JP3693282B2

JP3693282B2 - Inspection method for welds

Info

Publication number: JP3693282B2
Application number: JP35389899A
Authority: JP
Inventors: 伸彦津井; 優関口; 進一伊藤; 豊新井
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: JP2001165916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼管等の溶接部の非破壊検査に用いられる超音波探傷方法において、パイプと継ぎ手部間の隅肉溶接部等の溶接部に発生した疵を検出するのに適した超音波探触子、及びこの超音波探触子を用いた溶接部の探傷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管等のパイプ同士を接合する方法としては、パイプの端部同士をつき合わせて溶接する突合せ溶接による接合方法や、パイプの端面を継ぎ手（ソケット）内に挿入し、パイプの外周面と継ぎ手の端面の間を隅肉溶接して接合する方法が用いられている。突合せ溶接による接合方法は主として大口径のパイプの接合に使用されており、ソケットを用いる接合方法は主として口径が２Ｂ以下の小口径のパイプの接合に用いられている。ソケットはボスと呼ばれることがあり、以下、本明細書においてはボスと呼ぶことにする。
【０００３】
溶接をパイプの接合に用いた場合には、溶接の良否を判断するために超音波探傷等により疵の有無を検査する必要がある。また、パイプが敷設されてから時間が経過すると、溶接部に疲労割れと呼ばれる疵が発生して溶接部の破損につながる恐れがあるので、定期的な溶接部の検査が必要であり、この場合も超音波探傷等が使用される。
【０００４】
一般的に超音波探傷において、超音波を入射させる面は平滑な面でなければならない。よって、従来においては、溶接部の検査を行う際には、溶接部以外の場所から超音波を斜めに入射させる、いわゆる斜角探傷法（反射法）が用いられてきた。ボスを用いたパイプの接合部の探傷を行う場合、パイプ側から超音波を入射させる方法と、ボス側から超音波を入射させる方法の２種類が考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
パイプ側から超音波を入射させる場合、一般的に使用される斜角探傷用の探触子を用いるが、これらの探触子は、屈折角が６０〜７０°、中心周波数が５ＭHz程度のものである。中心周波数が５ＭHz程度の超音波では、疵の分解能及び検出能が悪く、微小な疵の検出ができない。
【０００６】
その上、パイプの肉厚は３〜５mm程度と薄いので、探触子の超音波入射点から被探傷点までのスキップ数が多くなる。一方、管径が２Ｂ以下であり、曲率が大きいため、超音波が管壁で反射されるごとに円周方向に広がるので、スキップ数が多くなると、被探傷点に到達する超音波の量の減衰が大きくなる。よって、比較的大きな疵でも検出できる範囲は僅かであり、探触子の位置を少し動かすとエコーが消失してしまう。従って、探触子の位置を動かし、そのエコーの変化を観測することによって疵の高さを判別するという手法が使用できない。
【０００７】
ボス側から超音波を入射させる場合には、超音波の入射点と被探傷点の距離が短いため、通常の斜角探傷用の探触子を用いることができない。よって、２振動子型斜角探触子を用いて探傷を行う試みがなされている。しかし、ボスの長さが短いため、探触子を走査できる範囲が非常に狭い範囲に限られ、そのため、疵の高さを判別することは不可能である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来方法では疵の検出能が悪く、かつ疵の高さの評価が困難であったパイプとボスの隅肉溶接部においても、疵を精度よく検出できる超音波探触子を使用して疵の検出と高さの検出を行うことができる超音波探傷方法を提供することを課題とする。
【０００９】
前記課題を解決するための第１の手段は、発生する超音波が、先端部に集束するようなフォーカス型振動子を有してなることを特徴とするペンシル型局部水浸超音波探触子の先端部を、溶接余盛部に接触させ、当該局部水浸型超音波探触子の接触角度を変えることにより溶接余盛内への超音波の入射角度と方向を変えながら、欠陥から反射して帰ってくるエコーを当該局部水浸型超音波探触子で検出することにより疵を検出することを特徴とする溶接部の探傷方法（請求項１）である。
【００１０】
ペンシル型探触子とは、先端が尖った、長細い形状をした探触子のことである。また、局部水浸探触子とは、少なくとも先端部分が水で満たされるようになっており、被探傷物との接触面と、水を接触媒質として接触可能なものをいう。本手段においては、このペンシル型探触子の振動子から発生した超音波がその先端部に集束するようになっている。すなわち、振動子の各部分から発生した超音波は、探触子の先端部で位相が揃う。よって、先端部を被検査体に押し付けることにより、強力な超音波を被検査体に伝達することができる。また、先端部が尖っているので、被検査体表面に凹凸がある場合でも、効率良く被検査体との間で超音波の送受信ができる。さらに、全体の形状が細長く、先端が尖っているので、探触子の角度を傾斜させても超音波を被検査体に伝達することができ、狭い場所でも容易に屈折角を変えることができる。
【００１１】
よって、例えば、パイプとボスの隅肉溶接部を探傷する場合においても、直接隅肉溶接部の溶接余盛の上から超音波を溶接部内に伝達し、反射される超音波を受信することができるので、斜角探傷によらなくても、疵の探傷が可能となる。加えて、被検査体の中に入射した超音波は広い角度に広がるので、広い範囲の探傷を行うことができる。
【００１２】
このようなペンシル型局部水浸超音波探触子としては、探触子の先端部が円錐状とされ、振動子の表面から当該探触子の先端部に至るまでの間が、内部に水を保持できるように中空構造とされ、当該中空構造部に水を注入する注入口と、当該中空構造部からあふれた水と空気を排出する排出口とが設けられているものであることが好ましい。
【００１３】
「先端部が円錐状とされ」というのは、局部水浸超音波探触子である関係上、先端部に水が通る穴が必要なので完全な先の尖った円錐を意味するものではなく、先端が切断された円錐状の形状をさすものである。切断面の直径は３mm程度以下であればよい。本手段においては、形成された中空構造部に水が満たされ、振動子で発生した超音波はこの水を媒体として先端部に伝達されて集束する。
【００１４】
本手段を使用するときは、注入口より水を入れて排出口から水があふれるまで中空構造部に水を満たし、その後は、注水を続けながら、場合によっては排出口を閉鎖した状態で注水を続けながら探傷を行う。本手段においては、水を媒体としているので、超音波の減衰が少ない状態で先端部に超音波を伝達することができると共に、局部水浸構造を簡単に作ることができる。
【００１５】
さらに、注入口の向きは、当該注入口から注入された水の流れが、振動子表面に沿って流れるような向きとされていることが好ましい。
【００１６】
前記第２の手段の使用開始時には、中空構造部に水を満たすとき、振動子表面に気泡が付着して残留する場合がある。このようなことが発生すると、超音波の減衰が大きくなり、探触子の先端まで超音波が効率よく伝達されなくなる。本手段においては、注入口から注入された水の流れが振動子表面に沿って流れるので、残留する気泡を排出口まで押し流すことができる。よって、中空構造部は水で満たされ、探触子の先端まで超音波が効率よく伝達される。
【００１８】
前述のように、ペンシル型局部水浸超音波探触子は、先端部を被検査体に押し付けることにより、強力な超音波を被検査体に伝達することができる。また、先端部が尖っているので、被検査体表面に凹凸がある場合でも、効率良く被検査体との間で超音波の送受信ができる。よって、溶接部の余盛のように凹凸がある場所に接触させても、溶接部中に効率よく超音波を入射させることができる。さらに、全体の形状が細長く、先端が尖っているので、探触子の角度を傾斜させても超音波を被検査体に伝達することができ、狭い場所でも容易に屈折角を変えることができる。
【００１９】
この性質を利用して、探触子の先端部を溶接部余盛の１点に接触させ、探触子の角度と方向を変えて疵からの反射エコーを探す。疵があるとその端面からエコーが返ってくるので、それを超音波を入射したペンシル型局部水浸超音波探触子で検出することにより、疵を検出することができる。本手段においては、超音波を直接疵に照射しているので、従来技術のようにスキップに伴う超音波の減衰が発生しない。よって、検出能良く疵を検出することができる。超音波を入射させる点を円周に沿って、また、溶接余盛のパイプ長さ方向に沿って変えることにより、溶接部全域の検査が可能である。
【００２０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、探触子先端から疵位置までの距離をＡスコープより求め、その距離とそのときの探触子の角度、被探傷部の形状及び寸法から疵の位置及び高さを求めることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２１】
例えば、隅肉溶接部の疵は、パイプとボスとの境目から発生し、外部に向かって長く伸びた形状を有する。前記第４の手段で探傷を行う場合、Ａスコープで観測されるのは、超音波を入射した点から疵の先端部までの距離である。この距離が分かれば、そのときの探触子の角度、被探傷部の形状及び寸法から疵の先端部の位置が分かり、それと被探傷部の形状及び寸法から疵の高さを算出することができる。本手段においては、疵の高さを判断するのに探触子を走査する必要がないので、確実に疵の高さを測定することができる。
【００２２】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、ペンシル型局部水浸超音波探触子として、中心周波数が１０ＭHz〜２０ＭHzの探触子を使用することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２３】
本手段においては、被検査体に入る超音波は縦波散乱波であるので、横波超音波に比して同じ周波数での波長が長く、距離分解能が悪い。よって、なるべく高周波の周波数の超音波を使用するのが好ましい。また、超音波の路程が短いので減衰が小さく、従来の測定法に比して高周波の超音波を使用することができる。よって、十分な距離分解能を得るために、本手段においては、使用する中心周波数の最低値を１０ＭHzに限定している。また、使用する中心周波数が２０ＭHzを越えると、減衰が大きくなってＳ／Ｎ比が悪くなるので、使用する中心周波数の最高値を２０ＭHzに限定している。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示す概要図であり、１はペンシル型局部水浸超音波探触子、１ａはケーシング、１ｂはフォーカス型振動子、１ｃは注入口、１ｄは排出口、１ｅは中空構造部、１ｆは接続ケーブル、２は検査対象である溶接部、２ａは溶接部中の疵、３はパイプ、４はボスである。
【００２５】
ペンシル型局部水浸超音波探触子１は、先端が円錐状（先端が切断された円錐状）のペンシル型の外径をしており、その内部にはケーシング１ａに囲まれて中空構造部１ｅを有している。中空構造部１ｅの後端側にはフォーカス型振動子１ｂが設けられている。測定状態においては中空構造部１ｅには水が充填されるようになっており、フォーカス型振動子１ｂの振動面の形状は、その振動によって発生し水中を伝わった超音波が、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部で集束するような形状とされている。振動子としてこのようなものを使用せず、例えば平面型の振動子を使用し、レンズによって超音波をペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端に集束させるようにしてもよい。
【００２６】
使用の開始にあたっては、注入口１ｃより接触媒質である水を中空構造部１ｅ内に注入する。中空構造部１ｅが水で満たされていくにつれ、中の空気は排出口１ｄより排出される。中空構造部１ｅの中が完全に水で満たされ、空気が完全に抜けた状態で、排出口１ｅを樹脂等で閉鎖する。以後、注入された水はペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部から流出することになり、部分水浸が実現される。また、注入口１ｃは、注入口１ｃから流入した水がフォーカス型振動子１ｂの表面に当たり、その表面に沿って流れるような向きとされているので、フォーカス型振動子１ｂの表面に気泡が付着している場合でも、その気泡は水流と共に排出口１ｄより排出される。
【００２７】
その後、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部を溶接部２の表面に押し付ける。溶接部の表面には凹凸があるが、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部の径は３mm以下と細く、かつ、先端部からは接触媒質である水が流出しているため、ペンシル型局部水浸超音波探触子１と溶接部２とのカップリングは良好に保たれる。よって、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部に集中した超音波は、溶接部２内に広がりながら伝達される。
【００２８】
溶接部２に発生する疵２ａは、図に示すように、パイプ３とボス４の境目から発生し、溶接部の外周方向に伸びる性質を持っている。疵２ａがあると、超音波はその先端部で反射され、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部に戻って、再び水中を伝わり、フォーカス型振動子１ｂにより検出される。
【００２９】
ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部位置を固定し、図に示す矢印のようにペンシル型局部水浸超音波探触子１の傾きを変えることで、溶接部２への超音波の入射角を簡単に制御することができる。また、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部位置を図に示す矢印のように変えることで、超音波の入射位置を容易に変えることができる。
【００３０】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す概要図であり、ボスを利用したパイプ接続部におけるボスとパイプの隅肉溶接部を探傷している様子を示す図である。以下の図において、前出の図に示された要素と同じ要素には同じ符号を付してその説明を省略する。図２において、５は探傷器である。ペンシル型局部水浸超音波探触子１は探傷器５と接続ケーブル１ｆで接合され、探傷器５内のパルサー・レシーバーから、振動子１ｂに高圧のパルス電圧が印加されることにより振動子１ｂより超音波パルスが発生する。
【００３１】
この超音波パルスは、前述のように、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部に集束し、接触媒体である水を介して、溶接部２中に拡散しながら伝達される。疵２ａからのエコーは、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部を介して、振動子１ｂに達する。そして、振動子１ｂにより電圧に変換され、探傷器５のパルサー・レシーバーに伝達されてさらに増幅され、その表示画面にＡ−スコープ画像として表示される。前述のように、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の角度を変えたり、接触位置を変えたりすることにより、疵のエコーがＡ−スコープに現れるのを観測する。
【００３２】
疵のエコーがＡ−スコープに現れた場合には、その位置より、ペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部から疵までの距離が判明する。それゆえ、そのときのペンシル型局部水浸超音波探触子１の先端部位置及び傾きが分かれば、疵の先端部の位置を知ることができる。疵の先端部の位置が分かれば、溶接部２の形状から、疵の高さを判定することができる。このようにして、縦波散乱法を用いた超音波探傷が実施できる。
【００３３】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す概要図であり、パイプとその分岐管との間を隅肉溶接で接合した場合の隅肉溶接部を探傷している様子を示す図である。図３に示した実施の形態と図２に示した実施の形態は、溶接部２の形状が異なるだけで、探傷方法については全く同じであるので、その説明を省略しても、当業者には容易に理解が可能であろう。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。図４に示すように、試験材として１Ｂの鋼管（厚さ３mm）を用い、それに厚さ6.5mmのボスを隅肉溶接したものを用いた。図のように、溶接部分に直径２mmのドリル穴を開け、その上から溶接余盛を行なって人工疵を製造した。余盛後の隅肉溶接部の長さは10mmとした。
【００３５】
図５は、従来法によりパイプ側から斜角探触子を使用して探傷を行なった結果を示すＡスコープ画像である。ビーム路程計算によると矢印の位置に疵エコーが現れるはずであるが、矢印以外の場所にも信号が現れており、疵エコーとの区別がつかず、結局疵の検出はできないことになる。
【００３６】
図６は、本発明の方法により、溶接部に直接超音波を入れて、縦波散乱法により探傷を行なった結果を示すＡ−スコープ画像である。矢印の部分が疵エコーであり、他の部分に対して大きなＳ／Ｎ比で疵の検出ができていることが分かる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に係る発明においては、直接超音波を疵に照射しているので、従来技術のようにスキップに伴う超音波の減衰が発生しない。よって、検出能良く疵を検出することができる。超音波を入射させる点を円周に沿って、また、溶接余盛のパイプ長さ方向に沿って変えることにより、溶接部全域の検査が可能である。
【００４１】
請求項２に係る発明においては、これに加え、疵の高さを判断するのに探触子を走査する必要がないので、確実に疵の高さを測定することができる。
【００４２】
請求項３に係る発明においては、これらに加え、高分解能で感度良く、小さな疵を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概要図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概要図であり、ボスを利用したパイプ接続部におけるボスとパイプの隅肉溶接部を探傷している様子を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す概要図であり、パイプとその分岐管との間を隅肉溶接で接合した場合の隅肉溶接部を探傷している様子を示す図である。
【図４】本発明の実施例に用いた試験材の概要を示す図である。
【図５】従来法によりパイプ側から斜角探触子を使用して探傷を行なった結果を示すＡスコープ画像である。
【図６】本発明の方法により、溶接部に直接超音波を入れて、縦波散乱法により探傷を行なった結果を示すＡ−スコープ画像である。
【符号の説明】
１…ペンシル型局部水浸超音波探触子
１ａ…ケーシング
１ｂ…フォーカス型振動子
１ｃ…注入口
１ｄ…排出口
１ｅ…中空構造部
１ｆ…接続ケーブル
２…検査対象である溶接部
２ａ…溶接部中の疵
３…パイプ
４…ボス
５…探傷器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic inspection method suitable for detecting wrinkles generated in a welded portion such as a fillet welded portion between a pipe and a joint in an ultrasonic flaw detection method used for nondestructive inspection of a welded portion such as a steel pipe. The present invention relates to a probe and a flaw detection method for a welded portion using the ultrasonic probe.
[0002]
[Prior art]
Steel pipes and other pipes can be joined together by butt welding, where the ends of the pipes are brought together and welded, or by inserting the end face of the pipe into a joint (socket) and connecting the outer peripheral face of the pipe to the joint. A method of joining the end faces by fillet welding is used. The joining method by butt welding is mainly used for joining large-diameter pipes, and the joining method using a socket is mainly used for joining small-diameter pipes having a diameter of 2B or less. The socket is sometimes referred to as a boss, and will hereinafter be referred to as a boss in this specification.
[0003]
When welding is used for joining pipes, it is necessary to inspect for flaws by ultrasonic flaw detection or the like in order to judge whether welding is good or bad. In addition, if time passes after the pipe is laid, flaws called fatigue cracks may occur in the weld and lead to damage of the weld.Therefore, regular inspection of the weld is necessary. Also ultrasonic flaw detection is used.
[0004]
Generally, in ultrasonic flaw detection, the surface on which ultrasonic waves are incident must be a smooth surface. Therefore, conventionally, when inspecting a welded portion, a so-called oblique flaw detection method (reflection method) in which ultrasonic waves are incident obliquely from a place other than the welded portion has been used. When flaw detection is performed on a joint portion of a pipe using a boss, there are two types, that is, a method in which an ultrasonic wave is incident from the pipe side and a method in which an ultrasonic wave is incident from the boss side.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When ultrasonic waves are incident from the pipe side, a probe for oblique flaw detection that is generally used is used. These probes have a refraction angle of 60 to 70 ° and a center frequency of about 5 MHz. It is. Ultrasonic waves having a center frequency of about 5 MHz have poor resolution and detectability of wrinkles and cannot detect minute wrinkles.
[0006]
In addition, since the thickness of the pipe is as thin as about 3 to 5 mm, the number of skips from the ultrasonic incident point of the probe to the flaw detection point increases. On the other hand, since the tube diameter is 2B or less and the curvature is large, each time the ultrasonic wave is reflected by the tube wall, it spreads in the circumferential direction. Attenuation increases. Therefore, the range that can be detected even by a relatively large eyelid is very small, and the echo disappears if the probe is moved a little. Therefore, the method of discriminating the height of the eyelid by moving the position of the probe and observing the change in the echo cannot be used.
[0007]
When ultrasonic waves are incident from the boss side, a normal probe for oblique flaw detection cannot be used because the distance between the ultrasonic incident point and the flaw detection point is short. Therefore, an attempt has been made to perform flaw detection using a two-element oblique angle probe. However, since the length of the boss is short, the range in which the probe can be scanned is limited to a very narrow range, and therefore it is impossible to determine the height of the heel.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances. Even in the fillet welds of pipes and bosses, in which the conventional method has a poor ability to detect wrinkles and it has been difficult to evaluate the height of the wrinkles, It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection method capable of detecting wrinkles and height using an ultrasonic probe that can be detected with high accuracy.
[0009]
A first means for solving the above-mentioned problems is a pencil-type local water-immersion ultrasonic probe, characterized in that it has a focus-type transducer that focuses the generated ultrasonic waves on the tip. By changing the contact angle of the local water immersion type ultrasonic probe and changing the incident angle and direction of the ultrasonic wave into the weld surplus, the tip of the electrode is brought into contact with the weld surplus portion and reflected from the defect. Then, the flaw is detected by detecting the echo that returns with the local water immersion type ultrasonic probe . (Claim 1)
[0010]
The pencil-type probe is a probe having a long and thin shape with a sharp tip. In addition, the local water immersion probe is a probe in which at least a tip portion is filled with water and can be contacted with a contact surface with an object to be detected using water as a contact medium. In this means, ultrasonic waves generated from the transducer of the pencil probe are focused on the tip. That is, the phases of the ultrasonic waves generated from each part of the transducer are aligned at the tip of the probe. Therefore, a strong ultrasonic wave can be transmitted to a to-be-inspected object by pressing a front-end | tip part to a to-be-inspected object. Further, since the tip is sharp, even when the surface of the object to be inspected is uneven, it is possible to efficiently transmit and receive ultrasonic waves to and from the object to be inspected. Furthermore, since the overall shape is elongated and the tip is sharp, even if the angle of the probe is inclined, ultrasonic waves can be transmitted to the object to be inspected, and the refraction angle can be easily changed even in a narrow place. .
[0011]
Therefore, for example, even when flaw detection is performed on a fillet welded part of a pipe and a boss, an ultrasonic wave can be directly transmitted from the top of the fillet welded part into the welded part and the reflected ultrasonic wave can be received. As a result, it is possible to detect flaws without relying on oblique flaw detection. In addition, since the ultrasonic wave incident on the inspection object spreads over a wide angle, a wide range of flaw detection can be performed.
[0012]
In such a pencil-type local water immersion ultrasonic probe, the tip of the probe has a conical shape, and the space from the surface of the transducer to the tip of the probe is filled with water. it is a hollow structure so as to hold the, an inlet for injecting water into the hollow structure, it is preferable that the discharge port for discharging the overflowing water and air from the hollow structure and is provided .
[0013]
`` The tip is made conical '' does not mean a complete pointed cone because a hole through which water passes is necessary at the tip because it is a local water immersion ultrasonic probe, It refers to a conical shape with the tip cut off. The diameter of the cut surface may be about 3 mm or less. In this means, the formed hollow structure portion is filled with water, and the ultrasonic wave generated by the vibrator is transmitted to the tip portion using this water as a medium to be focused.
[0014]
When using this measure, fill the hollow structure with water until the water overflows from the inlet, and then continue to inject water while the outlet is closed in some cases. Perform flaw detection while continuing. In this means, since water is used as a medium, the ultrasonic wave can be transmitted to the tip part with a small attenuation of the ultrasonic wave, and a local water immersion structure can be easily made.
[0015]
Furthermore, the direction of the inlet is preferably such that the flow of water injected from the inlet flows along the vibrator surface .
[0016]
At the start of use of the second means, when the hollow structure portion is filled with water, bubbles may adhere to the vibrator surface and remain. When this occurs, the attenuation of the ultrasonic wave increases, and the ultrasonic wave is not efficiently transmitted to the tip of the probe. In this means, since the flow of water injected from the injection port flows along the surface of the vibrator, the remaining bubbles can be pushed away to the discharge port. Therefore, the hollow structure portion is filled with water, and ultrasonic waves are efficiently transmitted to the tip of the probe.
[0018]
As described above , the pencil-type local water immersion ultrasonic probe can transmit strong ultrasonic waves to the object to be inspected by pressing the tip portion against the object to be inspected. Further, since the tip is sharp, even when the surface of the object to be inspected is uneven, it is possible to efficiently transmit and receive ultrasonic waves to and from the object to be inspected. Therefore, even if it is made to contact the place with an unevenness | corrugation like the surplus of a welding part, an ultrasonic wave can be efficiently injected in a welding part. Furthermore, since the overall shape is elongated and the tip is sharp, even if the angle of the probe is inclined, ultrasonic waves can be transmitted to the object to be inspected, and the refraction angle can be easily changed even in a narrow place. .
[0019]
Using this property, the tip of the probe is brought into contact with one point of the welded portion, and the angle and direction of the probe are changed to search for a reflected echo from the heel. If there is a wrinkle, an echo is returned from the end face thereof, and the wrinkle can be detected by detecting it with a pencil-type local water immersion ultrasonic probe into which ultrasonic waves are incident. In this means, since the ultrasonic wave is directly applied to the eyelid, the ultrasonic wave attenuation due to the skip does not occur unlike the prior art. Therefore, it is possible to detect wrinkles with good detection capability. By changing the point of incidence of ultrasonic waves along the circumference and along the pipe length direction of the welding surplus, the entire welded portion can be inspected.
[0020]
The second means for solving the problem is the first means , wherein a distance from the probe tip to the heel position is obtained from the A scope, and the distance and the angle of the probe at that time, The position and height of the eyelid are obtained from the shape and dimensions of the part to be inspected ( Claim 2 ).
[0021]
For example, the fillet welded portion has a shape that is generated at the boundary between the pipe and the boss and extends long toward the outside. When flaw detection is performed by the fourth means, what is observed by the A scope is the distance from the point where the ultrasonic wave is incident to the tip of the eyelid. If this distance is known, the position of the tip of the scissors can be determined from the angle of the probe and the shape and dimensions of the flaw detected at that time, and the height of the flaw can be calculated from the shape and dimensions of the flaw detected portion. it can. In this means, since it is not necessary to scan the probe to determine the height of the eyelid, the height of the eyelid can be reliably measured.
[0022]
A third means for solving the above-mentioned problem is the first means or the second means , wherein a probe having a center frequency of 10 MHz to 20 MHz is used as a pencil-type local water immersion ultrasonic probe. It is used ( Claim 3 ).
[0023]
In this means, since the ultrasonic wave entering the object to be inspected is a longitudinal scattered wave, the wavelength at the same frequency is longer than that of the transverse wave ultrasonic wave, and the distance resolution is poor. Therefore, it is preferable to use ultrasonic waves having a frequency as high as possible. Further, since the ultrasonic path is short, attenuation is small, and high-frequency ultrasonic waves can be used as compared with conventional measurement methods. Therefore, in order to obtain a sufficient distance resolution, in this means, the minimum value of the center frequency to be used is limited to 10 MHz. Further, if the center frequency used exceeds 20 MHz, the attenuation increases and the S / N ratio deteriorates, so the maximum value of the center frequency used is limited to 20 MHz.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention, where 1 is a pencil-type local water immersion ultrasonic probe, 1a is a casing, 1b is a focus type transducer, 1c is an injection port, and 1d. , 1e is a hollow structure part, 1f is a connection cable, 2 is a welded part to be inspected, 2a is a flange in the welded part, 3 is a pipe, and 4 is a boss.
[0025]
The pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 has a pencil-shaped outer diameter with a conical tip (conical shape with the tip cut off), and a hollow structure portion surrounded by a casing 1a. 1e. A focus type vibrator 1b is provided on the rear end side of the hollow structure portion 1e. In the measurement state, the hollow structure portion 1e is filled with water, and the shape of the vibration surface of the focus type vibrator 1b is that the ultrasonic waves generated by the vibration and transmitted through the water are pencil-type local water. The shape is such that it is focused at the tip of the immersion ultrasonic probe 1. Instead of using such a transducer as a transducer, for example, a planar transducer may be used, and the ultrasound may be focused on the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 by a lens.
[0026]
At the start of use, water as a contact medium is injected into the hollow structure portion 1e from the injection port 1c. As the hollow structure portion 1e is filled with water, the air inside is discharged from the discharge port 1d. The exhaust port 1e is closed with resin or the like in a state where the hollow structure portion 1e is completely filled with water and the air is completely removed. Thereafter, the injected water flows out from the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1, and partial water immersion is realized. In addition, since the inlet 1c is oriented so that water flowing from the inlet 1c hits the surface of the focus type vibrator 1b and flows along the surface, bubbles adhere to the surface of the focus type vibrator 1b. Even if it is, the bubble is discharged | emitted from the discharge port 1d with a water flow.
[0027]
Thereafter, the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 is pressed against the surface of the weld 2. Although the surface of the weld is uneven, the diameter of the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 is as thin as 3 mm or less, and water as a contact medium flows out of the tip. The coupling between the pencil-type local water-immersion ultrasonic probe 1 and the welded portion 2 is kept good. Therefore, the ultrasonic waves concentrated on the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 are transmitted while spreading in the welded portion 2.
[0028]
As shown in the figure, the flange 2a generated in the welded portion 2 is generated at the boundary between the pipe 3 and the boss 4 and has a property of extending in the outer peripheral direction of the welded portion. When there is a ridge 2a, the ultrasonic wave is reflected at its tip, returns to the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1, travels again in water, and is detected by the focus type vibrator 1b.
[0029]
The position of the tip of the pencil-type local water-immersion ultrasonic probe 1 is fixed, and the inclination of the pencil-type local water-immersion ultrasonic probe 1 is changed as shown by the arrow in FIG. The incident angle of the sound wave can be easily controlled. Further, by changing the position of the tip of the pencil type local water immersion ultrasonic probe 1 as shown by the arrow in the figure, the incident position of the ultrasonic wave can be easily changed.
[0030]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a second embodiment of the present invention, and is a diagram showing a state in which a boss and a fillet welded portion of a pipe are inspected at a pipe connecting portion using the boss. In the following figures, the same elements as those shown in the previous figures are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 2, 5 is a flaw detector. The pencil-type local water-immersion ultrasonic probe 1 is joined to the flaw detector 5 by a connection cable 1f, and a high-voltage pulse voltage is applied to the vibrator 1b from a pulsar / receiver in the flaw detector 5 to thereby vibrate the vibrator 1b. More ultrasonic pulses are generated.
[0031]
As described above, this ultrasonic pulse is focused on the tip of the pencil-type local water-immersion ultrasonic probe 1 and is transmitted while being diffused into the welded portion 2 through the water that is the contact medium. The echo from the ridge 2a reaches the transducer 1b via the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1. Then, it is converted into a voltage by the vibrator 1b, transmitted to the pulser / receiver of the flaw detector 5, further amplified, and displayed as an A-scope image on the display screen. As described above, by changing the angle of the pencil-type local water-immersion ultrasonic probe 1 or changing the contact position, it is observed that the echo of the eyelid appears on the A-scope.
[0032]
When the echo of the heel appears on the A-scope, the distance from the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 to the heel is determined from the position. Therefore, if the position and inclination of the tip of the pencil-type local water immersion ultrasonic probe 1 at that time are known, the position of the tip of the heel can be known. If the position of the tip of the scissors is known, the height of the scissors can be determined from the shape of the welded portion 2. In this way, ultrasonic flaw detection using the longitudinal wave scattering method can be performed.
[0033]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the present invention, and shows a state in which a fillet weld is inspected when a pipe and its branch pipe are joined by fillet welding. is there. The embodiment shown in FIG. 3 is different from the embodiment shown in FIG. 2 only in the shape of the welded portion 2 and the flaw detection method is exactly the same. Can be easily understood.
[0034]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. As shown in FIG. 4, a 1B steel pipe (thickness 3 mm) was used as a test material, and a fillet welded with a 6.5 mm thick boss was used. As shown in the figure, a drill hole having a diameter of 2 mm was made in the welded portion, and welding was performed from above to produce an artificial iron. The length of the fillet weld after overfilling was 10 mm.
[0035]
FIG. 5 is an A-scope image showing the result of flaw detection using a bevel probe from the pipe side according to the conventional method. According to the calculation of the beam path length, a soot echo should appear at the position of the arrow, but a signal also appears at a place other than the arrow, so that it cannot be distinguished from the soot echo, so that the soot cannot be detected after all.
[0036]
FIG. 6 is an A-scope image showing a result of flaw detection performed by a longitudinal wave scattering method by directly applying ultrasonic waves to the welded portion by the method of the present invention. It can be seen that the arrow indicates the soot echo, and that soot can be detected with a larger S / N ratio than the other parts.
[0040]
【The invention's effect】
In the invention according to claim 1 , since the ultrasonic wave is directly irradiated on the eyelid, the ultrasonic wave attenuation due to the skip does not occur unlike the related art. Therefore, it is possible to detect wrinkles with good detection capability. By changing the point of incidence of ultrasonic waves along the circumference and along the pipe length direction of the welding surplus, the entire welded portion can be inspected.
[0041]
In the invention according to claim 2 , in addition to this, since it is not necessary to scan the probe to determine the height of the eyelid, the height of the eyelid can be reliably measured.
[0042]
In the invention according to claim 3 , in addition to these, small wrinkles can be detected with high resolution and high sensitivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of the present invention, and is a view showing a state in which a boss and a fillet weld portion of a pipe are inspected at a pipe connecting portion using the boss.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a third embodiment of the present invention, and shows a state in which a fillet weld is inspected when a pipe and its branch pipe are joined by fillet welding; It is.
FIG. 4 is a view showing an outline of a test material used in an example of the present invention.
FIG. 5 is an A scope image showing a result of flaw detection using a bevel probe from the pipe side according to a conventional method.
FIG. 6 is an A-scope image showing a result of flaw detection performed by a longitudinal wave scattering method by directly applying ultrasonic waves to a welded portion by the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pencil type local immersion ultrasonic probe 1a ... Casing 1b ... Focus type | mold vibrator | oscillator 1c ... Injection port 1d ... Discharge port 1e ... Hollow structure part 1f ... Connection cable 2 ... Welding part 2a ... inspection object Inner bowl 3 ... Pipe 4 ... Boss 5 ... Flaw detector

Claims

The tip of the pencil-type local water-immersion ultrasonic probe, characterized by having a focus-type transducer that focuses the generated ultrasonic wave on the tip, is brought into contact with the weld overlay, By changing the contact angle of the local water immersion type ultrasonic probe and changing the incident angle and direction of the ultrasonic wave into the weld surplus, the echo reflected from the defect is returned to the local water immersion type ultrasonic wave. A method for flaw detection of a welded portion, characterized by detecting wrinkles by detecting with a probe.

2. The method for flaw detection of a welded portion according to claim 1, wherein a distance from the probe tip to the heel position is obtained from the A scope, and the distance and the angle of the probe at that time, the shape and dimensions of the flaw detection portion. A method for flaw detection of a welded portion, wherein the position and height of the flaw are obtained from

3. The method for flaw detection of a welded portion according to claim 1 or 2, wherein a probe having a center frequency of 10 MHz to 20 MHz is used as a pencil-type local water immersion ultrasonic probe. Department of flaw detection methods.