JP3932694B2

JP3932694B2 - 超音波探傷法

Info

Publication number: JP3932694B2
Application number: JP27094098A
Authority: JP
Inventors: 正雄青田; 三朗山崎; 勉桝本; 靖宏馬渕
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: JP2000097919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隅肉溶接部の超音波探傷試験に係り、溶接部に内在している欠陥を検出し、その欠陥の性状を解析判別するのに好適な超音波探傷試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
隅肉溶接部の超音波検査に斜角探触子と垂直探触子を併用して、溶け込み不足及び疲労割れを検出する超音波探傷試験方法はあるが、一個のクリーピング波探触子を用いて同時に発生する横波と二次クリーピング波を利用し、溶接部に内在している欠陥を検出し、その欠陥の性状を解析判別できる超音波探傷試験方法はなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、隅肉溶接部の超音波探傷は、斜角探触子を用いて一方向から超音波を入射する方法で実施していたが、この方法では、検査物表面（以下、探傷面と記す）に対して直角又は、水平に近い角度の割れが検出できても両者の判別がし難いため、垂直探触子による垂直探傷を併用して超音波の反射源を解析していた。
【０００４】
本発明の目的は、より簡便に隅肉溶接部を探傷し、溶接部に内在している欠陥を検出・評価できる超音波探傷方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目標を達成するために、下記の如く構成する。
【０００６】
１）図１に示すようにクリーピング波探触子１（以下、探触子という）を配管継ぎ手ソケット部２外表面に配置し、探触子１から発生する横波４ｂと、その横波が底面でモード変換を起こして発生する二次クリーピング波４ｃを利用して、隅肉溶接部３の超音波探傷試験を行う。探触子１は、配管継ぎ手ソケット部２の円周方向２２及び軸方向２３の走査ができる駆動装置１７に取付ける。駆動装置１７には、配管に探触子１を圧着するための押付け機構と探触子走査位置を検出できる位置検出機構２１ａ，２１ｂを設ける。
【０００７】
２）探傷データは、データ収録処理装置１９に収録記録するとともに、記録された検出エコーのビーム路程位置関係を分析し、隅肉溶接部３に内在する下記の欠陥を判別し、評価する。
【０００８】
・溶け込み不足と疲労割れの判別
・疲労割れの進展方向の解析
本構成において、探触子１から発生する横波とその横波から同時に発生する二次クリーピング波を利用して隅肉溶接部３の超音波探傷を行う。
【０００９】
以下図１〜図５により代表的な隅肉溶接部であるソケット溶接部の探触子１による超音波探傷について説明する。図１に示すように探触子１を置いたとき超音波探傷器１８から探触子１を経て超音波ビーム４は、クリーピング波４ａと横波４ｂの２通りの経路で溶接部に入射される。このうち、横波の一部は底面でモード変換により、二次クリーピング波４ｃとなって図２（ａ），（ｂ）に示す超音波伝播経路５ａをたどり、溶け込み不足コーナー部６で反射される。
【００１０】
また、一部の超音波は横波のまま、図２（ａ），（ｂ）に示す超音波伝播経路７ａをたどり、溶け込み不足端部８で反射する。反射した超音波は、探触子１に受信され、電気信号として超音波探傷器１８に送られる。
【００１１】
この時、超音波探傷器には探傷波形が、図２（ａ），（ｂ）の右に示すように溶け込み不足コーナー部エコー５ｂ，溶け込み不足端部エコー７ｂとして表示される。垂直方向に疲労割れ９が発生した溶接部を探傷した場合には、図３（ａ），（ｂ）に示すように疲労割れからの反射波が超音波伝播経路１０ａをたどり検出され、探傷波形上１０ｂの位置に表示され、水平方向に疲労割れ１１が発生した溶接部を探傷した場合には、図４（ａ），（ｂ）に示すように疲労割れからの反射波が超音波伝播経路１２ａをたどり検出され、探傷波形上１２ｂの位置に表示される。
【００１２】
又、斜め方向に疲労割れ１３が発生した溶接部を探傷した場合は、図５（ａ），（ｂ）に示すように疲労割れからの反射波が超音波伝播経路１４ａをたどり検出され、探傷波形上１４ｂの位置に表示される。尚、駆動装置１７により溶接部配管継ぎ手の周方向２２及び軸方向２３の走査を行うことにより当該溶接部の超音波検査を行うことができ、駆動装置１７に設けた周方向位置検出機構２１ａ及び軸方向位置検出機構２１ｂにより探触子位置を検出することで、探触子位置と検出された欠陥エコーのビーム路程１５から溶接部に内在する欠陥の位置を求めることができる。
【００１３】
以上に示したように、クリーピング波探触子から発生する横波及び二次クリーピング波を利用して超音波探傷することにより、ソケット溶接部に内在する欠陥の検出とその欠陥の性状を判別及び評価する動作を１回の探傷で行うことができる。又、反射エコーの時間差関係をデータ収録処理装置で分析することにより、溶接部に内在する欠陥の判別及び疲労割れの進展方向を解析できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１（ａ），（ｂ）により説明する。図１（ａ），（ｂ）は、隅肉溶接部超音波探傷試験装置の構成例を示すものである。探触子１で隅肉溶接部に超音波を入射したとき、その一部の超音波は、底面で横波４ｂからモード変換により二次クリーピング波４ｃとなり、溶け込み不足コーナー部６で反射される。一部の超音波は横波のまま入射し、溶け込み不足端部８及び疲労割れ９，１１，１３で反射される。反射された超音波は探触子１に受信され超音波探傷器１８内の受信増幅器によって増幅検波されて、データ収録／処理装置１９に送られる。
【００１５】
超音波探傷信号は、データ収録／処理装置１９でＡ／Ｄ変換され、駆動装置１７から送られる探触子位置信号とともに収録する。探触子１は、駆動装置１７により配管探傷面に押し付けられ、配管継ぎ手全周及び軸方向に走査される。収録されたデータは、探傷終了後、データ収録／処理装置１９により処理され、検出エコーのビーム路程，エコー高さ，欠陥を検出したときの探触子位置をもとに分析され、欠陥の性状を判別及び疲労割れ等については、進展方向を解析する。隅肉溶接部に主にみられる欠陥としては、溶け込み不足及びその溶け込み不足が起因して発生する疲労割れがある。本発明における欠陥の判別のためのデータ処理は、疲労割れが発生した溶接部について、溶け込み不足コーナー部を二次クリーピング波で、端部を横波で同時に検出できることを利用する。
【００１６】
隅肉溶接部に溶け込み不足がない場合、欠陥波形としては何も検出されないが、溶け込み不足があった場合には、図２（ａ），（ｂ）に示す波形が表示され、図３（ａ），(ｂ)のような垂直方向に進展した疲労割れがあった場合、その欠陥エコーは探傷波形上、溶け込み不足端部エコーより左側に現れ、水平方向に進展した疲労割れがあった場合には、溶け込み不足コーナー部エコーより右側に現れる。又、斜め方向に進展した疲労割れがあった場合は、溶け込み不足端部エコーと溶け込み不足コーナー部エコーの間に現れる。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明した如く本発明の構成によれば、隅肉溶接部の溶け込み不足及び疲労割れ等の欠陥探傷及び解析が被検査体への探傷装置取付け一回のみで可能となり、保守検査の合理化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態を示す超音波探傷試験装置の構成とクリーピング波探触子の超音波入射状態を説明する構成図及び同図（ａ）のＡ部拡大側断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態を示す溶け込み不足を検出するときの超音波伝播経路図及びその欠陥波形図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態を示す探傷面に対して垂直方向に進展した疲労割れを検出するときの超音波伝播経路図及びその欠陥波形図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態を示す探傷面に対して水平方向に進展した疲労割れを検出するときの超音波伝播経路図及びその欠陥波形図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態を示す探傷面に対して斜め方向に進展した疲労割れを検出するときの超音波伝播経路図及びその欠陥波形図である。
【符号の説明】
１…クリーピング波探触子、２…配管継ぎ手ソケット部、３…隅肉溶接部、
４ａ…クリーピング波、４ｂ…横波、４ｃ…二次クリーピング波、５ａ…二次クリーピング波による溶け込み不足コーナー部検出時の超音波伝播経路、５ｂ…二次クリーピング波による溶け込み不足コーナー部エコー、６…溶け込み不足コーナー部、７ａ…横波による溶け込み不足端部検出時の超音波伝播経路、７ｂ…横波による溶け込み不足端部エコー、８…溶け込み不足端部、９…垂直方向に進展した疲労割れ、１０ａ…垂直方向に進展した疲労割れの超音波伝播経路、１０ｂ…垂直方向に進展した疲労割れエコー、１１…水平方向に進展した疲労割れ、
１２ａ…水平方向に進展した疲労割れの超音波伝播経路、１２ｂ…水平方向に進展した疲労割れエコー、１３…斜め方向に進展した疲労割れ、１４ａ…斜め方向に進展した疲労割れの超音波伝播経路、１４ｂ…斜め方向に進展した疲労割れエコー、１５…欠陥エコーのビーム路程、１６…欠陥エコー波高値、１７…駆動装置、１８…超音波探傷器、１９…データ収録／処理装置、２０…制御装置、21ａ…周方向探触子位置検出器、２１ｂ…軸方向探触子位置検出器、２２…円周走査方向、２３…軸走査方向、２４…送信振動子、２５…受信振動子。

Claims

超音波探傷試験装置のクリーピング波探触子を配管継ぎ手ソケット部外表面に配置し、前記クリーピング探触子から発生する横波と、その横波が底面でモード変換を起こして発生する二次クリーピング波を用いて、隅肉溶接部の超音波探傷試験を行い、
前記超音波探傷試験で得られた検出エコーの内、前記隅肉溶接部の溶け込み不足端部から反射した溶け込み不足端部エコーと溶け込み不足コーナー部から反射した溶け込み不足コーナー部エコーとの他に欠陥エコーが無い場合には、前記隅肉溶接部に疲労割れが無いと分析し、
前記検出エコーの内、前記溶け込み不足端部エコーと、溶け込み不足コーナー部エコーとの他に欠陥エコーが有る場合には、前記隅肉溶接部に疲労割れが有ると分析することを特徴とする超音波探傷法。
請求項１において、前記超音波探傷試験装置のデータ収録処理装置で前記検出エコーのビーム路程を求め、前記欠陥エコーのビーム路程が前記溶け込み不足端部エコーのビーム路程より短い関係にある場合には、前記疲労割れが垂直方向に進展した性状を持つと評価し、前記欠陥エコーのビーム路程が前記溶け込み不足コーナー部エコーのビーム路程より長い関係にある場合には、前記疲労割れが水平方向に進展した性状を持つと評価し、前記欠陥エコーのビーム路程が前記溶け込み不足コーナー部エコーのビーム路程より短く且つ前記溶け込み不足端部反射エコーのビーム路程よりも長い関係にある場合には、前記疲労割れが斜め方向に進展した性状を持つと評価することを特徴とする超音波探傷法。
超音波探傷試験装置のクリーピング波探触子を配管継ぎ手ソケット部外表面に配置し、クリーピング探触子から発生する横波と、その横波が底面でモード変換を起こして発生する二次クリーピング波を用いて、隅肉溶接部の超音波探傷試験を行い、
前記超音波探傷試験で得られた探傷波形を前記超音波探傷試験装置の超音波探傷器を用いて表示し、
前記探傷波形に含まれる前記隅肉溶接部の溶け込み不足端部から反射した溶け込み不足端部エコーと、溶け込み不足コーナー部から反射した溶け込み不足コーナー部エコーと、疲労割れから反射した欠陥エコーとの位置関係が、
前記欠陥エコーの位置が前記溶け込み不足端部エコーの位置より左側にある位置関係にある場合には、前記疲労割れが垂直方向に進展した性状を持つと評価し、
また、前記欠陥エコーの位置が前記溶け込み不足コーナー部エコーの位置より右側にある位置関係にある場合には、前記疲労割れが水平方向に進展した性状を持つと評価し、
また、前記欠陥エコーの位置が前記溶け込み不足コーナー部エコーと前記溶け込み不足端部エコーの各位置の間にある位置関係にある場合には、前記疲労割れが斜め方向に進展した性状を持つと評価することを特徴とする超音波探傷法。