JP4524931B2

JP4524931B2 - 超音波探傷方法及び装置

Info

Publication number: JP4524931B2
Application number: JP2001033972A
Authority: JP
Inventors: 敦之福井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP2002243706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば丸ビレットやパイプ等の被検査材の内部に存在する欠陥を、超音波探傷によって検出する方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パルス反射を用いた超音波探傷法では、被検査材の探傷面が粗くなると、探触子と被検査材の間の超音波の伝達効率は低下し、欠陥エコーを検出する感度が低下する。そこで、探触子と被検査材の間に接触媒質を介在させて、探傷面の粗さの影響を低減するように構成された超音波探傷法が利用されている。また、探触子と被試験材の間に例えば０．５ｍｍ程度の水等の接触媒質のギャップを設けて探傷するギャップ法も、接触媒質を用いた超音波探傷法の一形態と見ることができる。
【０００３】
このギャップ法により被検査材を探傷する場合、例えば０．５ｍｍ程度に設定したギャップは、被検査材の表面が均一で、探触子の追従が完全であれば変動することはないと考えられる。しかし、実際の被検査材には曲りがあり、また、表面には凹凸も存在するため、探触子の追従が完全ではなくなると、ギャップは変動し、最初に設定した値よりも大きくなる場合がある。そして、探触子と被検査材の間のギャップが大きくなると、ギャップ内で発生している表面エコーの多重反射は顕著になり、多重反射している各表面エコーのレベルはそれぞれ増大することとなる。
【０００４】
ギャップ法を用いた超音波探傷では、表面エコーの影響を低減させるために、通常は、送受信の振動子を別にして各振動子の間に遮蔽板を設けた分割型探触子が用いられる。しかし、分割型探触子を用いたとしても、探触子と被検査材の間のギャップが大きくなって表面エコーのレベルが大きくなると、欠陥エコー検出ゲート中に表面エコーが誤検出されることは避けられない。
【０００５】
そこで、従来から、表面エコーによる誤検出をどのようにしてなくすかが、ギャップ法を用いた超音波探傷における技術的課題の一つとなっている。その従来の一例として、特開平６−１３８１０５号公報に記載の「超音波探傷装置」や実開平５−４００９号公報に記載の「超音波探傷装置」が挙げられる。
【０００６】
すなわち、特開平６−１３８１０５号公報に記載の「超音波探傷装置」では、第１回目の表面エコーの高さと位置を測定し、測定された表面エコーの高さがあらかじめ設定した表面エコー判定値よりも大きい場合は、これを避ける位置に欠陥エコー検出ゲートを再設定する技術や、被検査材の板厚が薄い場合には、測定した表面エコーの高さに応じて、欠陥エコー判定値を補正する技術が開示されている。
【０００７】
また、実開平５−４００９号公報に記載の「超音波探傷装置」では、鋼板の板厚方向に二つのゲートを設けて、中央部に設けたゲートでは判定値を下げて厳しく検査する一方、表面部に設けたゲートでは表面エコーを欠陥と誤判定しないような判定値を設定する技術等が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の超音波探傷装置は、分割型探触子の追従が不完全でギャップが大きくなり、これによって表面エコーの多重反射が顕著となって第２回目以降の表面エコーのレベルも増大したときは、第２回目以降の表面エコーが欠陥エコーとして誤検出されるという問題があった。
【０００９】
すなわち、例えば図３は、従来の超音波探傷方法を実施したときのエコーを表した図であって、Ｔは送信パルスを、Ｂは底面エコーを、Ｓ１は第１回目の表面エコーを、Ｓ２は第２回目の表面エコーを、ＦはＳ１の開始位置から底面エコーＢの開始直前までの範囲に設けた欠陥エコー検出ゲートを表しているが、ギャップの状態が正常な場合には、（ａ）に示すように、Ｓ１及びＳ２のレベルは共に欠陥エコー判定値である３０％を超えることはなく、表面エコーによる誤検出が発生することはない。また、図示していないが、Ｓ１のみが欠陥エコー判定値を超え、Ｓ２はこれを超えない場合には、例えば特開平６−１３８１０５号公報に記載の「超音波探傷装置」が有効に機能すると考えられる。
【００１０】
しかし、探触子の追従が不良でギャップが大きくなると、これによって表面エコーの多重反射が顕著になり、図３（ｂ）に示すように、Ｓ１及びＳ２のレベルが共に欠陥エコー判定値を超えるようになる。このような場合に、特開平６−１３８１０５号公報に記載の「超音波探傷装置」は、図３（ｂ）に示すように、Ｓ１を監視する表面エコー検出ゲートＳによってＳ１を検出し、Ｓ１を避ける位置に欠陥エコー検出ゲートＦを再設定するが、Ｓ２については欠陥エコーと区別することはできないので、これを欠陥エコーとして誤検出してしまうのである。
【００１１】
一方、上記のケースを実開平５−４００９号公報に記載の「超音波探傷装置」で探傷した場合についても、Ｓ２のレベルが増大することは想定されていないので、結局のところ、例えば中央部に設けたゲートにおいて、Ｓ２を欠陥エコーとして誤検出してしまうことになる。
【００１２】
したがって、現状では、ギャップが大きくなることによって表面エコーの多重反射が顕著になった場合には、第２回目以降の表面エコーも欠陥エコーとして誤検出してしまうのが実情であるが、これでは、検査の均一性に問題がある。加えて、現状では、別ラインにおける疵手入工程で初めて誤検出であったことが判明するが、これでは、不必要に手間や時間を費やすことになり能率が悪くなる。
【００１３】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、分割型探触子の追従不良によってギャップが大きくなり、第１回目の表面エコーがあらかじめ設定した表面エコー判定値を超えるときは、欠陥エコー検出ゲートの出力を無効化して、第２回目以降の表面エコーが誤検出される問題点を解消することができる超音波探傷方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【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、本発明の超音波探傷方法は、分割型探触子を用いたギャップ法による超音波探傷方法において、第１回目の表面エコーの発生予測位置に表面エコー検出ゲートを設け、この表面エコー検出ゲートによって検出された第１回目の表面エコーのレベルがあらかじめ前記表面エコー検出ゲートに設定した表面エコー判定値を超えたときは、前記表面エコー検出ゲートと底面エコー間に設けた欠陥エコー検出ゲートから出力される信号を無効化することとしているのである。
【００１５】
また、本発明の超音波探傷装置は、上記した本発明探傷方法に使用する装置であって、分割型探触子と、この分割型探触子から入力されるエコーから欠陥エコーを検出して信号を出力する欠陥エコー検出ゲート装置と、前記分割型探触子から入力されるエコーから第１回目の表面エコーを検出し、検出された第１回目の表面エコーのレベルがあらかじめ設定した表面エコー判定値を超えたときに信号を出力する表面エコー検出ゲート装置と、この表面エコー検出ゲート装置から出力される信号により前記欠陥エコー検出ゲート装置から出力される信号を遮断するＯＮ／ＯＦＦ切換器と、を具備させているのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波探傷方法及び装置は、分割型探触子の追従不良によってギャップが大きくなり、第１回目の表面エコーがあらかじめ設定した表面エコー判定値を超えるときは、欠陥エコー検出ゲート装置からの出力を無効化するものである。
【００１７】
本発明の超音波探傷方法及び装置では、第１回目の表面エコーがあらかじめ設定した表面エコー判定値を超えるときは、欠陥エコー検出ゲート装置からの出力を無効化するので、第２回目以降の表面エコーが欠陥エコーとして誤検出されることは解消される。
【００１８】
さらに、欠陥エコー検出ゲート装置からの出力が無効化されたときには、通常の欠陥エコーによる表示とは異なる色のマーカーで表示するようにすれば、分割型探触子の追従が不良となっている異常な状態を的確に把握することも可能となる。
【００１９】
このような識別手段を採用することがより望ましい理由は、表面エコー判定値を超えるような第１回目の表面エコーが検出されたときは、欠陥エコー検出ゲート装置から出力されるエコーは無条件に無効化するので、通常の欠陥エコーを検出した場合のように必ずしも欠陥が存在しているわけではなく、欠陥が存在する場合と存在しない場合があるため、再度探傷条件を変えて検査をする方が望ましいからである。
【００２０】
すなわち、上記した識別手段は、欠陥エコー検出ゲート装置からの出力が無効化されたときの信号を利用して、再検査が必要なエコーを通常の欠陥エコーと区別して表示するものである。したがって、これによって再検査の要否を判断するように運用すれば、作業者の判断が介在することはなくなり、検査の均一性を保つことができる。加えて、真正の欠陥による欠陥エコーも含めて再検査することはなくなるので、検査の能率を良くすることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の超音波探傷方法及び装置の一実施例を、図１〜図２を用いて説明する。
図１は本発明の超音波探傷方法に用いる超音波探傷装置の構成を説明する図、図２は本発明の超音波探傷方法を実施したときのエコーを表した図であり、（ａ）は分割型探触子による追従が正常でギャップが変動していない状態で探傷した場合の図、（ｂ）は分割型探触子による追従が不良でギャップが大きくなった状態で探傷した場合の図である。
【００２２】
図１において、１は被検査材である丸ビレットであり、２は表面エコーの影響を低減させるために送受信の振動子を別に設けた分割型探触子を表している。この丸ビレット１の探傷面と分割型探触子２との間には０．５ｍｍ程度のギャップが設けられており、このギャップには接触媒質として水が満たされている。
【００２３】
３はパルサーであり、送信パルスを発生させて、ケーブルを介して分割型探触子２の送信振動子に送信パルスを送るものである。また、４はレシーバーを表しており、分割型探触子２の受信振動子から出力された信号をケーブルを介して受信する。このレシーバー４が受信した信号は、増幅器５によって所定のエコー高さに増幅される。
【００２４】
６は、増幅器５で増幅された受信エコー中、あらかじめ設定した欠陥エコー検出ゲート内における欠陥エコー判定値以上の欠陥エコーを取り出す欠陥エコー検出ゲート装置であり、外部から欠陥エコー判定値とゲート設定位置を与えることができる。また、７は、増幅器５で増幅された受信エコー中、第１回目の表面エコーの発生予測位置に発生する表面エコー判定値以上のエコーを取り出す表面エコー検出ゲート装置を表しており、外部から表面エコー判定値とゲート設定位置を与えることができる。
【００２５】
８はＯＮ／ＯＦＦ切換器であり、欠陥エコー検出ゲート装置６で検出された欠陥エコーが欠陥エコー判定値を超えたときに、欠陥エコー検出ゲート装置６からの信号を受信すると、ゲート出力はＯＮに設定される。一方、表面エコー検出ゲート装置７で検出された第１回目の表面エコーが表面エコー判定値を超えたときに、表面エコー検出ゲート装置７からの信号を受信すると、ゲート出力はＯＦＦに設定される。
【００２６】
さらに、９及び１０は、識別手段として用いるマーカーを表している。マーカー９は、ＯＮ／ＯＦＦ切換器８がＯＮのときに、ＯＮ／ＯＦＦ切換器８から出力される信号を受けると、丸ビレット１の当該位置に例えば赤色の表示を付するものである。一方、マーカー１０は、ＯＮ／ＯＦＦ切換器８がＯＦＦにされたときに、表面エコー検出ゲート装置７から出力される信号を受けると、丸ビレット１の当該位置に例えば白色の表示を付するものである。
【００２７】
次に、図２を用いて、本実施例による超音波探傷方法及び装置の動作について説明する。
図２において、Ｔは送信パルスを、Ｂは底面エコーを、Ｓ１は第１回目の表面エコーを、Ｓ２は第２回目の表面エコーを示しており、第３回目以降の表面エコーについては図示を省略している。また、Ｆは、欠陥エコー検出ゲート装置６によって、Ｓ１の終了位置から底面エコーＢの開始直前までの範囲に設定されたゲートを表しており、その欠陥エコー判定値は例えば３０％に設定されている。
【００２８】
本実施例は、被検査材として図１に示すような丸ビレット１を用いているが、分割型探触子２の追従が完全でギャップが正常であれば、図２（ａ）に示すように、Ｓ１及びＳ２のレベルは共に小さく、３０％に設定した欠陥エコー判定値を超えることはない。したがって、（ａ）の場合には、表面エコーに起因する誤検出は発生しない。
【００２９】
ところが、分割型探触子２の追従が不良でギャップが大きくなると、図２（ｂ）に示すように、多重反射しているＳ１及びＳ２のレベルは何れも顕著になり、３０％に設定した欠陥エコー判定値を超える場合が起こり得るようになる。したがって、このままでは、Ｓ２を欠陥エコーとして誤検出してしまうことになる。
【００３０】
そこで、本発明の超音波探傷方法及び装置では、まず、表面エコー検出ゲート装置７が、Ｓ１の発生予測位置に、図２（ｂ）のＳに示すようなゲートを設定し、その表面エコー判定値を例えば５０％にして、Ｓ１のレベルを監視するようにしている。そして、表面エコー検出ゲート装置７によって検出されるＳ１のレベルが、あらかじめ設定した表面エコー判定値を超えたときは、Ｓ２のレベルも増大して、欠陥エコー検出ゲート装置６で欠陥エコーと誤検出すると考えられるので、欠陥エコー検出ゲート装置６から出力される信号を無効化するようにしている。
【００３１】
ここで、本実施例では、欠陥エコー検出ゲート装置６から出力される信号を無効化する手段としては、表面エコー検出ゲート装置７から出力される信号によって、ＯＮ／ＯＦＦ切換器８をＯＦＦにし、欠陥エコー検出ゲート装置６から出力される信号を遮断する方法を用いている。
【００３２】
本発明の超音波探傷方法及び装置では、上記のような構成を採用したので、多重反射しているＳ１及びＳ２のレベルが共に増大して、Ｓ２が欠陥エコー判定値である３０％を超える状況となっても、Ｓ２を欠陥エコーと誤検出することが防止できるのである。
【００３３】
また、本実施例では、識別手段としてマーカー９及び１０を用いているので、通常の欠陥エコーが検出されたとき、すなわちＯＮ／ＯＦＦ切換器８がＯＮのときは、マーカー９によって当該部位に赤色の表示が付される。これに対して、ギャップが異常な状態となって、ＯＮ／ＯＦＦ切換器８がＯＦＦにされたときは、マーカー１０によって当該部位に白色の表示が付される。したがって、作業者は、ギャップが異常な状態となっていることをマーカーの色によって識別できるので、再検査の要否を的確に判断することができる。
【００３４】
なお、上記実施例では、被検査材として丸ビレット１を用いる場合の例を開示したが、本発明に係る超音波探傷方法及び装置は、例えば厚板や角ビレット等の平面を有する被検査材の探傷にも適用できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波探傷方法及び装置によれば、分割型探触子の追従が不完全でギャップが大きくなり、これによって表面エコーの多重反射が顕著になったときは、欠陥エコー検出ゲート装置からの出力を無効化するので、第２回目以降の表面エコーに起因する誤検出は解消され、検査の均一性を図ることができる。さらに、欠陥エコー検出ゲート装置からの出力が無効化されたときの信号を利用して、通常の欠陥エコーと区別して表示する識別手段を用いれば、作業者の判断が介在することはなくなり、検査の均一性を保つことができる。加えて、真正の欠陥による欠陥エコーも含めて再検査することはなくなるので、検査の能率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波探傷方法に用いる超音波探傷装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の超音波探傷方法を実施したときのエコーを表した図であり、（ａ）は分割型探触子による追従が正常でギャップが変動していない状態で探傷した場合の図、（ｂ）は分割型探触子による追従が不良でギャップが大きくなった状態で探傷した場合の図である。
【図３】従来の超音波探傷方法を実施したときのエコーを表した図であり、（ａ）は分割型探触子による追従が正常でギャップが変動していない状態で探傷した場合の図、（ｂ）は分割型探触子による追従が不良でギャップが大きくなった状態で探傷した場合の図である。
【符号の説明】
２分割型探触子
６欠陥エコー検出ゲート装置
７表面エコー検出ゲート装置
８ＯＮ／ＯＦＦ切換器
Ｆ欠陥エコー検出ゲート
Ｓ表面エコー検出ゲート
Ｓ１第１回目の表面エコー

Claims

分割型探触子を用いたギャップ法による超音波探傷方法において、第１回目の表面エコーの発生予測位置に表面エコー検出ゲートを設け、この表面エコー検出ゲートによって検出された第１回目の表面エコーのレベルがあらかじめ前記表面エコー検出ゲートに設定した表面エコー判定値を超えたときは、前記表面エコー検出ゲートと底面エコー間に設けた欠陥エコー検出ゲートから出力される信号を無効化することを特徴とする超音波探傷方法。
請求項１記載の探傷方法に使用する装置であって、分割型探触子と、この分割型探触子から入力されるエコーから欠陥エコーを検出して信号を出力する欠陥エコー検出ゲート装置と、前記分割型探触子から入力されるエコーから第１回目の表面エコーを検出し、検出された第１回目の表面エコーのレベルがあらかじめ設定した表面エコー判定値を超えたときに信号を出力する表面エコー検出ゲート装置と、この表面エコー検出ゲート装置から出力される信号により前記欠陥エコー検出ゲート装置から出力される信号を遮断するＯＮ／ＯＦＦ切換器と、を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
第１回目の表面エコーのレベルがあらかじめ設定した表面エコー判定値を超えたときには、欠陥エコーを検出した際とは異なる識別を施す識別手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の超音波探傷装置。