JP6814707B2 - Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detector - Google Patents
Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP6814707B2 JP6814707B2 JP2017142940A JP2017142940A JP6814707B2 JP 6814707 B2 JP6814707 B2 JP 6814707B2 JP 2017142940 A JP2017142940 A JP 2017142940A JP 2017142940 A JP2017142940 A JP 2017142940A JP 6814707 B2 JP6814707 B2 JP 6814707B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- ultrasonic waves
- ultrasonic
- flaw detection
- oscillator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims description 135
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 76
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 6
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、超音波探触子(以下、単に「探触子」とも称する)及び超音波探傷装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic probe (hereinafter, also simply referred to as a “probe”) and an ultrasonic flaw detector.
従来より、例えば球形ガスホルダの定期検査において、突合せ溶接部の超音波探傷が行われている。ここで、球形ガスホルダ指針によれば、パルス反射法及びTOFD(Time of Flight Diffraction)法が、適用可能な超音波探傷方法として挙げられている(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, ultrasonic flaw detection of butt welds has been performed, for example, in periodic inspections of spherical gas holders. Here, according to the spherical gas holder guideline, the pulse reflection method and the TOFD (Time of Flight Diffraction) method are listed as applicable ultrasonic flaw detection methods (see, for example, Non-Patent Document 1).
パルス反射法は、超音波を溶接部に放射し、傷によって反射された超音波を受信することにより、傷を検出する方法である。この方法では、溶接部の傷を見落としなく検出するために、溶接線に対して探触子を平行に移動させるX走査、及び溶接線に対して探触子を垂直に移動させるY走査を交互に繰り返す必要がある。 The pulse reflection method is a method of detecting a scratch by radiating an ultrasonic wave to a welded portion and receiving the ultrasonic wave reflected by the scratch. In this method, in order to detect scratches on the weld without overlooking, X scanning for moving the probe parallel to the weld line and Y scanning for moving the probe perpendicular to the weld line are alternated. Need to repeat.
一方、TOFD法は、送信側及び受信側の2つの探触子を用いて、これらの探触子を溶接線に対して平行に移動させるとともに、傷の端部で生じる回折波の伝搬時間の差を参照することにより、傷を検出する方法である(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, in the TOFD method, two probes on the transmitting side and the receiving side are used to move these probes parallel to the welding line, and the propagation time of the diffracted wave generated at the edge of the scratch is This is a method of detecting scratches by referring to the difference (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、パルス反射法は、溶接線に対して探触子を平行及び垂直に繰り返し移動させる必要があり、探傷に長い時間を要するという課題がある。 However, the pulse reflection method has a problem that it is necessary to repeatedly move the probe in parallel and perpendicular to the welding line, and it takes a long time to detect the flaw.
また、TOFD法は、傷の深さを高精度に測定することができるが、探傷結果の判定に熟練した技術を要し、判定に長時間を要するという課題がある。 Further, although the TOFD method can measure the depth of a scratch with high accuracy, there is a problem that a skillful technique is required for determining a flaw detection result and a long time is required for the determination.
そこで、従来の超音波探傷方法の課題を解決するために、探触子から探傷が必要な範囲(以下、「探傷範囲」とも称する)に対して十分な超音波を放射し、溶接部に対して探触子を平行に移動させるX走査のみでパルス反射法を行うことにより、探傷に要する時間を従来の超音波探傷方法と比べて大幅に短縮する方法(以下、「パルス反射X走査法」と称する)が検討されている。 Therefore, in order to solve the problems of the conventional ultrasonic flaw detection method, sufficient ultrasonic waves are radiated from the probe to the range where flaw detection is required (hereinafter, also referred to as “fault detection range”) to the welded portion. By performing the pulse reflection method only by X scanning that moves the probe in parallel, the time required for flaw detection is significantly shortened as compared with the conventional ultrasonic flaw detection method (hereinafter, "pulse reflection X scanning method"). Is being considered.
しかしながら、これまで、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することができる探触子を見出すことができていないという課題がある。 However, until now, there is a problem that it has not been possible to find a probe capable of emitting sufficient ultrasonic waves to a range where flaw detection is required.
そこで、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic probe capable of shortening the time required for flaw detection by radiating sufficient ultrasonic waves to a range where flaw detection is required.
本発明の実施の形態の超音波探触子によれば、溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、前記溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第1探触部及び第2探触部を含む超音波探触子であって、前記第1探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第1振動子を有し、前記第2探触部は、前記幅方向において、前記溶接部に対して前記複数の第1振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する第2振動子を有する。 According to the ultrasonic probe of the embodiment of the present invention, the first probe that emits ultrasonic waves to the flaw detection range including the welded portion and receives the ultrasonic waves reflected by the flawed portion of the welded portion. An ultrasonic probe including a portion and a second detection portion, wherein the first detection portion emits ultrasonic waves to a plurality of regions in which the flaw detection range is divided into a plurality of regions in the width direction of the welded portion. In addition, it has a plurality of first transducers that receive ultrasonic waves reflected by the flawed portion, and the second probe portion has the plurality of first vibrations with respect to the welded portion in the width direction. It is arranged at a position farther than the child, and has a second transducer that emits ultrasonic waves over the entire flaw detection range and receives the ultrasonic waves reflected by the flawed portion.
本発明の実施の形態によれば、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子が提供される。 According to the embodiment of the present invention, there is provided an ultrasonic probe capable of shortening the time required for flaw detection by radiating sufficient ultrasonic waves to a range where flaw detection is required.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
[実施の形態]
図1は、実施の形態における超音波探傷装置1を示す断面図である。図1(a)は、探触子100及び探触子200から超音波が放射されていない状態を示し、図1(b)は、探触子100のうち、振動子112、114、116のみから超音波が放射されている状態をドットで示し、図1(c)は、探触子200のみから超音波が放射されている状態をハッチングで示す。
[Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
図1では、XYZ座標系として、紙面垂直方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向と定義する。この超音波探傷装置1は、鋼板10同士を接続する溶接部20を含む探傷範囲30について超音波探傷を行う装置である。
In FIG. 1, as the XYZ coordinate system, the vertical direction of the paper surface is defined as the X-axis direction, the left-right direction is defined as the Y-axis direction, and the vertical direction is defined as the Z-axis direction. This ultrasonic
図1には、鋼板10及び溶接部20の断面を示す。鋼板10のZ軸正方向の表面11は、例えば球形ガスホルダの外側の面であり、Z軸負方向の表面12は球形ガスホルダの内側の面である。また、溶接部20は、X軸方向に沿って溶接されている部分である。ここでは便宜上、溶接部20の長さはX軸方向であり、溶接部20の幅はY軸方向である。
FIG. 1 shows a cross section of the
超音波探傷装置1は、第1探触部である探触子100、第2探触部である探触子200及び制御部300を含む。探触子100及び探触子200は、探傷範囲30にそれぞれ超音波を放射するとともに、溶接部20に生じた傷等の瑕疵部21で反射された超音波をそれぞれ受信して、制御部300に出力する。なお、本実施の形態では、探傷範囲30を32mmとしている。探傷範囲30については、後述する。
The
具体的には、超音波探傷装置1は、探触子100及び探触子200により、表面11側の内面13から鋼板10に超音波を斜め方向にそれぞれ同時に放射させ、鋼板10の表面12側の内面14で超音波を反射させて、探傷範囲30に超音波を放射する。このとき、溶接部20に瑕疵部21が存在すると、超音波が瑕疵部21で反射され、さらに内面14で反射されて、探触子100及び探触子200でそれぞれ受信される。ここで、この超音波探傷装置1は、例えば厚さが20mmの鋼板10に対して、表面11から4mm程度の深さの瑕疵部21を探傷する。なお、瑕疵部21とは、溶接部20に生じるひび割れ等である。
Specifically, the
また、探触子100及び探触子200は、瑕疵部21の超音波探傷を行う際に、鋼板10の表面11に当接して配置される。また、探触子200は、溶接部20の幅方向(Y軸方向)において、溶接部20に対して探触子100よりも遠い位置に配置されている。ここで、上述したパルス反射X走査法では、探触子100及び探触子200は、溶接部20の長さ方向(X軸方向)にのみ移動される。
Further, the
探触子100は、複数の振動子111〜116と端子120とを有する。図1(b)に示されるように、振動子111〜116は、探傷範囲30を溶接部20の幅方向(Y軸方向)に複数に区分した複数の領域111A〜116Aにそれぞれ超音波を放射する。また、振動子111〜116は、瑕疵部21で反射された超音波をそれぞれ受信し、端子120から制御部300に出力する。
The
探触子200は、振動子210と端子220とを有する。振動子210は、溶接部20の幅方向において、溶接部20に対して振動子111〜116よりも遠い位置に配置されている。また、振動子210は、図1(c)に示されるように、探傷範囲30の全体に超音波を放射するとともに、瑕疵部21で反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を表す電気信号を端子220から制御部300に出力する。振動子111〜116の各々と、振動子210とのY軸方向の距離は、予め制御部300の内部メモリに記憶されている。
The
ここで、振動子111〜116及び振動子210は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電セラミックや、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等の高分子圧電素子、PMN−PT(マグネシウムニオブ酸−チタン酸鉛)等の圧電単結晶で構成される薄板状の圧電体の両端に電極を形成し、ポリマーで包み込んだコンポジット振動子である。
Here, the
これらの振動子111〜116及び振動子210に制御部300から駆動信号(例えば、5MHz)を与えると、薄板状の圧電体が厚さ方向に伸縮することによって、パルス状の超音波を放射する。また、振動子111〜116よび振動子210は、超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生する。
When a drive signal (for example, 5 MHz) is given to these
制御部300は、一例として、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)等を含むコンピュータによって実現される。ROMまたはHDDには、CPUが実行する各種プログラムが格納されている。
The
制御部300は、振動子111〜116及び振動子210の駆動制御(超音波を出力させる制御)、振動子111〜116及び振動子210の超音波の受信レベル等に基づいて、超音波探傷を実行する。超音波探傷とは、瑕疵部21の位置を検出する処理である。
The
なお、制御部300としてのコンピュータに各種機能を持たせるプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータにインストールされる、または、インターネット等のネットワークに接続されるモデム等を介して他のコンピュータシステムからダウンロードされてコンピュータにインストールされる。
A program for giving the computer various functions as the
制御部300は、探触子100及び探触子200の振動子111〜116及び振動子210に対して、超音波を同時に放射させる駆動信号をそれぞれ出力するとともに、振動子111〜116及び振動子210から出力される電気信号に基づいて、超音波探傷を行う。
The
すなわち、探触子100及び探触子200の振動子111〜116及び振動子210は、制御部300から入力されるパルス状の駆動信号に応じて、探傷範囲30に超音波をそれぞれ放射し、瑕疵部21で反射された超音波をそれぞれ受信する。また、制御部300は、振動子111〜116からそれぞれ放射される超音波と振動子210から放射される超音波とが重なる箇所について、振動子111〜116及び振動子210で受信された超音波に基づき探傷を行う。
That is, the
制御部300は、振動子111〜116及び振動子210からそれぞれ同時に放射され、瑕疵部21で反射されて、振動子111〜116のうちの少なくともいずれか1つと、振動子210とでそれぞれ受信された超音波の受信レベルが、予め設定された閾値を超えた場合に、瑕疵部21があると判定して、瑕疵部21の位置を検出する処理を実行する。なお、処理の詳細については、図3を用いて後述する。
The
このとき、瑕疵部21の形状によっては、振動子111〜116のいずれかから放射され、瑕疵部21で反射された超音波が、超音波を放射した振動子111〜116に戻らず、他の振動子111〜116で受信される可能性がある。この場合でも、瑕疵部21の位置を特定することができる。
At this time, depending on the shape of the
次に、図2を参照しながら、探触子100の構成について説明する。図2は、実施の形態における探触子100を示す図であり、図2(a)は正面図を示し、図2(b)は右側面図を示している。図2において、探触子100は、探触子200とともに、溶接部20に沿ってX軸方向に移動されることにより、超音波探傷を行うためのものである。
Next, the configuration of the
図2において、探触子100は、上述した振動子111〜116と、端子121〜126と、筐体130と、保持部140と、遮蔽部150と、吸音部160と、配線171〜176とを有する。振動子111〜116、保持部140、遮蔽部151〜155、吸音部160、及び配線171〜176は、筐体130の内部に設けられている。端子121〜126は、図1に示した端子120を個別に図示したものであり、筐体130の外部に設けられて制御部300と接続されている。
In FIG. 2, the
振動子111〜116は、探傷範囲30を溶接部20の幅方向に区分した領域111A〜116Aにそれぞれ超音波を放射するために、鉛直方向(Z軸方向)に対して互いに等しい角度で固定され、溶接部20の幅方向に沿って6個配列されている。振動子111〜116を溶接部20の幅方向に沿って配列することにより、探傷範囲30の全体に渡って、一度に超音波を放射することができる。
The
保持部140は、振動子111〜116を、超音波が領域111A〜116Aに放射されるように、互いに同じ角度を付けて固定する部材であり、樹脂(例えば、アクリル)等で形成されている。保持部140は、一例として、筐体130の内部に充填された樹脂である。振動子111〜116は、保持部140で固定されることにより、超音波を鋼板10に入射する角度である屈折角を所定の屈折角(例えば、50度)として、超音波を鋼板10に入射する。
The holding
なお、鋼板10の表面11には、保持部140が当接している。また、振動子111〜116から放射される超音波は、放射後広がりながら進んでいく。保持部140を用いることにより、溶接部20への超音波の入射角度を容易に調整することができる。
The holding
遮蔽部151〜155は、相隣接する振動子111〜116同士の間に設けられ、振動子111〜116のいずれかから放射される超音波や鋼板10の表面11で反射した反射波が、相隣接する振動子111〜116で受信され難くするように、超音波を遮蔽する。遮蔽部151〜155は、ゴムや樹脂、コルク等、超音波を反射しにくい材料で形成されている。遮蔽部151〜155を設けることにより、相隣接する振動子111〜116間での超音波の干渉が抑制される。
The shielding portions 151 to 155 are provided between the
吸音部160は、振動子111のZ軸正方向側に設けられ、振動子111〜116から放射され、瑕疵部21で反射されて散乱して戻ってきた不要な超音波や、振動子111〜116の、鋼板10とは反対側に放射される超音波を吸収する。吸音部160は、ゴムや樹脂等で形成されている。
The
配線171〜176は、表面が絶縁体製の保護膜等で保護された金属配線であり、振動子111〜116と端子121〜126とをそれぞれ電気的に接続する。
The wirings 171 to 176 are metal wirings whose surfaces are protected by a protective film or the like made of an insulator, and electrically connect the
なお、探触子200は、1つの振動子210を有し、遮蔽部を有しない他は、探触子100と同様の構成を有する。すなわち、探触子200は、振動子210と、端子220と、筐体と、保持部と、吸音部と、配線とを有する。探触子100及び探触子200の仕様を以下の表1に例示する。探触子200の筐体、保持部、吸音部は、探触子100の筐体130、保持部140、吸音部160に対応する。また、探触子200の配線は、探触子100の配線171〜176のうちの1本に対応する。
The
表1より、本実施の形態では、探触子100の振動子111〜116に与える駆動信号の周波数を5MHzとし、探触子200の振動子210に与える駆動信号の周波数を3MHzとしている。また、探触子100の6個の振動子111〜116は、それぞれ5mm×10mmの平板形状を有する。また、探触子200の1個の振動子210は、1mm×10mmの平板形状を有する。また、探触子100及び探触子200の屈折角を、それぞれ50度及び68度とする。
From Table 1, in the present embodiment, the frequency of the drive signal given to the
ここで、振動子111〜116の個数は、探傷範囲30の幅方向の長さと、領域111A〜116Aのそれぞれにおける幅方向の長さとに応じて決定されている。パルス反射X走査法では、探傷が必要な範囲には、十分な超音波が放射されることが前提であるため、この方法に用いられる探触子には、広角に超音波を放射することが求められる。また、傷の位置を求めるためには、超音波を鋼板10に入射する角度である屈折角が、探触子100と探触子200との間で差を持つ必要がある。さらに、傷の位置を精度よく求めるためには、屈折角の差が大きいことが望ましい。
Here, the number of
また、探触子200は、溶接部20からの距離が探触子100よりも遠いため、探傷範囲30の全体、すなわち探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することができる。一方、探触子100は、溶接部20からの距離が探触子200よりも近いため、探触子200と比べて超音波を放射する角度が小さく(狭く)なる。そのため、広角に超音波を放射することができ、かつ探触子200よりも小さな屈折角を有する探触子が求められる。そこで、探触子100を上記のような構成とした。
Further, since the
振動子の数を、探傷範囲30の幅方向の長さと、領域111A〜116Aのそれぞれにおける幅方向の長さとに応じて決定することにより、最小個数の振動子で探触子100を構成することができる。探傷が必要な範囲について、球形ガスホルダ指針(非特許文献1)では、熱影響部の幅が確認されている場合には、溶接止端部から熱影響部の幅までと定められている。
The
また、ASME(American Society of Mechanical Engineers)によれば、球形ガスホルダ指針で定められた探傷範囲に加えて、余裕代6mmを考慮することが規定されている。 Further, according to the ASME (American Society of Mechanical Engineers), it is stipulated that a margin of 6 mm should be taken into consideration in addition to the flaw detection range defined by the spherical gas holder guideline.
また、一般に球形ガスホルダの超音波探傷では、探触子を自走式の機器に搭載することが多く、その場合には、オペレータの操作ミスや、機器のタイヤの滑り等によって、機器が溶接部2からずれて走行するおそれがある。 In general, in ultrasonic flaw detection of a spherical gas holder, the probe is often mounted on a self-propelled device, and in that case, the device is welded due to an operator's operation error or the tire of the device slipping. There is a risk of traveling deviating from 2.
そこで、本実施の形態では、探傷が必要な範囲について、溶接ビード幅(10mm)、熱影響部の幅(6mm)、余裕代(6mm)及び機器のずれ(10mm)を考慮して、探傷範囲30の幅方向の長さを32mmと定めた。 Therefore, in the present embodiment, the range in which flaw detection is required is the flaw detection range in consideration of the welding bead width (10 mm), the width of the heat-affected zone (6 mm), the margin (6 mm), and the deviation of the equipment (10 mm). The length of 30 in the width direction was defined as 32 mm.
次に、図2に示した探触子100について、ビームの拡がり範囲を確認するために、JIS Z 2350−2002に記載された超音波探触子の性能測定方法に則り、測定を行った。具体的には、横穴対比試験片RB−SDHを対象に、図2に示した探触子100を用いて超音波のビームの拡がり範囲を測定した。
Next, the
超音波のビームの拡がり範囲を測定するにあたっては、受信した超音波のエコー高さが最も大きくなる探触子100の位置を定めた後、このエコー高さから6dB低下した位置まで探触子100を移動させ、その間に探触子100が移動した距離に基づいて、ビームの拡がり範囲を測定した。
In measuring the spread range of the ultrasonic beam, after determining the position of the
ここで、図3を用いて瑕疵部21の位置を検出する処理について説明する。図3は、瑕疵部21の位置を検出する処理を説明する図である。制御部300は、振動子210によって超音波が受信される場合に、振動子111〜116のうち、受信レベルが最も大きい振動子(111〜116のいずれか1つ)が超音波を出力してから受信するまでの時間T1と、振動子210が超音波を出力してから受信するまでの時間T2とを用いて、受信レベルが最大の振動子(111〜116のいずれか1つ)と、振動子210とから求まる角度θ1、θ2で瑕疵部21の位置を特定する。
Here, a process of detecting the position of the
例えば、図3に示すように、振動子111の受信レベルが最大である場合には、振動子111が超音波を受信するまでの時間T1と、振動子210が超音波を受信するまでの時間T2とを求める。振動子111と振動子210と間のY軸方向の距離を表すデータは、制御部300が内部メモリから読み出して入手できる。
For example, as shown in FIG. 3, when the reception level of the
時間T1の半分の時間(T1/2)に音速を乗じて得る距離L1は、振動子111から出力された超音波が鋼板10の内面14で反射されて瑕疵部21に至るまでの距離である。同様に、時間T2の半分の時間(T2/2)に音速を乗じて得る距離L2は、振動子210から出力された超音波が鋼板10の内面14で反射されて瑕疵部21に至るまでの距離である。
The distance L1 obtained by multiplying half the time (T1 / 2) of the time T1 by the speed of sound is the distance from the ultrasonic waves output from the
従って、距離L1、L2、鋼板10の厚さ、及び、振動子111と振動子210と間のY軸方向の距離を用いれば、角度θ1、θ2を導出することができる。このようにして瑕疵部21の位置を特定する処理は、振動子111の出力面の中心を中心とする半径L1の円と、振動子210の出力面の中心を中心とする半径L2の円との交点を瑕疵部21の位置を特定する処理である。
Therefore, the angles θ1 and θ2 can be derived by using the distances L1 and L2, the thickness of the
図4は、実施の形態における探触子のビームの拡がり範囲を示す図である。図4において、横軸は探触子100の測定位置を示し、縦軸はエコー高さ(受信信号のレベル)を示している。また、図4において、1ch〜6chは、それぞれ探触子100の振動子111〜116に対応している。図4より、1ch〜6chにおいて、最大のエコー高さから、6dB低下するまでに探触子100が移動した距離は、54mmであった。
FIG. 4 is a diagram showing the spread range of the probe beam in the embodiment. In FIG. 4, the horizontal axis represents the measurement position of the
続いて、表1に仕様を示した探触子100及び探触子200について、探触子100のビームの拡がり範囲の測定結果と、探触子200のビームの拡がり範囲の測定結果とに基づいて、これらの探触子で探傷が可能な範囲を求めた。
Next, for the
実施の形態における探触子100及び探触子200により探傷が可能な範囲は、図1に示した振動子111〜116からそれぞれ放射される超音波と振動子210から放射される超音波とが重なる箇所である。図1より、探傷可能な範囲が、探傷が必要な範囲である32mmを満たしていることが分かる。
The range in which the
なお、図1から、探触子100の振動子111によるビームの拡がり範囲は、溶接部20の中心を超え、探傷が必要な範囲を超えていることが分かる。パルス反射X走査法では、溶接部20の中心よりも探触子側のみを探傷すればよいので、後述する確認試験では、2ch〜6chの振動子112〜116を用いて試験を行うこととした。
From FIG. 1, it can be seen that the spread range of the beam by the
次に、表1に仕様を示した探触子100及び探触子200を用いて、パルス反射X走査法により、試験片に形成した傷を検出できるか否かの確認試験を行った。なお、試験片として、高さ2mmのスリット40を形成した鋼板を用い、スリット40を探触子100及び探触子200側の面に配置して、探傷が可能な範囲の確認を行った。
Next, using the
図5は、実施の形態における探触子100及び探触子200を用いた確認試験の概要を示す図である。また、図5でも、図示するようにXYZ座標系を定義する。なお、図5では、制御部300の図示を省略している。また図5は、探触子100の振動子112、114、116から超音波が放射されている状態をドットで示すとともに、探触子200から超音波が放射されている状態をハッチングで示す。また、この確認試験の結果を表2に示す。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a confirmation test using the
この確認試験では、溶接部20の中心とみなした位置からスリット40までの距離(Y軸方向距離)を0mm〜35mmまで変化させ、検出レベルを超えた場合にスリット40を検出可能とした。ここで、表3に示されるように、2ch〜6chを使用した場合、Y軸方向距離が探傷に必要な範囲である32mmを超える35mmであっても、スリット40を検出可能であることが確認できた。
In this confirmation test, the distance (distance in the Y-axis direction) from the position regarded as the center of the welded
このように、探触子100に振動子111〜116を設けることで、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することができることが分かった。また、上記構成の探触子100及び探触子200を用いることにより、これらの探触子をX軸方向に移動させるだけで、探傷範囲30を満足する超音波探傷を行うことができる。
As described above, it was found that by providing the
実施の形態に係る超音波探触子によれば、溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第1探触部及び第2探触部を含む超音波探触子であって、第1探触部は、探傷範囲を溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第1振動子を有し、第2探触部は、幅方向において、溶接部に対して複数の第1振動子よりも遠い位置に配置され、探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、瑕疵部で反射された超音波を受信する第2振動子を有することにより、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子を提供することができる。 According to the ultrasonic probe according to the embodiment, the first probe and the first probe that emit ultrasonic waves to the flaw detection range including the welded portion and receive the ultrasonic waves reflected by the flawed portion of the welded portion, respectively. It is an ultrasonic probe including two detection parts, and the first detection part radiates ultrasonic waves to a plurality of regions in which the flaw detection range is divided into a plurality in the width direction of the welded portion, and at the defect portion. It has a plurality of first transducers that receive reflected ultrasonic waves, and the second probe portion is arranged at a position farther than the plurality of first transducers with respect to the welded portion in the width direction, and has a flaw detection range. By having a second transducer that radiates ultrasonic waves to the entire surface and receives the ultrasonic waves reflected by the defect, it emits sufficient ultrasonic waves to the area where flaw detection is necessary, and it is possible to detect flaws. It is possible to provide an ultrasonic probe that can reduce the time required.
なお、以上では、6個の振動子111〜116を有する探触子100が、1個の振動子210を有する探触子200よりも瑕疵部21に近い側に配置する形態について説明した。探触子100は、6個の振動子111〜116で探傷範囲30をカバーするのに対して、探触子200は、1個の振動子210で探傷範囲30をカバーするため、探触子100よりも瑕疵部21から遠い側に配置されている。
In the above, the mode in which the
なお、振動子111〜116は、複数あれば幾つあってもよい。また、探触子100と探触子200の組を複数組用いて、Y軸方向に並べて超音波探傷を行ってもよい。また、振動子210を複数設けてもよい。
The number of
以上、本発明の例示的な実施の形態の超音波探触子について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the ultrasonic probe of the exemplary embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment and deviates from the scope of claims. Various modifications and changes are possible without any need.
1 超音波探傷装置
10 鋼板
20 溶接部
21 瑕疵部
30 探傷範囲
100 探触子(第1探触部)
111〜116 振動子(第1振動子)
140 保持部
150 遮蔽部
200 探触子(第2探触部)
210 振動子(第2振動子)
1
111-116 oscillator (first oscillator)
140 Holding part 150
210 oscillator (second oscillator)
Claims (6)
前記第1探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第1振動子を有し、
前記第2探触部は、前記幅方向において、前記溶接部に対して前記複数の第1振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する第2振動子を有する
超音波探触子。 An ultrasonic probe including a first probe and a second probe that radiate ultrasonic waves to the flaw detection range including the weld and receive the ultrasonic waves reflected by the flaws of the weld, respectively. hand,
The first detection unit emits ultrasonic waves to a plurality of regions whose flaw detection range is divided into a plurality of regions in the width direction of the welded portion, and receives the ultrasonic waves reflected by the defect portion. Has one oscillator
The second contact portion is arranged at a position farther than the plurality of first vibrators with respect to the welded portion in the width direction, emits ultrasonic waves over the entire flaw detection range, and has the defect portion. An ultrasonic probe having a second transducer that receives the ultrasonic waves reflected by.
請求項1に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to claim 1, wherein the first probe further includes a holding portion for fixing the plurality of first vibrators so that ultrasonic waves are radiated to the plurality of regions.
請求項1に記載の超音波探触子。 The first tactile unit is provided between the first oscillators that are adjacent to each other, and further has a shielding portion that suppresses ultrasonic interference between the first oscillators that are adjacent to each other. Ultrasonic transducer.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の超音波探触子。 The ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of first oscillators are arranged along the width direction.
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の超音波探触子。 Any of claims 1 to 4, wherein the number of the plurality of first oscillators is determined according to the length in the width direction of the flaw detection range and the length in the width direction in each of the plurality of regions. Or the ultrasonic probe according to item 1.
前記第1探触部及び前記第2探触部の第1振動子及び第2振動子に超音波を放射させる駆動信号をそれぞれ出力するとともに、前記第1振動子及び前記第2振動子の出力に基づいて、超音波探傷を行う制御部と
を備え、
前記第1探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射する複数の第1振動子であって、超音波が前記複数の領域に放射されるようにそれぞれ固定されて超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第1振動子を有し、
前記第2探触部は、前記溶接部に対して、前記幅方向で前記複数の第1振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射する第2振動子を有する
超音波探傷装置。 An ultrasonic probe including a first probe and a second probe that radiate ultrasonic waves to the flaw detection range including the weld and receive the ultrasonic waves reflected by the defect in the weld, respectively.
A drive signal for radiating ultrasonic waves to the first oscillator and the second oscillator of the first probe and the second oscillator is output, and the outputs of the first oscillator and the second oscillator are output, respectively. Equipped with a control unit that performs ultrasonic flaw detection based on
The first detection unit is a plurality of first transducers that radiate ultrasonic waves to a plurality of regions in which the flaw detection range is divided into a plurality of regions in the width direction of the welded portion, and the ultrasonic waves are the plurality of regions. It has a plurality of first transducers that are fixed so as to be radiated to and emit ultrasonic waves, and receive ultrasonic waves reflected by the defect portion.
The second probe is arranged at a position farther than the plurality of first oscillators in the width direction with respect to the welded portion, and emits ultrasonic waves over the entire flaw detection range. Ultrasonic flaw detector with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017142940A JP6814707B2 (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017142940A JP6814707B2 (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019023590A JP2019023590A (en) | 2019-02-14 |
JP6814707B2 true JP6814707B2 (en) | 2021-01-20 |
Family
ID=65368991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017142940A Active JP6814707B2 (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6814707B2 (en) |
-
2017
- 2017-07-24 JP JP2017142940A patent/JP6814707B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019023590A (en) | 2019-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2381497C2 (en) | Method for ultrasonic flaw detection | |
US7836768B2 (en) | Ultrasonic testing of corner radii having different angles and sizes | |
JP4816731B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method, welded steel pipe manufacturing method, and ultrasonic flaw detection apparatus | |
US11353430B2 (en) | Phased array probe and method for testing a spot-weld | |
JP5003275B2 (en) | Ultrasonic flaw detection apparatus and ultrasonic flaw detection method for tubular body | |
JP4838697B2 (en) | Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection wedge | |
JP2007078692A (en) | Uni-index variable angle phased array probe | |
US10578586B2 (en) | Weld analysis using Lamb waves and a neural network | |
JP2018059800A (en) | Flexible probe sensitivity calibration method, and ultrasonic wave flaw detection-purpose reference test piece as well as ultrasonic wave flaw detection method | |
KR101921685B1 (en) | Apparatus for inspecting defect and mehtod for inspecting defect using the same | |
KR20100124242A (en) | Calibration block (reference block) and calibration procedure for phased-array ultrasonic inspection | |
JP5846367B2 (en) | Flaw detection method and flaw detection apparatus for welds using TOFD method | |
JP4912806B2 (en) | Evaluation method for laser spot welds | |
JP5574731B2 (en) | Ultrasonic flaw detection test method | |
TWI471559B (en) | Ultrasonic sensor, the use of its inspection methods and inspection devices | |
US9213019B2 (en) | Method of determining a size of a defect using an ultrasonic linear phased array | |
JP6814707B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic flaw detector | |
JP4865178B2 (en) | Method and apparatus for focusing a propagating wave path of a phased array into a spherical boundary material | |
RU2651431C1 (en) | Method of industrial ultrasound diagnostics of vertically oriented defects of prismatic metal products and device for its implementation | |
CN110687205A (en) | Ultrasonic longitudinal wave reflection method and diffraction time difference method combined detection method and TOFD probe applied to method | |
WO1989011651A1 (en) | Method for ultrasonically checking weld seams of articles | |
JPH07244028A (en) | Apparatus and method for ultrasonically detecting flaw on spherical body to be detected | |
JP7180494B2 (en) | Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detection method | |
JP5733504B2 (en) | Defect detection method for welds | |
JP2013120082A (en) | Ultrasonic flaw detection method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200205 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201215 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6814707 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |