JP3151994B2

JP3151994B2 - 溶接の継ぎ目の検査装置

Info

Publication number: JP3151994B2
Application number: JP04923093A
Authority: JP
Inventors: 祐介武村; 直矢畦元
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH06258295A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接の継ぎ目を非破壊
で検査する検査装置に係り、特に、広い範囲に亘って形
成された継ぎ目を短時間でしかも詳しく検査でき、簡単
に操作できる溶接の継ぎ目の検査装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ガスやその他の流体を貯留するためのタ
ンクには、その内張としてメンブレンと呼ばれる薄い鋼
板が取り付けられている。また、タンクに限らず、その
他の建造物の表面が、金属等の薄板を張設して形成され
ることも多い。タンクや建造物は広い表面を有している
ので、適当な大きさの薄板を溶接により継ぎ合わせるこ
とにより、広い面に亘ってメンブレンを張り巡らすこと
ができる。メンブレンには、溶接の継ぎ目が形成され
る。

【０００３】溶接の継ぎ目の検査は、その構造の強度を
保証するために重要である。中でも、タンクのメンブレ
ンは、ガス等の漏洩を防止するものであるから、その継
ぎ目に欠陥があってはならない。従って、メンブレンの
溶接の継ぎ目の検査は、大変重要である。

【０００４】従来一般に、溶接の継ぎ目の検査には、目
視等の人による検査の他に、渦流探傷試験や超音波探傷
試験による検査が採用されている。渦流探傷試験は、磁
界の作用により対象物に渦電流を発生させると、その渦
電流の状況から対象物の健全部と欠陥部との違いが見分
けられることを利用した試験である。また、超音波探傷
試験は、対象物に超音波を伝搬させると、その伝搬の状
況から対象物の健全部と欠陥部との違いが見分けられる
ことを利用した試験である。いずれの試験も、非破壊試
験であること、対象物の片側から行えることが特長であ
るから、上記タンクや建造物の表面に張設されたメンブ
レンに対して好適な試験方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の検査
方法には、それぞれ問題点があった。

【０００６】目視等の人による検査では、検査対象が広
い範囲に亘っている場合には人手を多く必要とする。そ
の一方で、熟練度等により検査内容に個人差が現れるの
で大勢で行うことはできない。また、こうした個人差が
現れるような検査方法は工業的に好ましくない。

【０００７】渦流探傷試験は、欠陥の有無や大きさをあ
る程度定量的に検知できる。しかも検査箇所を移動させ
ながらでも検査ができ、検査速度が早いという利点があ
る。しかし、欠陥の詳しい状態までは検知することがで
きない。欠陥の詳しい状態が検知できないので、欠陥が
修理を要するかどうかの判定が難しい。

【０００８】超音波探傷試験は、超音波の走査方法等を
変えたりすることにより、欠陥の形や大きさ等を詳しく
調べることができるが、１箇所にとどまって行う必要が
あり、その１箇所を検査するにも時間を要する。このた
め、タンク等のように検査対象が広い範囲に亘っている
場合には、これを全部検査するには多大な時間が必要と
なる。

【０００９】また、渦流探傷試験や超音波探傷試験は、
センサが欠陥を検知した結果が信号として装置類に取り
込まれ、その信号が表示されるが、その表示結果を見て
欠陥が修理をする必要があるかどうか、記録・報告を行
う必要があるかどうかを判定するのは人である。ここで
個人差が現れてしまう。

【００１０】また、いずれの検査方法にしても、検査後
に修理を行えるように、検査記録を取ったり、欠陥箇所
に目印を残しておくことが必要であり、こうした検査に
伴う作業が繁雑である。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、広い範囲に亘って形成された継ぎ目を短時間でしか
も詳しく検査でき、簡単に操作できる溶接の継ぎ目の検
査装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、溶接の継ぎ目に沿って走行するセンサユニ
ットに搭載された渦流探傷センサ及び超音波探傷センサ
と、上記渦流探傷センサが溶接の継ぎ目から一定以上の
大きさの欠陥を検知したらセンサユニットを停止させる
走行制御手段と、この停止位置で上記超音波探傷センサ
を走査する走査手段と、この超音波探傷センサで測定し
た欠陥レベル信号が、超音波探傷センサの出力と実際の
欠陥状態との対応関係から経験的に定められ、修理をす
る必要がある或いは記録・報告を行う必要があるような
有意レベルであるか否かを判定する判定手段とを設けた
ものである。

【００１３】

【作用】上記構成により、センサユニットが継ぎ目に沿
って走行できるので、これに搭載された渦流探傷センサ
及び超音波探傷センサは、常に継ぎ目を検査できる状態
にある。まず、渦流探傷センサを働かせながら、センサ
ユニットを継ぎ目に沿って走行させる。渦流探傷センサ
が一定以上の大きさの欠陥を検知すると、走行制御手段
によってセンサユニットが停止される。センサユニット
が停止すると、今度は走査手段が超音波探傷センサを走
査する。即ち、超音波探傷センサが継ぎ目に対して往復
移動し欠陥の詳細を測定する。判定手段は、この測定結
果により欠陥が有意レベルであるか否かを判定する。

【００１４】一定以上の大きさの欠陥を検知するまで
は、センサユニットを走行させながら渦流探傷によって
検査が進められる。通常の溶接の継ぎ目は、大部分が正
常であるから、センサユニットはめったに停止しない。
継ぎ目が広い範囲に亘っていても、検査時間は短いもの
となる。また、一定以上の大きさの欠陥に関しては、超
音波探傷によって詳しく検査するので、欠陥が有意レベ
ルであるか否かを正しく判定することができる。しか
も、この判定は判定手段が行うので、個人差が生じな
い。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１６】図１に示されるように、溶接の継ぎ目の検
査装置１は、溶接で継ぎ合わされた板２の上を自走でき
るセンサユニット３を有している。板２は、例えばタン
クの側部、底部に内張されたメンブレンであり、一方、
センサユニット３は、吸着機構を有した車輪４を備えて
おり、板２が水平でなくてもその上を自走できる。溶接
の継ぎ目５は断面が示されている。センサユニット３
は、この継ぎ目５に沿って走行することができる。セン
サユニット３を継ぎ目５に沿って走行させるためには、
車輪４を案内するガイドレールを設けてもよいし、後述
する渦流探傷センサの信号を利用して継ぎ目５から外れ
ないように制御するようにしてもよい。

【００１７】センサユニット３は、その一部が継ぎ目５
に被るように構成されており、その部分には渦流探傷セ
ンサ６が搭載されている。渦流探傷センサ６は、一定の
磁界を発生させるコイル７ａと磁界を検出するコイル７
ｂとを同一のコア８に巻いて構成されている。コア８
は、検出対象である継ぎ目５に臨むように配置されてい
る。コイル７ａによる磁界が継ぎ目５に渦電流を発生さ
せ、その渦電流による磁界がコイル７ｂで検出されるよ
うになっている。検出磁界は継ぎ目５の状態によって大
きさや位相が異なるので、渦流探傷センサ６によって継
ぎ目５の欠陥の特徴を示す信号を取り出すことができ
る。

【００１８】センサユニット３の板２上に位置する部分
には、超音波探傷センサ９が搭載されている。超音波探
傷センサ９は、その検出面９ａが板２に接するように配
置され、かつ、板２上をセンサユニット３の走行方向に
対して直角に移動することができるように構成されてい
る。超音波探傷センサ９は、検出面９ａに臨んだ超音波
の発生器と受信器とを備えており、検出面９ａから板２
内に、一定の角度で超音波を送り出すことができる。こ
の超音波は直進性を有していると共に板２の反対面で反
射されるので継ぎ目５に到達することができる。継ぎ目
５内ではその形状や欠陥によって異なる反射波が得られ
る。そして、検出面９ａに返ってきた反射波を検出する
ことができる。反射波は継ぎ目５の状態によって乱され
るので、超音波探傷センサ９が継ぎ目５の状態を検出す
ることができる。また、超音波探傷センサ９は、継ぎ目
５に対して往復移動することにより、継ぎ目５の全体を
走査するように超音波を送り出すことができる。往復移
動している超音波探傷センサ９から得られる信号は、継
ぎ目５の断面における走査信号であり、欠陥の形や大き
さ等の詳細な状態を示すものである。

【００１９】センサユニット３には、図４に示されるよ
うに、車輪４を駆動するアクチュエータであってセンサ
ユニット３の走行・停止を行う走行制御手段４１、走行
距離を計測する距離計４２、超音波探傷センサ９を往復
移動させるアクチュエータからなる走査手段４３、欠陥
位置にペイント等の目印を付けるためのマーカ４４及び
そのアクチュエータ４５が搭載されている。

【００２０】制御装置は、センサユニット３の走行・停
止、渦流探傷センサ６の監視、超音波探傷センサ９の往
復移動・停止、超音波探傷センサ９の監視、欠陥の有意
レベル判定等を行う装置である。本実施例では、図２の
ように構成されている。

【００２１】図２に示されるように、制御装置２０は、
キャスタ２１によりタンク底部等の床面２２上を移動自
在に構成されている。制御装置２０は、オペレータのた
めの操作パネル２３、操作内容や検査データを表示する
ための画面表示装置（ＣＲＴ）２４、検査データを書き
込んだり参照するための記録装置（ＦＤＤ：フロッピー
ディスクドライブ）２５、判定結果の報告書（Ｏ／Ｐシ
ート）２６を印刷するためのプリンタ２７、その他の表
示ランプ２８を有している。これらの入出力装置は、制
御装置２０内のマイクロコンピュータによって制御され
る。

【００２２】制御装置２０は、図４に示されるブロック
で構成されている。即ち、渦流探傷センサ６の出力を処
理するＥＴ装置４６、ＥＴ装置の検知信号をしきい値と
比較する第１比較回路４７、超音波探傷センサ９の出力
を処理するＵＴ装置４８、ＵＴ装置の検知信号をしきい
値と比較する第２比較回路（有意レベルの判定手段）４
９、これらの比較回路とマイクロコンピュータ５０とに
介在されるインタフェース５１が内蔵されている。各入
出力装置もインタフェース５１を介してマイクロコンピ
ュータ５０に接続されている。

【００２３】制御装置２０とセンサユニット３との間
は、信号や電源を授受するための伸縮自在のケーブル２
９で結ばれている。ケーブル２９が伸縮自在であるの
で、ある一定の範囲でセンサユニット３が自由に運動で
きる。

【００２４】次に実施例の作用を述べる。

【００２５】図３に、ＣＲＴ２４の画面の一例が示され
ている。この画面３０は、溶接の継ぎ目の検査の経過を
表している。欠陥の大きさを電圧で表す大きさ信号３１
と、欠陥のレベルを電圧で表す欠陥レベル信号３２とが
時間に沿って表示されている。また、それぞれの信号３
１、３２にはそれぞれのしきい値３３、３４が併せて表
示されている。

【００２６】制御装置２０は、まず、渦流探傷センサ６
を働かせながら、走行制御手段４１によりセンサユニッ
ト３を継ぎ目５に沿って走行させる。センサユニット３
が継ぎ目に沿って走行すると、渦流探傷センサ６は継ぎ
目５に沿ったセンサ信号を制御装置２０に送る。このセ
ンサ信号はＥＴ装置４６により大きさ信号３１に変換さ
れ、ＣＲＴ２４に表示される。この間、制御装置２０内
の第１比較回路４７は、大きさ信号３１がしきい値３３
を越えるかどうかを監視している。このしきい値は、渦
流探傷センサ６の出力と実際の欠陥の状態との対応関係
から経験的に定められたものである。従って、大きさ信
号３１がしきい値３３を越えることは、詳しい検査を必
要とするような一定以上の大きさの欠陥があることを示
している。図３の例では、欠陥３５ａ、３５ｂ、３５ｃ
のうち３５ｂ、３５ｃがしきい値３３を越えている。他
方、欠陥３５ａは無視し得る大きさと考えられる。この
ようにして、一定以上の大きさの欠陥の有無が検知され
る。

【００２７】一定以上の大きさの欠陥を検知すると、制
御装置２０は表示ランプ２８でそのことを表示し、走行
制御手段４１によりセンサユニット３を停止させる。そ
して、その場で走査手段４３により超音波探傷センサ９
を継ぎ目５に対して往復移動させる。超音波探傷センサ
９は、図１の実線及び２点鎖線の矢印に示されるよう
に、継ぎ目５の全体を走査するように超音波を送り出し
て欠陥の詳細を測定する。その測定の結果は、ＵＴ装置
４８により欠陥の大きさや形に基づいて欠陥レベル信号
３２に変換され、ＣＲＴ２４に表示される。制御装置２
０内の第２比較回路（判定手段）４９は、欠陥レベル信
号３２がしきい値３４を越えるかどうかを監視してい
る。このしきい値３４は、超音波探傷センサ９の出力と
実際の欠陥の状態との対応関係から経験的に定められた
ものである。従って、欠陥レベル信号３２がしきい値３
４を越えることは、その欠陥が、修理をする必要があ
る、或いは記録・報告を行う必要があるような有意レベ
ルの欠陥であることを意味している。図３の例では、欠
陥３５ｂがしきい値３４を越えている。欠陥３５ｃはあ
る程度の大きさはあるが、有意レベルに達していない。
このようにして、欠陥が有意レベルであるかどうかが判
定される。

【００２８】制御装置２０は、欠陥を有意レベルと判定
すると、表示ランプ２８でそのことを表示し、アクチュ
エータ４５によりマーカ４４を駆動して、その欠陥の発
見された近傍にペイント等の目印を付ける。また、距離
計４２に基づいた位置データや、各センサ６、９が検出
した信号データ、判定内容データ等の検査データが作成
され、この検査データは必要に応じてＣＲＴ２４に表示
され、ＦＤＤ２５に記録され、Ｏ／Ｐシート２６に印字
される。その後、渦流探傷センサ６による検査が再開さ
れる。

【００２９】一定以上の大きさの欠陥を検知するまで
は、センサユニット３を走行させながら渦流探傷によっ
て検査が進められる。通常の溶接の継ぎ目５は、その大
部分が正常であるから、センサユニット３はめったに停
止しない。従って、継ぎ目５が広い範囲に亘っていて
も、検査時間は短いものとなる。また、一定以上の大き
さの欠陥に関しては、超音波探傷によって詳しく検査す
るので、欠陥が有意レベルであるか否かを正しく判定す
ることができる。しかも、この判定は制御装置２０が行
うので、個人差が生じない。そして、ＣＲＴ２４、ＦＤ
Ｄ２５、プリンタ２７といった入出力装置は必要な時だ
け使用されるので、無駄がない。また、マーカ４４によ
る目印、ＦＤＤ２５による記録が残されるので修理の効
率が向上する。

【００３０】なお、本実施例に有っては、有意レベルの
判定にはしきい値を用いると共に各しきい値３３、３４
の設定には経験的に得られた値を用いるものとしたが、
制御装置２０にマイクロコンピュータ、記録装置が有る
のを利用して、過去の蓄積データを基に判定方法や判定
基準を学習させるようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３２】（１）大部分の正常なところは渦流探傷に
よって迅速に検査され、疑わしいところは音波探傷によ
って詳しく検査されるので、検査時間が短縮されると共
に精密な検査が可能になる。大型のタンクのメンブレン
の検査が短時間でしかも精度よく行える。

【００３３】（２）欠陥の有無、有意レベルの判定を定
量化・自動化したので、個人差がなくなり検査の信頼性
が高まると共に、操作が簡単になり熟練者でなくとも検
査をすることができる。

【００３４】（３）センサユニットを走行させて検査す
るので、人がセンサを継ぎ目にあてがう必要がなく簡便
である。また、人が高い所へ上ったり、長い距離を移動
する必要がなく、安全かつ疲れない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すセンサユニットの拡大
図である。

【図２】本発明の一実施例を示す溶接の継ぎ目の検査装
置の外観図である。

【図３】本発明の一実施例を示す制御装置の表示画面の
波形図である。

【図４】本発明の一実施例を示すセンサユニット及び制
御装置の内部ブロック図である。

【符号の説明】

３センサユニット５継ぎ目６渦流探傷センサ９超音波探傷センサ４１走行制御手段４３走査手段４９判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−167860（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−114460（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−93960（ＪＰ，Ｕ) 実開平４−1445（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 G01N 27/90

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接の継ぎ目に沿って走行するセンサユ
ニットに搭載された渦流探傷センサ及び超音波探傷セン
サと、上記渦流探傷センサが溶接の継ぎ目から一定以上
の大きさの欠陥を検知したらセンサユニットを停止させ
る走行制御手段と、この停止位置で上記超音波探傷セン
サを走査する走査手段と、この超音波探傷センサで測定
した欠陥レベル信号が、超音波探傷センサの出力と実際
の欠陥状態との対応関係から経験的に定められ、修理を
する必要がある或いは記録・報告を行う必要があるよう
な有意レベルであるか否かを判定する判定手段とを設け
たことを特徴とする溶接の継ぎ目の検査装置。
【請求項２】溶接の継ぎ目に沿って走行するセンサユ
ニットに搭載された渦流探傷センサ及び超音波探傷セン
サと、上記渦流探傷センサが溶接の継ぎ目に倣って移動
するようセンサユニットを走行させ、上記渦流探傷セン
サが溶接の継ぎ目から一定以上の大きさの欠陥を検知し
たらセンサユニットを停止させる走行制御手段と、この
センサユニットが停止した場所で、上記欠陥のある部分
について上記超音波探傷センサを走査する走査手段と、
この超音波探傷センサの測定結果により欠陥が有意レベ
ルであるか否かを判定する判定手段とを設けたことを特
徴とする溶接の継ぎ目の検査装置。