JP2000310521A - 角継手の未溶着部長さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波を用いて部分溶込み角継手の未溶着部
の長さを正確に測定すること。 【解決手段】 フランジ１とウエブ２とを部分溶込み溶
接してなる角継手の未溶着部の長さを超音波を用いて測
定する方法において、探触子３からの超音波をフランジ
端面１ａから角継手未溶着部に向けて入射させ、溶込み
先端側の未溶着部基端からのエコーＥとウエブ底面２ａ
からのエコーＢを探触子３で受信し、前記両エコーの到
着時間の差ΔＴに基づいて角継手未溶着部の長さを測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フランジ（flang
e）とウエブ（web ）とを部分溶込み溶接してなる角継
手の未溶着部の長さを超音波を用いて測定する、角継手
の未溶着部長さ測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】箱型の大型溶接構造物などを製作する製
函工程では、図１１に示すように、厚鋼板よりなるフラ
ンジ１と、レ形などの開先加工が施された厚鋼板よりな
るウエブ２とにより溶接用角継手を構成し、これを部分
溶込み溶接してなる角継手が多用されている。図中の符
号Ｗは溶接部を示している。図１１の（ａ）は断面図、
（ｂ）は平面図である。

【０００３】この部分溶込み角継手では、溶接の健全
性、すなわち角継手の機械的強度を決定する重要な指標
として角継手の未溶着部長さＬがある（図１１（ａ）参
照）。この角継手の溶込み深さ方向における未溶着部長
さＬは、該長さが溶込み不足によって設計値より大きす
ぎると継手の強度不足をきたすことになるので溶接管理
上重要な指標である。また、未溶着部長さＬは、製品完
成後の実使用において疲労破壊が進展すると大きくなる
ことが知られており、疲労破壊進捗度の指標にもなるも
のである。

【０００４】この角継手の未溶着部長さを非破壊手法で
測定するため、従来より、超音波探傷法を用いた測定方
法が知られている。図１２は従来の未溶着部長さ測定方
法の説明図である。同図に示すように、この従来方法で
は、ウエブ２上で斜角用探触子１１を溶接部Ｗに対し接
近離反するように前後に走査しながら超音波を入射させ
る。そして、未溶着部からのエコーを斜角用探触子１１
で受信し、そのエコーの強度（エコーの高さ）が最大に
なる走査位置での該最大エコー強度により、未溶着部長
さＬを測定するようにしたものである。これは前記最大
エコー強度が未溶着部長さＬに比例することを利用して
いる。

【０００５】図１３は従来の他の未溶着部長さ測定方法
の説明図である。同図に示すように、この従来方法で
は、振動子１２ａと音響レンズ１２ｂとを有するいわゆ
る垂直用焦点型探触子１２を使用し、該探触子１２から
の超音波をフランジ１の側面から入射させ、未溶着部か
らのエコーを探触子１２で受信する。そして、垂直用焦
点型探触子１２をウエブ底面側からウエブ表面側に移動
し、未溶着部からのエコーが減衰したところを溶込み先
端側（溶込み底部側）に位置する未溶着部基端ｅと判断
する。この未溶着部基端ｅの位置と設計上（図面上）の
ウエブ底面２ａ位置との差から未溶着部長さＬを測定す
るようにしたものである。なお、フランジ側面上で垂直
用焦点型探触子１２をウエブ底面側からウエブ表面側に
移動するやり方ではウエブ底面２ａの位置測定が困難な
ことから、前述のようにウエブ底面２ａ位置としては実
測ではなく設計上の値が用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述した前記図
１２の前者の従来方法では、得られる最大エコー強度は
未溶着部長さにのみ依存せず、特に、未溶着部における
フランジ・ウエブ接触面の表面粗度などの性状や、未溶
着部に隙間（ギャップ）があるときには該隙間寸法に大
きく依存する。このため、これらがエコー強度の値その
ものから未溶着部長さを測定する場合の誤差要因とな
り、未溶着部の長さを正確に測定できないという欠点が
あった。

【０００７】また、前記図１３の後者の従来方法では、
ウエブ底面位置の測定ができずウエブ底面の位置情報と
して設計上の値を用いているので、製函工程での溶接用
角継手の組立て誤差の影響を受ける。また、フランジ側
面からの垂直探傷エコー強度の値に基づき未溶着部基端
位置を測定するものであるから、フランジ側面の表面酸
化膜の有無やその厚みによる影響を受ける。このため、
これらがエコー強度の値から未溶着部長さを測定する場
合の誤差要因となっている。このように、前記両従来方
法では、エコー強度の値そのものに基づき測定を行うよ
うにしたものであるから、部分溶込み角継手の未溶着部
の長さを正確に測定できないという欠点があった。

【０００８】そこで本発明の目的は、超音波を用いて部
分溶込み角継手の未溶着部の長さを正確に測定すること
ができる、角継手の未溶着部長さ測定方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、フランジとウエブとを部分溶
込み溶接してなる角継手の未溶着部の長さを超音波を用
いて測定する方法において、探触子からの超音波をフラ
ンジ端面から角継手未溶着部に向けて入射させ、溶込み
先端側の未溶着部基端からのエコーとウエブ底面からの
エコーを前記探触子で受信し、前記両エコーの到着時間
の差に基づいて角継手未溶着部の長さを測定することを
特徴とする角継手の未溶着部長さ測定方法である。

【００１０】請求項２の発明は、フランジとウエブとを
部分溶込み溶接してなる角継手の未溶着部の長さを超音
波を用いて測定する方法において、（ａ）溶接線方向に
沿って間隔をおいて定められたｎ箇所（ｎ≧２）のフラ
ンジ端面位置ごとに、探触子からの超音波を該フランジ
端面から角継手未溶着部に向けて入射させ、フランジ端
面からのエコー、溶込み先端側の未溶着部基端からのエ
コー及びウエブ底面からのエコーを前記探触子で受信
し、（ｂ）前記ｎ箇所のフランジ端面位置ごとに得た受
信エコー波形を絶対値化し、これらの絶対値エコー波形
の全てを加算して絶対値加算エコー波形を得、該絶対値
加算エコー波形の極大点を連ねた包絡線を求めた後、ウ
エブ底面エコー監視域において前記包絡線がピーク点を
とる時間をウエブ底面エコーの到着時間（Ｔ3 ）として
求め、（ｃ）次いで、前記各絶対値エコー波形の包絡線
ごとに、前記ウエブ底面エコー到着時間（Ｔ3 ）より先
にて包絡線が最初のピーク点をとる時間を未溶着部基端
エコーの到着時間（Ｔ2i）として求め、（ｄ）しかる
後、前記ウエブ底面エコー到着時間（Ｔ3 ）と前記各未
溶着部基端エコー到着時間（Ｔ2i）との時間差（ΔＴi
＝Ｔ3 −Ｔ2i）に基づいて前記ｎ箇所のフランジ端面位
置ごとの角継手未溶着部の長さを測定すること、を特徴
とする角継手の未溶着部長さ測定方法である。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２記載の角継手
の未溶着部長さ測定方法において、前記（ｂ）の前記各
受信エコー波形について、該各受信エコー波形ごとの前
記フランジ端面エコーの到着時間が同じになるように時
間軸の補正を行うことを特徴とするものである。

【００１２】請求項４の発明は、フランジとウエブとを
部分溶込み溶接してなる角継手の未溶着部の長さを超音
波を用いて測定する方法において、（ａ）溶接線方向に
沿って間隔をおいて定められたｎ箇所（ｎ≧２）のフラ
ンジ端面ごとに、探触子からの超音波を該フランジ端面
から角継手未溶着部に向けて入射させ、フランジ端面か
らのエコー、溶込み先端側の未溶着部基端からのエコー
及びウエブ底面からのエコーを前記探触子で受信し、
（ｂ）前記ｎ箇所のフランジ端面位置ごとに得た受信エ
コー波形を絶対値化し、これらの各絶対値エコー波形ご
とに、該絶対値エコー波形の極大点を連ねた包絡線を求
め、さらにウエブ底面エコー監視域において前記包絡線
がピーク点となる時間（Ｔ3i’）を求め、（ｃ）これに
よりフランジ端面位置（Ｘi ）と前記時間（Ｔ3i’）と
に関する前記ｎ組の測定データを得、該ｎ組の測定デー
タから回帰直線を求め、（ｄ）該回帰直線から前記ｎ箇
所のフランジ端面位置ごとのウエブ底面エコー到着時間
（Ｔ3i）を求め、（ｅ）次いで、前記各絶対値エコー波
形の前記包絡線ごとに、前記ウエブ底面エコー到着時間
（Ｔ3i）より先にて包絡線が最初にピーク点をとる時間
を未溶着部基端エコーの到着時間（Ｔ2i）として求め、
（ｆ）しかる後、前記ウエブ底面エコー到着時間（Ｔ3
i）と前記未溶着部基端エコー到着時間（Ｔ2i）との時
間差（ΔＴi ＝Ｔ3i−Ｔ2i）に基づいて前記ｎ箇所のフ
ランジ端面位置ごとの角継手未溶着部の長さを測定する
こと、を特徴とする角継手の未溶着部長さ測定方法であ
る。

【００１３】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の角継手の未溶着部長さ測定方法において、探
触子として焦点型探触子を用いることを特徴とするもの
である。

【００１４】図１は本発明の測定方法を説明するための
図である。同図に示すように、本発明の測定方法では、
焦点型の探触子３からの超音波は、フランジ端面１ａか
ら入射して該端面１ａで屈折し、フランジ１および溶接
部Ｗを伝搬し、一部が溶込み先端側の未溶着部基端ｅに
到達する。超音波は、この未溶着部基端ｅで直接反射し
たり該基端ｅから回折したりして、フランジ端面１ａへ
向かって未溶着部基端エコーＥとして伝搬する。一方、
ウエブ底面２ａに到達した超音波は、該底面の凹凸によ
り反射してその一部がフランジ端面１ａへ向かってウエ
ブ底面エコーＢとして伝搬する。なお、図中のＦはフラ
ンジ端面からのエコーを示す。

【００１５】したがって、探触子３で受信されたウエブ
底面エコーＢの到着時間Ｔ3 と未溶着部基端エコーＥの
到着時間Ｔ2 との時間差ΔＴ（＝Ｔ3 −Ｔ2 ）に基づい
て、下記式にて未溶着部長さＬを求めることができ
る。式中、ｃは媒質中の超音波の伝搬速度（鋼の場
合：６０００ｍ／ｓ）、θは屈折角である。

【００１６】 Ｌ＝ΔＴ×ｃ×（１／２）×ｃｏｓθ …

【００１７】このように本願発明の測定方法によると、
前記２つのエコーＢ，Ｅの到着時間の差ΔＴから未溶着
部長さＬを求めるようにしたものであるから、エコー強
度の値そのものに基づき測定を行う従来方法とは違っ
て、未溶着部の性状やフランジ端面の性状に影響されな
いのでこれらが誤差要因にならず、また、組立て誤差の
影響を受ける設計上の位置情報ではなく実際のウエブ底
面位置の測定が可能であり、部分溶込み角継手の未溶着
部の長さを正確に測定することができる。なお、探触子
として振動子３ａと音響レンズ３ｂとを有する焦点型探
触子３を用いると、フランジ端面より入射する超音波を
未溶着部に焦点を結ぶように収束させることができ、よ
り正確な測定を行えて良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図２は本発明方法を実施す
るために使用する装置を示す概略構成図である。

【００１９】同図に示すように、超音波をフランジ端面
１ａから角継手未溶着部に向けて入射させる焦点型探触
子３は探触子走査台４に搭載され、探触子走査台４は溶
接線方向に往復動することができる。探触子走査台４の
移動は、溶接線方向に延びるフランジ端面１ａに当接し
て回転自在な倣いローラ４ａおよびフランジ側面１ａに
当接して回転自在な倣いローラ４ａによってなされる。
なお、焦点型探触子３とフランジ端面１ａとの間には接
触媒体が供給されるようになっている。

【００２０】５は焦点型探触子３に接続された超音波探
傷機である。６はプログラムされたコンピュータ（パソ
コン）で、超音波探傷機５からのアナログの受信エコー
信号をディジタル化するＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換
器）を備え、ディジタル信号に変換された受信エコー波
形データを用いて未溶着部長さの算出処理を行うもので
あり、得られた未溶着部長さ等の情報はプリンタ７に出
力されるようになっている。

【００２１】なお、以下の各実施形態では、約３ＭＨｚ
の超音波は、前記の図１に示すように、フランジ端面１
ａから入射角λ＝５°で入射し、フランジ端面１ａで屈
折して屈折角θ＝２０°をなして未溶着部へ向けて伝搬
し、未溶着部に焦点を結びようになされている。

【００２２】図３はコンピュータによる未溶着部長さの
算出処理手順の一例を示すフローチャートである。ま
た、図４は本発明測定方法における超音波探傷機による
実際の受信エコー波形の一例を示す図、図５は絶対値エ
コー波形と該波形の包絡線とを説明するための図であ
る。

【００２３】図１，図４，図５を参照しながら、図３の
フローチャートに従って、未溶着部長さの算出手順の一
例を説明する。焦点型探触子３を搭載した探触子走査台
４を溶接線方向に延びるフランジ端面１ａに沿って移動
させ、溶接線方向における所要位置に位置決めし、該フ
ランジ端面位置における未溶着部長さＬの測定を行う。
まず、焦点型探触子３からの超音波をフランジ端面１ａ
から未溶着部に向けて入射させ、該探触子３で受信して
超音波探傷機５から出力される受信エコー波形の信号
を、高速のＡ／Ｄコンバータを介してディジタル信号に
変換してコンピュータ６に取り込む。

【００２４】ここで、超音波探傷機５から出力される受
信エコー波形について説明する。周知のように、縦波で
ある超音波の場合、探触子３（超音波探傷機５）で観察
される受信エコー波形は、圧縮と引張りとの繰り返しに
より、図４に示すように、ゼロレベルに対してプラスと
マイナスとからなる波形を形成する。コンピュータ６に
は、このような正負の値をとるアナログの受信エコー波
形信号をディジタルに量子化した時系列の受信エコー波
形データＤが取り込まれることになる。

【００２５】そしてまず、受信エコー波形データＤの絶
対値をとり、図５に示すように、絶対値エコー波形デー
タＤa をつくる（ステップ１０１）。なお、図５では理
解を容易にするためにアナログ的に示し、また、未溶着
部基端エコーＥ及びウエブ底面エコーＢの部分のみを示
してある。次に、未溶着部基端エコーＥ及びウエブ底面
エコーＢを正確に特定するために、ステップ１０２で前
記絶対値エコー波形Ｄa の極大点を連ねた包絡線のデー
タＤe を求める（図５参照）。

【００２６】次に、ウエブ底面エコーＢを特定するた
め、ウエブ底面エコー監視域（ウエブ底面エコーゲー
ト）ＴBGを設定する（ステップ１０３）。これは、フラ
ンジ端面１ａからウエブ底面２ａまでの設計上の直線距
離をＬFW、媒質中の音速をｃとすると、ＴB ＝（ＬFW×
２）／ｃにより、設計上でのウエブ底面エコーＢの到着
時間予測値ＴB を求め、この値ＴB を中心に前後に時間
幅を持たせて設定する（図５参照）。なお、このエコー
監視域ＴBGは設計上の寸法情報から予め算出して設定し
ておけばよい。

【００２７】そして、このウエブ底面エコー監視域ＴBG
での包絡線Ｄe のピーク点を求めることによりウエブ底
面エコーＢを正確に特定することができ、該ピーク点を
とる時間をウエブ底面エコーＢの到着時間Ｔ3 として求
める（ステップ１０４）。より具体的には、底面エコー
到着時間Ｔ3 は、ピーク点の値が格納されたメモリのア
ドレス番地とＡ／Ｄコンバータのサンプリング周波数と
から求められる。

【００２８】次に、前記包絡線データＤe において、ウ
エブ底面エコー到着時間Ｔ3 より過去に遡って包絡線Ｄ
e の最初のピーク点を求め、これによって未溶着部基端
エコーＥを正確に特定することができ、該ピーク点をと
る時間を未溶着部基端エコー到着時間Ｔ2 として求める
（ステップ１０５）。

【００２９】しかる後、前記両到着時間Ｔ3 ，Ｔ2 の時
間差ΔＴ（＝Ｔ3 −Ｔ2 ）に基づいて、Ｌ＝ΔＴ×ｃ×
（１／２）×ｃｏｓθから、未溶着部長さＬを算出する
（ステップ１０６）。例えば、ΔＴ＝１．３μｓ、ｃ＝
６０００ｍ／ｓ、θ＝２０°とすると、Ｌ＝３．７ｍｍ
である。そして、このフランジ端面位置での未溶着部長
さＬを求めたのち、探触子走査台４を次の所要位置へ移
動し、該次のフランジ端面位置での未溶着部長さＬを同
様にして前記ステップ１０１〜ステップ１０６の手順で
求める。

【００３０】このように、ウエブ底面エコーの到着時間
Ｔ3 と未溶着部基端エコーの到着時間Ｔ2 との時間差に
基づいて未溶着部長さＬを求めるようにしたものである
から、エコー強度の値そのものに基づき測定を行う従来
方法とは違って、未溶着部の性状やフランジ端面１ａの
性状が誤差要因にはならず、また、組立て誤差の影響を
受ける設計上の位置情報ではなく実際のウエブ底面位置
の測定が可能であり、未溶着部長さＬを正確に測定する
ことができる。

【００３１】ところで、未溶着部の長さは溶接部Ｗの溶
接線方向に沿う各箇所において一般に変動している。こ
のため、溶接線方向における異なる複数のフランジ端面
位置での未溶着部長さを測定する必要がある。この場
合、継手組立て精度が良いときには、フランジ端面１ａ
とウエブ底面２ａ間距離が溶接線方向に沿って変化せず
略一定であることを利用することにより、受信ウエブ底
面エコーの強度が小さい箇所についても正確に未溶着部
長さを測定しうることについて、以下に説明する。

【００３２】図６はコンピュータによる未溶着部長さの
算出処理手順の他の例を示すフローチャート、図７は１
番目からｎ番目の各フランジ端面位置で得た受信エコー
波形をそれぞれ絶対値化した絶対値エコー波形を説明す
るための図、図８は絶対値加算エコー波形と該波形の包
絡線とを説明するための図である。

【００３３】探触子走査台４を移動させ、溶接線方向に
沿って間隔をおいて定められたｎ箇所、例えば９箇所の
フランジ端面位置ごとに、焦点型探触子３からの超音波
を該フランジ端面から角継手未溶着部に向けて入射さ
せ、該探触子３で受信して超音波探傷機５から出力され
る受信エコー波形の信号を、高速のＡ／Ｄコンバータで
ディジタル信号に変換してコンピュータ６に取り込む。

【００３４】以下、図６のフローチャートに従って説明
する。まず、１番目から９番目までのフランジ端面位置
ごとの受信エコー波形データＤ1 〜Ｄ9 について、それ
ぞれ、フランジ端面エコーの到着時間Ｔ11〜Ｔ19が全部
同じになるように時間軸の補正を行う（ステップ２０
１）。

【００３５】この時間軸補正について説明する。９箇所
のフランジ端面位置ごとのウエブ底面エコー到着時間を
それぞれ求めるのではなく、継手組立精度が良いことか
らフランジ端面１ａとウエブ底面２ａ間距離が溶接線方
向において略一定であることを反映させた後述する１つ
のウエブ底面エコー到着時間Ｔ3 を求めて用いる場合、
フランジ端面１ａ上を溶接線方向に焦点型探触子３を移
動させた際に焦点型探触子３とフランジ端面１ａとの間
隙が変動すると、該間隙変動が測定精度を悪くする。そ
こでこれを回避するために、９箇所分の受信エコー波形
データＤ1 〜Ｄ9 のフランジ端面エコー到着時間が全て
同一になるように、時間軸の補正を行うようにしてい
る。すなわち、受信エコー波形における最大のピーク
（正あるいは負）がフランジ端面エコーであることから
（前記図４参照）、各受信エコー波形データＤ1 〜Ｄ9
について、それぞれ、正負の符号にかかわらず最大のピ
ーク点を求め、該ピーク点をとる時間をフランジ端面エ
コー到着時間Ｔ11〜Ｔ19として求める。そして例えば、
１番目の受信エコー波形データＤ1 のエコー到着時間Ｔ
11を基準に決定し、他の受信エコー波形データＤ2 〜Ｄ
9 の到着時間の値が前記到着時間Ｔ11に一致するように
時間軸をシフトする。

【００３６】次に、この補正が施された９箇所分の受信
エコー波形データＤ1 〜Ｄ9 について、それぞれ、絶対
値をとり、図７に示すように、絶対値エコー波形データ
Ｄa1〜Ｄa9をつくる（ステップ２０２）。なお、図７で
は理解を容易にするためにアナログ的に示し、また、未
溶着部基端エコーＥ及びウエブ底面エコーＢの部分のみ
を示してある。

【００３７】次に、９箇所分の絶対値エコー波形Ｄa1〜
Ｄa9の全てを加算し、図８に示すように、絶対値加算エ
コー波形データを求めた後、この絶対値加算エコー波形
の極大点を連ねた包絡線のデータＤaeを求める（ステッ
プ２０３）。なお、図８は図７での強度スケールは考慮
せずに単に模式的に示してある。

【００３８】そして、９箇所の各フランジ端面位置での
未溶着部基端エコーＥを正確に特定するために、前記９
箇所分の絶対値エコー波形Ｄa1〜Ｄa9について、それぞ
れ、極大点を連ねた包絡線のデータＤe1〜Ｄe9を求める
（ステップ２０４）。

【００３９】次に、ウエブ底面エコーＢを特定するため
に前述したステップ１０３の要領でウエブ底面エコー監
視域ＴBGを設定し（図８参照）、この監視域ＴBGでの包
絡線Ｄaeのピーク点を求めることによりウエブ底面エコ
ーＢを正確に特定することができ、該ピーク点をとる時
間をウエブ底面エコーＢの到着時間Ｔ3 として求める
（ステップ２０５）。ステップ２０５で１つのウエブ底
面エコー到着時間Ｔ3 を求めた後、９箇所分の包絡線デ
ータＤe1〜Ｄe9について、それぞれ、ウエブ底面エコー
到着時間Ｔ3 より過去に遡って該包絡線の最初のピーク
点を求め、これによって未溶着部基端エコーＥを正確に
特定でき、該ピーク点をとる時間を未溶着部基端エコー
到着時間Ｔ21〜Ｔ29として求める（ステップ２０６）。

【００４０】最後に、１つのウエブ底面エコー到着時間
Ｔ3 と各未溶着部基端エコー到着時間Ｔ2iとの時間差Δ
Ｔi ＝Ｔ3 −Ｔ2iに基づいて、Ｌi ＝ΔＴi ×ｃ×（１
／２）×ｃｏｓθ，ｉ＝１〜９から、９箇所のフランジ
端面位置ごとの未溶着部の長さＬi を算出する（ステッ
プ２０７）。

【００４１】このように、溶接線方向に沿う複数箇所に
て未溶着部長さを測定するに際し、溶接用角継手の組立
て精度が良い場合、フランジ端面１ａとウエブ底面２ａ
間距離が溶接線方向に沿って変化せずに略一定であるこ
とを利用して、前記複数箇所のフランジ端面位置ごとの
受信エコー波形を絶対値化し、これら全てを加算して絶
対値加算エコー波形を得、該絶対値加算エコー波形に基
づいて求めた１つのウエブ底面エコー到着時間Ｔ3 を用
いるようにしたものであるから、受信ウエブ底面エコー
の強度が小さい箇所についても正確に未溶着部長さを測
定することが出来る。

【００４２】さて次に、溶接用角継手の組立て精度が悪
く、フランジ端面１ａとウエブ底面２ａ間距離が溶接線
方向に沿って変化している場合、ウエブ板自体は直線状
であることから、溶接線方向に水平に延びるフランジ端
面１ａに対してウエブ底面２ａが傾斜していることを反
映させたウエブ底面エコー到着時間Ｔ3i，ｉ＝１〜ｎを
求めることにより、正確に未溶着部長さを測定しうるこ
とについて、次に説明する。

【００４３】図９はコンピュータによる未溶着部長さの
算出処理手順の他の例を示すフローチャート、図１０は
溶接線方向におけるフランジ端面位置とウエブ底面エコ
ー到着時間との関係を示す回帰直線を説明するための図
である。

【００４４】探触子走査台４を移動させ、溶接線方向に
沿って間隔をおいて定められたｎ箇所、例えば９箇所の
フランジ端面位置ごとに、焦点型探触子３からの超音波
を該フランジ端面から角継手未溶着部に向けて入射さ
せ、該探触子３で受信して超音波探傷機５から出力され
る受信エコー波形の信号を、高速のＡ／Ｄコンバータで
ディジタル信号に変換してコンピュータ６に取り込む。

【００４５】以下、図９のフローチャートに従って説明
する。まず、１番目から９番目までのフランジ端面位置
ごとの受信エコー波形データＤ1 〜Ｄ9 について、それ
ぞれ、絶対値をとり、絶対値エコー波形データＤa1〜Ｄ
a9とする（ステップ３０１）。このステップ３０１で得
た９箇所分の絶対値エコー波形Ｄa1〜Ｄa9について、そ
れぞれ、極大点を連ねた包絡線のデータＤe1〜Ｄe9を求
める（ステップ３０２）。

【００４６】ステップ３０２で得た９箇所分の包絡線デ
ータＤe1〜Ｄe9について、それぞれ、前記ステップ１０
３の要領で設定したウエブ底面エコー監視域ＴBGにおい
て、ピーク点をとる時間Ｔ31’〜Ｔ39’（ウエブ底面エ
コー到着時間データ）を求める（ステップ３０３）。次
いで、フランジ端面位置Ｘi ，ｉ＝１〜９と前記時間Ｔ
3i’，ｉ＝１〜９とに関する９組の測定データから、図
１０に示すように、最小二乗法を用いて回帰直線式を求
める（ステップ３０４）。

【００４７】ステップ３０４で求めた回帰直線式によ
り、９箇所のフランジ端面位置Ｘ1 〜Ｘ9 について、そ
れぞれ、ウエブ底面エコー到着時間Ｔ31〜Ｔ39を算出す
る（ステップ３０５）。次に、９箇所分の包絡線データ
Ｄe1〜Ｄe9について、それぞれ、ウエブ底面エコー到着
時間Ｔ31〜Ｔ39より過去に遡って該包絡線の最初のピー
ク点を求め、該ピーク点をとる時間を未溶着部基端エコ
ー到着時間Ｔ21〜Ｔ29として求める（ステップ３０
６）。

【００４８】最後に、ウエブ底面エコー到着時間Ｔ3iと
未溶着部基端エコー到着時間Ｔ2iとの時間差ΔＴi ＝Ｔ
3i−Ｔ2iに基づいて、Ｌi ＝ΔＴi ×ｃ×（１／２）×
ｃｏｓθ，ｉ＝１〜９から、９箇所のフランジ端面位置
ごとの未溶着部の長さＬi を算出する（ステップ３０
７）。

【００４９】このように、溶接線方向に沿う複数箇所に
て未溶着部長さを測定するに際し、溶接用角継手の組立
て精度が悪い場合、溶接線方向に水平に延びるフランジ
端面１ａに対してウエブ底面２ａが直線的に傾斜してい
ることを利用して、前記複数箇所での測定データから回
帰直線を求め、この回帰直線から算出した前記複数箇所
でのウエブ底面エコー到着時間Ｔ3iを用いるようにした
ものであるから、受信ウエブ底面エコーの強度が小さい
箇所についても正確に未溶着部長さを測定することが出
来る。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による角継手
の未溶着部長さ測定方法によると、ウエブ底面エコー到
着時間と未溶着部基端エコー到着時間との時間差に基づ
いて未溶着部の長さを求めるようにしたものであるか
ら、エコー強度の値そのものに基づき測定を行う従来方
法とは違って、未溶着部の性状やフランジ端面の性状が
誤差要因とはならず、部分溶込み溶接してなる角継手の
未溶着部長さを正確に測定することができる。これによ
り製函工程での溶接部非破壊検査の信頼性の向上が図
れ、ひいては溶接構造物の信頼性向上に寄与することが
できる。

【００５１】請求項２の未溶着部長さ測定方法による
と、溶接線方向に沿う複数箇所にて未溶着部長さを測定
するに際し、溶接用角継手の組立て精度が良い場合、フ
ランジ端面とウエブ底面間距離が溶接線方向に沿って変
化せずに略一定であることを利用して絶対値加算エコー
波形を得、この絶対値加算エコー波形より求めたウエブ
底面エコー到着時間を用いるようにしたものであるか
ら、受信ウエブ底面エコーの強度が小さい箇所について
も正確に未溶着部長さを測定することができる。

【００５２】請求項４の未溶着部長さ測定方法による
と、溶接線方向に沿う複数箇所にて未溶着部長さを測定
するに際し、溶接用角継手の組立て精度が悪い場合、溶
接線方向に延びるフランジ端面に対してウエブ底面が直
線的に傾斜していることを利用して回帰直線を得、この
回帰直線より求めたウエブ底面エコー到着時間を用いる
ようにしたものであるから、受信ウエブ底面エコーの強
度が小さい箇所についても正確に未溶着部長さを測定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定方法を説明するための図である。

【図２】本発明方法を実施するために使用する装置を示
す概略構成図である。

【図３】コンピュータによる未溶着部長さの算出処理手
順の一例を示すフローチャートである。

【図４】本発明の測定方法における超音波探傷機による
実際の受信エコー波形の一例を示す図である。

【図５】絶対値エコー波形と該波形の包絡線とを説明す
るための図である。

【図６】コンピュータによる未溶着部長さの算出処理手
順の他の例を示すフローチャートである。

【図７】１番目からｎ番目の各フランジ端面位置で得た
受信エコー波形をそれぞれ絶対値化した絶対値エコー波
形を説明するための図である。

【図８】絶対値加算エコー波形と該波形の包絡線とを説
明するための図である。

【図９】コンピュータによる未溶着部長さの算出処理手
順の他の例を示すフローチャートである。

【図１０】溶接線方向におけるフランジ端面位置とウエ
ブ底面エコー到着時間との関係を示す回帰直線を説明す
るための図である。

【図１１】部分溶込み角継手を示す図であって、（ａ）
は断面図、（ｂ）は平面図である。

【図１２】従来の未溶着部長さ測定方法の説明図であ
る。

【図１３】従来の他の未溶着部長さ測定方法の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…フランジ １ａ…フランジ端面 ２…ウエブ ２ａ
…ウエブ底面 ３…焦点型探触子 ３ａ…振動子 ３ｂ
…音響レンズ ４…探触子走査台 ４ａ…倣いローラ
５…超音波探傷機 ６…コンピュータ ７…プリンタ
Ｗ…溶接部 ｅ…未溶着部基端 Ｌ…未溶着部長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 晃平 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F068 AA21 AA48 BB19 BB23 CC11 FF12 FF15 FF16 FF25 JJ12 NN01 QQ22 QQ34

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジとウエブとを部分溶込み溶接し
   てなる角継手の未溶着部の長さを超音波を用いて測定す
   る方法において、探触子からの超音波をフランジ端面か
   ら角継手未溶着部に向けて入射させ、溶込み先端側の未
   溶着部基端からのエコーとウエブ底面からのエコーを前
   記探触子で受信し、前記両エコーの到着時間の差に基づ
   いて角継手未溶着部の長さを測定することを特徴とする
   角継手の未溶着部長さ測定方法。
2. 【請求項２】 フランジとウエブとを部分溶込み溶接し
   てなる角継手の未溶着部の長さを超音波を用いて測定す
   る方法において、（ａ） 溶接線方向に沿って間隔をお
   いて定められたｎ箇所（ｎ≧２）のフランジ端面位置ご
   とに、探触子からの超音波を該フランジ端面から角継手
   未溶着部に向けて入射させ、フランジ端面からのエコ
   ー、溶込み先端側の未溶着部基端からのエコー及びウエ
   ブ底面からのエコーを前記探触子で受信し、（ｂ） 前
   記ｎ箇所のフランジ端面位置ごとに得た受信エコー波形
   を絶対値化し、これらの絶対値エコー波形の全てを加算
   して絶対値加算エコー波形を得、該絶対値加算エコー波
   形の極大点を連ねた包絡線を求めた後、ウエブ底面エコ
   ー監視域において前記包絡線がピーク点をとる時間をウ
   エブ底面エコーの到着時間（Ｔ3 ）として求め、（ｃ）
   次いで、前記各絶対値エコー波形の包絡線ごとに、前
   記ウエブ底面エコー到着時間（Ｔ3 ）より先にて包絡線
   が最初のピーク点をとる時間を未溶着部基端エコーの到
   着時間（Ｔ2i）として求め、（ｄ） しかる後、前記ウ
   エブ底面エコー到着時間（Ｔ3 ）と前記各未溶着部基端
   エコー到着時間（Ｔ2i）との時間差（ΔＴi ＝Ｔ3 −Ｔ
   2i）に基づいて前記ｎ箇所のフランジ端面位置ごとの角
   継手未溶着部の長さを測定すること、を特徴とする角継
   手の未溶着部長さ測定方法。
3. 【請求項３】 前記（ｂ）の前記各受信エコー波形につ
   いて、該各受信エコー波形ごとの前記フランジ端面エコ
   ーの到着時間が同じになるように時間軸の補正を行うこ
   とを特徴とする請求項２記載の角継手の未溶着部長さ測
   定方法。
4. 【請求項４】 フランジとウエブとを部分溶込み溶接し
   てなる角継手の未溶着部の長さを超音波を用いて測定す
   る方法において、（ａ） 溶接線方向に沿って間隔をお
   いて定められたｎ箇所（ｎ≧２）のフランジ端面ごと
   に、探触子からの超音波を該フランジ端面から角継手未
   溶着部に向けて入射させ、フランジ端面からのエコー、
   溶込み先端側の未溶着部基端からのエコー及びウエブ底
   面からのエコーを前記探触子で受信し、（ｂ） 前記ｎ
   箇所のフランジ端面位置ごとに得た受信エコー波形を絶
   対値化し、これらの各絶対値エコー波形ごとに、該絶対
   値エコー波形の極大点を連ねた包絡線を求め、さらにウ
   エブ底面エコー監視域において前記包絡線がピーク点と
   なる時間（Ｔ3i’）を求め、（ｃ） これによりフラン
   ジ端面位置（Ｘi ）と前記時間（Ｔ3i’）とに関する前
   記ｎ組の測定データを得、該ｎ組の測定データから回帰
   直線を求め、（ｄ） 該回帰直線から前記ｎ箇所のフラ
   ンジ端面位置ごとのウエブ底面エコー到着時間（Ｔ3i）
   を求め、（ｅ） 次いで、前記各絶対値エコー波形の前
   記包絡線ごとに、前記ウエブ底面エコー到着時間（Ｔ3
   i）より先にて包絡線が最初にピーク点をとる時間を未
   溶着部基端エコーの到着時間（Ｔ2i）として求め、
   （ｆ） しかる後、前記ウエブ底面エコー到着時間（Ｔ
   3i）と前記未溶着部基端エコー到着時間（Ｔ2i）との時
   間差（ΔＴi ＝Ｔ3i−Ｔ2i）に基づいて前記ｎ箇所のフ
   ランジ端面位置ごとの角継手未溶着部の長さを測定する
   こと、を特徴とする角継手の未溶着部長さ測定方法。
5. 【請求項５】 前記探触子として焦点型探触子を用いる
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の
   角継手の未溶着部長さ測定方法。