JP3719879B2 - 超音波検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
【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検査方法及び装置に関する。
【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、欠陥部の板厚方向の位置を正確に検出することは困難であった。これは、超音波探傷法が、広がりを持つ超音波を用いるためである。欠陥の板厚方向の位置を正確に検出することができれば、溶接部の設計などにフィードバックすることにより、より高度な溶接設計が期待できる。
【0005】
そこで、欠陥の板厚方向の位置を検出する方法として、TOFD(Time of Flight Diffrection)法が開発されている。このTOFD法は、溶接部などに超音波を放射したとき、欠陥部などの不連続部があると、この不連続部で超音波が回折するので、この回折波を検出して不連続部のないところを直線的に通過してきた超音波との時間差を求めることにより、不連続部の位置を検出するものであり、不連続部の板厚方向の位置を正確に検出することができる。しかし、このTOFD法は、定性的な検査法で欠陥の検出状態は高くなく、この方法のみの適用に問題があった。また、画面も見難く、欠陥の識別が困難であった。
【0006】
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、欠陥の板面方向の位置及び板厚方向の位置を容易に且つ高精度に検出することが可能であり、且つ結果の判断を容易にすることが可能な超音波検査方法及び装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は超音波検査方法であり、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、本発明の超音波検査方法は、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反射エコー検出工程と、前記被検査物に超音波を入射し前記被検査物の前記不連続部からの回折波を検出する回折波検出工程とを有し、前記反射エコー検出工程と前記回折波検出工程とを同時に行うことを特徴とする。
【0008】
また、前記反射エコー検出工程における探触子と前記回折波検出工程における探触子とを一体的に移動させること、前記反射エコー検出工程と前記回折波検出工程とは、同一の欠陥検出用画像を作成することを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る超音波検査装置は、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反射エコー検出手段と、前記被検査物に超音波を入射し前記不連続部からの回折波を検出する回折波検出手段とを有し、前記反射エコー検出手段と前記回折波検出手段とを一体的に構成して、同一の検査部分に沿って同時に移動させることを特徴とする。
【0010】
(作用)
本発明に係る超音波検査方法によれば、反射エコー検出工程により溶接欠陥の板面方向の位置を検出すると同時に、回折波検出工程により溶接欠陥の板厚方向の位置を正確に検出することができる。
【0011】
また、反射エコー検出工程で検出した欠陥と、回折波検出工程によって検出した欠陥との位置合わせが容易になるので、欠陥の3時限方向の位置を正確に検出できる。また、前記反射エコー検出工程と前記回折波検出工程とで、同一の欠陥検出用画像を作成する場合には、両方の工程を一度にデータ処理することができるので、判定の自動化が容易になる。
【0012】
更に、本発明に係る超音波検査装置によれば、反射エコー検出手段と回折波検出手段との移動が容易になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波検査方法及び装置について図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
図1は、本発明に係る超音波検査装置1の機能ブロックを示す。この超音波検査装置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5)の板面方向の位置を検出する反射エコー検出手段10と、不連続部31の板圧方向の位置を検出する回折波検出手段11と、これらの反射エコー検出手段10及び回折波検出手段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。
【0015】
また、この超音波検査装置1は、反射エコー検出手段10及び回折波検出手段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、この欠陥分類手段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。
【0016】
反射エコー検出手段10は、被検査物2に超音波を入射したとき、欠陥すなわち不連続部31(図5)があると、この不連続部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あり、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の板面方向の位置を識別することができる。この反射エコー検出手段10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。
【0017】
また、回折波検出手段11は周知のTOFD(Time Of FlightDiffraction)法を利用したものである。このTOFD法では、図2に示すように、被検査物2の検査部分、ここでは溶接部3の両側に超音波の発振プロープ11aと受信プロープ11bとを配置する。そして、発振プロープ11aから溶接部3の厚さを全体的にカバーできる角度で超音波を放射する。
【0018】
そうすると、受信プロープ11bでは、最短距離を通過してきたラテラル波Saと、不連続部31の上端で回折した回折波Sbと、不連続部31の下端で回折した回折波Scと、被検査物2の底部で反射した反射エコーSdとを受信する。受信波形を図3に示す。ここで、ラテラル波Saと回折波Sb,Scとの受信時間差が、被検査物2の表面から、不連続部31の上端と下端の距離に相当する。したがって、この時間差を解析することにより不連続部31の板厚方向の位置を正確に検出できるのである。
【0019】
また、このようにして検出した回折波を、図4に示すように濃淡で示すことにより、不連続部31を識別しやすくすることができる。なお、図4の横軸は深さを示し、縦軸は測定点の基準点からの距離を示す。この回折波検出手段11と上述の反射エコー検出手段10とは、一体的に構成されており、同時に移動するようになっている。
【0020】
図1において、走査部12は、例えば溶接部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、反射エコー検出手段10及び回折波検出手段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、反射エコー検出手段10及び回折波検出手段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、ジクザグ状に走行させる。
【0021】
欠陥識別支援装置14は、反射エコー検出手段10で検出された反射エコーから後述のセルを作成する反射エコー用セル作成手段20と、回折波検出手段11で検出された回折波からセルを作成する回折波用セル作成手段21と、欠陥存在エリア設定手段22と、欠陥識別手段23と、表示手段24と、補正手段25とを備えている。
【0022】
反射エコー用セル作成手段20では、図5に示すように反射エコー検出手段10で検出された全ての不連続部31を、溶接部3の表面に相当する平面32に投影した図を作成する。そして、この投影図を表示手段24に表示する。
【0023】
このときには、図6に示すように検出された不連続部31からの反射パルスの波形もAスコープとして表示する。また、図7に示すように溶接部3の長手方向の断面に相当する平面150と、溶接部の幅方向の断面に相当する平面151に、検出された全ての不連続部31を投影した図をBスコープとして表示する。そして、上述の平面32に全ての不連続部31を投影した図は、図8に示すようにCスコープとして表示する。
【0024】
回折波用セル作成手段21では、図9に示すように回折波検出手段11で検出された全ての不連続部31を、溶接部3の長手方向の断面に相当する平面152に投影した図と、溶接部3の幅方向の断面に相当する平面153に投影した図とを作成し、これを表示手段24にDスコープとして表示する。
【0025】
なお、上述のAスコープとして反射エコーを表示する場合は、図10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に対して左右の探傷方向において直射及び反射の合計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。
【0026】
このようにして、不連続部31を表面32に投影した後、図11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、33b・・・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、33b・・・となる。
【0027】
欠陥存在エリア設定手段22は、図11のセル33a、33b・・・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、取り出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。
【0028】
欠陥識別手段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、33b・・・が欠陥エコーか、それとも配管の表面を表す形状エコーかを識別する。すなわち、この欠陥識別手段23では、まず、図12に示すように検査時における反射エコー検出用探触子10の溶接部3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及び反射エコー検出用探触子10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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
この後、図13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。
【0032】
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。
【0033】
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14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10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。
【0034】
一回反射とは、超音波検出手段10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。
【0035】
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130の一例を図15に示す。このノイズフィルター130は、欠陥からの反射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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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)。
【0039】
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。
【0040】
すなわち、この識別基準は、例えば図13の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。
【0041】
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。
【0042】
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であり、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、33b・・・について行われる。
【0043】
図15のステップ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)。
【0044】
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。
【0045】
図1において、表示手段24は反射エコー用セル作成手段20及び回折波用セル作成手段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。
【0046】
補正手段25は、反射エコー用セル作成手段20、回折波用セル作成手段21、欠陥存在エリア設定手段22又は欠陥識別手段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。この補正手段25の操作は、表示手段24を見ながら行うことができる。
【0047】
分類手段15は、欠陥識別支援装置14の欠陥識別手段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、少なくとも反射エコー用セル作成手段20、回折波用セル作成手段21、欠陥存在エリア設定手段22、欠陥識別手段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。
【0048】
上述のように、この超音波検査装置1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。
【0049】
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。
【0050】
図16は、この超音波検査装置1の構成を示す。この超音波検査装置1は、全体の制御及びデータ処理を行う総合制御ユニット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。
【0051】
総合制御ユニット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。
【0052】
CPU61は、上述のセル作成手段21、欠陥エリア設定手段22、欠陥識別手段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。
【0053】
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。
【0054】
スキャナー54は、探触子走査機構部81と、反射エコー検出用探触子10及び回折波検出用探触子11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、反射エコー検出用探触子10、回折波検出用探触子11、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。
【0055】
反射エコー検出用探触子10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。回折波検出用探触子11は、溶接部3に超音波を入射して不連続部31で回折した回折波を検出する。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。表1は、上述の各部の仕様を示す。
【0056】
【表1】
【0057】
次に、この超音波検査装置1による欠陥探傷処理の一例について、図17以下を参照して詳細に説明する。図17は、超音波検査装置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)。
【0058】
この一次探傷では、図18に示すようにスキャナー54(図16)の反射エコー検出用探触子10及び回折波検出用探触子11(図16は受信プロープ11bのみ図示、発振プロープ11aは溶接部3の反対側を受信プロープ11bと同様のピッチで走査する)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及び回折波が検出される。なお、反射エコー検出用探触子10及び回折波検出用探触子11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(図示せず)は、配管2の円周方向にのみ走査される。
【0059】
次に、図17に示すように総合制御ユニット51(図16)のCPU61において、検出された反射エコー及び回折波に対応する不連続部31が同一面に投影されて、反射エコーによるセル33a、33b・・・(図11)、及び回折波によるセル(図示せず)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、33b・・・、及び欠陥存在エリア34a、34b・・・はモニター64(図16)に表示される。
【0060】
次に、モニター64に表示された欠陥存在エリア34a、34b・・・を補正ア34a、34b・・・はモニター64(図16)に表示される。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16)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)。
【0061】
次に、二次探傷が行われる(ステップ106)。この二次探傷は、図11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の反射エコー検出用探触子10、回折波検出用探触子11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。
【0062】
次に、図17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。この後、上述したTOFD法によって欠陥の深さの判断が行われる(ステップ109)。
【0063】
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110)、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111)。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112)、その分類結果がプリントアウトされて(ステップ113)、この欠陥探傷処理100が終了する。
【0064】
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。また、TOFD法によって欠陥の深さを判断しているので(ステップ109)、欠陥の位置を正確に検出することができる。
【0065】
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、反射エコー検出用探触子10で検出された反射エコー、及び回折波検出用探触子11で検出された回折波は、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。
【0066】
例えば、図20(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、反射エコー検出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、検査結果への影響はない。回折波についても同様の処理を行う。
【0067】
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及び回折波は、記録されて残される。
【0068】
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21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。
【0069】
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。
【0070】
また、上述の実施の形態では、図16に示したように反射エコー検出用探触子10と回折波検出用探触子11とを別体としたが、これらの探触子を共通の探触子とし、電気的に切り替えて使うこともできる。更に、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。
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波検査方法によれば、反射エコー検出工程により溶接欠陥の板面方向の位置を検出すると同時に、回折波検出工程により溶接欠陥の板厚方向の位置を検出することができるので、欠陥の位置を正確に検出でき、溶接設計などにも有効に活用できる。
【0072】
また、前記反射エコー検出工程と前記回折波検出工程とを同一の検査部分に沿って連続的に行う場合には、反射エコー検出工程で検出した欠陥と、回折波検出工程によって検出した欠陥との位置合わせが容易になるので、処理時間を短縮できる。また、反射エコー検出工程と回折波検出工程とで、同一の欠陥判断画像を作成する場合には、欠陥識別作業の能率が向上する。
【0073】
更に、本発明に係る超音波検査装置によれば、反射エコー検出手段と回折波検出手段との移動が容易になるので、構成を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波検査装置の機能ブロックを示す図である。
【図2】本発明に係る超音波検査装置の欠陥の板厚方向の位置検出方法を説明する図である。
【図3】本発明に係る超音波検査装置の欠陥の板厚方向の位置検出方法を説明する図である。
【図4】本発明に係る超音波検査装置の欠陥の板厚方向の位置検出方法を説明する図である。
【図5】図1のA−A断面図である。
【図6】反射エコーの波形を示す図である。
【図7】反射エコーの投影図である。
【図8】反射エコーの投影図である。
【図9】回折波の投影図である。
【図10】セル作成用のブロックを示す図である。
【図11】セルの分布状態を示す図である。
【図12】欠陥探傷範囲のエリア分けの方法を示す図である。
【図13】欠陥探傷範囲のエリアを示す図である。
【図14】超音波の入射方向及び反射条件を示す図である。
【図15】ノイズフィルターを示す図である。
【図16】本発明に係る超音波検査装置の構成を示す図である。
【図17】欠陥処理の手順を示す図である。
【図18】探触子の走査方法を示す図である。
【図19】二次探傷におけるセルの分布状態を示す図である。
【図20】反射エコーの検出データを示す図である。
【図21】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 超音波検査装置
2 配管(被検査物)
10 反射エコー検出用探触子
11 回折波検出用探触子
31 不連続部
Claims (3)
- 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反射エコー検出手段によって検出する反射エコー検出工程と、前記被検査物に超音波を入射し前記不連続部からの回折波を前記反射エコー検出手段とは別に設けられた回折波検出手段によって検出する回折波検出工程とを有し、前記反射エコー検出工程と前記回折波検出工程とを同時に行うことを特徴とする超音波検査方法。
- 前記反射エコー検出工程と前記回折波検出工程とを同一の検査部分に沿って連続的に行うことを特徴とする請求項1に記載の超音波検査方法。
- 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反射エコー検出手段と、前記被検査物に超音波を入射し前記不連続部からの回折波を検出する回折波検出手段と、前記反射エコー検出手段及び前記回折波検出手段を検査部分に沿って同時に移動させる走査手段と、前記走査手段を制御する制御手段とを備え、
前記反射エコー検出手段と前記回折波検出手段とはそれぞれ別個に設けられていることを特徴とする超音波検査装置。
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