検出することは難しい。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、溶接部の溶融状態をオンラインで検査でき、
かつ溶接部の良・不良を定性的でなく定量的に評価可能
であり、また、溶接部位の外形状や鋼種による結晶粒径
の成長度合いに依存せず、重ね合わせ部の完全な剥離か
ら数μｍ以下ののブローホール・ミクロポロシティの欠
陥を判定にバラツキなく検出でき、かつ、溶融部の大き
さが検出できる超音波探傷方法及び装置を提供すること
を課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、薄板重ね合わせシーム溶接部の溶接状
態を超音波により検査する方法であって、周波数が30Ｍ
Hz以上でポイントフォーカスさせた超音波を、溶接部肉
厚中央部に焦点がくるように伝播させて、その被検査体
内部からの反射エコーをＡ−スコープ像として得、当該
ポイントフォーカスさせた超音波を溶接ビード方向に平
行に移動しながらＡ−スコープ像の時間軸の同じ点のデ
ータを積算して、Ａ−スコープ像の溶接ビード方向平均
化像を作成し、この操作を、前記ポイントフォーカスさ
せた超音波をビード幅方向に移動しながら繰り返し行っ
てビードの全幅をスキャンし、前記Ａ−スコープ像の溶
接ビード方向平均化像から、Ｂ−スコープ像を合成する
ことにより、当該シーム溶接部の断層像を得る工程を有
してなることを特徴とする薄板重ね合わせシーム溶接部
の検査方法（請求項１）である。

【００１４】薄板重ね合わせ溶接部で有害となる大きさ
数〜数十ミクロンのブローホール・ミクロポロシティ等
の欠陥を検出するために、超音波の周波数は30ＭHz以上
の高い周波数でなければならない、しかし、周波数を高
くすると結晶粒からの散乱エコーも検出され、検出すべ
き欠陥の大きさが結晶粒径程度になると、探傷波形、即
ちＡ−スコープ上では欠陥エコーは結晶粒からの散乱エ
コーとほとんど区別がつかない状態になる。

【００１５】しかし、個々の結晶粒は溶接部内で全くラ
ンダムに存在しているのに対し、溶接不良によって発生
したブローホール等の欠陥は２枚の薄板を重ね合わせた
界面にのみ発生するため溶接の長手方向に均一な深さで
存在している（金太郎飴のような状態）。そのため、超
音波ビームを溶接ビード方向移動させて、Ａ−スコープ
像の時間軸が同じ点のデータについて積算・平均化処理
を行なうと、前者のエコーは個々の位置が異なるため干
渉し検出される信号が減り、後者のエコーは位置が同じ
であるので強めあった信号が検出できる。よって、欠陥
の大きさが結晶粒径程度でも、平均化された探傷波形、
即ち平均化されたＡ−スコープ上では、欠陥エコーが結
晶粒からの散乱エコーより強く検出できるようになる。

【００１６】このビード方向に平均化されたＡ−スコー
プ像をビード幅方向に探触子を移動させながら採り、そ
れぞれの位置でのＡ−スコープ像を輝度分布にして画像
化（Ｂ−スコープ化）すると、溶接部内部の断層像を得
ることができる。この断層像においては、溶接部の表面
と裏面からのエコー内に重ね合わせ界面エコーがあれば
線状の輝度分布となって観測できる。また、溶融してい
れば線状の輝度分布が観測できないので溶融部の存在を
確認できる。

【００１７】前記課題を解決するための第２の手段は、
薄板重ね合わせシーム溶接部の溶接状態を超音波により
検査する方法であって、請求項１に示したシーム溶接部
検査方法で得られる溶接部の断層像から薄板を重ね合わ
せた界面の長さを求め、その長さと溶融部（界面付近の
エコーない部位）幅の割合から、重ね合わせ部位中の溶
融部の割合、即ち溶接部の溶け込み比率を算出し、その
比率から当該溶接部の良否を判定することを特徴とする
薄板重ね合わせシーム溶接部の検査方法（請求項２）で
ある。

【００１８】前記第１の手段によって得られる溶接部の
超音波断層像は、重ね合わせ溶接部における溶融部分と
そうでない部分を断面検鏡写真のように画像化したもの
であり、これから溶接の良否を決定するには、人による
判断が一般的である。これを自動化するために、溶接部
の強度と密接な関係の溶融部の大きさで評価することが
適当である。実際には、２枚の薄鋼板の重ね合わせ幅は
板厚に依存するものなので、溶融部の大きさ、即ち溶融
部のビード幅方向の長さをビード幅で割った割合を溶け
込み比率として評価量とするのが最適である。また、溶
融部のビード幅方向の長さは、溶接部の断層像から観測
される重ね合わせ部界面付近のエコーが無い部分をその
長さとする。

【００１９】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段のいずれかであって、前
記第１の手段による溶接部検査方法を被検査体の表面と
裏面からを適用し、その２つの断層像を向きを合わせて
合成する工程を有してなることを特徴とするもの（請求
項３）である。

【００２０】前記第１の手段においては、探傷に使用す
る超音波は30ＭHz以上の高い周波数であるが、そのパル
ス幅は約30nsであり、鋼板を0.2mm伝搬する時間に相当
する。被検査体の表面からのエコー（表面エコー）が存
在する時間においては、検査体内からの反射エコーは検
出することができないので、表面近傍に、少なくともこ
のパルス幅に相当する不感体ができてしまう。そのた
め、板厚が0.5mm程度以下の薄板を重ね合わせた溶接部
を探傷すると、肉厚の約半分が不感体となってしまう。
それによる断層像の近距離分解能の悪さを改善するに
は、反対側（被検査体の裏面）から同様の探傷を行い、
２つの断層像の合成を行えばよい。従って、本手段のよ
うな工程を行うことにより、鋼板の表面から裏面まで不
感体のない断層像が得られる。

【００２１】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段のうちのいずれかであっ
て、前記第１の手段により被検査体を検査する際に、被
検査体の表面エコーを基準にＢ−スコープ像を合成する
ことを特徴とするもの（請求項５）である。

【００２２】前記第１の手段により検査を行う場合、使
用する超音波の周波数が高いので探触子と被検査体の接
触媒質には減衰の少ない水を使うのが最も都合がよい。
しかし、鋼材中の音速は、水中のそれの約４倍であるた
め、被検査体の表面に凹凸があった場合に、断層像に現
れる像の位置の変化は実際の被検査体の表面の凹凸の約
４倍になる。このため、像が乱れてしまい、溶接の良否
の判断が容易ではなくなる。それを防ぐため、表面エコ
ーを基準に画像を構成すると若干実際の外形状と異なる
が見やすい断層画像が得られる。

【００２３】前記課題を解決するための第５の手段は、
薄板重ね合わせシーム溶接部の溶接状態を超音波により
検査する装置であって、発振周波数帯域が30ＭHz以上の
広帯域収束型超音波探触子及び超音波探傷器を有する超
音波探傷装置と、広帯域収束型超音波探触子を溶接ビー
ド方向及び溶接ビード幅方向にスキャニングさせるスキ
ャニング装置と、超音波探傷装置からの探傷信号のＡ−
スコープ像から、広帯域収束型超音波探触子の溶接ビー
ド方向へのスキャニングに応じて、Ａ−スコープ像の時
間軸が同じ点のデータを積算して、Ａ−スコープ像の溶
接ビード方向平均化像を作成する手段と、溶接ビード幅
方向各点における前記Ａ−スコープ像の溶接ビード方向
平均化像からＢ−スコープ像を作成する手段とを有して
なることを特徴とする薄板重ね合わせシーム溶接部の検
査装置（請求項５）である。

【００２４】本手段によれば、前記第１の手段で述べた
シーム溶接部の検査方法を実施することができる。

【００２５】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第５の手段の構成に加え、得られたＢ−スコープ像
から薄板を重ね合わせた界面の長さを算出する手段と、
その長さと溶接幅の割合から溶接部の溶け込み比率を算
出する手段と、その比率から当該溶接部の良否を判定す
る良否判定手段を有してなることを特徴とする薄板重ね
合わせシーム溶接部の検査装置（請求項６）である。

【００２６】本手段によれば、前記第２の手段で述べた
シーム溶接部の検査方法を実施することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１例
である薄板重ね合わせシーム溶接部の検査装置の構成の
概略を示す図であり、この装置は本発明の実施の形態で
ある薄板重ね合わせシーム溶接部の検査方法を実施する
ためのものである。図１において、１は薄鋼板、２は重
ね合わせシーム溶接部（ビード部）、３はポイントフォ
ーカス型探触子、４は探触子ホルダー、５はビード方向
移動機構、６はビード幅方向移動機構、７は２軸スキャ
ナー、８は探触子位置検出器、９は超音波探傷装置、１
０はＢ−スコープ装置、１１は超音波ビームである。

【００２８】ここで、ポイントフォーカス型探触子３
は、３０ＭHz以上の超音波を発生させることができる広
帯域のものであり、超音波探傷器９も３０ＭHz以上の広
帯域なパルス電圧を送受信および増幅できるものであ
る。さらに、超音波探傷器９は、Ａ−スコープ波形をメ
モリに蓄えることができ、繰り返し得られるＡ−スコー
プ波形を積算する機能を有するものである。

【００２９】ポイントフォーカス型探触子３は、探触子
ホルダー４を介して２軸スキャナー７に取り付けてあ
り、２軸スキャナー７は、ビード方向移動機構５によ
り、薄板重ね合わせシーム溶接部２の溶接ビード方向
に、ビード幅方向移動機構６により、溶接ビード幅方向
に、それぞれポイントフォーカス型探触子３をスキャン
するようになっている。そして、ポイントフォーカス型
探触子３の位置は、探触子位置検出器８により検出され
る。また、ポイントフォーカス型探触子３と被検査体で
ある重ね合わせシーム溶接部２の間は、超音波が伝達で
きるよう局部的に水につかるようになっている。ポイン
トフォーカス型探触子３から送信される超音波ビーム１
１は、図１のような溶接部断面で見ると、重ね合わせシ
ーム溶接部２の肉厚中央でフォーカスを結ぶようになっ
ている。

【００３０】図２は、ポイントフォーカス型探触子３
が、重ね合わせシーム溶接部２をビード長さ方向にスキ
ャニングする様子を示した図である。以下の図におい
て、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、
同じ符号を付してその説明を省略する。

【００３１】ポイントフォーカス型探触子３は、図２に
示すように溶接ビード幅方向のある位置において、２軸
スキャナー７のビード方向移動機構５により駆動され
て、溶接ビード方向に所定ピッチで移動しながらＡ−ス
コープ像を採取し、その波形を探傷器のメモリに蓄え
る。そして、所定の移動距離を進む間に得られたＡ−ス
コープの像を積算し（すなわち、各Ａ−スコープにおけ
る時間軸が同じ点の出力信号を積算し）、これから、そ
のビード幅方向位置での平均Ａ−スコープ像を得る。こ
の時、移動ピッチは材料起因のノイズとなる粒径より大
きければよく、この実施の形態においては100μｍとし
ている。すなわち、100μｍ毎のビード方向移動ごとに
得られたＡ−スコープ画像を積算している。

【００３２】また、あるビード幅方向位置での移動距離
は一回の移動ピッチ×積算の回数で決定され、本実施の
形態の場合、積算の回数＝６４回でとしているので、移
動範囲は0.1mm×64回＝6.4mmである。

【００３３】こうすることにより、結晶粒径と同等の大
きさのブローホールやミクロポロシティ等の溶接欠陥を
検出することができる。その理由は、検出すべき欠陥が
溶接部結晶粒とほぼ同等の大きさで同等の超音波反射率
であった場合、一点における探傷では、両者の反射エコ
ーは同等になり区別がつかなくなるが、図２のようにポ
イントフォーカスの超音波ビームを溶接ビード方向にス
キャンしながら各位置でのＡ−スコープ像を積算する
と、結晶粒の配置は全てランダムなため反射波の位相が
干渉して結晶粒からのエコーは低くなる。これに対し、
欠陥のある位置は２枚の薄板の重ね合わせ部であり溶接
ビード方向に均一な深さであることから、Ａ−スコープ
上で反射エコーの位置がそろった強いエコーが探触子に
帰ってくるので、積算により強調されるからである。

【００３４】図３に、重ね合わせシーム溶接部２のう
ち、重ね合わせ部を探傷しているときの様子を示す。図
３において、１２は溶融部（ナゲット）、１３は重ね合
わせ部である。溶融部とは、溶接により２枚の薄鋼板１
が溶融して接合されている部分であり、重ね合わせ部と
は、２枚の薄鋼板は密着又はそれに近い状態にあるもの
の、接合されていない部分をいう。

【００３５】図３（ａ）の位置で、溶接ビード方向に積
算した探傷を行ったときの平均Ａ-スコープ像は、図３
（ｂ）のようになり、重ね合わせ部１３からのエコーが
検出できる。図３（ｂ）において、Ｓエコーは被検査体
表面からのエコーであり、Ｂエコーは被検査体底面から
のエコーであり、Ｆエコーは被検査体内の重ね合わせ部
１３からの反射エコーである。図３（ｂ）を見るとわか
るように、ノイズが検出されているものの、積算・平均
化処理によりＦエコーに比して小さくなっている。

【００３６】これに対し、重ね合わせシーム溶接部２の
うち溶融部１２を探傷しているときの様子を図４に示
す。図４（ａ）の位置で探傷を行った場合、超音波ビー
ム１１の通過する範囲では、鋼板は溶融により一体化さ
れており、重ね合わせ部の界面が無くなっているので、
Ｆエコーとして検出される反射波が無く、図４（ｂ）に
示すような平均Ａ−スコープ画像が得られる。

【００３７】図１において、超音波探傷器９で得られる
溶接ビード方向に積算・平均されたＡ-スコープ波形
は、Ｂ-スコープ装置１０に転送される。２軸スキャナ
ー７は、この転送が終了する毎にビード幅方向移動機構
６を駆動して、ポイントフォーカス型探触子３を重ね合
わせシーム溶接部２の一端からもう一端まで所定のピッ
チで移動する。探触子位置検出器８で検出された各位置
での座標は、Ｂ-スコープ装置１０に送信される。する
と、Ｂ-スコープ装置１０は、それぞれの位置での平均
Ａ-スコープ像を輝度像に変換し、Ｂ-スコープ像（断層
像）を描いていく。

【００３８】図５は、請求項１の検査方法で被検査体を
検査した際のＢ-スコープ像の例である。ただし、見や
すくするため、肉厚方向に２倍に拡大してある。このＢ
−スコープ像においては、斜めに重ね合わせ部１３の像
が白く観察され、板厚中心付近に溶融部１２の像が黒く
観察されている。

【００３９】図６は、薄板重ね合わせシーム溶接部２の
断面を示したものである。図６において重ね合わせ部１
３は、図５のＢ-スコープ像で溶接内部の線として検出
される部位であり、溶融部１２は、線が途中で消える部
位である。今、図６に示すように重ね合わせの面の全長
をＷとし、溶融部１２の重ね合わせ面方向の長さをＸと
すると、溶け込み比率は、Ｘ／Ｗで定義できる。

【００４０】溶け込み比率は溶接部の引っ張り強度と関
係がある。この関係の例を図７に示す。引っ張り強度
が、どれくらいで溶接欠陥とするかは、鋼種やその生産
ラインで異なるが、一般に母材部の引っ張り強度に近い
強度があれば、ライン内破断は起きない。この実施の形
態では、低炭素鋼の母材部破断の起きる500Ｎ／cm²を溶
接の良・不良の境とし、溶け込み比率50％以上を溶接合
格、それ未満を溶接不合格としている。

【００４１】図８に、本発明の他の実施の形態である薄
板重ね合わせシーム溶接部の検査方法の概要を示す。図
５からもわかるように、鋼板表面直下の0.2〜0.3mmは、
Ｓエコーに重なってしまい、不感体となっている、その
ため図８に示すように、薄鋼板１の上面と下面に探触子
を配置し、両者を順次、前記の実施の形態で説明したよ
うな方法で走査してＢ−スコープを作成し、得られる２
つのＢ-スコープ像を両者とも肉厚中央から切断し、両
者の底面側を付け合わせることで、不感体のないＢ-ス
コープ像を得ることができる。

【００４２】図５のＢ−スコープ像の溶接部右側を見る
と、重ね合わせ部の先端と母材部（重ね合わせて無い部
分）の段差が、実際の約４倍になっている。これは、鋼
板の音速が接触媒質である水の音速の約４倍あるからで
あり、Ｂ-スコープ像が非常にわかりづらいものになっ
ている。これに対し、本発明の別の実施の形態にておい
ては、平均Ａ−スコープ像のＳエコー位置を基準に（す
なわち、ビード幅方向各位置におけるＳエコーが一定位
置にあるものとして）Ｂ-スコープ像を合成するように
している。すると、得られるＢ−スコープ像は図９のよ
うなり断層像が見やすくなる。

【００４３】図１０に本発明の実施の形態である薄板重
ね合わせシーム溶接部の検査装置の別の例の概略構成図
を示す。図１０において、１４は界面エコー抽出装置、
１５は溶け込み比率算出装置、１６は溶接部良否判定装
置である。図１０に示す実施の形態が、図１に示すもの
と異なる点は、これらの装置が付属されていることであ
る。すなわち、図１に示す装置においては、Ｂ−スコー
プ像が自動的に作成されるが、それ以後の溶接部の良否
判定処理は、人間がこのＢ−スコープ像を見て行わなけ
ればならなかったのに対し、図１０に示す実施の形態に
おいては、溶接部の良否判定までを自動で行えるように
なっている。

【００４４】Ｂ-スコープ装置１０は、Ｂ-スコープ画像
を界面エコー抽出装置１４に転送する。界面エコー抽出
装置１４は、ノイズを消すための孤立点除去処理を行
い、さらに表面エコーと底面エコーを消すことによって
界面エコーのみを残した画像を作る。これらの処理は、
周知の画像処理技術により実施することができる。その
画像は、溶け込み比率算出装置２２に送られる。溶け込
み比率算出装置は、界面エコーの両端の距離、即ち重ね
合わせ面の全長と、界面エコーの消えている部分、すな
わち溶け込み部分の長さを測定し、溶け込み比率を算出
する。この処理も、周知の画像処理技術により実施する
ことができる。算出された溶け込み比率は、溶接部良否
判定装置１６に転送される。溶接部良否判定装置１６
は、予めプリセットされた判定基準値をもとに溶接部の
良否を判定する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち、請
求項１に係る発明においては、超音波ビームを溶接ビー
ド方向移動させて、Ａ−スコープ像の時間軸の同じ点の
データについて積算・平均化処理を行っているので、欠
陥エコーが結晶粒からの散乱エコーより強く検出できる
ようになる。また、超音波の周波数は３０ＭHz以上と高
いことから重ね合わせ部の完全な剥離から〜数ミクロン
のブローホール・ミクロポロシティに至る全有害欠陥を
検出することができる。

【００４６】請求項２に係る発明においては、断層像か
ら重ね合わせ部長さに対する溶融部の比率を求め、その
比率から溶接部の良否を判定しているので、鋼種や結晶
粒径の成長の差に影響されずに溶接部の良・不良を定性
的でなく定量的に評価することができ、かつ、判定にバ
ラツキを無くすることができる。

【００４７】請求項３に係る発明においては、被検査体
の両面から探傷を行い、２つの断層像の合成を行ってい
るので、鋼板の表面から裏面まで不感体のない断層像が
得られる。

【００４８】請求項４に係る発明においては、表面エコ
ーを基準に画像を構成しているので、溶接部の微小な外
形状の変化で像が乱れることがなく、見やすい断層画像
が得られる。

【００４９】請求項５に係る発明においては、請求項１
に係る方法を実現することができ、請求項１と同様の効
果が得られる。

【００５０】請求項６に係る発明においては、請求項２
に係る方法を実現することができ、請求項２と同様の効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例である薄板重ね合わ
せシーム溶接部の検査装置の構成の概略を示す図であ
る。

【図２】ポイントフォーカス型探触子３が、重ね合わせ
シーム溶接部２をビード長さ方向にスキャニングする様
子を示した図である。

【図３】重ね合わせシーム溶接部２のうち、重ね合わせ
部を探傷しているときの様子を示す図である。

【図４】重ね合わせシーム溶接部２のうち溶融部を探傷
しているときの様子を示す図である。

【図５】請求項１の検査方法で被検査体を検査した際の
Ｂ-スコープ像の例を示す図である。

【図６】薄板重ね合わせシーム溶接部２の断面を示す図
である。

【図７】溶け込み比率は溶接部の引っ張り強度と関係の
例を示す図である。

【図８】本発明の他の実施の形態である薄板重ね合わせ
シーム溶接部の検査方法の概要を示す図である。

【図９】平均Ａ−スコープの表面位置を基準にして合成
したＢ−スコープ画像の例を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態である薄板重ね合わせシ
ーム溶接部の検査装置の別の例の概略構成図を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…薄鋼板、２…重ね合わせシーム溶接部、３…ポイン
トフォーカス型探触子、４…探触子ホルダー、５…ビー
ド方向移動機構、６…ビード幅方向移動機構、７…２軸
スキャナー、８…探触子位置検出器、９…超音波探傷装
置、１０…Ｂ−スコープ装置、１１…超音波ビーム、１
２…溶融部（ナゲット）、１３…重ね合わせ部、１４…
界面エコー抽出装置、１５…溶け込み比率算出装置、１
６…溶接部良否判定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄板重ね合わせシーム溶接部の溶接状態
を超音波により検査する方法であって、周波数が30ＭHz
以上でポイントフォーカスさせた超音波を、溶接部肉厚
中央部に焦点がくるように伝播させて、その被検査体内
部からの反射エコーをＡ−スコープ像として得、当該ポ
イントフォーカスさせた超音波を溶接ビード方向に平行
に移動しながらＡ−スコープ像の時間軸の同じ点のデー
タを積算して、Ａ−スコープ像の溶接ビード方向平均化
像を作成し、この操作を、前記ポイントフォーカスさせ
た超音波をビード幅方向に移動しながら繰り返し行って
ビードの全幅をスキャンし、前記Ａ−スコープ像の溶接
ビード方向平均化像から、Ｂ−スコープ像を合成するこ
とにより、当該シーム溶接部の断層像を得る工程を有し
てなることを特徴とする薄板重ね合わせシーム溶接部の
検査方法。
【請求項２】薄板重ね合わせシーム溶接部の溶接状態
を超音波により検査する方法であって、請求項１に示し
たシーム溶接部検査方法で得られる溶接部の断層像から
薄板を重ね合わせた界面の長さを求め、その長さと溶融
部（界面付近のエコーない部位）幅の割合から、重ね合
わせ部位中の溶融部の割合、即ち溶接部の溶け込み比率
を算出し、その比率から当該溶接部の良否を判定するこ
とを特徴とする薄板重ね合わせシーム溶接部の検査方
法。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の薄板重ね
合わせシーム溶接部の検査方法であって、請求項１に示
したシーム溶接部検査方法を被検査体の表面と裏面から
を適用し、その２つの断層像を向きを合わせて合成する
工程を有してなることを特徴とする薄板重ね合わせシー
ム溶接部の検査方法。
【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の薄板重ね
合わせシーム溶接部の検査方法であって、請求項１に示
したシーム溶接部検査方法で被検査体を検査する際に、
被検査体の表面エコーを基準にＢ−スコープ像を合成す
ることを特徴とする薄板重ね合わせシーム溶接部の検査
方法。
【請求項５】薄板重ね合わせシーム溶接部の溶接状態
を超音波により検査する装置であって、発振周波数帯域
が30ＭHz以上の広帯域収束型超音波探触子及び超音波探
傷器を有する超音波探傷装置と、広帯域収束型超音波探
触子を溶接ビード方向及び溶接ビード幅方向にスキャニ
ングさせるスキャニング装置と、超音波探傷装置からの
探傷信号のＡ−スコープ像から、広帯域収束型超音波探
触子の溶接ビード方向へのスキャニングに応じて、Ａ−
スコープ像の時間軸の同じ点のデータを積算して、Ａ−
スコープ像の溶接ビード方向平均化像を作成する手段
と、溶接ビード幅方向各点における前記Ａ−スコープ像
の溶接ビード方向平均化像からＢ−スコープ像を作成す
る手段とを有してなることを特徴とする薄板重ね合わせ
シーム溶接部の検査装置。
【請求項６】請求項５に記載の薄板重ね合わせシーム
溶接部の検査装置の構成に加え、得られたＢ−スコープ
像から薄板を重ね合わせた界面の長さを算出する手段
と、その長さと溶接幅の割合から溶接部の溶け込み比率
を算出する手段と、その比率から当該溶接部の良否を判
定する良否判定手段を有してなることを特徴とする薄板
重ね合わせシーム溶接部の検査装置。