JP4884930B2 - Ultrasonic flaw detection apparatus and method - Google Patents
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本発明は超音波探傷方法及び装置に係り、特に、複雑な表面形状を有する被検体に存在する欠陥を検出する超音波探傷装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus, and more particularly to an ultrasonic flaw detection apparatus and method for detecting a defect present in a subject having a complicated surface shape.
鋼構造物の溶接部には各種の欠陥が発生する可能性がある。すなわち、機械的な応力や熱応力などがこういった鋼構造物にかかる場合、溶接部に歪みが生じて疲労亀裂が生じ、また、溶接時に欠陥が有った場合、こういった応力によってその亀裂が広がってゆく可能性がある。 Various defects may occur in the welds of steel structures. That is, when mechanical stress or thermal stress is applied to such a steel structure, the welded portion is distorted and fatigue cracks are formed. The crack may spread.
こういった物体内部、又はアクセスできない物体内面の傷やき裂等の欠陥の非破壊検査試験方法としては従来から、超音波探傷法(Ultrasonic Testing:UT)が知られており、超音波探傷法は、試験結果を即時に表示をすることができ、欠陥が検知された際に即座に対処できる可能性があるなど、効率よく試験を行うことが可能であるため、溶接欠陥や疲労亀裂の検知を行う各種の非破壊検査方法では広く用いられている。 Ultrasonic testing (UT) has been known as a nondestructive inspection test method for defects such as scratches and cracks on the inside of an object or on the inner surface of an inaccessible object. The test results can be displayed immediately, and when a defect is detected, it can be dealt with immediately. It is widely used in various nondestructive inspection methods.
この超音波探傷法では、物体の表面に配置したプローブ(探触子)内の振動子にパルス電圧を印加して超音波を発生させ、物体の表面から被検体の内部又は被検体内面に向けて照射して、反射してきた超音波をプローブで受信して解析することで、欠陥の大きさ、種類、位置等の状態を判断する。 In this ultrasonic flaw detection method, an ultrasonic wave is generated by applying a pulse voltage to a transducer in a probe (probe) arranged on the surface of an object, and is directed from the object surface to the inside of the subject or the inside of the subject. The state of the defect such as the size, type, and position is determined by receiving and analyzing the reflected ultrasonic wave with a probe.
ただ、この超音波探傷法では、プローブ(探触子)と被検体の間に空気があると超音波が被検体に到達しないが、こういった溶接部表面には通常凹凸があるため、一般的にはカプラントとして水や油を使う水浸法によりプローブと被検体表面の間の空間を埋め、探傷することが行われている。
しかしながら、例えば鋼板に管を貫通させて溶接したような場合、その周囲に肉盛りが生じて検査部位が平面でなくなり、形状が複雑に変化していると、例え水浸法でも検査が困難という問題があった。これは、特に図13に示したように、鋼板80にある角度を持って管81を貫通させたような場合、管の周囲の溶接による肉盛形状は管と鋼板が接触する位置によって例えば82、83のように異なるため、さらに困難となって従来では、こういった部位の超音波探傷法による検査は行われていなかった。
However, in this ultrasonic flaw detection method, if there is air between the probe (probe) and the subject, the ultrasound does not reach the subject, but the surface of these welds is usually uneven, Specifically, the flaw detection is performed by filling the space between the probe and the subject surface by a water immersion method using water or oil as a coplant.
However, for example, when a pipe is penetrated through a steel plate and welded, there is a buildup around it, the inspection site is not flat, and the shape changes complicatedly, for example, it is difficult to inspect even with the water immersion method There was a problem. Particularly, as shown in FIG. 13, when the
すなわちこういった超音波探傷法では、一列に配列した振動子やマトリクス状に配列した振動子により発生する超音波に時間差を持たせ、特定位置に収束させてその反射波を見るようにしているが、例えば図14(A)に71で示した部位のように表面形状が一定でないと、被検体に進入した超音波の屈折方向が意図した方向と異なることになり、ビームが広がってしまったり望むところに収束しなくなる、といった問題が生じる。
そのため、図14(B)に示すように、一列に配列したプローブ(探触子)72から初めの送受信で表面形状の凹凸を測定して、図14(C)に示すように、その表面形状の結果をフィードバックして、遅延時間を考慮して凹凸の影響を補正してビームを一点Pに収束させるようにして検査を行うアダプティブUT法(アダプティブ超音波探傷法)が存在する。
That is, in such an ultrasonic flaw detection method, a time difference is given to ultrasonic waves generated by transducers arranged in a line or transducers arranged in a matrix, and the reflected waves are observed by focusing on a specific position. However, if the surface shape is not constant, for example, as indicated by 71 in FIG. 14A, the refraction direction of the ultrasonic wave that has entered the subject will be different from the intended direction, and the beam may spread. The problem arises that it does not converge where desired.
Therefore, as shown in FIG. 14B, surface irregularities are measured by initial transmission / reception from probes (probes) 72 arranged in a row, and as shown in FIG. There is an adaptive UT method (adaptive ultrasonic flaw detection method) that feeds back the results and corrects the influence of the unevenness in consideration of the delay time and converges the beam to a single point P.
また、予め検査対象の表面形状を測定して、それによって焦点を収束させて超音波探傷を行うものとして、特許文献1が知られており、この特許文献1に示された超音波探傷装置は、従来の超音波探傷では、正面に反射体があることを前提に超音波を垂直方向に送信し、特定の焦点深度の画像化を行っているため、表面が曲面形状の検査対象の場合には、焦点がばらついてしまって高精度な画像化が不可能であったため、マトリクス状の探触子を用い、往復超音波伝播時間データに基づき、検査対象の表面形状及び内部状態を画像合成して探傷するようにしたものである。 Further, Patent Document 1 is known as a technique for measuring a surface shape of an inspection object in advance and thereby performing an ultrasonic flaw by converging the focal point, and the ultrasonic flaw detection apparatus disclosed in Patent Document 1 is described below. In conventional ultrasonic flaw detection, ultrasonic waves are transmitted in the vertical direction on the assumption that there is a reflector on the front, and imaging with a specific depth of focus is performed. Since the focus has varied and high-accuracy imaging has been impossible, an image of the surface shape and internal state of the object to be inspected is synthesized based on the round-trip ultrasonic propagation time data using a matrix probe. It was designed to detect flaws.
しかしながら、特許文献1に示された超音波探傷装置は、予め検査対象の表面形状を画像合成し、それによって焦点のばらつきを防いで超音波探傷を行ってはいるが、円筒等の曲面形状や表面にビードを有する溶接部を対象としており、前記したような鋼板にある角度を持って貫通させた管の溶接部のように、肉盛形状が一層複雑となっている部位の探傷について、精度よく表面形状を測定する技術については示唆されてない。 However, the ultrasonic flaw detection apparatus disclosed in Patent Document 1 preliminarily synthesizes an image of the surface shape of the inspection target, thereby performing ultrasonic flaw detection while preventing variation in focus. It is intended for welds with beads on the surface, and it is accurate for flaw detection in parts where the built-up shape is more complicated, such as the welds of pipes that penetrate through steel plates at an angle as described above There is no suggestion of techniques for measuring surface shapes well.
また、前記したようにアダプティブUT法においては、表面形状の結果をフィードバックして、遅延時間を考慮して凹凸の影響を補正してビームを一点に収束させるようにして検査するため、表面形状の測定精度がアダプティブUT法の精度向上には重要である。
さらに、カプラントとして水や油内での音速、さらに検査対象物内での音速によって、水や油と表面との間での屈折角が変わるため、音速がずれると収束位置が変わってしまう問題があるため、精度よい音速の測定がアダプティブUT法の精度向上には重要である。
Further, as described above, in the adaptive UT method, the surface shape result is fed back, the influence of the unevenness is corrected in consideration of the delay time, and the inspection is performed so that the beam converges to one point. Measurement accuracy is important for improving the accuracy of the adaptive UT method.
Furthermore, since the refraction angle between water and oil and the surface changes depending on the speed of sound in water or oil as well as the speed of sound in the inspection object as a coplant, there is a problem that the convergence position changes when the sound speed shifts. Therefore, accurate sound speed measurement is important for improving the accuracy of the adaptive UT method.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被検体にある角度を持って貫通させた管の溶接部のような肉盛形状が複雑となっている部位の探傷をおこなうアダプティブUT法の探傷精度を向上して信頼性のある検査結果を得ることができるようにした超音波探傷装置及び方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is an adaptive UT that performs flaw detection in a portion where the build-up shape is complicated, such as a welded portion of a pipe penetrated at a certain angle through a subject. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic flaw detection apparatus and method capable of improving the flaw detection accuracy of a method and obtaining a reliable inspection result.
上記課題を解決するため本発明における超音波探傷装置は、被検体に超音波を出射する複数の振動子を配列したフェーズドアレイ探触子を被検体に対向させ、該被検体表面形状に基づき、前記各振動子から出射した超音波が被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子の超音波出射遅延時間を算出し、前記被検体内部の所定位置に超音波を集束させて探傷を行う超音波探傷装置であって、
前記振動子に超音波を供給する送信制御手段と、前記被検体から反射してきた超音波を前記振動子を介して受け取る受信制御手段と、該受信制御手段より受け取った超音波を、前記送信制御手段および前記受信制御手段により制御して被検体の所定範囲の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出する表面形状算出手段とを具え、
前記表面形状算出手段は、前記送信制御手段よりの超音波の出射タイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射し、該複数の角度で出射した信号によって得られた複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するとともに、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention has a phased array probe in which a plurality of transducers that emit ultrasonic waves are arranged on a subject to face the subject, and based on the shape of the subject surface, The ultrasonic wave emission delay time of each transducer is calculated so that the ultrasonic wave emitted from each transducer is focused on a predetermined position inside the subject, and the ultrasonic wave is focused on the predetermined location inside the subject to detect flaws. an ultrasonic flaw detection apparatus which performs,
Transmission control means for supplying ultrasonic waves to the vibrator, reception control means for receiving ultrasonic waves reflected from the subject via the vibrator , and ultrasonic waves received from the reception control means for the transmission control is controlled by means and said reception control means with a plurality of calculating the surface shape data of a predetermined range of the subject, the surface shape calculating means for calculating the surface shape of the subject by synthesis of the surface shape data of the plurality of the equipped,
The surface shape calculation means controls the emission timing of the ultrasonic waves from the transmission control means to emit light at a plurality of angles to the subject, and a plurality of surface shapes obtained by signals emitted at the plurality of angles The surface shape of the subject is calculated by synthesizing the data, and the synthesis sets one of a plurality of surface shape data obtained at the emission of each angle as a reference surface shape, and the remaining surface shape data is When the reflection intensity is higher than the reference surface shape data, the surface shape is calculated by moving to the data having a high reflection intensity so as to form a smooth curve .
また、本発明における超音波探傷方法は、被検体に超音波を出射する複数の振動子を配列したフェーズドアレイ探触子を被検体に対向させ、該被検体表面形状に基づき、前記各振動子から出射した超音波が被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子の超音波出射遅延時間を算出し、前記被検体内部の所定位置に超音波を集束させて探傷を行う超音波探傷方法であって、
前記複数の振動子のそれぞれからの発信する超音波の出射タイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射するようにして、被検体の所定の範囲に対して前記複数の角度で出射した信号から複数の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するようにし、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されるものであることを特徴とする。
In the ultrasonic flaw detection method according to the present invention, a phased array probe in which a plurality of transducers that emit ultrasonic waves are arranged on a subject is opposed to the subject, and each of the transducers is based on the shape of the subject surface. The ultrasonic wave emission delay time of each transducer is calculated so that the ultrasonic wave emitted from the object is focused on a predetermined position inside the subject, and the ultrasonic wave is focused on the predetermined position inside the subject to perform flaw detection. a testing method,
By controlling the emission timing of the ultrasonic wave transmitted from each of the plurality of transducers to emit at a plurality of angles with respect to the subject, the light is emitted at the plurality of angles with respect to a predetermined range of the subject. A plurality of surface shape data are calculated from the obtained signals, and the surface shape of the subject is calculated by combining the plurality of surface shape data, and the combining is performed on a plurality of surfaces obtained at each angle of emission. Any one of the shape data is set as a reference surface shape, and when the remaining surface shape data has a higher reflection intensity than the reference surface shape data, the data having a higher reflection intensity is moved to form a smooth curve. Thus, the surface shape is calculated .
このように超音波探傷装置及び方法によれば、被検体の所定範囲の表面形状を複数の表面形状データから合成することによって算出するため、被検体の表面形状の測定精度が向上し、その結果として被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子の超音波出射遅延時間の算出精度が向上し探傷精度が向上する。 According to the ultrasonic flaw detection apparatus and method, for calculated by plurality of the surface shape data or we synthesis a predetermined range of the surface shape of the object, to improve the measurement accuracy of the surface shape of the object, As a result, the calculation accuracy of the ultrasonic wave emission delay time of each transducer is improved so as to focus on a predetermined position inside the subject, and the flaw detection accuracy is improved.
そして、係る発明によれば、表面形状に対して複数の角度から探傷するため、表面が傾斜していても傾斜面に対して直角方向に近い方向から当たって強い反射信号を得ることができるようになるため、表面形状の測定精度が向上する。
また、被検体の表面に対して垂直に探傷して表面形状を算出するものに比べて、複数角度で出射するため広い範囲の表面形状を測定できるため、一箇所に取付けられて探傷する探触子に対して測定の幅が広がる。
And, according to the engagement Ru invention, for testing a plurality of angles relative to the surface shape, that the surface to obtain a strong reflected signal hits from a direction close to the direction perpendicular to the inclined surface be inclined As a result, the measurement accuracy of the surface shape is improved.
Compared to the case where the surface shape is calculated by flaw detection perpendicular to the surface of the subject, the surface shape can be measured over a wide range because the light is emitted at a plurality of angles. A wider range of measurements for the child.
また、本発明によれば、前記合成は各角度の出射において最大強度を抽出した反射データを合成して前記表面形状を算出するので、表面形状を推定するときに反射強度が高いところ(表面の角度と探傷角度とが直角に近いところ)が優先され、表面形状の精度が向上する。 Further , according to the present invention, the synthesis is performed by synthesizing the reflection data obtained by extracting the maximum intensity at the emission of each angle to calculate the surface shape. Therefore, when the surface shape is estimated, the reflection intensity is high (surface The position where the angle and the flaw detection angle are close to a right angle) is given priority, and the accuracy of the surface shape is improved.
また、本発明によれば、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状を算出することによって、表面形状データを単に合成せずに、ノイズによる極端に強い反射部分の変化を補正して滑らかな形状とすることで、正確で精度の高い表面形状データを得ることができる。 Further , according to the present invention, the synthesis sets any one of a plurality of surface shape data obtained at the emission of each angle as a reference surface shape, and the remaining surface shape data is higher than the data of the reference surface shape In the case of the reflection intensity, the surface shape is calculated by moving to the data with a high reflection intensity so as to form a smooth curve, so that an extremely strong reflection portion due to noise is not simply synthesized. By correcting the change to obtain a smooth shape, accurate and highly accurate surface shape data can be obtained.
そして、本発明は好ましくは、前記表面形状算出手段は前記送信制御手段からの出射信号および前記受信制御手段による受信信号を開口合成処理法によって制御および処理して、複数の表面形状データから被検体の表面形状を算出することを特徴とする。
開口合成処理法とは、複数の振動子のうちの一つの振動子で超音波を送信し、他の振動子全てで受信して位相を考慮して合成することで画像化し、さらに送信を全ての振動子の位置で行ない合成することで高い計測精度を得る手法である。
従って、係る発明においてはこのような開口合成処理法を用いることによって複数の振動子の送信タイミングと、受信タイミングとをそれぞれ、送信制御手段と受信制御手段とによって制御して、精度の高い表面形状データを得ることができる。
In the present invention, preferably , the surface shape calculation means controls and processes the emission signal from the transmission control means and the reception signal from the reception control means by an aperture synthesis processing method, and uses a plurality of surface shape data as a subject. The surface shape is calculated.
Aperture synthesis processing method is to transmit an ultrasonic wave by one transducer among multiple transducers, receive it by all other transducers and combine them in consideration of the phase, and then transmit all of them. This is a technique for obtaining high measurement accuracy by performing the synthesis at the position of the vibrator.
Accordingly, in such an invention, by using such an aperture synthesis processing method, the transmission timing and the reception timing of a plurality of transducers are controlled by the transmission control means and the reception control means, respectively, and a highly accurate surface shape is obtained. Data can be obtained.
また、本発明は好ましくは、前記表面形状算出手段は出射ビームの集束位置の深さを任意に設定して探傷させ、該探傷結果得られた表面形状に新たな集束位置の深さを変更して探傷させて再度表面形状を測定し、該再度の表面形状データを前回算出された表面形状データと比較し、表面形状が変化しなくなるまで前記集束位置の深さの変更を繰り返して、変化しなくなったときの形状を被検体の表面形状として算出するように構成されてなることを特徴とする。
係る発明によれば、被検体と探触子との距離を算出したり、設置位置を特定することなく、任意の位置に設置して探傷を繰り返すことで簡単に表面形状を算出できるとともに、表面形状の測定精度が向上する。
In the present invention, it is preferable that the surface shape calculating means arbitrarily sets the depth of the focused position of the outgoing beam for flaw detection, and changes the depth of the new focus position to the surface shape obtained as a result of the flaw detection. The surface shape is measured again, the surface shape data is compared again with the previously calculated surface shape data, and the depth of the focusing position is changed repeatedly until the surface shape does not change. The configuration is such that the shape when it disappears is calculated as the surface shape of the subject.
According to the invention, the surface shape can be easily calculated by repeating the flaw detection by installing at an arbitrary position without calculating the distance between the subject and the probe or specifying the installation position. The shape measurement accuracy is improved.
又本発明は、前記被検体が、肉盛形状を有する溶接部位である装置において、前記振動子に超音波を供給する送信制御手段と、前記被検体から反射してきた超音波を前記振動子を介して受け取る受信制御手段と、前記溶接部位の被検体の温度に基づいて被検体内の超音波音速を補正する音速補正手段と、該音速補正手段により音速補正された超音波を、前記送信制御手段および前記受信制御手段により制御して被検体の所定範囲の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出する表面形状算出手段とを具え、
前記表面形状算出手段は、前記送信制御手段よりの超音波の出射タイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射し、該複数の角度で出射した信号によって得られた複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するとともに、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されることを特徴とする(請求項2記載の発明)。
According to the present invention, in the apparatus in which the subject is a welded part having a build-up shape, transmission control means for supplying ultrasonic waves to the vibrator, and ultrasonic waves reflected from the subject are passed through the vibrator. Receiving control means for receiving the sound, sound speed correcting means for correcting the ultrasonic sound velocity in the object based on the temperature of the object at the welding site, and the transmission control of the ultrasonic wave corrected by the sound speed correcting means. is controlled by means and said reception control means with a plurality of calculating the surface shape data of a predetermined range of the subject, the surface shape calculating means for calculating the surface shape of the subject by synthesis of the surface shape data of the plurality of the equipped,
The surface shape calculation means controls the emission timing of the ultrasonic waves from the transmission control means to emit light at a plurality of angles to the subject, and a plurality of surface shapes obtained by signals emitted at the plurality of angles The surface shape of the subject is calculated by synthesizing the data, and the synthesis sets one of a plurality of surface shape data obtained at the emission of each angle as a reference surface shape, and the remaining surface shape data is invention wherein when the high reflection strength than the data in the reference surface shape, characterized in that the surface shape by moving to a smooth curve data with a high the reflection intensity is calculated (claim 2 wherein )
係る発明によれば、被検体の温度に基づいて被検体内の音速を補正するため、精度のよい音速を用いて屈折率を計算でき、その結果被検体内部の所定位置に集束するように、個々の振動子の超音波出射遅延時間の算出精度が向上し探傷精度が向上する。 According to such an invention, in order to correct the sound velocity in the subject based on the temperature of the subject, the refractive index can be calculated using a precise sound velocity, and as a result, focused on a predetermined position inside the subject . Calculation accuracy of the ultrasonic wave emission delay time of each transducer is improved, and flaw detection accuracy is improved.
さらに、請求項5に係る発明は前記した超音波探傷方法の発明であり、前記複数の振動子のそれぞれからの発信受信する、前記溶接部位の被検体の温度に基づいて音速補正された超音波のタイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射するようにし、被検体の所定の範囲に対して複数の角度で出射した信号から複数の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するようにし、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されるものである。
Further, the invention according to
係る発明によれば、表面形状に対して複数の角度から探傷するため、表面が傾斜していても傾斜面に対して直角方向に近い方向から当たって強い反射信号を得ることができるようになるため、表面形状の測定精度が向上する。
また、被検体の表面に対して垂直に探傷して表面形状を算出するものに比べて、複数角度で出射するため広い範囲の表面形状を測定できるため、一箇所に取付けられて探傷する探触子に対して測定の幅が広がる。
According to the invention, since flaw detection is performed from a plurality of angles with respect to the surface shape, a strong reflected signal can be obtained by hitting from a direction close to a right angle to the inclined surface even if the surface is inclined. Therefore, the measurement accuracy of the surface shape is improved.
Compared to the case where the surface shape is calculated by flaw detection perpendicular to the surface of the subject, the surface shape can be measured over a wide range because the light is emitted at a plurality of angles. A wider range of measurements for the child.
係る発明によれば、被検体と探触子との距離を算出したり、設置位置を特定することなく、任意の位置に設置して探傷を繰り返すことで簡単に表面形状を算出できるとともに、表面形状の測定精度が向上する。 According to the invention, the surface shape can be easily calculated by repeating the flaw detection by installing at an arbitrary position without calculating the distance between the subject and the probe or specifying the installation position. The shape measurement accuracy is improved.
又請求項2記載の発明によれば、被検体の温度に基づいて被検体内の音速を補正するため、精度のよい音速を用いて屈折率を計算でき、その結果被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子の超音波出射遅延時間の算出精度が向上し探傷精度が向上する。
According to the second aspect of the present invention, since the sound velocity in the subject is corrected based on the temperature of the subject, the refractive index can be calculated using the accurate sound velocity, and as a result, the refractive index can be calculated at a predetermined position inside the subject. The calculation accuracy of the ultrasonic wave emission delay time of each transducer is improved so as to converge, and the flaw detection accuracy is improved.
以上記載のごとく本発明になる超音波探傷装置及び方法によれば、被検体にある角度を持って貫通させた管の溶接部のような肉盛形状が複雑となっている部位の探傷をおこなうアダプティブUT法の探傷精度を向上して信頼性のある検査結果を得ることができる。 As described above, according to the ultrasonic flaw detection apparatus and method according to the present invention, flaw detection is performed on a portion where the build-up shape is complicated, such as a welded portion of a pipe that penetrates the subject at a certain angle. It is possible to improve the flaw detection accuracy of the adaptive UT method and obtain a reliable inspection result.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は本発明の探触子の設置状態を示す概略説明図であり、(A)は鋼板に垂直に管が貫通した状態を示し、(B)は鋼板に斜めに管が貫通した状態の断面図を示す。図2は第1の実施形態における制御装置のブロック図、図3は第1の実施形態の超音波ビーム状態を示す説明図、図4は第1の実施形態の合成の方法を示すフロー図、図5は第2の実施形態の超音波ビーム状態を示す説明図、図6は第2の実施形態の合成の方法を示すフロー図、図7は第3の実施形態の超音波ビーム状態を示す説明図、図8は第3の実施形態の表面形状算出を示すフロー図、図9は第4の実施形態の超音波ビーム状態を示す説明図、図10は第4の実施形態の表面形状算出を示すフロー図、図11は第5の実施形態を示す全体制御ブロック図、図12は第5の実施形態における音速測定手段を示す説明図である。
(第1実施形態)
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the installation state of the probe of the present invention, (A) shows a state in which a pipe penetrates perpendicularly to a steel sheet, and (B) shows a state in which the pipe penetrates obliquely through the steel sheet. A cross-sectional view is shown. FIG. 2 is a block diagram of the control device in the first embodiment, FIG. 3 is an explanatory diagram showing an ultrasonic beam state of the first embodiment, and FIG. 4 is a flowchart showing a synthesis method of the first embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the ultrasonic beam state of the second embodiment, FIG. 6 is a flowchart showing the synthesis method of the second embodiment, and FIG. 7 shows the ultrasonic beam state of the third embodiment. FIG. 8 is a flowchart showing the calculation of the surface shape of the third embodiment, FIG. 9 is an explanatory diagram showing the ultrasonic beam state of the fourth embodiment, and FIG. 10 is the calculation of the surface shape of the fourth embodiment. FIG. 11 is an overall control block diagram showing the fifth embodiment, and FIG. 12 is an explanatory diagram showing sound speed measuring means in the fifth embodiment.
(First embodiment)
本発明の第1の実施形態の超音波探傷装置及び方法は、図1(A)に示すように、鋼板3に管5を貫通させてその貫通位置を溶接し、その溶接部位7を被検体として探傷を行う。特に図1(B)に示すように鋼板3に対して管5が傾斜して貫通する場合にはその溶接部位7は複雑な溶接形状となる。探傷は、被検体7に超音波を出射する複数の振動子9を一列に配列したアレイ型の探触子11によって行う。
As shown in FIG. 1 (A), the ultrasonic flaw detection apparatus and method according to the first embodiment of the present invention penetrate a
探触子11は溶接部位7に対向して一定距離を置いて取付けられ、探触子11と溶接部位7との間にはカプラントとしての水が介在されており、水浸法によるアダプティブUT法(アダプティブ超音波探傷法)によって探傷する。
すなわち、被検体7に超音波を出射する複数の振動子9を配列した探触子11を被検体7にカプラントの水を介して対向させ、被検体7の表面形状をもとに、前記各振動子9から出射した超音波が被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子9の超音波出射遅延時間を算出して、該算出された出射遅延時間によって出射された超音波によって探傷を実施する。
The
That is, the
表面形状情報の算出については、後に詳述するが、概略は探触子1から発して被検体7の表面から反射してきた超音波により、探触子1から被検体7の表面までの距離を算出して表面形状を測定する。被検体7の内部の所定位置に超音波ビームが集束するように個々の振動子9に対する遅延時間を算出する上で、その表面形状情報を正確に測定することが重要である。
The calculation of the surface shape information will be described in detail later, but in general, the distance from the probe 1 to the surface of the subject 7 is determined by the ultrasonic waves emitted from the probe 1 and reflected from the surface of the
図2に示すブロック図を参照して超音波探傷装置の制御装置10について説明する。
制御装置10は、探触子11の振動子9に超音波を供給する送信制御手段15と、被検体7から反射してきた超音波を振動子9を介して受け取る受信制御手段17と、送信制御手段15によって各々の振動子9からの出射タイミングを制御するとともに受信制御手段17によって受信タイミングを制御して被検体7の所定範囲の表面形状データを複数算出する形状データ算出手段19と、該複数の表面形状データを比較または合成することによって被検体7の表面形状を算出する形状算出部21とを備えている。そしてこの形状データ算出手段19と形状算出部21とによって表面形状算出手段22を構成している。
また、各振動子9から出射した超音波が被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子9の超音波出射の遅延時間を算出する遅延計算手段20を有している。
The
The
Further, it has a delay calculation means 20 for calculating the delay time of the ultrasonic wave emission of each
さらに、制御装置10は、形状算出部21によって算出された被検体7の表面形状データを記憶する形状メモリ23、振動子9を介して受け取った受信信号を波形を記憶する波形メモリ25、波形メモリ25に記憶された波形から被検体7の内部の探傷結果をモニタ27やデータ記録装置29に表示させるためのデータ表示計算手段31を備えている。
Further, the
第1の実施の形態では、複数の振動子9からなる探触子11がフェーズドアレイ方式の探触子であり、各振動子9から発信される超音波ビームに、発信遅延時間を設定することによって、探触子11から出射されるビーム角度を垂直以外の任意の角度に設定できる。
In the first embodiment, the
表面形状算出手段22は送信制御手段15と受信制御手段17との作動を制御することによって、図3(A)に示す探傷角度X1(例えば10度探傷)による表面計測と、(B)に示す垂直による表面計測と、(C)に示す探傷角度X2(例えば−10度探傷)による表面計測とを行うように複数角度に超音波ビームを出射する。そして、反射データは受信制御手段17によって受信して、波形メモリ25に記憶される。
The surface shape calculation means 22 controls the operation of the transmission control means 15 and the reception control means 17, thereby measuring the surface at the flaw detection angle X1 (for example, 10 degree flaw detection) shown in FIG. 3A, and shown in FIG. Ultrasonic beams are emitted at a plurality of angles so as to perform vertical surface measurement and surface measurement at a flaw detection angle X2 (for example, −10 degree flaw detection) shown in FIG. The reflection data is received by the reception control means 17 and stored in the
波形メモリ25に記憶された反射データから、形状データ算出手段19によって被検体7の所定範囲の表面形状データが出射角度に応じて複数算出される。そして、それら表面形状データが形状算出部21で合成される。合成することによって図3(D)に示す範囲の形状が測定されることになる。また、それぞれの角度での表面形状データが合成されてその結果、図3(E)のような合成後の表面形状データが算出される。
From the reflection data stored in the
図4に形状算出部21における合成の制御フロー図を示す。図4に示すように、まずステップS1で各角度の探傷結果内でビームの最大強度を抽出する。すなわち出射角度に対して直角に近い向きに傾斜している位置を把握するのに利用でき、さらに、重ね合わせる範囲を指定する際の参考とできる。すなわち、各探傷結果の最大強度が含まれている範囲を重ねることによって、より精度の高い表面形状を測定することができるからである。
FIG. 4 shows a composition control flow chart in the
そして、次にステップS3で重ね合わせる範囲を指定する。そしてステップS5でその重ね合わせる範囲内において重ね合わせる位置を指定する。そしてステップS7でその指定した位置に存在する反射データの個数はいくつかを判定する。
0(ゼロ)個の場合にはステップS9に進みその位置の値はなしとし、1個の場合にはステップS11に進みその位置の値はそのビームの反射データを用い、さらに2個以上の場合にはステップS13に進み各角度の探傷結果間で最大強度の反射データの値を採用する。そして次のステップS15で指定された範囲の重ね合せ位置を全て見たかを判定して、見ていなければステップS5に戻って残りの位置を指定してステップS7からS15を繰り返し、全ての位置を見た場合に終了する。
In step S3, a range to be overlapped is designated. In step S5, the overlapping position is designated within the overlapping range. In step S7, the number of reflection data existing at the designated position is determined.
If the number is 0 (zero), the process proceeds to step S9, and the value of the position is none. If the number is 1, the process proceeds to step S11. The value of the position uses the reflection data of the beam. Advances to step S13 and adopts the value of the reflection data with the maximum intensity between the flaw detection results at each angle. Then, it is determined whether or not all the overlapping positions in the range designated in the next step S15 have been viewed. If not, the process returns to step S5 to specify the remaining positions and repeat steps S7 to S15. It ends when it sees.
以上のように、第1の実施形態によれば、被検体の所定範囲の表面形状を複数の表面形状データを合成して算出するため、被検体の表面形状の測定精度が向上し、その結果として被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子の超音波出射遅延時間の算出精度が向上し探傷精度が向上する。 As described above, according to the first embodiment, since the surface shape of the predetermined range of the subject is calculated by combining a plurality of surface shape data, the measurement accuracy of the surface shape of the subject is improved, and as a result As described above, the calculation accuracy of the ultrasonic wave emission delay time of each transducer is improved so as to be focused at a predetermined position inside the subject, and the flaw detection accuracy is improved.
すなわち、表面形状に対して複数の角度から探傷して表面形状を算出するので、表面が傾斜していても傾斜面に対して直角方向に近い方向から当たった超音波ビームに対して強い反射信号を得ることができるようになるため、表面形状の測定精度が向上する。
また、被検体の表面に対して垂直だけの一方向に探傷して表面形状を算出するものに比べて、複数角度で出射するため一度に広い範囲の表面形状を測定できるため、測定の幅が広がる。
In other words, since the surface shape is calculated by flaw detection from a plurality of angles with respect to the surface shape, a strong reflected signal with respect to an ultrasonic beam hit from a direction close to a direction perpendicular to the inclined surface even if the surface is inclined Therefore, the measurement accuracy of the surface shape is improved.
Compared to the case where the surface shape is calculated by flaw detection only in one direction perpendicular to the surface of the subject, since the surface shape is emitted at a plurality of angles, a wide range of surface shapes can be measured at one time. spread.
さらに、各探傷結果の合成が、各角度の出射において最大強度を抽出したビームの反射データを用いて合成して表面形状を算出するので、表面形状を推定するときに反射強度が高いところ(表面の角度と探傷角度とが直角に近いところ)が優先されるため、表面形状の精度が向上する。
その結果として被検体7内部の所定位置に集束するように個々の振動子9の超音波出射遅延時間の算出精度が向上し探傷精度が向上する。
Furthermore, since the surface shape is calculated by combining the flaw detection results using the reflection data of the beam with the maximum intensity extracted at each angle of emission, the surface has a high reflection intensity when estimating the surface shape (surface Therefore, the surface shape accuracy is improved.
As a result, the calculation accuracy of the ultrasonic wave emission delay time of each
(第2の実施形態)
次に、第1の実施形態において説明した合成方法について、異なる方法の第2の実施形態について、図5、6を参照して説明する。
表面形状算出手段22が送信制御手段15と受信制御手段17との作動を制御することによって、図5(A)に示すように探傷角度X1(例えば10度探傷)による表面計測と、(B)に示す垂直による表面計測と、(C)に示す探傷角度X2(例えば−10度探傷)による表面計測を行うように複数角度に超音波ビームを出射する。そして、反射データは受信制御手段17によって受信して、波形メモリ25に記憶される。この構成は第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, with respect to the synthesis method described in the first embodiment, a second embodiment of a different method will be described with reference to FIGS.
The surface shape calculation means 22 controls the operation of the transmission control means 15 and the reception control means 17 so that the surface measurement based on the flaw detection angle X1 (for example, 10 degree flaw detection) as shown in FIG. The ultrasonic beam is emitted at a plurality of angles so that the surface measurement by the vertical shown in FIG. 5 and the surface measurement by the flaw detection angle X2 (for example, −10 degree flaw detection) shown in FIG. The reflection data is received by the reception control means 17 and stored in the
そして、図6の制御フロー図に示すように、まずステップS21で代表的な探傷角度で表面形状を測定する。例えば、図5(B)の垂直による表面計測結果を基準表面形状として設定する。次のステップS23で表面が滑らかな曲線になるように表面を調整して補正する。すなわちノイズ等による極端な信号は補正して滑らかな曲線とする。
次に、ステップS25において、残りの探傷角度による表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して図5(B')の表面形状データを算出する。次にステップS27で収束を判定して収束していなければステップS23に戻って、ステップS23、S25を収束するまで繰り返す。
Then, as shown in the control flow diagram of FIG. 6, first, in step S21, the surface shape is measured at a typical flaw detection angle. For example, the vertical surface measurement result in FIG. 5B is set as the reference surface shape. In the next step S23, the surface is adjusted and corrected so that the surface becomes a smooth curve. That is, an extreme signal due to noise or the like is corrected to obtain a smooth curve.
Next, in step S25, when the surface shape data based on the remaining flaw detection angle has a reflection intensity higher than that of the reference surface shape data, the data moves to a data having a high reflection intensity so as to form a smooth curve. B ′) surface shape data is calculated. Next, in step S27, the convergence is determined, and if not converged, the process returns to step S23, and steps S23 and S25 are repeated until convergence.
このステップS27の収束は、ステップS23、S25を行って表面形状データの変化が小さいか否かを判定するものである。
そしてステップS27の判定結果が収束したと判定された場合には、その結果を図5(D)の表面形状データとして出力する。なお、基準表面形状を図5(A)と設定した場合には、前記同様にステップS23、S25を行って図5(A')の表面形状を算出し、基準表面形状を図5(C)と設定した場合には、ステップS23、S25を行って図5(C')の表面形状を算出する。
The convergence of step S27 is performed by performing steps S23 and S25 to determine whether or not the change in the surface shape data is small.
And when it determines with the determination result of step S27 having converged, the result is output as surface shape data of FIG.5 (D). When the reference surface shape is set as FIG. 5 (A), steps S23 and S25 are performed in the same manner as described above to calculate the surface shape of FIG. 5 (A ′), and the reference surface shape is shown in FIG. 5 (C). Is set, step S23 and S25 are performed to calculate the surface shape of FIG.
このように、第2の実施形態によれば、各探傷角度の表面形状データの合成を、いずれかの探傷角度の測定結果を基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して表面形状を算出するため、表面形状データを単に合成せずに、ノイズによる極端に強い反射部分の変化を補正しかつ滑らかな形状としながら合成することで、正確で精度の高い表面形状データを得ることができる。 Thus, according to the second embodiment, the synthesis of the surface shape data for each flaw detection angle is set with the measurement result of any flaw detection angle as the reference surface shape, and the remaining surface shape data is the reference surface shape. When the reflection intensity is higher than the above data, the surface shape is calculated by moving to the high reflection intensity data so as to form a smooth curve. Therefore, the reflection is extremely strong due to noise without simply synthesizing the surface shape data. By correcting the change in the portion and synthesizing with a smooth shape, accurate and highly accurate surface shape data can be obtained.
さらに、各探傷角度の表面形状データのそれぞれを基準表面形状として、他の表面形状データによって補正および移動を繰り返して表面形状データを算出して、各表面形状データが収束したかどうかを判定することによって、複数の出射角度によって得られた複数の表面形状データをそれぞれ反映した、精度の高い表面形状を得ることができる。 Furthermore, each surface shape data at each flaw detection angle is set as a reference surface shape, and correction and movement are repeated with other surface shape data to calculate the surface shape data and determine whether each surface shape data has converged. Thus, it is possible to obtain a highly accurate surface shape reflecting a plurality of surface shape data obtained by a plurality of emission angles.
(第3の実施形態)
次に、前記第1の実施形態において説明した複数の振動子9をフェーズドアレイ方式で制御、処理したのに替えて、表面形状算出手段22が開口合成処理法によって出射、受信信号を制御、処理して表面形状を算出する第3の実施形態について図7、8を参照して説明する。
開口合成処理法とは、複数の振動子9のうちの一つの振動子9で超音波ビームを送信し、他の振動子9の全てで受信して位相を考慮して合成することで画像化し、さらに送信を全ての振動子9の位置で行ない合成することで高い計測精度を得る手法である。
(Third embodiment)
Next, instead of controlling and processing the plurality of
In the aperture synthesis processing method, an ultrasonic beam is transmitted by one
図7に開口合成処理法を用いたときの超音波ビームの出射、反射の概略を示し、図8に制御フロー図を示す。図8に示すように、まずステップS31で、1つの振動子を選択して、超音波を送信する。送信ビームは図7に示すように振動子9から広がって出射する。そして次のステップS33で、反射ビームを他のすべて受信振動子で超音波を受信し、データを取得する。そしてステップS35で、全ての振動子で超音波送信したかを判定し、していなければステップS31に戻って超音波の送信を行い、全ての振動子で超音波を送信するまで繰り返す。すなわち、図7(A)、(B)、(C)で示すように送信振動子を移動して全ての振動子で送信するまで繰り返す。なお、送信振動子、受信振動子の送受信制御は、送信制御手段15および受信制御手段17によって行われる。
FIG. 7 shows an outline of emission and reflection of an ultrasonic beam when the aperture synthesis processing method is used, and FIG. 8 shows a control flow diagram. As shown in FIG. 8, first, in step S31, one transducer is selected and an ultrasonic wave is transmitted. As shown in FIG. 7, the transmission beam spreads from the
そして、全ての振動子で超音波を送信した場合には、つぎにステップS37で画像化する範囲を指定し、ステップS39でその範囲内の画像化する点を指定する。そして次のステップS41で1つの送信振動子を選択し、画像化点までの距離を計算し、ステップS43で1つの受信振動子を選択し、画像化点までの距離を計算する。そしてステップS45で2つの距離と音速から伝搬時間を計算し、データを足し合わせていく。すなわち、他の受信振動子によって取得したデータを足し合わせていく。 When ultrasonic waves are transmitted by all the transducers, a range to be imaged is designated at step S37, and a point to be imaged within the range is designated at step S39. In the next step S41, one transmitting transducer is selected and the distance to the imaging point is calculated. In step S43, one receiving transducer is selected and the distance to the imaging point is calculated. In step S45, the propagation time is calculated from the two distances and the sound speed, and the data is added. That is, the data acquired by other receiving transducers are added together.
そしてステップS47で全ての受信振動子を選択して足し合わせたかを判定し、選択していなければステップS43に戻って繰り返す。
ステップS47で全ての受信振動子を選択していれば、ステップS49に進んで全ての送信振動子を選択したかを判定し、選択していなければステップS41に戻って繰り返す。
ステップS49で全ての送信振動子を選択していれば、ステップS51に進んで全ての位置で画像化したかを判定し、していなければステップS39に戻って繰り返し、ステップS51で全ての位置で画像化していれば、終了してその画像データを表面形状データとして採用する。
In step S47, it is determined whether all reception transducers have been selected and added. If not, the process returns to step S43 and repeats.
If all the receiving transducers have been selected in step S47, the process proceeds to step S49 to determine whether all the transmitting transducers have been selected. If not, the procedure returns to step S41 and repeats.
If all the transmitting transducers have been selected in step S49, the process proceeds to step S51 to determine whether images have been imaged at all positions. If not, the process returns to step S39 and repeats, and at all positions in step S51. If it has been imaged, the process ends and the image data is adopted as surface shape data.
以上のように第3の実施形態によれば、開口合成処理法によって、複数の振動子の送信タイミングと受信タイミングとをそれぞれ制御して、複数の画像を取得してデータを足し合わせて精度の高い表面形状データを算出することができる。 As described above, according to the third embodiment, the transmission timing and the reception timing of each of the plurality of transducers are controlled by the aperture synthesis processing method, and a plurality of images are acquired and the data is added to obtain the accuracy. High surface shape data can be calculated.
(第4の実施形態)
次に、表面形状算出手段22によって表面形状を算出する第4の実施形態について図9、10を参照して説明する。
図9に超音波ビームの出射、反射の概略を示す。複数の振動子9をフェーズドアレイ方式で制御して、複数の垂直ビームを形成する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment in which the surface shape is calculated by the surface
FIG. 9 shows an outline of the emission and reflection of the ultrasonic beam. A plurality of
図10に制御フロー図を示す。図10に示すように、まずステップS61で、複数の垂直ビームの集束位置を表面から任意の深さの位置として超音波を送信する。すなわち図9(A)に示すように送信ビームを振動子9から出射する。
そして次のステップS63で、図9(B)に示すように探傷結果として得られる表面形状を測定する。
次に、ステップS65で、図9(C)に示すように、前回のステップS63によって得られた表面位置に集束位置を変更し、ステップS67でその変更後の集束位置で探傷する。
そしてステップS69で、図9(D)に示すように、探傷結果として得られる表面形状を測定する。
次に、ステップS71で、前回探傷時の表面形状データと今回探傷時の表面形状データとを比較して収束して一致していると判定したときには終了してその表面形状データを採用する。
一致せずに収束していないと判定したときには、ステップS65に戻って、集束位置を前回測定の表面位置に基づいて変更して再度探傷を行って、表面形状データが収束して一致するまで繰り返す。
FIG. 10 shows a control flow diagram. As shown in FIG. 10, first, in step S61, ultrasonic waves are transmitted with a plurality of vertical beams focused at positions at arbitrary depths from the surface. That is, the transmission beam is emitted from the
In the next step S63, the surface shape obtained as a flaw detection result is measured as shown in FIG. 9B.
Next, in step S65, as shown in FIG. 9C, the focusing position is changed to the surface position obtained in the previous step S63, and in step S67, flaw detection is performed at the changed focusing position.
In step S69, as shown in FIG. 9D, the surface shape obtained as the flaw detection result is measured.
Next, in step S71, when the surface shape data at the time of the previous flaw detection and the surface shape data at the time of the current flaw detection are compared and it is determined that they have converged and matched, the processing ends and the surface shape data is adopted.
If it is determined that the images do not match and have not converged, the process returns to step S65, the focus position is changed based on the surface position of the previous measurement, flaw detection is performed again, and the process is repeated until the surface shape data converge and match. .
以上のように第4の実施形態によれば、被検体7と振動子9との距離を算出したり、設置位置を特定することなく、任意の位置に設置して探傷を繰り返すことで簡単に表面形状を算出できるとともに、表面形状の測定精度が向上する。
なお、本第4の実施形態については前記第1の実施形態と組み合わせることによって一層精度の高い表面形状を算出できる。すなわち、第4の実施形態については垂直ビームについて説明したが、複数角度からのビームによって構成することによって一層精度の高い表面形状を算出できる。
As described above, according to the fourth embodiment, it is easy to calculate the distance between the subject 7 and the
In the fourth embodiment, a surface shape with higher accuracy can be calculated by combining with the first embodiment. That is, although the vertical beam has been described in the fourth embodiment, a surface shape with higher accuracy can be calculated by using beams from a plurality of angles.
(第5の実施形態)
次に、本発明の表面形状の精度向上のための第5の実施形態について、図11、12を参照して説明する。
被検体7内部の決められた位置に超音波ビームを集束させるためには、探触子11を構成する振動子9を作動させる遅延時間を精度よく算出する必要があるが、この計算はカプラントとしての水の中での音速、被検体やの中での音速、被検体の表面境界位置への超音波の入射角度、屈折角度を基に、スネルの法則を用いて算出される。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment for improving the accuracy of the surface shape of the present invention will be described with reference to FIGS.
In order to focus the ultrasonic beam on a predetermined position inside the
第5の実施の形態は、図11に示すように、被検体7の溶接部位の溶金部の金属温度を検出するは、被検体温度検出手段52と、その検出温度に基づいて溶金部内の音速を補正する音速補正手段54を備え、さらに水内での音速を実際に測定する音速測定手段56を備え、音速補正手段54からの溶金部内の音速値と水内での音速値とを遅延計算手段20に入力している。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 11, the metal temperature of the molten metal part at the welded portion of the
音速測定手段56は、具体的には図12に示すように、平板58を振動子9から距離が分かっている位置に取付けて、水中での伝搬時間から音速を測定する。
Specifically, as shown in FIG. 12, the sound velocity measuring means 56 attaches a
以上のように、第5の実施の形態によれば、温度によって音速が変わりやすい金属内の音速を温度に基づいて音速補正手段54によって補正するため、さらに、カプラントとして使用する水中での音速を音速測定手段56によって計測してその結果を用いるため、精度のよい音速を用いて屈折率を計算でき、被検体内部の所定位置に集束するように個々の振動子の超音波出射遅延時間の算出精度が向上し、アダプティブUT法による探傷精度が向上する。
As described above, according to the fifth embodiment, the sound speed in the metal whose sound speed is likely to change depending on the temperature is corrected by the sound
本発明によれば、被検体にある角度を持って貫通させた管の溶接部のような肉盛形状が複雑となっている部位の探傷をおこなうアダプティブUT法の探傷精度を向上して信頼性のある検査結果を得ることができるので、原子炉容器と管台との溶接部のような複雑な形状に対する超音波探傷装置または探傷方法への適用に際して有益である。 According to the present invention, the accuracy of the adaptive UT method in which flaw detection is performed on a portion where the overlay shape is complicated, such as a welded portion of a pipe that penetrates the subject at a certain angle, improves reliability. Therefore, it is useful when applied to an ultrasonic flaw detector or a flaw detection method for a complicated shape such as a welded portion between a reactor vessel and a nozzle.
7 溶接部位(被検体)
9 振動子
10 制御装置
11 探触子
15 送信制御手段
17 受信制御手段
19 形状データ算出手段
20 遅延計算手段
21 形状算出部
22 表面形状算出手段
23 形状メモリ
25 波形メモリ
52 被検体温度検出手段
54 音速補正手段
56 音速測定手段
7 Welded part (subject)
9
Claims (5)
前記振動子に超音波を供給する送信制御手段と、前記被検体から反射してきた超音波を前記振動子を介して受け取る受信制御手段と、該受信制御手段より受け取った超音波を、前記送信制御手段および前記受信制御手段により制御して被検体の所定範囲の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出する表面形状算出手段とを具え、
前記表面形状算出手段は、前記送信制御手段よりの超音波の出射タイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射し、該複数の角度で出射した信号によって得られた複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するとともに、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されることを特徴とする超音波探傷装置。 A phased array probe in which a plurality of transducers that emit ultrasonic waves are arranged on the subject is opposed to the subject, and the ultrasonic waves emitted from the transducers are predetermined inside the subject based on the shape of the subject surface. calculates the ultrasonic emission delay time of each transducer to focus on the position, the an ultrasonic flaw detection apparatus which performs flaw detection by focused ultrasound at a predetermined position of the subject,
Transmission control means for supplying ultrasonic waves to the vibrator, reception control means for receiving ultrasonic waves reflected from the subject via the vibrator , and ultrasonic waves received from the reception control means for the transmission control is controlled by means and said reception control means with a plurality of calculating the surface shape data of a predetermined range of the subject, the surface shape calculating means for calculating the surface shape of the subject by synthesis of the surface shape data of the plurality of the equipped,
The surface shape calculation means controls the emission timing of the ultrasonic waves from the transmission control means to emit light at a plurality of angles to the subject, and a plurality of surface shapes obtained by signals emitted at the plurality of angles The surface shape of the subject is calculated by synthesizing the data, and the synthesis sets one of a plurality of surface shape data obtained at the emission of each angle as a reference surface shape, and the remaining surface shape data is The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein when the reflection intensity is higher than the reference surface shape data, the surface shape is calculated by moving to the data having a high reflection intensity so as to form a smooth curve .
前記振動子に超音波を供給する送信制御手段と、前記被検体から反射してきた超音波を前記振動子を介して受け取る受信制御手段と、前記溶接部位の被検体の温度に基づいて被検体内の超音波音速を補正する音速補正手段と、該音速補正手段により音速補正された超音波を、前記送信制御手段および前記受信制御手段により制御して被検体の所定範囲の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出する表面形状算出手段とを具え、
前記表面形状算出手段は、前記送信制御手段よりの超音波の出射タイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射し、該複数の角度で出射した信号によって得られた複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するとともに、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されることを特徴とする超音波探傷装置。 The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the subject is a welded portion having a built-up shape .
Transmission control means for supplying ultrasonic waves to the vibrator, reception control means for receiving ultrasonic waves reflected from the subject via the vibrator, and the inside of the subject based on the temperature of the subject at the welding site A plurality of surface shape data in a predetermined range of the subject by controlling the ultrasonic velocity corrected by the ultrasonic velocity and the ultrasonic wave corrected by the sound velocity correcting unit by the transmission control unit and the reception control unit. as well as, it comprises a surface shape calculating means for calculating the surface shape of the subject by synthesis of the surface shape data of the plurality of,
The surface shape calculation means controls the emission timing of the ultrasonic waves from the transmission control means to emit light at a plurality of angles to the subject, and a plurality of surface shapes obtained by signals emitted at the plurality of angles The surface shape of the subject is calculated by synthesizing the data, and the synthesis sets one of a plurality of surface shape data obtained at the emission of each angle as a reference surface shape, and the remaining surface shape data is The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein when the reflection intensity is higher than the reference surface shape data, the surface shape is calculated by moving to the data having a high reflection intensity so as to form a smooth curve .
前記複数の振動子のそれぞれからの発信する超音波の出射タイミングを制御して被検体に対して複数の角度で出射するようにして、被検体の所定の範囲に対して前記複数の角度で出射した信号から複数の表面形状データを複数算出するとともに、該複数の表面形状データを合成することによって被検体の表面形状を算出するようにし、前記合成は各角度の出射において得られた複数の表面形状データのうちいずれかを基準表面形状として設定し、残りの表面形状データが前記基準表面形状のデータより高い反射強度の場合には該反射強度の高いデータに滑らかな曲線となるように移動して前記表面形状が算出されるものであることを特徴とする超音波探傷方法。 A phased array probe in which a plurality of transducers that emit ultrasonic waves are arranged on the subject is opposed to the subject, and the ultrasonic waves emitted from the transducers are predetermined inside the subject based on the shape of the subject surface. calculates the ultrasonic emission delay time of each transducer to focus on the position, the an ultrasonic flaw detection method for performing flaw detection by focused ultrasound at a predetermined position of the subject,
By controlling the emission timing of the ultrasonic wave transmitted from each of the plurality of transducers to emit at a plurality of angles with respect to the subject, the light is emitted at the plurality of angles with respect to a predetermined range of the subject. A plurality of surface shape data are calculated from the obtained signals, and the surface shape of the subject is calculated by combining the plurality of surface shape data, and the combining is performed on a plurality of surfaces obtained at each angle of emission. Any one of the shape data is set as a reference surface shape, and when the remaining surface shape data has a higher reflection intensity than the reference surface shape data, the data having a higher reflection intensity is moved to form a smooth curve. An ultrasonic flaw detection method characterized in that the surface shape is calculated .
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