JP2002071648A - Method and device for ultrasonic flaw detection - Google Patents

Method and device for ultrasonic flaw detection

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JP2002071648A
JP2002071648A JP2000256416A JP2000256416A JP2002071648A JP 2002071648 A JP2002071648 A JP 2002071648A JP 2000256416 A JP2000256416 A JP 2000256416A JP 2000256416 A JP2000256416 A JP 2000256416A JP 2002071648 A JP2002071648 A JP 2002071648A
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    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for ultrasonic flaw detection and a device for executing the method allowing the accurate detection of internal flaws over the whole cross section of an inspected part. SOLUTION: A refraction angle controller 9 selects a vibrator group and provides each pulser 5 with timing obtained by adding a corresponding delay time to timing for driving each vibrator 4a by a transmitting delay element 6 corresponding to each vibrator 4a of the selected vibrator group. The driver 4a is driven by each pulser 5 at the timing to transmit ultrasonic beams into a steel pipe 1. An echo signal received by each vibrator 4a is inputted to a receiver 7, and the corresponding delay time is given to the signal inputted to the receiver 7, by a receiving delay element 8 to evaluate the presence of a flaw by a flaw evaluator 12. Scanning is carried out while changing the vibrator group in order. The ultrasonic beams are thereby deflected to perform flaw detection over the whole cross section of a weld part 2.

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、溶接部等に内在す
るきずを検出する超音波探傷方法及び超音波探傷装置に
関し、特に厚肉溶接部の断面全体を探傷する超音波探傷
方法及び超音波探傷装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic inspection method and an ultrasonic inspection apparatus for detecting a flaw existing in a weld or the like, and more particularly to an ultrasonic inspection method and an ultrasonic inspection for detecting an entire cross section of a thick welded portion. It relates to a flaw detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】溶接鋼
管等の溶接部には溶接方法及び条件により様々なきずが
発生し、溶接部の品質低下の原因となっている。このた
め、X線及び超音波を用いた非破壊検査が行われてい
る。X線はピンホール及びスラグ巻き込み等の点状きず
を容易に検出することができ、検査実績も多いが、能率
が低い、設備コストが高い等の問題点がある。
2. Description of the Related Art Various flaws are generated in a welded portion of a welded steel pipe or the like depending on a welding method and conditions, which causes deterioration in the quality of the welded portion. For this reason, non-destructive inspection using X-rays and ultrasonic waves is performed. X-rays can easily detect point-like flaws such as pinholes and slag entrainment, and have many inspection results, but have problems such as low efficiency and high equipment cost.

【0003】このため、サブマージドアーク溶接(SA
W)鋼管では、超音波探傷を行い、きず有りと判定され
た部位及び両管端部のみにX線検査を実施している。超
音波探傷は、割れきず及び融合不良等面状きずを検出す
るのに適した方法であり、検査能率、設備コストの面か
らX線検査より優れているので、両管端数10mmの部
分を除き、溶接部全面の検査を担っている。
For this reason, submerged arc welding (SA
W) Ultrasonic flaw detection is performed on the steel pipe, and X-ray inspection is performed only on the portion determined to have a flaw and on both ends of the pipe. Ultrasonic flaw detection is a method suitable for detecting surface flaws such as cracks and fusion defects, and is superior to X-ray inspection in terms of inspection efficiency and equipment cost. And is responsible for the inspection of the entire weld.

【0004】一例として、SAW鋼管の製造工程におけ
るオンライン自動探傷方法の概略が文献1(「溶接鋼管
の超音波探傷法」鉄鋼協会品質管理部会(NDI部門)
編、1999年2月22日発行)の4.4.1〜4.
4.3(pp60〜62)に記載されている。同技術
は、縦方向きず、横方向きずそれぞれについて内面き
ず、外面きず検出用の複数の探触子を配置し、溶接部に
発生する様々なきずを見逃すことなく検出できるように
したものである。
As an example, an outline of an online automatic flaw detection method in a manufacturing process of a SAW steel pipe is described in Reference 1 (“Ultrasonic flaw detection method for welded steel pipe”, Quality Control Committee of the Iron and Steel Institute (NDI section)).
Ed., February 22, 1999).
4.3 (pp60-62). This technology arranges multiple probes for detecting internal and external flaws in each of vertical and horizontal flaws so that various flaws generated in the weld can be detected without missing. .

【0005】オンライン探傷では前記探触子群を渦流式
又は光学式シーム検出器とシーム追従機構とを用いて、
常に溶接部からの所定位置に配置できるようにしなが
ら、鋼管を直線搬送して溶接部全面の検査を行ってい
る。この場合、きずを見逃さないために、管の長手方向
の各位置において前記探触子群で送受信する超音波ビー
ムが溶接部全断面をカバーしている必要性がある。
[0005] In online flaw detection, the probe group is formed by using an eddy current or optical seam detector and a seam following mechanism.
The steel pipe is conveyed in a straight line and the entire weld is inspected while always being able to be arranged at a predetermined position from the weld. In this case, in order not to miss the flaw, it is necessary that the ultrasonic beam transmitted and received by the probe group at each position in the longitudinal direction of the tube covers the entire cross section of the welded portion.

【0006】超音波探触子で送受信される超音波ビーム
は、探傷周波数及び振動子径等によって規定される指向
角で拡散しながら材料中を伝搬する。図10は、管軸方
向きず検査用探触子の配置及び超音波伝搬挙動を示す模
式図であり、図中1は鋼管である。鋼管1は溶接部2を
有しており、鋼管1の外表面には、内面きず用探触子2
3が溶接部2から0.5スキップの位置に、外面きず用
探触子24が1.0スキップの位置に配置されている。
この内面きず用探触子23及び外面きず用探触子24を
用いた場合、溶接部2の中央部の超音波ビーム強度が弱
くなり、きず検出能が低下する。すなわち、図10に示
したように、溶接部2の中央部に探傷感度不足域Aが発
生する。この傾向は厚肉材ほど顕著になる。
An ultrasonic beam transmitted and received by an ultrasonic probe propagates through a material while diffusing at a directivity angle defined by a flaw detection frequency, a transducer diameter, and the like. FIG. 10 is a schematic diagram showing the arrangement of the probe for flaw inspection in the tube axis direction and the ultrasonic wave propagation behavior, wherein 1 is a steel pipe. The steel pipe 1 has a welded portion 2, and an inner surface flaw probe 2 is provided on the outer surface of the steel pipe 1.
Reference numeral 3 is located at a position 0.5 skips from the weld 2 and the outer surface flaw probe 24 is located at a position 1.0 skips.
When the inner surface flaw probe 23 and the outer surface flaw probe 24 are used, the intensity of the ultrasonic beam at the central portion of the welded portion 2 is weakened, and the flaw detection capability is reduced. That is, as shown in FIG. 10, an area A with insufficient flaw detection sensitivity occurs at the center of the welded portion 2. This tendency becomes more pronounced with thicker materials.

【0007】従って、前記文献1記載の技術では鋼管探
傷における探触子設定例(文献1:表4.11、p6
5)に記載されているように、厚肉材では溶接部2から
1.0スキップ以上の距離に2個の探触子を設置するよ
う推奨されている。図11は、前記推奨位置に配置され
た管軸方向きず検査用探触子の配置及び超音波伝搬挙動
を示す模式図であり、図中1は鋼管である。鋼管1は溶
接部2を有しており、鋼管1の外表面には、内面きず用
探触子23が溶接部2から1.0スキップの位置に、外
面きず用探触子24が1.5スキップの位置に配置され
ている。図11においては、探傷感度不足域が発生して
いない。これは、伝搬距離が長くなるのに従い、超音波
ビームが拡散することを利用したものであるが、伝搬距
離が長くなるのに比例して単位面積当たりの超音波ビー
ム強度は低下するので、きずからの反射エコー強度も低
下し、きずエコーがノイズ信号に埋没する虞がある。
Therefore, in the technique described in the above-mentioned document 1, an example of probe setting in steel tube flaw detection (document 1: Table 4.11, p6
As described in 5), for thick materials, it is recommended to install two probes at a distance of 1.0 skip or more from the welded portion 2. FIG. 11 is a schematic diagram showing the arrangement of the probe for flaw inspection in the tube axial direction arranged at the recommended position and the ultrasonic wave propagation behavior, where 1 is a steel pipe. The steel pipe 1 has a welded portion 2. On the outer surface of the steel pipe 1, an inner surface flaw probe 23 is located 1.0 skip from the welded portion 2, and an outer surface flaw probe 24. It is arranged at the position of 5 skips. In FIG. 11, no flaw detection sensitivity shortage region has occurred. This is based on the fact that the ultrasonic beam spreads as the propagation distance increases, but the ultrasonic beam intensity per unit area decreases in proportion to the increase in the propagation distance. The intensity of the reflected echo from the light may also be reduced, and the flaw echo may be buried in the noise signal.

【0008】前記課題を解決するためには、溶接部2ま
での超音波伝搬距離が短い位置に数多くの探触子(例え
ば外面きず、内面きず用の探触子に中央部きず用の探触
子を付加した3個)を配置するのが望ましい。しかし、
探触子の数を増やすことは探傷器の数を増加させるばか
りではなく、前記シーム検出器及びシーム追従機構等も
増設する必要性が生じ、設備コストが莫大なものとなる
問題がある。
In order to solve the above-mentioned problem, a large number of probes (for example, a probe for an outer surface flaw, an inner surface flaw, a probe for a center flaw, It is desirable to arrange three (the three with the child added). But,
Increasing the number of probes not only increases the number of flaw detectors, but also necessitates the addition of the seam detector and the seam follow-up mechanism, which causes a problem of enormous equipment costs.

【0009】前記問題を解決するために、近年、アレイ
探触子を用いた探傷技術が提案されている。例えば、文
献2(非破壊検査第47巻1号(1998)pp45〜
52「ガス導管に適用するリニアアレイ方式超音波探傷
技術の開発」)に記載されている斜角アレイ探触子のリ
ニア走査方式、及び特開平11−183446号公報に
記載されている斜角アレイ探触子のセクター走査方式が
これに相当する。すなわち、アレイ探触子1個で図10
及び図11に記載している2個以上の探傷領域を確保し
ようという考えである。しかし、これらの技術には下記
の課題がある。
In order to solve the above problem, a flaw detection technique using an array probe has recently been proposed. For example, Literature 2 (Non-destructive inspection Vol. 47 No. 1 (1998) pp. 45-
52 "Development of a linear array type ultrasonic flaw detection technique applied to a gas conduit"), a linear scanning type of a beveled array probe, and a beveled array described in JP-A-11-183446. The sector scanning method of the probe corresponds to this. That is, FIG.
And at least two flaw detection areas described in FIG. However, these techniques have the following problems.

【0010】前記文献2に記載された技術では、くさび
と呼ばれる、アレイ探触子を探傷面に対し所定角度傾け
て配置するための合成樹脂製の音響媒質体が大きなもの
となり、肉厚19mmの溶接部全断面をカバーするため
にはくさびと被検査材との接触部の長さが150mm
(幅20mm)程度必要であると報告されている。精度
が高く、安定した探傷を行うためには、くさびと被検査
材との接触部には水等の接触媒質が必要であるが、前記
のように広い接触部に均一に、且つ安定して接触媒質を
供給し続けることは困難である。これはSAW鋼管等の
被検査材の表面が曲率を有する場合には、よりいっそう
顕著となる。
In the technique described in the above-mentioned document 2, an acoustic medium made of synthetic resin, called a wedge, for arranging an array probe at a predetermined angle with respect to a flaw detection surface becomes large, and has a thickness of 19 mm. In order to cover the entire cross section of the weld, the length of the contact part between the wedge and the material to be inspected is 150 mm
(Width 20 mm) is reported to be necessary. In order to perform high-accuracy and stable flaw detection, a couplant such as water is required at the contact portion between the wedge and the material to be inspected. It is difficult to keep supplying the couplant. This becomes even more remarkable when the surface of the material to be inspected such as a SAW steel pipe has a curvature.

【0011】特開平11−183446号公報に開示さ
れた技術においては、前記問題は比較的少ない。しか
し、くさび形状によって決まる屈折角度に対して超音波
ビームを偏向させ、屈折角度を変えるためには、大きな
送受信遅延時間が必要となる。例えば、1mmピッチで
16個の振動子から構成されるアレイ探触子(くさび材
質はアクリル:縦波音速2700m/s)でくさび設定
屈折角度を60°(入射角46°)として±8°程度
(入射角±6°程度)、屈折角度を変更するには、両端
の振動子間には約620ns程度の遅延時間が必要とな
る(=16振動子×sin(6°)/2700m/
s)。各振動子での受信信号に遅延を与える手段として
通常アナログ遅延線が用いられているが、遅延量を増や
すとともに受信波形が歪み、また振動持続時間が長くな
るという欠点がある。従って、セクター走査を行う場
合、受信側の位相整合が難しく、高精度かつ高分解能な
探傷を行うのが困難であるという問題がある。また、セ
クター走査を行う場合、サイドローブによる虚像が発生
しやすいという問題もある。
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-183446, the above problem is relatively small. However, in order to deflect the ultrasonic beam to the refraction angle determined by the wedge shape and change the refraction angle, a large transmission / reception delay time is required. For example, an array probe (wedge material is acrylic; longitudinal wave sound speed 2700 m / s) composed of 16 transducers at a pitch of 1 mm, and a wedge setting refraction angle is 60 ° (incident angle 46 °) and about ± 8 ° To change the refraction angle (incident angle about ± 6 °), a delay time of about 620 ns is required between the vibrators at both ends (= 16 vibrators × sin (6 °) / 2700 m /
s). Generally, an analog delay line is used as a means for delaying a received signal from each transducer. However, there are disadvantages in that the amount of delay is increased, the received waveform is distorted, and the vibration duration is prolonged. Therefore, when performing sector scanning, there is a problem that phase matching on the receiving side is difficult, and it is difficult to perform high-accuracy and high-resolution flaw detection. In addition, when performing sector scanning, there is a problem that a virtual image due to side lobes is easily generated.

【0012】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、アレイ探触子との接触面を曲面状になした音響
媒質体を用い、アレイ探触子の複数の超音波振動子を1
つのグループとする振動子群により超音波ビームを送受
信し、このグループを順次切り替え、超音波ビームの屈
折角度を変えて探傷することにより、被検査部分の全断
面にわたって精度良く内在きずを検出することができる
超音波探傷方法及びこの方法を実施するための超音波探
傷装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and uses an acoustic medium having a curved contact surface with an array probe, and uses a plurality of ultrasonic transducers of the array probe. 1
Ultrasonic beams are transmitted and received by a group of transducers in one group, this group is sequentially switched, and flaw detection is performed by changing the refraction angle of the ultrasonic beam, thereby detecting internal defects accurately over the entire cross section of the inspected part. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus for performing the method.

【0013】また、本発明は、グループの切り替え毎
に、グループの各超音波振動子の送受信に遅延時間を与
えることにより、被検査材の肉厚方向の各深さで超音波
ビームを集束することができ、溶接部全断面で微小きず
の検出が可能となる超音波探傷方法及び超音波探傷装置
を提供することを目的とする。
Further, the present invention focuses the ultrasonic beam at each depth in the thickness direction of the material to be inspected by giving a delay time to transmission and reception of each ultrasonic transducer of the group every time the group is switched. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus which can detect a minute flaw in the entire cross section of a welded portion.

【0014】さらに、本発明は、音響媒質体の形状を、
超音波振動子から送信された超音波ビームが被検査材の
内部で集束するような形状にすることにより、送受信遅
延処理をしなくても微小きずを検出することができる超
音波探傷装置を提供することを目的とする。
Further, according to the present invention, the shape of the acoustic medium is
Provided is an ultrasonic flaw detector capable of detecting minute flaws without performing transmission / reception delay processing by forming an ultrasonic beam transmitted from an ultrasonic transducer into a shape that converges inside the material to be inspected. The purpose is to do.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】第1発明の超音波探傷方
法は、被検査材の表面上に音響媒質体を配置し、複数の
超音波振動子を含むアレイ探触子を前記音響媒質体上に
配置し、前記超音波振動子により超音波ビームを送受信
して前記被検査材を探傷する超音波探傷方法において、
前記アレイ探触子との接触面を曲面状になした音響媒質
体を用い、複数の前記超音波振動子を1つのグループと
する振動子群により超音波ビームを送受信し、前記グル
ープを順次切り替えることにより超音波ビームの屈折角
度を変えて、前記被検査材を走査することを特徴とす
る。
According to the ultrasonic flaw detection method of the first invention, an acoustic medium is arranged on a surface of a material to be inspected, and an array probe including a plurality of ultrasonic vibrators is moved to the acoustic medium. An ultrasonic flaw detection method for disposing an ultrasonic beam by the ultrasonic vibrator to transmit and receive an ultrasonic beam to detect the inspection target material,
Using an acoustic medium having a curved contact surface with the array probe, an ultrasonic beam is transmitted and received by a transducer group including a plurality of the ultrasonic transducers as one group, and the groups are sequentially switched. In this case, the inspection material is scanned by changing the refraction angle of the ultrasonic beam.

【0016】第2発明の超音波探傷方法は、第1発明に
おいて、前記グループの切り替え毎に、前記グループの
各超音波振動子の送受信に遅延時間を与えて、超音波ビ
ームを前記被検査材の所定位置で集束させることを特徴
とする。
In the ultrasonic flaw detection method according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a delay time is given to transmission and reception of each of the ultrasonic transducers of the group each time the group is switched, and the ultrasonic beam is transmitted to the inspection object. Focusing at a predetermined position.

【0017】第3発明の超音波探傷装置は、被検査材の
表面上に、音響媒質体を介し、複数の超音波振動子を含
むアレイ探触子を配置し、各別に超音波振動子に接続さ
れた発振回路により各超音波振動子を駆動して超音波ビ
ームを送信し、前記超音波振動子が受信したエコー信号
を信号処理回路に取り込んで前記被検査材を探傷すべく
なしてある超音波探傷装置において、前記音響媒質体の
前記アレイ探触子との接触面を曲面状になしてあり、複
数の前記超音波振動子を1つのグループとして選択する
回路と、前記グループを順次切り替える回路と、前記グ
ループの各超音波振動子を駆動するタイミングを各発振
回路に与える回路とを有した屈折角度制御器を備えたこ
とを特徴とする。
According to the ultrasonic flaw detector of the third invention, an array probe including a plurality of ultrasonic vibrators is arranged on the surface of a material to be inspected via an acoustic medium, and each of the array probes is separately provided with an ultrasonic vibrator. Each of the ultrasonic oscillators is driven by a connected oscillation circuit to transmit an ultrasonic beam, and the echo signal received by the ultrasonic oscillator is taken into a signal processing circuit to detect a flaw on the inspection object. In the ultrasonic flaw detector, a contact surface of the acoustic medium with the array probe is formed in a curved surface, and a circuit for selecting a plurality of the ultrasonic transducers as one group and the group are sequentially switched. A refraction angle controller having a circuit and a circuit for giving a timing for driving each ultrasonic transducer of the group to each oscillation circuit is provided.

【0018】第4発明の超音波探傷装置は、第3発明に
おいて、前記屈折角度制御器により制御された遅延時間
を前記タイミングに加えたタイミングを各発振回路に与
える送信用遅延素子と、前記超音波振動子がエコー信号
を受信したタイミングに、前記屈折角度制御器により制
御された遅延時間を加えて前記エコー信号を前記信号処
理回路に与える受信用遅延素子とを備えたことを特徴と
する。
An ultrasonic flaw detector according to a fourth aspect of the present invention is the ultrasonic flaw detector according to the third aspect, wherein a transmission delay element for giving a timing obtained by adding the delay time controlled by the refraction angle controller to the timing to each oscillation circuit; A reception delay element for adding the delay time controlled by the refraction angle controller to the timing at which the acoustic transducer receives the echo signal, and providing the echo signal to the signal processing circuit.

【0019】第5発明の超音波探傷装置は、第3又は第
4発明において、前記音響媒質体が、前記超音波振動子
から送信された超音波ビームを前記被検査材の内部で集
束させるための形状をなしていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic flaw detector according to the third or fourth aspect, the acoustic medium is configured to focus an ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer inside the inspection object. Characterized by the following shape.

【0020】第1発明及び第3発明においては、アレイ
探触子との接触面を曲面状になした音響媒質体を用いる
ので、超音波送受信に関わる超音波振動子のグループを
順次切り替えることにより、被検査部分への超音波入射
点から探触子までの距離を一定に保ちながら、セクター
走査同様の屈折角度変更を行うことができ、被検査部分
の全断面を高精度に探傷することができる。特に、厚肉
の溶接部を自動探傷し、内在きずを精度良く検出する溶
接部の超音波探傷方法として有益である。そして、各超
音波振動子群で送受信する超音波ビームが音響媒質体と
被検査材との接触部において、ほぼ同一の場所を通過す
るので、音響媒質体の長さの短縮を実現することができ
る。また、選択振動子群を切り替えるだけで屈折角度の
変更が可能であるので、各超音波振動子に送受信遅延を
与えずに探傷することができる。
In the first invention and the third invention, since the acoustic medium having a curved contact surface with the array probe is used, the group of ultrasonic transducers involved in ultrasonic transmission and reception is sequentially switched. While maintaining a constant distance from the ultrasonic incidence point to the probe to the part to be inspected, the refraction angle can be changed in the same way as sector scanning, and the entire cross section of the part to be inspected can be detected with high accuracy. it can. In particular, the present invention is useful as an ultrasonic flaw detection method for a welded part that automatically detects a thick welded part and accurately detects an internal flaw. Then, since the ultrasonic beam transmitted and received by each ultrasonic transducer group passes through almost the same place at the contact portion between the acoustic medium and the material to be inspected, it is possible to reduce the length of the acoustic medium. it can. Further, since the refraction angle can be changed only by switching the selected transducer group, flaw detection can be performed without giving a transmission / reception delay to each ultrasonic transducer.

【0021】第2及び第4発明においては、送受信遅延
を与えるので、超音波ビームが被検査材中で拡散するの
が防止される。また、遅延時間を小さく、波形歪みを極
小化することができ、サイドローブによる虚像の発生を
防止することができる。そして、選択振動子群毎に最大
200nsec程度の比較的小さな送受信遅延を与える
だけで肉厚方向の各深さで超音波ビームを集束すること
ができ、溶接部全断面で微小きずの検出が可能となる。
In the second and fourth inventions, transmission and reception delays are provided, so that the ultrasonic beam is prevented from diffusing in the material to be inspected. Further, the delay time can be reduced, the waveform distortion can be minimized, and the generation of a virtual image due to a side lobe can be prevented. Ultrasonic beams can be focused at each depth in the thickness direction only by giving a relatively small transmission / reception delay of up to about 200 nsec for each selected transducer group, enabling detection of minute flaws in the entire cross section of the welded portion. Becomes

【0022】曲面上に配設された振動子群から送受信さ
れる超音波ビームは、曲面形状によって定まる位置に集
束する。第5発明においては、音響媒質体が、集束位置
が被検査材内部の所定位置(例えば溶接部中央部)にな
るような形状を有しているので、送受信遅延処理をしな
くても(またはごくわずかの遅延量を与えるのみで)集
束点近傍の微小きずを検出することができる。
An ultrasonic beam transmitted and received from a group of transducers arranged on a curved surface is focused on a position determined by the shape of the curved surface. In the fifth aspect, since the acoustic medium has a shape such that the convergence position is at a predetermined position (for example, the center of the welded portion) inside the test object, the transmission / reception delay processing is not performed (or It is possible to detect minute flaws in the vicinity of the focal point (with only a very small amount of delay).

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて具体的に説明する。 実施の形態1.図1は、本発明の実施の形態1に係る超
音波探傷装置を示す模式図であり、図中1は鋼管であ
る。鋼管1は溶接部2を有しており、鋼管1の外表面に
は、アクリル等の樹脂製で扇形状のくさび3(曲率50
mm×幅15mm円筒の1/4)が配置されており、く
さび3の外周面上には複数個の超音波振動子4a(長さ
1mm×幅10mm)からなるアレイ探触子4が配設さ
れている。この実施の形態においては、アレイ探触子4
は32CHからなり、頂点側が第1CH、90°側が第
32CHである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing an ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 of the present invention, where 1 is a steel pipe. The steel pipe 1 has a weld 2, and a fan-shaped wedge 3 (curvature 50) made of resin such as acrylic is formed on the outer surface of the steel pipe 1.
mm × 15 mm cylinder) and an array probe 4 composed of a plurality of ultrasonic transducers 4 a (length 1 mm × width 10 mm) is arranged on the outer peripheral surface of the wedge 3. Have been. In this embodiment, the array probe 4
Is composed of 32CH, the vertex side is the first CH, and the 90 ° side is the 32nd CH.

【0024】配設された各振動子4aには、それぞれパ
ルサ5及び送信用遅延素子6、並びにレシーバ7及び受
信用遅延素子8が接続されている。この実施の形態にお
いては、受信用遅延素子8としてアナログ遅延線が使用
されている。振動子4aは、対応するパルサ5により駆
動され、各パルサ5の動作タイミングは、送信用遅延素
子6により決定されるようになしてある。
A pulser 5 and a transmission delay element 6, and a receiver 7 and a reception delay element 8 are connected to each of the arranged transducers 4a. In this embodiment, an analog delay line is used as the reception delay element 8. The vibrator 4a is driven by the corresponding pulsar 5, and the operation timing of each pulsar 5 is determined by the transmission delay element 6.

【0025】各送信用遅延素子6は屈折角度制御器9に
接続されている。屈折角度制御器9は、予め設定された
数の振動子4aを1つのグループとする振動子群を選択
する回路と、前記グループを切り替える回路と、グルー
プの各振動子4aを駆動するタイミングを各パルサ5に
与える回路と、送信用遅延素子6及び受信用遅延素子8
に遅延時間を与える回路とを備えている。屈折角度制御
器9により、振動子群が選択され、選択された各振動子
4aに対し、対応する送信用遅延素子6によって、各振
動子4aを駆動するタイミングに、屈折角度制御器9に
より制御された遅延時間を加算したタイミングが各パル
サ5に与えられる。前記タイミングでパルサ5により送
信電圧を印加することにより、振動子4aから鋼管1中
に超音波ビームが送信される。
Each transmission delay element 6 is connected to a refraction angle controller 9. The refraction angle controller 9 includes a circuit for selecting a vibrator group including a predetermined number of vibrators 4a as one group, a circuit for switching the groups, and a timing for driving each vibrator 4a in the group. Circuit to be applied to pulser 5, transmission delay element 6 and reception delay element 8
And a circuit for providing a delay time to the signal. The transducer group is selected by the refraction angle controller 9, and the selected transmission element 4 a is controlled by the refraction angle controller 9 at the timing of driving each of the transducers 4 a by the corresponding transmission delay element 6. The timing obtained by adding the calculated delay times is given to each pulser 5. By applying a transmission voltage by the pulsar 5 at the above timing, an ultrasonic beam is transmitted from the vibrator 4a into the steel pipe 1.

【0026】きずエコー等の受信は下記のように実施さ
れる。選択された振動子群の各振動子4aに受信された
信号は、レシーバ7に入力される。レシーバ7に入力さ
れた信号は、受信用遅延素子8が屈折角度制御器9によ
り制御された遅延時間を与えられて、加算器10へ出力
される。受信信号は、加算器10により合成され、増幅
器11により評価に必要な信号レベルまで増幅される。
増幅された信号値は、きず評価器12により予め決めら
れたしきい値と比較されて、きずの有無が評価される。
この実施の形態に係る超音波探傷装置においては、超音
波ビーム形成に寄与する、例えば16個の選択振動子群
を所定間隔で順次切り替えて走査することにより、鋼管
1に屈折入射する角度を変えて、溶接部2の全断面を探
傷することができる。
The reception of a flaw echo or the like is performed as follows. The signal received by each transducer 4 a of the selected transducer group is input to the receiver 7. The signal input to the receiver 7 is output to the adder 10 after the reception delay element 8 is given a delay time controlled by the refraction angle controller 9. The received signals are combined by an adder 10 and amplified by an amplifier 11 to a signal level required for evaluation.
The amplified signal value is compared with a predetermined threshold value by the flaw evaluator 12 to evaluate the presence or absence of flaws.
In the ultrasonic flaw detector according to this embodiment, the angle of refraction incidence on the steel pipe 1 is changed by sequentially switching and scanning, for example, 16 selective transducer groups at predetermined intervals, which contributes to the formation of an ultrasonic beam. Thus, the entire cross section of the welded portion 2 can be detected.

【0027】図1においては、内面側を0.5スキップ
で探傷し、外面側(アレイ探触子4設置側)を1.0ス
キップで探傷しているビームの状態を示すが、鋼管1の
肉厚方向に多段的にビーム照射位置を変え、溶接部2の
全断面を探傷するようにするのが好ましい。後述するよ
うに、本願発明者らは内外面の探傷以外に、肉厚中央部
(0.75スキップ)を探傷する試験も行っている。
FIG. 1 shows the state of a beam in which the inner surface side is flaw-detected by 0.5 skips and the outer surface side (the side where the array probe 4 is installed) is flaw-detected by 1.0 skips. It is preferable to change the beam irradiation position in multiple steps in the thickness direction so as to detect the entire cross section of the welded portion 2. As will be described later, the present inventors have also conducted a test for flaw detection of the center part of the wall thickness (0.75 skip) in addition to the flaw detection for the inner and outer surfaces.

【0028】この実施の形態においては、下記の遅延を
与えた。なお、遅延時間の単位はいずれもnsである。 CH1 :170、 CH2 :130、 CH3 : 90、 CH4 : 60、 CH5 : 35、 CH6 : 20、 CH7 : 5、 CH8 : 0、 CH9 : 0、 CH10: 5、 CH11: 20、 CH12: 35、 CH13: 60、 CH14: 90、 CH15:130、 CH16:170 選択振動子群を順次切り替えるときも、これらの送受信
遅延時間は同一パターンで与える。すなわち、両端の振
動子4aには常に中央部の振動子4aに比べ170ns
程度の遅延を与える。
In this embodiment, the following delay is provided. The unit of the delay time is ns. CH1: 170, CH2: 130, CH3: 90, CH4: 60, CH5: 35, CH6: 20, CH7: 5, CH8: 0, CH9: 0, CH10: 5, CH11: 20, CH12: 35, CH13: 60, CH14: 90, CH15: 130, CH16: 170 Even when the selected transducer group is sequentially switched, the transmission and reception delay times are given in the same pattern. That is, the oscillators 4a at both ends are always 170 ns compared to the oscillator 4a at the center.
Give a degree of delay.

【0029】実施の形態2.実施の形態1の超音波探傷
装置においては、くさび3として1/4円柱を用いたの
で、送受信遅延時間を与えない場合、各選択振動子群で
送受信される超音波ビームはくさび3と鋼管1間の境界
面に集束し、鋼管1の内部では拡散しながら伝搬するこ
とになり、きず検出能が低下する。このため、実施の形
態1においては、溶接部2までの距離に対応する送受信
遅延を与えて、超音波ビームを集束する。しかしなが
ら、送受信遅延時間を与えるためには、送信用遅延素子
6群及び受信用遅延素子8群が必要となり、それだけ電
子回路的にも複雑、かつ高価なものとなる。また、実施
の形態1で与える遅延時間は最大で200nsec程度
であるが、前述のように波形ひずみ、持続時間増大等の
問題が残存している。
Embodiment 2 In the ultrasonic flaw detector according to the first embodiment, since a 1/4 cylinder is used as the wedge 3, when no transmission / reception delay time is given, the ultrasonic beam transmitted / received by each selected transducer group is the wedge 3 and the steel pipe 1. It converges on the boundary between the two and propagates while diffusing inside the steel pipe 1, and the flaw detection ability is reduced. For this reason, in the first embodiment, the transmission and reception delay corresponding to the distance to the weld 2 is given to focus the ultrasonic beam. However, in order to provide a transmission / reception delay time, a group of transmission delay elements 6 and a group of reception delay elements 8 are required, which makes the electronic circuit complicated and expensive. Although the delay time given in the first embodiment is about 200 nsec at the maximum, problems such as waveform distortion and increase in duration remain as described above.

【0030】そこで、本願発明者らはアレイ探触子4を
配設するくさび3の形状を検討することにより、送受信
遅延時間を与える必要がない超音波探傷装置を開発し
た。図2は、本発明の実施の形態2に係る超音波探傷装
置を示す模式図であり、図中、図1と同一部分は同一符
号で示してある。この実施の形態2においては、くさび
3の形状は、曲率200mmRの円柱の一部を切り取る
形状をなしており、溶接部2側の端面(超音波ビーム進
行側)をこれと反対側の端面より大きくしてある。その
結果、送受信遅延時間を与えなくても、鋼管1中のビー
ム路程で略45mmの位置に集束するようになってい
る。
Therefore, the present inventors have developed an ultrasonic flaw detector which does not require a transmission / reception delay time by examining the shape of the wedge 3 on which the array probe 4 is provided. FIG. 2 is a schematic diagram showing an ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention, in which the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, the wedge 3 has a shape in which a part of a cylinder having a curvature of 200 mmR is cut out, and the end face on the welded portion 2 side (the ultrasonic beam advancing side) is closer to the end face on the opposite side. It has been enlarged. As a result, the beam is focused at a position of approximately 45 mm along the beam path in the steel pipe 1 without giving a transmission / reception delay time.

【0031】くさび3の溶接部2側の端面には、くさび
3内部の乱反射信号を抑制するための吸音材13が張り
付けられている。また、くさび3と鋼管1との接触面
は、各選択振動子群で送受信する超音波ビームが通過す
るのに必要十分な領域(長さ50mm×くさび3の幅程
度)を除いて、安定接触させ、くさび3内の音波の乱反
射を防止するための切り込みが設けられている。この実
施の形態においては、送受信遅延が不要となるため、送
信用遅延素子6群及び受信用遅延素子8群が不要とな
り、電子回路が簡素化され、安価に製造でき、安価な超
音波探傷装置の提供を可能としている。
A sound absorbing material 13 for suppressing irregular reflection signals inside the wedge 3 is attached to an end face of the wedge 3 on the welded portion 2 side. In addition, the contact surface between the wedge 3 and the steel pipe 1 has a stable contact area except for an area (length: 50 mm × about the width of the wedge 3) necessary and sufficient for an ultrasonic beam transmitted / received by each selected transducer group to pass. A cut is provided to prevent irregular reflection of the sound wave in the wedge 3. In this embodiment, transmission / reception delay is not required, so that the transmission delay element 6 group and the reception delay element 8 group are not required, the electronic circuit is simplified, the manufacturing can be inexpensively performed, and the inexpensive ultrasonic flaw detector is used. Can be provided.

【0032】[0032]

【実施例】以下に、実施の形態1及び2を実施例により
さらに詳しく説明する。 [実施例1]実施例1においては、実施の形態1に係る
超音波探傷装置を用い、送受信遅延時間を与えずに、選
択振動子群を切り替えて探傷を実施した。振動子群を切
り替えることにより、屈折角度が変更され、鋼管1中に
入射する超音波ビームが偏向される。図3は、肉厚40
mmの鋼板に人工きずを設けた状態を示す図であり、図
3(a)は側面図、図3(b)は平面図である。図4
は、実施の形態1に係る超音波探傷装置を用い、実施例
1の方法により前記鋼板の人口きずを調べた場合を示す
波形図であり、図4(a)は鋼板の板厚中央部の横穴を
探傷した場合、(b)は外面部のスリットを探傷した場
合、(c)は内面部のスリットを探傷した場合を示す。
図中の矢印はきず波形位置を示す。
EXAMPLES Embodiments 1 and 2 will be described below in more detail with reference to examples. [Example 1] In Example 1, flaw detection was performed using the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 and switching the group of selected transducers without giving a transmission / reception delay time. By switching the transducer group, the refraction angle is changed, and the ultrasonic beam incident on the steel pipe 1 is deflected. FIG.
3A and 3B are diagrams showing a state in which artificial flaws are provided on a steel plate of mm, FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a plan view. FIG.
FIG. 4A is a waveform diagram showing a case where the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 is used to examine the artificial flaw of the steel sheet by the method of Example 1, and FIG. (B) shows a case where the slit on the outer surface is detected, and (c) shows a case where the slit is detected on the inner surface.
Arrows in the figure indicate flaw waveform positions.

【0033】前記アレイ探触子4についてきずの加工位
置からの距離を一定に保持しながら、選択振動子群を順
次切り替えて内外面スリット及び板厚中央部の横穴を検
出した結果を示している。各部の検出時の屈折角度は以
下の通りである。 ・内面スリット検出時の屈折角度:約70° ・外面スリット検出時の屈折角度:約55° ・中央横穴検出時の屈折角度 :約63°
The result of detecting the slits on the inner and outer surfaces and the lateral hole at the center of the plate thickness by sequentially switching the group of selected transducers while keeping the distance from the processing position of the flaw of the array probe 4 constant is shown. . The refraction angles at the time of detection of each part are as follows. -Refraction angle when detecting the inner surface slit: about 70 °-Refraction angle when detecting the outer surface slit: about 55 °-Refraction angle when detecting the central side hole: about 63 °

【0034】同時に、通常の斜角探傷試験を実施した。
この探傷試験では、屈折角度を55°に固定し、鋼板の
板厚方向のきず深さに応じて探触子の位置を変更し、最
もSN比が優れた位置において探傷を行った。きずから
の離隔距離は概ね、内面きず:0.5スキップ、外面き
ず:1.0スキップ、中央横穴:0.75スキップとし
た。
At the same time, a normal oblique flaw detection test was performed.
In this flaw detection test, the refraction angle was fixed at 55 °, the position of the probe was changed according to the flaw depth in the thickness direction of the steel sheet, and flaw detection was performed at a position where the SN ratio was the best. The distance from the flaw was generally set to 0.5 for the inner flaw, 1.0 for the outer flaw, and 0.75 for the center horizontal hole.

【0035】図5は、実施例1と、前記斜角探傷の2つ
の方法できずを探傷した場合のSN比を示すグラフであ
る。実施例1ではきず加工位置からアレイ探触子4まで
の距離を一定に保持しているにも関わらず、屈折角度を
変えながら探傷することにより、きずとの距離を最適に
調整した通常の斜角探傷と同程度のSN比が得られてい
ることが判る。すなわち、アレイ探触子4が1つで、通
常の斜角探触子の3つ分の探傷範囲をカバーすることに
なる。表1に、前記の内外面スリットきずを通常の探触
子及び本発明のアレイ探触子4により探傷した場合の感
度差を示す。
FIG. 5 is a graph showing the S / N ratios of the first embodiment and the flaw detection using the oblique flaw detection. In the first embodiment, despite the fact that the distance from the flaw processing position to the array probe 4 is kept constant, flaw detection is performed while changing the refraction angle, thereby making it possible to adjust the distance between the flaw and the normal oblique angle. It can be seen that the same SN ratio as that of the corner flaw detection was obtained. That is, one array probe 4 covers a flaw detection range of three normal angle beam probes. Table 1 shows the difference in sensitivity between the case where the above-described slit flaws on the inner and outer surfaces were detected by a normal probe and the array probe 4 of the present invention.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】表1より、本発明のアレイ探触子4を用い
た場合、通常の斜角探傷よりも内外面スリットきずの感
度差が少ないことが判る。これは下記の理由による。図
6は、屈折角度20°〜80°の範囲において、屈折角
度と相対エコー強度の相関関係を示したグラフである。
通常の斜角探傷では屈折角度は同一にし、きずからの距
離を変えて内外面きずを検出するので、内外面スリット
それぞれの感度(相対エコー強度)は図6の点A、点B
となる。一方、実施例1に係る探傷では、きずからの距
離は一定にし、屈折角を変えることにより内外面スリッ
トを検出するので、内外面スリットそれぞれの感度は点
A、点Cとなる。図6より、点AB間の感度差に比べ、
点AC間の感度差が小さいことが判る。従って、本発明
においては、内外面きずの感度差が小さい探傷を行うこ
とが可能となり、同一寸法のきずであれば、内外面のど
ちらに存在していても同一のエコー強度で検出すること
ができる。
From Table 1, it can be seen that when the array probe 4 of the present invention was used, the sensitivity difference between the inner and outer surface slit flaws was smaller than in the case of ordinary oblique flaw detection. This is for the following reason. FIG. 6 is a graph showing the correlation between the refraction angle and the relative echo intensity in the range of the refraction angle of 20 ° to 80 °.
In normal oblique flaw detection, the refraction angle is set to be the same and the inner and outer surface flaws are detected by changing the distance from the flaw. Therefore, the sensitivity (relative echo intensity) of the inner and outer surface slits is indicated by points A and B in FIG.
Becomes On the other hand, in the flaw detection according to the first embodiment, since the inner and outer slits are detected by changing the refraction angle while keeping the distance from the flaw constant, the sensitivity of the inner and outer slits is point A and point C, respectively. FIG. 6 shows that the sensitivity difference between points AB is
It can be seen that the sensitivity difference between points AC is small. Therefore, in the present invention, it is possible to perform flaw detection with a small difference in sensitivity between the inner and outer surface flaws, and it is possible to detect flaws of the same size with the same echo intensity regardless of whether they are present on the inner or outer surface. it can.

【0038】また、順次選択振動子群を切り替えて走査
を行うときに、各選択振動子群で送受信する超音波ビー
ムは、くさび3と鋼管1との接触面上の、長さ20mm
×くさび3の幅程度の部分を通過することが実験により
確認されているので、この部分の接触状態を安定させる
ことにより、再現性のよい探傷を実施することができ
る。以上のように、本発明を適用することにより、SA
W鋼管等のオンライン探傷を行う場合に探触子4の数を
大幅に削減することが可能となった。
Further, when scanning is performed by sequentially switching the selected transducer group, the ultrasonic beam transmitted and received by each selected transducer group is 20 mm long on the contact surface between the wedge 3 and the steel pipe 1.
X It has been confirmed by an experiment that the wedge 3 passes through a portion of about the width of the wedge 3. Therefore, by stabilizing the contact state of this portion, flaw detection with good reproducibility can be performed. As described above, by applying the present invention, SA
When performing online flaw detection of a W steel pipe or the like, the number of probes 4 can be significantly reduced.

【0039】[実施例2]次に、実施例2に係る超音波
探傷方法について説明する。この方法においては、実施
の形態1に係る超音波探傷装置を用い、グループとして
選択された各振動子4aの送受信の遅延時間を探傷位置
に合わせて変更する。実施例2では、内面きず探傷の場
合は、選択振動子群で送受信される超音波が溶接部2の
内面に集束するような遅延時間を与え、外面きず探傷の
場合は、溶接部2の外面でビームが集束するような遅延
時間を与え、探傷の深さに合わせて送受信遅延時間を変
更する。
[Second Embodiment] Next, an ultrasonic flaw detection method according to a second embodiment will be described. In this method, the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 is used to change the transmission / reception delay time of each transducer 4a selected as a group in accordance with the flaw detection position. In the second embodiment, in the case of flaw detection on the inner surface, a delay time is provided such that ultrasonic waves transmitted and received by the group of selected transducers are focused on the inner surface of the welded portion 2. Gives a delay time such that the beam is focused, and changes the transmission / reception delay time according to the depth of the flaw detection.

【0040】図7は、実施例2と、前記斜角探傷の2つ
方法により、図3の人工きずを探傷した場合のSN比を
示すグラフである。きずの深さに対応させて超音波ビー
ムの集束位置を変えることによりSN比が向上してお
り、実施例1に係る方法による図5の場合と比較して微
小なきずまで検出可能になったことが判る。被検査材の
板厚によって、内外面、及び被検査材の板厚中央部まで
のビーム路程が変わるので、実施例2では被検査材の板
厚及び探傷深さに対応させて送受信の遅延時間を変更す
る必要性があるが、この方法は微小きずまで検出する必
要がある場合には極めて有効な探傷方法である。
FIG. 7 is a graph showing the S / N ratio when the artificial flaw of FIG. 3 is detected by the two methods of Example 2 and the above-described oblique flaw detection. By changing the focus position of the ultrasonic beam in accordance with the depth of the flaw, the SN ratio is improved, and it is possible to detect even a small flaw as compared with the case of FIG. 5 by the method according to the first embodiment. You can see that. Since the beam path to the inner and outer surfaces and the center of the thickness of the material to be inspected changes depending on the thickness of the material to be inspected, the transmission / reception delay time according to the thickness of the material to be inspected and the flaw detection depth in the second embodiment. However, this method is an extremely effective flaw detection method when it is necessary to detect minute flaws.

【0041】[実施例3]実施の形態2に係る超音波探
傷装置を用い、送受信遅延を与えずに、超音波探傷を実
施した。図8は、実施例3に係る方法と、前記斜角探傷
の2つ方法により、図3の人工きずを探傷した場合のS
N比を示すグラフである。図8より、実施例2の結果
(図7参照)よりは若干劣るが、実施例1の結果(図5
参照)、及び通常の斜角探傷に比肩するSN比が得られ
ており、十分にオンライン探傷に適用可能なことが判
る。
[Example 3] Ultrasonic flaw detection was performed using the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 without delay in transmission and reception. FIG. 8 is a graph showing the S when the artificial flaw of FIG. 3 is detected by the method according to the third embodiment and the oblique flaw detection.
It is a graph which shows N ratio. 8, the result of Example 1 (FIG. 5) is slightly inferior to the result of Example 2 (see FIG. 7).
), And an SN ratio comparable to that of normal angle beam inspection, and it can be seen that the invention can be sufficiently applied to online inspection.

【0042】図9は、深さ10〜80mmに加工したφ
3.2mm横穴から得られるきずエコー強度(相対エコ
ー強度)の深さ依存性を示すグラフである。図9より、
実施例2の方法によりきず深さに依存しない相対エコー
強度が得られており、実施例1及び実施例3の場合、従
来の斜角探傷方法と比較して、エコー強度の深さ依存性
が減じていることがわかる。
FIG. 9 shows a φ processed to a depth of 10 to 80 mm.
It is a graph which shows the depth dependence of the flaw echo intensity (relative echo intensity) obtained from a 3.2 mm side hole. From FIG.
The relative echo intensity independent of the flaw depth is obtained by the method of the second embodiment. In the first and third embodiments, the depth dependence of the echo intensity is smaller than that of the conventional oblique flaw detection method. It can be seen that it has decreased.

【0043】以上のように、本発明は鋼管1の溶接部2
に存在するきずを超音波探傷する方法において、溶接部
2の片側から1つの探触子(溶接部両側から2個)を用
いて、溶接部2から探触子4までの距離を一定に保ちな
がら、溶接線方向に直線走査するだけで、溶接部2の全
断面を高精度に探傷することができる。また、比較的小
さな送受信遅延を与えるだけで肉厚方向の各深さで超音
波ビームを集束することができ、溶接部2の全断面で微
小きずの検出が可能となる。そして、くさび3の形状
を、集束位置が溶接部2内部の所定位置(例えば中央
部)になるような形状にすることにより、送受信遅延処
理をしなくても(またはごくわずかの遅延量を与えるの
みで)集束点近傍の微小きずを検出することができる。
As described above, according to the present invention, the welded portion 2 of the steel pipe 1 is provided.
In the method for ultrasonically flaw detection of a flaw existing in a welding part, the distance from the welding part 2 to the probe 4 is kept constant by using one probe from one side of the welding part 2 (two probes from both sides of the welding part). However, only by performing a straight line scan in the welding line direction, it is possible to detect the entire cross section of the welded portion 2 with high accuracy. Further, the ultrasonic beam can be focused at each depth in the thickness direction only by giving a relatively small transmission / reception delay, so that a minute flaw can be detected in the entire cross section of the welded portion 2. By making the shape of the wedge 3 such that the convergence position is at a predetermined position (for example, the center) inside the welded portion 2, the transmission / reception delay processing is not performed (or a very small delay amount is given). Only) can detect a minute flaw near the focal point.

【0044】なお、前記実施の形態においては、SAW
鋼材溶接部探傷における縦方向きず検出(溶接線に垂直
に超音波ビーム入射)につき説明しているが、これに限
定されるものではなく、溶接線に対し斜めにビームを入
射する横方向きず検出にも適用することが可能である。
さらに、本発明は、鋼管1の溶接部2の探傷に限定され
るものではなく、鋼板の突き合わせ溶接部等の超音波探
傷に適用することも可能である。
In the above embodiment, the SAW
This section describes the vertical flaw detection (ultrasonic beam incident perpendicular to the weld line) in steel material flaw detection, but the invention is not limited to this. Lateral flaw detection in which the beam is incident obliquely to the weld line It is also possible to apply to.
Further, the present invention is not limited to the flaw detection of the welded portion 2 of the steel pipe 1, but can be applied to ultrasonic flaw detection of a butt welded portion of a steel plate.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、詳述したように、第1発明及び第
3発明による場合は、アレイ探触子との接触面を曲面状
になした音響媒質体を用いるので、超音波送受信に関わ
る超音波振動子のグループを順次切り替えることによ
り、被検査部分への超音波入射点から探触子までの距離
を一定に保ちながら、セクター走査同様の屈折角度変更
を行うことができ、被検査部分の全断面を高精度に探傷
することが可能になる。特に厚肉の溶接部を自動探傷
し、内在きずを精度良く検出する溶接部の超音波探傷方
法として有益である。そして、各超音波振動子群で送受
信する超音波ビームが音響媒質体と被検査材との接触部
において、ほぼ同一の場所を通過するようになり、音響
媒質体の長さの短縮を実現することができる。また、選
択振動子群を切り替えるだけで屈折角度の変更が可能で
あるので、各超音波振動子に送受信遅延を与えずに探傷
することができる。
As described in detail above, in the first and third embodiments, since the acoustic medium having a curved contact surface with the array probe is used, it is involved in transmission and reception of ultrasonic waves. By sequentially switching the group of ultrasonic transducers, it is possible to perform the same refraction angle change as in sector scanning while keeping the distance from the ultrasonic incident point to the probe to the probe constant. It is possible to detect the entire cross section with high accuracy. In particular, the present invention is useful as an ultrasonic flaw detection method for a welded portion for automatically detecting a thick welded portion and accurately detecting an internal flaw. Then, the ultrasonic beam transmitted and received by each ultrasonic transducer group passes through almost the same place at the contact portion between the acoustic medium and the material to be inspected, and the length of the acoustic medium is reduced. be able to. Further, since the refraction angle can be changed only by switching the selected transducer group, flaw detection can be performed without giving a transmission / reception delay to each ultrasonic transducer.

【0046】第2及び第4発明による場合は、送受信遅
延を与えるので、超音波ビームが被検査材中で拡散する
のが防止される。また、遅延時間を小さく、波形歪みを
極小化することができ、サイドローブによる虚像の発生
を防止することができる。そして、選択振動子群毎に最
大200nsec程度の比較的小さな送受信遅延を与え
るだけで肉厚方向の各深さで超音波ビームを集束するこ
とができ、被検査部分の全断面で微小きず検出が可能と
なる。
In the case of the second and fourth aspects, transmission and reception delays are provided, so that the ultrasonic beam is prevented from being diffused in the material to be inspected. Further, the delay time can be reduced, the waveform distortion can be minimized, and the generation of a virtual image due to a side lobe can be prevented. The ultrasonic beam can be focused at each depth in the thickness direction only by giving a relatively small transmission / reception delay of up to about 200 nsec for each of the selected transducer groups. It becomes possible.

【0047】第5発明による場合は、音響媒質体が、集
束位置が被検査材内部の所定位置(例えば溶接部の中央
部)になるような形状を有しているので、送受信遅延処
理をしなくても(またはごくわずかの遅延量を与えるの
みで)集束点近傍の微小きずを検出することができる。
In the case of the fifth aspect, since the acoustic medium has a shape such that the convergence position is a predetermined position inside the material to be inspected (for example, the center of the welded portion), transmission / reception delay processing is performed. It is possible to detect minute flaws in the vicinity of the focal point even without (or with a very small amount of delay).

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

【図1】本発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an ultrasonic flaw detector according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置を
示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention.

【図3】肉厚40mmの鋼板に人工きずを設けた状態を
示す図であり、(a)は側面図、(b)は平面図であ
る。
3A and 3B are diagrams showing a state in which artificial flaws are provided on a steel plate having a thickness of 40 mm, wherein FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a plan view.

【図4】実施例1の方法により前記鋼板の人口きずを調
べた場合を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing a case where the artificial flaw of the steel sheet is examined by the method of the first embodiment.

【図5】実施例1と、斜角探傷の2つの方法できずを探
傷した場合のSN比を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an SN ratio when flaw detection is performed using the two methods of Example 1 and oblique flaw detection.

【図6】屈折角度20°〜80°の範囲において、屈折
角度と相対エコー強度の相関関係を示したグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a correlation between a refraction angle and a relative echo intensity in a range of a refraction angle of 20 ° to 80 °.

【図7】実施例2と、斜角探傷の2つ方法により、図3
の人工きずを探傷した場合のSN比を示すグラフであ
る。
[FIG. 7] FIG. 3 shows two methods of Example 2 and oblique flaw detection.
5 is a graph showing an SN ratio when flaw detection is performed on an artificial flaw.

【図8】実施例3に係る方法と、斜角探傷の2つ方法に
より、図3の人工きずを探傷した場合のSN比を示すグ
ラフである。
FIG. 8 is a graph showing the SN ratio when the artificial flaw of FIG. 3 is detected by the method according to the third embodiment and the oblique flaw detection.

【図9】きず深さと相対エコーとの相関関係を示したグ
ラフである。
FIG. 9 is a graph showing a correlation between a flaw depth and a relative echo.

【図10】従来の管軸方向きず検査用探触子の配置及び
超音波伝搬挙動を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the arrangement of a conventional probe for inspection for a tube axial direction flaw and the ultrasonic wave propagation behavior.

【図11】従来の管軸方向きず検査用探触子の配置及び
超音波伝搬挙動を示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing the arrangement of a conventional tube-axial flaw inspection probe and the ultrasonic wave propagation behavior.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋼管 2 溶接部 3 くさび 4 アレイ探触子 4a 超音波振動子 5 パルサ 6 送信用遅延素子 7 レシーバ 8 受信用遅延素子 9 屈折角度制御器 12 きず評価器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel pipe 2 Weld part 3 Wedge 4 Array probe 4a Ultrasonic transducer 5 Pulser 6 Transmitting delay element 7 Receiver 8 Receiving delay element 9 Refraction angle controller 12 Flaw evaluator

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検査材の表面上に音響媒質体を配置
し、複数の超音波振動子を含むアレイ探触子を前記音響
媒質体上に配置し、前記超音波振動子により超音波ビー
ムを送受信して前記被検査材を探傷する超音波探傷方法
において、 前記アレイ探触子との接触面を曲面状になした音響媒質
体を用い、 複数の前記超音波振動子を1つのグループとする振動子
群により超音波ビームを送受信し、前記グループを順次
切り替えることにより超音波ビームの屈折角度を変え
て、前記被検査材を走査することを特徴とする超音波探
傷方法。
1. An acoustic medium is disposed on a surface of a test object, an array probe including a plurality of ultrasonic transducers is disposed on the acoustic medium, and an ultrasonic beam is transmitted by the ultrasonic transducer. In the ultrasonic flaw detection method for flaw detection of the material to be inspected by transmitting / receiving, an acoustic medium having a curved contact surface with the array probe is used, and a plurality of the ultrasonic vibrators are grouped into one group. An ultrasonic flaw detection method, wherein an ultrasonic beam is transmitted / received by a group of vibrators, and the group is sequentially switched to change the refraction angle of the ultrasonic beam and scan the inspection object.
【請求項2】 前記グループの切り替え毎に、前記グル
ープの各超音波振動子の送受信に遅延時間を与えて、超
音波ビームを前記被検査材の所定位置で集束させる請求
項1記載の超音波探傷方法。
2. The ultrasonic wave according to claim 1, wherein a delay time is given to transmission and reception of each of the ultrasonic transducers of the group each time the group is switched, so that the ultrasonic beam is focused at a predetermined position on the inspection object. Flaw detection method.
【請求項3】 被検査材の表面上に、音響媒質体を介
し、複数の超音波振動子を含むアレイ探触子を配置し、
各別に超音波振動子に接続された発振回路により各超音
波振動子を駆動して超音波ビームを送信し、前記超音波
振動子が受信したエコー信号を信号処理回路に取り込ん
で前記被検査材を探傷すべくなしてある超音波探傷装置
において、 前記音響媒質体の前記アレイ探触子との接触面を曲面状
になしてあり、 複数の前記超音波振動子を1つのグループとして選択す
る回路と、 前記グループを順次切り替える回路と、 前記グループの各超音波振動子を駆動するタイミングを
各発振回路に与える回路とを有した屈折角度制御器を備
えたことを特徴とする超音波探傷装置。
3. An array probe including a plurality of ultrasonic transducers is arranged on a surface of a test object via an acoustic medium,
Each of the ultrasonic transducers is driven by an oscillation circuit connected to each of the ultrasonic transducers to transmit an ultrasonic beam, the echo signal received by the ultrasonic transducer is taken into a signal processing circuit, and the material to be inspected is taken. An ultrasonic flaw detector for detecting flaws, wherein a contact surface of the acoustic medium with the array probe is curved, and a circuit for selecting a plurality of the ultrasonic transducers as one group An ultrasonic flaw detector comprising: a circuit for sequentially switching the group; and a refraction angle controller having a circuit for giving a timing for driving each ultrasonic transducer of the group to each oscillation circuit.
【請求項4】 前記屈折角度制御器により制御された遅
延時間を前記タイミングに加えたタイミングを各発振回
路に与える送信用遅延素子と、 前記超音波振動子がエコー信号を受信したタイミング
に、前記屈折角度制御器により制御された遅延時間を加
えて前記エコー信号を前記信号処理回路に与える受信用
遅延素子とを備えた請求項3記載の超音波探傷装置。
4. A transmission delay element for giving a timing obtained by adding a delay time controlled by the refraction angle controller to the timing to each oscillation circuit, and a timing at which the ultrasonic transducer receives an echo signal, 4. The ultrasonic flaw detector according to claim 3, further comprising: a receiving delay element for adding the echo signal to the signal processing circuit by adding a delay time controlled by a refraction angle controller.
【請求項5】 前記音響媒質体は、前記超音波振動子か
ら送信された超音波ビームを前記被検査材の内部で集束
させるための形状をなしている請求項3又は4記載の超
音波探傷装置。
5. The ultrasonic flaw detection device according to claim 3, wherein the acoustic medium has a shape for focusing an ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic transducer inside the material to be inspected. apparatus.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337151A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Toshiba Corp Ultrasonic inspection device of piping, and inspection method of piping
WO2007145200A1 (en) 2006-06-13 2007-12-21 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
JP2017203704A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 株式会社日立製作所 Piping inspection device
JP2018044876A (en) * 2016-09-15 2018-03-22 Jfeスチール株式会社 Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection apparatus
CN114734210A (en) * 2022-04-29 2022-07-12 浙江大学 Steel pipe combination and batching method based on rolling furnace filling strategy

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337151A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Toshiba Corp Ultrasonic inspection device of piping, and inspection method of piping
WO2007145200A1 (en) 2006-06-13 2007-12-21 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
EP2031385A1 (en) * 2006-06-13 2009-03-04 Sumitomo Metal Industries Limited Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
CN102650619A (en) * 2006-06-13 2012-08-29 住友金属工业株式会社 Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
EP2031385A4 (en) * 2006-06-13 2013-11-06 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
JP2017203704A (en) * 2016-05-12 2017-11-16 株式会社日立製作所 Piping inspection device
JP2018044876A (en) * 2016-09-15 2018-03-22 Jfeスチール株式会社 Ultrasonic inspection method and ultrasonic inspection apparatus
CN114734210A (en) * 2022-04-29 2022-07-12 浙江大学 Steel pipe combination and batching method based on rolling furnace filling strategy

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