JP2008008709A - Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検体の探傷を行う超音波探傷方法に関し、特に表面に塗膜が形成された被検体の探傷を行う超音波探傷方法、及びその方法を実施するための超音波装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method for flaw detection of a subject, and more particularly to an ultrasonic flaw detection method for flaw detection of a subject with a coating film formed on the surface, and an ultrasonic apparatus for performing the method.
表面に塗膜が形成されている被検体に対して超音波探傷を行う場合、塗膜中で超音波が減衰することに起因して、傷を見落としたり、傷の過小評価または過大評価がなされたりするなどの問題があった。この問題を回避するために、塗膜を除去した上で探傷を実行し、その後に再度表面に塗装を施すことが考えられるが、これでは高コスト化を招来するという問題があった。 When ultrasonic flaw detection is performed on an object with a coating film formed on the surface, the ultrasonic wave is attenuated in the coating film, resulting in oversight of the scratch or underestimation or overestimation of the scratch. There was a problem such as. In order to avoid this problem, it is conceivable to carry out flaw detection after removing the coating film, and then paint the surface again. However, this has the problem of increasing the cost.
このような問題に対応するために、塗膜を除去することなく探傷を行う超音波探傷方法として、次のものが提案されている。 In order to cope with such a problem, the following has been proposed as an ultrasonic flaw detection method for flaw detection without removing the coating film.
第1に、(1)塗膜の種類ごとに、塗膜の厚さと塗膜中の超音波の減衰量との関係を予め調べておき、(2)探傷を実行する前または探傷を実行する際に、実際の被検体の塗膜の厚さを測定し、(3)上記(1)及び(2)の結果に基づいて、超音波の減衰量の推定及び探傷感度(探傷の目的に応じて適度に調整された超音波探傷装置の感度)の補正を行うという方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照。)。この方法のように、塗膜の厚さと塗膜中の超音波の減衰量との関係を予め把握することによって、塗膜を除去することなく、被検体の探傷が可能となる。
First, (1) for each type of coating film, the relationship between the thickness of the coating film and the amount of attenuation of ultrasonic waves in the coating film is examined in advance, and (2) before flaw detection or flaw detection is performed. In this case, the thickness of the coating film of the actual specimen is measured. (3) Based on the results of (1) and (2) above, estimation of ultrasonic attenuation and flaw detection sensitivity (depending on the purpose of flaw detection) And a method of correcting the sensitivity of the ultrasonic flaw detector adjusted appropriately) (see, for example,
第2に、塗膜による超音波の減衰を回避するために、針型の探触子を塗膜に突き刺すことによって、基材に対して超音波を直接入射して、探傷を実行する方法が提案されている(例えば、特許文献3を参照。)。この方法によれば、塗膜による影響を排除することができるため、より正確な探傷を行うことができるようになる。
ところで、上記の第1の超音波探傷方法の場合、塗膜及び塗膜と基材との境界面はどの部位であっても同一の音響特性を有していることを前提としている。しかしながら、実際には、塗膜の音響特性に経年変化の影響により、塗膜の音響特性が部位によって異なったり、ブラストなどの表面処理及び下塗り材などの影響により、塗膜と基材との境界面の音響特性が部位によって異なったりする。そのため、予め調べておいた塗膜中の超音波の減衰量と実際の超音波の減衰量とが異なっていたり、塗膜と基材との境界面での超音波の通過量が異なっていたりすることとなる。その結果、第1の超音波探傷方法によると、探傷感度の補正を適切に行うことが困難となり、傷の過小評価または過大評価が生じ得る。 By the way, in the case of the first ultrasonic flaw detection method described above, it is premised that the coating film and the boundary surface between the coating film and the substrate have the same acoustic characteristics at any part. However, in reality, the acoustic characteristics of the coating film vary depending on the site due to the effects of secular change, and the boundary between the coating film and the substrate due to surface treatment such as blasting and the effect of the primer. The acoustic characteristics of the surface may vary depending on the part. For this reason, the ultrasonic attenuation amount in the coating film, which has been examined in advance, and the actual ultrasonic attenuation amount are different, or the ultrasonic wave passing amount at the interface between the coating film and the substrate is different. Will be. As a result, according to the first ultrasonic flaw detection method, it is difficult to appropriately correct the flaw detection sensitivity, and underestimation or overestimation of the flaw may occur.
また、上記の第2の超音波探傷方法によれば、針型の探触子を塗膜に突き刺すことによって、塗膜に傷をつけることになるので、探傷終了後に、塗装の補修を行う必要が生ずるという問題がある。さらに、針型の探触子の場合、振動子のサイズが非常に小さくなるため、超音波が広がることになり、その結果傷の寸法の正確な評価が困難になるという問題がある。 Further, according to the second ultrasonic flaw detection method described above, since the coating film is damaged by piercing the coating film with a needle-type probe, it is necessary to repair the coating after completion of the flaw detection. There is a problem that occurs. Furthermore, in the case of a needle-type probe, since the size of the vibrator becomes very small, the ultrasonic wave spreads, and as a result, there is a problem that it is difficult to accurately evaluate the size of the scratch.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、塗膜が表面に形成された被検体の超音波探傷を、塗膜を傷つけることなく、正確に行うことができる超音波探傷方法及びそ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にある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to perform ultrasonic flaw detection of a subject having a coating film formed on the surface thereof accurately without damaging the coating film. An object of the present invention is to provide a flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus for carrying out the method.
本発明者等は、塗膜が表面に形成された被検体の超音波探傷を行うにあたって、塗膜を傷つけることなく、正確な評価をするために、どのようにして探傷感度の補正を行うべきかについて鋭意検討した。 The inventors should correct the flaw detection sensitivity in order to perform an accurate evaluation without damaging the coating film when performing ultrasonic flaw detection on the specimen having the coating film formed on the surface. We studied earnestly.
図1は、超音波探傷におけるエコーの概念を示す概念図である。図1において、被検体10は、基材11の表面に塗膜12が形成されてなる構造物である。以下では、図1に示すように、塗膜12の表面からのエコーを表面エコーと、塗膜12と基材11との境界面からのエコーを界面エコーと、基材11の底面からのエコーを底面エコーとそれぞれ称する。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the concept of echo in ultrasonic flaw detection. In FIG. 1, a
図2は、探傷感度の補正前における底面エコー高さと塗膜厚さとの関係を示すグラフである。このグラフは、16個の振動子を有するフェイズドアレイ探触子を用いて、垂直探傷法により、表面に塗膜が形成された被検体(以下、塗膜付被検体という)の探傷を行った場合の試験結果を示している。なお、この試験では、周波数10MHzの超音波を用いている。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the bottom echo height and the coating thickness before the flaw detection sensitivity is corrected. This graph used a phased array probe having 16 transducers to detect a specimen (hereinafter referred to as a specimen with a coating film) having a coating film formed on the surface by a vertical flaw detection method. The test results are shown. In this test, ultrasonic waves having a frequency of 10 MHz are used.
図2においては、表面に塗膜が形成されていない被検体の場合と塗膜付被検体の場合との底面エコー高さの比を、底面エコー高さとして、黒塗りの三角でプロットしている。 In FIG. 2, the ratio of the bottom surface echo height between the case of the subject having no coating film formed on the surface and the case of the subject with the coating film is plotted as a bottom surface echo height with a black triangle. Yes.
塗膜厚さが増加すればするほど、塗膜中での超音波の減衰量も増加する。したがって、図2に示すとおり、塗膜厚さが増加するにしたがって、底面エコー高さが減少することになる。 As the coating thickness increases, the amount of ultrasonic attenuation in the coating also increases. Therefore, as shown in FIG. 2, the bottom echo height decreases as the coating thickness increases.
上述した従来の第1の超音波探傷方法では、図2に示すような塗膜厚さと底面エコー高さとの関係を予め調査しておき、その後に実際の被検体の塗膜の厚さを測定し、その塗膜の厚さと、予め調査しておいた塗膜厚さ及び底面エコー高さの関係とから、超音波の減衰量を推定する。そして、その超音波の減衰量に基づいて探傷感度の補正を行う。そのようにして、探傷感度の補正を行った場合の塗膜厚さと底面エコー高さとの関係を示すグラフが図3である。 In the first conventional ultrasonic flaw detection method described above, the relationship between the coating film thickness and the bottom echo height as shown in FIG. 2 is investigated in advance, and then the actual coating thickness of the subject is measured. Then, the attenuation amount of the ultrasonic wave is estimated from the thickness of the coating film and the relationship between the coating film thickness and the bottom surface echo height investigated in advance. Then, the flaw detection sensitivity is corrected based on the attenuation amount of the ultrasonic wave. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the coating film thickness and the bottom surface echo height when the flaw detection sensitivity is corrected as described above.
図3に示すように、塗膜厚さによって、底面エコー高さに大きなばらつきが生じている。ここで、底面エコー高さの標準偏差は1.37dB程度であり、最大値と最小値との差は約6dBである。このように底面エコー高さに大きなばらつきが生じる場合、傷を過小評価したり過大評価したりするという問題を招来することになる。 As shown in FIG. 3, the bottom echo height varies greatly depending on the coating thickness. Here, the standard deviation of the bottom echo height is about 1.37 dB, and the difference between the maximum value and the minimum value is about 6 dB. Thus, when a large variation occurs in the bottom surface echo height, a problem of underestimating or overestimating the scratch is caused.
このように底面エコー高さを用いて超音波の減衰量を推測することとした場合、誤差が生じ易い。 In this way, when the attenuation amount of the ultrasonic wave is estimated using the bottom surface echo height, an error is likely to occur.
また、底面エコー高さを用いる場合は、次のような問題もある。すなわち、塗膜中の超音波の減衰量を正確に測定するためには、探傷する箇所で底面エコー高さを測定する必要があるが、被検体の底面は溶接部などが存在するため平面ではない場合が多く、底面エコー高さの測定が困難になることが多い。よって、塗膜中の超音波の減衰量を正確に測定することが困難となり得る。 In addition, when the bottom echo height is used, there are the following problems. In other words, in order to accurately measure the attenuation of ultrasonic waves in the coating film, it is necessary to measure the bottom echo height at the flaw detection site, but the bottom surface of the subject has a welded part, etc. In many cases, it is difficult to measure the bottom echo height. Therefore, it can be difficult to accurately measure the attenuation of ultrasonic waves in the coating film.
本発明者等は、上記のとおり、底面エコー高さを用いる方法によれば塗膜中の超音波の減衰量を測定することが難しく、その結果、探傷感度を適正に補正することができないと考えた。そして、塗膜と基材との境界面は多くの場合は平面であることから、界面エコー高さの測定は、底面エコー高さの場合と異なり、探触子を設置することが可能な箇所であれば、容易且つ正確に行うことができる点に着目した。そして、図4に示すとおり、界面エコー高さと底面エコー高さとが略1対1の関係にあることから、界面エコー高さを用いることにより、塗膜中の超音波の減衰を考慮した探傷感度の補正を適切に行うことができると考えた。 As described above, the present inventors have difficulty in measuring the attenuation of ultrasonic waves in the coating film according to the method using the bottom surface echo height, and as a result, the flaw detection sensitivity cannot be properly corrected. Thought. And since the interface between the coating film and the substrate is often a flat surface, the interface echo height measurement is different from the bottom surface echo height where the probe can be installed. Then, attention was paid to the fact that it can be performed easily and accurately. As shown in FIG. 4, since the interface echo height and the bottom surface echo height are in a substantially one-to-one relationship, the flaw detection sensitivity in consideration of attenuation of ultrasonic waves in the coating film is obtained by using the interface echo height. We thought that it was possible to correct appropriately.
これらの知見に基づいて、本発明者等は、以下に示す発明をした。 Based on these findings, the present inventors have made the invention shown below.
本発明の超音波探傷方法は、基材の表面に塗膜が形成されてなる被検体の超音波探傷方法において、垂直探傷法により、前記塗膜と前記基材との境界面からのエコー高さを測定し、測定されたエコー高さに基づいて、斜角探傷法による探傷のための探傷感度を補正し、補正された探傷感度を用いて、斜角探傷法による前記被検体の探傷を実行する。 The ultrasonic flaw detection method of the present invention is an ultrasonic flaw detection method for a subject in which a coating film is formed on the surface of a base material, and an echo height from the interface between the coating film and the base material is determined by a vertical flaw detection method. And the flaw detection sensitivity for flaw detection by the oblique flaw detection method is corrected based on the measured echo height, and flaw detection of the subject by the flaw detection method is performed using the corrected flaw detection sensitivity. Execute.
このように、被検体の塗膜と基材との境界面からのエコー高さに基づいて探傷感度の補正を行うことにより、塗膜を除去することなく、正確且つ容易に塗膜が形成された被検体の探傷を行うことができる。 Thus, by correcting the flaw detection sensitivity based on the echo height from the boundary surface between the coating film of the subject and the base material, the coating film can be formed accurately and easily without removing the coating film. It is possible to perform a flaw detection on a subject.
上記発明に係る超音波探傷方法において、前記斜角探傷法による前記被検体の探傷は、点集束型斜角探触子を用いて実行されることが望ましい。 In the ultrasonic flaw detection method according to the above invention, it is desirable that the flaw detection of the subject by the oblique flaw detection method is performed using a point focusing oblique probe.
また、上記発明に係る超音波探傷方法において、前記斜角探傷法による前記被検体の探傷は、フェイズドアレイ探触子を用いて実行されるようにしてもよい。 In the ultrasonic flaw detection method according to the invention, the flaw detection of the subject by the oblique angle flaw detection method may be performed using a phased array probe.
本発明の超音波探傷装置は、基材の表面に塗膜が形成されてなる被検体の探傷を行う超音波探傷装置において、垂直探傷用探触子と、斜角探傷用探触子と、前記垂直探傷用探触子が受信した超音波に基づいて、前記塗膜と前記基材との境界面からのエコー高さを測定する測定手段と、当該測定手段によって測定されたエコー高さに基づいて、斜角探傷法による探傷のための探傷感度を補正する補正手段とを備え、当該補正手段によって補正された探傷感度を用いて、前記斜角探傷用探触子が受信した超音波に基づき、前記被検体の探傷を実行するように構成されている。 The ultrasonic flaw detector of the present invention is an ultrasonic flaw detector that performs flaw detection on a subject having a coating film formed on the surface of a substrate.In the ultrasonic flaw detector, a vertical flaw detector, an oblique flaw detector, Based on the ultrasonic wave received by the probe for vertical flaw detection, measuring means for measuring the echo height from the interface between the coating film and the substrate, and the echo height measured by the measuring means And a correction means for correcting the flaw detection sensitivity for flaw detection by the oblique flaw detection method, and using the flaw detection sensitivity corrected by the correction means, the ultrasonic wave received by the oblique flaw detection probe is used. Based on this, the test is performed on the subject.
上記発明に係る超音波探傷装置において、前記垂直探傷探触子と前記斜角探傷用探触子とが、1つのケースに収容されていることが望ましい。 In the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention, it is preferable that the vertical flaw detection probe and the oblique flaw detection probe are accommodated in one case.
また、本発明の超音波探傷装置は、基材の表面に塗膜が形成されてなる被検体の探傷を行う超音波探傷装置において、複数の振動子が配列されてなるフェイズドアレイ探触子と、 当該フェイズドアレイ探触子の一部の振動子から放射される超音波を前記被検体の探傷面に垂直な方向へ入射させ、他の振動子から放射される超音波を前記探傷面に垂直以外の方向へ入射させるための音響ウェッジと、前記一部の振動子から放射された超音波を受信した場合、その受信した超音波に基づいて、前記塗膜と前記基材との境界面からのエコー高さを測定する測定手段と、当該測定手段によって測定されたエコー高さに基づいて、斜角探傷法による探傷のための探傷感度を補正する補正手段とを備え、前記他の振動子から放射された超音波を受信した場合、その受信した超音波に基づき、前記補正手段によって補正された探傷感度を用いて、前記被検体の探傷を実行するように構成されている。 Further, the ultrasonic flaw detector of the present invention is a phased array probe in which a plurality of transducers are arranged in an ultrasonic flaw detector that performs flaw detection on a subject having a coating film formed on the surface of a substrate. The ultrasonic waves radiated from some transducers of the phased array probe are incident in a direction perpendicular to the flaw detection surface of the subject, and the ultrasonic waves radiated from other transducers are perpendicular to the flaw detection surface. When receiving an acoustic wedge for incidence in a direction other than the ultrasonic wave radiated from the part of the vibrator, based on the received ultrasonic wave, from the boundary surface between the coating film and the base material Measuring means for measuring the echo height of the laser and correction means for correcting the flaw detection sensitivity for flaw detection by the oblique flaw detection method based on the echo height measured by the measurement means, and the other vibrator Received ultrasound emitted from If, on the basis of the ultrasonic wave the received, using the flaw detection sensitivity which is corrected by said correction means, wherein being configured to perform a flaw detection of the object.
本発明の超音波探傷方法、及びその方法を実施するための超音波探傷装置によれば、塗膜を傷つけることなく、正確な探傷を実行することができる。 According to the ultrasonic flaw detection method of the present invention and the ultrasonic flaw detection apparatus for performing the method, accurate flaw detection can be performed without damaging the coating film.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図5は、本発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の構成を示すブロック図である。図5に示すように、超音波探傷装置1は、垂直探傷のための垂直探傷用探触子2及び斜角探傷のための斜角探傷用探触子3と、超音波の送受信を行う送受信器4と、A/D変換器6と、所定の処理を実行する演算処理装置7と、ディスプレイ等で構成される出力装置8とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to
垂直探傷用探触子2及び斜角探傷用探触子3は、点集束型斜角探触子であり、塗膜12を含む被検体10の底面近傍に焦点位置が設定されている。
The vertical
基材11の表面に塗膜12が形成されてなる被検体10の表面、すなわち塗膜12の表面上に、垂直探傷用探触子2及び斜角探傷用探触子3が配置される。これらの垂直探傷用探触子2及び斜角探傷用探触子3は、送受信器4に接続されており、当該送受信器4は、これらの垂直探傷用探触子2及び斜角探傷用探触子3を介して、超音波の送受信を行う。
The vertical
また、送受信器4は、受信した超音波を所定の増幅率で増幅するための増幅器5を備えている。この増幅率は、超音波探傷装置1の探傷感度に相当するものである。
The
A/D変換器6は、送受信器4から受けた電気信号をデジタル化し、そのデジタルデータを演算処理装置7へ出力する。
The A /
演算処理装置7は、A/D変換器6から受け取ったデータに基づいて、後述するような処理を実行する。そして、その処理結果は、ディスプレイ等で構成される出力装置8にて出力される。
The
なお、本発明の超音波探傷装置が備える垂直探傷用探触子2及び斜角探傷用探触子3は、点集束型斜角探触子に限定されるわけではなく、他の種類の探触子を用いることが可能である。もっとも、厚みが5mm以下の薄板を被検体とする場合、通常型の探触子では音場が不安定な近距離音場内での探傷となり、感度補正を実行したとしても、傷の検出及びその傷の寸法の測定を正確に行うことができないおそれがあるため、上述したとおり、焦点位置を被検体の底面近傍に設定可能な探触子を用いることが望ましい。そのような探触子としては、点集束型斜角探触子の他にも、例えばフェイズドアレイ探触子などが挙げられる。
Note that the vertical
次に、以上のように構成された本発明の超音波探傷装置1の動作について、説明する。
Next, the operation of the
図6は、実施の形態1に係る本発明の超音波探傷装置1の動作の流れを示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of operations of the
まず、超音波探傷装置1は、垂直探傷法により、塗膜12と基材11との境界面からのエコー高さ、すなわち界面エコー高さを測定する(S101)。具体的には、送受信器4が、垂直探傷用探触子2を介して超音波の送受信を行い、界面エコー高さを測定する。
First, the
このようにして得られた界面エコー高さにより塗膜中の超音波の減衰量を推測することができる。しかし、垂直探傷法と斜角探傷法とでは、超音波の通る経路が異なるため、ステップS101にて測定された界面エコー高さ、すなわち垂直探傷法により測定された界面エコー高さをそのまま用いて、斜角探傷法による探傷を実行することは妥当ではない。 The attenuation amount of ultrasonic waves in the coating film can be estimated from the height of the interface echo thus obtained. However, since the ultrasonic path differs between the vertical flaw detection method and the oblique flaw detection method, the interface echo height measured in step S101, that is, the interface echo height measured by the vertical flaw detection method is used as it is. It is not appropriate to carry out flaw detection by the bevel flaw detection method.
そこで、超音波探傷装置1は、斜角探傷法用の探傷感度を求めるべく、ステップS101にて測定した界面エコー高さに基づいて、探傷感度の補正量を算出する(S102)。より具体的には、以下のとおりの処理を実行する。
Therefore, the
図7は、斜角探傷法による場合の塗膜厚さとコーナーエコー高さとの関係を示すグラフである。図7においては、表面に塗膜が形成されていない被検体の場合と塗膜付被検体の場合とのコーナーエコー高さの比を、コーナーエコー高さとして、黒塗りの丸でプロットしている。ここで、コーナーエコーとは、所定の斜角で超音波が送信された場合における、被検体の底面角部からのエコーをいう。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the coating film thickness and the corner echo height when the oblique flaw detection method is used. In FIG. 7, the ratio of the corner echo height between the case of the specimen having no coating film on the surface and the case of the specimen with the coating film is plotted as a corner echo height with a black circle. Yes. Here, the corner echo refers to an echo from the bottom corner of the subject when ultrasonic waves are transmitted at a predetermined oblique angle.
ステップS102において、超音波探傷装置1が備える演算処理装置7は、探傷感度の補正量ΔHの値を、式ΔH=−9.15δ−10.03にしたがって算出する。ここで、δは、垂直探傷法での界面エコー高さの測定結果から求めた塗膜厚さを示しており、具体的には、δ=((HI−HS)/5.61)+0.32で求められる値である。なお、HIは界面エコー高さを、HSは表面エコー高さをそれぞれ示している。
In step S102, the
このようにして算出された補正量にしたがって補正をした場合、次のような顕著な効果がある。 When correction is performed according to the correction amount calculated in this way, the following significant effects are obtained.
図8Aは、探傷感度の補正前における底面エコー高さ及び界面エコー高さと塗膜厚さとの関係を示すグラフであり、図8Bは、本発明の超音波探傷方法による探傷感度の補正後における底面エコー高さと塗膜厚さとの関係を示すグラフである。 FIG. 8A is a graph showing the relationship between the bottom surface echo height and the interface echo height and the coating thickness before the flaw detection sensitivity is corrected, and FIG. 8B is the bottom surface after the flaw detection sensitivity is corrected by the ultrasonic flaw detection method of the present invention. It is a graph which shows the relationship between echo height and coating-film thickness.
図8Aにおいては、表面に塗膜が形成されていない被検体の場合と塗膜付被検体の場合との底面エコー高さの比を、探傷感度の補正前における底面エコー高さとして、黒塗りの三角でプロットしている。また、界面エコー高さと表面エコー高さとの比を、界面エコー高さとして、白抜きの丸でプロットしている。 In FIG. 8A, the ratio of the bottom surface echo height between the case of the subject having no coating film formed on the surface and the case of the subject with the coating film is defined as the bottom surface echo height before correction of the flaw detection sensitivity. The triangle is plotted. The ratio between the interface echo height and the surface echo height is plotted as a white circle as the interface echo height.
塗膜厚さが増加すればするほど、塗膜中での超音波の減衰量も増加するため、補正前においては、図8Aに示すとおり、塗膜厚さが増加するにしたがって、底面エコー高さが減少することになる。 As the coating thickness increases, the attenuation of ultrasonic waves in the coating also increases. Therefore, before correction, as shown in FIG. 8A, the bottom echo height increases as the coating thickness increases. Will be reduced.
これに対し、上述したように界面エコー高さを用いて探傷感度を補正した後においては、図8Bに示すとおり、塗膜厚さが異なっていても、底面エコー高さはほぼ一定である。ここで、本発明の超音波探傷方法による補正後の底面エコー高さの標準偏差は0.19dB程度である。図3を参照して上述したように、従来の第1の超音波探傷方法による補正後の底面エコー高さの標準偏差が1.37dB程度であることと比較すると、補正後の底面エコー高さのばらつきが小さいことがわかる。この程度であれば、塗膜厚さが異なったとしても、傷の評価を正確に行うことができる。 On the other hand, after correcting the flaw detection sensitivity using the interface echo height as described above, the bottom surface echo height is substantially constant even when the coating film thickness is different as shown in FIG. 8B. Here, the standard deviation of the bottom echo height after correction by the ultrasonic flaw detection method of the present invention is about 0.19 dB. As described above with reference to FIG. 3, the bottom echo height after the correction is compared with the standard deviation of the bottom echo height after the correction by the conventional first ultrasonic flaw detection method is about 1.37 dB. It can be seen that the variation in is small. If it is this grade, even if a coating film thickness differs, evaluation of a crack can be performed correctly.
次に、超音波探傷装置1は、ステップS102で算出された探傷感度の補正量を用いて、探傷感度の設定を行う(S103)。より具体的には、送受信器4が有する増幅器5における増幅率が、演算処理装置7によって算出された補正量が反映された探傷感度に基づく値となるように、設定される。
Next, the ultrasonic
上述したとおり、本実施の形態では、超音波探傷装置1が探傷感度の設定(増幅率の設定)を自動的に行っているが、例えば、オペレータが手動で探傷感度を設定するようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the
そして、超音波探傷装置1が備える送受信器4が、斜角探傷用探触子3を介して超音波の送受信を行うことにより、被検体の探傷を実行する(S104)。
Then, the transmitter /
図9は、本発明の超音波探傷装置1による塗膜付被検体の探傷の結果を示すグラフである。このグラフに示されている結果は、超音波探傷装置1が、人工的に傷が設けられた試験体を探傷し、内在する傷の高さを測定したものである。この試験体としては、塗膜厚さが0.8mmのもの、2.2〜2.3mmのもの、及び2.4〜2.6mmのものを用意した。なお、傷の寸法の測定方法は、エコー高さの影響を受けにくいドロップ法を用いている。
FIG. 9 is a graph showing the results of flaw detection of a specimen with a coating film by the ultrasonic
図9に示すように、塗膜厚さの大小に関係なく、実際の傷の高さ(実きず高さ)と、超音波探傷装置1によって評価された傷の高さ(きず指示高さ)との誤差は極めて小さい(標準偏差0.33mm)。このように、本発明の超音波探傷装置1によれば、塗膜付被検体であっても、正確且つ容易に探傷を行うことができる。
As shown in FIG. 9, regardless of the thickness of the coating film, the actual height of the flaw (actual flaw height) and the height of the flaw (flaw indication height) evaluated by the
以上のように、本発明の超音波探傷装置1において、傷の高さにかかわらず良好な探傷結果を得ることができるのは、探傷感度の補正を、傷の高さに影響されずに適切に行うことができるからである。以下、比較例と対比しながら、この点について説明する。
As described above, in the ultrasonic
実験として、人工的に傷が設けられた塗膜厚さが3種類の試験体を用意し、この試験体に対して、本発明の超音波探傷方法及び上述した従来の第1の超音波探傷方法によって探傷を行い、探傷感度の補正前後でのエコー高さと塗膜厚さとの関係を求めた。なお、試験体には、高さが3mm、2mm、1mm、0.5mmの傷がそれぞれ設けられている。 As an experiment, three types of test specimens with artificially scratched coatings were prepared, and the ultrasonic test method of the present invention and the above-described conventional first ultrasonic test were performed on the test specimens. The flaw detection was performed by the method, and the relationship between the echo height before and after the flaw detection sensitivity was corrected and the coating thickness was determined. The specimen is provided with scratches having a height of 3 mm, 2 mm, 1 mm, and 0.5 mm.
図10Aは、従来の第1の超音波探傷方法による場合における、探傷感度の補正前の塗膜厚さとエコー高さとの関係を示すグラフであり、図10Bは、同じく探傷感度の補正後の塗膜厚さとエコー高さとの関係を示すグラフである。 FIG. 10A is a graph showing the relationship between the coating thickness before the correction of flaw detection sensitivity and the echo height in the case of the first conventional ultrasonic flaw detection method, and FIG. 10B is the same as the coating after the flaw detection sensitivity is corrected. It is a graph which shows the relationship between a film thickness and echo height.
また、図11Aは、本発明の超音波探傷方法による場合における、探傷感度の補正前の塗膜厚さと界面エコー高さとの関係を示すグラフであり、図11Bは、同じく探傷感度の補正後の塗膜厚さと界面エコー高さとの関係を示すグラフである。 FIG. 11A is a graph showing the relationship between the coating thickness before flaw detection sensitivity correction and the interface echo height in the case of the ultrasonic flaw detection method of the present invention, and FIG. 11B is the same after flaw detection sensitivity correction. It is a graph which shows the relationship between coating film thickness and interface echo height.
図10A及び図11Aを参照すると、何れの場合でも塗膜厚さが大きくなるにしたがってエコー高さが減少している。 Referring to FIGS. 10A and 11A, in any case, the echo height decreases as the coating thickness increases.
次に、図10B及び図11Bを参照すると、本発明の超音波探傷方法による場合では、塗膜厚さが異なっていても同じきず高さであればエコー高さは略同じであるのに対して、従来の場合では、同じきず高さであってもエコー高さがばらついているのがわかる。 Next, referring to FIG. 10B and FIG. 11B, in the case of the ultrasonic flaw detection method of the present invention, the echo height is substantially the same as long as the flaw is the same even if the coating thickness is different. In the conventional case, it can be seen that the echo height varies even with the same flaw height.
以上のエコー高さのばらつき度合いを感度補正誤差として示したのが図12である。図12は、本発明の超音波探傷方法及び従来の第1の超音波探傷方法による場合における、感度補正誤差と傷高さとの関係を示すグラフである。ここで、感度補正誤差とは、補正後のきず高さが同じである場合のきずエコー高さの最大最小値をいう。 FIG. 12 shows the degree of variation in echo height as a sensitivity correction error. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the sensitivity correction error and the flaw height in the case of the ultrasonic flaw detection method of the present invention and the conventional first ultrasonic flaw detection method. Here, the sensitivity correction error refers to the maximum and minimum values of the flaw echo height when the flaw height after correction is the same.
図12に示すように、本発明による場合は、きず高さが何れの場合であっても感度補正誤差の値は小さく、他方、従来の方法による場合は、何れのきず高さの場合でも本発明による場合よりも感度補正誤差の値が大きい。 As shown in FIG. 12, in the case of the present invention, the value of the sensitivity correction error is small regardless of the flaw height. On the other hand, in the case of the conventional method, the value of the flaw height is small. The value of the sensitivity correction error is larger than that according to the invention.
以上より、本発明の超音波探傷方法による場合では、塗膜厚さが異なっていたとしても、同じきず高さであればエコー高さが略同じになる程度に補正ができているのに対して、従来の場合では、感度補正誤差が大きく、適切な補正が行われていないことがわかる。 From the above, in the case of the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, even if the coating thickness is different, the echo height can be corrected to be substantially the same if the scratch height is the same. Thus, in the conventional case, it can be seen that the sensitivity correction error is large and appropriate correction is not performed.
(実施の形態2)
実施の形態1に係る超音波探傷装置は、垂直探傷用探触子及び斜角探傷用探触子の2つの探触子を備えている。これに対し、実施の形態2に係る超音波探傷装置は、1つの探触子を用いて、本発明の超音波探傷方法を実施するものである。
(Embodiment 2)
The ultrasonic flaw detection apparatus according to
図13は、本発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置が備える探触子の構成を示す正面図である。
FIG. 13 is a front view showing a configuration of a probe provided in the ultrasonic flaw detector according to
図13において、21は、複数の振動子が図面上の左右方向に配列してなるフェイズドアレイ探触子を示しており、このフェイズドアレイ探触子21は、音響ウェッジ22上に設けられている。
In FIG. 13,
音響ウェッジ22には、上下方向に貫通する孔23が形成されている。この孔23には、音響ウェッジ22とは音速が異なる媒質(例えば水等)が充填されている。
The acoustic wedge 22 is formed with a
図13に示すように、孔23は、フェイズドアレイ探触子21と接する上辺及び被検体10の探傷面と接する下辺が、被検体10の探傷面に対して水平方向に設けられた矩形状の部分23aと、下辺は同じく水平方向に設けられているのに対し、上辺24がフェイズドアレイ探触子21と接することなく、且つ被検体10の探傷面に対して所定の角度傾斜して設けられている部分23bとから、構成される。
As shown in FIG. 13, the
なお、実施の形態2に係る超音波探傷装置のその他の構成及び動作については、実施の形態1の場合と同様であるので、図示及び説明を省略する。
Since other configurations and operations of the ultrasonic flaw detector according to
図13における波線矢印で示すように、フェイズドアレイ探触子21から音響ウェッジ22及び孔23内へ放射された超音波は、被検体10の探傷面に入射される。このうち、フェイズドアレイ探触子21の一部の振動子から23aで示される部分を介して放射される超音波は、被検体10の探傷面に対して垂直に入射するのに対して、フェイズドアレイ探触子21の他の振動子から23bで示される部分を介して放射される超音波は、上辺24で屈折することにより、被検体10の探傷面に対して所定の角度傾斜して入射する。
As indicated by the wavy arrow in FIG. 13, the ultrasonic wave radiated from the phased
上記のとおり、孔23が形成された音響ウェッジ22を用いることにより、1つの探触子により2つ以上の屈折角で探傷することができるようになる。なお、フェイズドアレイ探触子の場合、電子的に超音波の入射角を制御することができるため、1つの探触子により垂直探傷及び斜角探傷を行うことも可能であるが、超音波の広がりには限界があるため、大きく異なる2つの屈折角(例えば、垂直及び斜角45度、斜角45度と70度等)での探傷を同時に行うことは困難である。本実施の形態によれば、このように大きく異なる2つの屈折角での探傷を同時に行うことができる。
As described above, by using the acoustic wedge 22 in which the
(実施の形態3)
実施の形態3に係る超音波探傷装置は、実施の形態1の場合と同様に、垂直探傷用探触子及び斜角探傷用探触子の2つの探触子を備えている。しかし、実施の形態1の場合では、2つの探触子が別個独立に設けられているのに対し、実施の形態3では、2つの探触子が1つのケースに収容されている。
(Embodiment 3)
As in the case of the first embodiment, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the third embodiment includes two probes, a vertical flaw detection probe and an oblique flaw detection probe. However, in the case of the first embodiment, the two probes are provided independently, whereas in the third embodiment, the two probes are accommodated in one case.
図14は、本発明の実施の形態3に係る超音波探傷装置が備える探触子の構成を示す正面図である。
FIG. 14 is a front view showing a configuration of a probe provided in the ultrasonic flaw detector according to
図14において、31は、垂直探傷用探触子を、32は、斜角探傷用探触子をそれぞれ示している。これらの垂直探傷用探触子31及び斜角探傷用探触子32は、これらの探触子のケースの役割をも持つ音響ウェッジ33に収容されている。
In FIG. 14, 31 indicates a probe for vertical flaw detection, and 32 indicates a probe for oblique flaw detection. The vertical
なお、実施の形態3に係る超音波探傷装置のその他の構成及び動作については、実施の形態1の場合と同様であるので、図示及び説明を省略する。
Since other configurations and operations of the ultrasonic flaw detector according to
図14における破線矢印で示すように、垂直探傷用探触子31から音響ウェッジ33内へ放射された超音波は、被検体10の探傷面に対して垂直に入射し、斜角探傷用探触子32から音響ウェッジ33内へ放射された超音波は、被検体10の探傷面に対して所定の角度傾斜して入射する。このようにして垂直探傷用探触子31から放射される超音波と、斜角探傷用探触子32から放射される超音波とが、被検体10の探傷面の同一の位置に入射するように、調整される。
As indicated by the broken-line arrows in FIG. 14, the ultrasonic wave radiated from the vertical
このように、垂直探傷用及び斜角探傷用の2つの探触子が1つのケース内に収容され、音響ウェッジ33によりそれらの探触子から放射される超音波の入射角を調整可能とすることによって、被検体10の探傷面の同一の位置に、両探触子からの超音波を入射させることができる。 As described above, two probes for vertical flaw detection and oblique flaw detection are accommodated in one case, and the incident angle of the ultrasonic wave radiated from these probes can be adjusted by the acoustic wedge 33. As a result, ultrasonic waves from both probes can be incident on the same position on the flaw detection surface of the subject 10.
実施の形態1の場合のように、両探触子を別個独立のものとした場合、それらの探触子からの超音波を、被検体10の探傷面の同一の位置に入射させようとすると、干渉が生じることとなる。そのため、実施の形態1の場合では、両探触子からの超音波は、干渉が生じない範囲で、被検体10の探傷面において可能な限り近い位置に入射させることになる。しかしながら、本発明の超音波探傷方法を用いて、より精度の高い探傷を行うためには、垂直探傷及び斜角探傷の何れの場合においても、探触子から放射される超音波を被検体の探傷面の同一の位置に入射させることが望ましい。この点において、実施の形態3に係る超音波探傷装置は、望ましい構成であるといえる。
When both probes are made independent as in the case of the first embodiment, the ultrasonic waves from these probes are caused to enter the same position on the flaw detection surface of the subject 10. Interference will occur. For this reason, in the case of the first embodiment, the ultrasonic waves from both probes are incident on the flaw detection surface of the subject 10 as close as possible to the extent that interference does not occur. However, in order to perform a highly accurate flaw detection using the ultrasonic flaw detection method of the present invention, in either case of vertical flaw detection or oblique flaw detection, ultrasonic waves radiated from the probe are applied to the subject. It is desirable that the light is incident on the same position on the flaw detection surface. In this respect, it can be said that the ultrasonic flaw detector according to
本発明に係る超音波探傷方法及び超音波探傷装置は、塗膜が形成された被検体の探傷を、塗膜を除去することなく正確に行うことができるため、塗膜が形成される場合が多い構造物の超音波探傷を行う場合等に有用である。 The ultrasonic flaw detection method and the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention can accurately perform flaw detection on a subject on which a coating film has been formed without removing the coating film, so that a coating film may be formed. This is useful when performing ultrasonic testing of many structures.
1 超音波探傷装置
2 垂直探傷用探触子
3 斜角探傷用探触子
4 送受信器
5 増幅器
6 A/D変換器
7 演算処理装置
8 出力装置
10 被検体
11 基材
12 塗膜
21 探触子
22 音響ウェッジ
31 垂直探傷用探触子
32 斜角探傷用探触子
33 音響ウェッジ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
垂直探傷法により、前記塗膜と前記基材との境界面からのエコー高さを測定し、
測定されたエコー高さに基づいて、斜角探傷法による探傷のための探傷感度を補正し、
補正された探傷感度を用いて、斜角探傷法による前記被検体の探傷を実行することを特徴とする超音波探傷方法。 In the ultrasonic flaw detection method for a subject in which a coating film is formed on the surface of a substrate,
By vertical flaw detection, measure the echo height from the interface between the coating film and the substrate,
Based on the measured echo height, the flaw detection sensitivity for flaw detection by the bevel flaw detection method is corrected,
An ultrasonic flaw detection method characterized by performing flaw detection on the subject by an oblique flaw detection method using the corrected flaw detection sensitivity.
垂直探傷用探触子と、
斜角探傷用探触子と、
前記垂直探傷用探触子が受信した超音波に基づいて、前記塗膜と前記基材との境界面からのエコー高さを測定する測定手段と、
当該測定手段によって測定されたエコー高さに基づいて、斜角探傷法による探傷のための探傷感度を補正する補正手段とを備え、
当該補正手段によって補正された探傷感度を用いて、前記斜角探傷用探触子が受信した超音波に基づき、前記被検体の探傷を実行するように構成されていることを特徴とする超音波探傷装置。 In an ultrasonic flaw detection apparatus that performs flaw detection on a subject in which a coating film is formed on the surface of a substrate,
A probe for vertical flaw detection,
A probe for oblique flaw detection,
Based on the ultrasonic wave received by the probe for vertical flaw detection, measuring means for measuring the echo height from the interface between the coating film and the substrate,
Correction means for correcting the flaw detection sensitivity for flaw detection by the oblique flaw detection method based on the echo height measured by the measurement means,
The ultrasonic wave is configured to perform the flaw detection of the subject based on the ultrasonic wave received by the oblique angle flaw detection probe using the flaw detection sensitivity corrected by the correction means. Flaw detection equipment.
複数の振動子が配列されてなるフェイズドアレイ探触子と、
当該フェイズドアレイ探触子の一部の振動子から放射される超音波を前記被検体の探傷面に垂直な方向へ入射させ、他の振動子から放射される超音波を前記探傷面に垂直以外の方向へ入射させるための音響ウェッジと、
前記一部の振動子から放射された超音波を受信した場合、その受信した超音波に基づいて、前記塗膜と前記基材との境界面からのエコー高さを測定する測定手段と、
当該測定手段によって測定されたエコー高さに基づいて、斜角探傷法による探傷のための探傷感度を補正する補正手段とを備え、
前記他の振動子から放射された超音波を受信した場合、その受信した超音波に基づき、前記補正手段によって補正された探傷感度を用いて、前記被検体の探傷を実行するように構成されていることを特徴とする超音波探傷装置。 In an ultrasonic flaw detection apparatus that performs flaw detection on a subject in which a coating film is formed on the surface of a substrate,
A phased array probe in which a plurality of transducers are arranged;
Ultrasound radiated from some transducers of the phased array probe is incident in a direction perpendicular to the flaw detection surface of the subject, and ultrasonic waves radiated from other transducers are other than perpendicular to the flaw detection surface An acoustic wedge for incidence in the direction of
When receiving ultrasonic waves radiated from the part of the vibrator, based on the received ultrasonic waves, measuring means for measuring the echo height from the interface between the coating film and the substrate,
Correction means for correcting the flaw detection sensitivity for flaw detection by the oblique flaw detection method based on the echo height measured by the measurement means,
When receiving ultrasonic waves radiated from the other transducers, based on the received ultrasonic waves, the flaw detection sensitivity corrected by the correction means is used to perform flaw detection of the subject. An ultrasonic flaw detector characterized by comprising:
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