JP3752807B2 - Surface defect detector - Google Patents

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JP3752807B2 JP31201697A JP31201697A JP3752807B2 JP 3752807 B2 JP3752807 B2 JP 3752807B2 JP 31201697 A JP31201697 A JP 31201697A JP 31201697 A JP31201697 A JP 31201697A JP 3752807 B2 JP3752807 B2 JP 3752807B2
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種鉄鋼製品の素材である、例えば角ビレットの表面欠陥を検出する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
金属材料の表面疵を検査する方法として、例えば、漏洩磁束探傷法や渦電流探傷法のような電磁気的な検査法がある。そして、漏洩磁束探傷法や渦電流探傷法のような電磁気的な検査法で、例えば角ビレットのような平面形状を有する材料を検査する場合には、センサーを平面走査する方法が多用されている。
【0003】
しかしながら、これらの電磁気的な検査法ではセンサーの有効検査範囲が狭いので、平面走査法においてオンラインでの検査能率を確保するためには、多数のセンサーを使用した多チャンネル化や、高速走査機構を採用する必要が有る。
【0004】
このうち、多チャンネル化を採用する場合には、多数のセンサーが必要となるので、設備コストが膨大となる。また、高速走査機構を採用する場合には、回転型や揺動型の高速スキャナーが必要となると共に、コーナーのR部分に沿った走査機構が必要となるので、装置構成が複雑になったり、材料との距離を0.数mmと微妙な距離で保つための精度維持が困難であったりする。
【0005】
そこで、表面波超音波法を用いた方法が種々提案されている。
例えば、特公昭53−17315号では、表面波超音波(以下、単に「表面波」と言う。)の伝搬に、カップリング水を供給する噴流ノズルを用いて表面波を発生させ、前記カップリング水の減衰による伝搬距離の短縮をカバーするためにセンサーを回転させる表面波探傷装置が提案されている。
【0006】
また、特公昭55−19503号では、上記した特公昭53−17315号における、カップリング水による表面波の減衰に起因した伝搬距離の短縮対策として、エアーパージヘッダーを設けた表面波探傷装置が提案されている。
【0007】
また、特開昭52−93389号では、鋼材のコーナー部の疵を探傷するために、コーナー側線と平行に表面波を伝搬させる探傷方法が提案されている。
また、特開昭58−2950号では、上下2個のタイヤ探触子から発せられる表面波を用い、欠陥からの反射信号を用いて表面に存在する疵を検出するに際し、被検査材の大きさ、反り等に拘らず、探触子の追従を安定して行える探傷装置が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭53−17315号や、特公昭55−19503号で提案された表面波探傷装置は、水を用いるので、十分な伝搬距離が得られないといった問題が有る。
【0009】
また、特開昭52−93389号で提案された探傷方法では、コーナー側線と平行に表面波を伝搬させるために、コーナー部で発生する軸方向疵が検出できないといった問題が有る。
【0010】
また、特開昭58−2950号で提案された探傷装置は、タイヤ探触子を使用しているが、タイヤ探触子を使用する場合には、表面波の入射を安定させるために、材料とタイヤの間に微量の水を供給する場合が有る。この場合、表面波が材料に入射する地点で反射が生じるために、入射点において不感帯が発生する。従って、特開昭58−2950号では、この不感帯の検査のために2個のタイヤ探触子を使用しているが、探傷時に、前記した水が材料の表面に残存していると、水によって表面波が反射して、誤検出の原因となる。
【0011】
また、特開昭58−2950号で提案された探傷装置では、2個のタイヤ探触子を使用しているのに加えて、複雑な追従機構部が必要あるから、設備費の増大は避けられない。加えて、表面性状の悪い材料上を薄いゴムを用いたタイヤを走査させるので、タイヤの寿命が短いなど、実用化への問題が多い。
【0012】
本発明は、上記した従来の問題点を解消できる表面波を用いた表面欠陥検出装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の表面欠陥検出装置は、表面波を材料の表面に沿って180°相対する円周方向に伝搬させ、材料の周方向における90°離れた位置に配置した2対の受信センサーを用いて欠陥から反射した表面波を受信することとしている。そして、このようにすることで、不感帯を防止しつつ、欠陥の有無が判定できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図6に示すように、発振センサーから表面波を発振し、伝搬してきた表面波を受信センサーで受信して欠陥を検出する方法では、受信センサーで受信される信号には、欠陥からの反射信号のみならず、発振センサーの左右から伝搬して直接受信センサーで検出される信号や、おおむね1周を伝搬してきて受信センサーで検出される信号が存在する。このため、これらの受信される信号と同じ時間位置に存在する欠陥信号を識別できず、いわゆる不感帯が発生する。
【0015】
一方、例えば角ビレットの同一断面上における、時計周り方向に1/8周離れた位置に、発振センサーと受信センサーを順に配置し、発振センサーから発振した表面波を、角ビレットの表面に沿って時計周り方向に9/8周伝搬させた場合において、角ビレットの表面に欠陥が存在しない場合における受信センサーでの表面波受信波形を図6(a)に、欠陥が存在する場合における受信センサーでの表面波受信波形(9/8周透過エコー)を図6(b)に示すが、この図6に示したように、角ビレットの表面に欠陥が存在すると、一部のエネルギーが伝搬途中に反射されるので、受信センサーでの欠陥信号Fが検出される。
【0016】
なお、図6におけるTは発振センサーからの発振信号、DRは例えば時計周り方向に1/8周のみ伝搬して受信センサーで直接受信された直接受信信号、Rcwは時計周り方向に9/8周伝搬して受信センサーで受信された受信信号(9/8周透過エコー)を、Rccwは反時計周り方向に7/8周伝搬して受信センサーで受信された受信信号(−7/8周透過エコー)を、Fは時計周り方向に伝搬した表面波が人工欠陥で反射し、受信センサーで受信された受信信号(反射エコー)を示す。
【0017】
また、前記センサー配置とした時の角ビレットの各面に対するセンサー配置の位置関係を図5(a)に、また、有効探傷範囲と不感帯の関係を図5(b)に示す。この図5(b)では発振センサーと受信センサーを角ビレットのA面に設けて角ビレットを探傷した場合のCW方向の伝搬波と、CCW方向の伝搬波を区分して記述している。
【0018】
CW方向に発振された表面波は、直後に直接受信波(信号)DRとして受信され、円周方向に1周伝搬してCW1波…として検出される。この1周伝搬する際、角ビレットのB面に欠陥が存在すると、図5中のE1〜E2(エッジ1〜エッジ2)に欠陥信号が検出される事になる。つまり、1周伝搬波に対して、反射波は反射された後に同経路をCWと逆方向に伝搬して行くために、前記E1〜E2の間で検出される事になる。
【0019】
同様に、角ビレットのC面に欠陥が存在すると、図5中のE2〜E3(エッジ2〜エッジ3)に、角ビレットのD面に欠陥が存在すると、図5中のE3〜E4(エッジ3〜エッジ4)に、と言うように欠陥信号が検出されることになる。一方、CCW方向ではおおむね角ビレットを1周した波が受信波CCW1として検出される。このCCW方向に発振された表面波も、CW方向と同様に、角ビレットのD面に欠陥が存在すると、図5中のE4〜E3に、角ビレットのC面に欠陥が存在すると、図5中のE3〜E2に、角ビレットのB面に欠陥が存在すると、図5中のE2〜E1に、と言うように、角ビレットのおのおのの面からの欠陥信号が検出される事になる。
【0020】
しかして、CWのE2〜E3/C面とCCWのE3〜E2/C面、更には2周目の伝搬波のCW波のE4〜E1/A面とCCWのE1〜E4/A面ではCW1又はCW2、CCW1又はCCW2が検出されるために不感帯を生じるので、C面とA面は探傷出来ないことになる。
【0021】
一方、発振センサーと受信センサーを配置したA面に対して両側面であるD面とB面は、本センサー配置により不感帯を生じる事なく探傷が可能である。従って、全面を探傷するためには周方向における90°離れた位置に2対のセンサーを配置すれば良い事になる。
【0022】
しかし、ここでの問題は、受信センサーで受信された欠陥信号は、有効探傷ゾーンZ中には角ビレットのB面からの場合と、D面からの場合がありうるので、例えば後工程での手入れ処理の場合に、いずれの面に欠陥が存在しているのかを特定する事が重要になる。
【0023】
そこで、本受信センサーは2個のセンサーa,bで構成すると共に、その長さは検出しようとする疵長さの1/2とし、図3(b)に示すように、円周方向にわずかにずらせて配置しておく。また、発振センサーは検出しようとする疵長さと同等の有効長さを持たせておく。
【0024】
前記の配置とした受信センサーでは、A面の欠陥aからの反射波ではセンサー2aがセンサー2bよりも先に欠陥信号を受信する。また、c面の欠陥aからの反射波では、センサー2bがセンサー2aよりも先に欠陥信号を受信するので、欠陥の存在する面を特定する事が可能となる。
【0025】
本発明は、上記した知見によって成されたものであり、以下のような構成である。
すなわち、本発明の表面欠陥検出装置は、丸或いは角ビレットや鋼管の表面欠陥を検出する装置であって、180°相対する方向に表面波を発振する発振センサーと、この発振センサーと同一の断面上の直近に配置され表面波を検出する受信センサーを1対として、前記丸或いは角ビレットや鋼管の周方向における90°離れた位置に2対設け、これらの受信センサーで受信した信号を増幅する増幅器と、この増幅された信号のうち欠陥信号高さと直接受信信号の高さの比に基づいて欠陥の有無を判定する判定器を備えたものである。そして、必要に応じて、受信センサーを、表面波が伝搬するビーム幅の少なくとも1/ 2の軸方向長さを有し、丸或いは角ビレットや鋼管の周方向にわずかな距離を存して配置した2個で1チャンネルのセンサーとする。
【0026】
また、本発明の表面欠陥検出装置において、2個で1チャンネルのセンサーの軸方向長さを、表面波が伝搬するビーム幅の少なくとも1/ 2とするのは、受信される信号の大きさを同一にするためと、発振された表面波エネルギを効率良く受信するためである。
【0027】
本発明の表面欠陥検出装置では、発振センサーから例えば角ビレットの表面に表面波を発振する。そして、この表面波を、発振センサーと同一の断面上に配置した受信センサーで受信し、これらの受信センサーで受信した信号を増幅した後、この増幅した信号の高さから判定器で欠陥の有無を判定するのであるが、オンラインの自動探傷ラインではセンサーと材料の相対位置を一定とするために追従機構が用いられるが、材料の凹凸や曲がりによっては必ずしも一定とする事は難しい。
【0028】
そこで、本発明では、図2に示すように、欠陥信号ゲート(図6(b)に示すFゲート)と、直接受信信号ゲート(図6(b)に示すDRゲート)の2個のゲートを使用している。
【0029】
今、材料とセンサーの距離が変化して若干離れた場合、送受信効率が低下して欠陥信号が小さくなるので、欠陥を見逃す場合がある。逆に、近づくと、欠陥信号が大きくなるので有害でない欠陥を過検出する事となる。
【0030】
そこで、離れた場合や近づいた場合にDR信号も同様に変化する事を利用して、欠陥信号高さ比Fn(=欠陥信号高さDn/直接受信信号高さDRn)を用いれば、先の距離変化による欠陥の見逃しや過検出を防止する事が出来る。
【0031】
そして、本発明の表面欠陥検出装置において、2対の送受信センサーを周方向における90°離れた位置に設置した場合には、例えば角ビレットの場合には、1対のセンサーで生じる不感帯を生じる事なく、上下面に配置した受信センサーで両側面の欠陥を、また、側面に配置した受信センサーで上下面の欠陥を検出でき、欠陥が上下面か両側面のいずれに存在するのかを判定することができる。
【0032】
また、本発明の表面欠陥検出装置において、受信センサーを、表面波が伝搬するビーム幅の少なくとも1/ 2の軸方向長さを有し、丸或いは角ビレットや鋼管の周方向にわずかな距離を存して配置した2個で1チャンネルのセンサーとすれば、これら両者で受信する信号の時間差から、欠陥がさらに上面か下面か、或いは、どちらの側面に存在するのかを判定することができる。
【0033】
【実施例】
以下、本発明の表面欠陥検出装置を図1及び図2に示す一実施例に基づいて説明する。
図1は本発明の表面欠陥検出装置の構成図、図2は本発明の表面欠陥検出装置における判定ロジックを示す図である。
【0034】
図1において、1a,1bは表面波を発振する発振センサー、2a,2bは表面欠陥を検出しようとする角ビレット3において、前記発振センサー1a,1bと同一の断面上の直近に配置される受信センサーである。そして、発振センサー1a,1bは、発振器4からの電気信号により、図示しない磁界中にパルス状の渦電流を流して、表面波を発振させる。また、2対の干渉を防止するために発振センサー1a,1bは交互に発振される。
【0035】
本発明の表面欠陥検出装置では、発振センサー1a,1bから発振される表面波は、少なくとも前記角ビレット3を、1周以上伝搬するものである。そして、この表面波は、角ビレット3の表面を、時計周り方向と、反時計周り方向に伝搬して受信センサー2a,2bで受信される。受信センサー2a,2bは、前記表面波を磁界中の材料振動(超音波振動)により生じる誘起電圧により電気信号として検出する。
【0036】
5は前記受信センサー2a,2bで受信した信号をそれぞれの受信器10a,10bを介して増幅する増幅器であり、この増幅器5で増幅された信号は、判定器6に入力される。なお、図1に示す実施例では、増幅器5で増幅された信号はCRT7にも入力され、波形を確認できるものを示している。
【0037】
判定器6では、ゲート器8から図6(b)に示す位置となるようなFゲート及びDRゲート信号に基づいて、欠陥からの反射信号の高さと直接受信信号の高さの比に基づいて、図2に示すようなロジックで、欠陥か否か、及び欠陥であれば、その欠陥が角ビレットの上下面か両側面のいずれに存在するものであるのかを判定する。なお、欠陥信号及び直接受信信号の高さの検出時には、後述するセンサー2aa又は2ab、若しくは、センサー2ba又は2bbの中の大きい信号が用いられる。
【0038】
例えば、判定器6には、角ビレット3の表面に加工した人工欠陥を用いて求めた欠陥信号高さ比の閾値ARMが予め入力されている。
【0039】
検査が開始され、例えば受信センサー2aでFゲート及びDRゲートで予め設定された時間軸位置における信号が受信され、増幅器5で増幅された信号が判定器6に取り込まれると、その欠陥信号高さDnと直接受信信号高さDRnとの比Fnを求める。
【0040】
そして、欠陥信号高さ比Fnと前記閾値ARMを比較し、欠陥信号高さ比Fnのほうが大きければ欠陥と判断する。これらの判定を行った後は警報を出す。一方、Fnのほうが小さければ欠陥でないと判断する。このように判断した後は、検査中か否かを判断して、検査中でなければ、検査を終了し、検査中であれば、前記した判定器6での操作に戻る。
【0041】
次に、図3に示すように、例えば受信センサー2bは、表面波が伝搬するビーム幅の少なくとも1/ 2の軸方向長さを有し、角ビレット3の周方向にわずかな距離を存して配置した2個のセンサー2ba,2bbで1チャンネルの受信センサー2bとしてあるので、図4(a)、(b)に示したように、これら両者で受信する信号の時間差から、欠陥9がセンサーに対して左右の側、つまり、上面か下面のどちらに存在するのかを判定することができる。
【0042】
すなわち、受信センサー2bを構成する2個のセンサー2ba,2bbを、図3に示すように配置した場合には、角ビレット3の上面に欠陥9が存在する場合には、2個のセンサー2ba,2bbでの時計周り方向の表面波による受信信号は、図4(a)に示すように、角ビレット3の上面に近いほうのセンサー2baが先に欠陥9からの反射信号を受信する。反対に、反時計周り方向の表面波による受信信号は、図4(b)に示すように、角ビレット3の下面に近いほうのセンサー2bbが先に欠陥9からの反射信号を受信する。
【0043】
同様に、受信センサー2aを構成する2個のセンサー2aa,2ab(図示省略)を、角ビレット3の周方向にわずかな距離を存して配置した場合には、角ビレット3の両側面のいずれの側面に欠陥が存在するのかが判定できることは言うまでもない。
【0044】
本実施例では、角ビレットの表面疵を検出する場合について説明したが、丸ビレットや鋼管の表面疵を検出する場合にも適用できることは言うまでもない。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の表面欠陥検出装置は、180°相対する方向の表面波を材料の表面に沿って伝搬させ、この表面波をそれぞれの受信センサーで受信し、この受信信号のうち欠陥信号と直接受信信号の大きさの比により、欠陥の有無を判定するので、複雑な機構を採用すること無しに、距離変化の影響を受けずに、簡単な設備で表面欠陥を検出できる。
【0046】
また、本発明の表面欠陥検出装置においては、2対の送受信センサーを周方向における90°離れた位置に設置するので、不感帯を生じる事なく全周囲の探傷が可能であり、例えば角ビレットの場合には、欠陥が上下面か両側面のいずれに存在するのかを判定することができる。この方法は1方向に表面波を伝搬させる方法では4対の送受信センサーが必要であるが、本発明法によれば2対の送受信センサーで良く、設備の圧縮が可能である。
【0047】
また、本発明の表面欠陥検出装置において、受信センサーを、表面波が伝搬するビーム幅の少なくとも1/ 2の軸方向長さを有し、丸或いは角ビレットや鋼管の周方向にわずかな距離を存して配置した2個で1チャンネルのセンサーとすれば、欠陥がさらに上面か下面か、或いは、どちらの側面に存在するのかを判定することができる。また、探傷ゾーンをDR〜CCW1の間とするので、送受信センサーの両側面に対して表面波の伝搬距離が同じとなり、同様の検出性能が得られる。また、CW1〜CCW2間を探傷ゾーンとして利用しないので、表面波の伝搬距離が短くてすみ、減衰の影響によるS/N比の低下がない探傷方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表面欠陥検出装置の構成図である。
【図2】本発明の表面欠陥検出装置における判定ロジックを示す図である。
【図3】請求項2に相当する受信センサーの配置例の説明図で、(a)は正面から見た図、(b)は(a)図の側面から見た要部の図である。
【図4】図3の受信センサーで欠陥の反射信号を受信した場合のそれぞれのセンサーでの検出位置を示した図で、(a)は時計周り方向の場合、(b)は反時計周り方向の場合を示す図である。
【図5】(a)は角ビレットに対するセンサーの位置関係を示す図、(b)は表面波を角ビレットの表面に沿って、伝搬させた時の受信波形をCW方向とCCW方向を区別して示したもので、有効探傷ゾーンと不感帯の発生を示した図である。
【図6】表面波を角ビレットの表面に沿って伝搬させた場合における表面波受信波形を示す図で、(a)は角ビレットの表面に人工欠陥が存在しない場合、(b)は角ビレットの表面に人工欠陥が存在する場合であり、併せてFゲートとDRゲートの設定の説明図でもある。
【符号の説明】
1a 発振センサー
1b 発振センサー
2a 受信センサー
2b 受信センサー
3 角ビレット
5 増幅器
6 判定器
9 欠陥
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for detecting a surface defect of, for example, a square billet, which is a material of various steel products.
[0002]
[Prior art]
As a method for inspecting a surface flaw of a metal material, for example, there is an electromagnetic inspection method such as a leakage magnetic flux inspection method or an eddy current inspection method. In the case of inspecting a material having a planar shape such as a square billet by an electromagnetic inspection method such as a leakage magnetic flux inspection method or an eddy current inspection method, a method of scanning the sensor in a plane is often used. .
[0003]
However, these electromagnetic inspection methods have a narrow effective sensor inspection range, so in order to ensure on-line inspection efficiency in the planar scanning method, multiple channels using a large number of sensors and a high-speed scanning mechanism are required. There is a need to adopt.
[0004]
Among these, in the case of adopting multi-channel, a large number of sensors are required, so that the equipment cost becomes enormous. In addition, when a high-speed scanning mechanism is adopted, a rotary type or a oscillating type high-speed scanner is required, and a scanning mechanism along the R portion of the corner is required. The distance from the material is 0. It may be difficult to maintain accuracy to maintain a delicate distance of several millimeters.
[0005]
Therefore, various methods using the surface wave ultrasonic method have been proposed.
For example, in Japanese Patent Publication No. 53-17315, surface waves are generated by using a jet nozzle that supplies coupling water to the propagation of surface wave ultrasonic waves (hereinafter simply referred to as “surface waves”), and the coupling is performed. A surface wave flaw detector that rotates a sensor has been proposed to cover the reduction of the propagation distance due to water attenuation.
[0006]
Also, Japanese Patent Publication No. 55-19503 proposes a surface wave flaw detector provided with an air purge header as a countermeasure for shortening the propagation distance caused by the attenuation of surface waves by coupling water in Japanese Patent Publication No. 53-17315. Has been.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 52-93389 proposes a flaw detection method in which surface waves are propagated in parallel with the corner side lines in order to detect flaws at the corners of steel materials.
Further, in JP 58- 9 2950, using a surface wave emanating from the two upper and lower tire probe, upon detecting a flaw on the surface by using a reflected signal from the defect, the inspection member There has been proposed a flaw detection apparatus that can stably follow the probe regardless of size, warpage, and the like.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the surface wave flaw detectors proposed in Japanese Patent Publication Nos. 53-17315 and 55-19503 have a problem that a sufficient propagation distance cannot be obtained because water is used.
[0009]
Further, the flaw detection method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-93389 has a problem that an axial wrinkle generated at a corner portion cannot be detected because a surface wave is propagated parallel to the corner side line.
[0010]
Also, flaw detection apparatus proposed in JP 58 - 9 2950, because it is using a tire probe, when using the tire probe is to stabilize the incidence of surface waves, There is a case where a small amount of water is supplied between the material and the tire. In this case, since a reflection occurs at a point where the surface wave is incident on the material, a dead zone is generated at the incident point. Thus, in JP 58- 9 2950, the use of the two tire probe for examination of the dead zone, during testing, when the water is remaining on the surface of the material, Surface waves are reflected by water, causing false detection.
[0011]
Further, JP 58 - 9 in the proposed testing apparatus in No. 2950, in addition to using two tire probe, required because there is a complex tracking mechanism, increase in facility costs Inevitable. In addition, since a tire using thin rubber is scanned over a material with poor surface properties, there are many problems in practical use such as a short tire life.
[0012]
An object of the present invention is to provide a surface defect detection apparatus using a surface wave that can solve the above-described conventional problems.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the surface defect detection device of the present invention propagates a surface wave in a circumferential direction opposite to the surface by 180 ° along the surface of the material, and is disposed at a position separated by 90 ° in the circumferential direction of the material. The surface waves reflected from the defect are received using the two pairs of receiving sensors. And by doing in this way, the presence or absence of a defect can be determined, preventing a dead zone.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 6, in a method of detecting a defect by receiving a surface wave from an oscillation sensor and receiving the propagated surface wave with a reception sensor, the signal received by the reception sensor includes a reflected signal from the defect. In addition, there are signals that are propagated from the left and right of the oscillation sensor and directly detected by the reception sensor, and signals that are propagated through one round and detected by the reception sensor. For this reason, a defective signal existing at the same time position as these received signals cannot be identified, and a so-called dead zone occurs.
[0015]
On the other hand, for example, an oscillation sensor and a reception sensor are arranged in order on the same cross section of the square billet in a clockwise direction at a distance of 1/8, and surface waves oscillated from the oscillation sensor are moved along the surface of the square billet. FIG. 6A shows a surface wave reception waveform at the reception sensor when there is no defect on the surface of the square billet when propagating in the clockwise direction 9/8 rounds. FIG. 6 (a) shows the reception sensor when there is a defect. The surface wave reception waveform (9/8 round transmission echo) of FIG. 6 is shown in FIG. 6B. As shown in FIG. 6, if there is a defect on the surface of the square billet, some energy is being propagated. Since it is reflected, the defect signal F at the receiving sensor is detected.
[0016]
In FIG. 6, T is an oscillation signal from the oscillation sensor, DR is, for example, a direct reception signal that is propagated only in the clockwise direction and is received directly by the reception sensor, and Rcw is 9/8 in the clockwise direction. Rccw propagates the received signal (9/8 round transmitted echo) received by the receiving sensor and propagated 7/8 round in the counterclockwise direction and received by the receiving sensor (−7/8 round transmitted) E) indicates a received signal (reflected echo) received by the receiving sensor when the surface wave propagated in the clockwise direction is reflected by the artificial defect.
[0017]
FIG. 5 (a) shows the positional relationship of the sensor arrangement with respect to each surface of the square billet when the sensor arrangement is adopted, and FIG. 5 (b) shows the relationship between the effective flaw detection range and the dead zone. In FIG. 5 (b), the propagation wave in the CW direction and the propagation wave in the CCW direction when the oscillation sensor and the reception sensor are provided on the A surface of the square billet and the square billet is flawed are described separately.
[0018]
The surface wave oscillated in the CW direction is directly received as a received wave (signal) DR immediately after that, propagates once in the circumferential direction, and is detected as a CW1 wave. When this round propagates, if there is a defect on the B surface of the square billet, a defect signal is detected at E1 to E2 (edge 1 to edge 2) in FIG. That is, the reflected wave is detected between the E1 and E2 in order to propagate in the opposite direction to the CW after the reflected wave is reflected with respect to the round propagation wave.
[0019]
Similarly, if there is a defect on the C plane of the square billet, E2 to E3 (edge 2 to edge 3) in FIG. 5 and if there is a defect on the D plane of the square billet, E3 to E4 (edge) in FIG. 3 to edge 4), a defect signal is detected. On the other hand, in the CCW direction, a wave that makes one round of the square billet is detected as a received wave CCW1. Similarly to the CW direction, when the surface wave oscillated in the CCW direction has a defect on the D plane of the square billet, a defect exists on the C plane of the square billet at E4 to E3 in FIG. If there is a defect on the B surface of the square billet at E3 to E2 in the middle, a defect signal from each surface of the square billet will be detected as at E2 to E1 in FIG.
[0020]
Thus, CW1 is in the E2 to E3 / C plane of CW and E3 to E2 / C plane of CCW, and further in the E4 to E1 / A plane of the CW wave of the second round propagation wave and in the E1 to E4 / A plane of CCW. Alternatively, since CW2, CCW1, or CCW2 is detected and a dead zone is generated, the C plane and the A plane cannot be detected.
[0021]
On the other hand, flaw detection can be performed on the D and B surfaces, which are both sides of the A surface on which the oscillation sensor and the reception sensor are arranged, without causing a dead zone. Accordingly, in order to detect the entire surface, it is only necessary to arrange two pairs of sensors at positions 90 ° apart in the circumferential direction.
[0022]
However, the problem here is that the defect signal received by the receiving sensor may be from the B-side or D-side of the billet in the effective flaw detection zone Z. In the case of care processing, it is important to specify which surface has a defect.
[0023]
Therefore, this receiving sensor is composed of two sensors a and b, and the length thereof is set to ½ of the length of the saddle to be detected. As shown in FIG. Lay it out. Further, the oscillation sensor has an effective length equivalent to the length of the heel to be detected.
[0024]
In the receiving sensor having the above arrangement, the sensor 2a receives the defect signal before the sensor 2b in the reflected wave from the defect a on the A surface. In addition, in the reflected wave from the defect a on the c-plane, the sensor 2b receives the defect signal before the sensor 2a, so that it is possible to specify the surface where the defect exists.
[0025]
The present invention has been made based on the above findings and has the following configuration.
That is, the surface defect detection device of the present invention is a device for detecting a surface defect of a round or square billet or a steel pipe, and an oscillation sensor that oscillates a surface wave in a direction opposite to 180 °, and the same cross section as this oscillation sensor. A pair of reception sensors that are arranged in the immediate vicinity and detect surface waves are paired at two positions 90 ° apart in the circumferential direction of the round or square billet or steel pipe, and the signals received by these reception sensors are amplified. An amplifier and a determination unit for determining the presence or absence of a defect based on the ratio of the height of the defect signal to the height of the direct reception signal among the amplified signals are provided. And, if necessary, the receiving sensor is arranged with an axial length of at least 1/2 of the beam width through which the surface wave propagates, with a slight distance in the circumferential direction of the round or square billet or steel pipe. The two sensors are used as one channel sensor.
[0026]
In the surface defect detection apparatus of the present invention, the axial length of two single-channel sensors is set to at least 1/2 of the beam width for propagation of surface waves. This is to make the same and to efficiently receive the oscillated surface wave energy.
[0027]
In the surface defect detection device of the present invention, a surface wave is oscillated from the oscillation sensor to the surface of, for example, a square billet. Then, the surface wave is received by a receiving sensor arranged on the same cross section as the oscillation sensor, the signal received by these receiving sensors is amplified, and then the presence / absence of a defect is determined by the determination device from the height of the amplified signal. However, in the online automatic flaw detection line, a tracking mechanism is used to keep the relative position of the sensor and the material constant, but it is difficult to make it constant depending on the unevenness or bending of the material.
[0028]
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 2, two gates of a defective signal gate (F gate shown in FIG. 6B) and a direct reception signal gate (DR gate shown in FIG. 6B) are provided. I use it.
[0029]
Now, when the distance between the material and the sensor changes slightly, the transmission / reception efficiency decreases and the defect signal becomes small, so the defect may be missed. On the contrary, when approaching, the defect signal becomes large, so that a defect that is not harmful is overdetected.
[0030]
Therefore, if the defect signal height ratio Fn (= defect signal height Dn / direct reception signal height DRn) is used by utilizing the fact that the DR signal changes in the same way when the user is away or approaches, It is possible to prevent oversight and overdetection of defects due to distance changes.
[0031]
In the surface defect detection apparatus of the present invention, when two pairs of transmission / reception sensors are installed at positions 90 ° apart in the circumferential direction , for example, in the case of a square billet, a dead zone generated by the pair of sensors is generated. In addition, it is possible to detect defects on both sides with the receiving sensor placed on the upper and lower surfaces, and defects on the upper and lower surfaces with the receiving sensor placed on the side surface, and determine whether the defect exists on the upper or lower surface or both sides. Can do.
[0032]
In the surface defect detection apparatus of the present invention, the receiving sensor has an axial length of at least 1/2 of the beam width through which the surface wave propagates, and has a slight distance in the circumferential direction of a round or square billet or steel pipe. If two sensors that are arranged in a single channel are used, it is possible to determine whether a defect further exists on the upper surface, the lower surface, or on which side surface from the time difference between the signals received by the two sensors.
[0033]
【Example】
Hereinafter, the surface defect detection apparatus of the present invention will be described based on one embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 is a configuration diagram of a surface defect detection device of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing determination logic in the surface defect detection device of the present invention.
[0034]
In FIG. 1, reference numerals 1a and 1b denote oscillation sensors that oscillate surface waves, and reference numerals 2a and 2b denote receptions arranged in the nearest cross section on the same cross section as the oscillation sensors 1a and 1b in the angular billet 3 to detect surface defects. It is a sensor. The oscillation sensors 1a and 1b cause a surface wave to oscillate by causing a pulsed eddy current to flow in a magnetic field (not shown) by an electric signal from the oscillator 4. In order to prevent two pairs of interference, the oscillation sensors 1a and 1b oscillate alternately.
[0035]
In the surface defect detection device of the present invention, the surface wave oscillated from the oscillation sensors 1a and 1b propagates at least the round billet 3 one or more times. The surface wave propagates on the surface of the square billet 3 in the clockwise direction and the counterclockwise direction and is received by the reception sensors 2a and 2b. The reception sensors 2a and 2b detect the surface wave as an electric signal by an induced voltage generated by material vibration (ultrasonic vibration) in a magnetic field.
[0036]
Reference numeral 5 denotes an amplifier that amplifies the signals received by the reception sensors 2a and 2b through the receivers 10a and 10b. The signal amplified by the amplifier 5 is input to the determination unit 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the signal amplified by the amplifier 5 is also input to the CRT 7 so that the waveform can be confirmed.
[0037]
The determiner 6 is based on the ratio of the height of the reflected signal from the defect and the height of the directly received signal, based on the F gate and DR gate signals that are positioned from the gate unit 8 as shown in FIG. 6B. In the logic shown in FIG. 2, it is determined whether or not it is a defect, and if it is a defect, whether the defect exists on the upper or lower surface or both side surfaces of the square billet. When detecting the height of the defect signal and the direct reception signal, a sensor 2aa or 2ab described later, or a large signal in the sensor 2ba or 2bb is used.
[0038]
For example, the threshold value ARM of the defect signal height ratio obtained using an artificial defect processed on the surface of the square billet 3 is input to the determiner 6 in advance.
[0039]
When the inspection is started and, for example, a signal at a time axis position set in advance by the F gate and the DR gate is received by the reception sensor 2a and the signal amplified by the amplifier 5 is taken into the determination unit 6, the height of the defect signal A ratio Fn between Dn and the directly received signal height DRn is obtained.
[0040]
Then, the defect signal height ratio Fn is compared with the threshold ARM, and if the defect signal height ratio Fn is larger, it is determined as a defect. After these determinations are made, an alarm is issued. On the other hand, if Fn is smaller, it is determined that it is not a defect. After the determination, it is determined whether or not the inspection is in progress. If the inspection is not in progress, the inspection is terminated. If the inspection is in progress, the operation returns to the operation of the determination unit 6 described above.
[0041]
Next, as shown in FIG. 3, for example, the receiving sensor 2 b has an axial length of at least 1/2 of the beam width through which the surface wave propagates, and has a slight distance in the circumferential direction of the angular billet 3. As shown in FIGS. 4A and 4B, the defect 9 is detected from the time difference between the signals received by the two sensors 2ba and 2bb. Can be determined on the left and right sides, that is, on the upper surface or the lower surface.
[0042]
That is, when the two sensors 2ba and 2bb constituting the receiving sensor 2b are arranged as shown in FIG. 3, when the defect 9 exists on the upper surface of the square billet 3, the two sensors 2ba, As shown in FIG. 4A, the sensor 2ba closer to the upper surface of the square billet 3 receives the reflected signal from the defect 9 first, as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the sensor 2bb closer to the lower surface of the square billet 3 receives the reflected signal from the defect 9 first, as shown in FIG.
[0043]
Similarly, when the two sensors 2aa and 2ab (not shown) constituting the receiving sensor 2a are arranged with a slight distance in the circumferential direction of the square billet 3, any of both side surfaces of the square billet 3 is arranged. Needless to say, it can be determined whether or not there is a defect on the side surface.
[0044]
In the present embodiment, the case of detecting the surface flaw of a square billet has been described, but it goes without saying that the present invention can also be applied to the case of detecting the surface flaw of a round billet or a steel pipe.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, the surface defect detection apparatus of the present invention propagates surface waves in a direction opposite to each other by 180 ° along the surface of the material, receives the surface waves by the respective receiving sensors, Since the presence or absence of a defect is determined based on the ratio of the magnitude of the defect signal and the direct reception signal, a surface defect can be detected with simple equipment without being affected by a change in distance without using a complicated mechanism.
[0046]
Further, in the surface defect detection device of the present invention, since two pairs of transmission / reception sensors are installed at positions 90 ° apart in the circumferential direction , flaw detection can be performed all around without causing a dead zone. For example, in the case of a square billet It is possible to determine whether a defect exists on the upper and lower surfaces or both side surfaces. In this method, four pairs of transmission / reception sensors are required in the method of propagating surface waves in one direction. However, according to the method of the present invention, two pairs of transmission / reception sensors are sufficient, and the equipment can be compressed.
[0047]
In the surface defect detection apparatus of the present invention, the receiving sensor has an axial length of at least 1/2 of the beam width through which the surface wave propagates, and has a slight distance in the circumferential direction of a round or square billet or steel pipe. If two single-channel sensors are arranged, it is possible to determine whether a defect further exists on the upper surface, the lower surface, or on which side. Further, since the flaw detection zone is between DR and CCW1, the propagation distance of the surface wave is the same on both side surfaces of the transmission / reception sensor, and the same detection performance is obtained. Further, since the space between CW1 and CCW2 is not used as a flaw detection zone, the propagation distance of the surface wave can be shortened, and this is a flaw detection method in which the S / N ratio does not decrease due to the influence of attenuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a surface defect detection apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing determination logic in the surface defect detection apparatus of the present invention.
3A and 3B are explanatory views of an arrangement example of a receiving sensor corresponding to claim 2, wherein FIG. 3A is a diagram viewed from the front, and FIG. 3B is a diagram of a main part viewed from the side of FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing detection positions of the respective sensors when a reception signal of a defect is received by the reception sensor of FIG. 3, wherein FIG. 4A is a clockwise direction, and FIG. 4B is a counterclockwise direction. It is a figure which shows the case of.
FIG. 5A is a diagram showing the positional relationship of a sensor with respect to a square billet, and FIG. 5B is a diagram showing the received waveform when a surface wave is propagated along the surface of the square billet, with the CW direction and the CCW direction being distinguished. It is shown and it is the figure which showed generation | occurrence | production of the effective flaw detection zone and a dead zone.
FIG. 6 is a diagram showing a surface wave reception waveform when a surface wave is propagated along the surface of a square billet, where (a) shows a case where no artificial defect exists on the surface of the square billet, and (b) shows a square billet. This is a case where an artificial defect is present on the surface of the film, and is also an explanatory diagram for setting the F gate and the DR gate.
[Explanation of symbols]
1a Oscillation sensor 1b Oscillation sensor 2a Reception sensor 2b Reception sensor 3 Square billet 5 Amplifier 6 Determinator 9 Defect

Claims (2)

丸或いは角ビレットや鋼管の表面欠陥を検出する装置であって、表面波超音波を180°相対する方向に発振する発振センサーと、この発振センサーと同一の断面上の直近に配置され表面波を検出する受信センサーを1対として、前記丸或いは角ビレットや鋼管の周方向における90°離れた位置に2対設け、これらの受信センサーで受信した信号を増幅する増幅器と、この増幅された信号のうち欠陥信号高さと直接受信信号の高さの比に基づいて欠陥の有無を判定する判定器を備えたことを特徴とする表面欠陥検出装置。A device that detects surface defects in round or square billets and steel pipes, and an oscillation sensor that oscillates surface wave ultrasonic waves in a direction opposite to 180 °, and a surface wave that is disposed in the immediate vicinity on the same cross section as this oscillation sensor. A pair of receiving sensors to be detected are provided at two positions 90 ° apart in the circumferential direction of the round or square billet or steel pipe, and an amplifier for amplifying a signal received by these receiving sensors, and the amplified signal A surface defect detection apparatus comprising a determination device for determining the presence or absence of a defect based on a ratio between a defect signal height and a direct reception signal height. 受信センサーは、表面波超音波が伝搬するビーム幅の少なくとも1/ 2の軸方向長さを有し、丸或いは角ビレットや鋼管の周方向にわずかな距離を存して配置した2個で1チャンネルのセンサーとしたことを特徴とする請求項1記載の表面欠陥検出装置。The receiving sensor has an axial length of at least 1/2 of the beam width through which the surface wave ultrasonic wave propagates, and two receiving sensors are arranged with a slight distance in the circumferential direction of a round or square billet or steel pipe. 2. The surface defect detection apparatus according to claim 1, wherein the surface defect detection apparatus is a channel sensor.
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