JP2006337201A - Ultrasonic flaw detection method and apparatus - Google Patents
Ultrasonic flaw detection method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006337201A JP2006337201A JP2005162881A JP2005162881A JP2006337201A JP 2006337201 A JP2006337201 A JP 2006337201A JP 2005162881 A JP2005162881 A JP 2005162881A JP 2005162881 A JP2005162881 A JP 2005162881A JP 2006337201 A JP2006337201 A JP 2006337201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flaw detection
- frequency
- ultrasonic
- ultrasonic probe
- echo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、板材、管材、棒材等の被探傷材に存在する欠陥を超音波の垂直探傷によって検出する超音波探傷方法及び装置に関し、特に被探傷材底面近傍に存在する欠陥をも精度良く検出することが可能な超音波探傷方法及び装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus for detecting a defect existing in a flaw detection material such as a plate material, a tube material, and a bar material by ultrasonic vertical flaw detection, and in particular, accurately detects a flaw present near the bottom surface of the flaw detection material. The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus capable of detection.
従来より、鋼管や鋼板等の各種被探傷材に存在する介在物等の欠陥を検出するため、超音波垂直探傷法が広く用いられている。超音波垂直探傷法は、超音波を被探傷材表面に対して垂直に入射させ、被探傷材に存在する欠陥等からの反射エコーを検出することにより、欠陥の存在有無や寸法を検知する探傷方法である。ここで、被探傷材に入射させる超音波は、その周波数が高いほど分解能が向上する点で好ましい一方、周波数が高すぎると被探傷材の内部を伝搬する過程で減衰し易くなるという欠点がある。従って、被探傷材における減衰と分解能の双方を考慮の上、通常は、2〜15MHzの広帯域周波数特性を有する超音波探触子が用いられている。 Conventionally, an ultrasonic vertical flaw detection method has been widely used to detect defects such as inclusions present in various flaw detection materials such as steel pipes and steel plates. In the ultrasonic vertical flaw detection method, flaw detection is performed by detecting the presence and size of defects by making ultrasonic waves incident perpendicular to the surface of the material to be inspected and detecting reflection echoes from the defects present in the material to be inspected. Is the method. Here, the ultrasonic wave incident on the flaw detection material is preferable in that the higher the frequency, the better the resolution. On the other hand, if the frequency is too high, the ultrasonic wave is easily attenuated in the process of propagating through the flaw detection material. . Therefore, in consideration of both attenuation and resolution in the material to be inspected, an ultrasonic probe having a wideband frequency characteristic of 2 to 15 MHz is usually used.
しかしながら、超音波を被探傷材に対して垂直に入射させ内部に伝搬させることにより、超音波探触子を配置した側の表面及び反対側の表面(底面)の双方で過大な反射エコーが生じるため、表面近傍に存在する微細な欠陥からの反射エコーは、分解能の点で検出が困難(被探傷材表面からの反射エコーと欠陥からの反射エコーとを識別できない)であり、表面近傍に不感帯が存在するという問題があった。 However, when ultrasonic waves are incident on the material to be inspected perpendicularly and propagated inside, excessive reflection echoes are generated on both the surface on which the ultrasonic probe is disposed and the opposite surface (bottom surface). Therefore, it is difficult to detect reflection echoes from minute defects near the surface in terms of resolution (the reflection echoes from the surface of the flaw detection material cannot be distinguished from the reflection echoes from the defect), and there is a dead zone near the surface. There was a problem that existed.
このような被探傷材表面近傍の不感帯を低減することを目的として、従来より種々の方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Various methods have been proposed in the past for the purpose of reducing the dead zone near the surface of the flaw detection material (see, for example,
例えば、特許文献1には、周波数が15MHz〜50MHzで焦点距離が12.7〜38.1mmの超音波探触子を用いて、被探傷材の表面を含む皮下2mmの範囲で超音波ビームが収束するように水距離を設定し、点収束超音波を被探傷材表面に対して垂直に入射することで、表面から2mm以内の領域に存在する微小欠陥を検出する超音波探傷方法が提案されている。
For example, in
しかしながら、特許文献1に記載の方法は、被探傷材の表面から2mm以内の領域に存在する欠陥のみを検出対象としているため、より深い領域に存在する欠陥を検出することはできない。従って、被探傷材の厚み方向の全てを探傷するには、上記の超音波探触子とは異なる他の超音波探触子を用いる必要が生じ、超音波探触子の数が増加することによるコストの増加やメンテナンス性の低下を招くという問題がある。また、発振する超音波の周波数が15MHz〜50MHzと高周波である超音波探触子は、一般的に振動子の寸法が小さく探傷効率が低下するため、オンラインでの高効率な連続探傷への適用は困難である。
However, the method described in
また、特許文献2には、表面エコー(被探傷材の超音波入射側表面での反射エコー)が検出されてから一定の時間経過後に監視を開始し、底面エコー(被探傷材の超音波入射側と反対側の表面(底面)での反射エコー)が検出される予定時間より後に監視を終了するゲートを設定し、超音波探触子を被探傷材の入射面に沿って相対的に移動させながら超音波を送信し、前記ゲート内において最初にしきい値を越える第1エコーが検出されるまでの時間を計測して、前記表面エコーが検出されてから前記第1エコーが検出されるまでの時間を距離情報に換算し、前記距離情報の変化量から欠陥を検出する方法が提案されている。
In
しかしながら、特許文献2に記載の方法は、しきい値を越える第1エコーの距離情報で欠陥の存在を判定するため、一般的に用いられる欠陥エコー(欠陥からの反射エコー)高さから欠陥の寸法を判定する方法と異なり、欠陥の寸法を評価できないという問題がある。また、管材等を水浸法で探傷する場合、特許文献2に記載の方法のように、表面エコーが検出されてから第1エコーが検出されるまでの距離情報の変化量から欠陥を検出する構成では、管材断面の楕円率、偏芯、偏肉や超音波探触子の追従性能不足等に応じて、底面エコーの高さが大きく変動するため、欠陥の誤検出が生じる可能性がある。より具体的に説明すれば、ゲート内のしきい値を一定にすると、前述したように底面エコーの高さが変動することにより、しきい値を超える底面エコーの位置が超音波の1波長分又は複数波長分手前に変動し、欠陥が存在しないにもかかわらずあたかも底面近傍に存在する微小欠陥からの反射エコーと誤認識して検出する可能性がある。
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、被探傷材底面近傍に存在する欠陥をも精度良く検出することが可能な超音波探傷方法及び装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and provides an ultrasonic flaw detection method and apparatus capable of accurately detecting defects existing near the bottom surface of a flaw detection material. Is an issue.
前記課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項1に記載の如く、広帯域型超音波探触子から発振した超音波を被探傷材表面に対して垂直に入射させ、被探傷材からの反射エコーを前記広帯域型超音波探触子で受信することにより被探傷材内部に存在する欠陥を検出する超音波探傷方法であって、前記広帯域型超音波探触子で受信した反射エコーの周波数成分のうち、前記広帯域型超音波探触子で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断し、当該遮断後の反射エコーに基づいて被探傷材に存在する欠陥を検出することを特徴とする超音波探傷方法を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, as claimed in
斯かる発明によれば、広帯域型超音波探触子で受信した反射エコーの周波数成分のうち、広帯域型超音波探触子で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断する構成であるため、遮断しない場合と比べて(広帯域型超音波探触子で発振した超音波の周波数帯域と同じ周波数帯域の反射エコーを用いる場合に比べて)、反射エコーの分解能を高めることが可能である。従って、被探傷材底面からの反射エコーと底面近傍に存在する欠陥からの反射エコーとが識別し易くなるため、当該遮断後の反射エコーに基づいて被探傷材に存在する欠陥を検出すれば、被探傷材底面近傍に存在する欠陥をも精度良く検出することが可能である。 According to such invention, the frequency component of the reflected echo received by the broadband ultrasonic probe is higher than the lower limit value of the frequency band of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe and is higher than the center frequency. The lower cutoff frequency is set by setting a lower cutoff frequency, so compared to the case where no cutoff is made (the reflection of the same frequency band as that of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe). It is possible to increase the resolution of the reflected echo (compared to using echo). Therefore, since it becomes easy to distinguish between the reflected echo from the bottom surface of the flaw detection material and the reflection echo from the defect existing in the vicinity of the bottom surface, if a defect present in the flaw detection material is detected based on the reflected echo after the interruption, It is possible to accurately detect defects existing near the bottom surface of the flaw detection material.
なお、本発明における「広帯域型超音波探触子」とは、発振する超音波の周波数帯域が広い超音波探触子であって、発振する超音波の周波数分布を周波数分析(FFT等)によって測定したときに、広い周波数帯域まで超音波エネルギーの低下が少ない超音波探触子を意味する。例えば、発振する超音波のエネルギーが最大値より−6dB(50%)以上となる周波数の範囲を周波数帯域としたとき、この周波数帯域が中心周波数±中心周波数×0.6程度の範囲となる周波数分布を有する超音波探触子である。 The “broadband ultrasonic probe” in the present invention is an ultrasonic probe having a wide frequency band of oscillating ultrasonic waves, and the frequency distribution of the oscillating ultrasonic waves is analyzed by frequency analysis (FFT or the like). It means an ultrasonic probe in which the ultrasonic energy decreases little over a wide frequency band when measured. For example, when a frequency range in which the energy of the oscillating ultrasonic wave is −6 dB (50%) or more from the maximum value is defined as a frequency band, the frequency band is in a range of about center frequency ± center frequency × 0.6. An ultrasonic probe having a distribution.
ここで、カットオフ周波数を高めれば高めるほど、反射エコーの分解能が高まる点で好ましい一方、高めすぎると反射エコーの振幅(高さ)が小さくなって感度が低下するため逆に好ましくない。このように、分解能及び感度の双方の観点より本発明の発明者らが鋭意検討したところによれば、広帯域型超音波探触子で発振した超音波の中心周波数の80%程度の値にカットオフ周波数を設定するのが好ましいことが分かった。従って、好ましくは、特許請求の範囲の請求項2に記載の如く、前記カットオフ周波数は、前記広帯域型超音波探触子で発振した超音波の中心周波数の80%の値に設定される。
Here, the higher the cutoff frequency, the better in terms of increasing the resolution of the reflected echo. On the other hand, when the cutoff frequency is increased too much, the amplitude (height) of the reflected echo is reduced and the sensitivity is lowered. As described above, the inventors of the present invention diligently studied from the viewpoints of both resolution and sensitivity, and cut to a value of about 80% of the center frequency of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe. It has been found that it is preferable to set the off frequency. Therefore, preferably, as described in
なお、前記課題を解決するべく、本発明は、特許請求の範囲の請求項3に記載の如く、被探傷材表面に対して垂直に超音波を入射するように配置された広帯域型超音波探触子と、前記広帯域型超音波探触子で受信した被探傷材からの反射エコーの周波数成分のうち、前記広帯域型超音波探触子で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの出力信号の振幅を所定のしきい値と比較することにより、被探傷材に存在する欠陥を検出する欠陥検出回路とを備えることを特徴とする超音波探傷装置としても提供される。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a broadband ultrasonic probe arranged so that ultrasonic waves are incident perpendicularly to the surface of the material to be inspected, as claimed in
好ましくは、特許請求の範囲の請求項4に記載の如く、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数は、前記広帯域型超音波探触子で発振した超音波の中心周波数の80%の値に設定される。 Preferably, as described in claim 4 of the present invention, the cutoff frequency of the high-pass filter is set to a value that is 80% of the center frequency of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe. .
本発明に係る超音波探傷方法及び装置によれば、被探傷材からの反射エコーの分解能を高めることが可能であるため、被探傷材底面からの反射エコーと底面近傍に存在する欠陥からの反射エコーとが識別し易くなり、被探傷材底面近傍に存在する欠陥をも精度良く検出することが可能である。 According to the ultrasonic flaw detection method and apparatus according to the present invention, it is possible to increase the resolution of the reflected echo from the flaw detection material, so that the reflection echo from the bottom surface of the flaw detection material and the reflection from the defect existing in the vicinity of the bottom surface. Echoes can be easily identified, and defects existing near the bottom surface of the flaw detection material can be detected with high accuracy.
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る超音波探傷方法及び装置の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of an ultrasonic flaw detection method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings as appropriate.
図1は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置100は、被探傷材表面に対して垂直に超音波を入射するように配置された広帯域型超音波探触子(以下、適宜「探触子」と略称する)1と、探触子1で受信した被探傷材からの反射エコーについて所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断するハイパスフィルタ2と、ハイパスフィルタ2の出力信号の振幅を所定のしきい値と比較することにより、被探傷材に存在する欠陥を検出する欠陥検出回路3とを備えている。また、本実施形態に係る超音波探傷装置100は、探触子1から超音波を発振させるためのパルス信号を供給する発振器4と、探触子1で受信した被探傷材からの反射エコーを増幅してハイパスフィルタ2に出力する受信アンプ5とを備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an
本実施形態に係る探触子1は、発振する超音波が2〜15MHzの広帯域周波数特性を有するものとされている。より具体的に説明すれば、探触子1の実際の周波数帯域(中心周波数での超音波エネルギーを基準として−6dB以上の超音波エネルギーを有する帯域)は、探触子1の中心周波数±中心周波数×0.6程度の範囲内にあるため、中心周波数が10MHzの場合には、4〜16MHz程度の帯域となる。また、本実施形態に係る探触子1は、ダンパー材の選択と発振器4から供給されるパルス信号の波形調整によって、発振する超音波の波数を1〜1.5波に抑制し、これにより分解能が向上するように構成されている。
In the
なお、被探傷材の表面が管のように円弧状である場合には、探触子1の端部付近から発振した超音波が被探傷材表面で反射してしまい被探傷材の内部に入射しない事態が生じる可能性がある。従って、被探傷材表面が円弧状である場合には、探触子1として収束型探触子を用い、探触子の端部付近から発振した超音波も被探傷材内部に入射されるようにすることが好ましい。特に、被探傷材が管である場合には、管軸方向に沿った焦点を有する所謂ラインフォーカス型の探触子を用いるのが好ましい。
When the surface of the flaw detection material has an arc shape like a tube, the ultrasonic wave oscillated from the vicinity of the end of the
ハイパスフィルタ2は、探触子1で受信した被探傷材からの反射エコー(より具体的には、受信アンプ5で増幅された後の反射エコー)の周波数成分のうち、探触子1で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断するように構成されている。
The high-
超音波の分解能は波長の1/2程度である。従って、例えば、従来のようにハイパスフィルタ2を設けない場合、探触子1で発振した超音波の周波数帯域の下限値を4MHzとすると、鉄鋼材料中を伝搬する縦波超音波の速度は5900m/secであるため、その波長λは、λ=5900m/sec/4MHz=1.48mmであり、その分解能は0.79mm程度と大きくなる。しかしながら、本実施形態に係る超音波探傷装置100のように、ハイパスフィルタ2を設け、そのカットオフ周波数を例えば8MHzに設定すれば、ハイパスフィルタ2を透過した出力信号に対応する縦波超音波の波長λは、λ=5900m/sec/8MHz=0.74mmであり、その分解能は0.37mm程度に小さくなる。このため、探触子1で発振した超音波のうち分解能の大きな低周波成分が欠陥に到達して反射エコーを生じた場合であっても、ハイパスフィルタ2で反射エコーの低周波成分が遮断されることにより、ハイパスフィルタ2を設けない場合に比べて分解能が向上する。
The resolution of ultrasonic waves is about ½ of the wavelength. Therefore, for example, when the high-
図2は、本実施形態に係るハイパスフィルタ2の概略構成を模式的に示す図である。図2に示すように本実施形態に係るハイパスフィルタ2は、コンデンサCと抵抗Rとを具備するCR微分回路から構成されている。図3は、図2に示すハイパスフィルタ2のコンデンサCの容量を種々変更(400pF、800pF、10000pF)することによりハイパスフィルタ2のカットオフ周波数を変更すると共に、各条件のハイパスフィルタ2に1〜30MHzの範囲の所定の周波数をそれぞれ有する正弦波からなる各電気信号を入力して、入力電圧に対する出力電圧の比(出力比)を評価した結果を示す。なお、図3の縦軸は、各条件のハイパスフィルタ2毎に、出力比が最大値となった周波数における出力比を100%としてプロットした。また、図3の横軸は、ハイパスフィルタ2に入力した電気信号の周波数を示す。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the high-
図3に示すように、コンデンサの容量を10000pFとした場合には、出力比が70%(−3dB)以上となる周波数帯域は約2.5〜30MHzであったが、800pFの場合には約5〜30MHz、400pFの場合には約8〜30MHzとなり、コンデンサの容量を小さくするに従って、ハイパスフィルタ2のカットオフ周波数を高められることが確認できた。なお、従来より広帯域型探触子を用いる場合には、受信アンプ5にも広帯域特性が要求されるため、発振器4から供給されるパルス信号が有する微小な直流成分やゼロ点の変動の他、大きな信号(反射エコー)が入力された直後の直流成分の変動が残存して、受信アンプ5から出力されることになる。これらノイズ要因となる直流成分や低周波成分(広帯域型超音波探触子1で発振した超音波の周波数帯域外の低周波成分)を遮断するため、受信アンプ6と欠陥検出回路3との間をコンデンサーを用いて交流結合することが通常行われており、上記のコンデンサ容量が10000pFの場合がこれに相当する。すなわち、コンデンサ容量が10000pFの場合には、ハイパスフィルタ2を設けない従来の構成と同等である。
As shown in FIG. 3, when the capacitance of the capacitor is 10,000 pF, the frequency band where the output ratio is 70% (−3 dB) or more is about 2.5 to 30 MHz, but in the case of 800 pF, the frequency band is about In the case of 5 to 30 MHz and 400 pF, the frequency is about 8 to 30 MHz, and it has been confirmed that the cutoff frequency of the high-
図4は、ハイパスフィルタ2のカットオフ周波数を2.5MHz、5MHz、8MHz、9MHz、10MHzにそれぞれ設定した場合において、水浸法によって厚み8mmの被探傷材(SUS304ステンレス鋼の板材)の底面からの深さが4mmで直径が1.6mmの平底穴の検出感度(反射エコーの高さ)を測定した結果を示す。図4の縦軸は、dB値が大きいほど反射エコーの高さが低いことを意味する。図4の横軸は、ハイパスフィルタ2のカットオフ周波数(前述した出力比が70%(−3dB)となる低周波側の周波数)を示す。なお、カットオフ周波数2.5MHz、5MHz、8MHz、9MHz、10MHzは、それぞれハイパスフィルタ2が具備するコンデンサの容量を10000pF(ハイパスフィルタ2を設けない場合に相当)、800pF、400pF、200pF、100pFと変更することにより調整した。
FIG. 4 shows a case where the cut-off frequency of the high-
図4に示すように、カットオフ周波数が2.5MHzの場合には、反射エコーの周波数成分のうち、広帯域型超音波探触子1で発振した超音波の低周波域に相当する周波数成分が遮断されないため、反射エコーの高さは67dBであったが、カットオフ周波数が高くなるにつれて、反射エコーの高さは低くなり(dB値が大きくなり)感度が低下した。
As shown in FIG. 4, when the cut-off frequency is 2.5 MHz, the frequency component corresponding to the low frequency region of the ultrasonic wave oscillated by the broadband
ハイパスフィルタ2のカットオフ周波数を高めれば高めるほど、前述のように反射エコーの分解能が高まる点で好ましい一方、高めすぎると図4に示すように反射エコーの高さが低くなって感度が低下するため逆に好ましくない。従って、分解能及び感度の双方を考慮すれば、ハイパスフィルタ2のカットオフ周波数は、広帯域型超音波探触子1で発振した超音波の中心周波数の80%程度の値に設定(中心周波数が10MHzの場合には8MHzに設定)するのが好ましい。
The higher the cutoff frequency of the high-
欠陥検出回路3では、以上に説明したハイパスフィルタ2の出力信号に、表面エコーと底面エコーとの間に位置し、所定の時間幅を有するゲートを設定し、当該ゲート内に存在する出力信号の振幅を所定のしきい値と比較して、しきい値を超える振幅の出力信号が存在する場合には、被探傷材に欠陥が存在するものとして、アラーム信号や、探傷結果を記録するための記録計(図示せず)へのアナログ信号を出力するように構成されている。
In the
以上に説明したように、本実施形態に係る超音波探傷装置100は、ハイパスフィルタ2によって、探触子1で受信した反射エコーの周波数成分のうち、探触子1で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断する構成であるため、被探傷材からの反射エコーの分解能を高めることが可能である。従って、被探傷材底面からの反射エコーと底面近傍に存在する欠陥からの反射エコーとが識別し易くなるため、欠陥検出回路3で前記遮断後の反射エコーに基づいて被探傷材に存在する欠陥を検出すれば、被探傷材底面近傍に存在する欠陥をも精度良く検出することが可能である。
As described above, the ultrasonic
以下、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。 Hereinafter, the features of the present invention will be further clarified by showing examples and comparative examples.
<実施例1>
底面からの深さが0.25mmで、幅2mm、長さ5mmのスリットきずを設けたSUS304ステンレス鋼の板材(厚み10mm)を被探傷材として、その表面側に中心周波数が10MHzで4〜16MHz(実際の周波数帯域)の広帯域周波数特性を有する超音波探触子を配置し、水浸法によって被探傷材表面に対して垂直に超音波を入射させて探傷を行った。なお、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は8MHzに設定した。
<Example 1>
SUS304 stainless steel plate material (
<比較例1>
ハイパスフィルタを設けなかった点を除いて、実施例1と同様の条件で探傷を行った。
<Comparative Example 1>
Flaw detection was performed under the same conditions as in Example 1 except that the high-pass filter was not provided.
<評価結果1>
図5(a)は、実施例1におけるスリットきずの存在しない健全な底面からの反射エコー(底面エコー)の波形例を、図5(b)は、実施例1におけるスリットきずからの反射エコー(欠陥エコー)の波形例を示す。図5に示すように、実施例1における欠陥エコーは、底面エコーと十分に分離されていると共に、十分な振幅(高さ)を有しており、精度良く検出することが可能であった。一方、図6(a)は、比較例におけるスリットきずの存在しない健全な底面からの反射エコー(底面エコー)の波形例を、図6(b)は、比較例におけるスリットきずからの反射エコー(欠陥エコー)の波形例を示す。図6に示すように、比較例における欠陥エコーは、底面エコーと十分に分離されていない上、十分な振幅(高さ)も有しておらず、欠陥検出回路のゲートやしきい値の設定によっては検出することが困難であった。
<
FIG. 5A shows a waveform example of a reflected echo (bottom echo) from a healthy bottom surface without slit flaws in the first embodiment, and FIG. 5B shows a reflected echo from a slit flaw in the first embodiment ( An example of a waveform of (defect echo) is shown. As shown in FIG. 5, the defect echo in Example 1 was sufficiently separated from the bottom echo and had a sufficient amplitude (height), and could be detected with high accuracy. On the other hand, FIG. 6A shows a waveform example of a reflected echo (bottom echo) from a healthy bottom surface without slit flaws in the comparative example, and FIG. 6B shows a reflected echo from a slit flaw in the comparative example (bottom echoes). An example of a waveform of (defect echo) is shown. As shown in FIG. 6, the defect echo in the comparative example is not sufficiently separated from the bottom echo and does not have a sufficient amplitude (height), and the defect detection circuit gate and threshold value are set. It was difficult to detect.
さらに、図6(a)に示す波形においては、底面エコーの直前に、広帯域型超音波探触子で発振した超音波の低周波成分に起因した大きな振幅を有する波形Aが生じているが、図5(a)に示す波形においては、ハイパスフィルタによって低周波成分が遮断されることにより、上記の波形Aのような大きな振幅を有する波形が生じていない。このように、ハイパスフィルタによって低周波成分を遮断することにより、表面エコーと底面エコーとの間に、欠陥エコー以外の大きな振幅を有する波形が生じないため、たとえ底面近傍に存在する欠陥であっても、欠陥検出回路のゲートやしきい値を適宜設定することにより、確実に検出することができる。 Furthermore, in the waveform shown in FIG. 6A, a waveform A having a large amplitude due to the low frequency component of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe is generated immediately before the bottom surface echo. In the waveform shown in FIG. 5A, a low-frequency component is blocked by the high-pass filter, so that a waveform having a large amplitude as in the waveform A is not generated. In this way, since the low-frequency component is blocked by the high-pass filter, a waveform having a large amplitude other than the defect echo does not occur between the surface echo and the bottom echo, so even if the defect exists near the bottom surface. However, it can be reliably detected by appropriately setting the gate and threshold value of the defect detection circuit.
<実施例2>
内面からの深さが0.25mmで、幅1mm、長さ5mmのスリットきずを設けた、外径140mmで肉厚が10.5mmの二相ステンレス鋼からなる管を被探傷材として、その外面側に中心周波数が10MHzで4〜16MHz(実際の周波数帯域)の広帯域周波数特性を有する焦点位置が2インチのラインフォーカス型超音波探触子を配置し、水浸法によって被探傷材外面に対して垂直に超音波を入射させて探傷を行った。なお、ハイパスフィルタのカットオフ周波数は8MHzに設定した。
<Example 2>
A pipe made of duplex stainless steel having an outer diameter of 140 mm and a wall thickness of 10.5 mm provided with slit flaws having a depth from the inner surface of 0.25 mm, a width of 1 mm, and a length of 5 mm is used as the flaw detection material. On the side, a line focus type ultrasonic probe having a center frequency of 10 MHz and a broadband frequency characteristic of 4 to 16 MHz (actual frequency band) and a focal position of 2 inches is disposed, and the outer surface of the material to be inspected is immersed by a water immersion method. Then, flaw detection was performed by vertically injecting ultrasonic waves. The cut-off frequency of the high pass filter was set to 8 MHz.
<評価結果2>
図7(a)は、実施例2におけるスリットきずの存在しない健全な内面からの反射エコー(底面エコー)の波形例を、図7(b)は、実施例2におけるスリットきずからの反射エコー(欠陥エコー)の波形例を示す。図7に示すように、実施例1よりも小さな幅のスリットきずからの欠陥エコーであっても、底面エコーと十分に分離されていると共に、十分な振幅(高さ)を有しており、精度良く検出することが可能であった。
<
FIG. 7A shows a waveform example of a reflected echo (bottom surface echo) from a sound inner surface without slit flaws in Example 2, and FIG. 7B shows a reflected echo from a slit flaw in Example 2 ( An example of a waveform of (defect echo) is shown. As shown in FIG. 7, even a defect echo from a slit flaw having a width smaller than that of Example 1 is sufficiently separated from the bottom echo and has a sufficient amplitude (height). It was possible to detect with high accuracy.
1・・・広帯域型超音波探触子
2・・・ハイパスフィルタ
3・・・欠陥検出回路
4・・・発振器
5・・・受信アンプ
100・・・超音波探傷装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記広帯域型超音波探触子で受信した反射エコーの周波数成分のうち、前記広帯域型超音波探触子で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断し、当該遮断後の反射エコーに基づいて被探傷材に存在する欠陥を検出することを特徴とする超音波探傷方法。 The ultrasonic wave oscillated from the broadband ultrasonic probe is vertically incident on the surface of the flaw detection material, and the reflected echo from the flaw detection material is received by the wide band ultrasonic probe, so that the inside of the flaw detection material An ultrasonic flaw detection method for detecting defects existing in
Of the frequency components of the reflected echo received by the broadband ultrasonic probe, a predetermined cut that is higher than the lower limit value of the frequency band of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe and lower than the center frequency An ultrasonic flaw detection method characterized in that an off-frequency is set to cut off a low-frequency component, and a defect existing in the flaw detection material is detected based on the reflected echo after the cut-off.
前記広帯域型超音波探触子で受信した被探傷材からの反射エコーの周波数成分のうち、前記広帯域型超音波探触子で発振した超音波の周波数帯域の下限値よりも高く且つ中心周波数よりも低い所定のカットオフ周波数を設定して低周波数成分を遮断するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタの出力信号の振幅を所定のしきい値と比較することにより、被探傷材に存在する欠陥を検出する欠陥検出回路とを備えることを特徴とする超音波探傷装置。 A broadband ultrasonic probe arranged so that ultrasonic waves are incident perpendicularly to the surface of the flaw detection material;
Of the frequency components of the reflected echo from the flaw detection material received by the broadband ultrasonic probe, higher than the lower limit of the frequency band of the ultrasonic wave oscillated by the broadband ultrasonic probe and above the center frequency A high-pass filter that sets a predetermined low cutoff frequency and cuts off low-frequency components;
An ultrasonic flaw detection apparatus comprising: a defect detection circuit that detects a defect existing in a flaw detection material by comparing the amplitude of an output signal of the high-pass filter with a predetermined threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005162881A JP4552230B2 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005162881A JP4552230B2 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006337201A true JP2006337201A (en) | 2006-12-14 |
JP4552230B2 JP4552230B2 (en) | 2010-09-29 |
Family
ID=37557886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005162881A Active JP4552230B2 (en) | 2005-06-02 | 2005-06-02 | Ultrasonic flaw detection method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4552230B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110319916B (en) * | 2019-06-06 | 2020-06-30 | 浙江大学 | Limited pool low-frequency expanding method based on water area reflected wave interference measurement |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6254160A (en) * | 1985-09-03 | 1987-03-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Ultrasonic test equipment |
JPH07248317A (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic flaw detecting method |
JPH0830699B2 (en) * | 1987-09-29 | 1996-03-27 | 日立建機株式会社 | Ultrasonic measurement method |
JP2863328B2 (en) * | 1991-02-14 | 1999-03-03 | 新日本製鐵株式会社 | Water immersion ultrasonic inspection method |
-
2005
- 2005-06-02 JP JP2005162881A patent/JP4552230B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6254160A (en) * | 1985-09-03 | 1987-03-09 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Ultrasonic test equipment |
JPH0830699B2 (en) * | 1987-09-29 | 1996-03-27 | 日立建機株式会社 | Ultrasonic measurement method |
JP2863328B2 (en) * | 1991-02-14 | 1999-03-03 | 新日本製鐵株式会社 | Water immersion ultrasonic inspection method |
JPH07248317A (en) * | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic flaw detecting method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4552230B2 (en) | 2010-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101467035B (en) | Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus | |
US5085082A (en) | Apparatus and method of discriminating flaw depths in the inspection of tubular products | |
US8104347B2 (en) | Ultrasonic inspection method and device for plastics walls | |
US7779693B2 (en) | Method for nondestructive testing of pipes for surface flaws | |
JPS6128863A (en) | Nondestructive inspection method of processing member by ultrasonic wave and device thereof | |
EP1271097A2 (en) | Method for inspecting clad pipe | |
JP5558666B2 (en) | Surface defect evaluation apparatus and method for round bar steel by water immersion ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe | |
KR101949875B1 (en) | Apparatus and method for detecting defects of structures | |
JP4552230B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
JP6479478B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method | |
JP2009058238A (en) | Method and device for defect inspection | |
JPH09304363A (en) | Method for ultrasonically detecting flaw in austenitic steel casting | |
JPH09171005A (en) | Method for discriminating kind of defect by ultrasonic flaw detection | |
US20200064309A1 (en) | Inspection method | |
JP2006275945A (en) | Ultrasonic flaw detector | |
Gauthier et al. | EMAT generation of horizontally polarized guided shear waves for ultrasonic pipe inspection | |
JP4396169B2 (en) | Ultrasonic flaw detector, ultrasonic flaw detection program, and ultrasonic flaw detection method | |
RU2191376C2 (en) | Method measuring sizes of defects in process of ultrasonic inspection of articles | |
JPH07253414A (en) | Method and apparatus for ultrasonic flaw detection | |
JP2002277447A (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
JPH0617898B2 (en) | Judgment method of defect type in ultrasonic flaw detection | |
JP5430533B2 (en) | Subsurface defect detection method and apparatus | |
JP3478178B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method and apparatus | |
JPH07325070A (en) | Ultrasonic method for measuring depth of defect | |
EP4086620A1 (en) | Method and device for checking the wall of a pipeline for flaws |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070723 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100326 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100524 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100621 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100704 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4552230 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130723 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |