JP2005106597A

JP2005106597A - 超音波探傷方法およびその装置

Info

Publication number: JP2005106597A
Application number: JP2003339772A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Yamada; 裕久山田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】検査体表面の汚れや傾きに影響されることなく欠陥を高精度で検出することができる超音波探傷方法を提供する。
【解決手段】板状または帯状の検査体Ｓの片面側または両面側に複数の探触子１２が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体Ｓをこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、検査体幅方向に隣り合う探触子１２ａ、１２ｂで検出した透過強度の差分を求め、透過強度差分により欠陥を検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の探触子で鋼板やアルミニウム板等の金属薄板の欠陥を透過法により検出する超音波探傷方法およびその装置に関する。

鋼板など板状材の超音波探傷では、透過法が広く採用されている。透過法は、送信探触子から超音波を検査体に送信し、検査体を通過した超音波を受信探触子で受信し、得られた超音波透過強度により欠陥を検出する。透過法には、図９に示すように検査体Ｓの両面側に送信探触子１０および受信探触子１２を配置する方法と、図１０に示すように送受信探触子１４を片面側に、反射板１５を他面側に配置する方法とがある。また、板状材では、複数の送信探触子および受信探触子、または送受信探触子を検査体幅方向に１列に配置し、これら探触子で検査体をこれの長手方向に走査し、検査体全面を探傷する。送信探触子から送信された超音波は、検査体内の欠陥で散乱などにより減衰する。図１１に示すように欠陥Ｆが対向する探触子間にある場合は、欠陥がない場合と比較して欠陥により透過強度が低下する。透過強度を検出し、これがあらかじめ検出したい欠陥の大きさや種類に応じて定められたしきい値よりも低い場合には、欠陥があると判定する。同時に、欠陥の大きさおよび位置も検出する。

透過法では、透過強度が検査体表面の汚れや傾きなどの外乱によっても変動する。図１２は、検査体の傾きにより透過強度が減衰する様子を示している。傾斜角度の方向を図１３に示している。図１３でＸ方向は検査体の幅方向、Ｙ方向は長手方向を示している。透過法では透過強度の減衰量により欠陥検出を行うので、検査体表面の汚れや傾きのために欠陥識別が困難となり、また誤判定を招くという問題があった。

この発明は上記問題を解決したもので、検査体表面の汚れや傾きに影響されることなく欠陥を高精度で検出することができる超音波探傷方法およびその装置を提供することを課題としている。

この発明の第１の超音波探傷方法は、板状または帯状の検査体の片面側または両面側に複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、検査体幅方向に隣り合う探触子で検出した透過強度の差分を求め、前記透過強度差分により欠陥を検出する。

この発明の第１の超音波探傷装置は、板状または帯状の検査体の片面側または両面側に、複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列を備え、前記探触子列で検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷装置において、検査体幅方向に隣り合う探触子で検出した透過強度の差分を求める差分器と、前記透過強度差分により欠陥判定を行う欠陥判定手段とを備えている。

この発明の第２の超音波探傷方法は、板状または帯状の検査体の片面側または両面側に複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、検査体幅方向および長手方向に並ぶ検出透過強度を構成要素とする検出透過強度テーブルを作成し、検出透過強度テーブルの構成要素ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求め、検査体の幅方向および長手方向に並ぶ移動平均透過強度を構成要素とする移動平均透過強度テーブルを作成し、両透過強度テーブルの対応する構成要素ごとに前記検出透過強度と移動平均透過強度との差分を求め、前記両透過強度の差分により欠陥を検出する。

この発明の第３の超音波探傷方法は、板状または帯状の検査体の片面側または両面側に複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、前記探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が前記走査順に検査体長手方向に並ぶ検出透過強度群について、検出透過強度ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求め、前記検出透過強度とこれに対応する移動平均透過強度の差分を求め、前記両透過強度の差分により欠陥を検出する。

この発明の第２の超音波探傷装置は、板状または帯状の検査体の片面側または両面側に、複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列を備え、前記探触子列で検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷装置において、検査体幅方向および長手方向に並ぶ検出透過強度を構成要素とする検出透過強度テーブルを作成する検出透過強度テーブル作成手段と、検出透過強度テーブルの構成要素ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均を求める透過強度平均演算手段と、検査体の幅方向および長手方向に並ぶ平均透過強度を構成要素とする平均透過強度テーブルを作成する平均透過強度テーブル作成手段と、両強度テーブルの対応する構成要素ごとに検出透過強度と平均透過強度との差分を求める透過強度差分演算手段と、前記透過強度差分により欠陥判定を行う欠陥判定手段とからなる探傷データ処理装置を備えている。

この発明の第３の超音波探傷装置は、板状または帯状の検査体の片面側または両面側に、複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列を備え、前記探触子列で検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷装置において、前記探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が前記走査順に検査体長手方向に並ぶ検出透過強度群について、検出透過強度ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求める移動平均透過強度演算手段と、前記検出透過強度とこれに対応する移動平均透過強度の差分を求める透過強度差分演算手段と、前記両透過強度差分により欠陥判定を行う欠陥判定手段とからなる探傷データ処理装置を備えている。

この発明の第１の超音波探傷方法および装置では、隣り合う２箇所の探触子位置では、表面状態や傾き等の様子はほぼ等しいため、それらによる透過強度の変化もほぼ等しい。また、隣り合う２つの探触子位置に、異なる欠陥が同時に発生することはほとんどない。したがって、両受信探触子からの検出透過強度の差分を用いることにより、検査体の表面状態や傾き等による透過強度の変動は低減し、安定して欠陥を検出することができる。

この発明の第２および第３の超音波探傷方法ならびにその装置では、検出位置の検出透過強度とその前後の検出透過強度との平均値を用いるので、表面の汚れや傾きによる透過強度変化が平均化される。この結果、検査体の表面状態や傾き等による透過強度の変動は低減し、安定して欠陥を検出することができる。

前記第１、第２および第３の超音波探傷装置は、この発明の第１、第２および第３の超音波探傷方法をそれぞれ効果的に実施することができる。

この発明の第１の超音波探傷方法の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、上記超音波探傷方法を実施する装置の一例を模式的に示す装置全体図である。検査体Ｓは、熱間圧延鋼板である。

検査体Ｓに間隔をおいて上下に対向するようにして、検査体Ｓの下面側に送信探触子１０a、１０b……が、上面側に受信探触子１２a、１２b……がそれぞれ配置されている。さらに、上下で対となった送信探触子１０と受信探触子１２との複数組が検査体幅方向に１列に幅いっぱいに並んでいる。検査体幅方向に隣り合う探触子の幅は、検出したい欠陥の幅によって実験的に決定される。配列する探触子の数は図１では２個しか図示されていないが、前記探触子の幅と検査対象の幅とによって定められる。例えば、探触子の幅が９ｍｍ、探触子間のギャップが１ｍｍであった場合、探触子のピッチは１０ｍｍとなる。したがって、検査体Ｓの幅が１０００ｍｍであれば、その全幅を検査しようとすれば、１０００ｍｍ／１０ｍｍ＝１００個の探触子が必要である。検査体Ｓおよび探触子１０、１２は、タンク内の静水または水ジェット流（いずれも図示しない）中に浸漬されている。

送信探触子１０には発信器１６が、受信探触子１２には受信器１８がそれぞれ接続されている。送信探触子１０には発信器１６からパルスが印加され、例えば５MHz程度の超音波が検査体Ｓに向けて発生される。受信器１８に接続された差分器２０は、隣り合う受信探触子１２a、１２b……からそれざぞれ出力された超音波透過強度の差分を演算する。差分器２０に接続された表示装置２４はこれに設けられた欠陥判定手段で前記透過強度差分に基づいて欠陥判定を行い、その結果を表示する。発信器１６および表示装置２４は、同期制御器２２で高周波電圧発信および探傷結果表示の同期がとられている。

上記のように構成された超音波探傷装置において、検査体Ｓをこれの長手方向（図１の紙面に対し直角方向）に送りながら、探触子１０、１２で検査体を走査して探傷する。隣り合う受信探触子１２a、１２b……で検出された超音波透過強度（以下、検出透過強度という）について、差分器２０で差分が演算される。隣り合う２箇所の探触子位置では、表面状態や傾き等の様子はほぼ等しいため、それらによる透過強度の変化もほぼ等しい。また、隣り合う２つの探触子位置に、異なる欠陥が同時に発生することはほとんどない。したがって、両受信探触子からの検出透過強度の差分を用いることにより、検査体Ｓの表面状態や傾き等による透過強度の変動は低減し、安定して欠陥を検出することができる。

つぎに、この発明の第２の超音波探傷方法の実施の形態について、図２〜図８を参照して説明する。図２は、上記超音波探傷方法を実施する装置の一例を模式的に示す装置全体図である。なお、図１に示す装置、部材と同様のものには同一の参照符号を付け、その詳細な説明は省略する。

送信探触子１０、受信探触子１２、発信器１６、受信器１８および同期制御器２２は、図１に示す装置と同じである。受信器１８に探傷データ処理装置３０およびディスプレイ３２が接続されている。送信探触子１０および受信探触子１２は、２６組が上下に対向するように配置されている。上記探傷データ処理装置３０はコンピューターからなり、検出透過強度テーブル作成手段、透過強度平均演算手段、平均透過強度テーブル作成手段、透過強度差分演算手段および欠陥判定手段を備えている。

上記のように構成された超音波探傷装置において、検査体Ｓをこれの長手方向（図２の紙面に対し直角方向）に送りながら、２６組の探触子１０、１２で検査体Ｓを走査する。幅方向に１列に並ぶ受信探触子１２で検出された検出透過強度が、受信器１８から探傷データ処理装置３０に走査に従って逐次入力される。図３は、汚れのある検査体表面を模式的に示している。図３で、左右方向が検査体幅方向であり、上下方向が検査体長手（走査）方向である。

探傷データ処理装置３０において、平坦な面で汚れのない部分を５、汚れにより透過エコーが検出されない部分を０として検出透過強度がデジタル化される。検出透過強度テーブル作成手段によりデジタル化された検出透過強度を構成要素とし、検査体幅方向を行方向、長手方向を列方向とする検出透過強度テーブルが作成される。図４は、検出透過強度テーブルの例を示している。ついで、透過強度平均演算手段により検出透過強度テーブルの構成要素ごとに検査体幅方向に沿った移動平均が求められ、平均透過強度テーブル作成手段により検出透過強度テーブルに対応する平均透過強度テーブルが作成される。図５は、上記検出透過強度テーブルに基づいて作成された平均透過強度テーブルを示している。さらに、透過強度差分演算手段により両透過強度テーブルの対応する構成要素ごとに検出透過強度と平均透過強度との差分が求められる。図６は、上記検出透過強度テーブルと平均透過強度テーブルとで作成された透過強度差分テーブルを示している。透過強度差分があらかじめ設定したしきい値より大きい場合、欠陥判定手段はこの透過強度差分に対応する検出透過強度は欠陥を示すものと判定される。判定結果は、ディスプレイ３２に表示される。

図７は図６の透過強度差分テーブルを線図化したものであり、図８は図４の検出透過強度テーブルを線図化したものである。それぞれの図において、折れ線Ａは汚れのない部分、折れ線Ｂは汚れのある部分を示している。図７では汚れのある部分でも透過強度差分は１．４であるが、図８では汚れ部と欠陥部との透過強度差分は１．０にしか過ぎない。この発明は生データで欠陥を探傷する場合に比べて、探傷感度がかなり高いことがわかる。これは、検出位置の検出透過強度とその前後の検出透過強度との平均値を用いるので、表面の汚れによる透過強度が平均化され、汚れによる透過強度の変動が低減することによる。

この発明の第３の超音波探傷方法は、探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が走査順に検査体長手方向に並ぶ検出透過強度群について、検出透過強度ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求め、検出透過強度とこれに対応する移動平均透過強度の差分を求めるものである。この発明の実施の形態として、探触子列で検査体をこれの長手方向に走査しながら、移動平均透過強度を求め、検出透過強度と移動平均透過強度の差分を求める方法がある。第２の超音波探傷方法が検出透過強度テーブルおよび移動平均透過強度テーブルを作成して両透過強度の差分を求めるもであるが、第３の超音波探傷方法はこれらテーブルを作成することなく差分を求める。また、第３の超音波探傷装置は第２の装置と同様の構成となるが、探傷データ処理装置での処理内容が上記方法の相違により一部異なる。

この発明は、上記実施の形態に限られるものではない。例えば、検出透過強度の移動平均は検査体の幅方向に沿って求めたが、検査体の長手方向に沿う移動平均、あるいは幅方向ｍ×長手方向ｎ（ｍ＝ｎも含む）のｍ・ｎ個についての移動平均であってもよい。また、この発明の超音波探傷方法は、線状欠陥だけではなく、面状欠陥も検出可能である。

第１発明の超音波探傷装置の一例を模式的に示す装置全体図である。第２発明の超音波探傷装置の一例を模式的に示す装置全体図である。汚れのある検査体表面を模式的に示す図面である。検出透過強度テーブルの例を示す図表である。平均透過強度テーブルの例を示す図表である。透過強度差分テーブルの例を示す図表である。図６の透過強度差分テーブルを線図化した図面である。図４の検出透過強度テーブルを線図化した図面である。透過法による超音波探傷方法の説明図である。欠陥による超音波透過強度の低下を示す模式図である。反射板を利用した透過法による超音波探傷方法の説明図である。傾斜角度と超音波透過強度との関係を示す線図である。図１２における傾斜角度の方向を説明する図面である。

符号の説明

１０送信探触子１２受信探触子
１４送受信探触子１５反射板
１６発信器１８受信器
２０差分器２２同期制御器
２４表示装置３０探傷データ処理装置
３２ディスプレイ
Ｆ欠陥Ｓ検査体

Claims

板状または帯状の検査体の片面側または両面側に複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、検査体幅方向に隣り合う探触子で検出した透過強度の差分を求め、前記透過強度差分により欠陥を検出することを特徴とする超音波探傷方法。
板状または帯状の検査体の片面側または両面側に、複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列を備え、前記探触子列で検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷装置において、検査体幅方向に隣り合う探触子で検出した透過強度の差分を求める差分器と、前記透過強度差分により欠陥判定を行う欠陥判定手段とを備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
板状または帯状の検査体の片面側または両面側に複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、前記探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が前記走査順に検査体長手方向に並ぶように配列された検出透過強度を構成要素とする検出透過強度テーブルを作成し、検出透過強度テーブルの構成要素ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求め、検査体の幅方向および長手方向に並ぶ移動平均透過強度を構成要素とする移動平均透過強度テーブルを作成し、両透過強度テーブルの対応する構成要素ごとに前記検出透過強度と移動平均透過強度との差分を求め、前記両透過強度の差分により欠陥を検出することを特徴とする超音波探傷方法。
板状または帯状の検査体の片面側または両面側に複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列で、検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷方法において、前記探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が前記走査順に検査体長手方向に並ぶ検出透過強度群について、検出透過強度ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求め、前記検出透過強度とこれに対応する移動平均透過強度との差分を求め、前記両透過強度の差分により欠陥を検出することを特徴とする超音波探傷方法。
板状または帯状の検査体の片面側または両面側に、複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列を備え、前記探触子列で検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷装置において、前記探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が前記走査順に検査体長手方向に並ぶように配列された検出透過強度を構成要素とする検出透過強度テーブルを作成する検出透過強度テーブル作成手段と、検出透過強度テーブルの構成要素ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均を求める透過強度平均演算手段と、検査体の幅方向および長手方向に並ぶ平均透過強度を構成要素とする平均透過強度テーブルを作成する平均透過強度テーブル作成手段と、両強度テーブルの対応する構成要素ごとに検出透過強度と平均透過強度との差分を求める透過強度差分演算手段と、前記透過強度差分により欠陥判定を行う欠陥判定手段とからなる探傷データ処理装置を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
板状または帯状の検査体の片面側または両面側に、複数の探触子が検査体幅方向に隣接または近接して並ぶ探触子列を備え、前記探触子列で検査体をこれの長手方向に走査する超音波探傷装置において、前記探触子列で検出した検査体幅方向に並ぶ複数の検出透過強度からなる検出透過強度列に後続の検出透過強度列が前記走査順に検査体長手方向に並ぶ検出透過強度群について、検出透過強度ごとに検査体幅方向および長手方向に沿って移動平均透過強度を求める移動平均透過強度演算手段と、前記検出透過強度とこれに対応する移動平均透過強度の差分を求める透過強度差分演算手段と、前記両透過強度差分により欠陥判定を行う欠陥判定手段とからなる探傷データ処理装置を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。