JP3647610B2

JP3647610B2 - Ultrasonic flaw detector and defect identification support device

Info

Publication number: JP3647610B2
Application number: JP19237697A
Authority: JP
Inventors: 憲一郎土屋; 靖弘大谷
Original assignee: Ｊｆｅ工建株式会社
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JPH1082766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管などの溶接部の欠陥検査に好適な超音波探傷装置及び欠陥識別支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば配管の溶接部の検査はＸ線透過試験によって行われることが多かった。Ｘ線透過試験は、試験結果と溶接部の強度との関係に基づいて作成された基準が、長期間に渡り構造物の安全性を保証してきた実績があり、また検査結果をフィルムとして残せるという記録性があり、これによって、溶接部の検査に多用されていたのである。
【０００３】
一方、溶接部の欠陥検査において、超音波探傷検査は事業者が必要に応じて行う自主的な検査と位置ずけられていたが、最近は手動又は自動の探触子を備えた超音波探傷装置が開発され、多くの実用化例が紹介されている。更に、これらの超音波探傷装置には、検査結果を記録できるようにしたものもあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超音波探傷装置においては、欠陥検査の精度を上げるためには採取するデータの数を多くしなければならず、そうするとデータ処理に長時間を要するという問題があった。反対にデータ処理時間を短くするためには、データ数を少なくしなければならなくなり、この場合には検査精度が低下してしまうという問題があった。したがって、従来の超音波探傷装置は溶接部などの欠陥検査に対して実用的でなかった。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点を解決することにあり、欠陥検査の精度が高くしかもデータ処理の時間を短くすることが可能な超音波探傷装置及び欠陥識別支援装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は超音波探傷装置及び欠陥識別支援装置であり、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明の超音波探傷装置は、被検査物に超音波を入射し、前記被検査物の不連続部で反射された前記超音波の反射エコーを検出する超音波検出手段と、前記超音波検出手段を前記被検査物の欠陥検査範囲に沿って少なくとも２種類のピッチで移動させる走査手段と、前記反射エコーに対応する位置の前記不連続部を同一面に投影し、前記同一面上で前記不連続部が連続する範囲をセルとして作成するセル作成手段と、前記セル作成手段で作成された前記セルの分布から前記被検査物の欠陥が存在する可能性があると判断される欠陥存在エリアを設定する欠陥存在エリア設定手段と、前記欠陥存在エリア内の前記不連続部に対応する前記反射エコーが欠陥エコーであるか否かを識別する欠陥エコー識別手段と、前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力を表示する表示手段と、前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の欠陥識別支援装置は、被検査物に超音波を入射し、前記被検査物の不連続部で反射された前記超音波の反射エコーを検出する超音波検出手段の出力を用いて前記被検査物の欠陥を判別する欠陥識別支援装置であって、前記反射エコーに対応する前記不連続部を同一面に投影し、前記同一面上で前記不連続部が連続する範囲をセルとして作成するセル作成手段と、前記セル作成手段で作成された前記セルの分布から前記被検査物の欠陥が存在する可能性があると判断される欠陥存在エリアを設定する欠陥存在エリア設定手段と、前記欠陥存在エリア内の前記不連続部に対応する前記反射エコーが欠陥エコーであるか否かを識別する欠陥エコー識別手段と、前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力を表示する表示手段と、前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
（本発明における付加的構成）
本発明の超音波探傷装置は、前述した必須の構成要素からなるが、これらの構成要素に加えて以下の構成要素を加える場合にも成立する。その構成要素とは、前記欠陥エコー識別手段で識別された前記欠陥エコーに対応する欠陥を所定の基準に基づいて分類する欠陥分類手段と、前記欠陥分類手段の分類結果を出力する出力手段とを備えることである。また、少なくとも前記セル作成手段の出力、前記欠陥エリア設定手段の出力、前記欠陥エコー識別手段の出力又は前記欠陥分類手段の出力を記憶する記憶手段を備えることができ、前記被検査物は配管の溶接部とすることができる。更に、前記セル作成手段は、前記反射エコーのうちエネルギーが高い方から所定順位までの反射エコーを用いることができ、また、前記被検査物の欠陥検査範囲を所定の大きさのブロックに分割し、前記ブロック内の前記不連続部を前記同一面に投影することによって前記セルを作成することができ、前記超音波検出手段のサンプリング周波数は、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚとすることができる。
【０００８】
また、本発明の欠陥識別支援装置は、前述した必須の構成要素からなるが、これらの構成要素に加えて以下の構成要素を加える場合にも成立する。その構成要素とは、前記欠陥エコー識別手段で識別された前記欠陥を所定の基準に基づいて分類する欠陥分類手段と、前記欠陥分類手段の分類結果を出力する出力手段とを備えることができ、少なくとも前記セル作成手段の出力、前記欠陥エリア設定手段の出力、前記欠陥エコー識別手段の出力又は前記欠陥分類手段の出力を記憶する記憶手段を備えることができる。更に、前記セル作成手段は、前記反射エコーのうちエネルギーが高い方から所定順位までの反射エコーを用いることができ、また、前記被検査物の欠陥検査範囲を所定の大きさのブロックに分割し、前記ブロック内の前記不連続部を前記同一面に投影することによって前記セルを作成することができる。
【０００９】
本発明の超音波探傷装置においては、超音波検出手段で検出された不連続部をセル作成手段で同一面に投影し、この同一面上で不連続部が連続する範囲をセルとして作成し、このセルの分布状態から欠陥存在エリアを設定し、更にこの欠陥存在エリア内の不連続部から反射された反射エコーが欠陥エコーか否かを判別することにより欠陥を検出するので、欠陥を自動的にしかも高精度で検出することができ、また、データ処理時間を短縮することができる。
【００１０】
また、本発明の欠陥識別支援装置においては、超音波検出手段から入力された反射エコーを用いて欠陥識別する際に、セル作成手段、欠陥存在エリア設定手段及び欠陥エコー識別手段によって反射エコーのデータ処理を自動的に行うので、入力データが多くても欠陥識別を短時間にしかも高精度で行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波探傷装置及び欠陥識別支援装置を図示の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る超音波探傷装置１の機能ブロックを示す。この超音波探傷装置１は、被検査物である例えば配管２の溶接部３の内外に存在する空間、異物、融合不良など正規の材質と異なる不連続部３１（図２）を検出する超音波検出手段１１と、この超音波検出手段１１を溶接部３に沿って移動させる走査手段１２と、走査手段１２を制御する制御手段１３とを備えている。
【００１３】
また、この超音波探傷装置１は、超音波検出手段１１で検出された不連続部３１が欠陥であるか否かを判別する欠陥識別支援装置１４と、欠陥識別支援装置１４で判別された欠陥を所定の基準によって分類する欠陥分類手段１５と、欠陥分類手段１５の分類結果を出力する出力手段１６と、欠陥識別支援装置１４及び欠陥分類手段１５における処理データを記憶する記憶手段１７とを備えている。
【００１４】
超音波検出手段１１は、不連続部３１における音速がその周囲の正常な材質における音速と異なることを利用したもので、溶接部３に超音波を入射して不連続部３１から反射してきた反射エコーを検出する。この反射エコーを、別の手段で分析することにより、不連続部３１の位置を識別することができる。この超音波検出手段１１は、従来の超音波探傷装置で使用していたものを使用することができるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１５】
走査部１２は、溶接部３の溶接施工時に溶接棒の移動に用いたレール４を利用して、超音波検出手段１１を溶接部３に沿って移動させる。制御手段１３は、走査部１２の例えばモータなどの駆動手段（図示せず）を制御して、超音波検出手段１１を配管２の軸心方向及び円周方向に少なくとも２種類のピッチで間欠的に走行させることができる。
【００１６】
欠陥識別支援装置１４は、セル作成手段２１と、欠陥存在エリア設定手段２２と、欠陥エコー識別手段２３と、表示手段２４と、補正手段２５とを備えている。セル作成手段２１では、図２に示すように超音波検出手段１１で検出された位置の不連続部３１を同一面、例えば溶接部３の表面３２に投影する。
【００１７】
なお、セル作成手段２１では、図３に示すように欠陥検査範囲１２０を所定の大きさ、例えば一辺が１ｍｍの大きさの立方体のブロック１２１に分割し、各ブロック１２１内で検出された不連続部３１、すなわち反射エコーの大きさを記録する。この反射エコーは、各ブロック１２１に対して探傷方向、直射反射の合計４種類記録される。欠陥検査範囲１２０は、溶接によって欠陥が発生する可能性のある熱影響部を適宜指定することができる。
【００１８】
このようにして、不連続部３１を表面３２に投影した後、図４に示すようにこの表面３２上で不連続部３１が連続する範囲をセル３３ａ〜３３ｆとして作成する。すなわち、溶接部３の不連続部３１は３次元方向に複数存在するが、これを２次元方向、本例では溶接部３の表面３２上に投影したとき、表面３２上で不連続部３１の連続する範囲がセル３３ａ〜３３ｆとなる。
【００１９】
欠陥存在エリア設定手段２２は、図４に示すようにセル３３ａ〜３３ｆの分布に基づいて、次に説明する方法で欠陥が存在する可能性が有ると判断される欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂを設定する。すなわち、この欠陥存在エリア設定手段２２では、不連続部３１からの反射エコーを規定の検出レベル、例えば−６ｄＢでカットする。次に、残された反射エコーに対する超音波の入射方向と反射位置とを分析し、欠陥である可能性が認められる範囲を欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂとする。
【００２０】
欠陥エコー識別手段２３では、次に説明するように欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂ内のセル３３ａ〜３３ｇが欠陥エコーかそれとも形状エコーかを識別する。すなわち、この欠陥エコー識別手段２３では、まず、図５に示すように探傷時の探触子１１のビードに対する接近限界距離ａ、ｂ、標準ビード幅Ｃ、探傷板厚Ｄ及び探触子１１の最近接位置における超音波３５、３７の入射角θとに基づいて、次のようにして欠陥探傷断面の設定及びそのエリア分けを行う。
【００２１】
欠陥探傷断面の設定においては、先ずセル表示範囲Ｘ１，Ｘ２の内側に溶接ビード３の中心軸線４１からＡ方向及びＢ方向に所定の距離だけ離れた位置に中心軸線４１と平行な直線４２、４３を引き、中心軸線４１と直線４２、４３との間を欠陥抽出範囲Ｙ１，Ｙ２とする。この欠陥抽出範囲Ｙ１，Ｙ２は、溶接ビード３と溶接による熱影響部とを含めたものであり、欠陥発生の可能性があると考えられる必要最小限の範囲である。
【００２２】
次に、欠陥抽出範囲Ｙ１，Ｙ２の断面内に、配管２の裏面から距離Ｌだけ離れた直線４４と、溶接ビード３の中心軸線４１からＡ方向又はＢ方向に所定の距離Ｚ１，２だけ離れた直線４５、４６と、配管２の上面を結ぶ直線４７とを引く。これらの距離Ｌ，Ｚ１，Ｚ２は、予め実験によって溶接方法及び配管２の肉厚を変えて最適な値を設定し、これをデータベース化しておき、実際の溶接時に溶接方法及び配管２の肉厚に応じてデータベースから最も効果的な数値を選定するようになっている。直線３６は、配管２の裏面に相当する。
【００２３】
この後、図６に示すように直線４２、４７、４６、３６で囲まれる範囲を３個のエリアＨ１，Ｍ１，Ｌ１に分割する。エリアＨ１は直線３５、４６、４７で囲まれる範囲、エリアＭ１は直線４６、３５、４７、４２、４４で囲まれる範囲、エリアＬ１は直線４６、４４、４２、３６で囲まれる範囲である。
【００２４】
同様に直線４５、４７、４３、３６で囲まれる範囲を３個のエリアＨ２，Ｍ２，Ｌ２に分割する。ここで、エリアＨ２は直線４７、４５、３７で囲まれる範囲、エリアＭ２は直線４５、３７、４７、４３、４４で囲まれる範囲、エリアＬ２は直線４５、４４、４３、３６で囲まれる範囲である。
【００２５】
次に、各エリアＨ１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２毎に検出された反射エコーが欠陥エコーかそれとも形状エコーかを識別する。この場合は、先ず検出された反射エコーを次のようにして４グループに分けする。すなわち、このグループ分けは、図７に示すように超音波３５、３７の入射方向と、入射された超音波３５、３７の反射条件との組み合わせによって行うもので、本例では入射方向として溶接部３の図中左側のＡ方向と、図中右側のＢ方向とに分ける。また、反射条件としては、直射と一回反射とに分ける。直射とは、超音波検出手段１１から入射された超音波３５、３７が配管２の裏面３６で反射せず不連続部３１に直接入射された場合（図中の実線）である。
【００２６】
一回反射とは、超音波検出手段１１から入射された超音波３５、３７が裏面３６で一回反射して不連続部３１に入射された場合（図中の破線）である。すなわち、ここでは、検出された反射エコーがＡ方向から直射された超音波３５（実線）によるもの、Ａ方向から一回反射された超音波３５（破線）によるもの、Ｂ方向から直射された超音波３７（実線）によるもの、Ｂ方向から一回反射された超音波３７（破線）によるものの合計４グループに分けられる。
【００２７】
次に、グループ分けされた反射エコーから所定レベル以下の反射エコー、すなわち、ノイズによると思われる反射エコーを識別する。ここで用いられるノイズフィルターの一例を図８に示す。このノイズフィルター１３０は、欠陥からのエコー以外のエコー及び判定上無視できるエコーを取り除くものであり、例えばＡ方向の直射エコーが入力すると（ステップ１３１）、このエコーをフィルターエコーレベルによって識別する（ステップ１３２）。ここでは、所定値以下のものと所定値を越えるものとを区別する。
【００２８】
次に、所定値を越えるエコーのグループ化処理を行う（ステップ１３３）。ここでは、セル画像の集合である３次元データより検出レベル（規格で決まっている）でのデータの繋がり及び切れ目を読みとり、１つのエコーの範囲を求めている。なお、ここではまだ４種類の３次元データでそれぞれ行っている。この４種類の結果を合成して判定処理を行うのは、後述のステップ１４０である。
【００２９】
ステップ１３３でグループ化処理を行った後、フィルターサイズによる識別を行う（ステップ１３４）。ここでは、ステップ１３３でグループ化処理をした結果、極めて小さいサイズのグループになった場合は、そのグループは欠陥よりのエコーから作られたものではなく、ノイズである可能性が大きく、また、サイズが小さいため判定に影響を与えないので、欠陥から区別する。また、グループ化処理で１グループになったものが何個のデータによって形成されているかを求めて処理を行う。
【００３０】
次に、各グループの最大エコー位置を検出し（ステップ１３５）、続いて最大エコー位置分類処理を行う（ステップ１３６）。ここでは、各グループの最大エコー位置を求め、その位置が上述の６個のエリアＨ１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２のどこにあるか求める。グループ内に最大エコーが２点あった場合には、グループの中心に近い方を採用する。そして、次に各グループの最大反射エコーをまとめて（ステップ１３７）、各グループの最大反射エコーをその位置によって欠陥か否かを識別する（ステップ１３８）。
【００３１】
次に、各グループの最大反射エコーをデータベースに記憶されている識別基準に照合してこれが欠陥エコーであるか否かを識別する（ステップ１３９）。この識別基準は実験によって得られるもので、上述の６個のエリアＨ１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２毎にそれぞれ別個に規定することができる。
【００３２】
すなわち、この識別基準は、図７に示すように、例えばＭ２エリアについて説明すると、Ａ方向から入射された超音波３５の不連続部３１ａによる一回反射（破線）グループによる最大反射エコーが、Ｂ方向から入射された超音波３７の直射（実線）グループ、又は一回反射（破線）グループによる最大反射エコーとして検出されている場合には、これを欠陥エコーとし、この欠陥エコーに対応する不連続部３１ａは欠陥であると規定する。
【００３３】
これに対して、Ａ方向の一回反射グループでは最大反射エコーとして検出されても、Ｂ方向からの直射グループ又は一回反射グループでは反射エコーとして検出されていない場合には、この反射エコーは形状エコーであり欠陥エコーではない、すなわち、ここで検出された不連続部３１ａは欠陥ではないと規定する。
【００３４】
上述の識別基準は、Ｍ２エリアについては妥当であるが、例えば反対側のＭ１エリアでは異なる結果となる。つまり、Ｍ１エリアの不連続部３１ｂは、Ａ方向からの一回反射グループで最大反射エコーが検出され、Ｂ方向からの直射グループ又は一回反射グループでは最大反射エコーが検出されないが、不連続部３１ｂは欠陥なのでこの場合には欠陥エコーであると識別しなければならない。したがって、Ｍ１エリアの識別基準はＭ２エリアの識別基準とは異なることになる。他のエリアについても同様なので、上述のように各エリア毎に識別基準を設定するのである。この欠陥エコー識別処理は、欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂ内の全てのセル３３ａ〜３３ｇについて行われる。
【００３５】
ステップ１３９で識別基準との比較により欠陥識別が行われた後、グループ化処理が行われる（ステップ１４０）。ここでは、ステップ１３８で欠陥であると識別されたグループの４種類のデータを１つのグループ群として最大エコー高さ、グループの領域を求める。次に、最終エコーレベル、寸法による識別処理を行う（ステップ１４１）。ここでは、規格で書かれているレベルまで感度を落としたときにグループの領域より平面上の寸法を求める。そして、これを規格と比較して最終的に欠陥か否かを判定する。精度良く欠陥を識別するため、規定の感度より高い感度で探傷及び処理を行うこともできる。この処理は技術者が行う。最後に欠陥以外の反射エコーを欠陥と区別する（ステップ１４２）。
【００３６】
なお、上述の説明はＡ方向の直射エコーについてのものであるが、これ以外のＡ方向の１回反射エコー、Ｂ方向の直射エコー、Ｂ方向の１回反射エコーについても同様であり、その説明は省略する。
【００３７】
図１において、表示手段２４はセル作成手段２１の出力、欠陥存在エリア設定手段２２の出力又は欠陥エコー識別手段２３の出力のうち、任意のものを同時に又は別々に表示する。この出力手段２４としては、ＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などを使用することができる。
【００３８】
補正手段２５は、セル作成手段２１、欠陥存在エリア設定手段２２又は欠陥エコー識別手段２３の出力を補正するためのもので、例えばキーボードやマウスなどを使用することができる。補正手段２５の操作は、検査技術者が表示手段２４を見ながら行うことができる。
【００３９】
分類手段１５は、欠陥識別支援装置１４の欠陥エコー識別手段２３から出力された欠陥を、所定の基準によって分類する。出力手段１６は分類手段１５の欠陥分類を出力するもので、プリンタなどを使用することができる。記憶手段１７は、少なくともセル作成手段２１、欠陥存在エリア設定手段２２、欠陥エコー識別手段２３又は分類手段１５の出力を記憶するもので、これらの出力を全て記憶することもできる。
【００４０】
上述のように、この超音波探傷装置１及び欠陥識別支援装置１４では、欠陥の可能性がある全ての不連続部３１を削除することなくグループ分けを行い、更に欠陥探傷範囲Ｙ１，Ｙ２を６個のエリアＨ１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２に分け、各エリアにおいてＡ方向及びＢ方向の２方向における直射及び一回反射の合計４グループの反射エコーを検出し、各反射エコーを識別基準と照合することによって欠陥エコーを検出するので、データ処理を自動的に行うことができ、欠陥を短時間で正確に検出することができる。
【００４１】
また、セル、欠陥存在エリア、欠陥エコーを表示し、これを検査技術者が見て補正の要否を判断すると共に、補正が必要な場合は補正データを入力して補正することができるので、システムとしての柔軟性を高めて信頼性を上げることができる。更に、処理されたデータを記録手段１７に記録できるので、データの再現性に優れている。
【００４２】
図９は、この超音波探傷装置１の構成を示す。この超音波探傷装置１は、全体の制御及びデータ処理を行う超音波探傷制御ユニット５１と、超音波の送受信を行う超音波パルサーレシーバユニット５２と、探触子を制御するスキャナー制御ユニット５３と、探触子であるスキャナー５４とを備えている。
【００４３】
超音波探傷制御ユニット５１は、各部の制御及びデータ処理を行うＣＰＵ６１と、各部の動作タイミングを管理するタイミング回路６２と、Ａ／Ｄ変換器６３と、モニター６４と、検出データを記憶するハードディスク６５と、波形保存用のＰＤ６６と、データ入力用のキーボード６７及びマウス６８とを備えている。
【００４４】
ＣＰＵ６１は、上述のセル作成手段２１、欠陥エリア設定手段２２、欠陥エコー識別手段２３、分類手段１５として機能する。また、モニター６４は表示手段２４として機能し、ハードディスク６５及びＰＤ６６は記憶手段１７として機能する。キーボード６７及びマウス６８は、補正手段２５として機能する。超音波パルサーレシーバユニット５２は、４ｃｈメインアンプ７１と、２ｃｈメインアンプ７２と、６ｃｈリモートパルサーレシーバ７３とを備えている。
【００４５】
スキャナー制御ユニット５３は、探触子走査コントローラ７５と、位置信号出力用のＩ／Ｆ７６と、走査制御用のＣＰＵ７７と、制御ソフト格納用のＲＯＭ７８とを備えている。探触子走査コントローラ７５、ＣＰＵ７７及びＲＯＭ７８は、上述の制御手段１３として機能する。
【００４６】
スキャナー５４は、探触子走査機構部８１と、探傷用探触子８２と、音異方性測定用探触子８３と、ビード位置検出部８４とを備えている。探触子走査機構部８１は上述の走査手段１２として機能し、探傷用探触子８２、音異方性測定用探触子８３及びビード位置検出部８４をレール４（図１）に沿って移動させる。
【００４７】
探傷用探触子８２は、溶接部３に超音波を入射してその反射エコーを検出する。また、ビード位置検出部８４は、溶接部３の位置を検出する。このビード位置検出部８４の検出結果に基づいて、探触子走査機構部８１が制御される。探傷用探触子８２及び音異方性測定用探触子８３は、上述の超音波検出手段１１として機能する。表１は、上述の各部の仕様を示す。
【００４８】
次に、この超音波探傷装置１による欠陥探傷処理の一例について、図１０以下を参照して詳細に説明する。図１０は、超音波探傷装置１による欠陥探傷処理１００の手順を示す。この欠陥探傷処理１００においては、まず、溶接部３の一次探傷が行われる（ステップ１０１）。
【００４９】
この一次探傷では、図１１に示すようにスキャナー５４（図９）の探傷用探触子８２と音異方性測定用探触子８３が比較的粗いピッチ、例えば配管２の軸心方向に５ｍｍピッチの往復移動で走査されると共に、円周方向に５ｍｍピッチで走査され、データ収録点８５において反射エコーが検出される。なお、探傷用探触子８２と音異方性測定用探触子８３は、所定の間隔を保持して走査される。ビード位置検出部８４は、配管２の円周方向にのみ走査される。
【００５０】
次に、超音波制御ユニット５１（図９）のＣＰＵ６１において、検出された反射エコーに対応する不連続部３１が同一面に投影されてセル３３ａ〜３３ｇ（図４）が作成され（ステップ１０２）、続いて欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂが設定される（ステップ１０３）。セル３３ａ〜３３ｇ、及び欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂはモニター６４（図９）に表示される。
【００５１】
次に、モニター６４に表示された欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂを補正する必要が有るか否かが、検査技術者によって判断される（ステップ１０４）。ここで、補正する必要があると判断された場合は、次にキーボード６７（図９）又はマウス６８から補正データが入力されて、欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂが補正される（ステップ１０５）。
【００５２】
次に、二次探傷が行われる（ステップ１０６）。この二次探傷は、図４に示すように欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂ及びその両側の所定の範囲Ｗ内の反射エコーを更に細かく検出するもので、スキャナー５４の探傷用探触子８２及び異方性測定用探触子８３を一次探傷より細かいピッチ、例えば配管２の軸心方向及び円周方向に１ｍｍピッチで走査して反射エコーを検出する。
【００５３】
【表１】

次に、図１２に示すように検出された反射エコーに対応する不連続部３１のセル４０ａ〜４０ｇを作成する（ステップ１０７）。続いて、セル４０ａ〜４０ｇ内の反射エコーが欠陥エコーか否かの識別が行われる（ステップ１０８）。セル４０ａ〜４０ｇはモニター６４に表示され、例えばセル４０ｂが欠陥エコーの場合はこれが例えば色分けなどによって識別される。
【００５４】
次に、モニター６４に表示された欠陥エコー４０ｂを補正する必要が有るか否かを検査技術者が判断し（ステップ１０９）、補正する必要があると判断した場合はキーボード６７又はマウス６８から補正データを入力して補正する（ステップ１１０）。次に、この欠陥エコーが所定の基準によって等級分類され（ステップ１１１）、その分類結果がプリントアウトされて（ステップ１１２）、この欠陥探傷処理１００が終了する。
【００５５】
この欠陥探傷処理１００では、一次探傷（ステップ１０１）によって欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂを設定（ステップ１０３）し、この欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂより所定の範囲２Ｗだけ広い部分を二次探傷（ステップ１０６）することによって欠陥エコーを識別している（ステップ１０８）ので、最初から細かいピッチで探傷する場合に比べて、探傷時間を大幅に短縮することができる。
【００５６】
なお、上述の実施形態では粗いピッチで一次探傷を行い、細かいピッチで二次探傷を行う場合について説明したが、初めから細かいピッチで探傷することもできる。また、探傷用探触子８２で検出された反射エコーは、その一部をデータ処理に用いることによってデータ処理時間を短縮することができる。
【００５７】
例えば、図１３（Ａ）に示すように横軸に時間、縦軸に反射エコーの高さを取った場合、例えば５ＭＨｚの超音波周波数で１００ＭＨｚサンプリングする場合には、超音波１波内の検出データは２０個となる。この２０個のデータを１０データ毎の最高値を検出し、反射エコーの波形を形成すると、同図（Ｂ）に示すようにデータ処理に使用するデータ数は１００ＭＨｚでサンプリングされた場合の１０％になり、データ処理時間を大幅に短縮することができる。この場合、超音波探傷で最も重要なエコー高さは変化せず正確にとらえることができる。また、時間軸上の位置の変化はきわめて微少であり、探傷結果への影響はない。
【００５８】
また、使用するデータは最大高さだけでなく、最大値から所定の順位までの複数のデータを使用することもできる。ここで抽出された最大波高によって形成された反射エコーは、記録されて残される。
【００５９】
なお、５ＭＨｚの超音波周波数では、データ収集のサンプリング周波数と、データ処理の精度及びデータ処理に要する時間を測定した結果、図１４に示すような結果が得られた。この結果から分かるように、サンプリング周波数が小さいほど転送時間が早くなるが、データ精度が低下する。逆に、サンプリング周波数が大きいほど転送時間が遅くなり、テータ精度が高くなる。
【００６０】
そして、データ転送速度とデータ精度の両方を実用可能程度にするためには、データ収集のサンプリング周波数を５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚに選定するのが良く、特に１００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚが好ましい。この方法では、抽出周波数を下げても最大エコーをもらすことはないが、位置精度を良好にするため抽出周波数を５ＭＨｚ以上とする必要があり、特に１０ＭＨｚ以上が好ましい。２ＭＨｚの超音波周波数では抽出周波数も下げることができる。
【００６１】
また、上述の実施形態では、本発明を配管の溶接部の検査に適用した場合について説明したが、本発明は各種の材料の溶接部の検査に適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波探傷装置及び欠陥識別支援装置によれば、セル作成手段で反射エコーに対応した不連続部を同一面に投影してこの面上で不連続部が連続する部分をセルとして作成し、欠陥存在エリア設定手段でセルの分布から被検査物の欠陥が存在する可能性があると判断される欠陥存在エリアを設定し、欠陥エコー識別手段で欠陥存在エリア内の不連続部に対応する反射エコーが欠陥エコーであるか否かを識別することにより欠陥識別を行うので、欠陥識別処理を自動的に行うことができ、これによって、欠陥識別を正確にしかも短時間で行うことができる。
【００６３】
また、欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力を表示すると共に、欠陥存在エリア設定手段及び欠陥エコー識別手段の出力を補正する補正手段とを備えたので、例えば溶接検査の資格を保有する検査技術者がデータを見て補正することが可能であり、検査結果の信頼性が向上する。
【００６４】
更に、検出された欠陥を欠陥分類手段で分類しこれを出力手段で出力すると共に、少なくともセル作成手段の出力、欠陥エリア設定手段の出力、欠陥エコー識別手段の出力又は欠陥分類手段の出力を記憶手段に記憶するので、データの記録性及び再現性が向上する。セル作成手段は、反射エコーのうちエネルギーが高い方から所定順位までの反射エコーを用いるので、処理すべきデータ数を低減でき、これによって、データ処理に要する時間を更に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探傷装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】セル作成用のブロックを示す図である。
【図４】セルの分布状態を示す図である。
【図５】欠陥探傷範囲のエリア分けの方法を示す図である。
【図６】欠陥探傷範囲のエリアを示す図である。
【図７】超音波の入射方向及び反射条件を示す図である。
【図８】ノイズフィルターを示す図である。
【図９】本発明に係る超音波探傷装置の構成を示す図である。
【図１０】欠陥処理の手順を示す図である。
【図１１】探触子の走査方法を示す図である。
【図１２】二次探傷におけるセルの分布状態を示す図である。
【図１３】反射エコーの検出データを示す図である。
【図１４】サンプリング周波数とデータ転送時間及びデータ処理精度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１超音波探傷装置
２配管
３溶接部
１１超音波検出手段
１２走査手段
１３制御手段
１４欠陥識別支援装置
１５分類手段
１６出力手段
１７記録手段
２１セル作成手段
２２欠陥存在エリア設定手段
２３欠陥エコー識別手段
２４表示手段
２５補正手段
３１不連続部
３３ａ〜３３ｇ、４０ａ〜４０ｇセル
３４ａ、３４ｂ欠陥存在エリア
１２０欠陥検査範囲
１２１ブロック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus and a defect identification support apparatus suitable for defect inspection of welded parts such as piping.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, inspection of a welded portion of a pipe is often performed by an X-ray transmission test. In the X-ray transmission test, the standard created based on the relationship between the test result and the strength of the weld has a track record of guaranteeing the safety of the structure over a long period of time, and the inspection result can be left as a film. There was recordability, and this was frequently used for inspection of welds.
[0003]
On the other hand, in the defect inspection of welded parts, ultrasonic flaw detection was positioned as a voluntary inspection performed by business operators as needed, but recently, ultrasonic flaw detection equipped with manual or automatic probes. A device has been developed and many practical examples have been introduced. Further, some of these ultrasonic flaw detectors can record inspection results.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ultrasonic flaw detector, in order to increase the accuracy of defect inspection, it is necessary to increase the number of data to be collected, and there is a problem that data processing takes a long time. On the other hand, in order to shorten the data processing time, the number of data has to be reduced. In this case, there is a problem that the inspection accuracy is lowered. Therefore, the conventional ultrasonic flaw detector is not practical for inspection of defects such as welds.
[0005]
An object of the present invention is to solve such problems, and to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and a defect identification support apparatus capable of shortening the data processing time with high accuracy of defect inspection. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an ultrasonic flaw detection apparatus and a defect identification support apparatus, and is configured as follows in order to solve the above technical problem. That is, the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention includes an ultrasonic detection unit that detects a reflected echo of the ultrasonic wave that is reflected by a discontinuous portion of the inspection object, and the ultrasonic wave is incident on the inspection object. Scanning means for moving the sound wave detection means at at least two kinds of pitches along the defect inspection range of the inspection object, and projecting the discontinuous portion at a position corresponding to the reflected echo on the same surface, A cell creating means for creating a range in which the discontinuous portion is continuous as a cell, and a defect that is judged to have a defect of the inspection object from the cell distribution created by the cell creating means Defect existence area setting means for setting an existence area, defect echo identification means for identifying whether or not the reflected echo corresponding to the discontinuous portion in the defect existence area is a defect echo, and the defect existence area setting. Display means for displaying the output means and the defect echo identification means, characterized in that a correcting means for correcting the output of said setting defect existing area means and the defect echo identification means.
[0007]
The defect identification assisting apparatus of the present invention uses the output of the ultrasonic detection means for detecting the reflected echo of the ultrasonic wave incident on the inspection object and reflected by the discontinuous part of the inspection object. A defect identification assisting device for discriminating a defect of the inspection object, wherein the discontinuous portion corresponding to the reflected echo is projected on the same surface, and a range in which the discontinuous portion continues on the same surface A cell creation means for creating a defect existence area setting means for setting a defect existence area for which it is determined that a defect of the inspection object may exist from the distribution of the cells created by the cell creation means; A defect echo identifying means for identifying whether or not the reflected echo corresponding to the discontinuous portion in the defect existing area is a defect echo; and outputs of the defect existing area setting means and the defect echo identifying means are displayed. You And display means, characterized in that a correcting means for correcting the output of said setting defect existing area means and the defect echo identification means.
(Additional configuration in the present invention)
The ultrasonic flaw detector according to the present invention is composed of the above-described essential components, but it is also true when the following components are added in addition to these components. The component includes: a defect classification unit that classifies a defect corresponding to the defect echo identified by the defect echo identification unit based on a predetermined criterion; and an output unit that outputs a classification result of the defect classification unit. It is to prepare. In addition, the storage device can store at least the output of the cell creation unit, the output of the defect area setting unit, the output of the defect echo identification unit, or the output of the defect classification unit, and the inspection object is a pipe. It can be a weld. Further, the cell creation means can use reflected echoes having a higher energy to a predetermined order among the reflected echoes, and divide a defect inspection range of the inspection object into blocks of a predetermined size. The cell can be created by projecting the discontinuous part in the block onto the same plane, and the sampling frequency of the ultrasonic detection means can be 50 MHz to 300 MHz.
[0008]
Moreover, although the defect identification assistance apparatus of this invention consists of the essential component mentioned above, it is materialized also when adding the following components in addition to these components. The component may include a defect classification unit that classifies the defect identified by the defect echo identification unit based on a predetermined criterion, and an output unit that outputs a classification result of the defect classification unit, Storage means for storing at least the output of the cell creation means, the output of the defect area setting means, the output of the defect echo identification means, or the output of the defect classification means can be provided. Further, the cell creation means can use reflected echoes having a higher energy to a predetermined order among the reflected echoes, and divide a defect inspection range of the inspection object into blocks of a predetermined size. The cell can be created by projecting the discontinuity in the block onto the same plane.
[0009]
In the ultrasonic flaw detector of the present invention, the discontinuity detected by the ultrasonic detection means is projected on the same surface by the cell creation means, and a range in which the discontinuity is continuous on the same surface is created as a cell, The defect is detected automatically by setting the defect existence area based on the distribution state of this cell, and further detecting whether or not the reflected echo reflected from the discontinuity in this defect existence area is a defect echo. Moreover, it can be detected with high accuracy, and the data processing time can be shortened.
[0010]
Further, in the defect identification support device of the present invention, when the defect is identified using the reflected echo input from the ultrasonic detecting means, the data of the reflected echo is obtained by the cell creating means, the defect existence area setting means and the defect echo identifying means. Since the process is automatically performed, defect identification can be performed in a short time and with high accuracy even if there is a large amount of input data.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an ultrasonic flaw detection apparatus and a defect identification support apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to illustrated embodiments.
[0012]
FIG. 1 shows functional blocks of an ultrasonic flaw detector 1 according to the present invention. The ultrasonic flaw detector 1 detects ultrasonic waves that detect discontinuous portions 31 (FIG. 2) that are different from normal materials, such as spaces, foreign matter, and poor fusion existing inside and outside the welded portion 3 of the pipe 2 that is an inspection object. A detection unit 11, a scanning unit 12 that moves the ultrasonic detection unit 11 along the welded portion 3, and a control unit 13 that controls the scanning unit 12 are provided.
[0013]
Further, the ultrasonic flaw detection apparatus 1 includes a defect identification support device 14 that determines whether or not the discontinuous portion 31 detected by the ultrasonic detection means 11 is a defect, and a defect that is determined by the defect identification support device 14. Are classified according to a predetermined standard, output means 16 for outputting the classification result of the defect classification means 15, and storage means 17 for storing processing data in the defect identification support device 14 and the defect classification means 15. ing.
[0014]
The ultrasonic detection means 11 utilizes the fact that the speed of sound in the discontinuous portion 31 is different from the speed of sound in a normal material around the discontinuous portion 31. Detect echo. The position of the discontinuous portion 31 can be identified by analyzing the reflected echo by another means. Since this ultrasonic detection means 11 can use what was used with the conventional ultrasonic flaw detector, detailed description is abbreviate | omitted here.
[0015]
The scanning unit 12 moves the ultrasonic detection means 11 along the welded part 3 by using the rail 4 used for moving the welding rod when welding the welded part 3. The control unit 13 controls a driving unit (not shown) such as a motor of the scanning unit 12 so that the ultrasonic detection unit 11 is intermittently provided at at least two kinds of pitches in the axial direction and the circumferential direction of the pipe 2. Can be run.
[0016]
The defect identification support device 14 includes a cell creation unit 21, a defect presence area setting unit 22, a defect echo identification unit 23, a display unit 24, and a correction unit 25. In the cell creation means 21, as shown in FIG. 2, the discontinuous portion 31 at the position detected by the ultrasonic detection means 11 is projected onto the same surface, for example, the surface 32 of the welded portion 3.
[0017]
In the cell creation means 21, as shown in FIG. 3, the defect inspection range 120 is divided into cubic blocks 121 having a predetermined size, for example, a side of 1 mm, and the discontinuity detected in each block 121. The unit 31, that is, the size of the reflected echo is recorded. A total of four types of reflected echoes are recorded for each block 121: the flaw detection direction and direct reflection. The defect inspection range 120 can appropriately designate a heat-affected zone where a defect may occur due to welding.
[0018]
Thus, after projecting the discontinuous part 31 onto the surface 32, as shown in FIG. 4, a range in which the discontinuous part 31 continues on the surface 32 is created as cells 33a to 33f. That is, there are a plurality of discontinuous portions 31 of the welded portion 3 in the three-dimensional direction, but when this is projected onto the surface 32 of the welded portion 3 in the two-dimensional direction, in this example, the discontinuous portion 31 on the surface 32. The continuous range is the cells 33a to 33f.
[0019]
As shown in FIG. 4, the defect existence area setting means 22 sets

defect existence areas

34a and 34b that are determined to have a possibility of existence of defects by the method described below based on the distribution of the cells 33a to 33f. To do. That is, the defect presence area setting means 22 cuts the reflected echo from the discontinuous portion 31 at a specified detection level, for example, −6 dB. Next, the incident direction and reflection position of the ultrasonic wave with respect to the remaining reflection echo are analyzed, and the range where the possibility of a defect is recognized is set as the

defect existence areas

34a and 34b.
[0020]
The defect echo identification means 23 identifies whether the cells 33a to 33g in the

defect existence areas

34a and 34b are defect echoes or shape echoes as will be described below. That is, in the defect echo identification means 23, first, as shown in FIG. 5, the approaching limit distances a and b, the standard bead width C, the flaw detection plate thickness D, and the probe 11 of the probe 11 at the time of flaw detection. Based on the incident angle θ of the

ultrasonic waves

35 and 37 at the closest position, the defect inspection cross section is set and the area is divided as follows.
[0021]
In setting the flaw detection cross section, first,

straight lines

42 and 43 parallel to the central axis 41 are located at predetermined distances in the A and B directions from the central axis 41 of the weld bead 3 inside the cell display ranges X1 and X2. To the defect extraction range Y1, Y2 between the central axis 41 and the

straight lines

42, 43. The defect extraction ranges Y1 and Y2 include the weld bead 3 and the heat-affected zone due to welding, and are the minimum necessary range in which there is a possibility of the occurrence of defects.
[0022]
Next, within the cross section of the defect extraction range Y1, Y2, the straight line 44 separated from the back surface of the pipe 2 by a distance L and the center axis 41 of the weld bead 3 away from the center axis 41 by a predetermined distance Z1,2. The

straight lines

45 and 46 and the straight line 47 connecting the upper surfaces of the pipes 2 are drawn. These distances L, Z1, and Z2 are set in advance by experimenting by changing the thickness of the welding method and the pipe 2 and creating an optimal database, and the welding method and the thickness of the pipe 2 during actual welding. The most effective value is selected from the database according to the situation. The straight line 36 corresponds to the back surface of the pipe 2.
[0023]
Thereafter, as shown in FIG. 6, the range surrounded by the

straight lines

42, 47, 46, and 36 is divided into three areas H1, M1, and L1. Area H1 is a range surrounded by

straight lines

35, 46, 47, area M1 is a range surrounded by

straight lines

46, 35, 47, 42, 44, and area L1 is a range surrounded by

straight lines

46, 44, 42, 36.
[0024]
Similarly, the range surrounded by the

straight lines

45, 47, 43, and 36 is divided into three areas H2, M2, and L2. Here, area H2 is a range surrounded by

straight lines

47, 45, 37, area M2 is a range surrounded by

straight lines

45, 37, 47, 43, 44, and area L2 is a range surrounded by

straight lines

45, 44, 43, 36. It is.
[0025]
Next, it is identified whether the reflected echo detected for each of the areas H1, H2, M1, M2, L1, and L2 is a defect echo or a shape echo. In this case, first, the detected reflected echo is divided into four groups as follows. That is, this grouping is performed by a combination of the incident direction of the

ultrasonic waves

35 and 37 and the reflection condition of the incident

ultrasonic waves

35 and 37 as shown in FIG. 3 is divided into an A direction on the left side in the drawing and a B direction on the right side in the drawing. The reflection conditions are divided into direct reflection and single reflection. Direct irradiation refers to the case where the

ultrasonic waves

35 and 37 incident from the ultrasonic detection means 11 are not reflected by the back surface 36 of the pipe 2 and are directly incident on the discontinuous portion 31 (solid line in the figure).
[0026]
The single reflection refers to a case where the

ultrasonic waves

35 and 37 incident from the ultrasonic detection means 11 are reflected once by the back surface 36 and are incident on the discontinuous portion 31 (broken line in the figure). That is, here, the detected reflected echo is based on the ultrasonic wave 35 (solid line) directly reflected from the A direction, the ultrasonic wave 35 (broken line) reflected once from the A direction, and the ultrasonic wave directly reflected from the B direction. It is divided into four groups in total, one by the sound wave 37 (solid line) and one by the ultrasonic wave 37 (broken line) reflected once from the B direction.
[0027]
Next, the reflection echo below a predetermined level, that is, the reflection echo considered to be caused by noise is identified from the grouped reflection echoes. An example of the noise filter used here is shown in FIG. The noise filter 130 removes echoes other than those from defects and echoes that can be ignored for determination. For example, when a direct echo in the A direction is input (step 131), the echo is identified by the filter echo level (step 131). 132). Here, a distinction is made between those below a predetermined value and those exceeding a predetermined value.
[0028]
Next, echo grouping processing exceeding a predetermined value is performed (step 133). Here, data connections and breaks at a detection level (determined by the standard) are read from three-dimensional data that is a set of cell images, and one echo range is obtained. Here, the four types of three-dimensional data are still used. It is step 140 described later that the determination processing is performed by combining these four types of results.
[0029]
After performing the grouping process in step 133, identification by the filter size is performed (step 134). Here, when the grouping process in step 133 results in a very small size group, the group is not made from an echo from a defect, but is likely to be noise, and the size Since it is small, it does not affect the determination, so it is distinguished from defects. In addition, processing is performed by determining how many pieces of data are formed into one group in the grouping processing.
[0030]
Next, the maximum echo position of each group is detected (step 135), and then the maximum echo position classification process is performed (step 136). Here, the maximum echo position of each group is obtained, and where the position is in the above-mentioned six areas H1, H2, M1, M2, L1, and L2. If there are two maximum echoes in the group, the one closest to the center of the group is adopted. Then, the maximum reflected echoes of each group are collected (step 137), and it is identified whether or not the maximum reflected echoes of each group are defective depending on their positions (step 138).
[0031]
Next, the maximum reflected echo of each group is checked against an identification criterion stored in the database to determine whether or not this is a defective echo (step 139). This identification criterion is obtained by experiment and can be defined separately for each of the six areas H1, H2, M1, M2, L1, and L2.
[0032]
That is, as shown in FIG. 7, for example, for the M2 area, the identification criterion is that the maximum reflected echo by a one-time reflection (broken line) group by the discontinuous portion 31a of the ultrasonic wave 35 incident from the A direction is B When detected as a maximum reflected echo by a direct (solid line) group or a single reflection (broken line) group of the ultrasonic wave 37 incident from the direction, this is regarded as a defect echo, and the discontinuity corresponding to this defect echo The part 31a is defined as a defect.
[0033]
On the other hand, if the single reflection group in the A direction is detected as the maximum reflection echo but is not detected as the reflection echo in the direct reflection group or the single reflection group from the B direction, the reflection echo has a shape. It is an echo and not a defect echo, that is, the discontinuous part 31a detected here is defined as not a defect.
[0034]
The above-described identification criteria are appropriate for the M2 area, but different results are obtained, for example, in the opposite M1 area. That is, the discontinuous portion 31b in the M1 area detects the maximum reflected echo in the one-time reflection group from the A direction and does not detect the maximum reflection echo in the direct-light group or the one-time reflection group from the B direction. Since 31b is a defect, it must be identified as a defect echo in this case. Therefore, the identification criterion for the M1 area is different from the identification criterion for the M2 area. Since the same applies to other areas, an identification criterion is set for each area as described above. This defect echo identification process is performed for all the cells 33a to 33g in the

defect existence areas

34a and 34b.
[0035]
In step 139, defect identification is performed by comparison with an identification criterion, and then grouping processing is performed (step 140). Here, the maximum echo height and the area of the group are obtained by using four types of data of the group identified as defective in step 138 as one group group. Next, identification processing based on the final echo level and dimensions is performed (step 141). Here, when the sensitivity is lowered to the level written in the standard, the dimension on the plane is obtained from the group area. Then, it is compared with the standard to finally determine whether or not it is a defect. In order to identify defects with high accuracy, flaw detection and processing can be performed with a sensitivity higher than a prescribed sensitivity. This process is performed by an engineer. Finally, the reflection echo other than the defect is distinguished from the defect (step 142).
[0036]
The above description is for the direct echo in the A direction, but the same applies to the single reflected echo in the A direction, the direct echo in the B direction, and the single reflected echo in the B direction. Is omitted.
[0037]
In FIG. 1, the display means 24 displays any one of the output of the cell creation means 21, the output of the defect presence area setting means 22 or the output of the defect echo identification means 23 simultaneously or separately. As this output means 24, CRT (cathode ray tube), LCD (liquid crystal display), etc. can be used.
[0038]
The correction means 25 is for correcting the output of the cell creation means 21, the defect presence area setting means 22, or the defect echo identification means 23. For example, a keyboard or a mouse can be used. The operation of the correction means 25 can be performed while the inspection engineer looks at the display means 24.
[0039]
The classification unit 15 classifies the defects output from the defect echo identification unit 23 of the defect identification support device 14 according to a predetermined standard. The output means 16 outputs the defect classification of the classification means 15, and a printer or the like can be used. The storage unit 17 stores at least the outputs of the cell creation unit 21, the defect existence area setting unit 22, the defect echo identification unit 23, or the classification unit 15, and can also store all of these outputs.
[0040]
As described above, the ultrasonic flaw detection apparatus 1 and the defect identification support apparatus 14 perform grouping without deleting all the discontinuous portions 31 that may be defective, and further set the defect flaw detection ranges Y1 and Y2 to six. Divided into individual areas H1, H2, M1, M2, L1, and L2, in each area, a total of 4 groups of reflected echoes of direct and single reflections in the two directions A and B are detected, and each reflected echo is identified. Since the defect echo is detected by collating with the reference, data processing can be performed automatically, and the defect can be detected accurately in a short time.
[0041]
In addition, the cell, the defect existence area, the defect echo is displayed, and the inspection engineer sees this to determine whether correction is necessary or not, and if correction is necessary, correction data can be input and corrected. The system flexibility can be increased and the reliability can be increased. Furthermore, since the processed data can be recorded in the recording means 17, the data reproducibility is excellent.
[0042]
FIG. 9 shows the configuration of the ultrasonic flaw detector 1. The ultrasonic flaw detection apparatus 1 includes an ultrasonic flaw detection control unit 51 that performs overall control and data processing, an ultrasonic pulsar receiver unit 52 that transmits and receives ultrasonic waves, a scanner control unit 53 that controls a probe, And a scanner 54 which is a probe.
[0043]
The ultrasonic flaw detection control unit 51 includes a CPU 61 that controls each part and data processing, a timing circuit 62 that manages the operation timing of each part, an A / D converter 63, a monitor 64, and a hard disk 65 that stores detection data. A waveform storage PD 66, a data input keyboard 67, and a mouse 68.
[0044]
The CPU 61 functions as the above-described cell creation means 21, defect area setting means 22, defect echo identification means 23, and classification means 15. The monitor 64 functions as the display unit 24, and the hard disk 65 and the PD 66 function as the storage unit 17. The keyboard 67 and the mouse 68 function as the correction unit 25. The ultrasonic pulsar receiver unit 52 includes a 4ch main amplifier 71, a 2ch main amplifier 72, and a 6ch remote pulsar receiver 73.
[0045]
The scanner control unit 53 includes a probe scanning controller 75, a position signal output I / F 76, a CPU 77 for scanning control, and a ROM 78 for storing control software. The probe scanning controller 75, the CPU 77, and the ROM 78 function as the control means 13 described above.
[0046]
The scanner 54 includes a probe scanning mechanism unit 81, a flaw detection probe 82, a sound anisotropy measurement probe 83, and a bead position detection unit 84. The probe scanning mechanism 81 functions as the scanning means 12 described above, and the flaw detection probe 82, the sound anisotropy measurement probe 83, and the bead position detection unit 84 are arranged along the rail 4 (FIG. 1). Move.
[0047]
The flaw detection probe 82 enters ultrasonic waves into the welded portion 3 and detects its reflection echo. Further, the bead position detection unit 84 detects the position of the welded part 3. Based on the detection result of the bead position detector 84, the probe scanning mechanism 81 is controlled. The flaw detection probe 82 and the sound anisotropy measurement probe 83 function as the ultrasonic detection means 11 described above. Table 1 shows the specifications of each part described above.
[0048]
Next, an example of defect inspection processing by the ultrasonic inspection device 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 shows a procedure of the defect inspection processing 100 by the ultrasonic inspection device 1. In this defect inspection processing 100, first, primary inspection of the welded portion 3 is performed (step 101).
[0049]
In this primary flaw detection, as shown in FIG. 11, the flaw detection probe 82 and the sound anisotropy measurement probe 83 of the scanner 54 (FIG. 9) have a relatively coarse pitch, for example, 5 mm in the axial direction of the pipe 2. Scanning is performed by reciprocal movement of the pitch, and scanning is performed at a pitch of 5 mm in the circumferential direction, and a reflected echo is detected at the data recording point 85. The flaw detection probe 82 and the sound anisotropy measurement probe 83 are scanned while maintaining a predetermined interval. The bead position detector 84 is scanned only in the circumferential direction of the pipe 2.
[0050]
Next, in the CPU 61 of the ultrasonic control unit 51 (FIG. 9), the discontinuous portions 31 corresponding to the detected reflected echoes are projected on the same plane to create cells 33a to 33g (FIG. 4) (step 102). Subsequently,

defect existence areas

34a and 34b are set (step 103). The cells 33a to 33g and the

defect existence areas

34a and 34b are displayed on the monitor 64 (FIG. 9).
[0051]
Next, it is judged by the inspection engineer whether or not it is necessary to correct the

defect existing areas

34a and 34b displayed on the monitor 64 (step 104). If it is determined that correction is necessary, correction data is input from the keyboard 67 (FIG. 9) or the mouse 68, and the

defect existing areas

34a and 34b are corrected (step 105).
[0052]
Next, secondary flaw detection is performed (step 106). As shown in FIG. 4, the secondary flaw detection is to detect the reflection echoes in the

defect existence areas

34a and 34b and a predetermined range W on both sides thereof in more detail. The reflection measuring probe 83 is scanned at a pitch finer than the primary flaw detection, for example, 1 mm pitch in the axial direction and the circumferential direction of the pipe 2 to detect the reflection echo.
[0053]
[Table 1]

Next, as shown in FIG. 12, the cells 40a-40g of the discontinuous part 31 corresponding to the detected reflected echo are created (step 107). Subsequently, it is identified whether or not the reflected echo in the cells 40a to 40g is a defect echo (step 108). The cells 40a to 40g are displayed on the monitor 64. For example, when the cell 40b is a defect echo, this is identified by color coding or the like.
[0054]
Next, the inspection engineer determines whether or not the defect echo 40b displayed on the monitor 64 needs to be corrected (step 109). If it is determined that correction is necessary, the correction is made from the keyboard 67 or the mouse 68. Data is input and corrected (step 110). Next, the defect echoes are classified according to a predetermined standard (step 111), the classification result is printed out (step 112), and the defect inspection process 100 ends.
[0055]
In this defect inspection processing 100,

defect existence areas

34a and 34b are set (step 103) by primary inspection (step 101), and a portion wider than the

defect existence areas

34a and 34b by a predetermined range 2W is subjected to secondary inspection (step 106). ), The defect echo is identified (step 108), so that the flaw detection time can be greatly shortened as compared with the case of flaw detection at a fine pitch from the beginning.
[0056]
In the above-described embodiment, the case where the primary flaw detection is performed with a coarse pitch and the secondary flaw detection is performed with a fine pitch has been described. However, the flaw detection can be performed with a fine pitch from the beginning. The reflected echo detected by the flaw detection probe 82 can be used for data processing to shorten the data processing time.
[0057]
For example, as shown in FIG. 13A, when the horizontal axis is time and the vertical axis is the height of the reflected echo, for example, when sampling at 100 MHz with an ultrasonic frequency of 5 MHz, detection within one ultrasonic wave is detected. There will be 20 data. When the maximum value for every 10 data is detected from these 20 data and the waveform of the reflected echo is formed, the number of data used for data processing is 10% of that when sampled at 100 MHz as shown in FIG. Thus, the data processing time can be greatly shortened. In this case, the most important echo height in ultrasonic flaw detection can be accurately captured without changing. In addition, the change in the position on the time axis is extremely small and does not affect the flaw detection result.
[0058]
In addition to the maximum height, the data to be used can be a plurality of data from the maximum value to a predetermined order. The reflected echo formed by the maximum wave height extracted here is recorded and left.
[0059]
In addition, as a result of measuring the sampling frequency of data collection, the accuracy of data processing, and the time required for data processing at an ultrasonic frequency of 5 MHz, results as shown in FIG. 14 were obtained. As can be seen from this result, the smaller the sampling frequency, the faster the transfer time, but the lower the data accuracy. Conversely, the greater the sampling frequency, the slower the transfer time and the higher the data accuracy.
[0060]
In order to make both the data transfer rate and the data accuracy practical, it is preferable to select a sampling frequency for data collection from 50 MHz to 300 MHz, and particularly preferably from 100 MHz to 300 MHz. In this method, even if the extraction frequency is lowered, the maximum echo is not obtained, but the extraction frequency needs to be 5 MHz or more in order to improve the positional accuracy, and 10 MHz or more is particularly preferable. The extraction frequency can be lowered at an ultrasonic frequency of 2 MHz.
[0061]
Moreover, although the case where this invention was applied to the test | inspection of the welding part of piping was demonstrated in the above-mentioned embodiment, this invention is applicable to the test | inspection of the welding part of various materials.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the ultrasonic flaw detector and the defect identification support device of the present invention, the discontinuity corresponding to the reflected echo is projected on the same surface by the cell creation means, and the discontinuity is continuous on this surface. The defect existing area is determined by the defect existing area setting unit as a possibility that the defect of the inspection object may exist from the cell distribution by the defect existing area setting unit, and the defect echo identifying unit sets the defect existing area. Since the defect identification is performed by identifying whether or not the reflected echo corresponding to the discontinuous portion is a defect echo, the defect identification process can be performed automatically, thereby making the defect identification accurate and short. Can be done in time.
[0063]
In addition, it has a correction means for displaying the outputs of the defect presence area setting means and the defect echo identification means and correcting the outputs of the defect presence area setting means and the defect echo identification means, so that it has, for example, a qualification for welding inspection. The inspection engineer can see and correct the data to improve the reliability of the inspection result.
[0064]
Further, the detected defect is classified by the defect classification means and output by the output means, and at least the output of the cell creation means, the output of the defect area setting means, the output of the defect echo identification means, or the output of the defect classification means is stored. Since it is stored in the means, the recordability and reproducibility of data are improved. Since the cell creation means uses the reflected echoes having the highest energy to the predetermined order among the reflected echoes, the number of data to be processed can be reduced, thereby further shortening the time required for data processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing functional blocks of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a cell creation block;
FIG. 4 is a diagram showing a distribution state of cells.
FIG. 5 is a diagram showing a method of dividing a defect inspection range into areas.
FIG. 6 is a diagram showing an area of a defect inspection range.
FIG. 7 is a diagram showing an incident direction of ultrasonic waves and reflection conditions.
FIG. 8 is a diagram illustrating a noise filter.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a procedure of defect processing.
FIG. 11 is a diagram illustrating a probe scanning method.
FIG. 12 is a diagram showing a distribution state of cells in secondary flaw detection.
FIG. 13 is a diagram showing detection data of reflected echoes.
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a sampling frequency, a data transfer time, and data processing accuracy.
[Explanation of symbols]
1 Ultrasonic flaw detector
2 Piping
3 Welded parts
11 Ultrasonic detection means
12 Scanning means
13 Control means
14 Defect identification support device
15 Classification means
16 Output means
17 Recording means
21 Cell creation means
22 Defect presence area setting means
23 Defect echo identification means
24 Display means
25 Correction means
31 Discontinuity
33a-33g, 40a-40g cell
34a, 34b Defect existence area
120 Defect inspection range
121 blocks

Claims

An ultrasonic wave detecting means for detecting an echo reflected from the ultrasonic wave reflected by a discontinuous portion of the inspection object by injecting ultrasonic waves into the inspection object;
Scanning means for moving the ultrasonic detection means at at least two pitches along the defect inspection range of the inspection object;
Projecting the discontinuous portion at a position corresponding to the reflected echo on the same surface, and creating a range in which the discontinuous portion is continuous on the same surface as a cell; and
Defect existence area setting means for setting a defect existence area that is determined that there is a possibility that a defect of the inspection object exists from the distribution of the cells created by the cell creation means;
Defect echo identifying means for determining whether or not the reflected echo corresponding to the discontinuous portion in the defect existing area is a defect echo of the inspection object;
Display means for displaying the output of the defect presence area setting means and the defect echo identification means;
An ultrasonic flaw detection apparatus comprising: a correction means for correcting outputs of the defect presence area setting means and the defect echo identification means means.

Defect classification means for classifying a defect corresponding to the defect echo identified by the defect echo identification means according to a predetermined standard;
The ultrasonic flaw detector according to claim 1, further comprising an output unit that outputs a classification result of the defect classification unit.

The storage unit according to claim 2, further comprising storage means for storing at least the output of the cell creation means, the output of the defect area setting means, the output of the defect echo identification means, or the output of the defect classification means. Sonic flaw detector.

The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the inspection object is a welded portion of a pipe.

The ultrasonic flaw detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the cell creating means uses reflected echoes having a higher energy to a predetermined order among the reflected echoes.

The cell creating means divides a defect inspection range of the inspection object into blocks of a predetermined size, and creates the cells by projecting the discontinuous portions in the blocks onto the same plane. The ultrasonic flaw detector according to claim 1.

The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein a sampling frequency of the ultrasonic detection means is 50 MHz to 300 MHz.

A defect that determines the defect of the inspection object by using an output of ultrasonic detection means that detects the reflected echo of the ultrasonic wave that is incident on the inspection object and is reflected by a discontinuous portion of the inspection object. An identification support device,
Projecting the discontinuous portion corresponding to the reflected echo on the same plane, and creating a range in which the discontinuous portion continues on the same plane as a cell; and
Defect existence area setting means for setting a defect existence area that is determined that there is a possibility that a defect of the inspection object exists from the distribution of the cells created by the cell creation means;
Defect echo identification means for identifying whether or not the reflected echo corresponding to the discontinuity in the defect existing area is a defect echo;
Display means for displaying the output of the defect presence area setting means and the defect echo identification means;
A defect identification support apparatus, comprising: a defect existence area setting means; and a correction means for correcting the output of the defect echo identification means.

9. The defect identification support apparatus according to claim 8, further comprising: a defect classification unit that classifies the defect based on a predetermined criterion; and an output unit that outputs a classification result of the defect classification unit.

10. The defect according to claim 9, further comprising storage means for storing at least the output of the cell creation means, the output of the defect area setting means, the output of the defect echo identification means, or the output of the defect classification means. Identification support device.

The defect identification support apparatus according to claim 8, wherein the cell creating unit uses reflected echoes having a higher energy to a predetermined order among the reflected echoes.

The cell creating means divides a defect inspection range of the inspection object into blocks of a predetermined size, and creates the cells by projecting the discontinuous portions in the blocks onto the same plane. The defect identification support device according to claim 8.