JP2011180102A - Ultrasonic flaw detection method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To certainly and clearly detect even a fine defect occurring in the inner peripheral surface of a narrow pipe. <P>SOLUTION: Ultrasonic wave UT is output from a focusing type vibrator 31 disposed in an ultrasonic probe 30 toward the inner peripheral surface 1in of the narrow pipe 1. The incidence angle θ of the ultrasonic wave UT to the pipe 1 exceeds 45° and is 55° or smaller or 60° or smaller, and the focusing position F of the ultrasonic wave UT is on the inner peripheral surface side than the half position with respect to the thickness direction of the pipe 1. The ultrasonic wave UT is thus made to enter the pipe 1, so that defective surface echo Ep and defective tip echo Et occur certainly, thereby the defect K can be accurately detected and sized. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は超音波探傷方法に関し、管体の内周側から超音波検査をする場合に、欠陥を正確・確実に検出することができるように工夫したものである。特に本発明は、薄肉の管体(細管)の内周面側に発生する微細な欠陥を検査する場合に好適なものである。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method, which is devised so that defects can be detected accurately and reliably when ultrasonic inspection is performed from the inner peripheral side of a tubular body. In particular, the present invention is suitable for inspecting fine defects generated on the inner peripheral surface side of a thin-walled tube (thin tube).

原子力プラントや蒸気発生プラントなど各種のプラントでは、多数の管体が使用されており、このような管体については定期的に検査をして、欠陥の検出や、場合によっては検出した欠陥のサイジング(寸法計測)をしている。   Many types of pipes are used in various types of plants such as nuclear power plants and steam generation plants. Such pipes are regularly inspected to detect defects and, in some cases, sizing detected defects. (Dimension measurement).

管体の内周側から欠陥検出やサイジングをする手法として、集束型やフラット型の振動子を備えた超音波探触子を用いる手法がある。
つまり、金属製の管体の内部に超音波探触子を配置し、超音波探触子の振動子から発生した超音波を、管体の内周面に向けて出射し、その後、反射してきた超音波(反射エコー)を振動子で受信する。振動子からは、受信した超音波(反射エコー)に対応した探傷信号が出力され、この探傷信号を信号処理して画像表示することにより、欠陥の検出をしていた(例えば特許文献1参照)。
As a technique for detecting and sizing defects from the inner peripheral side of the tubular body, there is a technique using an ultrasonic probe equipped with a focusing type or flat type transducer.
In other words, an ultrasonic probe is placed inside a metal tube, and ultrasonic waves generated from the transducer of the ultrasonic probe are emitted toward the inner peripheral surface of the tube, and then reflected. The ultrasonic wave (reflection echo) is received by the vibrator. From the vibrator, a flaw detection signal corresponding to the received ultrasonic wave (reflection echo) is output, and the flaw detection signal is signal-processed to display an image to detect a defect (see, for example, Patent Document 1). .

ここで、小口径(例えば直径が20mm程度)で薄肉(例えば約1mm程度)の管体(金属製の細管)を、その内周側から超音波探傷して、応力腐食割れ(SCC)などの欠陥を検査する従来手法を、図8〜図10を参照して説明する。   Here, ultrasonic inspection is performed from the inner peripheral side of a thin tube (for example, about 1 mm) and a thin tube (for example, about 1 mm) with a small diameter (for example, about 20 mm in diameter), and stress corrosion cracking (SCC), etc. A conventional method for inspecting defects will be described with reference to FIGS.

図8及び図9は、細管1の内部に、集束型の振動子11を備えた超音波探触子10を配置した例を示す。細管1の内部には、水が充満しており、集束型の振動子11から細管1の内周面1inに向けて超音波UTを出射している。
図8は細管1の外周面1out側に欠陥Kが発生している場合であり、図9は細管1の内周面1in側に欠陥Kが発生している場合である。
8 and 9 show an example in which an ultrasonic probe 10 including a focusing type transducer 11 is arranged inside the thin tube 1. The inside of the thin tube 1 is filled with water, and an ultrasonic wave UT is emitted from the focusing vibrator 11 toward the inner peripheral surface 1 in of the thin tube 1.
FIG. 8 shows a case where a defect K is generated on the outer peripheral surface 1out side of the thin tube 1, and FIG. 9 is a case where a defect K is generated on the inner peripheral surface 1in side of the thin tube 1.

図8及び図9に示すように、欠陥Kの先端(細管1の肉厚方向の中央側)からは、欠陥先端エコーEtが発生し、内周面1inからは表面形状エコーEsが発生する。このうち欠陥先端エコーEtを振動子11にて受信して検出することにより、欠陥Kの高さ(深さ)検出をしている。   As shown in FIGS. 8 and 9, a defect tip echo Et is generated from the tip of the defect K (the center side in the thickness direction of the thin tube 1), and a surface shape echo Es is generated from the inner peripheral surface 1in. Among these, the defect tip echo Et is received and detected by the vibrator 11 to detect the height (depth) of the defect K.

なお、従来では図8及び図9に示すように、出射された超音波UTの集束位置Fは、細管1の厚さ方向に関して中央位置よりも外周面1out側に設定しており、また超音波UTを細管1に入射する入射角度θを45°程度に設定している。
入射角度θは、細管1中を進行する超音波UTの中央の超音波ビームと、この中央の超音波ビームの入射位置(屈折位置)において内周面1inに立てた垂直線と、で形成される角度である。
Conventionally, as shown in FIGS. 8 and 9, the focused position F of the emitted ultrasonic wave UT is set on the outer peripheral surface 1 out side of the central position in the thickness direction of the thin tube 1, and the ultrasonic wave The incident angle θ at which the UT enters the narrow tube 1 is set to about 45 °.
The incident angle θ is formed by an ultrasonic beam at the center of the ultrasonic wave UT traveling through the narrow tube 1 and a vertical line standing on the inner peripheral surface 1in at the incident position (refractive position) of the ultrasonic beam at the center. It is an angle.

図10では、細管1の内部に、フラット型の振動子21を備えた超音波探触子20を配置した例である。細管1の内部には、水が充満しており、フラット型の振動子21から細管1の内周面1inに向けて超音波UTを出射している。
図10は細管1の内周面1in側に欠陥Kが発生している場合である。
FIG. 10 shows an example in which an ultrasonic probe 20 including a flat vibrator 21 is arranged inside the thin tube 1. The inside of the thin tube 1 is filled with water, and an ultrasonic wave UT is emitted from the flat vibrator 21 toward the inner peripheral surface 1 in of the thin tube 1.
FIG. 10 shows a case where a defect K is generated on the inner peripheral surface 1 in side of the thin tube 1.

図10に示すように、欠陥Kの先端(細管1の肉厚方向の中央側)からは、欠陥先端エコーEtが発生し、内周面1inからは表面形状エコーEs及び欠陥開口部エコーEoが発生する。このうち欠陥先端エコーEtを振動子21にて受信して検出することにより、欠陥Kの高さ(深さ)検出をしている。   As shown in FIG. 10, the defect tip echo Et is generated from the tip of the defect K (the central side in the thickness direction of the thin tube 1), and the surface shape echo Es and the defect opening echo Eo are generated from the inner peripheral surface 1in. appear. Among these, the defect tip echo Et is received and detected by the vibrator 21 to detect the height (depth) of the defect K.

特開平6−148145JP-A-6-148145

図8に示す例では、欠陥先端エコーEtと表面形状エコーEsとの発生位置が離れているため、欠陥先端エコーEtを振動子11で受信することにより、外周面1out側に発生した欠陥Kの検出や高さ(深さ)サイジングが可能である。   In the example shown in FIG. 8, since the generation positions of the defect tip echo Et and the surface shape echo Es are separated, the defect tip echo Et is received by the vibrator 11, thereby causing the defect K generated on the outer peripheral surface 1out side. Detection and height (depth) sizing are possible.

しかし図9に示す例では、欠陥先端エコーEtと表面形状エコーEsとの発生位置が近いため、欠陥先端エコーEtに表面形状エコーEsが重畳・混在してしまう。このため、欠陥先端エコーEtを振動子11で受信しても、欠陥先端エコーEtを識別することが困難であり、内周面1in側に発生した欠陥Kの検出やサイジングが困難であるか、または欠陥Kの識別性が低くなっていた。   However, in the example shown in FIG. 9, since the defect tip echo Et and the surface shape echo Es are close to each other, the surface shape echo Es is superimposed and mixed with the defect tip echo Et. For this reason, even if the defect tip echo Et is received by the vibrator 11, it is difficult to identify the defect tip echo Et, and it is difficult to detect or size the defect K generated on the inner peripheral surface 1in side. Or the discriminability of the defect K was low.

また図10に示す例では、欠陥先端エコーEtと、表面形状エコーEs及び欠陥開口部エコーEoとの発生位置が近いため、欠陥先端エコーEtに、表面形状エコーEs及び欠陥開口部エコーEoが重畳・混在してしまう。このため、欠陥先端エコーEtを振動子21で受信しても、欠陥先端エコーEtを識別することが困難であり、内周面1in側に発生した欠陥Kの検出やサイジングが困難であるか、または欠陥Kの識別性が低くなっていた。   Further, in the example shown in FIG. 10, since the defect tip echo Et, the surface shape echo Es, and the defect opening echo Eo are close to each other, the surface shape echo Es and the defect opening echo Eo are superimposed on the defect tip echo Et.・ Mixed. For this reason, even if the defect tip echo Et is received by the vibrator 21, it is difficult to identify the defect tip echo Et, and it is difficult to detect or size the defect K generated on the inner peripheral surface 1in side. Or the discriminability of the defect K was low.

更に図8〜図10のいずれの例であっても、肉厚が1mm程度の細管1に発生する欠陥Kは微細欠陥であり、しかも、超音波UTの入射角度θが45°程度と小さいため、入射した超音波が欠陥Kの面に入射して面的に反射してくる欠陥面エコーが微弱であった。
このように欠陥面エコーの発生が微弱であるため、欠陥面エコーを利用した欠陥検出が十分でなく、欠陥Kの検出やサイジングの精度が低くなっていた。特に欠陥Kが微細欠陥である場合には、このような問題が顕著になっていた。
Further, in any of the examples in FIGS. 8 to 10, the defect K generated in the thin tube 1 having a thickness of about 1 mm is a fine defect, and the incident angle θ of the ultrasonic UT is as small as about 45 °. In addition, the defect surface echo in which the incident ultrasonic wave is incident on the surface of the defect K and is reflected on the surface is weak.
Since the generation of the defect surface echo is weak as described above, the defect detection using the defect surface echo is not sufficient, and the detection of the defect K and the accuracy of sizing are low. In particular, when the defect K is a fine defect, such a problem becomes remarkable.

本発明は、上記従来技術に鑑み、管体の内周面に発生した欠陥が微細であっても、管体の内周側から確実に欠陥検出およびサイジングをすることができる、超音波探傷方法を提供することを目的とする。   In view of the above prior art, the present invention provides an ultrasonic flaw detection method capable of reliably detecting and sizing defects from the inner peripheral side of the tubular body even if the defects generated on the inner peripheral surface of the tubular body are minute. The purpose is to provide.

上記課題を解決する本発明の構成は、
管体の内部に配置した超音波探触子から、前記管体の内周面に向けて超音波を出射して超音波探傷をする方法において、
前記超音波探触子として集束型の振動子を有するものを採用し、
前記振動子から出射する超音波の集束位置を、前記管体の厚さ方向に関して中央位置よりも内周側に設定し、
更に、前記超音波が前記管体へ浸入していく入射角度を、45°を越える角度としたことを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
In the method of performing ultrasonic flaw detection by emitting ultrasonic waves from the ultrasonic probe disposed inside the tubular body toward the inner peripheral surface of the tubular body,
Adopting a focusing type transducer as the ultrasonic probe,
The focusing position of the ultrasonic wave emitted from the vibrator is set on the inner peripheral side with respect to the thickness direction of the tubular body from the center position,
Furthermore, the incident angle at which the ultrasonic waves enter the tube body is an angle exceeding 45 °.

また本発明の構成は、
出射した前記超音波が前記管体(小口径(例えば直径が20mm程度)で薄肉(例えば約1mm程度))、の縦断面の内面に位置する軸方向探傷をする場合には、前記入射角度を、45°を越え60°以内とし、
出射した前記超音波が前記管体の横断面の内面に位置する周方向探傷をする場合には、前記入射角度を、45°を越え55°以内としたことを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
When the emitted ultrasonic wave performs axial flaw detection located on the inner surface of the longitudinal section of the tubular body (small diameter (for example, about 20 mm) and thin wall (for example, about 1 mm)), the incident angle is set as follows. , Exceeding 45 ° and within 60 °,
When the emitted ultrasonic wave is subjected to a circumferential flaw detection located on the inner surface of the cross section of the tubular body, the incident angle is more than 45 ° and within 55 °.

また本発明の構成は、
前記振動子として、超音波が集束している集束範囲が長く、前記管体の厚さ方向に関して半分の位置を越える位置にまで前記集束範囲が達するものを使用することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
The vibrator is characterized in that a focusing range in which ultrasonic waves are focused is long, and the focusing range reaches a position exceeding a half position in the thickness direction of the tubular body.

本発明によれば、超音波の入射角度が大きいため管体が細くても欠陥面エコーを確実に発生させることができ、また、超音波の集束位置を内周面側としたため内周側の欠陥の先端において欠陥先端エコーを効果的に発生させることができる。
このような欠陥面エコー及び欠陥先端エコーを振動子で受信することにより、管体の内周面側に発生した欠陥を確実に検出することができ、欠陥のプロファイルを明確に判定することができる。
According to the present invention, since the incident angle of the ultrasonic wave is large, it is possible to reliably generate a defect surface echo even if the tube is thin, and because the ultrasonic focusing position is on the inner peripheral surface side, A defect tip echo can be effectively generated at the tip of the defect.
By receiving such a defect surface echo and a defect tip echo with a vibrator, a defect generated on the inner peripheral surface side of the tubular body can be reliably detected, and the defect profile can be clearly determined. .

本発明の実施例1に係る超音波探傷方法を示す構成図。The block diagram which shows the ultrasonic flaw detection method which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る超音波探傷方法を示す構成図。The block diagram which shows the ultrasonic flaw detection method which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る超音波探傷方法により得た探傷信号を画像処理して示す画像図。FIG. 3 is an image diagram illustrating image processing of a flaw detection signal obtained by the ultrasonic flaw detection method according to the first embodiment of the present invention. 各スコープの表示手法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the display method of each scope. 本発明の実施例2に係る超音波探傷方法を示す構成図。The block diagram which shows the ultrasonic flaw detection method which concerns on Example 2 of this invention. 超音波ビームの集束範囲を示す説明図。Explanatory drawing which shows the focusing range of an ultrasonic beam. 本発明の実施例2に係る超音波探傷方法により得た探傷信号を画像処理して示す画像図。FIG. 6 is an image diagram showing image processing of a flaw detection signal obtained by an ultrasonic flaw detection method according to Embodiment 2 of the present invention. 従来の超音波探傷方法を示す構成図。The block diagram which shows the conventional ultrasonic flaw detection method. 従来の超音波探傷方法を示す構成図。The block diagram which shows the conventional ultrasonic flaw detection method. 従来の超音波探傷方法を示す構成図。The block diagram which shows the conventional ultrasonic flaw detection method.

以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the form for carrying out the present invention is explained in detail based on an example.

図1は本発明の実施例1に係る超音波探傷方法を示す。同図において、細管1は、小口径(例えば直径が20mm程度)で薄肉(例えば約1mm程度)の金属製の管体である。この細管1の内部には水が充満している。
本実施例では、細管1の内周面側に発生する応力腐食割れ(SCC)などの微細な欠陥Kであっても、精度良く検出する方法である。
FIG. 1 shows an ultrasonic flaw detection method according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a thin tube 1 is a metal tube having a small diameter (for example, a diameter of about 20 mm) and a thin wall (for example, about 1 mm). The inside of this thin tube 1 is filled with water.
In this embodiment, even a minute defect K such as stress corrosion cracking (SCC) generated on the inner peripheral surface side of the thin tube 1 is detected with high accuracy.

超音波探触子30は集束型の振動子31を備えており、この超音波探触子30を細管1の内部に配置する。そして、集束型の振動子31から細管1の内周面1inに向けて超音波UTを出射する。   The ultrasonic probe 30 includes a focusing type transducer 31, and the ultrasonic probe 30 is disposed inside the thin tube 1. Then, the ultrasonic wave UT is emitted from the focusing type vibrator 31 toward the inner peripheral surface 1 in of the thin tube 1.

この場合、出射した超音波UTの集束位置Fを、細管1の厚さ方向に関して中央位置よりも内周面1in側に設定しており、また超音波UTを細管1に入射する入射角度θを45°を越える角度に設定している。
なお、入射角度θは、細管1中を進行する超音波UTの中央の超音波ビームと、この中央の超音波ビームの入射位置(屈折位置)において内周面1inに立てた垂直線と、で形成される角度である。
このように、集束位置Fと入射角度θを設定することが、本実施例における特別な技術的特徴となっている。
In this case, the focused position F of the emitted ultrasonic wave UT is set closer to the inner peripheral surface 1 in than the central position in the thickness direction of the thin tube 1, and the incident angle θ at which the ultrasonic wave UT is incident on the thin tube 1 is set. The angle exceeds 45 °.
The incident angle θ is determined by the ultrasonic beam at the center of the ultrasonic wave UT traveling through the narrow tube 1 and the vertical line standing on the inner peripheral surface 1in at the incident position (refractive position) of the ultrasonic beam at the center. The angle formed.
Thus, the setting of the focusing position F and the incident angle θ is a special technical feature in this embodiment.

入射角度θについて更に説明する。
軸方向探傷をする場合、つまり、図1に示すように、出射した超音波UTが、細管1の縦断面の面内に位置した状態で斜めに出射されている状態では、入射角度θは、45°を越え60°以内としている。
一方、周方向探傷をする場合、つまり、図2に示すように、出射した超音波UTが、細管1の横断面の面内に位置した状態で斜めに出射されている状態では、入射角度θは、45°を越え55°以内としている。
なお入射角度の上限値を、軸方向探傷では60°、周方向探傷では55°としている理由は、入射角度がこのような上限値を越えるように設定した場合には、超音波UTが細管1の内部に効率よく入射せずに反射する成分が発生してくるからである。
The incident angle θ will be further described.
In the case of axial flaw detection, that is, as shown in FIG. 1, in the state where the emitted ultrasonic wave UT is emitted obliquely in a state where it is located in the plane of the longitudinal section of the thin tube 1, the incident angle θ is It is over 45 ° and within 60 °.
On the other hand, when circumferential flaw detection is performed, that is, as shown in FIG. 2, in the state where the emitted ultrasonic wave UT is emitted obliquely while being located in the plane of the cross section of the thin tube 1, the incident angle θ Is over 45 ° and within 55 °.
The reason why the upper limit of the incident angle is 60 ° for axial flaw detection and 55 ° for circumferential flaw detection is that when the incident angle is set so as to exceed such an upper limit, the ultrasonic wave UT is narrow tube 1. This is because a component that is reflected without being efficiently incident on the inside is generated.

本実施例では、図1に示すように、欠陥Kの先端(細管1の肉厚方向の中央側)からは欠陥先端エコーEtが発生し、欠陥Kの欠陥面からは超音波UTを面的に反射した欠陥面エコーEpが発生し、内周面1inからは表面形状エコーEsが発生する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a defect tip echo Et is generated from the tip of the defect K (the center side in the thickness direction of the thin tube 1), and the ultrasonic wave UT is planarized from the defect surface of the defect K. The defect surface echo Ep reflected on the surface is generated, and the surface shape echo Es is generated from the inner peripheral surface 1in.

本実施例では、超音波UTの入射角度θが45°を越える大きな角度となっているため、細管1に入射した超音波UTのうち、細管1の軸方向に進む成分が大きくなるため、入射した超音波UTが欠陥Kの欠陥面で効果的に反射し、欠陥面エコーEpの値は大きくなる。
また超音波UTの集束位置Fを、細管1の厚さ方向に関して中央位置よりも内周面1in側に設定しているため、細管1の内周面1in側に発生している欠陥Kの先端で発生する欠陥先端エコーEtの値も大きくなる。
このように値の大きな欠陥面エコーEpと欠陥先端エコーEtが、振動子31で受信され、振動子31からは、欠陥面エコーEpと欠陥先端エコーEtとにそれぞれ対応した探傷信号が出力される。
In this embodiment, since the incident angle θ of the ultrasonic wave UT is a large angle exceeding 45 °, the component that advances in the axial direction of the thin tube 1 out of the ultrasonic wave UT incident on the thin tube 1 becomes large. The reflected ultrasonic wave UT is effectively reflected by the defect surface of the defect K, and the value of the defect surface echo Ep increases.
Further, since the focusing position F of the ultrasonic UT is set on the inner peripheral surface 1in side of the center position with respect to the thickness direction of the thin tube 1, the tip of the defect K generated on the inner peripheral surface 1in side of the thin tube 1 is set. Also, the value of the defect tip echo Et generated by the above increases.
The defect surface echo Ep and the defect tip echo Et having such a large value are received by the vibrator 31, and the flaw detection signals corresponding to the defect face echo Ep and the defect tip echo Et are output from the vibrator 31, respectively. .

一方、入射角度θが大きくなるに併せて、振動子31から細管1の内周面1inに向かって水中を進む超音波UTの進行方向と、屈折位置で内周面1inに立てた垂線とでなす角度δも大きくなり、軸方向に関して欠陥Kの位置と振動子31との距離が大きくなる。
このため、細管1の内周面1inから発生した表面形状エコーEsの殆どは、振動子31で受信されることはない。
On the other hand, as the incident angle θ increases, the traveling direction of the ultrasonic wave UT that travels in water from the transducer 31 toward the inner peripheral surface 1in of the thin tube 1 and the perpendicular line that stands on the inner peripheral surface 1in at the refraction position. The angle δ formed is also increased, and the distance between the position of the defect K and the vibrator 31 is increased in the axial direction.
For this reason, most of the surface shape echoes Es generated from the inner peripheral surface 1 in of the thin tube 1 are not received by the transducer 31.

図1に示すような状態で超音波探触子30を走査しつつ、走査線の各位置で超音波探傷検査をして、各位置における探傷信号を処理装置で記憶して信号処理する。   While scanning the ultrasonic probe 30 in a state as shown in FIG. 1, an ultrasonic flaw detection inspection is performed at each position of the scanning line, and a flaw detection signal at each position is stored in a processing device and processed.

図3は、振動子31から出力された探傷信号を信号処理して画像表示した例であり、それぞれ、Cスコープ、Dスコープ、Bスコープ、Aスコープである。
なお、図4に示すように、Cスコープとは、内周面1inを平面的に示した画像であり、Dスコープとは細管1を横断面的に示した画像であり、Bスコープとは細管1を縦断面的に示した画像であり、Aスコープとは横軸を時間にとり縦軸を反射エコーの振幅を示す画像であり、各スコープ表示は超音波探傷技術において一般に用いられている表示態様である。
なお、D,Bスコープにおいて、Esは表面形状エコーによる画像であり、Epは欠陥面エコーによる欠陥Kの画像であり、Etは欠陥先端エコーによる欠陥Kの画像である。
FIG. 3 is an example in which the flaw detection signal output from the transducer 31 is signal-processed and displayed as an image, which are a C scope, a D scope, a B scope, and an A scope, respectively.
As shown in FIG. 4, the C scope is an image showing the inner peripheral surface 1in in a plane, the D scope is an image showing the thin tube 1 in a cross section, and the B scope is a thin tube. 1 is a vertical cross-sectional image, the A scope is an image in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the amplitude of the reflected echo, and each scope display is a display mode generally used in ultrasonic flaw detection technology. It is.
In the D and B scopes, Es is an image by surface shape echo, Ep is an image of defect K by defect surface echo, and Et is an image of defect K by defect tip echo.

図3のスコープ画像からも分かるように、本実施例では、欠陥面エコーEpによる欠陥Kの画像及び欠陥先端エコーEtによる欠陥Kの画像が明確に表示でき、しかも、表面形状エコーEsによる画像と明確に分離することができる。
よって、欠陥Kの分布イメージ(プロファイル)が明瞭となり、欠陥最深部の見落としも低減することができる。
As can be seen from the scope image of FIG. 3, in this embodiment, the image of the defect K by the defect surface echo Ep and the image of the defect K by the defect tip echo Et can be clearly displayed. It can be clearly separated.
Therefore, the distribution image (profile) of the defect K becomes clear, and oversight of the deepest part of the defect can be reduced.

このように、本実施例によれば欠陥Kの分布イメージ(プロファイル)が明瞭となり、微細欠陥であっても正確に検出することができ、また、検出した欠陥のサイジングも正確に行うことができる。   As described above, according to this embodiment, the distribution image (profile) of the defect K becomes clear, and even a fine defect can be detected accurately, and the detected defect can be accurately sized. .

図5は本発明の実施例2に係る超音波探傷方法を示す。同図において、細管1は、小口径(例えば直径が20mm程度)で薄肉(例えば約1mm程度)の金属製の管体である。この細管1の内部には水が充満している。   FIG. 5 shows an ultrasonic flaw detection method according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, a thin tube 1 is a metal tube having a small diameter (for example, a diameter of about 20 mm) and a thin wall (for example, about 1 mm). The inside of this thin tube 1 is filled with water.

超音波探触子40は集束型の振動子40を備えており、この超音波探触子40を細管1の内部に配置する。そして、集束型の振動子41から細管1の内周面1inに向けて超音波UTを出射する。   The ultrasonic probe 40 includes a focusing type transducer 40, and the ultrasonic probe 40 is disposed inside the thin tube 1. Then, the ultrasonic wave UT is emitted from the focusing type transducer 41 toward the inner peripheral surface 1 in of the thin tube 1.

この場合、出射した超音波UTの集束位置Fを、細管1の厚さ方向に関して中央位置よりも内周面1in側に設定しており、また超音波UTを細管1に入射する入射角度θを45°を越える角度に設定している。
軸方向探傷をする場合では、入射角度θは、45°を越え60°以内としている。一方、周方向探傷をする場合では、入射角度θは、45°を越え55°以内としている。
In this case, the focused position F of the emitted ultrasonic wave UT is set closer to the inner peripheral surface 1 in than the central position in the thickness direction of the thin tube 1, and the incident angle θ at which the ultrasonic wave UT is incident on the thin tube 1 is set. The angle exceeds 45 °.
In the case of axial flaw detection, the incident angle θ is greater than 45 ° and within 60 °. On the other hand, in the case of carrying out circumferential flaw detection, the incident angle θ is greater than 45 ° and within 55 °.

更に本実施例では、超音波UTが集束して超音波ビームが集束している集束範囲が長くなる特性を有する振動子41を採用している。しかも、この振動子41によれば、細管1に浸入した超音波UTが集束して形成される集束範囲が、少なくとも細管1の肉厚方向の半分の位置を越えており、例えば細管1の外周面1outにまで達するようになっている。   Further, in this embodiment, the vibrator 41 having a characteristic that the focusing range in which the ultrasonic beam UT is focused and the ultrasonic beam is focused becomes long is employed. Moreover, according to the vibrator 41, the focusing range formed by focusing the ultrasonic wave UT entering the narrow tube 1 exceeds at least a half position in the thickness direction of the thin tube 1, for example, the outer periphery of the thin tube 1 It reaches to the surface 1out.

ここで、図6を参照して集束範囲の長さLzについて説明する。
振動子41の直径をD、振動子41から集束位置Fまでの距離をLr、超音波の音速をv、超音波の振動数をf、集束位置での超音波のビーム径をdとすると、
集束範囲の長さLzは次式により表される。
Lz=4・v・Lr・Lr/(f・D・D)
また、集束したビームの径dは、次式により表される。
d=v・Lr /(f・D)
上記関係式を用い、集束したビームの径はあまり変化させず、集束長さを長くするためには、細管内の形状的制約を加味して、周波数f、振動子直径D、焦点位置までの距離Lrを適切に設定する必要がある。
Here, the length Lz of the focusing range will be described with reference to FIG.
When the diameter of the transducer 41 is D, the distance from the transducer 41 to the focusing position F is Lr, the ultrasonic sound velocity is v, the ultrasonic frequency is f, and the ultrasonic beam diameter at the focusing position is d.
The length Lz of the focusing range is expressed by the following equation.
Lz = 4 ・ v ・ Lr ・ Lr / (f ・ D ・ D)
Further, the diameter d of the focused beam is expressed by the following equation.
d = v · Lr / (f · D)
Using the above relational expression, the diameter of the focused beam does not change so much, and in order to increase the focusing length, the geometrical constraints in the narrow tube are taken into account, and the frequency f, the transducer diameter D, and the focal position are increased. It is necessary to set the distance Lr appropriately.

図5に戻り説明を続けると、本実施例では、図5において点線で示すように、超音波UTが欠陥に直接に入射される場合には、実施例1と同様にして、振動子41は、値の大きな欠陥面エコーEpと欠陥先端エコーEtを受信し、欠陥面エコーEpと欠陥先端エコーEtとにそれぞれ対応した探傷信号を出力する。   Returning to FIG. 5 and continuing the description, in this embodiment, as shown by the dotted line in FIG. 5, when the ultrasonic wave UT is directly incident on the defect, the transducer 41 is the same as in the first embodiment. The defect surface echo Ep and the defect tip echo Et having a large value are received, and flaw detection signals corresponding to the defect surface echo Ep and the defect tip echo Et are output.

超音波探触子40が走査されて、図5に実線で示す位置になったときには、内周面1inから細管1内に入射された超音波は、集束した状態で外周面1outで反射してから集束した状態で欠陥Kに向かう。このため、超音波UTが欠陥Kの欠陥面で効果的に反射し、欠陥面エコーEpが発生する。なお、このときには表面エコーは発生しない。
発生した欠陥面エコーEpは、集束した状態で、入射時と同じ経路を逆方向に進み振動子41で受信される。振動子41は、外周面1outで一回反射してきた欠陥面エコーEpに対応した探傷信号を出力する。
When the ultrasonic probe 40 is scanned and reaches the position indicated by the solid line in FIG. 5, the ultrasonic wave incident on the narrow tube 1 from the inner peripheral surface 1in is reflected by the outer peripheral surface 1out in a focused state. To defect K in a focused state. For this reason, the ultrasonic wave UT is effectively reflected by the defect surface of the defect K, and the defect surface echo Ep is generated. At this time, no surface echo is generated.
The generated defect surface echo Ep is focused and travels in the same direction as the incident time in the reverse direction and is received by the vibrator 41. The vibrator 41 outputs a flaw detection signal corresponding to the defect surface echo Ep that has been reflected once on the outer peripheral surface 1out.

図5に示すような状態で超音波探触子40を走査しつつ、走査線の各位置で超音波探傷検査をして、各位置における探傷信号を処理装置で記憶して処理する。   While scanning the ultrasonic probe 40 in the state shown in FIG. 5, an ultrasonic flaw inspection is performed at each position of the scanning line, and a flaw detection signal at each position is stored and processed by the processing device.

図7は、振動子41から出力された探傷信号を信号処理して画像表示した例であり、それぞれ、Cスコープ、Dスコープ、Bスコープ、Aスコープである。
なお、D,Bスコープにおいて、Esは表面形状エコーによる画像であり、Epは欠陥面エコーによる欠陥Kの画像であり、Etは欠陥先端エコーによる欠陥Kの画像である。
FIG. 7 is an example in which a flaw detection signal output from the transducer 41 is signal-processed and displayed as an image, which are a C scope, a D scope, a B scope, and an A scope, respectively.
In the D and B scopes, Es is an image by surface shape echo, Ep is an image of defect K by defect surface echo, and Et is an image of defect K by defect tip echo.

本実施例では、Dスコープにおいて、直射エコーによる欠陥面エコーEpによる欠陥Kの画像、欠陥先端エコーEtによる欠陥Kの画像、及び表面形状エコーEsによる画像のみならず、一回反射してきた欠陥面エコーEpによる欠陥Kの画像も表示される。   In the present embodiment, in the D scope, not only the image of the defect K by the defect surface echo Ep by the direct echo, the image of the defect K by the defect tip echo Et, and the image by the surface shape echo Es, but also the defect surface reflected once. An image of the defect K due to the echo Ep is also displayed.

図7のスコープ画像からも分かるように、本実施例では、欠陥面エコーEpによる画像及び欠陥先端エコーEtによる画像が明確に表示でき、しかも、表面形状エコーEsによる画像と明確に分離することができる。
更に、Dスコープでは、一回反射してきた欠陥面エコーEpによる欠陥Kの画像も表示される。
よって、欠陥Kの分布イメージ(プロファイル)が更に明瞭となり、欠陥最深部の見落としも低減することができる。
As can be seen from the scope image of FIG. 7, in this embodiment, the image by the defect surface echo Ep and the image by the defect tip echo Et can be clearly displayed and can be clearly separated from the image by the surface shape echo Es. it can.
Further, on the D scope, an image of the defect K by the defect surface echo Ep reflected once is also displayed.
Therefore, the distribution image (profile) of the defect K becomes clearer and the oversight of the deepest part of the defect can be reduced.

このように、本実施例によれば欠陥Kの分布イメージ(プロファイル)が明瞭となり、微細欠陥であっても正確に検出することができ、また、検出した欠陥のサイジングも正確に行うことができる。   As described above, according to this embodiment, the distribution image (profile) of the defect K becomes clear, and even a fine defect can be detected accurately, and the detected defect can be accurately sized. .

本発明は、蒸気発生器に用いられている伝熱管等の細管の他、各種の管体を、超音波探傷検査する場合に適用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a case where various types of tubes are subjected to an ultrasonic flaw detection inspection in addition to a thin tube such as a heat transfer tube used in a steam generator.

1 細管
1in 内周面
1out外周面
10,20,30,40 超音波探触子
11,21,31,41 振動子
K 欠陥
F 集束位置
UT 超音波
Et 欠陥先端エコー
Es 表面形状エコー
Ep 欠陥面エコー
Eo 欠陥開口部エコー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capillary 1in Inner surface 1out Outer surface 10, 20, 30, 40 Ultrasonic probe 11, 21, 31, 41 Oscillator K Defect F Focus position UT Ultrasonic Et Defect tip echo Es Surface shape echo Ep Defect surface echo Eo Defect opening echo

Claims (3)

管体の内部に配置した超音波探触子から、前記管体の内周面に向けて超音波を出射して超音波探傷をする方法において、
前記超音波探触子として集束型の振動子を有するものを採用し、
前記振動子から出射する超音波の集束位置を、前記管体の厚さ方向に関して中央位置よりも内周側に設定し、
更に、前記超音波が前記管体へ浸入していく入射角度を、45°を越える角度としたことを特徴とする超音波探傷方法。
In the method of performing ultrasonic flaw detection by emitting ultrasonic waves from the ultrasonic probe disposed inside the tubular body toward the inner peripheral surface of the tubular body,
Adopting a focusing type transducer as the ultrasonic probe,
The focusing position of the ultrasonic wave emitted from the vibrator is set on the inner peripheral side with respect to the thickness direction of the tubular body from the center position,
Further, the ultrasonic flaw detection method characterized in that an incident angle at which the ultrasonic wave enters the tube body is an angle exceeding 45 °.
請求項1において、
出射した前記超音波が前記管体の縦断面の内面に位置する軸方向探傷をする場合には、前記入射角度を、45°を越え60°以内とし、
出射した前記超音波が前記管体の横断面の内面に位置する周方向探傷をする場合には、前記入射角度を、45°を越え55°以内としたことを特徴とする超音波探傷方法。
In claim 1,
When the emitted ultrasonic waves are flawed in the axial direction located on the inner surface of the longitudinal section of the tubular body, the incident angle is more than 45 ° and within 60 °,
An ultrasonic flaw detection method characterized in that when the emitted ultrasonic wave is subjected to circumferential flaw detection located on the inner surface of a cross section of the tubular body, the incident angle is set to exceed 45 ° and within 55 °.
請求項1または請求項2において、
前記振動子として、超音波が集束している集束範囲が長く、前記管体の厚さ方向に関して半分の位置を越える位置にまで前記集束範囲が達するものを使用することを特徴とする超音波探傷方法。
In claim 1 or claim 2,
Ultrasonic flaw detection, wherein the transducer has a long focusing range in which ultrasonic waves are focused, and the focusing range reaches a position exceeding a half position in the thickness direction of the tubular body. Method.
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