JP2682390B2 - 溶接部の超音波探傷装置 - Google Patents
溶接部の超音波探傷装置Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、溶接管の溶接部にお
ける微小ブローホールを検出するための溶接部の超音波
探傷装置に関する。
ける微小ブローホールを検出するための溶接部の超音波
探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】溶接部のブローホールを検出する方法と
しては、従来一般にX線透過法が採用されている。この
X線透過法は、検査ヵ所にフイルムを貼ってX線を溶接
部に照射させ、X線の透過線量の差異に基づいて欠陥を
識別するため、ブローホールに対する検出能は優れてい
るが、検査能率が極めて悪く、全長全数検査することは
困難である。さらに、X線透過法は、フイルム等の消耗
コストが高く、また、放射線に対する安全管理等の問題
を有している。
しては、従来一般にX線透過法が採用されている。この
X線透過法は、検査ヵ所にフイルムを貼ってX線を溶接
部に照射させ、X線の透過線量の差異に基づいて欠陥を
識別するため、ブローホールに対する検出能は優れてい
るが、検査能率が極めて悪く、全長全数検査することは
困難である。さらに、X線透過法は、フイルム等の消耗
コストが高く、また、放射線に対する安全管理等の問題
を有している。
【0003】一方、金属表面にレーザビームを照射して
シーム溶接するレーザ溶接においては、溶接部の溶接欠
陥を検出する方法として、突合せ部位の溶け込み不良を
レーザビームを照射するノズルの先端に設けられた温度
センサからの出力に基づいて検知する方法(特開平2−
255288号公報)、溶接加工中の物体を保持する保
持部に付設された鍔を有し、該鍔を超音波に対し減衰の
少ない液体中に浸して、超音波センサは前記液体中を伝
播する超音波信号を検出する装置(特開平3−8581
号公報)、予め良好な溶接部の形状を計測してその値を
記憶装置に記憶しておき、溶接品質判定に供する溶接継
手部の形状を計測し、その値を記憶装置の値と比較照合
し、溶接品質の良否を判定する方法(特開平3−189
083号公報)等が提案されている。
シーム溶接するレーザ溶接においては、溶接部の溶接欠
陥を検出する方法として、突合せ部位の溶け込み不良を
レーザビームを照射するノズルの先端に設けられた温度
センサからの出力に基づいて検知する方法(特開平2−
255288号公報)、溶接加工中の物体を保持する保
持部に付設された鍔を有し、該鍔を超音波に対し減衰の
少ない液体中に浸して、超音波センサは前記液体中を伝
播する超音波信号を検出する装置(特開平3−8581
号公報)、予め良好な溶接部の形状を計測してその値を
記憶装置に記憶しておき、溶接品質判定に供する溶接継
手部の形状を計測し、その値を記憶装置の値と比較照合
し、溶接品質の良否を判定する方法(特開平3−189
083号公報)等が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電気抵抗溶接では、ア
ップセットの突き合わせ力によって、ブローホールは密
着されるため発生しない。しかしながら、レーザ溶接管
の溶接部においては、通常の電気抵抗溶接に比べて溶接
時のアップセットを行わないため、雰囲気ガスを溶接部
に巻き込むためブローホールが発生し易く、溶接状態に
よって0.1〜1mm程度のブローホールが点在または
連続して発生することがある。これに対して超音波によ
るレーザ溶接部に発生するブローホールの検出は、その
形状が球状欠陥であるため、超音波の反射量が極めて小
さく困難であった。
ップセットの突き合わせ力によって、ブローホールは密
着されるため発生しない。しかしながら、レーザ溶接管
の溶接部においては、通常の電気抵抗溶接に比べて溶接
時のアップセットを行わないため、雰囲気ガスを溶接部
に巻き込むためブローホールが発生し易く、溶接状態に
よって0.1〜1mm程度のブローホールが点在または
連続して発生することがある。これに対して超音波によ
るレーザ溶接部に発生するブローホールの検出は、その
形状が球状欠陥であるため、超音波の反射量が極めて小
さく困難であった。
【0005】また、上記特開平2−255288号公報
に開示の方法は、溶接突合わせ部位の溶け込み不良を検
出するもので、溶接部のブローホールを検出することは
不可能である。また、特開平3−8581号公報に開示
の装置は、レーザ溶接時にアコースティックエミッショ
ンにより発生する超音波(約150KHz)が内部欠陥
の有無により変化するのを利用したもので、溶接部のブ
ローホールを検出することは不可能である。さらに、特
開平3−189083号公報に開示の方法は、溶接品質
の良否を判定できるが、前記と同様に溶接部のブローホ
ールを検出することは不可能である。
に開示の方法は、溶接突合わせ部位の溶け込み不良を検
出するもので、溶接部のブローホールを検出することは
不可能である。また、特開平3−8581号公報に開示
の装置は、レーザ溶接時にアコースティックエミッショ
ンにより発生する超音波(約150KHz)が内部欠陥
の有無により変化するのを利用したもので、溶接部のブ
ローホールを検出することは不可能である。さらに、特
開平3−189083号公報に開示の方法は、溶接品質
の良否を判定できるが、前記と同様に溶接部のブローホ
ールを検出することは不可能である。
【0006】この発明の目的は、溶接部に発生する0.
1mm以上のブローホールを超音波探傷試験により連続
的に検出できる溶接部の超音波探傷装置を提供すること
にある。
1mm以上のブローホールを超音波探傷試験により連続
的に検出できる溶接部の超音波探傷装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべくレーザ溶接管の溶接部に発生するブローホ
ールに対して、超音波探傷試験を種々試験し検討した。
その結果、周波数帯域が広帯域で周波数20〜80MH
zの点集束型探触子を用い、超音波の点集束位置を溶接
部肉厚方向に3mm以下のピッチになるように複数個の
探触子を溶接線に沿う直線上に配置することによって、
溶接部の0.1mm以上のブローホールを超音波探傷に
より連続的に検出できることを究明し、この発明に到達
した。
を達成すべくレーザ溶接管の溶接部に発生するブローホ
ールに対して、超音波探傷試験を種々試験し検討した。
その結果、周波数帯域が広帯域で周波数20〜80MH
zの点集束型探触子を用い、超音波の点集束位置を溶接
部肉厚方向に3mm以下のピッチになるように複数個の
探触子を溶接線に沿う直線上に配置することによって、
溶接部の0.1mm以上のブローホールを超音波探傷に
より連続的に検出できることを究明し、この発明に到達
した。
【0008】すなわちこの発明は、溶接管の溶接部に発
生するブローホールを超音波探傷により検出する溶接部
の超音波探傷装置において、周波数帯域が広帯域で周波
数20〜80MHzの点集束型探触子を用い、超音波の
点集束位置が溶接部肉厚方向に3mm以下のピッチとな
るよう複数個の探触子を溶接線に沿って配置することを
特徴とする溶接部の超音波探傷装置である。
生するブローホールを超音波探傷により検出する溶接部
の超音波探傷装置において、周波数帯域が広帯域で周波
数20〜80MHzの点集束型探触子を用い、超音波の
点集束位置が溶接部肉厚方向に3mm以下のピッチとな
るよう複数個の探触子を溶接線に沿って配置することを
特徴とする溶接部の超音波探傷装置である。
【0009】
【作用】この発明においては、周波数帯域が広帯域で周
波数20〜80MHzとすることによって、S/N比の
良い短い波長の超音波を発生させ、かつ、点集束型探触
子を用いてビームを絞ることによって、従来超音波では
困難とされていた微小なブローホールの検出が可能とな
る。さらに、超音波の点集束位置が溶接部肉厚方向に3
mm以下のピッチになるように複数個の探触子を溶接線
に沿う直線上に配置するから、溶接部の肉厚方向全体に
亘って0.1mm以上のブローホールを連続的に検出す
ることができる。
波数20〜80MHzとすることによって、S/N比の
良い短い波長の超音波を発生させ、かつ、点集束型探触
子を用いてビームを絞ることによって、従来超音波では
困難とされていた微小なブローホールの検出が可能とな
る。さらに、超音波の点集束位置が溶接部肉厚方向に3
mm以下のピッチになるように複数個の探触子を溶接線
に沿う直線上に配置するから、溶接部の肉厚方向全体に
亘って0.1mm以上のブローホールを連続的に検出す
ることができる。
【0010】この発明において、周波数帯域を広帯域と
したのは、S/N比を向上させ、かつ、パルス幅を小さ
くして不感帯を短くし、溶接部の肉厚方向全体に亘って
探傷可能とするためである。また、周波数を20〜80
MHzとしてのは、20MHz未満では0.5mm以下
のブローホールの検出が困難となり、80MHzを超え
ると超音波の減衰が激しくなってS/N比が低下するた
めである。さらに、探触子として点集束型を用いたの
は、ビームを集中させることによって微小欠陥検出のS
/N比を向上させるためである。
したのは、S/N比を向上させ、かつ、パルス幅を小さ
くして不感帯を短くし、溶接部の肉厚方向全体に亘って
探傷可能とするためである。また、周波数を20〜80
MHzとしてのは、20MHz未満では0.5mm以下
のブローホールの検出が困難となり、80MHzを超え
ると超音波の減衰が激しくなってS/N比が低下するた
めである。さらに、探触子として点集束型を用いたの
は、ビームを集中させることによって微小欠陥検出のS
/N比を向上させるためである。
【0011】
実施例1 以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図1ないし図
5に基づいて説明する。図1は水浸法超音波探傷法にお
ける探触子と被検材である鋼管との配置関係を示す模式
図、図2は水浸法超音波探傷法における受信エコー波形
図、図3は被検材の鋼管の溶接線に沿って配置する複数
の探触子の配置例を示すもので、(a)図は先頭、
(b)図は真中、(c)図は最後の探触子の配置の模式
図、図4は図3(b)におけるブローホールの大きさと
エコー高さとの関係を示すグラフ、図5は点集束位置か
ら外れた場合の感度変化量のグラフである。
5に基づいて説明する。図1は水浸法超音波探傷法にお
ける探触子と被検材である鋼管との配置関係を示す模式
図、図2は水浸法超音波探傷法における受信エコー波形
図、図3は被検材の鋼管の溶接線に沿って配置する複数
の探触子の配置例を示すもので、(a)図は先頭、
(b)図は真中、(c)図は最後の探触子の配置の模式
図、図4は図3(b)におけるブローホールの大きさと
エコー高さとの関係を示すグラフ、図5は点集束位置か
ら外れた場合の感度変化量のグラフである。
【0012】図1において、1は周波数帯域幅が広帯域
の点集束型水浸用垂直探触子、2は被検材であるレーザ
溶接鋼管、3はレーザ溶接鋼管2のレーザ溶接部、4は
レーザ溶接部3に形成されたブローホール、5は接触媒
質の水である。図1の水浸法超音波探傷法により、直径
5mm、点集束距離25mmの周波数帯域幅が広帯域の
点集束型水浸用垂直探触子1を、レーザ溶接部3に0.
3mmのブローホールを有する直径50.8mm、肉厚
6.0mmのレーザ溶接鋼管2に対し水距離13mmで
配置し、点集束型水浸用垂直探触子1から垂直にレーザ
溶接部3に超音波ビームを送信したところ、図2に示す
受信エコーが得られた。なお、図2中のTは送信パル
ス、Sは表面エコー、Fは欠陥エコー、Bは底面エコー
を示す。図2に示すとおり、0.3mmのブローホール
をS/N比良く検出している。
の点集束型水浸用垂直探触子、2は被検材であるレーザ
溶接鋼管、3はレーザ溶接鋼管2のレーザ溶接部、4は
レーザ溶接部3に形成されたブローホール、5は接触媒
質の水である。図1の水浸法超音波探傷法により、直径
5mm、点集束距離25mmの周波数帯域幅が広帯域の
点集束型水浸用垂直探触子1を、レーザ溶接部3に0.
3mmのブローホールを有する直径50.8mm、肉厚
6.0mmのレーザ溶接鋼管2に対し水距離13mmで
配置し、点集束型水浸用垂直探触子1から垂直にレーザ
溶接部3に超音波ビームを送信したところ、図2に示す
受信エコーが得られた。なお、図2中のTは送信パル
ス、Sは表面エコー、Fは欠陥エコー、Bは底面エコー
を示す。図2に示すとおり、0.3mmのブローホール
をS/N比良く検出している。
【0013】上記点集束型水浸用垂直探触子1は、図3
に示すとおり、被検材であるレーザ溶接鋼管2のレーザ
溶接部3の溶接線に沿って3個を直線に並べ、先頭の点
集束型水浸用垂直探触子1-1は、(a)図に示すとお
り、水距離X、管肉厚中における超音波ビームの点集束
位置xで、真中の点集束型水浸用垂直探触子1-2は、、
(b)図に示すとおり、水距離Y、管肉厚中における超
音波ビームの点集束位置yで、最後の点集束型水浸用垂
直探触子1-3は、(c)図に示すとおり、水距離Z、管
肉厚中における超音波ビームの点集束位置zで配置し、
各点集束型水浸用垂直探触子1-1、1-2、1-3が点集束
位置から所定範囲をカバーすることにより、レーザ溶接
鋼管2の肉中を均一に探傷できるよう構成する。
に示すとおり、被検材であるレーザ溶接鋼管2のレーザ
溶接部3の溶接線に沿って3個を直線に並べ、先頭の点
集束型水浸用垂直探触子1-1は、(a)図に示すとお
り、水距離X、管肉厚中における超音波ビームの点集束
位置xで、真中の点集束型水浸用垂直探触子1-2は、、
(b)図に示すとおり、水距離Y、管肉厚中における超
音波ビームの点集束位置yで、最後の点集束型水浸用垂
直探触子1-3は、(c)図に示すとおり、水距離Z、管
肉厚中における超音波ビームの点集束位置zで配置し、
各点集束型水浸用垂直探触子1-1、1-2、1-3が点集束
位置から所定範囲をカバーすることにより、レーザ溶接
鋼管2の肉中を均一に探傷できるよう構成する。
【0014】直径5mm、点集束距離25mmの周波数
帯域幅が広帯域の点集束型水浸用垂直探触子1を、直径
50.8mm、肉厚6.0mmのレーザ溶接鋼管2に対
し水距離13mmで配置し、点集束型水浸用垂直探触子
1から垂直にレーザ溶接部3に超音波ビームを送信して
探傷した場合のブローホールの大きさとエコー高さとの
関係および点集束位置から肉厚方向に±0〜2mm離れ
た位置でのエコー高さを調査した。その結果を図4およ
び図5に示す。図4に示すとおり、微小なブローホール
に対し、S/N比良く検出している。また、図5に示す
とおり、点集束位置から肉厚方向に±1.5mmずれる
ことによって、−3dBの感度低下を示した。
帯域幅が広帯域の点集束型水浸用垂直探触子1を、直径
50.8mm、肉厚6.0mmのレーザ溶接鋼管2に対
し水距離13mmで配置し、点集束型水浸用垂直探触子
1から垂直にレーザ溶接部3に超音波ビームを送信して
探傷した場合のブローホールの大きさとエコー高さとの
関係および点集束位置から肉厚方向に±0〜2mm離れ
た位置でのエコー高さを調査した。その結果を図4およ
び図5に示す。図4に示すとおり、微小なブローホール
に対し、S/N比良く検出している。また、図5に示す
とおり、点集束位置から肉厚方向に±1.5mmずれる
ことによって、−3dBの感度低下を示した。
【0015】上記のとおり構成したことによって、例え
ば、直径50.8mm、肉厚6.0mmのレーザ溶接鋼
管2のレーザ溶接部3の超音波探傷を行うに際し、各点
集束型水浸用垂直探触子1-1、1-2、1-3の水距離Xを
19mm、Yを13mm、Zを7mmに調整し、管肉厚
中における超音波ビームの点集束位置xを1.5mm、
yを3mm、zを4.5mmに設定すれば、各点集束型
水浸用垂直探触子1-1、1-2、1-3は±1.5mmをカ
バーすることとなり、鋼管2の肉中を均一にS/N比高
く探傷することができる。
ば、直径50.8mm、肉厚6.0mmのレーザ溶接鋼
管2のレーザ溶接部3の超音波探傷を行うに際し、各点
集束型水浸用垂直探触子1-1、1-2、1-3の水距離Xを
19mm、Yを13mm、Zを7mmに調整し、管肉厚
中における超音波ビームの点集束位置xを1.5mm、
yを3mm、zを4.5mmに設定すれば、各点集束型
水浸用垂直探触子1-1、1-2、1-3は±1.5mmをカ
バーすることとなり、鋼管2の肉中を均一にS/N比高
く探傷することができる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
従来超音波探傷では困難といわれていたレーザ溶接鋼管
の溶接部の微小なブローホールを、S/N比よく連続的
に検出することができ、レーザ溶接鋼管の溶接部を超音
波探傷による連続自動検出を行うことが可能となる。
従来超音波探傷では困難といわれていたレーザ溶接鋼管
の溶接部の微小なブローホールを、S/N比よく連続的
に検出することができ、レーザ溶接鋼管の溶接部を超音
波探傷による連続自動検出を行うことが可能となる。
【図1】水浸法超音波探傷法における探触子と被検材で
ある鋼管との配置関係を示す模式図である。
ある鋼管との配置関係を示す模式図である。
【図2】水浸法超音波探傷法における受信エコー波形図
である。
である。
【図3】被検材の鋼管の溶接線に沿って配置する複数の
探触子の配置例を示すもので、(a)図は先頭、(b)
図は真中、(c)図は最後の探触子の配置図である。
探触子の配置例を示すもので、(a)図は先頭、(b)
図は真中、(c)図は最後の探触子の配置図である。
【図4】ブローホールの大きさとエコー高さとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図5】集束位置から外れた場合の感度変化量のグラフ
である。
である。
1、1-1、1-2、1-3 点集束型水浸用垂直探触子 2 レーザ溶接鋼管 3 レーザ溶接部 4 ブローホール 5 水 T 送信パルス S 表面エコー F 欠陥エコー B 底面エコー X、Y、Z 水距離 x、y、z 管肉厚中における超音波ビームの点集束位
置
置
Claims (1)
- 【請求項1】 溶接管の溶接部に発生するブローホール
を超音波探傷により検出する溶接部の超音波探傷装置に
おいて、周波数帯域が広帯域で周波数20〜80MHz
の点集束型探触子を用い、超音波の点集束位置が溶接部
肉厚方向に3mm以下のピッチとなるよう複数個の探触
子を溶接線に沿って配置することを特徴とする溶接部の
超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5202668A JP2682390B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 溶接部の超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5202668A JP2682390B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 溶接部の超音波探傷装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0735729A JPH0735729A (ja) | 1995-02-07 |
JP2682390B2 true JP2682390B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16461176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5202668A Expired - Fee Related JP2682390B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 溶接部の超音波探傷装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2682390B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4544240B2 (ja) | 2005-11-21 | 2010-09-15 | Jfeスチール株式会社 | 管体の超音波探傷装置および超音波探傷方法 |
JP4910770B2 (ja) | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Jfeスチール株式会社 | 管体の超音波探傷装置および超音波探傷方法 |
JP4910768B2 (ja) | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Jfeスチール株式会社 | 超音波探傷の校正方法及び管体の品質管理方法及び製造方法 |
JP4910769B2 (ja) | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Jfeスチール株式会社 | 管体の品質管理方法及び製造方法 |
JP2015141075A (ja) * | 2014-01-28 | 2015-08-03 | Jfeスチール株式会社 | レーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法 |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP5202668A patent/JP2682390B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0735729A (ja) | 1995-02-07 |
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