JP2002286441A - Thickness measuring instrument - Google Patents

Thickness measuring instrument

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JP2002286441A
JP2002286441A JP2001093032A JP2001093032A JP2002286441A JP 2002286441 A JP2002286441 A JP 2002286441A JP 2001093032 A JP2001093032 A JP 2001093032A JP 2001093032 A JP2001093032 A JP 2001093032A JP 2002286441 A JP2002286441 A JP 2002286441A
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JP
Japan
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thickness
layer
measured
magnetic induction
magnetic
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JP2001093032A
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Kawashima
潔 川島
Tomohiko Sadakata
知彦 貞方
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
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    • G01N2291/0258Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decide which of layers of a body to be measured composed of the layers having different magnetic characteristics the result of thickness measurement corresponds to. SOLUTION: The thickness measuring instrument having an ultrasonic wave measurement part 2 which irradiates the body 7 to be measured composed of an intermediate layer 15 and the surface layer 16 on a base material 14 with an ultraviolet wave and measures the thickness of the body to be measured from the time from the transmission and reception is further equipped with a magnetic induction sensor part 5 which applies an alternating magnetic field to the body to be measured and detects the magnetic variation at this time and a magnetic induction measurement part 3 which specifies the kinds of the layers according to the magnetic variation from the magnetic induction sensor part 5.

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、二重溶接された磁
気特性の異なる溶接クラッド層のそれぞれの層厚を測定
する厚さ測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thickness measuring device for measuring the thickness of double welded clad layers having different magnetic properties.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、事業用ボイラ、産業用ボイラ、
化学プラント、原子力関連設備等は、環境保護、経済効
率の向上、地域社会との共存の観点から、保守点検を徹
底し、それらの耐用年数を伸長するようにしている。上
記のような大形金属構造物の保守点検工事において、溶
接個所での溶接クラッド層の厚さを測定する必要がある
場合は、超音波を利用した厚さ測定装置を使用し、母材
上の溶接クラッド層の厚さを測定することが行われてい
る。従来の厚さ測定装置は、金属製の被測定物表面に密
着させた超音波発振子によって、パルス状の超音波を被
測定物中に伝播させると、溶接クラッド層と母材の層間
では超音波の伝播速度が不連続に変化するので、被測定
物中を伝播する超音波は上記の層間で反射する。この反
射波を表面で検出し、超音波の伝播開始から反射波の検
出までの時間と、別途求めた被測定物中の超音波の伝播
速度とから、表面から溶接クラッド層と母材の層間まで
の距離、すなわち溶接クラッド層の厚さを算出するよう
にしている。
2. Description of the Related Art For example, business boilers, industrial boilers,
Chemical plants and nuclear-related equipment are thoroughly maintained and extended in their useful lives from the viewpoint of environmental protection, improvement of economic efficiency, and coexistence with local communities. If it is necessary to measure the thickness of the weld clad layer at the welding point in the maintenance and inspection work for a large metal structure as described above, use a thickness measuring device that uses ultrasonic waves to The thickness of the weld clad layer has been measured. Conventional thickness measuring devices use a supersonic oscillator that is in close contact with the surface of a metal workpiece to transmit pulsed ultrasonic waves through the workpiece. Since the propagation speed of the sound wave changes discontinuously, the ultrasonic wave propagating in the object to be measured is reflected between the layers. This reflected wave is detected on the surface, and from the time from the start of ultrasonic wave propagation to the detection of the reflected wave and the propagation speed of the ultrasonic wave in the object to be measured, which is separately obtained, the interlayer between the weld clad layer and the base material is measured from the surface. , That is, the thickness of the weld clad layer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】測定すべき溶接クラッ
ド層が単一層ではなく、特性の異なる複数層より構成さ
れる場合は、異なる溶接クラッド層の層間からの反射波
と溶接クラッド層と母材の層間からの反射波が一緒に検
出されるが、腐食や摩耗による経年変化により本来表面
近傍にあるべき溶接クラッド層が消失している場合や、
溶接クラッド層間が不確定な構造のために、クラッド層
間からの超音波反射が特に強かったり、特に弱かったり
する場合がある。このようときは、表面に近い溶接クラ
ッド層(以下、表層と称する)と、この表層と母材の間の
溶接クラッド層(以下、中間層と称する)の境界部と、こ
の中間層と母材の境界部のどちらからの反射波なのかが
判別できず、正確に各層間の厚さが測定できないと言う
問題があった。
When the weld clad layer to be measured is not a single layer but is composed of a plurality of layers having different characteristics, the reflected waves from the layers of the different weld clad layers, the weld clad layer and the base material Reflected waves from between layers are detected together, but due to aging due to corrosion and wear, when the weld clad layer that should be near the surface has disappeared,
Due to the uncertain structure between the weld clad layers, the ultrasonic reflection from the clad layers may be particularly strong or particularly weak. In such a case, a weld clad layer close to the surface (hereinafter, referred to as a surface layer), a boundary portion between the surface layer and the base material of the weld clad layer (hereinafter, referred to as an intermediate layer), and the intermediate layer and the base material. However, there is a problem that it is not possible to determine which one of the boundary portions is the reflected wave, and it is not possible to accurately measure the thickness between the layers.

【0004】本発明はこのような要望に鑑みてなされた
もので、その目的は、磁気特性の異なる複数の層で構成
された被測定物の超音波測定による厚さ測定の結果がど
の層であるのを判別できる厚さ測定装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of such a demand, and an object of the present invention is to determine in which layer the thickness measurement result of an object to be measured composed of a plurality of layers having different magnetic properties by ultrasonic measurement is determined. It is an object of the present invention to provide a thickness measuring device capable of determining the presence.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、磁気特性の異なる層で構成された被測定
物に対して超音波をあて、発信から受信までの時間から
前記被測定物の厚さを測定する超音波測定手段を有する
厚さ測定装置において、前記被測定物に対して交番磁界
を印加し、そのときの磁気変化を検出する磁気誘導検出
手段と、この磁気誘導検出手段からの磁気変化に基づい
て前記複数層の種類を特定する磁気誘導測定手段とを備
えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to applying an ultrasonic wave to an object to be measured constituted by layers having different magnetic properties and measuring the time of the measurement from the time from transmission to reception. In a thickness measuring apparatus having an ultrasonic measuring means for measuring the thickness of an object, a magnetic induction detecting means for applying an alternating magnetic field to the object to be measured and detecting a magnetic change at that time, Magnetic induction measuring means for specifying the type of the plurality of layers based on a magnetic change from the means.

【0006】この場合、前記磁気誘導検出手段は、前記
超音波測定手段と一体的に配置され、また、交番電流が
印加される第1コイルと、この第1コイルからの交番電
流によって前記被測定物に発生したインピーダンスを検
出する第2コイルとから構成される。
In this case, the magnetic induction detecting means is disposed integrally with the ultrasonic measuring means, and the first coil to which an alternating current is applied, and the measured current by the alternating current from the first coil. And a second coil for detecting impedance generated in the object.

【0007】前記磁気誘導検出手段は、前記交番磁界を
発生させるための交番電流の周波数を可変とすることが
でき、その周波数の可変範囲は、100Hzないし10
MHzの範囲に設定される。
The magnetic induction detecting means can vary the frequency of the alternating current for generating the alternating magnetic field, and the frequency can be varied in a range from 100 Hz to 10 Hz.
MHz.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施の形態について説明する。最初に図1ないし図3によ
りその構造を説明する。図1は本発明の実施の形態にお
ける全体構成を示すブロック図、図2は図1のセンサを
構成する超音波センサ部の構造を示す図、図3は図1の
センサ手段を構成する磁気誘導センサ部の構造を示す図
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the structure will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a structure of an ultrasonic sensor unit constituting the sensor of FIG. 1, and FIG. 3 is a magnetic induction constituting a sensor means of FIG. It is a figure showing the structure of a sensor part.

【0009】図1に示すように、厚さ測定装置は被測定
物7の表面8上に位置させるセンサ1と、超音波によっ
て被測定物7の厚さを測定する超音波測定部2、そして
磁気誘導により被測定物7の材質および厚さを測定する
磁気誘導測定部3とから構成されている。センサ部1
は、図2に示す超音波センサ部4と、図3に示す磁気誘
導センサ部5とから構成されている。超音波センサ部4
は超音波の発振と受信を兼用する磁歪素子6を備え、高
周波電圧をかけることにより超音波を発振し、被測定物
7との接触面である表面8から超音波を被測定物7中に
伝播させる。被測定物7からの超音波反射波は磁歪素子
6で電気信号として検出され、その電気信号が超音波測
定部2に送られる。一方、磁気誘導センサ部5は、鉄心
9に励磁コイル10と、検出コイル11を巻回すること
により構成されている。図示していないが、鉄心9はそ
の下端と被測定物7の表面8との距離が一定となるよう
に適宜支持されている。励磁コイル10には交流電源1
0aが、そして検出コイル11には電流計11aがそれ
ぞれ接続されている。
As shown in FIG. 1, a thickness measuring device includes a sensor 1 positioned on a surface 8 of a measured object 7, an ultrasonic measuring unit 2 for measuring the thickness of the measured object 7 by ultrasonic waves, and And a magnetic induction measuring section 3 for measuring the material and thickness of the DUT 7 by magnetic induction. Sensor part 1
Is composed of an ultrasonic sensor unit 4 shown in FIG. 2 and a magnetic induction sensor unit 5 shown in FIG. Ultrasonic sensor unit 4
Is provided with a magnetostrictive element 6 for both oscillating and receiving an ultrasonic wave, oscillating the ultrasonic wave by applying a high frequency voltage, and transmitting the ultrasonic wave from the surface 8 which is a contact surface with the measured object 7 into the measured object 7. Propagate. The ultrasonic reflected wave from the device under test 7 is detected by the magnetostrictive element 6 as an electric signal, and the electric signal is sent to the ultrasonic measuring unit 2. On the other hand, the magnetic induction sensor unit 5 is configured by winding an excitation coil 10 and a detection coil 11 around an iron core 9. Although not shown, the iron core 9 is appropriately supported so that the distance between the lower end thereof and the surface 8 of the DUT 7 is constant. The AC power source 1 is connected to the exciting coil 10.
0a and ammeter 11a are connected to detection coil 11, respectively.

【0010】なお、この実施の形態においては、図1に
示すように、超音波センサ部4と磁気誘導センサ部5と
を一つの筐体内に納めているが、それぞれ独立とした構
造とし、測定部位を交互に測定するようにしてもよい。
また、超音波センサ部4は、超音波の発振と受信を同じ
磁歪素子6で兼用させているが、別に受信用の素子を設
けて、発振素子と受信素子を分けてもよい。さらに、磁
気誘導センサ部5は、単一コイル構造に別途インピーダ
ンスブリッジにてコイルのインピーダンス変化を検出す
るようにしてもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the ultrasonic sensor unit 4 and the magnetic induction sensor unit 5 are housed in a single housing. The site may be measured alternately.
Further, in the ultrasonic sensor unit 4, the same magnetostrictive element 6 is used for both the oscillation and the reception of the ultrasonic wave. However, a separate receiving element may be provided to separate the oscillating element and the receiving element. Further, the magnetic induction sensor unit 5 may detect a change in coil impedance by a separate impedance bridge in a single coil structure.

【0011】超音波センサ部4は、超音波測定部2から
供給されるパルス状の励起高周波電圧によりパルス状に
超音波を発振し、被測定物7中へ超音波が伝播する。被
測定物7中に超音波伝播速度の不連続面、例えば、溶接
クラッド層と溶接クラッド層の層間、もしくは溶接クラ
ッド層と母材の間の層間があると、そこで超音波は反射
する。その反射波は被測定物7の表面8より逆に磁歪素
子6に伝播し、信号電圧を発生させる。この信号電圧を
超音波測定部2で増幅するとともに、超音波を発振から
の経過時間に対して反射波の信号強度の変化を表示する
と、超音波による溶接クラッド層の層厚測定の結果の一
例を示す図4のように、波形によって被測定物中の状況
を示すことができる。超音波の発振の時間と層厚さの関
係は、超音波による溶接クラッド層の層厚測定を実行す
るための校正用標準試料の一例を示す図5のようにな
る。したがって、層厚さを図5に示すような既知の校正
試料を測定して予めA、B、C、Dの溶接クラッド層の
厚さ求めておけば、図4の測定結果から、超音波を発振
した後、最初の反射波Aが現れた時間と溶接クラッドの
厚さA、2番目の反射波Bが現れた時間と溶接クラッド
層の厚さB、3番目の反射波Cが現れた時間と溶接クラ
ッド層の厚さCというように、クラッド層の異なる厚さ
ごとに、反射波が現れる時間と関連付けておく。これに
より、図6に示すように、標準試料での校正結果から各
層間の厚さを求めることができる。
The ultrasonic sensor section 4 oscillates ultrasonic waves in a pulsed manner by the pulsed excitation high-frequency voltage supplied from the ultrasonic measuring section 2, and the ultrasonic waves propagate into the measured object 7. If there is a discontinuous surface of the ultrasonic wave propagation velocity in the measured object 7, for example, a layer between the weld clad layers or a layer between the weld clad layer and the base material, the ultrasonic waves are reflected there. The reflected wave propagates in the opposite direction from the surface 8 of the device under test 7 to the magnetostrictive element 6 to generate a signal voltage. When the signal voltage is amplified by the ultrasonic measurement unit 2 and the change in the signal intensity of the reflected wave with respect to the elapsed time from the oscillation of the ultrasonic wave is displayed, an example of the result of the measurement of the thickness of the welding clad layer by the ultrasonic wave is shown. As shown in FIG. 4, the situation in the device under test can be indicated by a waveform. The relationship between the ultrasonic oscillation time and the layer thickness is as shown in FIG. 5, which shows an example of a calibration standard sample for performing the layer thickness measurement of the weld clad layer by ultrasonic waves. Therefore, if a known calibration sample as shown in FIG. 5 is measured for the layer thickness and the thicknesses of the welding clad layers A, B, C, and D are obtained in advance, the ultrasonic wave can be obtained from the measurement results shown in FIG. After the oscillation, the time when the first reflected wave A appears, the thickness A of the weld clad, the time when the second reflected wave B appears, the thickness B of the weld clad layer, and the time when the third reflected wave C appears And the thickness C of the welding clad layer, for each different thickness of the clad layer, it is associated with the time at which the reflected wave appears. Thereby, as shown in FIG. 6, the thickness between the respective layers can be obtained from the calibration result of the standard sample.

【0012】磁気誘導測定は、磁気誘導センサ部5の励
磁コイル10に交流電流を供給するが、その周波数は磁
気誘導測定部3によって変更することができる用になっ
ている。また、励磁コイル10に電流が流れると電磁誘
導作用により検出コイル11に誘導電圧が発生するが、
その電圧は励磁コイル10が発生する交番磁界中にある
鉄心および被測定物7の透磁率の影響を受け、透磁率が
高いほど誘導電圧は高くなる。被測定物7の築地率は材
質中のフェライト量と相関しているので、誘導電圧によ
り被測定物7のフェライト量を測定することができる。
In the magnetic induction measurement, an alternating current is supplied to the excitation coil 10 of the magnetic induction sensor unit 5, and the frequency thereof can be changed by the magnetic induction measurement unit 3. When a current flows through the exciting coil 10, an induced voltage is generated in the detection coil 11 by an electromagnetic induction action.
The voltage is affected by the magnetic permeability of the iron core and the DUT 7 in the alternating magnetic field generated by the exciting coil 10, and the higher the magnetic permeability, the higher the induced voltage. Since the land coverage of the DUT 7 is correlated with the amount of ferrite in the material, the ferrite amount of the DUT 7 can be measured by the induced voltage.

【0013】特に励磁コイル10に供給される交流電流
の周波数を少なくとも10KHz以上にすると、10K
Hz以上の周波数で磁気誘導センサ部5から交番磁界を
発生させたときの状況を説明するための模式図である図
7に示すように、被測定物7の表面効果により発生した
交番磁界12は、被測定物7の表面近傍の材質の影響を
大きく受けるようになるとともに、透磁率の影響が大き
くなるので、既知の材質で検知コイル11に発生する誘
導電圧を校正しておけば、表面層の材質を判別すること
ができる。但し、励磁コイル10に供給する交流電流の
周波数が10MHzを超すと、被測定物7の表面状態の
影響を受けて計測が不安定となるため、供給する交流電
流の周波数は10KHzから10MHzの間が適正であ
り、被測定物7と同条件の校正材料で適正周波数を求め
ることが望ましい。
In particular, if the frequency of the alternating current supplied to the exciting coil 10 is at least 10 KHz or more,
As shown in FIG. 7, which is a schematic diagram for explaining a situation when an alternating magnetic field is generated from the magnetic induction sensor unit 5 at a frequency of not less than Hz, the alternating magnetic field 12 generated by the surface effect of the DUT 7 Since the influence of the material near the surface of the DUT 7 is greatly affected and the influence of the magnetic permeability is increased, if the induced voltage generated in the detection coil 11 is calibrated with a known material, Can be determined. However, if the frequency of the alternating current supplied to the excitation coil 10 exceeds 10 MHz, the measurement becomes unstable due to the influence of the surface state of the DUT 7. Therefore, the frequency of the alternating current supplied is between 10 KHz and 10 MHz. Is appropriate, and it is desirable to obtain an appropriate frequency using a calibration material under the same conditions as the DUT 7.

【0014】励磁コイル10に供給する交流電流の周波
数を10Hzから10KHzにすると、10KHz以下
の周波数で磁気誘導センサ部5から交番磁界を発生させ
たときの状況を説明するための模式図である図8に示す
ように、被測定物7の表面効果が小さくなるため磁気誘
導センサ部5より発生した交番磁界12は、被測定物7
表面から内部へ浸透するようになる。このため、磁気誘
導センサ部5より発生した交番磁界の強さを一定にして
おけば、検出コイル11に検出される誘導交流電圧は表
層と中間層、それぞれの透磁率および表層厚さにより決
まる。例えば、表層より中間層の透磁率が高い場合は、
被測定物中の交番磁界内における表層の割合が高いほ
ど、すなわち表層が厚いほど誘導交流電圧は低くなる。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a situation when an alternating magnetic field is generated from the magnetic induction sensor unit 5 at a frequency of 10 KHz or less when the frequency of the alternating current supplied to the excitation coil 10 is changed from 10 Hz to 10 KHz. As shown in FIG. 8, since the surface effect of the DUT 7 is reduced, the alternating magnetic field 12 generated by the magnetic induction sensor unit 5
It can penetrate from the surface to the inside. Therefore, if the intensity of the alternating magnetic field generated by the magnetic induction sensor unit 5 is kept constant, the induced AC voltage detected by the detection coil 11 is determined by the surface layer and the intermediate layer, the magnetic permeability and the surface layer thickness of each. For example, if the permeability of the intermediate layer is higher than that of the surface layer,
The higher the proportion of the surface layer in the alternating magnetic field in the device under test, that is, the thicker the surface layer, the lower the induced AC voltage.

【0015】したがって、磁気誘導センサ部5により表
層の層厚を測定するための校正用標準試料の一例である
図9に示すような、被測定物と同じ材料、同じ施工方法
で、母材14上に位置し表層となっている溶接クラッド
層16(以下、表層16とする)、中間層となっている
溶接クラッド層15(以下、中間層15とする)の各厚
さが既知の標準試料13を作成し、表層と検出コイル1
1に検出される誘導交流電圧との関係を予め求めておけ
ば、被測定物を測定したときに誘導交流電流から表層の
厚さを求めることができる。これらの数値は磁気誘導測
定部3に記憶させておく。このとき、励磁コイル10に
供給する交流電流の周波数が低いほど、被測定物中の交
番磁界は表面より深く浸透し、表層厚さを深くまで測定
できるので、交流電流の周波数は10KHz以下にする
ことが好ましいが、この周波数は低いほど被測定物7の
透磁率に対し鈍感になり、測定精度は低下するので、測
定精度を求める場合は10KHz以上にする必要があ
る。実際に使用する場合は、測定すべき表層の厚さが精
度良く求められる周波数範囲で最高値に周波数を設定す
ることが望ましく、事前の校正試験で使用周波数を求め
るようにする。
Therefore, as shown in FIG. 9, which is an example of a calibration standard sample for measuring the surface layer thickness by the magnetic induction sensor unit 5, the base material 14 is made of the same material and the same construction method as the object to be measured. A standard sample in which the thicknesses of the welded clad layer 16 (hereinafter, referred to as a surface layer 16) serving as a surface layer located above and the welded clad layer 15 (hereinafter, referred to as an intermediate layer 15) serving as an intermediate layer are known. 13 and the surface layer and the detection coil 1
If the relationship with the induced AC voltage detected in step 1 is obtained in advance, the thickness of the surface layer can be obtained from the induced AC current when the object to be measured is measured. These numerical values are stored in the magnetic induction measurement unit 3. At this time, as the frequency of the alternating current supplied to the exciting coil 10 is lower, the alternating magnetic field in the object to be measured penetrates deeper than the surface and the surface layer thickness can be measured deeper. Therefore, the frequency of the alternating current is set to 10 KHz or less. It is preferable that the lower the frequency is, the less sensitive the magnetic permeability of the DUT 7 is, and the lower the measurement accuracy is. Therefore, it is necessary to set the measurement accuracy to 10 KHz or more. In actual use, it is desirable to set the frequency to the highest value in the frequency range in which the thickness of the surface layer to be measured can be obtained with high accuracy, and to use the frequency in a preliminary calibration test.

【0016】上記の磁気誘導による溶接クラッド層の厚
さの測定結果は、磁気誘導センサ部5より発生した交番
磁界が中間層の下にある母材14の磁気的影響を受ける
ので、中間層15の厚さの変化により表層16の厚さの
測定値に誤差を生じやすい。このため、各層の厚さの正
確な値は超音波による反射波測定より求め、磁気誘導に
よる表層16の厚さの測定結果は参考値とする。
The result of the measurement of the thickness of the weld clad layer by the above-described magnetic induction indicates that the alternating magnetic field generated by the magnetic induction sensor unit 5 is magnetically affected by the base material 14 below the intermediate layer. A change in the thickness of the surface layer 16 tends to cause an error in the measured value of the thickness of the surface layer 16. For this reason, the exact value of the thickness of each layer is determined by reflected wave measurement using ultrasonic waves, and the measurement result of the thickness of the surface layer 16 by magnetic induction is used as a reference value.

【0017】ここで、図10ないし図14により被測定
物の測定実例を説明する。図10は二重溶接クラッド層
を持つ被測定物の層構造の一例を示す模式図、図11は
図10の部位Aにおける溶接クラッド層の層厚を超音波
により測定した結果を示す波形図、図12は図10の部
位Bにおける溶接クラッド層の層厚を超音波により測定
した結果の示す波形図、図13は図10の部位Cにおけ
る溶接クラッド層の層厚を超音波により測定した結果の
示す波形図、図14は図10の部位Dにおける溶接クラ
ッド層の層厚を超音波により測定した結果の示す波形図
である。
Here, an example of measurement of an object to be measured will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a layer structure of an object to be measured having a double weld clad layer, FIG. 11 is a waveform diagram illustrating a result of measuring the thickness of the weld clad layer at a portion A in FIG. 10 by ultrasonic waves, FIG. 12 is a waveform diagram showing the results of measuring the thickness of the welding clad layer at the portion B in FIG. 10 by ultrasonic waves, and FIG. 13 is a graph showing the results of measuring the layer thickness of the welding clad layer at the portion C of FIG. 10 by ultrasonic waves. FIG. 14 is a waveform diagram showing the results of measuring the thickness of the weld clad layer at the portion D in FIG. 10 by ultrasonic waves.

【0018】被測定物は、SQV2A製の母材14上
に、インコネル182をアーク溶接することにより中間
層15を形成し、中間層15の表面上にインコネル82
をMIG溶接して表層16とした三層構造になってい
る。インコネル82による溶接クラッド層である表層1
5の厚さは5.0mm程度であるが、Bの部位のように
摩耗によって層が消失し、インコネル182の溶接クラ
ッド層である中間層15が露出しているところもある。
インコネル182の溶接クラッド層である中間層15は
3.0mmから8.0mmの厚さである。
An intermediate layer 15 is formed on the workpiece 14 by arc welding an Inconel 182 on a base material 14 made of SQV2A, and an Inconel 82 is formed on the surface of the intermediate layer 15.
Is formed into a three-layer structure by MIG welding. Surface layer 1 which is a weld clad layer by Inconel 82
Although the thickness of the layer 5 is about 5.0 mm, the layer disappears due to abrasion and the intermediate layer 15 which is the weld clad layer of the Inconel 182 is exposed, as in the part B.
The intermediate layer 15, which is the weld clad layer of Inconel 182, has a thickness of 3.0 mm to 8.0 mm.

【0019】この被測定物の部位Aにおける超音波によ
る溶接クラッド層の厚さを測定した結果を図11に示
す。同図において最左端のピーク17は超音波センサ4
からの発振波であり、ピーク18は表層16と中間層1
5の層間からの反射波、ピーク19は中間層15と母材
14の層間から反射波を示している。この場合、別途校
正して被測定物中の超音波の伝播時間と層厚さの関係よ
り、表層16の厚さは4.2mm、中間層15の厚さは
4.5mmと言うことが判る。
FIG. 11 shows the result of measuring the thickness of the welding clad layer at the portion A of the object by ultrasonic waves. In the figure, the leftmost peak 17 is the ultrasonic sensor 4
From the surface layer 16 and the intermediate layer 1
The reflected wave from the interlayer of No. 5 and the peak 19 indicate the reflected wave from the interlayer of the intermediate layer 15 and the base material 14. In this case, the thickness of the surface layer 16 is 4.2 mm, and the thickness of the intermediate layer 15 is 4.5 mm from the relationship between the propagation time of the ultrasonic wave in the object to be measured and the layer thickness, which are separately calibrated. .

【0020】部位Bにて溶接クラッド層の厚さを測定し
た結果を図12に示す。この部位Bは、直接中間層15
の厚さを測定することになるため、表面から4mm以下
にある中間層15と母材14の層間からの反射波ピーク
19が一つだけ表示される。
FIG. 12 shows the result of measuring the thickness of the weld clad layer at the portion B. This part B is directly
Is measured, so that only one reflected wave peak 19 between the intermediate layer 15 and the base material 14 located at 4 mm or less from the surface is displayed.

【0021】部位Cにて溶接クラッド層の厚さを測定し
た結果を図13に示す。この部位Cでは、表層16と中
間層15の層間からの反射ピーク18が強く、中間層1
5と母材14の層間からの反射波ピーク19が弱いため
表面から5.2mm下にある表層16と中間層15の層
間からの反射波ピークが一つだけ表示されるように見え
る。
FIG. 13 shows the result of measuring the thickness of the weld clad layer at the portion C. In this part C, the reflection peak 18 between the surface layer 16 and the intermediate layer 15 is strong,
Since the reflected wave peak 19 between the layers of the base material 5 and the base material 14 is weak, it appears that only one reflected wave peak between the layers of the surface layer 16 and the intermediate layer 15 located 5.2 mm below the surface is displayed.

【0022】部位Dにて溶接クラッド層の厚さを測定し
た結果を図14に示す。この部位Dは、部位Cとは逆
に、表層16と中間層15の層間からの反射波ピーク1
8が弱く、中間層15と母材14の層間からの反射波ピ
ーク19が強いため、表面から6.0mm下にある中間
層15と母材14の層間からの反射波ピーク19が一つ
だけ表示されたように見える。
FIG. 14 shows the result of measuring the thickness of the weld clad layer at the portion D. This portion D has a peak 1 reflected from the surface layer 16 and the intermediate layer 15 opposite to the portion C.
8 is weak and the reflected wave peak 19 between the layers of the intermediate layer 15 and the base material 14 is strong, so that there is only one reflected wave peak 19 between the layers of the intermediate layer 15 and the base material 14 located 6.0 mm below the surface. Looks like it was displayed.

【0023】このように、反射波の状況から各溶接クラ
ッド層の厚さを測定できるが、部位B、部位Cおよび部
位Dのように、反射波ピークが一つしか明確に判別でき
ない場合は、その反射波がいずれの層間からのものかは
判らないため、各溶接クラッド層の厚さを正確に測定で
きない。
As described above, the thickness of each weld clad layer can be measured from the state of the reflected wave, but when only one reflected wave peak can be clearly discriminated as in the parts B, C and D, Since it is not known which layer the reflected wave is from, it is impossible to accurately measure the thickness of each welding clad layer.

【0024】そこで、磁気誘導センサ部5により誘導電
圧を測定し、その結果により図15に示すように、溶接
クラッド層の厚さ測定を行っている。図15は本発明の
測定装置により図10の被測定物の各部位における溶接
クラッド層の層厚を測定した結果をまとめた表である。
部位A、部位B、部位Cおよび部位Dにおいて、2MH
zの周波数を磁気誘導による表層材料の判定を行うと、
表層16のインコネル82に比べ、中間層15のインコ
ネル182の透磁率が高いため、中間層15のインコネ
ル182が露出している部位Bは、磁気誘導センサ部5
の検出コイル11の誘導電圧が高くなる。一方、3KH
zの低い周波数で測定すると、表層16の厚さの概略値
を測定できるので、部位Bの例では超音波による溶接ク
ラッド層の厚さの測定結果が中間層15のインコネル1
82であることが判定できる。部位Cの例では表面にあ
る層がインコネル82であり、表層16のみの溶接クラ
ッド層の厚さの測定結果が検出されること、部位Dの例
では表面にある層がインコネル82であり、全体の溶接
クラッド層の厚さが測定されているが、表層16の厚さ
は測定されていないことが明確となる。
Therefore, the induced voltage is measured by the magnetic induction sensor unit 5, and the thickness of the weld clad layer is measured based on the result as shown in FIG. FIG. 15 is a table summarizing the results obtained by measuring the thickness of the weld clad layer in each part of the measured object in FIG. 10 by the measuring apparatus of the present invention.
At site A, site B, site C and site D, 2MH
When the frequency of z is determined for the surface material by magnetic induction,
Since the magnetic permeability of the Inconel 182 of the intermediate layer 15 is higher than that of the Inconel 82 of the surface layer 16, the portion B where the Inconel 182 of the intermediate layer 15 is exposed is located in the magnetic induction sensor 5.
Of the detection coil 11 becomes higher. On the other hand, 3KH
When the measurement is performed at a low frequency of z, the approximate value of the thickness of the surface layer 16 can be measured.
82 can be determined. In the example of the part C, the layer on the surface is Inconel 82, and the measurement result of the thickness of the weld clad layer of only the surface layer 16 is detected. In the example of the part D, the layer on the surface is Inconel 82, It is clear that the thickness of the surface layer 16 was not measured while the thickness of the weld clad layer was measured.

【0025】なお、部位Cおよび部位Dの場合は、測定
位置を若干移動させ、部位Aのように表層16と中間層
15の層間からの反射波ピーク18、および中間層15
と母材14の層間からの反射波ピーク19が明確に測定
できる位置を探すか、厚さ測定の精度はやや低下する
が、超音波の照射角度を斜めにして層間での超音波反射
を容易にすれば、表層16と中間層15の2つの溶接ク
ラッド層の厚さを測定することができる。
In the case of the portions C and D, the measurement position is slightly moved, and as in the portion A, the reflected wave peak 18 between the surface layer 16 and the intermediate layer 15 and the intermediate layer 15
Either search for a position where the reflected wave peak 19 between the layers of the base material 14 and the base material 14 can be measured clearly, or slightly reduce the accuracy of thickness measurement, but make the ultrasonic wave irradiation angle oblique to facilitate ultrasonic reflection between the layers. Then, the thicknesses of the two weld clad layers of the surface layer 16 and the intermediate layer 15 can be measured.

【0026】[0026]

【発明の効果】これまでの説明から明らかなように、本
発明によれば、被測定物に対して交番磁界を印加し、そ
のときの磁気変化を磁気誘導検出手段で検出し、この誘
導検出手段からの磁気変化に基づいて磁気誘導測定手段
で複数層の種類を特定するので、磁気特性の異なる二層
溶接クラッド層の残存厚さを溶接クラッド層毎に正確に
測定することが可能になる。これにより、クラッドもし
くはクラッド溶接された構造物などの補修を行う場合
に、劣化状況を正確かつ迅速に把握することが可能にな
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, an alternating magnetic field is applied to an object to be measured, and a magnetic change at that time is detected by magnetic induction detecting means. Since the type of the plurality of layers is specified by the magnetic induction measuring means based on the magnetic change from the means, it becomes possible to accurately measure the remaining thickness of the two-layer weld clad layer having different magnetic properties for each weld clad layer. . This makes it possible to accurately and quickly grasp the state of deterioration when repairing a clad or clad-welded structure.

【0027】また、本発明によれば、誘導検出手段と超
音波測定手段とが一体的に配置されているので、被測定
物に対し略同じ個所を超音波および交番磁界を当てるこ
とができ、正確に層を選択しその層厚を測定することが
できる。
Further, according to the present invention, since the guidance detecting means and the ultrasonic measuring means are arranged integrally, it is possible to apply ultrasonic waves and an alternating magnetic field to substantially the same location on the object to be measured. It is possible to accurately select a layer and measure its thickness.

【0028】また、本発明によれば、交番電流が印加さ
れる第1コイルと、この第1コイルからの交番電流によ
って被測定物に発生したインピーダンスを検出する第2
コイルとで磁気誘導検出手段を構成しており、コイルに
交番電流を流すと各層の透磁率に応じたインピーダンス
を検出することができ、簡単な構造で正確に層を識別す
ることができる。
Further, according to the present invention, the first coil to which the alternating current is applied and the second coil for detecting the impedance generated in the DUT by the alternating current from the first coil.
The coil and the coil constitute magnetic induction detecting means. When an alternating current is applied to the coil, an impedance corresponding to the magnetic permeability of each layer can be detected, and the layer can be accurately identified with a simple structure.

【0029】また、本発明によれば、磁気誘導検出手段
が交番磁界を発生させるための交番電流の周波数を変更
することができるので、交番電流の周波数を変えて交番
磁界が浸透する深さを調整することができ、磁気誘導に
よる層の概略厚さを測定することができる。
Further, according to the present invention, since the frequency of the alternating current for generating the alternating magnetic field by the magnetic induction detecting means can be changed, the depth of the alternating magnetic field can be reduced by changing the frequency of the alternating current. It can be adjusted and the approximate thickness of the layer by magnetic induction can be measured.

【0030】さらに、本発明によれば、交番電流の周波
数は100Hzから10MHzの範囲に設定されてお
り、交番電流の周波数を100Hzから10KHzにす
れば、交番磁界は深く浸透し、10KHzから10MH
zにすれば、交番磁界は浅く浸透するので、表面に近い
層は10KHz以上で測定し、表面から深い層は10K
Hz以下で測定するようにすることにより、正確な測定
が可能となる。
Further, according to the present invention, the frequency of the alternating current is set in the range of 100 Hz to 10 MHz, and if the frequency of the alternating current is changed from 100 Hz to 10 kHz, the alternating magnetic field penetrates deeply and the frequency of the alternating current changes from 10 kHz to 10 MHz.
z, the alternating magnetic field penetrates shallowly, so that a layer near the surface is measured at 10 KHz or more, and a layer deep from the surface is 10 KHz.
By measuring at or below Hz, accurate measurement is possible.

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

【図1】本発明の実施の形態における全体構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のセンサの一部を構成する超音波センサ部
の構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a structure of an ultrasonic sensor unit forming a part of the sensor of FIG.

【図3】図1のセンサの一部を構成する磁気誘導センサ
部の構造を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure of a magnetic induction sensor unit forming a part of the sensor of FIG. 1;

【図4】超音波による溶接クラッド層の層厚測定の結果
の一例を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform chart showing an example of a result of measuring a thickness of a weld clad layer by ultrasonic waves.

【図5】超音波による溶接クラッド層の層厚測定を実行
するための校正用標準試料の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a calibration standard sample for performing a thickness measurement of a weld clad layer by ultrasonic waves.

【図6】図5の標準試料での校正結果の一例を示す波形
図である。
6 is a waveform chart showing an example of a calibration result with the standard sample of FIG.

【図7】10KHz以上の周波数で図3の磁気誘導セン
サ部から交番磁界を発生させたときの状況を説明するた
めの模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a situation when an alternating magnetic field is generated from the magnetic induction sensor unit of FIG. 3 at a frequency of 10 KHz or more.

【図8】10KHz以下の周波数で図3の磁気誘導セン
サ部から交番磁界を発生させたときの状況を説明するた
めの模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a situation when an alternating magnetic field is generated from the magnetic induction sensor unit of FIG. 3 at a frequency of 10 KHz or less.

【図9】図3の磁気誘導センサにより表層の層厚を測定
するための校正用標準試料の一例を示す図である。
9 is a diagram showing an example of a calibration standard sample for measuring the surface layer thickness by the magnetic induction sensor of FIG. 3;

【図10】二重溶接クラッド層を持つ被測定物の層構造
の一例を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a layer structure of a device under test having a double weld clad layer.

【図11】図10の部位Aにおける溶接クラッド層の層
厚を超音波により測定した結果を示す波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram showing the results of ultrasonic measurement of the thickness of the weld clad layer at site A in FIG.

【図12】図10の部位Bにおける溶接クラッド層の層
厚を超音波により測定した結果の示す波形図である。
FIG. 12 is a waveform chart showing the result of measuring the thickness of the weld clad layer at the portion B in FIG. 10 by ultrasonic waves.

【図13】図10の部位Cにおける溶接クラッド層の層
厚を超音波により測定した結果の示す波形図である。
FIG. 13 is a waveform diagram showing the results of measuring the thickness of the weld clad layer at the site C in FIG. 10 by ultrasonic waves.

【図14】図10の部位Dにおける溶接クラッド層の層
厚を超音波により測定した結果の示す波形図である。
FIG. 14 is a waveform chart showing the result of measuring the thickness of the weld clad layer at a portion D in FIG. 10 by ultrasonic waves.

【図15】本発明の測定装置により図10の被測定物の
各部位における溶接クラッド層の層厚を測定した結果を
まとめた表である。
FIG. 15 is a table summarizing the results of measuring the thickness of the weld clad layer in each part of the measured object in FIG. 10 by the measuring apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ 2 超音波測定部 3 磁気誘導測定部 4 超音波センサ部 5 磁気誘導センサ部 6 磁歪素子 7 被測定物 9 鉄心 10 励磁コイル 11 検出コイル 14 母材 15 中間層 16 表層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor 2 Ultrasonic measurement part 3 Magnetic induction measurement part 4 Ultrasonic sensor part 5 Magnetic induction sensor part 6 Magnetostrictive element 7 DUT 9 Iron core 10 Excitation coil 11 Detection coil 14 Base material 15 Intermediate layer 16 Surface layer

フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA16 BA30 BB02 BB03 BB05 BC02 BD20 CA09 CA40 DA01 DA02 DD08 GA03 GA29 JA01 2F068 AA28 BB14 CC09 DD11 EE07 FF12 GG02 LL02 2F069 AA16 AA46 BB19 BB40 CC02 CC06 DD19 DD30 GG01 GG04 GG06 GG09 GG31 GG59 GG63 GG71 HH09 HH30 NN02 NN10 RR03 2G047 AA06 AB07 BA03 BB01 BB04 BC11 BC18 CA02 EA10 EA11 GA20 GC04 2G053 AA00 AB07 BA02 BC02 CA03 CA17 CA18 CB05 CC03 CC04 DB05 Continued on the front page F term (reference) 2F063 AA16 BA30 BB02 BB03 BB05 BC02 BD20 CA09 CA40 DA01 DA02 DD08 GA03 GA29 JA01 2F068 AA28 BB14 CC09 DD11 EE07 FF12 GG02 LL02 2F069 AA16 AA46 BB19 BB40 GG31 GG31 GG30 GG30 GG71 HH09 HH30 NN02 NN10 RR03 2G047 AA06 AB07 BA03 BB01 BB04 BC11 BC18 CA02 EA10 EA11 GA20 GC04 2G053 AA00 AB07 BA02 BC02 CA03 CA17 CA18 CB05 CC03 CC04 DB05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気特性の異なる層で構成された被測定
物に対して超音波をあて、発信から受信までの時間から
前記被測定物の厚さを測定する超音波測定手段を有する
厚さ測定装置において、 前記被測定物に対して交番磁界を印加し、そのときの磁
気変化を検出する磁気誘導検出手段と、 この磁気誘導検出手段からの磁気変化に基づいて前記複
数層の種類を特定する磁気誘導測定手段と、を備えてい
ることを特徴とする厚さ測定装置。
An ultrasonic measuring means for irradiating an object to be measured composed of layers having different magnetic properties with each other and measuring the thickness of the object from the time from transmission to reception. In the measuring apparatus, an alternating magnetic field is applied to the object to be measured, and magnetic induction detecting means for detecting a magnetic change at that time; and a type of the plurality of layers is specified based on the magnetic change from the magnetic induction detecting means. And a magnetic induction measuring means.
【請求項2】 前記磁気誘導検出手段は、前記超音波測
定手段と一体的に配置されていることを特徴とする請求
項1記載の厚さ測定装置。
2. The thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein said magnetic induction detecting means is arranged integrally with said ultrasonic measuring means.
【請求項3】 前記磁気誘導検出手段は、交番電流が印
加される第1コイルと、この第1コイルからの交番電流
によって前記被測定物に発生したインピーダンスを検出
する第2コイルとから構成されていることを特徴とする
請求項1または2記載の厚さ測定装置。
3. The magnetic induction detecting means includes a first coil to which an alternating current is applied, and a second coil for detecting an impedance generated in the device under test by the alternating current from the first coil. The thickness measuring device according to claim 1, wherein the thickness is measured.
【請求項4】 前記磁気誘導検出手段は、前記交番磁界
を発生させるための交番電流の周波数を可変とすること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
厚さ測定装置。
4. The thickness measuring apparatus according to claim 1, wherein said magnetic induction detecting means changes the frequency of an alternating current for generating said alternating magnetic field. .
【請求項5】 前記周波数の可変範囲は、100Hzな
いし10MHzの範囲であることを特徴とする請求項4
記載の厚さ測定装置。
5. The variable frequency range according to claim 4, wherein the variable range is 100 Hz to 10 MHz.
The thickness measuring device according to the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014507643A (en) * 2011-01-06 2014-03-27 ザ ルブリゾル コーポレイション Ultrasonic measurement

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