JP5575157B2 - 超音波探傷装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Description
このうち超音波探傷試験UTは、放射線透過探傷試験RTで必要とされる遮蔽等の大掛かりな付帯装置が不要なために、現場計測方法として広く応用されている。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように第1実施形態の超音波探傷装置10は、第1母材部43aの送信点23から所定の送信角θtで超音波ビームBを溶接部41に送信させる送信部20と、この溶接部41の内部欠陥42からの超音波エコーEを所定の受信角θrで第2母材部43bの受信点33で受信させる受信部30と、超音波エコーEの受信感度を判定する感度判定部13と、送信点23から受信点33に至る超音波の伝播時間tを導出する伝播時間導出部14と、送信点23及び受信点33を結ぶ線分のうち第1母材部43aが占める第1間隔Lt、溶接部41が占める溶接間隔Lw、第2母材部43bが占める第2間隔Lrを演算パラメータとして取得するパラメータ取得部12と、少なくとも超音波の伝播速度v、伝播時間t、送信角θt、受信角θr、第1間隔Lt、第2間隔Lr及び溶接間隔Lwを演算パラメータとして欠陥42の深度Ddを演算する演算部15と、を備える。
このように、送信角θt及び受信角θrの異なる複数のプローブを用いて超音波探傷試験を実施することにより、内部欠陥42の深度Ddの計測精度を向上させることができる。
欠陥42は、溶接部41の横方向中心に存在していることを前提とし、縦方向の存在位置(欠陥深度Dd)を求める。また、図2(A)は、溶接部41形状を縦断面上で長方形としてモデル化されたものである。
この超音波エコーEは、第2母材部43bとの境界面に到達すると伝播方向が変化して、第2母材部43bを直進し、受信角θrで受信点33に到達する。
この波形グラフは、端末11のモニタに表示され、送信点23から超音波ビームBが送信された時点を基準として、受信点33において構造物40の表面を伝わるラテラル波45が最初に観測される。その次に、欠陥42から反射された欠陥エコー46が観測され、その後、構造物40の裏面からの裏面エコー47が観測される。
なお、図示を省略しているが、欠陥42の上端と下端から反射したエコーの伝播時間をそれぞれ別々に検出することにより、欠陥42のサイジングを実施することができる。
感度判定部13の具体例としては、端末11のモニタに欠陥エコー46を表示させて、オペレータにその強度を把握させるためのスケール調整手段等が挙げられる。もしくは、欠陥エコー46の波形から極大値及び極小値等の特徴点を自動的に読み取り、その強度を評価するための定量値の導出手段として実現することもできる。
パラメータ取得部12は、オペレータにより端末11から入力された第1間隔Lt、溶接間隔Lw、第2間隔Lr、超音波の伝播速度v等の演算パラメータを取得する他に、超音波ビームBの条件パラメータ等も取得する。
演算部15は、少なくとも超音波の伝播速度v、伝播時間t、送信角θt、受信角θr、第1間隔Lt、第2間隔Lr及び溶接間隔Lwを演算パラメータとして欠陥42の深度Ddを演算する。
また、超音波が第1母材部43aから溶接部41に入射する深さDtは(Lt/tanθt)で表され、超音波が溶接部41から第2母材部43bに入射する深さDrは(Lr/tanθr)で表される。
なお、図2(C)の演算式は、本質的な項のみを抽出して表現した簡略式であり、実際には種々の補正項が付加された演算式を用いる。
検査対象の構造物40及び使用するプローブ21,31が決定すると、演算パラメータのうち、溶接間隔Lw、送信角θt、受信角θrを取得することができる(S11)。
送信プローブ21及び受信プローブ31を、溶接部41を挟んで、構造物40の表面に対向配置する(S12)。
また、実施形態において、送信プローブ21を先に移動走査したが、受信プローブ31を先に移動走査して、欠陥エコー46の信号感度の最大判定を実施してもよい。
図4に基づいて、第2実施形態に係る超音波探傷装置を説明する。なお、図4において図1に対応する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第2実施形態の受信部30には、複数の振動素子35がアレイ状に配列した受信プローブ34に接続されている。
感度判定部13においては、加算信号の波形強度をモニタし、受信角走査部37において受信角θrを電子走査し、超音波エコーEの受信感度が最大になる受信角θrを判定し設定値にする。
検査対象の構造物40及び使用するプローブ21,34が決定すると、アレイ式の受信プローブ34は固定して使用するために、演算パラメータのうち、送信角θt、溶接間隔Lw、第2間隔Lrを取得することができる(S11A)。
送信プローブ21及び受信プローブ34を、溶接部41を挟んで、構造物40の表面に対向配置する(S12)。この時点で、受信プローブ34の初期受信角を任意に設定しておく。
また、受信角θrを電子走査しながら超音波エコーEの最大感度を観測する手法を例示したが、受信プローブ34を構成する一つの振動素子35が受信する超音波の伝播時間に基づいて、超音波エコーEの受信感度が最大になるような受信角θrを設定してもよい。
図6に基づいて、第3実施形態に係る超音波探傷装置を説明する。なお、図6において図1に対応する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第3実施形態の送信部20は、複数の振動素子25がアレイ状に配列した送信プローブ24に接続されている。
感度判定部13においては、超音波エコーEの波形強度をモニタし、送信角走査部27において送信角θtを電子走査し、超音波エコーEの受信感度が最大になる送信角θtを判定し設定値にする。
検査対象の構造物40及び使用するプローブ24,31が決定すると、アレイ式の送信プローブ24は固定して使用するために、演算パラメータのうち、第1間隔Lt、溶接間隔Lw、受信角θrを取得することができる(S11B)。
送信プローブ24及び受信プローブ31を、溶接部41を挟んで、構造物40の表面に対向配置する(S12)。この時点で、受信プローブ31の初期位置は任意に設定しておく。
また、送信角θtを電子走査しながら超音波エコーEの最大感度を観測する手法を例示したが、送信プローブ24を構成する一つの振動素子25が送信する超音波の伝播時間に基づいて、超音波エコーEの受信感度が最大になるような送信角θtを設定してもよい。
図8に基づいて、第4実施形態に係る超音波探傷装置を説明する。第4実施形態において送信プローブ24及び受信プローブ34は、共にアレイ式のものが採用されている。なお、図8において図4及び図6に対応する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
検査対象の構造物40及び使用するプローブ24,34が決定すると、アレイ式のプローブ24,34は固定して使用するために、演算パラメータのうち、第1間隔Lt、溶接間隔Lw、第2間隔Lrを取得することができる(S11C)。
送信プローブ24及び受信プローブ34を、溶接部41を挟んで、構造物40の表面に対向配置する(S12)。この時点で、プローブ24,34の初期送信角及び初期受信角を任意に設定しておく。
なお、実施形態において、送信プローブ24を先に電子走査したが、受信プローブ34を先に電子走査して、欠陥エコー46の信号感度の最大判定を実施してもよい。
Claims (8)
- 第1母材部の送信点から所定の送信角で超音波ビームを溶接部に送信させる送信部と、
前記溶接部の内部欠陥からの超音波エコーを所定の受信角で第2母材部の受信点で受信させる受信部と、
前記超音波エコーの受信感度を判定する感度判定部と、
前記送信点から前記受信点に至る超音波の伝播時間を導出する伝播時間導出部と、
前記送信点及び前記受信点を結ぶ線分のうち前記第1母材部が占める第1間隔、前記溶接部が占める溶接間隔、前記第2母材部が占める第2間隔を演算パラメータとして取得するパラメータ取得部と、
少なくとも超音波の伝播速度、前記伝播時間、前記送信角、前記受信角、前記第1間隔、前記第2間隔及び前記溶接間隔を演算パラメータとして前記欠陥の深度を演算する演算部と、を備えることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項1に記載の超音波探傷装置において、
前記送信部は、単一の振動素子を有する送信プローブに接続され、
前記送信プローブの前記送信点を所定範囲内で移動走査して前記超音波エコーの受信感度が最大になるように前記第1間隔が設定されることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の超音波探傷装置において、
前記受信部は、単一の振動素子を有する受信プローブに接続され、
前記受信プローブの前記受信点を所定範囲内で移動走査して前記超音波エコーの受信感度が最大になるように前記第2間隔が設定されることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の超音波探傷装置において、
前記受信部は、複数の振動素子がアレイ状に配列された受信プローブに接続され、
前記受信プローブの前記受信角を所定範囲内で電子走査して前記超音波エコーの受信感度が最大になるように前記受信角が設定されることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項1、請求項3及び請求項4のいずれか1項に記載の超音波探傷装置において、
前記送信部は、複数の振動素子がアレイ状に配列された送信プローブに接続され、
前記送信プローブの前記送信角を所定範囲内で電子走査して前記超音波エコーの受信感度が最大になるように前記送信角が設定されることを特徴とする超音波探傷装置。 - 請求項4又は請求項5に記載の超音波探傷装置において、
前記送信プローブ又は前記受信プローブを構成する一つの振動素子が送信又は受信する超音波の前記伝播時間に基づいて、前記超音波エコーの受信感度が最大になるように前記送信角又は前記受信角が設定されることを特徴とする超音波探傷装置。 - 第1母材部の送信点から所定の送信角で超音波ビームを溶接部に送信させるステップと、
前記溶接部の内部欠陥からの超音波エコーを所定の受信角で第2母材部の受信点で受信させるステップと、
前記超音波エコーの受信感度を判定するステップと、
前記送信点から前記受信点に至る超音波の伝播時間を導出するステップと、
前記送信点及び前記受信点を結ぶ線分のうち前記第1母材部が占める第1間隔、前記溶接部が占める溶接間隔、前記第2母材部が占める第2間隔を演算パラメータとして取得するステップと、
少なくとも超音波の伝播速度、前記伝播時間、前記送信角、前記受信角、前記第1間隔、前記第2間隔及び前記溶接間隔を演算パラメータとして前記欠陥の深度を演算するステップと、を含むことを特徴とする超音波探傷方法。 - コンピュータに、
第1母材部の送信点から所定の送信角で超音波ビームを溶接部に送信させるステップ、
前記溶接部の内部欠陥からの超音波エコーを所定の受信角で第2母材部の受信点で受信させるステップ、
前記超音波エコーの受信感度を判定するステップ、
前記送信点から前記受信点に至る超音波の伝播時間を導出するステップ、
前記送信点及び前記受信点を結ぶ線分のうち前記第1母材部が占める第1間隔、前記溶接部が占める溶接間隔、前記第2母材部が占める第2間隔を演算パラメータとして取得するステップ、
少なくとも超音波の伝播速度、前記伝播時間、前記送信角、前記受信角、前記第1間隔、前記第2間隔及び前記溶接間隔を演算パラメータとして前記欠陥の深度を演算するステップ、を実行させることを特徴とする超音波探傷プログラム。
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