JP2010122120A - 角鋼用超音波探傷設備 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波探触子が四方から角鋼に接材して超音波探傷する装置において、超音波探傷装置と校正用試験片とが干渉する問題がなく、オフラインで校正できる角鋼用超音波探傷設備を提供する。
【解決手段】被探傷部材である角鋼の挿入空間を挟んで対向配置された複数の超音波探触子を備え、角鋼の搬送ライン上の探傷位置と搬送ライン外の校正位置とを相互に移行可能な超音波探傷装置と、内部に人工欠陥が形成され、断面が角形で長尺な校正用試験片の一端部を支持し、前記校正位置にある超音波探傷装置の前記超音波探触子間に、前記校正用試験片を挿通することが可能な校正用試験片支持装置とで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は角鋼の超音波探傷設備に係り、特に、角鋼の製造ラインの外側に校正試験片が付設され、オフラインでの超音波探触子の校正試験を可能にした技術に関する。

一般に超音波探傷試験では、使用する超音波探触子の感度校正を定期的に行う必要がある。感度校正には、被検査材と同等の素材に対し人工疵を設けた校正用試験片を用い、この試験片に対して超音波探傷試験を行って超音波探触子の感度校正を行っている。

従来、鉄鋼の製造ラインにおいて、鋳造後あるいは圧延後の角鋼を探傷する超音波探触子の校正を実施する方法として、校正試験片を角鋼の搬送ライン上で超音波探傷装置に通材し、オンラインで探傷試験を実施する方法が知られている。

このオンラインの校正方法は、特別な装置を必要とせず簡便な方法であるが、以下のような問題点がある。
イ．搬送設備の磨耗等によるパスライン変動が起きた場合、超音波探触子の校正用試験片に接触する位置が変化し、超音波探触子の照射範囲も変化するため、安定した校正結果が得られない。
ロ．同じ校正試験片を長く使用してパスライン上での搬送を繰り返すと、搬送ロールとの接触等により校正用試験片に傷が付くことがあり、校正精度が低下するようになる。

このような問題から、搬送ライン外側のオフライン位置に校正用試験片を設置し、超音波探傷装置をオフライン位置へ移動して校正を行う方法も、例えば、特許文献１や特許文献２に、厚板鋼板やＨ形鋼を被探傷部材とする場合についてそれぞれ開示されている。

特開平１１−３２６２９６号公報 特開２００５−１７２５９５号公報

角鋼を被探傷部材とする超音波探傷では、超音波探触子が四方から角鋼に接材して探傷を実施するため、各探触子は上下のフレームで囲まれた構造になっている。このため、上記特許文献１、２の方法では、オフラインで校正を実施する際、超音波探傷装置と校正用試験片とが干渉する問題がある。
そこで、本発明は、そのような問題がなく、オフライン位置で迅速に校正試験が実施できる角鋼用超音波探傷設備を提供することを課題とする。

本発明は、以下のような超音波探傷設備とすることによって、上記課題を解決するものである。

（１）被探傷部材である角鋼の挿入空間を挟んで対向配置された複数の超音波探触子を備え、角鋼の搬送ライン上の探傷位置と搬送ライン外の校正位置とを相互に移行可能な超音波探傷装置と、内部に人工欠陥が形成され、断面が角形で長尺な校正用試験片の一端部を支持し、前記校正位置にある超音波探傷装置の前記超音波探触子間に、前記校正用試験片を挿通することが可能な校正用試験片支持装置とを備えることを特徴とする角鋼用超音波探傷設備。
（２）前記校正用試験片には、該試験片の各表面の近傍を該表面に平行に貫通する人工欠陥及び中心部を２方向から貫通する人工欠陥が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の角鋼用超音波探傷設備。

本発明によれば、オフライン位置でパスライン変動の影響を受けない安定した校正試験を実施でき、かつ、校正用試験片が搬送ロールなどの搬送設備と接触することがなく、試験片表面の傷付きが減少して高い校正精度を維持することができる。また、１回のパスで迅速に校正試験を実施することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１〜３に、本発明の一実施の形態に係る角鋼の超音波探傷設備を概略的に示す。この角鋼の探傷設備は、角鋼１０の搬送ライン上の探傷位置Ａと搬送ライン外の校正位置Ｂとをｂ方向に相互に移行可能な超音波探傷装置１と、前記校正位置に対向して配置され、校正用試験片２を支持するとともにＣ方向に移動して、校正位置にある超音波探傷装置１の超音波探触子間に該試験片を挿通して校正試験を実施するための試験片支持装置３とを備えている。

超音波探傷装置１は、図４に示されるように、内部空間を有するフレーム７とこの内部空間に配置された一対の鞍型サドル４を備えている。鞍型サドル４は、被探傷部材である角鋼１０の挿入空間を間に挟んで対向配置され、各鞍型サドル４の左右のアームにそれぞれ超音波探触子５が取り付けられ、角鋼１０に対して４方向から１度に超音波探傷できるようになっている。また、各鞍型サドル４はフレーム７に固定されたシリンダ６によって角鋼１０に対して接離自在に支持されており、角鋼１０に対する超音波探触子５の位置を角鋼のサイズに応じて自在に調節できるようになっている。

また、超音波探傷装置１は、探傷位置Ａと校正位置Ｂとを相互を移行できるように、適宜の移動装置を備えている。図４の例では、フレーム７は車輪を備えており、探傷位置Ａと校正位置Ｂとの間に施設された軌道上を移動できるようにしている。なお、フレーム７を移動台車に搭載して移動できるようにすることもできる。

各鞍型サドル４のアームには、それぞれ複数の超音波探触子５が取り付けられており、図５に示されるように、超音波探触子５によって角鋼の４面から超音波探傷できるようになっている。それぞれの超音波探触子５は、図５に示したような探傷範囲８を持っており、角鋼の全断面を探傷できるように配置されている。
超音波探傷では、超音波の入射位置により探傷範囲が変化するため、従来のオンライン校正方式では校正が安定しない。

角鋼の搬送ラインの外側のオフライン位置には、校正用試験片支持装置３が配置される。この支持装置３は、搬送ラインと平行な矢印ｃ方向に往復移動できるように適宜の移動装置を有している。そして、通常は、校正位置Ｂに対向する待機位置にあり、校正試験時には待機位置から校正位置Ｂにある超音波探傷装置１に接近する方向に移動し、長尺の校正用試験片２を超音波探触子５間に挿通して校正試験を行うようになっている。

校正試験の際、校正用試験片２を両側から支持する構造であると、超音波探傷装置１と支持装置とが干渉する問題がある。このため、支持装置３は、校正用試験片２を片側から支持部９によって支持する構造とし、超音波探傷装置１に対し矢印c方向の往復動作を可能にした。
また、支持部９では、チャック機構によって校正用試験片２を支持するようにして、校正用試験片２の交換が可能な構造としている。

校正用試験片２は、被検査材である角鋼１０と、材質や断面形状が同じに形成された長尺形状のもので、内部に、図６に示すような人工欠陥が形成されている。図６では、１回のパスで校正試験を実施するため、角形状の試験片の断面を貫通する方向に６つの欠陥ｐ〜ｕが加工された例を示している。
校正用試験片２の一端部は、試験片支持装置３のチャックによって把持される把持部となるため、人工欠陥は、この試験片の他端部から長手方向中心部に向かって形成されている。

人工欠陥の各々は貫通孔として形成されており、人工欠陥ｐ〜ｓは、角鋼の厚み方向の探傷感度差をなくすために、試験片の各表面の近傍に表面と平行に貫通するように設けられた校正用の欠陥であり、人工欠陥ｔとｕは、各探傷子間の感度差をなくすために、角鋼中心を２方向から貫通するように設けられた校正用の欠陥である。

超音波探傷においては、角鋼のビーム照射された面と反対方向にある面の表面近傍部では、角鋼の中心部より探傷距離が長くなり、超音波ビームの強度は異なる。このため、ビーム照射される面に対する反対面の表面近傍に人工欠陥ｐ、ｑ、ｒ、ｓを加工し、超音波ビームが反対面(の人工欠陥)に到達した時の減衰量を測定する。この減衰量に応じた補正を行い、中心部と反対面表面の探傷感度を同一にして、探傷距離による探傷感度差、すなわち、角鋼の厚み方向の探傷感度差をなくすようにする。

以上のように構成される超音波探傷設備では、次のように角鋼の超音波探傷や超音波探傷装置の校正試験が行われる。

鉄鋼製品の製造ラインにおいて、鋳造後あるいは圧延後の角鋼１０は、搬送ライン上を搬送され、探傷位置Ａにある超音波探傷装置１の上下の鞍型サドル４内を通過する際に、超音波探触子５によって４面から超音波探傷されて疵や欠陥などの有無が調査され、次工程に搬送される。

超音波探触子５の校正の際は、超音波探傷装置１を探傷位置Ａから校正位置Ｂに移動させる。待機位置にある試験片支持装置３には、その支持部９のチャック機構に予め校正用試験片が取り付けられており、超音波探傷装置１が校正位置Ｂに位置すると、試験片支持装置３を、待機位置から超音波探傷装置１に向けて移動させる。そして、校正用試験片２を超音波探傷装置１の超音波探触子５間に挿通して、人工欠陥を使用した校正試験を順次行う。

校正試験が終了した後、試験片支持装置３は待機位置に後退し、次いで、超音波探傷装置１も探傷位置Ａに復帰し、角鋼の探傷作業を再開する。

以上のように、本発明によれば、オフライン位置でパスライン変動の影響を受けない安定した校正試験を実施でき、かつ、校正用試験片を片側から超音波探傷装置１に挿通して校正試験を行うため、校正用試験片が搬送ロールなどの搬送設備と接触することがなく、試験片表面の傷付きが減少して高い校正精度を維持することができる。また、１回のパスで校正試験を実施できるため、オフラインでの校正試験にもかかわらず、迅速に実施することができる。

角鋼の探傷設備全体を概略的に示す図である。 超音波探傷装置の探傷時と校正時の位置を概略的に示す図である。 校正用試験片支持装置を概略的に示す図である。 超音波探傷装置の構造を概略的に示す図である。 超音波探触子の取り付け態様と超音波探触子の探傷範囲を示す図である。 校正用試験片２に形成された人工欠陥を説明するための図である。

符号の説明

１ 超音波探傷装置
２ 校正用試験片
３ 校正用試験片支持装置
４ 鞍型サドル
５ 超音波探触子
６ 鞍型サドル支持用のシリンダ
７ 超音波探傷装置のフレーム
８ 超音波探触子の探傷範囲
９ 校正用試験片の支持部材
１０ 被検査材である角鋼
Ａ 超音波探傷位置
Ｂ 校正試験位置
ｐ〜ｕ 校正用試験片に形成された人工欠陥

Claims (2)

1. 被探傷部材である角鋼の挿入空間を挟んで対向配置された複数の超音波探触子を備え、角鋼の搬送ライン上の探傷位置と搬送ライン外の校正位置とを相互に移行可能な超音波探傷装置と、
   内部に人工欠陥が形成され、断面が角形で長尺な校正用試験片の一端部を支持し、前記校正位置にある超音波探傷装置の前記超音波探触子間に、前記校正用試験片を挿通することが可能な校正用試験片支持装置と
   を備えることを特徴とする角鋼用超音波探傷設備。
2. 前記校正用試験片には、該試験片の各表面の近傍を該表面に平行に貫通する人工欠陥及び中心部を２方向から貫通する人工欠陥が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の角鋼用超音波探傷設備。

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