JPH0146826B2 - - Google Patents
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- JPH0146826B2 JPH0146826B2 JP58196224A JP19622483A JPH0146826B2 JP H0146826 B2 JPH0146826 B2 JP H0146826B2 JP 58196224 A JP58196224 A JP 58196224A JP 19622483 A JP19622483 A JP 19622483A JP H0146826 B2 JPH0146826 B2 JP H0146826B2
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Classifications
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- 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
- G01N29/041—Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
-
- G—PHYSICS
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0421—Longitudinal waves
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- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、角ビレツト鋼材などの角隅部をもつ
断面形状の被検材の内部欠陥を検出するための超
音波探傷方法に関する。
断面形状の被検材の内部欠陥を検出するための超
音波探傷方法に関する。
鋼材の表層或いは内部欠陥の超音波探傷方法と
しては、従来より披検材表面から真下に超音波を
入れる垂直法、表面から屈折を利用して斜めに入
れ横波を使用する斜角法、或いは表面波を使用し
て表層部のみを探傷する表面波法などの方法を
固々に或いは組合わせて行なつている。
しては、従来より披検材表面から真下に超音波を
入れる垂直法、表面から屈折を利用して斜めに入
れ横波を使用する斜角法、或いは表面波を使用し
て表層部のみを探傷する表面波法などの方法を
固々に或いは組合わせて行なつている。
しかしながらこれら従来方式の超音波探傷方法
では、被検材の断面形状に角隅部があると、被検
材外表面上での探触子ブローブ配置場所の制約か
ら探傷不能領域、いわゆる不感帯が生じ、各方法
をいかに組合わせても探傷できない部位が残ると
いう不都合がある。例えば被検材として角ビレツ
ト鋼材を例にとると、第１図ａに示すように角ビ
レツト１の横断面方向に表面からブローブ２ａに
よつて真下へ向けて超音波３ａを発射して行なう
垂直法では、同図ｂに斜線部４ａで示すように角
ビレツト横断面全周に亘る表面及び表皮下と四隅
コーナ部に不感帯が生じ、また第２図ａに示すよ
うに表面からブローブ２ｂによつて斜めに超音波
３ｂを入れて行なう斜角法では、同図ｂに斜線部
４ｂで示すように四隅コーナ部および中心部に不
感帯が生じ、さらに第３図ａに示すように表面波
３ｃをブローブ２ｃから発射して表面探傷を行な
う表面波法では、同図ｃに示すように斜線部４ｃ
で示した内部を除く全周の表面欠陥の検出ができ
るものの、超音波３ｃの進行経路上に水滴等が存
在するとそれによる著るしい減衰や凝似エコーに
よつて誤検出を招き、安定な探傷が困難であると
いう欠点が避けられない。
では、被検材の断面形状に角隅部があると、被検
材外表面上での探触子ブローブ配置場所の制約か
ら探傷不能領域、いわゆる不感帯が生じ、各方法
をいかに組合わせても探傷できない部位が残ると
いう不都合がある。例えば被検材として角ビレツ
ト鋼材を例にとると、第１図ａに示すように角ビ
レツト１の横断面方向に表面からブローブ２ａに
よつて真下へ向けて超音波３ａを発射して行なう
垂直法では、同図ｂに斜線部４ａで示すように角
ビレツト横断面全周に亘る表面及び表皮下と四隅
コーナ部に不感帯が生じ、また第２図ａに示すよ
うに表面からブローブ２ｂによつて斜めに超音波
３ｂを入れて行なう斜角法では、同図ｂに斜線部
４ｂで示すように四隅コーナ部および中心部に不
感帯が生じ、さらに第３図ａに示すように表面波
３ｃをブローブ２ｃから発射して表面探傷を行な
う表面波法では、同図ｃに示すように斜線部４ｃ
で示した内部を除く全周の表面欠陥の検出ができ
るものの、超音波３ｃの進行経路上に水滴等が存
在するとそれによる著るしい減衰や凝似エコーに
よつて誤検出を招き、安定な探傷が困難であると
いう欠点が避けられない。
本発明はこのような従来方法の欠点を無くすた
めになされたもので、垂直法と斜角法の併用方法
でも尚残存するような表面を含む四隅コーナ部の
不感帯部分を探触可能で、しかも表面の水滴等の
存在によつて悪影響を受けず、垂直法や斜角法と
組合わせて用いることさえ可能な超音波探傷方法
を提供しようとするものである。
めになされたもので、垂直法と斜角法の併用方法
でも尚残存するような表面を含む四隅コーナ部の
不感帯部分を探触可能で、しかも表面の水滴等の
存在によつて悪影響を受けず、垂直法や斜角法と
組合わせて用いることさえ可能な超音波探傷方法
を提供しようとするものである。
すなわち本発明の超音波探傷方法の特徴とする
ところは、角隅部をもつ断面形状の被検材に対し
て表面から縦波臨界角超音波（クリーピングウエ
ープ）を前記断面方向に入射し、前記被検材の表
面を含む表面近傍に主エネルギーをもつクリーピ
ングウエーブを伝播させ、該伝播するクリーピン
グウエーブより得られる反射波から被検材角隅部
の欠陥を検出するクリーピングウエーブ探傷方法
にある。
ところは、角隅部をもつ断面形状の被検材に対し
て表面から縦波臨界角超音波（クリーピングウエ
ープ）を前記断面方向に入射し、前記被検材の表
面を含む表面近傍に主エネルギーをもつクリーピ
ングウエーブを伝播させ、該伝播するクリーピン
グウエーブより得られる反射波から被検材角隅部
の欠陥を検出するクリーピングウエーブ探傷方法
にある。
本発明で探傷に用いる縦波臨界角超音波（クリ
ーピングウエーブ）は、第４図に示すように入射
角θで境界面に入射する縦波の屈折角90度付近に
おいてその最大エネルギーが得られ、入射材質音
速C1、屈折材質音速C2において前記入射角θは
次式で与えられる。
ーピングウエーブ）は、第４図に示すように入射
角θで境界面に入射する縦波の屈折角90度付近に
おいてその最大エネルギーが得られ、入射材質音
速C1、屈折材質音速C2において前記入射角θは
次式で与えられる。
θ＝sin-1（C1／C2） ……(1)
今、一例として入射材に通常の有機ガラス
（C1＝2720m／Ｓ）を使用した場合の鋼材（C2＝
5900m／Ｓ）中へのクリーピングウエーブ発射条
件、すなわち入射角θは、前記(1)式より約27.4度
となる。この時、鋼材中には極くわずかのエネル
ギーで屈折角約33度の屈折横波も伝播するが、殆
んどの伝播波のエネルギーは鋼材表面を含む表面
近傍を伝播する上記クリーピングウエーブで占め
られている。
（C1＝2720m／Ｓ）を使用した場合の鋼材（C2＝
5900m／Ｓ）中へのクリーピングウエーブ発射条
件、すなわち入射角θは、前記(1)式より約27.4度
となる。この時、鋼材中には極くわずかのエネル
ギーで屈折角約33度の屈折横波も伝播するが、殆
んどの伝播波のエネルギーは鋼材表面を含む表面
近傍を伝播する上記クリーピングウエーブで占め
られている。
クリーピングウエーブは、縦波斜角の臨界角ウ
エーブとして被検材表面を含む皮下近傍を主エネ
ルギーが伝播し、表面下伝播深さは、表面波のそ
れが実施上１波長程度であるのに対し、数mmから
十数mmにも達する。また伝播経路中の材料粒子の
振動方向は、表面波では材料表面で楕円回転運動
するのに対し、クリーピングウエーブでは材料表
面に沿つて超音波進行方向に平行な疎密液として
振動する。このため、表面波においては超音波伝
播経路上に存在する水膜や水滴等によつてエネル
ギーが著るしく減衰され、同時に凝似エコーを生
じたりするのに対し、クリーピングウエーブでは
これらの影響をほとんど受けることなく、安定な
状態で皮下深層部までの探傷が可能である。この
ように探傷に先立つて被検材表面の水除去処置な
どを必要としない点は表面波法に比べて極めて有
利な点といえる。また垂直法および斜角法のいず
れによつても探傷不可能な部位の探傷が達成でき
るので、これら各法と併用して被検材断面の全域
を探傷することが可能となる。
エーブとして被検材表面を含む皮下近傍を主エネ
ルギーが伝播し、表面下伝播深さは、表面波のそ
れが実施上１波長程度であるのに対し、数mmから
十数mmにも達する。また伝播経路中の材料粒子の
振動方向は、表面波では材料表面で楕円回転運動
するのに対し、クリーピングウエーブでは材料表
面に沿つて超音波進行方向に平行な疎密液として
振動する。このため、表面波においては超音波伝
播経路上に存在する水膜や水滴等によつてエネル
ギーが著るしく減衰され、同時に凝似エコーを生
じたりするのに対し、クリーピングウエーブでは
これらの影響をほとんど受けることなく、安定な
状態で皮下深層部までの探傷が可能である。この
ように探傷に先立つて被検材表面の水除去処置な
どを必要としない点は表面波法に比べて極めて有
利な点といえる。また垂直法および斜角法のいず
れによつても探傷不可能な部位の探傷が達成でき
るので、これら各法と併用して被検材断面の全域
を探傷することが可能となる。
第５図ａは本発明の実施例に係る装置の主要部
の構成を示すブロツク図で、クリーピングウエー
ブ探触子５と探傷器本体６とから成る。探傷器本
体６は、探触子５の駆動および受信エコーの信号
処料と表示記録部を含む通常のものと変りがない
ので説明は省略する。クリーピングウエーブ探触
子５は、被検材１の表面から角隅部７へ向けて縦
波に対する臨界角の超音波（クリーピングウエー
ブ）８を斜めに発射しそのエコーを受信するもの
である。探触子５は被検材１の平担部の表面上に
好ましくは0.5〜1.0mm厚程度の水ギヤツプ９を介
して配置される。探触子５から発射された超音波
クリーピングウエーブ８は被検材１の断面方向
（長手方向と直角な方向）に表面に沿つて角隅部
７に向つて表面を含む内部を伝播する。角隅部７
では、一般的な鋼材（例えば角ビレツト）は通常
或る曲率半径の曲面（アール）加工が施されてお
り、このため角隅部で接触子方向に反射する成分
は極めて少なく、通常はいわゆるコーナ反射エコ
ーは生じない。
の構成を示すブロツク図で、クリーピングウエー
ブ探触子５と探傷器本体６とから成る。探傷器本
体６は、探触子５の駆動および受信エコーの信号
処料と表示記録部を含む通常のものと変りがない
ので説明は省略する。クリーピングウエーブ探触
子５は、被検材１の表面から角隅部７へ向けて縦
波に対する臨界角の超音波（クリーピングウエー
ブ）８を斜めに発射しそのエコーを受信するもの
である。探触子５は被検材１の平担部の表面上に
好ましくは0.5〜1.0mm厚程度の水ギヤツプ９を介
して配置される。探触子５から発射された超音波
クリーピングウエーブ８は被検材１の断面方向
（長手方向と直角な方向）に表面に沿つて角隅部
７に向つて表面を含む内部を伝播する。角隅部７
では、一般的な鋼材（例えば角ビレツト）は通常
或る曲率半径の曲面（アール）加工が施されてお
り、このため角隅部で接触子方向に反射する成分
は極めて少なく、通常はいわゆるコーナ反射エコ
ーは生じない。
第５図ｂは第１図ｂおよび第２図ｂと対比する
ために角ビレツト断面での本発明による探触子配
置例と探傷領域を示す説明図で、角線部分１０を
除く部分１１が本発明のクリーピングウエーブ探
傷系で探傷可能な領域である。この領域１１は第
１図ｂと第２図ｂのいずれによつても残存する不
感帯部分を包含する。この第５図ｂに示すよう
に、角ビレツトに対してはその断面の四辺のそれ
ぞれに２個ずつの探触子５を夫々角隅部７に向け
て配置することによつて四隅表面を含む角隅部の
欠陥を検出することが可能である。
ために角ビレツト断面での本発明による探触子配
置例と探傷領域を示す説明図で、角線部分１０を
除く部分１１が本発明のクリーピングウエーブ探
傷系で探傷可能な領域である。この領域１１は第
１図ｂと第２図ｂのいずれによつても残存する不
感帯部分を包含する。この第５図ｂに示すよう
に、角ビレツトに対してはその断面の四辺のそれ
ぞれに２個ずつの探触子５を夫々角隅部７に向け
て配置することによつて四隅表面を含む角隅部の
欠陥を検出することが可能である。
第６図に本発明による角ビレツトの探傷の接触
子配置と試験ホール（欠陥）の位置を示し、各配
置位置の探触子による探傷結果のエコー波形を第
７図ａ，ｂ，ｃに示す。第６図において位置Ａに
配置された探触子５ａによつて第７図ａに示すよ
うなエコー波形が得られ、試験ホールａ，ｂ，ｃ
の個所に対応した時間軸上の位置にそれぞれ欠陥
エコーａ，ｂ，ｃが現われらている。第７図ａ中
のｄは、クリーピングウエーブ探触子５ａから同
時的に発信されている屈折横波超音によつて検出
された第６図の試験ホールｄの欠陥エコーとして
表示されている。また位置Ｂに配置された探触子
５ｂによつて第７図ｂに示すようなエコー波形が
得られ、試験ホールｅの個所に対応した時間軸上
の位置に欠陥エコーｅが現われている。さらに位
置Ｃに配置された探触子５ｃは試験ホールの無い
角隅部を狙つており、それによるエコー波形は第
７図ｃに示す通り健全部であることを示してい
る。
子配置と試験ホール（欠陥）の位置を示し、各配
置位置の探触子による探傷結果のエコー波形を第
７図ａ，ｂ，ｃに示す。第６図において位置Ａに
配置された探触子５ａによつて第７図ａに示すよ
うなエコー波形が得られ、試験ホールａ，ｂ，ｃ
の個所に対応した時間軸上の位置にそれぞれ欠陥
エコーａ，ｂ，ｃが現われらている。第７図ａ中
のｄは、クリーピングウエーブ探触子５ａから同
時的に発信されている屈折横波超音によつて検出
された第６図の試験ホールｄの欠陥エコーとして
表示されている。また位置Ｂに配置された探触子
５ｂによつて第７図ｂに示すようなエコー波形が
得られ、試験ホールｅの個所に対応した時間軸上
の位置に欠陥エコーｅが現われている。さらに位
置Ｃに配置された探触子５ｃは試験ホールの無い
角隅部を狙つており、それによるエコー波形は第
７図ｃに示す通り健全部であることを示してい
る。
以上に述べたように、本発明によれば従来の垂
直法や斜角法或いは表面波法によつて探傷できな
かつた角隅部の不感領域に対して有効な超音波探
傷が果せ、表面波法の場合のような被検材表面の
水除去処理等の前処理も不要である。また探触子
を表面に倣わせることにより被検材の断面形状変
化の影響を殆んど受けることなくクリーピングウ
エーブの発生が維持できるので安定な探傷が可能
であり、従来の垂直法や斜角法との併用で矩形断
面形状の被検材の全断面検査が可能であり、各探
傷方法のエコー信号が分離処理すれば、表層欠陥
と内部欠陥の識別も可能となる。
直法や斜角法或いは表面波法によつて探傷できな
かつた角隅部の不感領域に対して有効な超音波探
傷が果せ、表面波法の場合のような被検材表面の
水除去処理等の前処理も不要である。また探触子
を表面に倣わせることにより被検材の断面形状変
化の影響を殆んど受けることなくクリーピングウ
エーブの発生が維持できるので安定な探傷が可能
であり、従来の垂直法や斜角法との併用で矩形断
面形状の被検材の全断面検査が可能であり、各探
傷方法のエコー信号が分離処理すれば、表層欠陥
と内部欠陥の識別も可能となる。
また、従来の横波臨角近傍の超音波入射角によ
り探傷を行なう探傷条件に比較して、本発明にお
けるクリーピングウエーブを利用する深傷条件が
ゆるやかなため、探傷作業が容易となり、その作
業性が向上する効果が得られる。
り探傷を行なう探傷条件に比較して、本発明にお
けるクリーピングウエーブを利用する深傷条件が
ゆるやかなため、探傷作業が容易となり、その作
業性が向上する効果が得られる。
第１図ａ，ｂは垂直法の超音波探傷方法を示す
説明図とそれによる探傷断面不感帯を示す模式
図、第２図ａ，ｂは斜角法の超音波探傷方法を示
す説明図とそれによる探傷断面不感帯を示す模式
図、第３図ａ，ｂは表面波法の超音波探傷方法を
示す説明図とそれによる探傷断面不感帯を示す模
式図、第４図は縦波臨界角超音波（クリーピング
ウエーブ）を説明する説明図、第５図ａは本発明
の実施例に係る装置の主要部の構成を示すブロツ
ク図、第５図ｂは角ビレツト断面に対する本発明
による探触子配置例と探傷領域を示す説明図、第
６図は本発明による角ビレツトの探傷の探触子配
置と試験ホール（欠陥）の位置を示す説明図、第
７図ａ，ｂ，ｃは前図の各探触子による探傷結果
を示すエコー波形図である。 １……被検材、５，５ａ，５ｂ，５ｃ……クリ
ーピングウエーブ探触子、６……探傷器本体、７
……角隅部、８……超音波クリーピングウエー
ブ、９……水ギヤツプ。
説明図とそれによる探傷断面不感帯を示す模式
図、第２図ａ，ｂは斜角法の超音波探傷方法を示
す説明図とそれによる探傷断面不感帯を示す模式
図、第３図ａ，ｂは表面波法の超音波探傷方法を
示す説明図とそれによる探傷断面不感帯を示す模
式図、第４図は縦波臨界角超音波（クリーピング
ウエーブ）を説明する説明図、第５図ａは本発明
の実施例に係る装置の主要部の構成を示すブロツ
ク図、第５図ｂは角ビレツト断面に対する本発明
による探触子配置例と探傷領域を示す説明図、第
６図は本発明による角ビレツトの探傷の探触子配
置と試験ホール（欠陥）の位置を示す説明図、第
７図ａ，ｂ，ｃは前図の各探触子による探傷結果
を示すエコー波形図である。 １……被検材、５，５ａ，５ｂ，５ｃ……クリ
ーピングウエーブ探触子、６……探傷器本体、７
……角隅部、８……超音波クリーピングウエー
ブ、９……水ギヤツプ。
Claims (1)
- １ 角隅部をもつ断面形状の被検材に対して表面
から縦波臨界角超音波を前記断面方向に入射し、
前記被検材の表面を含む表面近傍に主エネルギー
をもつクリーピングウエーブを伝播させ、該伝播
するクリーピングウエーブより得られる反射波か
ら被検材角隅部の欠陥を検出することを特徴とす
る超音波探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196224A JPS6089748A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 超音波探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196224A JPS6089748A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 超音波探傷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6089748A JPS6089748A (ja) | 1985-05-20 |
| JPH0146826B2 true JPH0146826B2 (ja) | 1989-10-11 |
Family
ID=16354262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196224A Granted JPS6089748A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 超音波探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6089748A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2638001B2 (ja) * | 1987-10-29 | 1997-08-06 | 日本鋼管株式会社 | 斜角超音波探傷法および探触子 |
| JP6776144B2 (ja) * | 2017-02-07 | 2020-10-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 超音波プローブ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56129852A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-12 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic flaw detecting method for square bar |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP58196224A patent/JPS6089748A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56129852A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-12 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic flaw detecting method for square bar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6089748A (ja) | 1985-05-20 |
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