JP2019078558A - Reference test piece and supersonic phased array flaw testing method - Google Patents

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Abstract

To provide a reference test piece and a supersonic phased array flaw testing method, capable of finely adjusting sensitivity of a supersonic flaw test device having a matrix array probe and checking performances of the matrix array probe.SOLUTION: A reference test piece 10 is for sensitivity adjustment of a supersonic flaw test device used for supersonic flaw test including a matrix array probe 3 formed by two-dimensionally arraying a plurality of ultrasonic elements 3a, and comprises: a flaw detection surface 11 on which the matrix array probe 3 is arranged; and a plurality of flat-bottomed holes 15 formed radially in the test piece with, as centre, ultrasonic wave incident point O of the matrix array probe 3 arranged on the flaw detection surface 11. Respective flat bottom surfaces 15b of the plurality of flat-bottomed holes 15 are arranged facing each other to reflect supersonic wave incident from the matrix array probe 3 through the ultrasonic wave incident point O toward the ultrasonic wave incident point O.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、超音波フェーズドアレイ探傷試験に用いられるマトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置の感度調整や距離振幅特性曲線(DAC線)図の作成等の校正に用いられる対比試験片及び超音波フェーズドアレイ探傷試験方法に関するものである。   The present invention relates to a contrast test strip used for calibration of sensitivity adjustment of an ultrasonic flaw detection test apparatus having a matrix array probe used for ultrasonic phased array flaw detection test and creation of a distance amplitude characteristic curve (DAC line) diagram, etc. The present invention relates to an ultrasonic phased array flaw detection test method.

上記マトリックスアレイ探触子は、複数の超音波素子が二次元的に並べられた探触子であり、複数の超音波素子が縦横に並んだ単純な格子状の探触子が知られているほか、複数の超音波素子が同心円状に並んだアニュラーアレイ探触子や、円環状に並んだサーキュラーアレイ探触子等が知られている。   The matrix array probe is a probe in which a plurality of ultrasonic elements are two-dimensionally arranged, and a simple grid-like probe in which a plurality of ultrasonic elements are vertically and horizontally arranged is known Besides, an annular array probe in which a plurality of ultrasonic elements are arranged concentrically, a circular array probe in which annular elements are arranged, and the like are known.

このようなマトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置を用いて超音波フェーズドアレイ探傷試験を行う場合は、被試験体上にマトリックスアレイ探触子をセットし、このマトリックスアレイ探触子における複数の超音波素子の励振タイミングをずらすことで、被試験体に設定した測定線と直交する面内で超音波を走査させ、この被試験体に内在するきず等の指示で反射して戻る反射波を複数の超音波素子で受信して、前記被試験体の内部における指示の有無を画像で評価する。このような探傷試験は、ボイラや原子力プラント等の構造物における溶接部の検査に広く利用されている。   When performing an ultrasonic phased array flaw test using an ultrasonic flaw detector having such a matrix array probe, the matrix array probe is set on the test object, and the matrix array probe is used. By shifting the excitation timing of the plurality of ultrasonic elements, ultrasonic waves are scanned in a plane orthogonal to the measurement line set in the test object, and reflection is reflected back by instructions such as flaws inherent in the test object The waves are received by a plurality of ultrasonic elements, and images are used to evaluate the presence or absence of instructions inside the test object. Such flaw detection tests are widely used to inspect welds in structures such as boilers and nuclear power plants.

上記超音波探傷試験装置の感度調整や距離振幅特性曲線図の作成等の校正に用いられる対比試験片は、目的に応じて全体の形状や寸法が定められると共に、導入傷の種類や位置や寸法が定められ、被試験体の材質と同じか同等の材質で作成される。   The contrast test pieces used for calibration of sensitivity adjustment of the ultrasonic testing equipment and creation of the distance-amplitude characteristic curve diagram have the overall shape and dimensions determined according to the purpose, and the type, position and dimensions of the introduced flaws And is made of the same or equivalent material as the material of the test object.

例えば、特許文献1には、この対比試験片に類する標準試験片(JIS規格に定められたSTB−A2)が記載されている。この標準試験片には、板厚を貫通する方向に大小の円形穴が多数形成されており、そのうちのいくつかの円形穴は探傷感度を調整するのに用いられる。   For example, Patent Document 1 describes a standard test piece (STB-A2 defined in JIS standard) similar to the comparison test piece. In this standard test piece, a large number of large and small circular holes are formed in the direction passing through the plate thickness, and some of the circular holes are used to adjust the flaw detection sensitivity.

この標準試験片のような探傷感度調整用の円形穴を有する試験片で、マトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置の感度調整を行う場合には、この試験片における探傷感度調整用の円形穴と平行を成す探傷面上にマトリックスアレイ探触子を設置し、マトリックスアレイ探触子における複数の超音波素子の各励振タイミングを中央で遅くその両側で早くなるようにコントロールして、各超音波素子からの超音波の位相が探傷感度調整用の円形穴の一点で揃うようにする(フォーカスをかける)。   A test piece having a circular hole for flaw detection sensitivity adjustment such as this standard test piece, when performing sensitivity adjustment of an ultrasonic flaw detection test device having a matrix array probe, for flaw detection sensitivity adjustment in this test piece A matrix array probe is placed on a flaw detection surface parallel to a circular hole, and each excitation timing of a plurality of ultrasonic elements in the matrix array probe is controlled to be late at the center and to be fast at both sides, The phases of the ultrasonic waves from the ultrasonic elements are aligned (focused) at one point of a circular hole for flaw detection sensitivity adjustment.

そして、このとき得られる反射振幅値が超音波探傷試験装置の表示器上で、例えば、80%になるように探傷試験装置感度を調整して、これを基準感度とする。   Then, the sensitivity of the flaw detection tester is adjusted so that the reflection amplitude value obtained at this time becomes, for example, 80% on the display of the ultrasonic flaw detection tester, and this is used as the reference sensitivity.

特開平06−138106号公報Japanese Patent Application Publication No. 06-138106

しかしながら、上記した試験片では、図7に示すように、各超音波素子103aからの超音波の位相が探傷感度調整用の円形穴115における一点115pで揃うようにしたとしても(フォーカスをかけたとしても)、各超音波素子103aには、各々から発した超音波の進行方向と直交する面で反射したエコーが最も強く戻るので、各超音波素子103aからの超音波の位相が大きくずれてしまい、超音波探傷試験装置の緻密な感度調整やマトリックスアレイ探触子103の性能確認を行うことができないという問題があり、これを解決することが従来の課題となっていた。   However, in the test piece described above, as shown in FIG. 7, even if the phases of the ultrasonic waves from the respective ultrasonic elements 103a are aligned at one point 115p in the circular hole 115 for flaw detection sensitivity adjustment As the echoes reflected by the surface orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic waves emitted from each are most strongly returned to each ultrasonic element 103a, so the phases of the ultrasonic waves from each ultrasonic element 103a are largely shifted As a result, there is a problem that precise sensitivity adjustment of the ultrasonic testing apparatus and performance confirmation of the matrix array probe 103 can not be performed, and solving the problem has been a conventional problem.

本発明は、上述した課題に着目してなされたものであり、マトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置の緻密な感度調整を行うことができると共に、マトリックスアレイ探触子の性能確認を行うことが可能な対比試験片及び超音波フェーズドアレイ探傷試験方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made focusing on the above-mentioned problems, and can perform precise sensitivity adjustment of an ultrasonic flaw detection test apparatus having a matrix array probe, and confirm the performance of the matrix array probe. It is an object of the present invention to provide a contrast test strip and an ultrasonic phased array flaw test method that can be performed.

上記の目的を達成するべく、本発明の第1の態様は、複数の超音波素子が二次元的に並べられたマトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置の校正用の対比試験片であって、前記超音波探傷試験装置の前記マトリックスアレイ探触子が設置される探傷面と、前記探傷面上に配置される前記マトリックスアレイ探触子の超音波入射点を中心として試験片内部に放射状に形成された複数の平底穴を備え、前記複数の平底穴の各平底面は、前記超音波入射点を通して入射する前記マトリックスアレイ探触子からの超音波を該超音波入射点に向けて反射するべくそれぞれ正対して配置されている構成としている。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a contrast test strip for calibration of an ultrasonic flaw detector having a matrix array probe in which a plurality of ultrasonic elements are two-dimensionally arranged. Inside the test piece centering on the flaw detection surface on which the matrix array probe of the ultrasonic flaw testing apparatus is installed, and the ultrasonic wave incident point of the matrix array probe disposed on the flaw detection surface The flat bottom holes are formed radially, and the flat bottom of each of the plurality of flat bottom holes directs ultrasonic waves from the matrix array probe incident through the ultrasonic incident point toward the ultrasonic incident point In order to reflect, it is set as the structure arrange | positioned facing each other.

本発明の第2の態様において、前記複数の平底穴は、互いに同一の面上に位置している構成としている。   In the second aspect of the present invention, the plurality of flat bottom holes are arranged on the same plane.

本発明の第3の態様において、前記複数の平底穴の各平底面は、互いに同一の線上に位置している構成としている。   In the third aspect of the present invention, flat bottoms of the plurality of flat bottom holes are arranged on the same line.

本発明の第4の態様は、マトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置を用いた超音波フェーズドアレイ探傷試験方法において、請求項1〜3のいずれかに記載の対比試験片による前記超音波探傷試験装置の校正工程を含む構成としている。   A fourth aspect of the present invention is an ultrasonic phased array flaw detection test method using an ultrasonic flaw detection test device having a matrix array probe, wherein the comparison test piece according to any one of claims 1 to 3 is used. It is configured to include a calibration process of the sonic flaw detection apparatus.

本発明に係る対比試験片では、探傷面上に超音波探傷試験装置のマトリックスアレイ探触子をセットし、このマトリックスアレイ探触子における複数の超音波素子の各励振タイミングをコントロールして、各超音波素子からの超音波の位相が平底穴の平底面で揃うようにすると、平底穴の平底面は、マトリックスアレイ探触子からの超音波を超音波入射点に向けて反射するように正対して配置されているので、すなわち、超音波の進行方向と直交するように配置されているので、平底面で反射した超音波は位相がほとんどずれることなくマトリックスアレイ探触子に戻ることとなり、したがって、超音波探傷試験装置の感度調整やマトリックスアレイ探触子の性能確認を行い得ることとなる。   In the comparison test piece according to the present invention, the matrix array probe of the ultrasonic flaw detector is set on the flaw detection surface, and the respective excitation timings of the plurality of ultrasonic elements in this matrix array probe are controlled, When the phases of the ultrasonic waves from the ultrasonic elements are aligned on the flat bottom of the flat bottom hole, the flat bottom of the flat bottom hole is positive to reflect the ultrasonic waves from the matrix array probe toward the ultrasonic incident point. Since they are arranged with respect to each other, that is, arranged so as to be orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic waves, the ultrasonic waves reflected on the flat bottom will return to the matrix array probe with almost no phase shift, Therefore, the sensitivity adjustment of the ultrasonic testing apparatus and the performance confirmation of the matrix array probe can be performed.

本発明に係る対比試験片によれば、マトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置の感度調整を行うことができると共に、マトリックスアレイ探触子の性能を確認することが可能になるという優れた効果がもたらされる。   According to the comparison test piece according to the present invention, the sensitivity adjustment of the ultrasonic flaw detection test apparatus having the matrix array probe can be performed, and the performance of the matrix array probe can be confirmed. Effects are brought about.

感度調整時に本発明に係る対比試験片が適用される超音波探傷試験装置の概略構成説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is schematic structure explanatory drawing of the ultrasonic flaw detection test apparatus with which the contrast test piece which concerns on this invention is applied at the time of sensitivity adjustment. 本発明の一実施形態に係る対比試験片の全体斜視説明図である。It is whole perspective explanatory drawing of the contrast test piece which concerns on one Embodiment of this invention. 図2の対比試験片の作用を示すイメージ図である。It is an image figure which shows the effect | action of the contrast test piece of FIG. 図2の対比試験片の部分側面説明図である。It is partial side view explanatory drawing of the contrast test piece of FIG. 図2の対比試験片を用いて得た超音波探傷試験装置の基準感度に基づいて作成した距離振幅特性曲線(DAC線)図である。It is a distance amplitude characteristic curve (DAC line) figure created based on the standard sensitivity of the ultrasonic flaw detector obtained using the contrast test piece of FIG. 超音波探傷試験装置のマトリックスアレイ探触子により溶接部に対して超音波探傷試験を実施している状況を示す平面説明図(a)及び断面説明図(b)である。It is plane explanatory drawing (a) and cross-sectional explanatory drawing (b) which show the condition which is carrying out the ultrasonic flaw detection test with respect to a welding part by the matrix array probe of ultrasonic flaw detection test equipment. 従来の試験片で感度調整を行う場合における超音波の位相のずれを示すイメージ図である。It is an image figure which shows the phase shift of the ultrasonic wave in, when performing sensitivity adjustment with the conventional test piece.

以下、本発明に係る対比試験片を図面に基づいて説明する。
図1〜図5は、本発明に係る対比試験片の一実施形態を示しており、この実施形態では、本発明に係る対比試験片で校正が成される超音波探傷試験装置の試験対象が溶接部である場合を例に挙げて説明する。
Hereinafter, a comparison test piece according to the present invention will be described based on the drawings.
FIGS. 1 to 5 show an embodiment of a comparative test piece according to the present invention, in which the test object of the ultrasonic flaw testing apparatus to be calibrated with the comparative test piece according to the present invention is shown. The case of a welded portion will be described by way of example.

図1に示すように、超音波探傷試験装置1は、超音波パルス信号を励振する機能及び受信機能を有するパルサーレシーバ2と、マトリックスアレイ探触子3と、アナログ/デジタル変換器(以下、A/D変換器という)4と、演算部5と、モニタ6を備えており、パルサーレシーバ2には、複数の超音波素子3aのそれぞれに印加するパルス信号を所望のタイミングで発生させる遅延回路及び超音波素子3aからの各受信信号を所望のタイミングで合成する同期回路が具備されている。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic testing apparatus 1 has a pulsar receiver 2 having a function of exciting an ultrasonic pulse signal and a receiving function, a matrix array probe 3, and an analog / digital converter (hereinafter referred to as A). A pulse circuit to generate pulse signals to be applied to each of the plurality of ultrasonic elements 3a at a desired timing, and the pulser receiver 2 includes A synchronization circuit is provided which synthesizes each received signal from the ultrasonic element 3a at a desired timing.

マトリックスアレイ探触子3は、複数の超音波素子3aを縦横に格子状に配置して成り、縦波を横波にモード変換して斜角探傷を行うものであって、パルサーレシーバ2で発生させたパルス信号による超音波を発振して溶接部Wに入射させると共に溶接部W内からの反射波を受信する。   The matrix array probe 3 has a plurality of ultrasonic elements 3a arranged in a matrix in the longitudinal and lateral directions, performs mode conversion of longitudinal waves into transverse waves and performs oblique flaw detection, and is generated by the pulsar receiver 2. The ultrasonic wave generated by the pulse signal is emitted to be incident on the welding portion W and the reflected wave from the inside of the welding portion W is received.

マトリックスアレイ探触子3の複数の超音波素子3aで各々受信される反射波は電気信号に変換され、電気信号に変換された反射波はパルサーレシーバ2に同期して入力されて合成される。この合成されたアナログ信号は、A/D変換器4でデジタル信号に変換されて、演算部5で信号処理される。   The reflected waves respectively received by the plurality of ultrasonic elements 3a of the matrix array probe 3 are converted into electric signals, and the reflected waves converted into the electric signals are input in synchronization with the pulsar receiver 2 and synthesized. The synthesized analog signal is converted into a digital signal by the A / D converter 4 and signal processed by the arithmetic unit 5.

演算部5は、制御回路や画像処理回路等の各種処理回路を具備しており、この演算部5では、上記回路によって指示有無の判定や指示高さ等の評価が成される。   The arithmetic unit 5 includes various processing circuits such as a control circuit and an image processing circuit. In the arithmetic unit 5, the above-mentioned circuits determine the presence or absence of an instruction and evaluate the instruction height and the like.

出力装置としてのモニタ6は、演算部5で反射波を処理して取得される受信波形の可視化画像を表示して、溶接部W内の指示Fの有無や、溶接部Wに指示Fが内在している場合の位置及び高さ(溶接部Wの深さ方向の長さ)を含む性状等の指示情報を表示するようにしている。   The monitor 6 as an output device displays the visualized image of the received waveform acquired by processing the reflected wave in the operation unit 5, and the presence or absence of the instruction F in the welding portion W and the instruction F in the welding portion W Indication information such as properties including the position and height (the length in the depth direction of the welding portion W) in the case of being displayed is displayed.

この超音波探傷試験装置1では、パルサーレシーバ2の遅延回路により、マトリックスアレイ探触子3の互に隣接する超音波素子3aの励振タイミングを一端側から他端側にかけて僅かずつ遅れるようにコントロールすると、超音波の伝搬方向は母材Sの探傷面Saに対して傾く。この隣接する超音波素子3aの励振タイミングを僅かずつ遅らせて超音波の伝搬方向を想定する方向(所望の方向)に変える制御が走査角度制御、いわゆるステアリング制御である。この際、遅延時間を段階的に変化させると、すなわち、超音波の伝搬方向を想定する方向に段階的に変化させると、セクタ走査が成されることとなる。   In this ultrasonic testing apparatus 1, the delay timing of the pulser receiver 2 controls the excitation timing of the ultrasonic elements 3a adjacent to each other in the matrix array probe 3 to be slightly delayed from one end side to the other end side. The propagation direction of the ultrasonic wave is inclined with respect to the flaw detection surface Sa of the base material S. The control of changing the excitation timing of the adjacent ultrasonic element 3a little by little to change the direction of propagation of the ultrasonic wave to a direction (desired direction) to be assumed is scan angle control, so-called steering control. At this time, if the delay time is changed stepwise, that is, if the propagation direction of the ultrasonic wave is changed stepwise, the sector scan is performed.

一方、パルサーレシーバ2の遅延回路により、マトリックスアレイ探触子3の格子状に並ぶ複数の超音波素子3aの励振タイミングを両端部側で早くそして中央で遅くなるようにコントロールすると、各超音波素子3aからの超音波の位相が集束点で揃う。この超音波を想定する(所望の)集束点で集束させる制御が集束点制御、いわゆるフォーカスをかけるフォーカシング制御であり、超音波素子3aの励振タイミングを任意に設定することで、集束点までの距離を変えることができ、想定する集束点を左右に振ることで、セクタ走査を行わせることができる。   On the other hand, when the excitation timings of the plurality of ultrasonic elements 3a arranged in a lattice of the matrix array probe 3 are controlled to be quick at the both ends and delayed at the center by the delay circuit of the pulsar receiver 2, each ultrasonic element The phases of the ultrasonic waves from 3a are aligned at the focusing point. The control of focusing at a (desired) focusing point assuming this ultrasonic wave is focusing point control, so-called focusing control of focusing, and by arbitrarily setting the excitation timing of the ultrasonic element 3a, the distance to the focusing point The sector scan can be performed by swinging the assumed focusing point to the left and right.

図2に示すように、このような超音波探傷試験装置1の感度調整や距離振幅特性曲線図の作成等の校正に用いる対比試験片10は、超音波探傷試験装置1の試験対象である溶接部Wと同じ材質から成っている。   As shown in FIG. 2, the comparison test piece 10 used for calibration such as adjustment of sensitivity of the ultrasonic testing apparatus 1 and creation of a distance-amplitude characteristic curve is a welding object to be tested by the ultrasonic testing apparatus 1. It is made of the same material as the part W.

この対比試験片10は、マトリックスアレイ探触子3が設置される探傷面11と、この探傷面11と対向する底面12と、探傷面11及び底面12間に位置する半径Rの円弧面13を備えており、この円弧面13の中心が探傷面11上においてマトリックスアレイ探触子3の超音波入射点Oとして設定されている。
なお、探傷面11及び底面12間に位置する面は円弧面13に限定されるものではなく、半径Rの球面(球面の一部)や平面であったりしてもよいほか、凹凸面であってもよい。
The comparison test piece 10 includes a flaw detection surface 11 on which the matrix array probe 3 is installed, a bottom surface 12 opposite to the flaw detection surface 11, and an arc surface 13 of radius R located between the flaw detection surface 11 and the bottom surface 12 The center of the circular arc surface 13 is set as the ultrasonic wave incident point O of the matrix array probe 3 on the flaw detection surface 11.
The surface located between the flaw detection surface 11 and the bottom surface 12 is not limited to the arc surface 13, and may be a spherical surface (a part of a spherical surface) or a plane with a radius R. May be

また、この対比試験片10は、探傷面11上に配置されるマトリックスアレイ探触子3の超音波入射点Oから円弧面13に向けて放射状で且つ同一の面A上に位置するようにして形成された複数の平底穴15を備えている。これらの平底穴15の各一端は円弧面13で開口15aとしてそれぞれ形成され、各他端は平底面15bとしてそれぞれ形成されている。   Further, the comparison test piece 10 is positioned radially on the same surface A from the ultrasonic incident point O of the matrix array probe 3 disposed on the flaw detection surface 11 toward the circular arc surface 13. A plurality of formed flat bottom holes 15 are provided. One end of each of the flat bottom holes 15 is formed as an opening 15a in the arc surface 13, and the other end is formed as a flat bottom surface 15b.

この平底穴15は口径数mmの円形穴であり、例えば、円弧面13側から超音波入射点Oに向けてドリルで穴を穿った後、エンドミルで平底面15bを仕上げて形成される。   The flat bottom hole 15 is a circular hole having a diameter of a few mm, and for example, a hole is drilled from the side of the arc surface 13 toward the ultrasonic incident point O, and then the flat bottom surface 15b is finished by an end mill.

この場合、複数の平底穴15の各平底面15bは、互いに同一の線B上に配置されており、いずれも超音波入射点Oからの超音波を該超音波入射点Oに向けて反射するべく形成されている、すなわち、超音波の進行方向と直交するように形成されている。つまり、平底穴15の平底面15bは、図3に示すように、マトリックスアレイ探触子3の複数の超音波素子3aからの位相を揃えた超音波が強く反射して戻るように複数の超音波素子3aに正対して形成されている。   In this case, the flat bottom surfaces 15b of the plurality of flat bottom holes 15 are arranged on the same line B, and reflect the ultrasonic waves from the ultrasonic wave incident point O toward the ultrasonic wave incident point O. It is formed to be orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic wave. That is, as shown in FIG. 3, the flat bottom surface 15b of the flat bottom hole 15 has a plurality of supersonic waves so that the ultrasonic waves whose phases are aligned from the plurality of ultrasonic elements 3a of the matrix array probe 3 are strongly reflected. It is formed to face the acoustic wave element 3a.

なお、複数の平底穴15の各平底面15bがそれぞれ位置する線Bと、超音波入射点Oとの距離Yは、実際の超音波探傷試験時における溶接部W及びマトリックスアレイ探触子3の間隔と、マトリックスアレイ探触子3の寸法を考慮して決定される。   The distance Y between the line B on which each flat bottom surface 15b of the plurality of flat bottom holes 15 is positioned and the ultrasonic incident point O is the distance between the welding portion W and the matrix array probe 3 in the actual ultrasonic flaw detection test. It is determined in consideration of the distance and the dimensions of the matrix array probe 3.

次に、上記した超音波探傷試験装置1を用いた溶接部Wに対する超音波フェーズドアレイ探傷試験方法の実施要領を説明する。   Next, the procedure of the ultrasonic phased array flaw detection test method for the welded portion W using the above-described ultrasonic flaw detection apparatus 1 will be described.

まず、溶接部Wに対する超音波探傷試験に先立って、上記対比試験片10を用いて超音波探傷試験装置1の感度調整及び距離振幅特性曲線図の作成を行う(校正工程)。   First, prior to the ultrasonic flaw detection test on the weld portion W, sensitivity adjustment of the ultrasonic flaw detection apparatus 1 and creation of a distance amplitude characteristic curve diagram are performed using the above-mentioned comparison test piece 10 (calibration step).

すなわち、図4に示すように、対比試験片10における探傷面11に設定した超音波入射点O上にマトリックスアレイ探触子3をセットし、マトリックスアレイ探触子3における格子状に並ぶ複数の超音波素子3aの励振タイミングを両端部側で早くそして中央で遅くなるようにコントロールして、対比試験片10の内部に深さ方向に並んで配置されている平底穴15(15h1〜15h5)における各平底面15bで各超音波素子3aからの超音波の位相が揃うようにする(フォーカスをかける)。   That is, as shown in FIG. 4, the matrix array probe 3 is set on the ultrasonic wave incident point O set on the flaw detection surface 11 of the comparison test piece 10, and a plurality of lattice array probes 3 are arrayed in the matrix array probe 3. In the flat bottom holes 15 (15h1 to 15h5) arranged in the depth direction in the inside of the comparison test piece 10 by controlling the excitation timing of the ultrasonic element 3a to be quick at the both ends and to be late at the center. The phases of the ultrasonic waves from the ultrasonic elements 3a are aligned (focused) on the flat bottom surfaces 15b.

そして、平底穴15(15h1〜15h5)における各平底面15bのうちの任意の平底面15bからの反射振幅値がモニタ6上で例えば80%となるように装置感度を調整して、これを基準感度とする。   Then, the sensitivity of the apparatus is adjusted so that the reflection amplitude value from any flat bottom 15b of the flat bottoms 15b in the flat bottom holes 15 (15h1 to 15h5) becomes, for example, 80% on the monitor 6, It is sensitivity.

次いで、この基準感度に基づいて、平底穴15(15h1〜15h5)における各平底面15bで反射して戻る各反射波を複数の超音波素子3aで受信して合成することで受信波形をそれぞれ取得し、各々の反射振幅値を計測する。   Next, based on the reference sensitivity, each of the reflected waves that are reflected and returned by each flat bottom surface 15b in the flat bottom holes 15 (15h1 to 15h5) are received by the plurality of ultrasonic elements 3a and synthesized to obtain reception waveforms respectively And measure each reflection amplitude value.

これに続いて、図5に示すように、平底穴15(15h1〜15h5)の平底面15bの各深さと、各平底面15bからの反射振幅値との関係をグラフ化して、各平底面15bの深さ毎の反射振幅値を結んだ線をH線と規定し、このH線から6dB下(1/2反射振幅値)の線をM線と規定し、このM線からさらに6dB下の線をL線と規定する。すなわち、距離振幅特性曲線図を作成する。   Subsequently, as shown in FIG. 5, the relationship between the depths of the flat bottom surface 15b of the flat bottom holes 15 (15h1 to 15h5) and the reflection amplitude value from each flat bottom surface 15b is graphed to show each flat bottom surface 15b. A line connecting reflection amplitude values for each depth is defined as the H line, and a line 6 dB below (1/2 reflection amplitude value) from the H line is defined as the M line, and 6 dB below the M line. A line is defined as an L line. That is, a distance amplitude characteristic curve diagram is created.

このようにして、距離振幅特性曲線図を作成した後、試験対象である溶接部Wに対して超音波探傷試験を実施する。
すなわち、図6に示すように、母材Sの探傷面Sa上における溶接部Wの溶接線Lから距離Yだけ離れた位置にマトリックスアレイ探触子3をセットする。この際、図示しないグリセリンペーストやマシン油等の接触媒質を探傷面Saに塗布してマトリックスアレイ探触子3と探傷面Saとの間に空気層ができるのを回避する。
Thus, after creating the distance-amplitude characteristic curve diagram, an ultrasonic flaw test is performed on the weld portion W to be tested.
That is, as shown in FIG. 6, the matrix array probe 3 is set at a position separated by a distance Y from the weld line L of the weld portion W on the flaw detection surface Sa of the base material S. At this time, a contact medium (not shown) such as glycerin paste or machine oil is applied to the flaw detection surface Sa to prevent the formation of an air layer between the matrix array probe 3 and the flaw detection surface Sa.

この状態で探傷を開始し、溶接部Wに沿う溶接線Lと直交する面内において、パルサーレシーバ2の遅延回路により、マトリックスアレイ探触子3の格子状に並ぶ複数の超音波素子3aの励振タイミングを両端部側で早くそして中央で遅くなるようにコントロールし、集束点を溶接部Wの深さ方向に移動させるべく超音波を3次元的にセクタ走査させる。   In this state, flaw detection is started, and in the plane orthogonal to the weld line L along the weld portion W, the delay circuit of the pulsar receiver 2 excites the plurality of ultrasonic elements 3a arranged in a grid of the matrix array probe 3 The timing is controlled so as to be fast at both end sides and late at the center, and in order to move the focusing point in the depth direction of the welding portion W, the ultrasonic wave is subjected to three-dimensional sector scan.

そして、この超音波のセクタ走査範囲内における走査角度毎に、溶接部W内で反射して戻る反射波を複数の超音波素子3aで受信して合成することで受信波形をそれぞれ取得する。   Then, for each scanning angle within the sector scanning range of the ultrasonic waves, the reflected waves that are reflected back in the welding portion W are received and synthesized by the plurality of ultrasonic elements 3a, thereby acquiring reception waveforms.

マトリックスアレイ探触子3を溶接線Lに沿って左方向(図6(a)矢印方向)に一定の間隔でステップを刻んで移動させる毎にこの超音波の3次元的なセクタ走査を実施し、この溶接部Wに対する超音波探傷試験は、溶接部Wを挟んで+側及び−側の両側で実施する。   Three-dimensional sector scan of this ultrasonic wave is carried out each time the matrix array probe 3 is moved along the welding line L in the left direction (the direction of the arrow in FIG. The ultrasonic flaw detection test on the weld W is performed on both the + side and the-side with the weld W in between.

上記超音波のセクタ走査で取得した反射波の受信波形中に、予め設定された指示有無判定閾値(溶接部Wの内部の深さに応じた指示有無判定閾値)を超える反射振幅値の指示Fa,Fb,Fcがある場合には、これらの指示Fa,Fb,Fcの深さ及び反射振幅値を図5の距離振幅特性曲線図に当てはめて比較する。   In the reception waveform of the reflected wave acquired by the sector scan of the ultrasonic wave, the instruction Fa of the reflection amplitude value exceeding the instruction presence / absence determination threshold (the instruction presence / absence determination threshold according to the depth inside the welded portion W) set in advance , Fb, and Fc, the depths and reflection amplitude values of these instructions Fa, Fb, and Fc are applied to the distance amplitude characteristic curve diagram of FIG. 5 and compared.

図5の距離振幅特性曲線図において、例えば、判定基準をL線以上とした場合には、指示Fa,Fb,Fcがいずれも不合格欠陥であると判定し、判定基準をM線以上とした場合には、指示Faのみが不合格欠陥であると判定すると共に、指示Fb,Fcが合格欠陥であると判定する。   In the distance-amplitude characteristic curve of FIG. 5, for example, when the determination criterion is L line or more, it is determined that all the instructions Fa, Fb, and Fc are rejection defects, and the determination criterion is M line or more In this case, it is determined that only the instruction Fa is a failure defect, and it is determined that the instructions Fb and Fc are pass defects.

そして、上記超音波の3次元的なセクタ走査を溶接線Lに沿って一定の間隔でステップを刻んで実施すると、指示Fの全容を把握し得ることとなり、モニタ6では、溶接線Lと交差する各断面で実施した3次元的なセクタ走査の結果を積算することで得られる指示長さが表示される。   Then, if the three-dimensional sector scan of ultrasonic waves is performed by stepping along the welding line L at a constant interval, the entire volume of the instruction F can be grasped, and the monitor 6 intersects with the welding line L The indicated length obtained by integrating the results of the three-dimensional sector scanning performed on each cross section is displayed.

上記したように、本実施形態に係る対比試験片10では、探傷面11上にマトリックスアレイ探触子3をセットし、このマトリックスアレイ探触子3の各超音波素子3aからの超音波の位相が平底穴15の平底面15bで揃うようにすると、この平底面15bは、マトリックスアレイ探触子3からの超音波を超音波入射点Oに向けて反射するように正対して配置されているので、すなわち、超音波の進行方向と直交するように配置されているので、平底面15bで反射した超音波は位相がほとんどずれることなくマトリックスアレイ探触子3に戻ることとなり、その結果、超音波探傷試験装置1の感度調整やマトリックスアレイ探触子3の性能確認を行い得ることとなる。   As described above, in the comparison test piece 10 according to the present embodiment, the matrix array probe 3 is set on the flaw detection surface 11, and the phases of the ultrasonic waves from the respective ultrasonic elements 3a of the matrix array probe 3 Are aligned on the flat bottom surface 15b of the flat bottom hole 15, this flat bottom surface 15b is disposed to face the ultrasound incident point O so as to reflect the ultrasound from the matrix array probe 3 Therefore, since the ultrasonic waves reflected by the flat bottom surface 15b return to the matrix array probe 3 with almost no phase shift since they are arranged to be orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic waves, as a result, The sensitivity adjustment of the sonic testing apparatus 1 and the performance confirmation of the matrix array probe 3 can be performed.

また、本実施形態に係る対比試験片10では、マトリックスアレイ探触子3の超音波入射点Oから円弧面13に向けて放射状に形成された複数の平底穴15が同一の面A上に位置するようにしているうえ、これらの平底穴15の各平底面15bが互いに同一の線B上に位置するようにしているので、複数の平底穴15の成形加工が容易なものとなると共に、演算部5の校正に係る演算が簡易なものとなる。   Further, in the comparison test piece 10 according to the present embodiment, a plurality of flat bottom holes 15 radially formed from the ultrasonic wave incident point O of the matrix array probe 3 toward the arc surface 13 are positioned on the same surface A In addition, since the flat bottoms 15b of the flat bottom holes 15 are positioned on the same line B, molding of the plurality of flat bottom holes 15 becomes easy, and calculation is performed. The calculation relating to the calibration of part 5 is simplified.

一方、本実施形態に係る超音波フェーズドアレイ探傷試験方法では、溶接部Wの探傷試験を行うのに先立って、超音波探傷試験装置1の感度調整やマトリックスアレイ探触子3の性能確認を行うようにしているので、指示Fの有無の判定が精度よく成されることとなる。   On the other hand, in the ultrasonic phased array flaw detection test method according to the present embodiment, the sensitivity adjustment of the ultrasonic flaw detection apparatus 1 and the performance confirmation of the matrix array probe 3 are performed prior to the flaw detection test of the welded portion W. Thus, the determination of the presence or absence of the instruction F can be accurately made.

上記実施形態では、対比試験片10の複数の平底穴15が同一の面A上に位置するようにしているが、これに限定されるものではなく、複数の平底穴15が面Aに対して角度を持って配置されていてもよい。   In the above embodiment, the plurality of flat bottom holes 15 of the comparison test piece 10 are positioned on the same surface A, but the present invention is not limited to this. It may be arranged with an angle.

また、上記実施形態では、対比試験片10における複数の平底穴15の各平底面15bが互いに同一の線B上に位置するようにしているが、これに限定されるものではなく、複数の平底穴15の各平底面15bが互いに線Bから離れて形成されていてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although each flat bottom face 15b of several flat bottom holes 15 in the comparison test piece 10 is mutually located on the same line B, it is not limited to this, Several flat bottoms The flat bottom surfaces 15b of the holes 15 may be formed apart from the line B.

さらに、上記実施形態では、本発明に係る超音波フェーズドアレイ探傷試験方法の試験対象が溶接部Wである場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ゴム等の弾性体やプラント等の大型構造物の探傷試験に用いてもよい。   Furthermore, although the case where the test object of the ultrasonic phased array flaw detection test method according to the present invention is the welded portion W is shown in the above embodiment, the present invention is not limited to this. You may use for the flaw detection test of large sized structures, such as a plant.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1 超音波探傷試験装置
3 マトリックスアレイ探触子
3a 超音波素子
10 対比試験片
11 探傷面
15 平底穴
15b 平底面
O マトリックスアレイ探触子の超音波入射点
1 ultrasonic flaw testing apparatus 3 matrix array probe 3a ultrasonic element 10 contrast test piece 11 flaw detection surface 15 flat bottom hole 15b flat bottom surface O ultrasonic wave incident point of matrix array probe

Claims (4)

複数の超音波素子が二次元的に並べられたマトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置の校正用の対比試験片であって、
前記超音波探傷試験装置の前記マトリックスアレイ探触子が設置される探傷面と、
前記探傷面上に配置される前記マトリックスアレイ探触子の超音波入射点を中心として試験片内部に放射状に形成された複数の平底穴を備え、
前記複数の平底穴の各平底面は、前記超音波入射点を通して入射する前記マトリックスアレイ探触子からの超音波を該超音波入射点に向けて反射するべくそれぞれ正対して配置されている対比試験片。
A contrast test strip for calibration of an ultrasonic flaw detector having a matrix array probe in which a plurality of ultrasonic elements are arranged two-dimensionally.
A flaw detection surface on which the matrix array probe of the ultrasonic flaw detection test device is installed;
It has a plurality of flat bottom holes formed radially inside a test piece around an ultrasonic wave incident point of the matrix array probe arranged on the flaw detection surface,
Each flat bottom surface of the plurality of flat bottom holes is arranged to face each other so as to reflect ultrasonic waves from the matrix array probe incident through the ultrasonic incident point toward the ultrasonic incident point. Test pieces.
前記複数の平底穴は、互いに同一の面上に位置している請求項1に記載の対比試験片。   The contrast test strip according to claim 1, wherein the plurality of flat bottom holes are located on the same plane as each other. 前記複数の平底穴の各平底面は、互いに同一の線上に位置している請求項2に記載の対比試験片。   The contrast test strip according to claim 2, wherein flat bottoms of the plurality of flat bottom holes are located on the same line with each other. マトリックスアレイ探触子を有する超音波探傷試験装置を用いた超音波フェーズドアレイ探傷試験方法において、
請求項1〜3のいずれかに記載の対比試験片による前記超音波探傷試験装置の校正工程を含む超音波フェーズドアレイ探傷試験方法。
In an ultrasonic phased array flaw test method using an ultrasonic flaw tester having a matrix array probe,
The ultrasonic phased array flaw test method including the calibration process of the said ultrasonic flaw tester by the contrast test piece in any one of Claims 1-3.
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