JP3165888B2 - 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 - Google Patents

超音波探傷方法及び超音波探傷装置

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JP3165888B2
JP3165888B2 JP34009396A JP34009396A JP3165888B2 JP 3165888 B2 JP3165888 B2 JP 3165888B2 JP 34009396 A JP34009396 A JP 34009396A JP 34009396 A JP34009396 A JP 34009396A JP 3165888 B2 JP3165888 B2 JP 3165888B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて溶
接部に生じた欠陥を探傷する方法及びその実施に使用す
る装置に関する。
【0002】
【従来の技術】SAW,ERW,TIG溶接又はレーザ
溶接法等によって製管された溶接管の溶接部には、2次
元的な欠陥である面状欠陥、及び3次元的な欠陥であり
断面積が小さい球状欠陥が発生するため、超音波を用い
て溶接部を探傷しそれら欠陥の有無を判定している。
【0003】図13及び図14は従来の超音波探傷方法を説
明する説明図であり、図13は溶接管の溶接部に超音波を
斜めに入射する斜角法を、また図14は溶接部に超音波を
垂直に入射する垂直法をそれぞれ示している。図13,図
14において、20は溶接管を、21は溶接部を、Kは欠陥を
それぞれ示している。また、溶接管20は軸長方向に直交
する方向での部分破断面として表している。
【0004】図13に示したように、斜角法では、(a)
の如く、溶接管20の外周面の溶接部21近傍に配置した第
1探触子から溶接管20に縦波超音波を、溶接管20の法線
に対して所定の角度で入射し、横波に変換された超音波
を直接、溶接部21の溶接管20の内周面側領域に斜めに伝
播させ、欠陥Kによるエコーを検出して前記領域を探傷
する。また、図13(b)の如く、第1探触子より溶接部
21に遠い位置に配置した第2探触子から、溶接管20に入
射した超音波を溶接管20の内周面で反射させて、溶接部
21の溶接管20の外周面側領域に斜めに伝播させ、欠陥K
によるエコーを検出して前記領域を探傷する。
【0005】このような斜角法にあっては、超音波が溶
接部21を斜めに伝播するため、溶接管20の厚さ方向に発
生する面状欠陥は高感度に検出し得るものの、断面積が
小さい球状欠陥の検出感度が低い。
【0006】一方、図14に示したように、垂直法では、
溶接管20の外周面から溶接部21に超音波を、溶接管20の
法線方向に入射し、欠陥Kによるエコーを検出して溶接
部21を探傷する。この垂直法にあっては、探触子に備え
られた振動子を周面状に湾曲させておくことによって、
超音波ビームを溶接管20の軸長方向に集束して線状のビ
ームを発生させることができ、この線状ビームで溶接部
21を探傷することによって球状欠陥の検出感度を向上さ
せることができる。
【0007】しかし、線状ビームを用いても直径が1m
m以下の球状欠陥を検出することは困難であった。その
ため、振動子が球面凹状に成形してある点集束探触子を
用い、超音波ビームを一点に集束させることによって、
1mm以下の球状欠陥を検出する方法が開発されてい
る。
【0008】一方、特開昭62−192653号公報には、溶接
部の蛇行に対応すべく、複数の短冊状の振動子が並設し
てあるアレイ型探触子を用い、斜角法によって溶接管の
溶接部を探傷する方法が開示されている。例えば28個
の短冊状の振動子を備えるアレイ型探触子を溶接管の周
方向に位置を異ならせて2つ配置し、アレイ型探触子内
の相隣る19個の振動子を1ブロックとして、該当する
ブロックの振動子を振動させて超音波を発生させ、一方
のアレイ型探触子で溶接部の外周面側を探傷し、他方の
アレイ型探触子で溶接部の内周面側を探傷する。溶接管
の溶接部上には、溶接部の位置を検出する位置検出器が
配置してあり、該位置検出器の検出結果に基づいて、溶
接部からそれぞれのアレイ型探触子までの距離が一定に
なるように振動させるブロックの位置を変更する。これ
によって、溶接部が蛇行しても、それに追随して探傷を
行うことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述した点集束探触子
を用いる方法にあっては、1つの点集束探触子が探傷で
きる幅が溶接部の幅より狭いため、溶接管をオンライン
で探傷する場合、1つの点集束探触子を機械的に移動さ
せることによって溶接部を幅方向に走査することができ
ず、複数の点集束探触子を用いる必要がある。この場
合、各点集束探触子から溶接部に入射された超音波の相
互干渉を防ぐため、各点集束探触子を、溶接管の軸長方
向及び周方向に適宜距離を隔てて、即ち斜め方向に配置
しなければならない。
【0010】ところで、超音波探傷法では、探触子と被
探傷材との間に接触媒質として水を介在させるが、前述
した如く複数の点集束探触子を用いる場合、例えば内周
面に開口を有するドーナツ殻状の容器の外周面に、該容
器の軸長方向及び周方向に適宜距離を隔てて複数の点集
束探触子を取付けたヘッドを用意しておき、該ヘッドを
溶接管に外嵌して溶接管によって前記開口を閉塞した
後、水を供給して探傷ヘッド内を満水状態にし、溶接管
又は探傷ヘッドを軸長方向に移動させて溶接部を探傷す
る。この場合、溶接管の端部にヘッドの一端が達し、容
器の開口から水が漏出する直前で探傷を終了する必要が
あり、ヘッドの軸長方向の長さ分だけ未探傷になり、溶
接管端部に広い未探傷領域が残存するという問題があっ
た。
【0011】また、次のような問題もあった。図15は点
集束探触子から溶接管に入射された超音波ビームの溶接
管厚さ方向の距離に対するビーム寸法を示すグラフと、
該超音波ビームで同じ大きさの欠陥を探傷した場合の溶
接管厚さ方向の距離に対するエコー高さを示すグラフと
を対比して表したものである。図15から明らかな如く、
点集束探触子を用いる方法では、同じ大きさの欠陥であ
っても、超音波ビームの集束点から遠くなるにつれて欠
陥のエコー高さが低くなっており、欠陥の誤判定を招来
する虞があった。
【0012】また、点集束探触子から出射されたビーム
の寸法は、徐々に狭くなった後にしだいに広くなる特性
を有しているため、可及的に高い感度で探傷すべく、超
音波ビームの集束点を溶接管の厚さ方向の略中央に設定
するが、この場合、溶接管の外周面での乱反射によって
生じるノイズエコーに欠陥エコーが埋没してしまう不感
帯が、外周面近傍の比較的広い範囲に発生するという問
題があった。
【0013】一方、特開昭62−192653号公報に開示され
た超音波探傷方法では、球状欠陥を高感度に検出するこ
とができない。また、アレイ型探触子を溶接管の軸長方
向に所定距離を隔てて2つ配置するため、両アレイ型探
触子を取り付けるヘッドの軸長方向の寸法が長く、溶接
管の端部の未探傷領域が広い。
【0014】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは出射された超音波が
線集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ型探触
子を用い、相隣る複数の振動子を励振させて溶接部に入
射される各超音波を、被探傷材の厚さ方向の複数位置に
点集束させることによって、被探傷材の厚さ方向で略同
じ感度で球状欠陥を探傷し得、被探傷材の表面近傍での
不感帯が狭く、被探傷材端部の未探傷領域が可及的に少
ない超音波探傷方法及びその実施に使用する装置を提供
することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】第1発明に係る超音波探
傷方法は、超音波を出射する複数の振動子を一列に配し
てなるアレイ型探触子を、溶接部を有する被探傷材に対
向配置し、相隣る複数の振動子を励振させて被探傷材の
溶接部を探傷する方法において、出射された超音波が線
集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ型探触子
を用い、該アレイ型探触子を溶接部に対向させて配置
し、各振動子から溶接部に入射されるそれぞれの超音波
を、被探傷材の厚さ方向の複数位置に点集束させること
を特徴とする。
【0016】第2発明に係る超音波探傷方法は、超音波
を出射する複数の振動子を一列に配してなるアレイ型探
触子を、振動子の配列方向が溶接管の周方向になるよう
に溶接管に対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させ
溶接管の溶接部を探傷する方法において、出射された超
音波が線集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ
型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接部に対向させ
て配置し、各振動子から溶接部に入射されるそれぞれの
超音波を、溶接管の厚さ方向の複数位置に点集束させる
ことを特徴とする。
【0017】第3発明に係る超音波探傷方法は、第1又
は第2発明において、超音波を入射して得られる探傷信
号内において欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点
集束させる位置に応じて複数設定し、厚さ方向の各位置
で点集束させて得られる探傷信号について、対応する監
視領域内の信号を抽出し、抽出した信号に基づいて欠陥
の有無を判定することを特徴とする。
【0018】第4発明に係る超音波探傷装置は、超音波
を出射する複数の振動子を一列に配してなるアレイ型探
触子を溶接部を有する被探傷材に対向配置し、相隣る複
数の振動子を励振させ被探傷材の溶接部を探傷する装置
において、各振動子は周面状に湾曲させてあり、各振動
子から出射されるそれぞれの超音波を点集束すべく、各
振動子を励振させるパルスを遅延させる遅延手段と、点
集束を被探傷材の厚さ方向の複数位置で行うべく、各位
置に応じて前記パルスを遅延させる遅延時間をそれぞれ
設定する手段と、設定した各遅延時間を前記遅延手段に
与える手段とを備えることを特徴とする。
【0019】第5発明に係る超音波探傷装置は、第4発
明において、超音波を入射して得られる探傷信号内にお
いて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束させ
る位置に応じて複数設定する手段と、厚さ方向の各位置
で点集束させて得られる探傷信号について、対応する監
視領域内の信号を抽出する手段と、抽出した信号に基づ
いて欠陥の有無を判定する手段とを備えることを特徴と
する。
【0020】図4及び図5は本発明の原理を説明する説
明図であり、図4は被探傷材に超音波を入射する場合
を、また図5は被探傷材から受信した探傷信号を遅延さ
せる場合をそれぞれ示している。図4の如く、被探傷材
又はアレイ型探触子の移動方向に直交する方向に一列に
並べてある複数の振動子2,2,…から溶接部に垂直に
入射された超音波は、それぞれ球面波となって溶接部を
その厚さ方向に伝播する。
【0021】このとき、所定深さの複数の集束点C,
C,…を設定し、各集束点C,C,…から最も近い振動
子2までの距離を半径とする円弧を取り、各振動子2,
2,…から該円弧までの距離を球面波が移動するに要す
る時間をそれぞれ演算し、振動子2,2,…から入射さ
れた各球面波が前記円弧の曲率で伝播するように、送受
信器に振動子へのパルス送信を遅延させる。これによっ
て、各集束点C,C,…において全ての球面波がそれぞ
れ交わる。即ち、各振動子2,2,…からの球面波が集
束点C,C,…に集束される。
【0022】一方、各振動子2,2,…は、振動子2,
2,…から出射された超音波が線集束するように湾曲さ
せてある。従って、各振動子2,2,…から入射された
各超音波は集束点C,C,…に点集束される。これによ
って、直径が1mm以下の球状欠陥でも高い感度で検出
される。
【0023】そして、図5に示した如く、各振動子2,
2,…によって受信された各探傷信号を、前述した如く
演算した時間を用いて、全探傷信号の立ち上がりが一致
するようにそれぞれ遅延させる。そして、全探傷信号を
重畳して1つの探傷信号を得る。
【0024】図6,図7及び図8は、種々の深さに人工
欠陥が形成してある試験片を点集束法にて集束点の位置
を異ならせて探傷した場合の人工欠陥の位置とS/Nと
の関係を示すグラフである。12.7mmの厚さの試験
片に、表面から1mm,2mm,…となるように、直径
が0.5mmで先端が球面状の複数の穴(人工欠陥)を
試験片の裏面から開設してある。この試験片に超音波
を、集束点の位置が表面から1mmの深さ(図6)、表
面から5mmの深さ(図7)、表面から10mmの深さ
(図8)になるように入射して、各人工欠陥を探傷し
た。なお、図6〜8において、横軸は試験片表面から各
人工欠陥の深さを、縦軸はS/N比をそれぞれ示してい
る。
【0025】図6から明らかな如く、試験片の表面から
1mmの深さに超音波を集束した場合、試験片の表面か
ら3mmの深さまでの人工欠陥は高感度で検出すること
ができるものの、それより深くなるにつれて人工欠陥の
検出感度が低下し、試験片の表面から7mmより深い人
工欠陥は検出できない。また、図7から明らかなよう
に、試験片の表面から5mmの深さに超音波を集束した
場合、試験片の表面から4〜7mmの深さまでの人工欠
陥は高感度で検出することができるものの、それより深
くなる又は浅くなるにつれて人工欠陥の検出感度が低下
している。更に、図8から明らかな如く、試験片の表面
から10mmの深さに超音波を集束した場合、試験片の
表面から8mmより深い人工欠陥は高感度で検出するこ
とができるものの、それより浅くなるにつれて人工欠陥
の検出感度が低下し、試験片の表面から4mmより浅い
人工欠陥は検出できない。
【0026】本発明にあっては、被探傷材が溶接管であ
る場合、超音波を出射する複数の振動子を一列に配して
なるアレイ型探触子を、振動子の配列方向が溶接管の周
方向になるように、溶接管の溶接部に対向させて配置
し、垂直法によって溶接部を探傷する。そして、アレイ
型探触子の全振動子の内の一部であって、相隣る複数の
振動子を励振させる励振領域を振動子の配列方向に移動
させることによって溶接管の周方向に電子走査する場
合、周方向の各走査位置で、例えば、溶接管の外周面近
傍,内周面近傍及び両者の略中央に超音波を集束させて
探傷する。
【0027】このとき、例えば、厚さが12.7mmの
溶接管の外周面から1mmの深さに超音波を集束した場
合、溶接管の外周面から3mmの深さまでの探傷信号の
みを通過し得るゲート(監視領域)を、また、溶接管の
外周面から5mmの深さに超音波を集束した場合、溶接
管の外周面から3〜8mmの深さまでの探傷信号のみを
通過し得るゲートを、溶接管の外周面から10mmの深
さに超音波を集束した場合、溶接管の外周面から8mm
より深い位置の探傷信号のみを通過し得るゲートをそれ
ぞれ設定し、それらのゲートを通過した信号を用いて探
傷画像を形成し、形成した探傷画像に基づいて欠陥の有
無を判定する。これによって、溶接部の全領域にわたっ
て、溶接管の厚さ方向に略同じ感度で球状欠陥の探傷を
行うことができる。
【0028】このように、溶接部に対向して配置した1
つのアレイ型探触子によって溶接部の全領域を探傷する
ことができるため、アレイ型探触子を取り付けるヘッド
の軸長方向の寸法が可及的に狭く、また、アレイ型探触
子の各振動子が配列方向に直交する方向に湾曲させてあ
るため、アレイ型探触子から出射された超音波が溶接管
の軸長方向に線集束される。これによって、溶接管の端
部の未探傷領域が1mm以下になる。また、図6から明
らかな如く、溶接管の外周面近傍に超音波を集束させて
探傷した場合、不感帯の領域が狭い。本発明にあって
は、溶接管の周方向に走査する場合、周方向の各位置で
溶接管の外周面近傍に超音波を集束させるため、溶接部
の全領域にわたって不感帯の領域が狭い。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図1は本発明に係る超音
波探傷装置の構成を示すブロック図であり、図中20は溶
接管、21は溶接部である。溶接管20は搬送装置12によっ
て軸長方向(図中、矢符方向)に搬送されており、溶接
管20の搬送域には、例えば32個の短冊状の振動子2,
2,…を備え、25MHzの超音波を出射するアレイ型
探触子1が、溶接管20から所定距離を隔てて溶接部21と
対向するように配置してある。
【0030】アレイ型探触子1の各振動子2,2,…の
寸法は略5mm×0.5mmであり、振動子2,2,…
はその長手方向に所定の曲率となるように湾曲させてあ
る。アレイ型探触子1には振動子2,2,…が、各長辺
が互いに対向するように1列に設けてあり、アレイ型探
触子1は振動子2,2,…が溶接管20の周方向に並ぶよ
うにしてある。これによって、各振動子2,2,…から
溶接管20に入射された超音波ビームは溶接管20の軸長方
向の適宜の位置に線集束される。
【0031】アレイ型探触子1の各振動子2,2,…
は、振動子2,2,…に応じた数のチャネルを有する送
受信器3にそれぞれ接続してあり、送受信器3から送信
されたパルスによって励振し、エコーを電気信号に変換
して探傷信号として送受信器3に与える。送受信器3
は、例えば32チャネルを有し、振動子2,2,…への
パルスの送信及び受信した探傷信号を所定時間だけ遅延
させるディレイ装置4に接続してあり、ディレイ装置4
の各チャネルと送受信器3の各チャネルとの接続は、デ
ィレイボード5によって制御されている。そして、ディ
レイ装置4は、アレイ型探触子1に備えられた32個の
振動子2,2,…の内、適宜の16個を励振させる。
【0032】ディレイ装置4には、例えば溶接管20の外
周面近傍,内周面近傍及び両者の中央位置に前述した集
束点Cをそれぞれ設定した場合の各遅延時間が与えられ
るようになっており、ディレイ装置4は、与えられた各
遅延時間に基づいて、送受信器3に振動子2,2,…へ
のパルス送信を遅延させて溶接部21を探傷させる。そし
て、ディレイ装置4は、送受信器3から与えられた複数
の探傷信号の立ち上がりが一致するようにそれぞれ遅延
させた後、各探傷信号を重畳して1つの探傷信号を生成
し、それをアンプ6に与える。アンプ6は与えられた探
傷信号を増幅しそれを、探傷信号から欠陥に係る領域の
信号を抽出する信号抽出器7に与える。信号抽出器7に
は後述する制御装置9から信号抽出のためのゲート信号
が与えられるようになっており、信号抽出器7は探傷信
号とゲート信号とを重畳させて所要領域の信号を抽出
し、それをアナログ/ディジタル(A/D)変換器8に
与える。A/D変換器8は与えられた信号をディジタル
信号に変換し、それを制御装置9に与える。
【0033】制御装置9は、ディレイボード5に、ディ
レイ装置4の16チャネルと送受信器3の32チャネル
との接続位置を、例えばアレイ型探触子1の一端側から
1チャネルずつ他端方向へずれるように移動させること
によって、溶接管20の周方向へ電子走査して溶接部21を
探傷する。このとき、制御装置9は、周方向の探傷位置
を1チャネルずらす都度、その位置で、例えば溶接管20
の外周面近傍,内周面近傍及び両者の中央位置に前述し
た集束点Cをそれぞれ設定した場合の各遅延時間をディ
レイ装置4に与える。制御装置9には各集束点Cの位置
に応じた複数のゲートが予め設定してあり、制御装置9
はそれぞれの遅延時間をディレイ装置4に与える都度、
対応するゲートを信号抽出器7に与える。一方、制御装
置9は搬送制御装置11に指令を与え、搬送装置12に適宜
の速度で溶接管20を搬送させる。
【0034】制御装置9は、溶接管20の外周面近傍,内
周面近傍及び両者の中央位置を探傷させて抽出させた各
信号がA/D変換器8から与えられた場合、各信号を用
いて後述する探傷画像を形成し、その探傷画像に基づい
て欠陥の有無を判定する。これによって、溶接部21の全
領域にわたって、溶接管20の厚さ方向に略同じ高い感度
で探傷を行うことができる。
【0035】一方、溶接部21に対向して配置した1つの
アレイ型探触子1によって溶接部21の全領域を探傷する
ことができるため、アレイ型探触子1を取り付けるヘッ
ドの軸長方向の寸法が可及的に狭く、また、アレイ型探
触子1の各振動子2,2,…が配列方向に直交する方向
に湾曲させてあるため、アレイ型探触子1から出射され
た超音波が溶接管20の軸長方向に線集束される。これに
よって、溶接管20の端部の未探傷領域が1mm以下にな
る。更に、溶接管20の外周面近傍にも集束点Cを設定し
て探傷を行うため、溶接管20の外周面近傍の不感帯を可
及的に狭くすることができる。
【0036】図2及び図3は、図1に示した制御装置9
によるディレイボード5のチャネル移動、ディレイ装置
4への遅延時間の付与及び信号抽出器7へのゲートの付
与の手順を示すフローチャートである。制御装置9に
は、溶接管20の寸法及び鋼種等のデータ、溶接部21の寸
法のデータ並びに送受信器3及びディレイ装置4のチャ
ネル数のデータ等が予め与えられており、制御装置9
は、溶接部21の寸法に基づいて、ディレイ装置4を接続
させる送受信器3の先頭チャネルCHI 及び最大チャネ
ルCHM を、また、溶接管20の厚さに基づいて、超音波
を集束させる溶接管20の厚さ方向の数n及びその位置P
を決定する(ステップS1)。
【0037】制御装置9は、探傷開始の指令が入力され
るまで待機し(ステップS2)、該指令が入力される
と、集束位置Nに1を、また励振させる先頭チャネルC
I にCHI をそれぞれ設定し(ステップS3)、先頭チ
ャネルCI の振動子2から所定数Sの振動子2,2,…
を励振させるべくディレイボード5に指令を送信し(ス
テップS4)て、送受信器3とディレイ装置4とのチャ
ネルを接続させる。また、制御装置9は、第N番目の集
束位置に対応する遅延時間及びゲート信号をディレイ装
置4及び信号抽出器7にそれぞれ与え(ステップS5,
S6)てアレイ型探触子1から溶接部21に超音波を入射
させ、A/D変換器8を介して信号抽出器7から欠陥に
係る信号が与えられる(ステップS7)と、その信号を
用いて探傷画像を形成し、その探傷画像に基づいて欠陥
の有無を判定する(ステップS8)。
【0038】制御装置9は、集束位置Nがn未満である
か否かを判断し(ステップS9)、n未満である場合、
Nを(N+1)にし(ステップS10)た後、ステップS
5へ戻り、ステップS9で集束位置Nがnであると判断
されるまでステップS5〜ステップS9の操作を繰り返
す。ステップS9で集束位置Nがnであると判断する
と、制御装置9は、ステップS11へ移って、(先頭チャ
ネルCI +S)が最大チャネルCHM 未満であるか否か
を判断し、CHM 未満である場合、先頭チャネルCI
(CI +1)にし(ステップS12)た後、ステップS4
へ戻ってステップS4〜ステップS12の操作を繰り返
す。制御装置9は探傷終了の指令が与えられたか否かを
判断し(ステップS13)、該指令が与えられるまでステ
ップS3〜ステップS13の操作を繰り返す。
【0039】なお、図1に示した超音波探傷装置では搬
送装置12によって溶接管20を搬送するようになっている
が、本発明はこれに限らず、アレイ型探触子1を溶接管
20の軸長方向へ移動させる構成にしてもよいことはいう
までもない。
【0040】
【実施例】次に本発明方法によって予め人工欠陥を形成
してある試験片を探傷した結果について説明する。図9
は探傷した試験片を示す平面図であり、図10は図9に示
した試験片のX−X線による断面図である。図9,図10
に示したように、外径が111mm、厚さが12.7m
mの試験片22に、レーザ溶接によって幅が5mmの溶接
部21が形成してあり、該溶接部21に、試験片22の端部か
ら1.0mm,7.5mm,12.5mmの位置にそれ
ぞれ、試験片22の表面から5mm,1mm,2mmの深
さになるように直径が0.5mmの球状人工欠陥を形成
した。
【0041】この試験片22の端部から18mm隔てた位
置にアレイ型探触子を備えるヘッドを、溶接部21とアレ
イ型探触子とが対向するように配置し、アレイ型探触子
の複数の振動子で前述した如く溶接部21を走査しつつ、
試験片22を矢符方向へ、ヘッドの端部と試験片22の端部
とが一致するまで移動させた。また、アレイ型探触子か
ら試験片22に入射される超音波の集束点の位置は試験片
22の表面から1mmに固定し、それに対応するゲートを
設定した。
【0042】図11は、図9及び図10に示した溶接部21を
探傷して得た探傷画像を説明する説明図であり、図12
は、探傷画像の形成に用いた信号の波形図である。図12
に示したように、溶接部21を探傷して得られた信号を、
溶接部21の探傷領域に応じて2次元配置し、信号の強度
に応じて濃淡に変換して図11の探傷画像を形成する。図
11,図12から明らかな如く、超音波の集束点の位置を試
験片22の表面近傍にした場合、試験片22の表面から1m
mの深さにある直径が0.5mmの球状人工欠陥でも高
い感度で検出することができ、不感帯が狭い。また、試
験片22の端部から1.0mmの位置に設けた球状人工欠
陥でも検出することができ、未探傷領域も狭いことが分
かる。
【0043】
【発明の効果】以上詳述した如く、第1,第2及び第4
発明にあっては、溶接部の全領域にわたって、直径が1
mm以下の球状欠陥を溶接管の厚さ方向に略同じ高い感
度で探傷を行うことができる。また、溶接部に対向して
配置した1つのアレイ型探触子によって溶接部の全領域
を探傷することができるため、該アレイ型探触子を取り
付けるヘッドの軸長方向の寸法が可及的に狭く、従って
溶接管の端部の未探傷領域が狭い。更に、周方向の各位
置で接管の外周面近傍にも超音波を集束させるため、溶
接部の全領域にわたって不感帯の領域が狭い。
【0044】第3及び第5発明にあっては、集束点を溶
接管厚さ方向に位置を異ならせて探傷する都度、溶接管
厚さ方向の位置に応じたゲートを設定するため、S/N
が高い欠陥信号を得ることができ、欠陥の見逃し又は誤
判定が防止される等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波探傷装置の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】図1に示した制御装置によるディレイボードの
チャネル移動、ディレイ装置への遅延時間の付与及び信
号抽出器へのゲートの付与の手順を示すフローチャート
である。
【図3】図1に示した制御装置によるディレイボードの
チャネル移動、ディレイ装置への遅延時間の付与及び信
号抽出器へのゲートの付与の手順を示すフローチャート
である。
【図4】本発明の原理を説明する説明図である。
【図5】本発明の原理を説明する説明図である。
【図6】種々の深さに人工欠陥が形成してある試験片を
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とS/Nとの関係を示すグラフである。
【図7】種々の深さに人工欠陥が形成してある試験片を
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とS/Nとの関係を示すグラフである。
【図8】種々の深さに人工欠陥が形成してある試験片を
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とS/Nとの関係を示すグラフである。
【図9】探傷した試験片を示す平面図である。
【図10】図9に示した試験片のX−X線による断面図
である。
【図11】図9及び図10に示した溶接部を探傷して得た
探傷画像を説明する説明図である。
【図12】探傷画像の形成に用いた信号の波形図であ
る。
【図13】従来の超音波探傷方法を説明する説明図であ
る。
【図14】従来の超音波探傷方法を説明する説明図であ
る。
【図15】点集束探触子から溶接管に入射された超音波
ビームの溶接管厚さ方向の距離に対するビーム寸法を示
すグラフと、該超音波ビームで同じ大きさの欠陥を探傷
した場合の溶接管厚さ方向の距離に対するエコー高さを
示すグラフとを対比して表したものである。
【符号の説明】
1 アレイ型探触子 2 振動子 3 送受信器 4 ディレイ装置 5 ディレイボード 7 信号抽出器 9 制御装置 11 搬送制御装置 12 搬送装置 C 集束点
フロントページの続き (72)発明者 三浦 俊治 大阪府東大阪市角田1丁目9番29号 日 本クラウトクレーマー株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−269962(JP,A) 特開 平7−72128(JP,A) 特開 昭62−228157(JP,A) 実開 昭50−58783(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 29/00 - 29/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を出射する複数の振動子を一列に
    配してなるアレイ型探触子を、溶接部を有する被探傷材
    に対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させて被探傷
    材の溶接部を探傷する方法において、 出射された超音波が線集束するように振動子を湾曲させ
    てあるアレイ型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接
    部に対向させて配置し、各振動子から溶接部に入射され
    るそれぞれの超音波を、被探傷材の厚さ方向の複数位置
    に点集束させることを特徴とする超音波探傷方法。
  2. 【請求項2】 超音波を出射する複数の振動子を一列に
    配してなるアレイ型探触子を、振動子の配列方向が溶接
    管の周方向になるように溶接管に対向配置し、相隣る複
    数の振動子を励振させ溶接管の溶接部を探傷する方法に
    おいて、 出射された超音波が線集束するように振動子を湾曲させ
    てあるアレイ型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接
    部に対向させて配置し、各振動子から溶接部に入射され
    るそれぞれの超音波を、溶接管の厚さ方向の複数位置に
    点集束させることを特徴とする超音波探傷方法。
  3. 【請求項3】 超音波を入射して得られる探傷信号内に
    おいて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束さ
    せる位置に応じて複数設定し、厚さ方向の各位置で点集
    束させて得られる探傷信号について、対応する監視領域
    内の信号を抽出し、抽出した信号に基づいて欠陥の有無
    を判定する請求項1又は2記載の超音波探傷方法。
  4. 【請求項4】 超音波を出射する複数の振動子を一列に
    配してなるアレイ型探触子を溶接部を有する被探傷材に
    対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させ被探傷材の
    溶接部を探傷する装置において、 各振動子は周面状に湾曲させてあり、各振動子から出射
    されるそれぞれの超音波を点集束すべく、各振動子を励
    振させるパルスを遅延させる遅延手段と、点集束を被探
    傷材の厚さ方向の複数位置で行うべく、各位置に応じて
    前記パルスを遅延させる遅延時間をそれぞれ設定する手
    段と、設定した各遅延時間を前記遅延手段に与える手段
    とを備えることを特徴とする超音波探傷装置。
  5. 【請求項5】 超音波を入射して得られる探傷信号内に
    おいて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束さ
    せる位置に応じて複数設定する手段と、厚さ方向の各位
    置で点集束させて得られる探傷信号について、対応する
    監視領域内の信号を抽出する手段と、抽出した信号に基
    づいて欠陥の有無を判定する手段とを備える請求項4記
    載の超音波探傷装置。
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