JP2001318083A - Ultrasonic flaw detector and method of ultrasonic flaw detection - Google Patents

Ultrasonic flaw detector and method of ultrasonic flaw detection

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JP2001318083A
JP2001318083A JP2000133501A JP2000133501A JP2001318083A JP 2001318083 A JP2001318083 A JP 2001318083A JP 2000133501 A JP2000133501 A JP 2000133501A JP 2000133501 A JP2000133501 A JP 2000133501A JP 2001318083 A JP2001318083 A JP 2001318083A
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ultrasonic
probe
array
long
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JP2000133501A
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Japanese (ja)
Inventor
Kozo Maeda
孝三 前田
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect a defect at a low cost even if a long object vibrates or meanders while moving. SOLUTION: In this flaw detector, array probes 5, 7 are disposed around a cross-section of the long metallic object 2. Relative distance variations of the long object caused by its vibration or meandering are measured by a top surface echo and a bottom surface echo of the long object measured by one of the array probes to select the measurement range of a vibrator of the other array probe based on them, thus driving the array probe.

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、ビレット、レー
ル、形鋼などの長尺物体の内部に存在する欠陥を検査す
る超音波探傷装置および超音波探傷方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method for inspecting a defect existing in a long object such as a billet, a rail, a section steel and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、物体内部の欠陥を検出する場
合、超音波探傷方法が用いられる。この超音波探傷方法
は、探触子から照射した超音波を水などの音響媒質を介
して物体に入射させ、物体内部の欠陥から反射されてく
る超音波を探触子で受信し、欠陥を検出するものであ
る。
2. Description of the Related Art Generally, when detecting a defect inside an object, an ultrasonic flaw detection method is used. In this ultrasonic flaw detection method, ultrasonic waves emitted from a probe are made incident on an object through an acoustic medium such as water, and ultrasonic waves reflected from a defect inside the object are received by the probe, and the defect is detected. It is to detect.

【0003】このうち、ビレット、レール、形鋼などの
長尺物体に存在する内部欠陥の検査は、それら長尺物体
がローラテーブル上を搬送している間に欠陥を検出する
もので、次のような2つの方法が知られている。
Inspection of internal defects existing in long objects such as billets, rails, and shaped steels detects defects while the long objects are being conveyed on a roller table. Two such methods are known.

【0004】その1つは、水柱法と呼ばれているもの
で、ノズルに超音波探触子を取り付け、該ノズルから水
を噴射させることにより、探触子と被検査物体の間に水
柱を形成し、該水柱を介して超音波を被検査物体に入射
させると共に被検査物体から反射されてくる超音波を受
信し探傷する。この水柱法を用いた探傷装置では、探触
子を垂直方向と水平方向に移動させる機構と回転させる
機構とを備えた機械的な装置により、被検査物体に対す
る探触子の位置決めと超音波の照射方向の設定を行って
いる。
One of the methods is called a water column method. An ultrasonic probe is attached to a nozzle, and water is jetted from the nozzle to form a water column between the probe and the object to be inspected. Then, the ultrasonic wave is made incident on the object to be inspected through the water column, and the ultrasonic wave reflected from the object to be inspected is received and flaw-detected. In the flaw detector using the water column method, the mechanical device having a mechanism for moving the probe in the vertical and horizontal directions and a mechanism for rotating the probe is used to position the probe with respect to the object to be inspected and to transmit ultrasonic waves. The irradiation direction is set.

【0005】また、他の1つの方法は、水浸探傷法と呼
ばれているものである。これは、水を満たした水槽内に
被検査物体を水没あるいは貫通させ、水槽内に配設され
た探触子から水槽内の水を介して超音波を入射させ、被
検査物体を探傷する方法である。
[0005] Another method is called a water immersion flaw detection method. This is a method in which an object to be inspected is submerged or penetrated into a water tank filled with water, and ultrasonic waves are incident from a probe disposed in the water tank through the water in the water tank to detect the object to be inspected. It is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水柱法
による探傷装置では、安定した水柱を得るためには使用
する探触子の形状を比較的小さくすることが必要である
ため、結果的に被検査物体の探傷領域を広くしようとし
た場合は多数の探触子を備えなければならない。また、
被検査物体に種種の寸法がある場合、それら寸法の被検
査物体に対応させるために、全ての探触子について、被
検査物体と探触子の距離を設定し直さなければならず、
これに伴い超音波探触子ごとに探触子を垂直方向と水平
方向に移動させる機構と回転させる機構とを備えた機械
的な装置を設けなければならない。
However, in the flaw detector using the water column method, it is necessary to use a relatively small probe in order to obtain a stable water column. In order to increase the flaw detection area of an object, a large number of probes must be provided. Also,
If the inspected object has various dimensions, the distance between the inspected object and the probe must be reset for all the probes in order to correspond to the inspected object of those dimensions.
Accordingly, a mechanical device having a mechanism for moving the probe in the vertical and horizontal directions and a mechanism for rotating the probe must be provided for each ultrasonic probe.

【0007】また、移動中の長尺物体は搬送中の振動、
蛇行などにより、探触子と被検査物体の相対位置が変化
することから、前記機構を備えた機械的な装置は前記被
検査物体の振動、蛇行に対応して倣うように構成する必
要があり、機構部が大規模で複雑となり多額の設備費用
がかかるのみでなく、長期にわたって装置の精度を維持
していくためには多額の保全費用が必要となる。
[0007] In addition, a moving long object is subject to vibration during transportation,
Since the relative position between the probe and the object to be inspected changes due to meandering or the like, the mechanical device provided with the mechanism needs to be configured to follow the vibration and meandering of the object to be inspected. In addition, the mechanism is large and complicated, and not only costs a large amount of equipment, but also requires a large amount of maintenance costs to maintain the accuracy of the apparatus for a long period of time.

【0008】一方、探触子を被検査物体の動きに対応し
て変化させることは水柱に対して振動を与えることとな
り、安定した水柱の形成が困難となり、これに伴って探
傷精度の低下をきたすなどの問題がある。
On the other hand, changing the probe in response to the movement of the object to be inspected gives vibration to the water column, making it difficult to form a stable water column, thereby reducing the flaw detection accuracy. There is a problem such as cold.

【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、長尺物体の搬送中の振動、蛇行に対しても探触子と
長尺物体との相対位置を安定に保持し、精度の高い探傷
を行う超音波探傷装置および超音波探傷方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and stably maintains the relative position between a probe and a long object even with vibration and meandering during the conveyance of a long object, and has high accuracy. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detector and an ultrasonic flaw detection method for performing flaw detection.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明に係る探傷装置は、長尺物体を所定の搬送方
向に搬送させながら当該長尺物体の欠陥を水浸探傷法に
て検査する超音波探傷装置において、前記長尺物体の側
面および上・下いずれかの面に対峙し、かつ、前記搬送
方向と直交する方向に第1および第2のアレイ探触子を
配設する構成である。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, a flaw detector according to the present invention uses a water immersion flaw detection method to detect a defect in a long object while conveying the long object in a predetermined conveyance direction. In an ultrasonic inspection device to be inspected, a first and a second array probes are arranged in a direction facing the side surface and any one of upper and lower surfaces of the long object and orthogonal to the transport direction. Configuration.

【0011】本発明は以上のような構成とすることによ
り、長尺物体の隣接する2つの面に対峙させて第1およ
び第2のアレイ探触子を配設したので、これら複数のア
レイ探触子の出力から長尺物体の欠陥を精度良く探傷す
ることが可能であり、また長尺物体が位置変動を生じた
場合でも探傷性能を高めることができる。
According to the present invention, the first and second array probes are disposed so as to face two adjacent surfaces of a long object. It is possible to accurately detect a defect of a long object from the output of the touch element, and it is possible to enhance the flaw detection performance even when the position of the long object fluctuates.

【0012】本発明に係る探傷装置は、長尺物体を所定
の搬送方向に搬送させながら当該長尺物体の欠陥を水浸
探傷法にて検査する超音波探傷装置において、前記長尺
物体の側面および上・下いずれかの面に対峙し、かつ、
前記搬送方向と直交する方向に配設された第1および第
2のアレイ探触子と、これら第1および第2のアレイ探
触子から超音波を長尺物体に入射し、その長尺物体から
反射されてくる超音波信号に基づき、前記アレイ探触子
を構成する振動子の範囲を選定する振動子選定手段とを
備えた構成である。
[0012] A flaw detector according to the present invention is an ultrasonic flaw detector which inspects a defect of the long object by a water immersion flaw detection method while transporting the long object in a predetermined transport direction. And either the upper or lower surface, and
First and second array probes arranged in a direction perpendicular to the transport direction, and ultrasonic waves incident on the long object from the first and second array probes, and the long object And a transducer selecting means for selecting a range of transducers constituting the array probe based on an ultrasonic signal reflected from the transducer.

【0013】アレイ探触子は複数の振動子をアレイ状に
したもので、この配列方向の複数の振動子は個別に振動
の発生または停止が可能である。本発明は、アレイ探触
子を用いて以上のような構成とすることにより、長尺物
体が位置変動を生じた場合においても探触子を移動させ
なくても、長尺物体の位置変動に対応して必要な範囲の
探触子を選択して振動させることで探傷が可能である。
The array probe has a plurality of transducers arranged in an array, and the plurality of transducers in the arrangement direction can generate or stop vibration individually. The present invention employs an array probe as described above, so that even when a long object undergoes a position change, the position of the long object can be changed without moving the probe. Correspondingly, by selecting and vibrating a probe in a necessary range, flaw detection is possible.

【0014】次に、本発明に係る探傷装置は、長尺物体
の側面および上・下いずれかの面までの対峙距離を可変
するために、前記第1および第2のアレイ探触子をそれ
ぞれ個別に移動操作する駆動機構を設けた構成である。
Next, the flaw detector according to the present invention uses the first and second array probes to vary the facing distance to the side surface and any one of the upper and lower surfaces of the long object. This is a configuration in which drive mechanisms for individually moving operations are provided.

【0015】本発明は以上のような構成とすることによ
り、各探触子から得られる反射超音波レベルに基づいて
適切な距離に位置設定可能である。
According to the present invention having the above-described configuration, the position can be set to an appropriate distance based on the reflected ultrasonic level obtained from each probe.

【0016】一方、本発明に係る探傷方法は、長尺物体
を所定の搬送方向に搬送させながら当該長尺物体の欠陥
を水浸探傷法にて検査する超音波探傷方法において、前
記長尺物体の側面および上・下何れかの面に対峙する一
方のアレイ探触子を所定位置に設定し、前記長尺物体に
超音波を照射する第1のステップと、この第1のステッ
プによる超音波の照射により前記長尺物体の表面および
底面から反射されてくる超音波から前記長尺物体の上・
下何れかの面または側面の寸法を求める第2のステップ
と、この第2のステップで求められた寸法に基づいて、
他方のアレイ探触子の測定範囲となる振動子を選定する
第3のステップと、この第3のステップで選定された振
動子からの超音波の照射により前記長尺物体の側面また
は上・下面何れかの表面および底面から反射されてくる
超音波から前記一方のアレイ探触子の測定範囲となる振
動子を選定する第4のステップとを有する方法である。
On the other hand, the flaw detection method according to the present invention is directed to an ultrasonic flaw detection method for inspecting a defect of the long object by a water immersion flaw detection method while transporting the long object in a predetermined transport direction. A first step of setting one of the array probes facing the side surface and one of the upper and lower surfaces at a predetermined position, and irradiating the long object with ultrasonic waves; Irradiates ultrasonic waves reflected from the surface and bottom surface of the long object,
Based on a second step of determining the dimension of any of the following surfaces or side faces, and based on the dimensions determined in the second step,
A third step of selecting a transducer within a measurement range of the other array probe, and irradiation of ultrasonic waves from the transducer selected in the third step with side surfaces or upper and lower surfaces of the long object Selecting a transducer to be a measurement range of the one array probe from ultrasonic waves reflected from any of the surface and the bottom surface.

【0017】従って、このような方法とすることより、
一方のアレイ探触子で長尺物体の位置、形状を測定して
他方のアレイ探触子の振動子を選定するため、長尺物体
が振動、蛇行などの位置変動を生じた場合でも、その影
響を回避して性能の良い探傷が可能となる。
Therefore, by adopting such a method,
One array probe measures the position and shape of the long object and selects the vibrator of the other array probe. It is possible to perform flaw detection with good performance while avoiding the influence.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて説明する。図1は本発明に係る超音波探傷
装置の一実施の形態を示す構成図である。同図におい
て、1は所定の搬送ライン方向に所定の間隔をもって設
置された搬送用テーブルローラ、2はビレット、丸棒、
条鋼(レールや型鋼)などの長尺金属物体であって、テ
ーブルローラ1の回転方向および所要の回転速度のもと
に例えば図示(イ)矢印方向に搬送されるようになって
いる。3は長尺金属物体2の搬送ライン上に設置される
水槽であって、この水槽3のライン上流側およびライン
下流側に入力開口部4aおよび出口開口部4bが形成さ
れ、長尺金属物体2がテーブルローラ1の回転に従って
入力開口部4a→水槽3内→出口開口部4bの順序で搬
送される。5は長尺金属物体2の側面高さ方向に設置さ
れ、物体面に向けて超音波を照射し、物体内から反射さ
れてくる超音波から長尺金属物体2内部の欠陥を探傷す
る第1のアレイ探触子であって、これには当該第1のア
レイ探触子5を長尺金属物体2の幅方向に駆動する第1
の駆動機構6が設けられている。7は長尺金属物体2の
上面幅方向・下面幅方向のいずれか一方に沿って設置さ
れ、物体に向けて超音波を照射し、物体内から反射され
てくる超音波から物体2の内部の欠陥を探傷する第2の
アレイ探触子であって、この第2のアレイ探触子7には
当該第2のアレイ探触子7を物体上下方向に駆動する第
2の駆動機構8が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a conveying table roller provided at a predetermined interval in a predetermined conveying line direction, and 2 denotes a billet, a round bar,
It is a long metal object such as a bar steel (rail or mold steel), and is conveyed in the direction of the arrow (a), for example, under the rotational direction of the table roller 1 and a required rotational speed. Reference numeral 3 denotes a water tank installed on the transport line of the long metal object 2, and an input opening 4a and an outlet opening 4b are formed on the upstream and downstream lines of the water tank 3, and the long metal object 2 Are transported in the order of the input opening 4a → the inside of the water tank 3 → the outlet opening 4b in accordance with the rotation of the table roller 1. Reference numeral 5 denotes a first member which is provided in the height direction of the side surface of the long metal object 2, irradiates ultrasonic waves toward the object surface, and detects flaws inside the long metal object 2 from ultrasonic waves reflected from the object. , Which includes a first array probe 5 that drives the first array probe 5 in the width direction of the long metal object 2.
Drive mechanism 6 is provided. 7 is installed along one of the upper surface width direction and the lower surface width direction of the long metal object 2, irradiates ultrasonic waves toward the object, and generates ultrasonic waves reflected from the inside of the object 2 inside the object 2. A second array probe for flaw detection, which is provided with a second drive mechanism 8 for driving the second array probe 7 in the vertical direction of the object. Have been.

【0019】なお、アレイ探触子5とアレイ探触子7
は、互いに直角方向にあり、かつアレイ探触子5から照
射された超音波がアレイ探触子7に干渉しないよう、ま
たアレイ探触子7から照射された超音波がアレイ探触子
5に干渉しないように長尺金属物体2の搬送方向に多少
ずらして配置されている。また、駆動機構6,8は長尺
金属物体2の寸法に合わせてアレイ探触子5およびアレ
イ探触子7を適切な位置に設定するようなストロークで
駆動可能な機能をもっている。
The array probe 5 and the array probe 7
Are perpendicular to each other, and ultrasonic waves emitted from the array probe 5 do not interfere with the array probe 7, and ultrasonic waves emitted from the array probe 7 The long metal objects 2 are arranged slightly shifted in the transport direction of the long metal objects 2 so as not to interfere. The drive mechanisms 6 and 8 have a function that can be driven with a stroke that sets the array probe 5 and the array probe 7 at appropriate positions in accordance with the dimensions of the long metal object 2.

【0020】図中9は水槽入側を通過する長尺金属物体
2を検出する入側通過検出器、10は水槽出側を通過す
る長尺金属物体2を検出する出側通過検出器、11は水
槽3に給水するための給水弁、12は長尺金属物体2の
搬送距離を測定するためのパルス発信器である。
In the figure, reference numeral 9 denotes a long metal object passing through the entrance of the water tank.
An entrance passage detector for detecting 2, an exit passage detector for detecting a long metal object 2 passing on the exit side of the water tank, a water supply valve 11 for supplying water to the water tank 3, and a long metal object for 12. 2 is a pulse transmitter for measuring the transport distance.

【0021】ここで、長尺金属物体2を探傷するに際
し、前述するよう長尺金属物体2の高さ方向および幅方
向に沿ってアレイ探触子5およびアレイ探触子7が個別
に配置されているが、その理由について図2を用いて説
明する。
Here, when detecting the long metal object 2, the array probes 5 and 7 are individually arranged along the height direction and the width direction of the long metal object 2 as described above. However, the reason will be described with reference to FIG.

【0022】今、長尺金属物体2の内部に図示するよう
に、薄い平面形状の割れ疵もしくは介在物が内部欠陥2
1,22として2つ存在しているものとする。一方の内
部欠陥21は長尺金属物体2の側面に平行な面に沿って
存在しており、幅方向には狭い形態となっている。もう
一方の内部欠陥22は長尺金属物体2の上面または下面
に平行な面に沿って存在しており、上下方向には狭い形
態となっている。
As shown in the figure, a thin flat crack or inclusion is present inside the long metal object 2.
It is assumed that two exist as 1 and 22. One internal defect 21 exists along a plane parallel to the side surface of the long metal object 2 and has a narrow shape in the width direction. The other internal defect 22 exists along a plane parallel to the upper surface or the lower surface of the long metal object 2 and has a narrow shape in the vertical direction.

【0023】このような欠陥をアレイ探触子5で探傷し
た場合、内部欠陥21は照射される超音波と垂直な面に
広い面積を有していることから、当該欠陥全体から超音
波が反射してくるため欠陥の検出が可能である。しか
し、内部欠陥22は照射される超音波と垂直な面の面積
は狭いため、欠陥の検出は難しい。一方、アレイ探触子
7と内部欠陥21、22の関係は前述の内容とは逆にな
る。この結果、アレイ探触子5では内部欠陥21を検出
する能力があるが、内部欠陥22の場合はその形状が超
音波照射方向に狭いため、欠陥を見逃す確率が高い。従
って、全く異なる方向に伸びる欠陥を探傷するため、ア
レイ探触子5,7が設けられている。
When such a defect is detected by the array probe 5, the internal defect 21 has a large area in a plane perpendicular to the ultrasonic wave to be irradiated, and the ultrasonic wave is reflected from the entire defect. As a result, the defect can be detected. However, it is difficult to detect the internal defect 22 because the area of the surface perpendicular to the irradiated ultrasonic waves is small. On the other hand, the relationship between the array probe 7 and the internal defects 21 and 22 is opposite to that described above. As a result, the array probe 5 has the ability to detect the internal defect 21, but the internal defect 22 has a high probability of overlooking the defect because its shape is narrow in the ultrasonic irradiation direction. Therefore, array probes 5 and 7 are provided to detect flaws extending in completely different directions.

【0024】次に、以上のような超音波探傷装置の動作
について説明する。
Next, the operation of the above-described ultrasonic flaw detector will be described.

【0025】今、電磁弁11を開閉することにより、水
槽3は満水状態になっている。なお、このとき各駆動機
構6,8は、長尺金属物体2の寸法に応じたストローク
で各アレイ探触子5,7を所要の位置にあらかじめ位置
決め設定している。長尺金属物体2に種種の寸法がある
場合はその寸法ごとに適切な探傷位置を設定しなければ
ならないが、アレイ探触子を用いることにより超音波照
射範囲についてはアレイ探触子の振動子を選定すること
で可能である。従って、アレイ探触子と長尺金属物体2
との距離のみが変更できる駆動機構を有すれば寸法変更
時にあっても適切な探傷位置に位置決めすることができ
る。
Now, by opening and closing the solenoid valve 11, the water tank 3 is full. At this time, the drive mechanisms 6 and 8 previously set the array probes 5 and 7 at required positions with strokes corresponding to the dimensions of the long metal object 2. If the long metal object 2 has various dimensions, an appropriate flaw detection position must be set for each dimension. However, by using an array probe, the ultrasonic irradiation range can be reduced by using the transducer of the array probe. It is possible by selecting. Therefore, the array probe and the long metal object 2
If it has a drive mechanism that can change only the distance to the position, it can be positioned at an appropriate flaw detection position even when the dimensions are changed.

【0026】この状態においてテーブルロール1、…が
図示(ロ)方向に回転駆動すると、長尺金属物体2は一
方の開口部4aから侵入し水槽3内を通って他方の開口
部4bから搬出されるが、このとき次のタイミングで探
傷が行われる。
In this state, when the table rolls 1,... Are driven to rotate in the direction shown in FIG. However, at this time, flaw detection is performed at the next timing.

【0027】すなわち、長尺金属物体2がテーブルロー
ル1、…で搬送され、その先端が通過検出器9で検出さ
れると、搬送距離測定用パルス発信器12から発生され
るパルス信号を取りこんで長尺金属物体2の先端位置を
トラッキングする。このトラッキングに基づいて長尺金
属物体2の先端位置が水槽3の開口部4aを通ってアレ
イ探触子5の設置相当位置に到達したと判断したとき、
アレイ探触子5の各振動子を振動させて超音波の照射を
開始する(ステップ1)。アレイ探触子5は長尺金属物
体2の側面から探傷するように設置されているので、長
尺金属物体2の側面表面からの反射波と反対側面側端面
からの反射波から長尺金属物体2の側面表面までの距離
と長尺金属物体2の寸法を求めることができ(ステップ
2)、この測定結果に基づきアレイ探触子7の超音波を
照射させる振動子を選定する(ステップ3)。
That is, when the long metal object 2 is conveyed by the table rolls 1,..., And its tip is detected by the passage detector 9, the pulse signal generated by the pulse transmitter 12 for measuring the conveyance distance is taken in. The tip position of the long metal object 2 is tracked. When it is determined that the tip position of the long metal object 2 has reached the position corresponding to the installation of the array probe 5 through the opening 4a of the water tank 3 based on this tracking,
Each transducer of the array probe 5 is vibrated to start irradiation of ultrasonic waves (step 1). Since the array probe 5 is installed so as to detect a flaw from the side surface of the long metal object 2, the long metal object is obtained from the reflected wave from the side surface of the long metal object 2 and the reflected wave from the opposite side end surface. The distance to the side surface 2 and the dimension of the long metal object 2 can be obtained (step 2), and based on the measurement result, a transducer to be irradiated with ultrasonic waves of the array probe 7 is selected (step 3). .

【0028】ここで、前記距離および寸法の算出方法に
ついて説明する。超音波を照射、受信できる探触子を所
定位置に設置し、探触子から超音波を照射すると、図3
に示す如く超音波は水槽内の水中距離Lを伝わり長尺金
属物体2表面で一部が反射し、再び水を伝わって探触子
に到達する。残りは長尺金属物体2の内部距離Dを伝わ
って長尺金属物体2の底面で反射し再び長尺金属物体2
と水を伝わって探触子に到達する。反射した超音波を探
触子で捉え電気信号に変換すると、図4に示すような時
系列的な信号波形が得られる。図4においてTは探触子
から超音波を発射したときの波形、Sは長尺金属物体2
の表面から反射した超音波を受音したときの波形、Bは
長尺金属物体2からの底面から反射した超音波を受音し
た時の波形である。TからSまでの時間tsは探触子か
ら発射された超音波が水を伝わって長尺金属物体2の表
面で反射し再び水を伝わって探触子に到達するまでの時
間である。ここで、水中の音速をVwとすると探触子と
長尺金属物体2表面までの距離Lは(1)式で表され
る。
Here, a method of calculating the distance and the dimension will be described. When a probe capable of irradiating and receiving ultrasonic waves is installed at a predetermined position, and the probe irradiates ultrasonic waves, FIG.
As shown in (2), the ultrasonic wave travels through the underwater distance L in the water tank, a part of the ultrasonic wave is reflected on the surface of the long metal object 2, and travels again through the water to reach the probe. The rest propagates along the internal distance D of the long metal object 2 and is reflected on the bottom surface of the long metal object 2 and again returns to the long metal object 2.
And reaches the probe through the water. When the reflected ultrasonic wave is captured by the probe and converted into an electric signal, a time-series signal waveform as shown in FIG. 4 is obtained. In FIG. 4, T is a waveform when an ultrasonic wave is emitted from the probe, and S is a long metal object 2.
B is a waveform when the ultrasonic wave reflected from the surface of the long metal object 2 is received, and B is a waveform when the ultrasonic wave reflected from the bottom surface from the long metal object 2 is received. The time ts from T to S is the time required for the ultrasonic wave emitted from the probe to travel through the water, be reflected on the surface of the long metal object 2, travel through the water again, and reach the probe. Here, assuming that the sound velocity in the water is Vw, the distance L between the probe and the surface of the long metal object 2 is expressed by equation (1).

【0029】 L=Vw×ts/2 …(1) TからBまでの時間tbは探触子から発射された超音波
が水を伝わって長尺金属物体2に到達し長尺金属物体2
内部に伝わった音波が長尺金属物体2の底面で反射して
再び長尺金属物体2と水を伝わって探触子に到達するま
での時間である。ここで、長尺金属物体2内部の音速を
Vmとすると長尺金属物体2の寸法Dは(2)式で表さ
れる。
L = Vw × ts / 2 (1) During the time tb from T to B, the ultrasonic wave emitted from the probe travels through the water to reach the long metal object 2 and the long metal object 2
This is the time required for the sound wave transmitted inside to be reflected on the bottom surface of the long metal object 2, travel again through the long metal object 2 and water, and reach the probe. Here, assuming that the sound velocity inside the long metal object 2 is Vm, the dimension D of the long metal object 2 is expressed by the following equation (2).

【0030】 D=Vm×(tb−ts)/2 …(2) 従って、前記(1)および(2)の式を用いて長尺金属
物体2の側面表面までの距離と長尺金属物体2の端面寸
法を求めることができる。
D = Vm × (tb−ts) / 2 (2) Therefore, the distance to the side surface of the long metal object 2 and the length of the long metal object 2 are calculated using the expressions (1) and (2). Can be obtained.

【0031】ここで、本測定信号中に内部欠陥信号が存
在した場合の信号処理方法について説明する。図5は超
音波探触子で捉えた時系列的な信号の波形図である。図
5において、Tは探触子から超音波を発射したときの波
形、Sは長尺金属物体2の表面から反射した超音波を受
音したときの波形、Dは長尺金属物体2の内部欠陥から
反射した超音波を受音した時の波形、Bは長尺金属物体
2からの底面から反射した超音波を受音した時の波形で
ある。これらの信号を比較した場合、S,Bでは入射超
音波の全てが水と長尺物体2の境界面で所定の反射率で
反射されるのに対して、Dは入射超音波の一部が内部欠
陥によって反射されるものであるため、Dの受音レベル
はSまたはBの受音レベルよりも低いことが特徴として
挙げられる。従って、SまたはBの受音レベルよりも低
く、Dの受音レベルよりも高い受音レベルを閾値Lsと
して設定し、当該閾値Ls以上の信号のみを抽出して処
理することにより、超音波信号中に欠陥信号が含まれて
いる場合でもその影響を受けずに長尺金属物体2の寸法
を測定することが可能である。
Here, a signal processing method when an internal defect signal is present in the main measurement signal will be described. FIG. 5 is a waveform diagram of a time-series signal captured by the ultrasonic probe. In FIG. 5, T is a waveform when an ultrasonic wave is emitted from the probe, S is a waveform when an ultrasonic wave reflected from the surface of the long metal object 2 is received, and D is the inside of the long metal object 2. B is a waveform when the ultrasonic wave reflected from the defect is received, and B is a waveform when the ultrasonic wave reflected from the bottom surface of the long metal object 2 is received. When these signals are compared, in S and B, all of the incident ultrasonic waves are reflected at a predetermined reflectance at the boundary surface between the water and the long object 2, while D is a part of the incident ultrasonic waves. The characteristic is that the sound receiving level of D is lower than the sound receiving level of S or B because it is reflected by an internal defect. Therefore, by setting a sound receiving level lower than the sound receiving level of S or B and higher than the sound receiving level of D as the threshold Ls, and extracting and processing only a signal higher than the threshold Ls, the ultrasonic signal is obtained. Even when a defect signal is included therein, the dimension of the long metal object 2 can be measured without being affected by the defect signal.

【0032】更に、このようにして処理された、時間t
sから時間tbの間の時間tdに発生した信号は、長尺
金属物体2内部からの信号であると判断できるため、こ
の期間に発生した反射波があるときのみ、その反射波は
内部欠陥により生じたものと判定すれば、誤検出を防止
して探傷精度を高めることができる。
Further, the time t thus processed
Since a signal generated at time td between s and time tb can be determined to be a signal from the inside of the long metal object 2, the reflected wave is generated only when there is a reflected wave generated during this period due to an internal defect. If it is determined that a defect has occurred, erroneous detection can be prevented and the flaw detection accuracy can be increased.

【0033】続いて、長尺金属物体2の先端位置がアレ
イ探触子7に到達するとアレイ探触子7は前述のアレイ
探触子5の信号によって決定した振動子を選定して超音
波の照射を開始する。アレイ探触子7は長尺金属物体2
の上面から探傷するように設置されているため、長尺金
属物体2の上面表面からの反射波と下面からの反射波か
ら長尺金属物体2の上面表面までの距離と長尺金属物体
2の上下面側の寸法を求めることができる。そして、こ
の測定結果に基づいて、アレイ探触子5の超音波を照射
させる振動子が選定され(ステップ4)、アレイ探触子
5はこの選定結果に基づいて、あらかじめ選定した範囲
の振動子を切り替えて超音波の照射を行う。
Subsequently, when the leading end position of the long metal object 2 reaches the array probe 7, the array probe 7 selects the transducer determined by the signal of the array probe 5 and transmits the ultrasonic wave. Start irradiation. The array probe 7 is a long metal object 2
The distance from the reflected wave from the upper surface of the long metal object 2 and the reflected wave from the lower surface to the upper surface of the long metal object 2 and the length of the long metal object 2 The dimensions of the upper and lower sides can be determined. Then, based on the measurement result, a transducer for irradiating the ultrasonic wave of the array probe 5 is selected (step 4), and based on the selection result, the transducer in the range selected in advance is selected. To perform ultrasonic irradiation.

【0034】また、長尺金属物体2の搬送中、該長尺金
属物体2が断面左右方向、断面上下方向あるいは断面上
下左右の複合方向に動いた場合、図6に示すようにアレ
イ探触子5と長尺金属物体2の側面表面までの距離と長
尺金属物体2の側面側の寸法からアレイ探触子7の超音
波を照射させる振動子を選定して切り替え、これと同時
にアレイ探触子7と長尺金属物体2の上面表面までの距
離と長尺金属物体2の上下面側の寸法からアレイ探触子
5の超音波を照射させる振動子を選定し切り替える。こ
のように長尺金属物体2が搬送中に振動あるいは蛇行を
起こしてもアレイ探触子5で測定した長尺金属物体2の
位置と寸法でアレイ探触子7の超音波を照射する振動子
の範囲を選択し、アレイ探触子7で測定した長尺金属物
体2の位置と寸法でアレイ探触子5の超音波を照射する
振動子の範囲を選択するので、常に長尺金属物体2の断
面に対して安定した探傷領域が得られる。
When the long metal object 2 is moved in the horizontal direction of the cross section, in the vertical direction of the cross section, or in the combined direction of the vertical and horizontal cross sections while the long metal object 2 is being conveyed, as shown in FIG. A transducer for irradiating the ultrasonic wave of the array probe 7 is selected and switched based on the distance from the side 5 to the side surface of the long metal object 2 and the size of the side surface of the long metal object 2, and at the same time, the array probe A transducer for irradiating the array probe 5 with ultrasonic waves is selected and switched based on the distance between the probe 7 and the upper surface of the elongated metal object 2 and the dimensions of the upper and lower surfaces of the elongated metal object 2. As described above, even when the long metal object 2 vibrates or meanders during transportation, the vibrator irradiates the ultrasonic waves of the array probe 7 with the position and the size of the long metal object 2 measured by the array probe 5. Is selected, and the range of the vibrator for irradiating the ultrasonic wave of the array probe 5 with the position and the size of the long metal object 2 measured by the array probe 7 is selected. A stable flaw detection area can be obtained with respect to the cross section.

【0035】長尺金属物体2の断面形状が複雑で、長尺
金属物体2の底面からの反射波を捉えることが困難な場
合はアレイ探触子5に対向させて長尺金属物体2を挟む
ようにアレイ探触子を配置すると共に、アレイ探触子7
に対向させて長尺金属物体2を挟むようにアレイ探触子
を配置して、それぞれのアレイ探触子から照射した超音
波の長尺金属物体2の表面反射波で、それぞれのアレイ
探触子の超音波を照射させる振動子の範囲を決定しても
よい。
When the cross section of the long metal object 2 is complicated and it is difficult to capture the reflected wave from the bottom surface of the long metal object 2, the long metal object 2 is sandwiched between the array probes 5. And the array probe 7
The array probes are arranged so as to sandwich the long metal object 2 in such a manner as to face each other, and each of the array probes is ultrasonically reflected from the long metal object 2 irradiated from each array probe. The range of the transducer to be irradiated with the ultrasonic wave of the transducer may be determined.

【0036】なお、上記実施の形態では、アレイ探触子
の振動子の範囲を決定したが、探触子と長尺物体の距離
が常に一定になるように駆動機構6,8により探触子位
置を制御してもよい。
Although the range of the transducer of the array probe is determined in the above embodiment, the driving mechanisms 6 and 8 operate the probe so that the distance between the probe and the long object is always constant. The position may be controlled.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明によればアレ
イ探触子を用いて構成したので、長尺物体の断面におけ
る探傷領域を大きくできるとともに、従来のように種種
の寸法の長尺物体に対応させるために探触子の位置決め
や超音波の照射方向の設定を行うための移動機構と回動
機構が不要となり、機構部の簡素化および設備費用の低
減化を図ることができるとともに、長期使用においても
保守費用を低減できる。さらに、長尺物体の搬送中の振
動や蛇行による探触子と長尺物体の相対距離を安定に保
つなど信頼性の高い探傷が可能となる。
As described above, according to the present invention, since an array probe is used, a flaw detection area in a cross section of a long object can be enlarged, and a long object having various dimensions as in the prior art can be obtained. The need for a moving mechanism and a rotating mechanism for positioning the probe and setting the irradiation direction of the ultrasonic wave in order to cope with the above becomes unnecessary, and it is possible to simplify the mechanism and reduce the equipment cost, Maintenance costs can be reduced even in long-term use. Furthermore, highly reliable flaw detection is possible, such as maintaining a stable relative distance between the probe and the long object due to vibration or meandering during the conveyance of the long object.

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

【図1】本発明の1実施形態に係る水浸超音波探傷装置
の動作を示す図。
FIG. 1 is a view showing the operation of a water immersion ultrasonic testing apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】金属物体内部に生ずる欠陥とその検出のための
探触子の関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a defect generated inside a metal object and a probe for detecting the defect.

【図3】超音波の伝達状況を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a transmission state of an ultrasonic wave.

【図4】反射超音波の時系列的な信号を示す図。FIG. 4 is a diagram showing time-series signals of reflected ultrasonic waves.

【図5】欠陥信号を含んだ反射超音波の時系列的な信号
を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a time-series signal of reflected ultrasound including a defect signal.

【図6】片方のアレイ探触子の測定に基づき、他方のア
レイ探触子の振動子の範囲を切り替える方法を説明する
図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of switching the range of the transducer of the other array probe based on the measurement of one array probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…搬送用テーブルロール 2…長尺金属物体 3…水槽 4a,4b…水槽の開口部 5…アレイ探触子 6…アレイ探触子5の駆動機構 7…アレイ探触子 8…アレイ探触子7の駆動機構 9…入側通過検出器 10…出側通過検出器 11…水槽給水用電磁弁 12…長尺物体搬送距離測定用パルス発信器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transport table roll 2 ... Long metal object 3 ... Water tank 4a, 4b ... Opening of water tank 5 ... Array probe 6 ... Drive mechanism of array probe 5 7 ... Array probe 8 ... Array search Driving mechanism of child 7 9 ... Entry passage detector 10 ... Outlet passage detector 11 ... Solenoid valve for water tank water supply 12 ... Pulse transmitter for measuring long object conveyance distance

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 長尺物体を所定の搬送方向に搬送させな
がら当該長尺物体の欠陥を水浸探傷法にて検査する超音
波探傷装置において、 前記長尺物体の側面および上・下いずれかの面に対峙
し、かつ、前記搬送方向と直交する方向に第1および第
2のアレイ探触子を配設してなることを特徴とする超音
波探傷装置。
1. An ultrasonic flaw detector for inspecting a defect of a long object by a water immersion flaw detection method while conveying the long object in a predetermined conveyance direction, wherein: An ultrasonic flaw detector wherein the first and second array probes are arranged in a direction facing the surface and perpendicular to the transport direction.
【請求項2】 長尺物体を所定の搬送方向に搬送させな
がら当該長尺物体の欠陥を水浸探傷法にて検査する超音
波探傷装置において、 前記長尺物体の側面および上・下いずれかの面に対峙
し、かつ、前記搬送方向と直交する方向に配設された第
1および第2のアレイ探触子と、 これら第1および第2のアレイ探触子から超音波を長尺
物体に入射し、その長尺物体から反射されてくる超音波
信号に基づき、前記第2及び第1のアレイ探触子を構成
する振動子の範囲を選定する振動子選定手段とを備え、
前記長尺物体の位置変動の影響を回避することを特徴と
する超音波探傷装置。
2. An ultrasonic flaw detector for inspecting a defect of a long object by a water immersion flaw detection method while conveying the long object in a predetermined conveyance direction, wherein the ultrasonic test apparatus is provided with a side surface and an upper or lower side of the long object. And a second array probe disposed in the direction orthogonal to the transport direction and facing the surface of the first and second arrays, and ultrasonic waves are transmitted from the first and second array probes to the long object. And a transducer selecting means for selecting a range of transducers constituting the second and first array probes based on an ultrasonic signal reflected from the long object.
An ultrasonic flaw detector which avoids the influence of the position change of the long object.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の超音波探
傷装置において、 前記長尺物体の側面および上・下いずれかの面までの対
峙距離を可変するために、前記第1および第2のアレイ
探触子をそれぞれ個別に移動操作する駆動機構を設けた
ことを特徴とする超音波探傷装置。
3. The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the first and second flaws are varied to change a confronting distance between a side surface and an upper or lower surface of the long object. An ultrasonic flaw detector comprising a drive mechanism for individually moving and operating each of the array probes.
【請求項4】 長尺物体を所定の搬送方向に搬送させな
がら当該長尺物体の欠陥を水浸探傷法にて検査する超音
波探傷方法において、 前記長尺物体の側面および上・下何れかの面に対峙する
一方のアレイ探触子を所定位置に設定し、前記長尺物体
に超音波を照射する第1のステップと、 この第1のステップによる超音波の照射により前記長尺
物体の表面および底面から反射されてくる超音波から前
記長尺物体の上・下何れかの面または側面の寸法を求め
る第2のステップと、 この第2のステップで求められた寸法に基づいて、他方
のアレイ探触子の測定範囲となる振動子を選定する第3
のステップと、 この第3のステップで選定された振動子からの超音波の
照射により前記長尺物体の側面または上・下面何れかの
表面および底面から反射されてくる超音波から前記一方
のアレイ探触子の測定範囲となる振動子を選定する第4
のステップとを有することを特徴とする超音波探傷方
法。
4. An ultrasonic flaw detection method for inspecting a defect of a long object by a water immersion flaw detection method while transporting the long object in a predetermined transport direction, wherein: A first step of setting one array probe facing the surface at a predetermined position, and irradiating the long object with ultrasonic waves, and irradiating the long object with ultrasonic waves in the first step. A second step of determining the size of the upper or lower surface or side surface of the long object from the ultrasonic waves reflected from the front surface and the bottom surface, based on the size determined in the second step, To select a transducer within the measurement range of the array probe
And the one array from the ultrasonic waves reflected from the surface or the bottom surface of either the side surface or the upper or lower surface of the long object by the irradiation of the ultrasonic wave from the transducer selected in the third step. 4th selection of transducers within the measurement range of the probe
Ultrasonic testing method comprising the steps of:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018119848A (en) * 2017-01-25 2018-08-02 菱電湘南エレクトロニクス株式会社 Ultrasonic flaw detector

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