JP2020524797A - 複雑な形状を有する管状製品の非破壊検査 - Google Patents
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Abstract
Description
表面欠陥:
○ 長手方向の内部欠陥又は外部欠陥。これらの欠陥は、実質的に横方向を有する超音波バースト(すなわち、管の軸に垂直な平面、言い換えれば、管の断面に実質的に位置するバースト)に応じて、所定の閾値より大きい振幅を有するエコーを生成する。
○ 横方向欠陥とも呼ばれる内部横断型欠陥又は外部横断型欠陥。これらの欠陥は、通常長手方向を有する超音波バースト、すなわち、管の軸を含む平面内に実質的に位置するバーストに応じて、別の所定の閾値を超える振幅を有するエコーを生成する。
○ 斜め方向欠陥。これらの欠陥は、センサ及び管の軸を含む平面に対して、一般に広がる方向の超音波バーストに応じて、別の所定の閾値を超える振幅を有するエコーを生成する。ある斜め方向欠陥は、縦方位と横方位の中間の方位を有するバーストに応じて、別の所定の閾値を超える振幅を有するエコーを生成する。
一般に「層間剥離」と呼ばれる壁内の欠陥。これらの欠陥は、通常径方向の超音波バーストに応じて、所定の閾値を超える振幅を有するエコーを生成する。
一定の厚さと、一定の外径及び内径とを有するセグメント、
一定の内径と、長手方向で変動する外径とを有し、結果として、管壁の厚さが増減するセグメント、
一定の外径と、長手方向で変動する内径とを有し、結果として、管壁の厚さが増減するセグメント、
管の厚さの長手方向の変動の有無にかかわらず、それぞれが変動する外径及び内径を有するセグメント。
複雑な管状製品(3)に沿って、長手位置(L)及び周辺位置(A)により規定される位置を有し、放射方位θei(L,A)を有する超音波ビーム(Em)を照射するように配置される少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)と、
センサを作動するとともに、帰還信号を受信する回路、ゲイン(Gi(L;A))を持つ少なくとも1つの増幅段(21、31)、及び時間フィルタ(FTi(L;A))にエコー信号(Dv、Ds)を供給する時間フィルタモジュール(24)を含む制御処理用電子機器(6)と、
を備え、
制御処理用電子機器(6)は、管壁内の欠陥を検出するように、超音波トランスデューサの長手位置(L)及び周辺位置(A)の少なくとも一方の関数として、少なくとも1つの超音波バーストパラメータ(Vi)を検出するように構成され、
少なくとも1つの超音波バーストパラメータは、バースト放射方位(θei(L;A))、ゲイン(Gi(L;A))、又は時間フィルタ(FTi(L;A))の位置から選択される。
a.少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)を第1位置(P1)に位置決めするステップと、
b.第1方位θei(P1)と、第1放射ゲインGei(P1)における第1放射増幅とを有する超音波ビーム(Em)を照射することにより、第1超音波バースト(Vi)を実行するステップ、
c.複雑な管状製品(3)から戻るエコーを受信し、第1受信ゲインGri(P1)を適用する受信信号に受信したエコーを変換するステップ、
d.第1時間ウィンドウ(FTi(P1))において、受信信号の一部を分離するステップ、及び
e.第2方位θei(P2)、第2放射ゲインGei(P2)、第2受信ゲインGri(P2)、及び第2時間ウィンドウ(FTi(P2))を含む第2超音波バーストパラメータによって、第2位置(P2)でステップaからステップdを繰り返して、第2超音波バーストを実行するステップ。
第2方位θei(P2)、第2放射ゲインGei(P2)、第2受信ゲインGri(P2)、及び第2時間ウィンドウ(FTi(P2))からなる第2超音波バーストパラメータの少なくとも1つは、第1方位θei(P1)、第1放射ゲインGei(P1)、第1受信ゲインGri(P1)、又は第1時間ウィンドウ(FTi(P1))とは異なる。
ステップeは、ステップfに置き換えられる。
f.第2方位θei(L2)、第2放射ゲインGei(L2)、第2受信ゲインGri(L2)、及び第2時間ウィンドウ(FTi(L2))を含む第2超音波バーストパラメータによって、第2長手位置(L2)でステップaからステップdを繰り返して、第2超音波バーストを実行するステップ。
第2方位θei(L2)、第2放射ゲインGei(L2)、第2受信ゲインGri(L2)、及び第2時間ウィンドウ(FTi(L2))からなる第2超音波バーストパラメータの少なくとも1つは、第1方位θei(P1)、第1放射ゲインGei(P1)、第1受信ゲインGri(P1)、又は第1時間ウィンドウ(FTi(P1))とは異なる。
超音波検査設備は、検査すべき軸Xで複雑な管状製品3を指示するテストベンチ1と、複雑な管状製品3の周面の近くに位置し、センサを作動させる電子回路を含む制御処理用電子機器6に連結される超音波トランスデューサ5とを備える。
sin(θi)/Vwater=sin(θr)/Vsteel
ここで、Vwaterは、水中における超音波の速度であり、Vsteelは、鋼内における超音波の速度である。
「スキャン」は、相対的管/センサ位置示す。
「増分(インクリメント)」は、(再現の頻度又は超音波バーストの頻度に反比例する)スキャン周期を示す。
「Aスキャン」は、x軸には電圧を表す飛行時間、y軸には超音波振幅である、超音波トランスデューサのすべての端末で測定した電圧のグラフを示す。
「Bスキャン」は、x軸には超音波バーストに対応するスキャン、y軸には飛行時間であり、各点では、グレースケール又は色に変換した超音波振幅(フェーズドアレイセンサ用の電子スキャン、単素子センサ用の機械的スキャン)である所定の増分値に関する画像を示す。
「エコー―ダイナミック」は、一般に、トランスデューサの増分位置、例えば、トランスデューサの位置毎に1回のバーストがあるときのバースト番号の関数として、受信した最大振幅を表す曲線のグラフを示す。
「Cスキャン」は、グレースケール又は色に変換したx軸及びy軸の両方に超音波のバースト位置の平面空間内の同等位置で、Aスキャン(「画像振幅」)から問題の時間セレクタに記録されるこのバーストのための最大超音波振幅を表す画像を示す。管の場合には、Cスキャンのx軸上の位置は、管の長さ上の位置に対応し、y軸上の位置は、管の周囲状の位置に対応する。
平らな製品の場合には、Cスキャンのx軸上の位置は、平らな製品の長さ上の位置に対応し、y軸上の位置は、平らな製品の幅上の位置に対応する。
セグメント1aは、一定の外径(Dext)と内径(Dint)とを備える。
セグメント1bは、一定ではない外径(Dext)と内径(Dint)とを備え、外径(Dext)は、セグメント1aからセグメント1cまで増加し、内径は、同方向で減少する。
セグメント1cは、セグメント1bからセグメント1dまで増加する外径を備え、内径は一定である。
セグメント1dは、セグメント1cからセグメント1eまで両方とも増加する外径と内径とを備える。
セグメント1eは、一定の外径と、セグメント1dから増加する内径とを備える。
選択したノッチの最小信号対雑音比を12dBで区切る閾値曲線、
技術水準(Lex)の装置で記録した信号対雑音比の曲線、
本発明に係る装置(Linv)で記録した信号対雑音比の曲線。
技術水準(Lex)の装置で記録した基準ノッチ番号5に対する振幅ロス(dB)の曲線、
本発明に係る装置(Linv)で記録した基準ノッチ番号5に対する振幅ロス(dB)の曲線。
産業的プロセスにより得られ、可変断面を有する複雑な管状製品3は、所望の公称値に対して寸法変動を有してもよい。したがって、センサの観点から、検査すべき管状製品の壁は、公称傾斜及び位置決めとは異なる実際の壁の傾斜及び壁の傾斜の実際の位置決めを有してもよい。結果として、放射方位θei(L)、ゲインGi(L)、時間フィルタFTi(L)の位置などのパラメータに一つの値を有することは、所定の欠陥の検出のために、超音波バーストに最良の反応を常に有することができないことを思い出されたい。
複雑な管状製品3に対する第1位置P1に、複雑な管状製品3に対する超音波トランスデューサ5を位置決めするステップと、
この第1位置P1に対して、第1放射方位θje(L;A)及び第1放射ゲインGei(P1)の少なくとも1つを有する超音波ビームで、少なくとも1つの超音波バーストを実行し、エコー信号を受信し、第1受信ゲインGri(P1)及び第1時間フィルタFTi(P1)の少なくとも1つをこのエコー信号に適用するステップと、
複雑な管状製品3に対して第2位置P2に、超音波トランスデューサを位置決めするステップと、
この第2位置P2に対して、第2放射方位θje(P2)、第2受信ゲインGri(P2)又は第2放射ゲインGei(P2)、及び第2時間フィルタFTi(P2)で、少なくとも1回の第2超音波バーストを実行するステップと、
を含み、
第2放射方位θje(P2)、第2受信ゲインGri(P2)、第2放射ゲインGei(P2)、及び第2時間フィルタFTi(P2)の少なくとも1つは、それぞれ、第1放射方位θje(P1)、第1受信ゲインGri(P1)、第1放射ゲインGei(P1)、及び第1時間フィルタFTi(P1)とは異なる。
Claims (22)
- 複雑な管状製品(3)の欠陥を検出するための非破壊検査用自動装置であって、
前記複雑な管状製品(3)に沿って、長手位置(L)及び周辺位置(A)により規定される位置を有し、放射方位θei(L,A)を有する超音波ビーム(Em)を照射するように配置される少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)と、
センサを作動するとともに、帰還信号を受信する回路、ゲイン(Gi(L;A))を持つ少なくとも1つの増幅段(21、31)、及び時間フィルタ(FTi(L;A))にエコー信号(Dv、Ds)を供給する時間フィルタモジュール(24)を含む制御処理用電子機器(6)と、
を備え、
前記制御処理用電子機器(6)は、管壁内の欠陥を検出するように、前記超音波トランスデューサの前記長手位置(L)及び前記周辺位置(A)の少なくとも一方の関数として、少なくとも1つの超音波バーストパラメータ(Vi)を検出するように構成され、
前記少なくとも1つの超音波バーストパラメータは、バースト放射方位(θei(L;A))、前記ゲイン(Gi(L;A))、又は前記時間フィルタ(FTi(L;A))の位置から選択される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記管壁内の欠陥を検出するように、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の前記周辺位置(A)の関数として、少なくとも2つの超音波バーストパラメータ(Vi)を検出するように構成され、
前記少なくとも1つの超音波バーストパラメータは、前記バースト放射方位(θei(L;A))、前記ゲイン(Gi(L;A))、又は前記時間フィルタ(FTi(L;A))の位置から選択される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記管壁内の欠陥を検出するように、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の前記長手位置(L)の関数として、少なくとも2つの超音波バーストパラメータ(Vi)を検出するように構成され、
前記少なくとも1つの超音波バーストパラメータは、前記バースト放射方位(θei(L;A))、前記ゲイン(Gi(L;A))、又は前記時間フィルタ(FTi(L;A))の位置から選択される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項3に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の前記長手位置(L)の関数として、前記バースト放射方位(θei(L;A))、前記ゲイン(Gi(L;A))、及び前記超音波バースト(Vi)の前記時間フィルタ(FTi(L;A))を規定するように構成される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の前記周辺位置(A)の関数として、前記バースト放射方位(θei(L;A))、前記ゲイン(Gi(L;A))、及び前記超音波バースト(Vi)の前記時間フィルタ(FTi(L;A))から選択した少なくとも1つのパラメータを規定するように構成される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記複雑な管状製品(3)に対して相対的に、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の前記長手位置(L)を決定するための少なくとも1つの位置センサ(7a)をさらに備える、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記複雑な管状製品(3)に対して相対的に、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ5の前記長手位置(L)及び前記周辺位置(A)を決定するための少なくとも1つの位置センサ(7a)をさらに備える、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記少なくとも1つの位置センサ(7a)は、インクリメンタルエンコーダ、ラックエンコーダ、リニアエンコーダ、ドローワイヤエンコーダ、レーザ流速計、エンコーダホイール、又はインクリメンタルエンコーダホイールから選択される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記超音波トランスデューサ(5)の相対的な長手位置(L)及び周辺位置(A)を決定するための少なくとも1つのタイマ(7b)をさらに備える、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記少なくとも1つの増幅段(21、31)は、放射ゲイン(Gei(L;A))を有する放射増幅段(21)であり、前記制御処理用電子機器(6)は、前記超音波トランスデューサ(5)の前記長手位置(L)の関数として、前記放射ゲイン(Gei(L;A))を変化させるように構成される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記少なくとも1つの増幅段(21、31)は、受信ゲイン(Gri(L;A))を有する受信増幅段(31)であり、前記制御処理用電子機器(6)は、前記超音波トランスデューサ(5)の前記長手位置(L)の関数として、前記受信ゲイン(Gri(L;A))を変化させるように構成される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
放射ゲイン(Gei(L;A))を有する放射増幅段(21)と、
受信ゲイン(Gri(L;A))を有する受信増幅段(31)と、
をさらに備え、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記超音波トランスデューサ(5)の前記長手位置(L)の関数として、前記放射ゲイン(Gri(L;A))又は前記受信ゲイン(Gri(L;A))を変化させるように構成される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の少なくとも1つの長手位置(L)と、前記バースト放射方位(θei(L;A))の放射方位パラメータ、前記ゲイン(Gi(L;A))、及び前記時間フィルタ(FTi(L;A))の位置の少なくとも1つに対応する少なくとも1つのデータセットとの間で関連する形式で、データを格納可能なパラメトリックメモリ(MEMp)モジュールを備える、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の少なくとも1つの周辺位置(A)と、前記バースト放射方位(θei(L;A))の放射方位パラメータ、前記ゲイン(Gi(L;A))、及び前記時間フィルタ(FTi(L;A))の位置の少なくとも1つに対応する少なくとも1つのデータセットとの間で関連する形式で、データを格納可能なパラメトリックメモリ(MEMp)モジュールを備える、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記超音波トランスデューサ(5)の一対の長手位置(L)及び周辺位置(A)と、前記バースト放射方位(θei(L;A))の放射方位パラメータ、前記ゲイン(Gi(L;A))、及び前記時間フィルタ(FTi(L;A))の位置の少なくとも1つに対応する少なくとも1つのデータセットとの間で関連する形式で、データを格納可能なパラメトリックメモリ(MEMp)モジュールを備える、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項13から請求項15のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記パラメトリックメモリ(MEMp)モジュールは、受信ゲイン(Gei(L;A))パラメータ及び放射ゲイン(Gri(L;A))パラメータの形式で、ゲインパラメータ(Gi(L;A))に対応する少なくとも1つのデータセットを含む、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、前記超音波トランスデューサ(5)の1つの位置にいくつかの超音波バースト(Vi)を放射するように構成され、前記いくつかの超音波バースト(Vi)は、位置θemini(L)の最小方位角度と位置θEmaxi(L)の最大方位角度との間に含まれる放射角θej(L)を有する、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記制御処理用電子機器(6)は、少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)の1つの位置に2〜8回の超音波バースト(Vi)を実行するように構成される、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項18のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)は、ロッド型超音波トランスデューサである、
非破壊検査用自動装置。 - 請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の非破壊検査用自動装置において、
前記少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)は、フェーズドアレイセンサである、
非破壊検査用自動装置。 - 可変の外径又は内径を有する管状製品をテストする自動化方法であって、
a.少なくとも1つの超音波トランスデューサ(5)を第1位置(P1)に位置決めするステップと、
b.第1方位θei(P1)と、第1放射ゲインGei(P1)における第1放射増幅とを有する超音波ビーム(Em)を照射することにより、第1超音波バースト(Vi)を実行するステップと、
c.複雑な管状製品(3)から戻るエコーを受信し、第1受信ゲインGri(P1)を適用する受信信号に前記受信したエコーを変換するステップと、
d.第1時間ウィンドウ(FTi(P1))において、前記受信信号の一部を分離するステップと、
e.第2方位θei(P2)、第2放射ゲインGei(P2)、第2受信ゲインGri(P2)、及び第2時間ウィンドウ(FTi(P2))を含む第2超音波バーストパラメータによって、第2位置(P2)でステップaからステップdを繰り返して、第2超音波バーストを実行するステップと、
を含み、
前記第2方位θei(P2)、前記第2放射ゲインGei(P2)、前記第2受信ゲインGri(P2)、及び前記第2時間ウィンドウ(FTi(P2))からなる前記第2超音波バーストパラメータの少なくとも1つは、前記第1方位θei(P1)、前記第1放射ゲインGei(P1)、前記第1受信ゲインGri(P1)、又は前記第1時間ウィンドウ(FTi(P1))とは異なる、
自動化方法。 - 請求項21に記載の方法において、
前記第1位置(P1)は、第1長手位置(L1)及び第1周辺位置(A1)を含み、
前記ステップeは、ステップfに置き換えられ、
f.第2方位θei(L2)、第2放射ゲインGei(L2)、第2受信ゲインGri(L2)、及び第2時間ウィンドウ(FTi(L2))を含む第2超音波バーストパラメータによって、第2長手位置(L2)でステップaからステップdを繰り返して、第2超音波バーストを実行するステップ、
前記第2方位θei(L2)、前記第2放射ゲインGei(L2)、前記第2受信ゲインGri(L2)、及び前記第2時間ウィンドウ(FTi(L2))からなる前記第2超音波バーストパラメータの少なくとも1つは、前記第1方位θei(P1)、前記第1放射ゲインGei(P1)、前記第1受信ゲインGri(P1)、又は前記第1時間ウィンドウ(FTi(P1))とは異なる、
自動化方法。
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