JP4483594B2 - Ultrasonic flaw detector - Google Patents
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Description
この発明は、固体と固体との接合部を非破壊に検査する超音波探傷装置に関するものである。特に、試験体の表面近傍に存在するきずと、試験体の内部にあるきずとを識別して検出する超音波探傷装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detector that inspects a joint between a solid and a solid nondestructively. In particular, the present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus that identifies and detects flaws that exist near the surface of a specimen and flaws that are inside the specimen.
この種の従来の超音波探傷装置を実現するための方法としては、例えば、新非破壊検査便覧、(社)日本非破壊検査協会編、第310頁から第311頁(以下文献Aとする)に記載されている。文献Aでは、試験体表面に存在するきずを表面波を用いて検出するという方法(表面波法)が示されている。表面波法は、屈折横波に対する臨界角より少し大きい入射角を有する表面波探触子を用いて試験体に表面波を伝搬させ、表面にきずがある場合にはきずにより表面波が反射され、反射した表面波をエコーとして受信することにより、試験体表面付近を探傷するというものである。なお、ここで言う「横波」とはSH波ではなく、SV波である。以下、SH波として言及しない横波は、全てSV波として説明する。 As a method for realizing this type of conventional ultrasonic flaw detector, for example, New Nondestructive Inspection Handbook, edited by Japan Nondestructive Inspection Association, pages 310 to 311 (hereinafter referred to as Document A) It is described in. Document A shows a method (surface wave method) in which flaws existing on the surface of a specimen are detected using surface waves. In the surface wave method, a surface wave is propagated to a specimen using a surface wave probe having an incident angle slightly larger than the critical angle with respect to a refraction transverse wave, and when there is a flaw on the surface, the surface wave is reflected by the flaw, By receiving the reflected surface wave as an echo, the vicinity of the surface of the specimen is detected. The “lateral wave” referred to here is not an SH wave but an SV wave. Hereinafter, all transverse waves not mentioned as SH waves will be explained as SV waves.
さらに、試験体表面近傍のきずを検出する方法は、特開平9ー80031にも示されている。特開平9ー80031では、試験体表面近傍に存在する不溶着部や溶接欠陥を、表面SH波探触子を用いて検査するという方法が示されている。通常の表面SH波探触子は屈折角が90°になるように入射角を設定するものだが、特開平9ー80031に示されている方法は、屈折角を90°以上になるように入射角を設定することを特徴としている。このような入射角にすると、試験体表面より上側(探触子が存在する側)にある溶接欠陥を検出できるとしている。 Further, a method for detecting a flaw near the surface of the specimen is also disclosed in JP-A-9-80031. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-80031 discloses a method of inspecting an unwelded portion or a weld defect existing near the surface of a specimen using a surface SH wave probe. The normal surface SH wave probe sets the incident angle so that the refraction angle is 90 °, but the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-80031 is incident so that the refraction angle becomes 90 ° or more. It is characterized by setting a corner. With such an incident angle, it is said that a welding defect on the upper side (side where the probe exists) from the surface of the specimen can be detected.
上記の従来技術は、表面および表面近傍に存在するきずを見逃さずに検出する方法を示したものである。しかし、構造物の強度に殆ど影響を及ぼさないきずは検出しない方が良いという場合があり、むしろこのようなきずは検出したくないという構造物もある。例えば、溶接部において余盛りの上部など試験体表面より上側(探触子が存在する側)にあるブローホールはある程度存在しても問題ないが、表面から試験体内部に延びているルート亀裂は見逃さずに検出したいという場合も考えられる。これらのきずが混在している構造物を文献Aに示されている表面波法で探傷すると、ブローホールおよびルート亀裂により表面波が散乱されるので、両者からのエコーは区別無く受信される。またブローホールだけがありルート亀裂がない場合でも、エコーが受信される。これらのエコーを識別することは困難であるので、ブローホールだけが存在するような健全な部位であっても「きずあり」と判断し、過検出となる可能性がある。また、特開平9ー80031に示されている方法は、試験体表面より上側にあるきずも検出するという方法であるので、表面波法と同様に過検出になる可能性がある。 The above prior art shows a method of detecting without missing a surface and a flaw existing in the vicinity of the surface. However, there are cases where it is better not to detect flaws that hardly affect the strength of the structure, and there are also structures that do not want to detect such flaws. For example, there is no problem even if there is a certain amount of blowholes on the upper side of the specimen surface such as the upper part of the weld (the side where the probe exists) at the weld, but the root crack extending from the surface to the inside of the specimen is not There is a case where it is desired to detect without overlooking. When a structure in which these flaws are mixed is detected by the surface wave method shown in Document A, surface waves are scattered by blowholes and root cracks, so that echoes from both are received without discrimination. Echoes are received even if there are only blowholes and no root cracks. Since it is difficult to identify these echoes, even a healthy part where only blowholes exist is judged as “flawed” and may be overdetected. Further, since the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-80031 is a method of detecting a flaw above the surface of the specimen, there is a possibility of overdetection as in the surface wave method.
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、試験体表面近傍にあるきずからのエコーと、試験体表面から試験体内部へ延びているきずからのエコーを識別し、検査結果の精度向上を図った超音波探傷装置を得るものである。 The present invention has been made to solve such a problem, and identifies and inspects an echo from a flaw near the surface of the test specimen and an echo from a flaw extending from the test specimen surface to the inside of the test specimen. An ultrasonic flaw detector that improves the accuracy of the results is obtained.
また、検査対象として鋼溶接部を想定した場合、溶接には種々の形態があり、特に複雑な継手では探触子のアクセス可能な面が限られる場合がある。本発明は探触子をアクセスできる面が限定されている場合、すなわち、きずが発生する面だけが探触子のアクセスが可能で、しかも片側からしか探傷できないような場合にも適用できる超音波探傷装置を得るものである。 In addition, when a steel weld is assumed as an inspection target, there are various forms of welding, and particularly in a complex joint, the accessible surface of the probe may be limited. The present invention is applicable to the case where the surface accessible to the probe is limited, i.e., the surface where the flaw is generated can be accessed by the probe and the flaw can be detected only from one side. A flaw detector is obtained.
この発明に係る超音波探傷装置においては、電気信号によって駆動され超音波を試験体中に送信し、かつ、前記試験体中を伝搬した前記超音波のエコーを受信して電気信号として出力する超音波探触子と、前記超音波を吸収する吸音材と、前記超音波探触子を駆動する前記電気信号を送信し、かつ、前記超音波探触子から出力された電気信号を受信する送受信器と、前記吸音材の前記試験体の所定の面への設置の有無を制御し、前記吸音材の設置の有無の2通りの状態での探傷を制御する制御装置と、を備え、前記超音波探触子は、前記試験体の表面近傍を伝搬する表面波および前記試験体の内部を伝搬する横波を前記超音波として送信し、かつ、前記表面波のエコーおよび前記横波のエコーを前記超音波のエコーとして受信し、電気信号として出力する横波斜角探触子であり、前記吸音材は、前記制御装置の制御により前記試験体の所定の面に設置されて前記表面波を吸収するものである。 In the ultrasonic flaw detector according to the present invention, an ultrasonic wave that is driven by an electric signal and transmits an ultrasonic wave into a test body, and receives an echo of the ultrasonic wave propagated through the test body and outputs the ultrasonic signal as an electric signal. Transmission / reception that transmits the electrical signal that drives the ultrasonic probe, the sound absorbing material that absorbs the ultrasonic wave, and the ultrasonic probe, and that receives the electrical signal output from the ultrasonic probe And a control device for controlling the presence or absence of installation of the sound absorbing material on a predetermined surface of the test body and controlling flaw detection in two states of whether or not the sound absorbing material is installed. The acoustic probe transmits a surface wave propagating in the vicinity of the surface of the specimen and a transverse wave propagating inside the specimen as the ultrasonic wave, and the echo of the surface wave and the echo of the transverse wave are transmitted as the ultrasonic wave. Received as an echo of a sound wave, A shear wave angle probe outputs Te, the sound absorbing material, controlled by being installed in a predetermined surface of the test body of the control device is intended to absorb the surface wave.
この発明に係る超音波探傷装置では、屈折角の大きい横波斜角探触子を用いて試験体中に表面波と横波を伝搬させ、制御装置により吸音材の有無の状態を切り替えて検査するので、構造物の強度に殆ど影響を及ぼさないきずの検出を排除でき、また、きずと亀裂のエコーを高精度で識別していずれの検出にも適用でき、検査結果の精度を向上できる効果がある。 In the ultrasonic flaw detector according to the present invention, the surface wave and the transverse wave are propagated in the test body using the transverse wave oblique angle probe having a large refraction angle, and the state of the sound absorbing material is switched and inspected by the control device. It is possible to eliminate the detection of flaws that have little effect on the strength of the structure, and to detect flaws and echoes of cracks with high accuracy and to apply them to any detection, thereby improving the accuracy of inspection results. .
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る超音波探傷装置の構成を示す構成説明図である。図2は、図1に示した超音波探傷装置を用いて受信されるエコーの伝搬経路を説明するための説明図である。図3は、図1に示した超音波探傷装置を用いて探傷試験を行った場合に得られる探傷図形を説明するための模式図である。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing the configuration of an ultrasonic flaw detector according to
まず、図1に示した超音波探傷装置の構成について説明する。図1において、1は探傷器、2は横波斜角探触子、3は母材、4は溶接部である。母材3と溶接部4とを含めたものが、試験体となる。5は、試験体表面かつ母材3と溶接部4との境界から発生した亀裂である。6は、溶接部中にありかつ試験体表面より上側にあるきずである。7は吸音材である。探傷器1は横波斜角探触子2への電気信号の送受信を行ない、探傷を行なう機能を備える。亀裂5は、溶接部の強度に大きな影響を及ぼすと考えられるルート亀裂等である。また、きず6は、溶接部の強度にあまり影響を及ぼさないと考えられる小さなブローホール等である。なお、本発明はきずの種類に依存するものではない。試験体表面より上側にあるきずと、下側にあるきずとを識別して検出することが目的であり、きずの種類がブローホールや亀裂でなくても構わない。
First, the configuration of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 1, 1 is a flaw detector, 2 is a transverse wave oblique angle probe, 3 is a base material, and 4 is a welded portion. A specimen including the
次に、図1に示した超音波探傷装置の動作について説明する。探傷器1からの送信信号として出力される電気信号により駆動された横波斜角探触子2からは超音波が発生する。横波斜角探触子2の屈折角は、試験体表面から内部に延びているきずを検出するために大きく設定されており、一例として85°程度に設定したものとする。なお、これに限らず、屈折角として最大の値は90°であり、横波だけでなく表面波も検査に使える角度で伝搬する角度であれば良い。このような横波斜角探触子2から送信される超音波により、試験体内部に横波が伝搬するだけでなく、試験体の表面に沿って表面波も伝搬していく。
Next, the operation of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 1 will be described. An ultrasonic wave is generated from the transverse wave oblique angle probe 2 driven by the electric signal output as a transmission signal from the
図2には、横波斜角探触子2から試験体内部へ入った表面波と横波の伝搬経路を示している。図に示すように、表面波は母材3の表面に沿って伝搬する。その後、吸音材7が設置されている領域に到達すると、吸音材7に吸収されるので、減衰する。吸音材7により減衰した表面波は、溶接部4の余盛り部分へ伝搬し、きず6で散乱される。きず6で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子2でエコーとして受信される。逆の経路を辿る時にも、吸音材7により減衰する。
FIG. 2 shows a propagation path of the surface wave and the transverse wave that enter the specimen from the transverse wave oblique angle probe 2. As shown in the figure, the surface wave propagates along the surface of the
一方試験体内部を伝搬する横波は、母材3中を伝搬した後、溶接部4中を伝搬し、亀裂5に到達する。亀裂5で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子2で受信される。すなわち、吸音材7の影響を受けない。
On the other hand, the transverse wave propagating in the test body propagates through the
図3は、横波斜角探触子2で受信されたエコーを探傷器1に備えられた表示器で表示した探傷図形を示している。吸音材7により表面波が減衰するため、きず6によるエコーの高さは小さいものとなる。一方、横波は吸音材7による影響は受けないので、亀裂5によるエコーは大きいものとなる。したがって、亀裂5ときず6とが混在するような試験体であり、きず6からのエコーが妨害エコーになるような場合であっても、吸音材7で表面波を低減させることにより亀裂5の検出精度が向上する。
ここで、表示器は探傷器1に設置されているものでも、探傷器1に接続されたオシロスコープのような表示器でも良く、また、探傷図形をプリントアウトするものでも良い。
FIG. 3 shows a flaw detection figure in which echoes received by the transverse wave oblique angle probe 2 are displayed on a display provided in the
Here, the display device may be a device installed on the
なお、吸音材7の材料は特に規定せず、表面波を吸収できるものであれば良い。探傷試験で用いるグリセリンやマシン油などの接触媒質を用いても良いし、水を用いても良い。なお、吸音材7として接触媒質や水を用いる代わりに、測定者が試験体の所定の位置に接触することにより、吸音材7を設置したのと同様の効果が得られる。
The material of the
また、図1では突き合わせ溶接部を検査対象物としたが、本発明は突き合わせ溶接部だけに適用されるものではなく、例えばT継手の溶接部ほか各種構造物の検査に適用可能である。即ち、試験体表面より上側にあるきずからのエコーを低減させ、試験体表面から下側にあるきずからのエコーにより検査を行う全ての被試験体において、適用可能である。 In FIG. 1, the butt weld is an inspection object, but the present invention is not applied only to the butt weld, and can be applied to, for example, inspection of various structures such as a T joint weld. That is, the present invention can be applied to all test objects in which the echoes from the flaws on the upper side of the test body surface are reduced and the inspection is performed by the echoes from the flaws on the lower side of the test body surface.
以上説明したように、この発明に係る超音波探傷装置では、屈折角の大きい横波斜角探触子2を用いて試験体中に表面波と横波を伝搬させ、吸音材7を用いることによりきず6からのエコーだけを減衰させて小さくするので、表面付近に存在する亀裂5の検出精度を向上できる効果がある。
また、横波斜角探触子2を用いて構成することにより、きず6が発生する面だけが探触子のアクセスが可能で、しかも片側からしか探傷できないような場合にも適用できる超音波探傷装置を得られる。
As described above, in the ultrasonic flaw detector according to the present invention, the surface wave and the transverse wave are propagated in the test body using the transverse wave oblique angle probe 2 having a large refraction angle, and the
Also, by using the shear wave oblique angle probe 2, the ultrasonic flaw detection can be applied to the case where only the surface on which the
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2に係る超音波探傷装置の構成を示す構成説明図である。図5は、図4に示した超音波探傷装置を用いて探傷試験を行った場合に得られる探傷図形を説明するための模式図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the ultrasonic flaw detector according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a flaw detection figure obtained when a flaw detection test is performed using the ultrasonic flaw detection apparatus shown in FIG.
まず、図4に示した超音波探傷装置の構成について説明する。図4に示した超音波探傷装置は、図1に示した超音波探傷装置において制御装置8を設けたものである。制御装置8は、吸音材7の試験体表面への設置に係わる制御を行ない、吸音材7の有無のそれぞれの状態についての探傷試験を制御する装置である。その他は、実施の形態1の図1と同じであり、説明を省略する。
First, the configuration of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 4 will be described. The ultrasonic flaw detection apparatus shown in FIG. 4 is provided with a
次に、図4に示した超音波探傷装置の動作について説明する。ここでは、吸音材7が無い状態を先に行ない、吸音材7が有る状態を後で行なう場合につき説明する。なお、順序は逆でも構わない。まず、制御装置8により、吸音材7を試験体表面から取り除いておく。そして、発明の形態1と同様に、探傷器1からの送信信号により駆動された横波斜角探触子2で発生した超音波が試験体中に送信される。横波斜角探触子2の屈折角は、試験体表面から内部に延びているきず5を検出するために大きく設定されており、一例として85°程度に設定したものとする。このような横波斜角探触子2から送信される超音波により、試験体内部には横波が伝搬するだけでなく、試験体の表面に沿って表面波も伝搬していく。
Next, the operation of the ultrasonic flaw detector shown in FIG. 4 will be described. Here, the case where the state without the
ここでは制御装置8により吸音材7が取り除かれた状態であるため、吸音材7による表面波の減衰はなく、溶接部4の余盛り部分へ伝搬し、きず6で散乱される。きず6で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子2でエコーとして受信される。なお、逆の経路を辿る時にも、吸音材7による減衰はない。
Here, since the
図5は、横波斜角探触子2で受信されたエコーを探傷器1に備えられた表示器で表示した探傷図形を示している。吸音材7が試験体から取り除かれているので表面波が減衰せず、その結果として図5に示すようにきず6によるエコーは、亀裂5によるエコーに対するレベルが図3に示した実施の形態1の場合よりも大きいものとなる。一方、試験体内部を伝搬する横波は、母材3中を伝搬した後、溶接部4中を伝搬し、亀裂5に到達する。また、亀裂5で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子2で受信されるため、吸音材7の影響を受けない。従って、図3に示した実施の形態1の場合と同様に高いレベルで受信される。
FIG. 5 shows a flaw detection figure in which echoes received by the transverse wave oblique angle probe 2 are displayed on a display provided in the
また、制御装置8の制御により吸音材7を試験体の所定の探傷面に設置した状態にした場合は、実施の形態1と同じ状況となるので、表面波および横波の伝搬は実施の形態1での説明と同じになる。なお、探傷図形は図3に示したものと同様になる。
Further, when the
以上のように、制御装置8により吸音材7の有無を制御し、それぞれの状態についての探傷試験をすることで、図3または図5の探傷図形が得られる。図5と図3を比較すると、探傷図形において変化するものがきず6からのエコーであり、変化しないものが亀裂5からのエコーとなるので、きず6と亀裂5のエコーを高精度で識別することが可能となる。したがって、亀裂5だけを検出したい場合にも適用でき、きず6だけを検出したい場合にも適用できる。
As described above, the flaw detection pattern shown in FIG. 3 or FIG. 5 is obtained by controlling the presence or absence of the
なお、前記の制御装置8は所謂機械装置である必要はなく、測定者が吸音材7の有無を制御しても構わない。また、吸音材7の材料は特に規定せず、表面波を吸収できるものであれば良い。探傷試験で用いるグリセリンやマシン油などの接触媒質を用いても良いし、水を用いても良い。さらに、吸音材7として接触媒質や水を用いる代わりに、測定者が試験体の所定の位置に接触することにより、吸音材7を設置したのと同様の効果が得られる。
The
以上説明したように、この発明に係る超音波探傷装置では、屈折角の大きい横波斜角探触子2を用いて試験体中に表面波と横波を伝搬させ、制御装置8により吸音材7の有無の状態を切り替えて検査するので、構造物の強度に殆ど影響を及ぼさないきず6の検出を排除でき、また、きず6と亀裂5のエコーを高精度で識別していずれの検出にも適用でき、検査結果の精度を向上できる効果がある。
また、横波斜角探触子2を用いて構成することにより、きず6が発生する面だけが探触子のアクセスが可能で、しかも片側からしか探傷できないような場合にも適用できる超音波探傷装置を得られる。
As described above, in the ultrasonic flaw detector according to the present invention, the surface wave and the transverse wave are propagated in the test body by using the transverse wave oblique angle probe 2 having a large refraction angle, and the
Also, by using the shear wave oblique angle probe 2, the ultrasonic flaw detection can be applied to the case where only the surface on which the
1 探傷器、2 横波斜角探触子、3 母材、4 溶接部、5 亀裂、6 きず、7 吸音材、8 制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記超音波を吸収する吸音材と、
前記超音波探触子を駆動する前記電気信号を送信し、かつ、前記超音波探触子から出力された電気信号を受信する送受信器と、
前記吸音材の前記試験体の所定の面への設置の有無を制御し、前記吸音材の設置の有無の2通りの状態での探傷を制御する制御装置と、
を備え、
前記超音波探触子は、前記試験体の表面近傍を伝搬する表面波および前記試験体の内部を伝搬する横波を前記超音波として送信し、かつ、前記表面波のエコーおよび前記横波のエコーを前記超音波のエコーとして受信し、電気信号として出力する横波斜角探触子であり、
前記吸音材は、前記制御装置の制御により前記試験体の所定の面に設置されて前記表面波を吸収するものであることを特徴とする超音波探傷装置。 An ultrasonic probe that is driven by an electrical signal, transmits an ultrasonic wave into the test body, and receives an echo of the ultrasonic wave that has propagated through the test body and outputs it as an electrical signal;
A sound-absorbing material that absorbs the ultrasonic waves;
A transmitter / receiver for transmitting the electric signal for driving the ultrasonic probe and receiving the electric signal output from the ultrasonic probe;
A control device for controlling the presence or absence of installation of the sound absorbing material on a predetermined surface of the test body, and for controlling flaw detection in two states of whether or not the sound absorbing material is installed;
With
The ultrasonic probe transmits a surface wave propagating in the vicinity of the surface of the specimen and a transverse wave propagating in the specimen as the ultrasonic wave, and the echo of the surface wave and the echo of the transverse wave are transmitted. It is a transverse wave oblique angle probe that receives the ultrasonic echo and outputs it as an electrical signal,
The ultrasonic flaw detector is characterized in that the sound absorbing material is installed on a predetermined surface of the specimen under the control of the control device and absorbs the surface wave.
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