JP7425409B2 - 損傷評価装置及び損傷評価方法 - Google Patents
損傷評価装置及び損傷評価方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7425409B2 JP7425409B2 JP2020102049A JP2020102049A JP7425409B2 JP 7425409 B2 JP7425409 B2 JP 7425409B2 JP 2020102049 A JP2020102049 A JP 2020102049A JP 2020102049 A JP2020102049 A JP 2020102049A JP 7425409 B2 JP7425409 B2 JP 7425409B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- damage
- pixel
- reflected signal
- degree
- 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
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims description 42
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 66
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 66
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 30
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 29
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
- G01N33/207—Welded or soldered joints; Solderability
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
- G01N29/069—Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
- G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4472—Mathematical theories or simulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/023—Solids
- G01N2291/0234—Metals, e.g. steel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/26—Scanned objects
- G01N2291/267—Welds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
本開示は、損傷評価装置及び損傷評価方法に関する。
例えば、ボイラの溶接面の損傷を評価する装置として特許文献1に開示さたものが提案されている。特許文献1には、フェーズドアレイ超音波探傷装置によって試験片の溶接部の内部に超音波を走査しながら照射し、超音波の反射波を受信して反射波の強度分布を取得し、溶接部の損傷を評価することが記載されている。
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、測定時の機器の感度や超音波探触子の接触状態により評価値にばらつきが生じることがあり、高精度な評価ができないという問題がある。
本開示は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、測定時の機器の感度や超音波探触子の接触状態の影響を低減して、高精度な損傷度の評価が可能な損傷評価装置及び損傷評価方法を提供することにある。
本開示に係る損傷評価装置の一の態様は、金属内部に生じている損傷を評価する損傷評価装置であって、評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波信号を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を検出するフェーズドアレイ探触子と、前記所定領域に、互いに平行な複数の平面を設定し、前記各平面に設定した各ピクセルごとに前記反射信号を取得し、且つ、前記平面に直交する方向に前記各ピクセルの反射信号の強度の最大値を抽出した画像であるマージ画像を生成するマージ処理部と、前記マージ画像の、各ピクセルごとの反射信号の強度を数値化したデータであるピクセルデータを算出する数値化処理部と、前記マージ画像の各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出する散らばり度算出部と、前記散らばり度算出部で算出された散らばりの度合いに基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価する評価部とを備える。
本開示に係る損傷評価装置の他の態様は、金属内部に生じている損傷を評価する損傷評価装置であって、評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波信号を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を検出するフェーズドアレイ探触子と、前記所定領域に、互いに平行な複数の平面を設定し、前記各平面に設定した各ピクセルごとに前記反射信号を取得し、前記各ピクセルの反射信号の強度を数値化したデータであるピクセルデータを算出する数値化処理部と、前記各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出する散らばり度算出部と、前記散らばり度算出部で算出された散らばりの度合いに基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価する評価部とを備える。
本開示に係る損傷評価方法の一の態様は、金属内部に生じている損傷を評価する損傷評価方法であって、フェーズドアレイ探触子により、評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波信号を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を検出するステップと、前記所定領域に、互いに平行な複数の平面を設定し、前記各平面に設定した各ピクセルごとに前記反射信号を取得し、且つ、前記平面に直交する方向に前記各ピクセルの反射信号の最大値を抽出した画像であるマージ画像を生成するステップと、前記マージ画像の、各ピクセルごとの反射信号の強度を数値化したデータであるピクセルデータを算出するステップと、前記マージ画像の各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出するステップと、前記散らばりの度合いに基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価するステップとを備える。
本開示によれば、金属内の損傷を高精度に評価することが可能になる。
以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る損傷評価装置の構成を示すブロック図である。図1に示す例では、2つの金属を溶接により連結した部材の、溶接部に生じる亀裂や欠損などの損傷を検出し、寿命消費率を診断する例について説明する。なお、本開示で示す「寿命消費率」とは、経年劣化により金属が破壊するまでの期間を寿命としたときの、消費した期間の比率を示すものとする。
[第1実施形態の構成説明]
図1に示すように、本実施形態に係る損傷評価装置1は、2つの金属板21a、21bの端部を互いに突き当てて溶接した際の、溶接部22に生じる損傷を検出する。なお、図1に示す装置の、左右方向をX方向、紙面に直交する方向をY方向、上下方向をZ方向として定義する。
図1に示すように、本実施形態に係る損傷評価装置1は、2つの金属板21a、21bの端部を互いに突き当てて溶接した際の、溶接部22に生じる損傷を検出する。なお、図1に示す装置の、左右方向をX方向、紙面に直交する方向をY方向、上下方向をZ方向として定義する。
損傷評価装置1は、基台16と、フェーズドアレイ探触子11と、送受信機12と、A/Dボード13と、演算処理部14と、モニタ15を備えている。
基台16は、検査対象となる金属板の表面(本実施形態では、金属板21a)に設置される。基台16は、フェーズドアレイ探触子11を接触させるための傾斜面を有している。基台16は、アクリル等で構成されている。基台16と金属板21aとの間には、空気層を除去するためにグリセリンが塗布されている。
なお、本実施形態では、金属板21aと21bを接合する溶接部22を検査対象としており、溶接部22にはビードによる盛り上がりが生じているので、ビードとの干渉を回避するために基台16に傾斜面を設ける構成としている。しかし、本開示はこれに限定されるものではなく、基台16におけるフェーズドアレイ探触子11を接触させる面を、金属板21aに平行な面とすることもできる。
フェーズドアレイ探触子11は、一次元方向に配置された複数の超音波振動子を有している。具体的に、フェーズドアレイ探触子11には、図中α1の方向に向けて複数(例えば、64個)の超音波振動子が連続的に配置されている。そして、各超音波振動子の発振タイミング(遅延時間)を制御することにより、図1に示すX-Z平面の領域SLに向けて超音波ビームを照射する。更に、フェーズドアレイ探触子11をX-Z平面に直交する方向(Y方向)に一軸走査することにより、超音波ビームの照射領域をY方向に移動させる。即ち、フェーズドアレイ探触子11は、評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波ビーム(超音波信号)を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を受信する。
以下、図2、図3を参照して、フェーズドアレイ探触子11による検出領域について説明する。図2は金属板21a、21bをY方向から見た図、図3は、図2に示す矢印A1の方向から見た図(X方向から見た図)である。
フェーズドアレイ探触子11より超音波ビームを照射することにより、図2に示す溶接部22を含む領域Qaからの反射信号を取得する。その結果、図2に示すx1、z1で規定される領域の反射信号が取得される。
更に、フェーズドアレイ探触子11をY方向に一軸走査することにより、図3に示すy1、z1で規定される領域Qbの反射信号が取得される。即ち、x1、y1、z1で規定される直方体の三次元領域(以下、「検査領域Q1」という)が、超音波ビームによる検出領域(金属内部の所定領域)として設定される。
図1に戻って、送受信機12は、フェーズドアレイ探触子11に設けられた各超音波振動子を駆動するための電気信号を出力する。また、各超音波振動子で検出された反射信号を受信する。
A/Dボード13は、後述する遅延計算部141より出力される超音波振動子のデジタルの駆動信号をアナログ信号に変換する。また、送受信機12で検出された超音波の反射信号をデジタル化して後述するデータ取得部142に出力する。
演算処理部14は、遅延計算部141と、データ取得部142と、マージ処理部143と、数値化処理部144と、標準偏差算出部145と、マージ画像出力部146と、寿命消費率算出部147を備える。演算処理部14は、例えば、中央演算ユニット(CPU)や、RAM、ROM、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。
遅延計算部141は、フェーズドアレイ探触子11に設けられる複数の超音波振動子の発振のタイミング(遅延時間)を制御して、超音波ビームの照射領域を変化させるための制御信号を出力する。
データ取得部142は、フェーズドアレイ探触子11の各超音波振動子で検出され、A/Dボード13でデジタル化された反射信号を取得する。
マージ処理部143は、図2、図3に示した三次元の検査領域Q1で検出された各反射信号の強度(以下、「反射信号強度」という)に基づいて、マージ画像を生成する。以下、詳細に説明する。
前述したように、フェーズドアレイ探触子11により超音波ビームを照射し、且つ、該フェーズドアレイ探触子11をY方向に一軸走査することにより、溶接部22内に設定されている検査領域Q1からの反射信号が取得される。
図2に示すように、検査領域Q1内にY-Z平面に平行な複数の平面(図では、n個の平面q1~qn)を設定する。nは例えば「64」である。そして、各平面q1~qnに、微少領域(以下、「ピクセル」という)を設定する。
マージ処理部143は、各平面q1~qnの各ピクセルについて超音波の反射信号が得られると、各反射信号の反射信号強度をX方向で比較し、X方向の反射信号強度の最大値を抽出する。マージ処理部143は、この最大値に基づいてマージ画像を生成する。具体的に、図4に示すように、縦z1、横y1の長方形の平面を、(i×j)個のピクセルp11~pijに分割したマージ画像が得られる。例えば、ピクセルp11には、各平面q1~qnをX方向に投影した際の、ピクセルp11に対応する領域における反射信号強度の最大値が設定される。
このため例えば、図2、図3に示すように、検査領域Q1に亀裂や欠損などの損傷部β1が存在する場合には、図4に示す各ピクセルp11~pijのうち、損傷部β1に対応するピクセルの反射信号強度が大きくなる。
図1に戻って、マージ画像出力部146は、マージ処理部143で生成されたマージ画像をモニタ15に出力する。
数値化処理部144は、マージ処理部143で生成されたマージ画像における各ピクセルp11~pijの反射信号強度を、強度に応じた数値に置き換える処理を実施する。例えば、反射信号強度に応じて「1~100」までの数値(以下、「ピクセルデータ」という)を設定する。従って、図4に示した各ピクセルp11~pijには、それぞれの反射信号強度に応じたピクセルデータが設定されることになる。即ち、数値化処理部144は、各ピクセルごとの反射信号を数値化したデータであるピクセルデータを算出する機能を備えている。
標準偏差算出部145は、図4に示した各ピクセルp11~pijに設定されたピクセルデータの標準偏差を算出する。標準偏差は周知のように、以下に示す(1)式で算出することができる。
(1)式において、kは(i,j)で特定されるピクセル番号、nはピクセル数(即ち「i×j」)、μはピクセルデータの平均値、σは標準偏差、xkは各ピクセルでのピクセルデータである。
標準偏差算出部145は、マージ画像の各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出する散らばり度算出部としての機能を備えている。なお、本実施形態では、各ピクセルデータの散らばりの度合いとして標準偏差を例に挙げて説明するが、本開示はこれに限定されるものではなく、他の手法で数値の散らばりの度合いを算出してもよい。
寿命消費率算出部147(評価部)は、標準偏差算出部145で算出された標準偏差と予め設定されている検定曲線に基づいて、評価対象となる金属の損傷を評価する。具体的に寿命消費率算出部147は、メモリなどの記憶部(図示省略)を備えており、該記憶部には評価対象となる金属の供用時間(金属が破壊に至るまでの経過時間)と標準偏差との関係を示す検定曲線(図8のf1参照)が記憶されている。検定曲線f1には、評価対象となる金属が破壊すると予想される破壊予測時期Teが示されている。
検定曲線f1は、過去の統計データやサンプルを用いたクリープ試験を行うことにより取得することができる。以下、検定曲線を作成する方法を、図6A、図6B、図6Cに示すグラフを参照して説明する。
検査対象となる金属のサンプルを用意し、該サンプルを運転環境下に置いて、この状態を長時間継続させる。サンプルに損傷や破壊が生じるまでの期間において、試験時間とピクセルデータ(図4のp11~pij)の変化を測定する。更に、各ピクセルデータの最大値、平均値、標準偏差を算出する。図6Aは、試験時間の経過に対する最大値の変化を示し、図6Bは試験時間の経過に対する平均値の変化を示し、図6Cは試験時間の変化に対する標準偏差の変化を示している。
図6A~図6Cのグラフより、試験時間が長くなるほど、最大値、平均値、標準偏差が増大する傾向があることが理解される。そして、このような試験を複数回繰り返すことにより、図8に示す検定曲線f1を取得する。
寿命消費率算出部147は、図8に示すグラフf1に、実際に測定されたピクセルデータ(図4に示したピクセルp11~pijのピクセルデータ)より算出された標準偏差σを当てはめることにより、現在の供用時間T1を取得する。更に、破壊予測時期Teと供用時間T1に基づいて、寿命消費率を算出する。例えば、寿命消費率を(T1/Te)で算出することができる。
図1に戻って、モニタ15は、マージ画像出力部146より出力されたマージ画像を表示する。モニタ15は、寿命消費率算出部147で算出された寿命消費率を画面表示して、評価対象となる金属の寿命消費率をユーザに知らせる。
[第1実施形態の作用の説明]
次に、本実施形態に係る損傷評価装置1の処理手順を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
次に、本実施形態に係る損傷評価装置1の処理手順を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
初めに、図5に示すステップS11において、演算処理部14は、フェーズドアレイ探触子11に設けられる複数の超音波振動子に遅延制御信号を出力する。
ステップS12において、演算処理部14は、フェーズドアレイ探触子11を駆動させ、且つ遅延制御して評価対象となる金属に超音波ビームを照射する。その結果、図2、図3に示したx1、y1、z1で規定される検査領域Q1に超音波ビームを照射することができる。
ステップS13において、演算処理部14は、マージ画像を生成する。具体的に、図2に示した複数の平面q1~qnの各ピクセルで検出される反射信号をX方向に投影し、最大値を抽出した画像をマージ画像として生成する。その結果、図4に示したように、複数のピクセルp11~pijに、それぞれのX方向の反射信号強度の最大値が設定されたマージ画像が生成される。
ステップS14において、演算処理部14は、マージ画像を数値化する。具体的に、図4に示した複数のピクセルp11~pijに超音波ビームの反射信号強度に応じたピクセルデータを設定する。
ステップS15において、演算処理部14は、各ピクセルデータの標準偏差を算出する。具体的に、前述した(1)式の「n」にピクセルの個数(i×j)を代入し、「μ」にピクセルデータの平均値を代入して標準偏差σを算出する。
ステップS16において、演算処理部14は、標準偏差σと、図8に示した検定曲線f1に基づいて、評価対象となる金属の寿命消費率を算出する。
ステップS17において、演算処理部14は、算出された寿命評価率に基づいて、評価対象となる金属(本実施形態では溶接部22)の損傷の度合いを評価する。
本実施形態では、各ピクセルp11~pijのピクセルデータから標準偏差σを算出しており、この標準偏差σと検定曲線f1を参照して金属の損傷の度合いを評価するので、従来と対比して高精度な評価が可能となる。
[第1実施形態の効果の説明]
このようにして、本実施形態に係る損傷評価装置によれば、以下に示す作用、効果が得られる。
このようにして、本実施形態に係る損傷評価装置によれば、以下に示す作用、効果が得られる。
(1)
評価対象となる金属に超音波ビームを照射し、金属内部で反射する反射信号を取得する。金属内部の、図2、図3に示すx1、y1、z1の各辺で規定される検査領域Q1(所定の領域)を設定し、この検査領域Q1に、Y-Z平面に平行な複数の平面q1~qnを設定する。そして、各平面q1~qnの各ピクセルにて検出される反射波のデータを、X方向に投影して最大値を抽出し、マージ画像を生成する。更に、このマージ画像の各ピクセルp11~pijを数値化し、数値化した各ピクセルデータの標準偏差を算出する。算出した標準偏差と図8に示した検定曲線f1に基づいて、評価対象となる金属を評価する。従って、溶接部22などの評価対象となる金属に生じる亀裂、欠損などの損傷を高精度に評価することが可能となる。
評価対象となる金属に超音波ビームを照射し、金属内部で反射する反射信号を取得する。金属内部の、図2、図3に示すx1、y1、z1の各辺で規定される検査領域Q1(所定の領域)を設定し、この検査領域Q1に、Y-Z平面に平行な複数の平面q1~qnを設定する。そして、各平面q1~qnの各ピクセルにて検出される反射波のデータを、X方向に投影して最大値を抽出し、マージ画像を生成する。更に、このマージ画像の各ピクセルp11~pijを数値化し、数値化した各ピクセルデータの標準偏差を算出する。算出した標準偏差と図8に示した検定曲線f1に基づいて、評価対象となる金属を評価する。従って、溶接部22などの評価対象となる金属に生じる亀裂、欠損などの損傷を高精度に評価することが可能となる。
(2)
各ピクセルデータの散らばりの度合いとして、標準偏差を用いているので、簡易な演算で、金属の損傷を評価することができ、装置の演算負荷を軽減することが可能となる。
各ピクセルデータの散らばりの度合いとして、標準偏差を用いているので、簡易な演算で、金属の損傷を評価することができ、装置の演算負荷を軽減することが可能となる。
(3)
過去に得られた統計データに基づいて、供用時間と標準偏差との関係を示す検定曲線(図8に示すグラフf1)を作成し、この検定曲線を用いて、金属の損傷を評価するので、より高精度に金属の損傷を評価することが可能となる。
過去に得られた統計データに基づいて、供用時間と標準偏差との関係を示す検定曲線(図8に示すグラフf1)を作成し、この検定曲線を用いて、金属の損傷を評価するので、より高精度に金属の損傷を評価することが可能となる。
なお、本実施形態では、散らばりの度合いを示す指標として標準偏差を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、他の方法を用いることも可能である。
また、本実施形態では、図2に示したように、検査領域Q1内に、Y-Z平面に平行な複数の平面q1~qnを設定する例について説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、互いに平行な複数の平面q1~qnを任意の方向に設定することが可能である。
即ち、検査領域Q1(所定領域)に、互いに平行な複数の平面を設定し、各平面に設定した各ピクセルごとに反射信号を取得し、且つ、各平面に直交する方向に各ピクセルの反射信号強度の最大値を抽出した画像であるマージ画像を生成する構成とすることができる。
[第1実施形態の変形例の説明]
次に、上述した第1実施形態の変形例について説明する。変形例では、標準偏差を算出する際に、各ピクセルデータの最大値を規格化して標準偏差を算出する。
次に、上述した第1実施形態の変形例について説明する。変形例では、標準偏差を算出する際に、各ピクセルデータの最大値を規格化して標準偏差を算出する。
具体的に、過去の統計データまたはクリープ試験により得られるデータに基づいて検定曲線を作成する際に、図7Aに示すように各試験時間毎のピクセルデータの最大値が同一となるように、各ピクセルデータを規格化する。そして、図7Bに示すように最大値が規格化されたピクセルデータに基づいて平均値を算出する。また、図7Cに示すように最大値が規格化されたピクセルデータに基づいて、標準偏差を算出する。そして、算出した標準偏差に基づいて検定曲線(図8に示すグラフf1)を作成する。
評価対象となる金属を評価する際には、検査により取得された各ピクセルp11~pijのピクセルデータの最大値を規格化して標準偏差を算出する。算出した標準偏差と上記の特性曲線に基づいて、評価対象となる金属に亀裂や欠損などの損傷を評価する。
ピクセルデータの最大値を規格化することにより、各ピクセルp11~pijにおけるピクセルデータの最大値が変動する場合でも、この変動の影響を低減してより高精度に評価対象となる金属を評価することが可能となる。
なお、変形例ではピクセルデータの最大値を規格化する例について説明したが、ピクセルデータの平均値を規格化して標準偏差を算出しても同様の効果を得ることができる。
[第2実施形態の説明]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、前述した第1実施形態と同様に、図2、図3に示されるx1、y1、z1で規定される三次元の検査領域Q1(所定の領域)に、Y-Z平面に平行な複数の平面q1~qnを設定する。
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、前述した第1実施形態と同様に、図2、図3に示されるx1、y1、z1で規定される三次元の検査領域Q1(所定の領域)に、Y-Z平面に平行な複数の平面q1~qnを設定する。
更に、第2実施形態では、各平面q1~qnのそれぞれのピクセルにおいて、反射信号の強度を数値化しピクセルデータを取得する。即ち、図4に示した各ピクセルp11~pijを、各平面q1~qnに対して設定し、各平面q1~qnの各ピクセルごとにピクセルデータを算出する。即ち、図4に示した(i×j)個のピクセルデータを、各平面q1~qnに対して算出し、合計で((i×j)×n個)のピクセルデータを取得する。
そして、各ピクセルデータに対して、前述した第1実施形態と同様に標準偏差を算出し、算出したピクセルデータに基づいて、評価対象となる金属の損傷を評価する。
このような構成によれば、検査領域Q1に存在する、より多くのピクセルデータに基づいて、金属の損傷を評価するので、第1実施形態と対比して、より高精度に金属の損傷を評価することが可能となる。
以上、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
1 損傷評価装置
11 フェーズドアレイ探触子
143 マージ処理部
144 数値化処理部
145 標準偏差算出部(散らばり度算出部)
147 寿命消費率算出部(評価部)
11 フェーズドアレイ探触子
143 マージ処理部
144 数値化処理部
145 標準偏差算出部(散らばり度算出部)
147 寿命消費率算出部(評価部)
Claims (6)
- 金属内部に生じている損傷を評価する損傷評価装置であって、
評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波信号を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を検出するフェーズドアレイ探触子と、
前記所定領域に、互いに平行な複数の平面を設定し、前記各平面に設定した各ピクセルごとに前記反射信号を取得し、且つ、前記平面に直交する方向に前記各ピクセルの反射信号の強度の最大値を抽出した画像であるマージ画像を生成するマージ処理部と、
前記マージ画像の、各ピクセルごとの反射信号の強度を数値化したデータであるピクセルデータを算出する数値化処理部と、
前記マージ画像の各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出する散らばり度算出部と、
前記散らばり度算出部で算出された散らばりの度合いに基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価する評価部と、
を備えた損傷評価装置。 - 前記散らばりの度合いは、標準偏差である請求項1に記載の損傷評価装置。
- 前記散らばり度算出部は、前記マージ画像の各ピクセルデータの最大値、または平均値のいずれか一方を規格化して前記標準偏差を算出する請求項2に記載の損傷評価装置。
- 前記評価部は、前記金属が破壊する時期までの供用時間と標準偏差との関係を示す曲線である検定曲線を記憶しており、前記散らばり度算出部で算出された前記標準偏差と前記検定曲線に基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価すること
を特徴とする請求項2または3に記載の損傷評価装置。 - 金属内部に生じている損傷を評価する損傷評価装置であって、
評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波信号を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を検出するフェーズドアレイ探触子と、
前記所定領域に、互いに平行な複数の平面を設定し、前記各平面に設定した各ピクセルごとに前記反射信号を取得し、前記各ピクセルの反射信号の強度を数値化したデータであるピクセルデータを算出する数値化処理部と、
前記各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出する散らばり度算出部と、
前記散らばり度算出部で算出された散らばりの度合いに基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価する評価部と、
を備えた損傷評価装置。 - 金属内部に生じている損傷を評価する損傷評価方法であって、
フェーズドアレイ探触子により、評価対象の金属の表面から内部に向けて超音波信号を照射し、金属内部の所定領域で反射した反射信号を検出するステップと、
前記所定領域に、互いに平行な複数の平面を設定し、前記各平面に設定した各ピクセルごとに前記反射信号を取得し、且つ、前記平面に直交する方向に前記各ピクセルの反射信号の最大値を抽出した画像であるマージ画像を生成するステップと、
前記マージ画像の、各ピクセルごとの反射信号の強度を数値化したデータであるピクセルデータを算出するステップと、
前記マージ画像の各ピクセルデータの散らばりの度合いを算出するステップと、
前記散らばりの度合いに基づいて、前記評価対象の金属の損傷を評価するステップと、
を備えた損傷評価方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020102049A JP7425409B2 (ja) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 損傷評価装置及び損傷評価方法 |
AU2021289697A AU2021289697B2 (en) | 2020-06-12 | 2021-03-05 | Damage evaluation device and damage evaluation method |
DE112021003239.9T DE112021003239T5 (de) | 2020-06-12 | 2021-03-05 | Schadensbewertungsvorrichtung und Schadensbewertungsverfahren |
PCT/JP2021/008757 WO2021250955A1 (ja) | 2020-06-12 | 2021-03-05 | 損傷評価装置及び損傷評価方法 |
US17/879,919 US20220381741A1 (en) | 2020-06-12 | 2022-08-03 | Damage evaluation device and damage evaluation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020102049A JP7425409B2 (ja) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 損傷評価装置及び損傷評価方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021196234A JP2021196234A (ja) | 2021-12-27 |
JP7425409B2 true JP7425409B2 (ja) | 2024-01-31 |
Family
ID=78845469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020102049A Active JP7425409B2 (ja) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 損傷評価装置及び損傷評価方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220381741A1 (ja) |
JP (1) | JP7425409B2 (ja) |
AU (1) | AU2021289697B2 (ja) |
DE (1) | DE112021003239T5 (ja) |
WO (1) | WO2021250955A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11933765B2 (en) * | 2021-02-05 | 2024-03-19 | Evident Canada, Inc. | Ultrasound inspection techniques for detecting a flaw in a test object |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003207489A (ja) | 2001-11-09 | 2003-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属材料の損傷評価方法及び装置 |
JP2005156305A (ja) | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Daido Steel Co Ltd | 内部欠陥の評価方法 |
JP2008249441A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Jfe Engineering Kk | 超音波探傷方法、超音波探傷プログラム |
JP2012053060A (ja) | 2011-10-31 | 2012-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷データの処理方法、探傷データ処理プログラム及び超音波探傷 |
JP2013019715A (ja) | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 超音波検査方法及び超音波検査装置 |
US20170131220A1 (en) | 2015-11-09 | 2017-05-11 | Caterpillar Inc. | Weld inspection method and system |
JP2017151107A (ja) | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の保守管理方法 |
CN107121501A (zh) | 2017-04-25 | 2017-09-01 | 天津大学 | 一种汽轮机叶轮缺陷分类方法 |
JP2019138700A (ja) | 2018-02-07 | 2019-08-22 | 株式会社Ihi検査計測 | 溶接部探傷装置と方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8976017B1 (en) * | 2010-04-13 | 2015-03-10 | Osnel de la Cruz Rodriguez | Method for inspecting down hole drilling systems for flaws using ultrasonics |
JP6979307B2 (ja) | 2017-08-30 | 2021-12-08 | 三菱パワー株式会社 | 亀裂評価基準策定方法、内部探傷検査による亀裂評価方法及び保守管理方法 |
US11300546B2 (en) * | 2017-12-12 | 2022-04-12 | Nippon Steel Corporation | Defect detection device, defect detection method, and program |
-
2020
- 2020-06-12 JP JP2020102049A patent/JP7425409B2/ja active Active
-
2021
- 2021-03-05 WO PCT/JP2021/008757 patent/WO2021250955A1/ja active Application Filing
- 2021-03-05 DE DE112021003239.9T patent/DE112021003239T5/de active Pending
- 2021-03-05 AU AU2021289697A patent/AU2021289697B2/en active Active
-
2022
- 2022-08-03 US US17/879,919 patent/US20220381741A1/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003207489A (ja) | 2001-11-09 | 2003-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属材料の損傷評価方法及び装置 |
JP2005156305A (ja) | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Daido Steel Co Ltd | 内部欠陥の評価方法 |
JP2008249441A (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Jfe Engineering Kk | 超音波探傷方法、超音波探傷プログラム |
JP2013019715A (ja) | 2011-07-08 | 2013-01-31 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 超音波検査方法及び超音波検査装置 |
JP2012053060A (ja) | 2011-10-31 | 2012-03-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷データの処理方法、探傷データ処理プログラム及び超音波探傷 |
US20170131220A1 (en) | 2015-11-09 | 2017-05-11 | Caterpillar Inc. | Weld inspection method and system |
JP2017151107A (ja) | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | フェーズドアレイ法による溶接部内の亀裂評価方法及び溶接部の保守管理方法 |
CN107121501A (zh) | 2017-04-25 | 2017-09-01 | 天津大学 | 一种汽轮机叶轮缺陷分类方法 |
JP2019138700A (ja) | 2018-02-07 | 2019-08-22 | 株式会社Ihi検査計測 | 溶接部探傷装置と方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021196234A (ja) | 2021-12-27 |
DE112021003239T5 (de) | 2023-04-06 |
WO2021250955A1 (ja) | 2021-12-16 |
AU2021289697B2 (en) | 2023-12-07 |
AU2021289697A1 (en) | 2022-09-01 |
US20220381741A1 (en) | 2022-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11255825B2 (en) | Wrinkle characterization and performance prediction for composite structures | |
US7546769B2 (en) | Ultrasonic inspection system and method | |
Camacho et al. | Ultrasonic crack evaluation by phase coherence processing and TFM and its application to online monitoring in fatigue tests | |
US7698944B2 (en) | Ultrasonic method and apparatus for evaluating spot weld zone | |
JP2005156305A (ja) | 内部欠陥の評価方法 | |
JP7125712B2 (ja) | 構造物における非破壊試験装置及びその非破壊試験方法 | |
JP5112942B2 (ja) | 超音波探傷方法及び装置 | |
KR101830461B1 (ko) | 기계 부품 내부에 존재하는 결함의 방향을 측정하기 위한 방법 및 그 장치 | |
JP7425409B2 (ja) | 損傷評価装置及び損傷評価方法 | |
JP4511487B2 (ja) | 水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法 | |
EP0211078B1 (en) | Method of measuring stress concentration coefficient with ultrasonic wave | |
KR101452442B1 (ko) | 탄성계수 측정 방법 | |
KR101963820B1 (ko) | 반사모드 비선형 초음파 진단 장치 | |
JP6173636B1 (ja) | 超音波検査方法及び超音波検査装置 | |
JP2007232478A (ja) | 超音波探触子のカップリングチェック方法、及びコンピュータプログラム | |
JP2014070968A (ja) | 超音波検査装置および超音波検査方法 | |
KR100485450B1 (ko) | 초음파 탐상 시험 장치 및 그 제어방법 | |
JP2023153584A (ja) | 超音波検査方法、超音波検査装置 | |
RU2785606C1 (ru) | Способ ультразвукового контроля головки рельса | |
KR102623914B1 (ko) | Paut 스캔 시스템 및 그 방법 | |
WO2022270133A1 (ja) | 超音波探傷手法および超音波探傷装置 | |
KR102106940B1 (ko) | 배음 진동자를 이용한 초음파 비파괴 검사 장치 | |
Guimarães et al. | A simulation of probability of rejection as an aid to understanding the significance of sizing accuracy | |
JP2004138392A (ja) | 超音波探傷装置及び超音波探傷方法 | |
Wang et al. | A study of fatigue surface crack propagation paths of aluminum alloy butt welds using a Phased-Array Total-Focus imaging technique |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230501 |
|
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: 20231220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240102 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7425409 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |