JPH02118447A - 超音波探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波探傷方法に係り、特に、コンクリ−１・
壁面などを貫通した配管などの筒状の被検体の欠陥を探
傷するに好適な超音波探傷方法に関する。

〔従来の技術〕

配管に亀裂などが生じたか否かを探傷する方法として超
音波を用いた超音波探傷方法が知られている。従来、超
音波を用いて配管の欠陥を探傷する場合、屈折角が４５
度〜７０度となる入射角で超音波を配管に入射すること
が行なわれていた。

ところが、この方法では、配管表面近傍の微小亀裂を検
出することができなかった。そこで、特開昭６１−４４
０８５８号公報に記載されているように、屈折角が７５
度〜９０度になる入射角で超音波を配管に入射する方法
が提案されている。この方法によれば、超音波が配管表
面近傍を伝搬するため、配管表面近傍の微小亀裂を検出
することかできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、配管の一点から超音波を入射し、この入射波に
基づく反射波を一定点で検出する方法では、円錐状又は
くぼみ状の減肉形態で発生する欠陥や割れ状欠陥でも方
向性の不特定な欠陥が配管の管路途中に生じる場合には
、これらの欠陥を探（＆することができないという不具
合がある。即ち。

減肉状欠陥に伝搬した超音波は減肉状欠陥で反射しても
、入射点側へそのまま反射する成分は少なく、はとんど
の反射波が配管の周方向に分散するので、配管の一定点
で超音波を送受信する方法では、減肉状の欠陥などを探
傷することができない。

本発明の目的は、超音波の反射方向が不特定な欠陥を確
実に検出することができる超音波探傷方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明は、筒状の被検体に
対して、被検体の軸方向に沿って伝搬する縦波超音波を
入射し、縦波超音波の入射に基づく反射波に関する情報
として、被検体の超音波入射側のほぼ全周における反射
波情報を検出し、この反射波情報から被検体の欠陥を探
傷する超音波探傷方法を採用したものである。

また、縦波超音波生成の一形態として電磁力を用い、電
磁力に基づく縦波超音波を被検体に入射し、この入射に
基づく反射波を電磁力に変換して反射波情報を検出する
。

反射波情報を検出する方法として、被検体の任意の一点
を入射点として、縦波超音波を被検体に入射し、この入
射に基づく反射波情報の検出点を前記入射点を基準とし
て被検体のほぼ全周に亘って移動させて反射波情報を検
出する方法、被検体の任意の一点を入射点として、縦波
超音波を被検体に入射し、この入射点を検出点として、
前記入射に基づく反射波情報を検出し、前記入射点と検
出点を被検体のほぼ全周に亘って順次移動させ、各検出
点で反射波情報を検出する方法、被検体の任意の一点を
入射点として、縦波超音波を被検体に入射し、この入射
に基づく反射波情報の検出点を前記入射点を基準として
被検体のほぼ全周に亘って移動させて反射波情報を検出
し、さらに前記入射点を被検体のほぼ全周に亘って順次
移動させると共に、各入射点を基準として、検出点を被
検体のほぼ全周に亘って移動させて反射波情報を検出す
る方法を採用したものである。

また、入射点に単一の送信用超音波探触子を、検出点に
単一の超音波探触子をそれぞれ配置して被検体の欠陥を
探傷する。

複数の送信用超音波探触子と複数の受信用超音波探触子
をそれぞれ被検体のほぼ全周に互って配置し、任意の送
信用超音波探触子と受信用超音波探触子をそれぞれ選択
し、選択した超音波探触子の出力から被検体の欠陥を探
傷する。

被検体の一端側及び他端側をそれぞれ入射点及び検出点
とし、一端側の検出点における反射波情報と他端側の検
出点における反射波情報から被検体の欠陥を探傷する。

各検出点で各検出点と欠陥部位との距離を示す反射波の
ビーム路程を測定し、被検体を周方向に展開した展開図
上の各検出点を基準に、各検出点でのビーム路程を半径
とする円弧を前記展開図上に形成し、円弧の交わる点を
欠陥位置として評定する。

送信用超音波探触子の発振周波数を可変とし、入射点と
欠陥部位との距離が短いときには周波数を高く、前記距
離が長いときには周波数を低くする。

送信用超音波探触子の被検体に対する入射角を、屈折角
が約９０度となる角度に設定する。

〔作用〕

被検体に入射された縦波超音波の反射波に関する情報と
して、被検体の超音波入射側のほぼ全周に亘る反射波情
報を検出し、この反射波情報から被検体の欠陥を探傷す
るようにしているので、減肉状などの欠陥から不特定な
方向に反射波が伝搬しても、これらの反射波は超音波の
入射側に伝搬するため、超音波入射側のいずれかの部位
で反射波を検出することが可能となる。

反射波情報を検出する方法として、入射点を任意の一点
に固定して縦波超音波を入射し、反射波情報の検出点を
入射点を基準として被検体のほぼ全周に亘って移動させ
る方法と、入射点と検出点を共通の点として選び、入射
点と検出点を被検体のほぼ全周に亘って順次移動させ、
各検出点で反射波情報を検出する方法および入射点を任
意の一点に選らび、検出点を、入射点を基準として被検
体のほぼ全周に亘って移動させ、さらに入射点を被検体
のほぼ全周に亘って順次移ＦＪ］させると共に、各入射
点を基準として、検出点を被検体のほぼ全周に一σって
移動させる方法がある。

また、被検体の両端側をそれぞれ入射点および検出点と
して選らび、各両側で得られた反射波情報を基に欠陥を
探傷すれば、より正確な欠陥の位置を探傷することが可
能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図において、コンクリート１を貫通して付設された
配管２の一端外周には、送信用超音波探触子３と受信用
超音波探触子４が配置されている。

各探触Ｔ−３，４は、第２図に示されるように、振動子
５とウェッジ６から構成されており、振動子５がウェッ
ジ６の傾斜面６Ａに固定されている。

ウェッジ６の傾斜面６Ａは、筒状の被検体としての配管
２表面との傾斜角がθとなるように設定されている。こ
の傾斜角θは、振動子５の振動による超音波が配管２に
入射した際、屈折角が約９０度の縦波超音波として配管
２の軸方向に沿って伝搬する入射角に対応づけて設定さ
れている。また、ウェッジ６の傾斜角をＯとすれば１反
射波としての縦波超音波が良好に振動子５に伝搬し、受
信用超音波探触子４の受信感度を高めることが可能とな
る。

探触子３の振動子５は、第３図に示されるように、コン
トローラ１７によって回路が切り換えられる送受切換器
１ｏを介してパルサ１１に接続されており、探触子４の
振動子５は、送受切換器１０、増幅器１３、検波回路１
４、グー１−回路１５を介して出力回路１６に接続され
ている。探触子３の振動子５は、コントローラ１７から
の指令により送信側の回路が選択され、同期発生器１２
からの同期パルスによってバルサ１１から高圧パルスが
発生すると、この高圧パルスによって振動し、超音波を
発生するように構成されている。また探触子４の振動子
５は、コントローラ１７からの指令により受信側の回路
が選択されると、探触子３から発生した縦波超音波の入
射に基づく反射波に応動し、受信信号を送受切換器１０
を介して増幅器１３へ出力するようになっている。この
受（３信号は増幅器１３によって所定の増幅度で増幅さ
れ、検波回路１４によって検波される。検波回路１４の
出力信号は一定時間毎にゲート回路１５から出力回路１
６へ出力される。出力回路１６は、ゲート回路１５から
の信号を受け、受信信号のうち一定のレベルを越えた信
号を欠陥エコー信号として出力し、同期パルス発生時点
から欠陥エコー信号受信時点までの時間と音速との積を
基に反射波のビーム路程を測定できるように構成されて
いる。

以上の構成において、配管２の減肉状の欠陥７の探傷を
行なう場合、配管２表面の任意の一点を入射点として、
この点に探触子３を固定し、パルサ１１からの高圧パル
スを基に振動子５を振動させ配管２に縦波超音波を入射
する。この縦波超音波は屈折角が約９０度となる入射角
で配管２に入射し、送信波８として配管２の軸方向に沿
って伝搬する。この送信波８が欠陥７の部位に到達する
と、減肉状欠陥７の形状に応じて配管２の周方向に分散
し、反射波９として入射側へ伝搬する。このとき、コン
トローラ１７からの指令により送受切換器１０を切り換
えると共に、探触子４の検出点を、探触子３の入射点を
基準として配管２の全周に亘って移動させ、探触子３の
入射に基づく反射波情報を検出する。即ち、反射波９は
配管２の周方向に沿ってあらゆる方向に分散する可能性
があるため、探触子４の検出点を配″′ｉ！？２の全周
に亘って移動させることとしている。これにより、探触
子３からの送信波８が欠陥７の部位に到達したあと不特
定の方向に反射しても、探触子４を配管の全周に亘って
移動させることにより１反射波９を検出することができ
る。

探触子４を周方向に移動させる場合、第４図に示される
ように、探触子４の各検出点で、各検出点と欠陥７部位
との距離を示す反射波９のビーム路程Ｑ１．Ｑ２・・・
を順次測定し、配管２を周方向に展開した展開図上の各
検出点を基準に、各検出点でのビーム路程Ｑｌ、Ｑ２・
・・を半径とする円弧を展開図１８上に描き、円弧の交
わる交点２０を欠陥位置、即ち検出点から欠陥位置まで
の距離Ｑとして評定する。

また欠陥７の探傷方法としては、配管２の任意の一点を
探触子３０入射点および探触子４の検出点とし、この点
で反射波情報を検出したあと探触子３および探触子４を
順次配管２の全周に亘って移動させ、各移動点で反射波
情報を検出することも可能である。

またさらに、配管２の任意の一点を探触子３の入射点と
し、探触子３の検出点を入射点を基準として、配管２の
全周に亘って移動させて反射波情報を検出し、さらに探
触子３の入射点を配管２のほぼ全周に亘って順次移動さ
せると共に、各入射点を基準として、探触子４の検出点
を配管２の全周に亘って移動させ、各検出点で反射波情
報を検出することも可能である。

次に、探触子３の発信周波数が固定されていて欠陥７が
探傷しにくいときには、探触子３の発信周波数を０　、
１　Ｍ　Ｈｚ〜１０　Ｍ　Ｈｚまで可変にすると、第Ｓ
図に示されるように、入射点と欠陥部位との距離Ｑ１が
長く、あるいは前記距離Ｑ２が短いときでも、欠陥７の
位置を精度良く検出することができる。即ち入射点と欠
陥部位との距Ｑ［Ｑ２が短いときに発振周波数が低いと
検出しにくいが、このような場合に５発振周波数を高（
すると距離が短くても精度良く欠陥７の位置を検出する
ことが可能となる。なお、入射点と欠陥部位との距離が
長いときには、発振周波数を低くすることにより欠陥７
の位置を精度良く検出することができる。

また欠陥７の位置を精度良く検出する方法としては、第
６図に示されるように、配管２の一端側２Ａを入射点お
よび検出点とすると共に配管２の他端側２Ｂを入射点お
よび検出点とし、一端側２Ａの検出点における反射波情
報と他端側２Ｂの検出点における反射波情報から欠陥７
のビーム路程Ｑｌ、ｕ２をそれぞれ検出すれば、欠陥７
の位置を精度良く検出することができる。

また、前記実施例においては、探触子３，４の振動子５
として円盤状のものを用いて述べたが、第７図に示され
るように、曲面状の振動子２１を用いることも可能であ
る。この場合、振動子２１の内周面および外周面におけ
る半径Ｒ１，Ｒ２゜Ｒ３，Ｒ４及び傾斜角θを全ての面
で一定となるように成形する。これにより最大効率にて
配管２へ超音波を入射することができると共に、配管２
からの超音波を効率良く検出することができ、検出感度
の向上を図ることが可能となる。なお、この場合ウェッ
ジの形状も振動子の形状に合わせて形成する。

また、ウェッジとしては、第８図に示されるように、プ
ラスチック製のウェッジ２２．金属製のウェッジ２３．
水、エチレングリコールによる液体のウェッジ２４を用
いることも可能である。なお、ウェッジ２４の場合には
流体を貯留するためのガイド２４Ａが必要となる。また
、各ウェッジ２３．２４を用いる場合、各ウェッジの入
射角は屈折角が約９０度となるように設定する必要があ
る。

また、ウェッジとして、第９図に示されるように、半割
り状のウェッジ６Ａ、６Ｂを用い、このウェッジ６Ａ、
６Ｂに複数個の振動側５−１〜５−ｎを固定し、これら
の振動子のうち１つの振動子を送信用探触子として用い
、他の振動子群を受信用探触子として用いることも可能
である。この場合にも、前述した各種の方法によって欠
陥などの探傷を行なうことができると共に、振動子の選
択を電気的に行なえば振動子を配管２の周方向に移動さ
せることなく欠陥７の探傷を行なうことができる。

また、第１０図に示されるように、ウェッジとしてウェ
ッジ６Ａ、６Ｂを用い、ウェッジ６Ａ。

６Ｂにそれぞれ円弧状の振動子５Ａ、！”；Ｂを固定し
、一方の振動子を送信用探触子として用い、他方の振動
子を受信用探触子として用いれば、振動子を配管２の周
方向に沿って移動させることなく欠陥７の有無を検知す
ることは可能である。

次に、非接触による探傷方法を第１１図に基づいて説明
する。

第１１図において、配管２の外周には配管２と離隅して
円環状の磁性フレーム２５が配置されている。磁性フレ
ー１１２５は内周側に磁極Ｓ、Ｎを有し、各磁極Ｎ、Ｓ
には高周波コイル２６が巻回されている。高周波コイル
２６は高周波送受信回路２７に接続されており、高周波
送受信回路２７は同期発生器３２に接続されていると共
に増幅器２８、検波回路２９．ゲート回路３０を介して
出力回路３１に接続されている。

同期発生器３２からの同期パルスに基づいて送信回路が
選択されると、高周波送受信回路２７からの送イ３信号
により高周波コイル２６が励磁され、磁性フレーム２５
から磁界Ｂが発生し、配管２に渦電流が流れる。そして
渦電流と電界Ｂとにより磁性フレーム２５から配管２に
電磁力Ｆが作用し、配管２には軸方向に沿った縦波超音
波としての送信波８が伝搬する。次に同期発生器３２か
らの同期パルスによって高周波送受信回路２７を受信側
に切り換えると、高周波コイル２６が非励磁状態となり
、縦波超音波の伝搬に基づく反射波９が磁性フレーム２
５側へ伝搬する。これにより高周波コイル２６が反射波
９に感応して高周波コイル２６に電流が流れ、この電流
が増幅器２８で増幅されたあと検波回路２９に入力され
る。検波回路２９で検波された信号は一定時間毎にゲー
ト回路３０を介して出力回路３１へ入力され、出力回路
１６と同様な処理によって欠陥７の位置が検出される。

本実施例においても、前記実施例と同様に電磁力に基づ
いた超音波の入射に基づく反射波に関する情報として、
超音波入射側のほぼ全周における反射情報を検出するこ
とができるため、欠陥７に伝搬した送信波８が不特定な
方向へ反射しても、欠陥７の位置を精度良く検出するこ
とができる。

また、前記各実施例において、縦波超音波の入射点およ
び検出点を配管２の内周側とすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、縦波超音波の入
射に基づく反射波に関する反射波情報の超音波入射側の
ほぼ全周から検出するようにしたため、被検体に入射し
た超音波が欠陥部位で不特定の方向へ反射しても、欠陥
の探傷を確実に行なうことができ、検出精度の向上に寄
与することができる。

また、電磁力に基づいた縦波超音波を用いれば、非接触
による探傷が可能となるため、精度の良い探触子を用い
ることなく欠陥の探傷が可能となる。

また被検体の周囲に複数の超音波探触子を配置し、これ
らを電気的に選択して欠陥の探傷を行なえば。

作業性の向上に寄与することができる。また被検体の両
端側から欠陥の探傷を行なえば、欠陥の位置をより確実
に検出することができる。またさらに、超音波探触子の
発振周波数を可変とすれば入射点と欠陥部位との距離に
よらず欠陥部位を確実に検出することが可能となる。ま
た、被検体に対する探触子の入射角を、屈折角が約９０
度となるように設定すれば、被検体の表面近傍に生じた
欠陥でも確実に欠陥の位置を検出することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された実施例の構成図、第２図は
探触子の斜視図、第３図は振動子の作用を説明するため
の構成図、第４図は欠陥位置を４１り定するための説明
図、第５図は入射点と欠陥部位との距離が異なる場合の
作用を説明するための図、第６図は配管２の両端から探
傷を行なう場合の作用を説明するための図、第７図は曲
面状の振動子の斜視図、第８図はウェッジの他の実施例
を示す構成図、第９図は多チヤンネル用探触子の斜視図
、第１０図は２チヤンネル用探触子の斜視図、第１１図
は＠磁力に基づいた縦波超音波による深化を説明するた
めの構成図である。 １・・・コンクリート、 ２・・・配管、 ３・・・送信用超音波探触子、 ４・・・受信用超音波探触子、 Ｓ・・・振動子、 ６・・・ウェッジ、 ７・・・欠陥、 ８・・・送信波、 ９・・・反射波、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、筒状の被検体に対して、被検体の軸方向に沿って伝
   搬する縦波超音波を入射し、縦波超音波の入射に基づく
   反射波に関する情報として、被検体の超音波入射側のほ
   ぼ全周における反射波情報を検出し、この反射波情報か
   ら被検体の欠陥を探傷する超音波探傷方法。２、電磁力
   に基づく縦波超音波を被検体に入射し、この入射に基づ
   く反射波を電磁力に変換して反射波情報を検出する請求
   項１記載の超音波探傷方法。 ３、被検体の任意の一点を入射点として、縦波超音波を
   被検体に入射し、この入射に基づく反射波情報の検出点
   を前記入射点を基準として被検体のほぼ全周に亘って移
   動させて反射波情報を検出する請求項１記載の超音波探
   傷方法。 ４、被検体の任意の一点を入射点として、縦波超音波を
   被検体に入射し、この入射点を検出点として、前記入射
   に基づく反射波情報を検出し、前記入射点と検出点を被
   検体のほぼ全周に亘って順次移動させ、各検出点で反射
   波情報を検出する請求項１記載の超音波探傷方法。 ５、被検体の任意の一点を入射点として、縦波超音波を
   被検体に入射し、この入射に基づく反射波情報の検出点
   を前記入射点を基準として被検体のほぼ全周に亘って移
   動させて反射波情報を検出し、さらに前記入射点を被検
   体のほぼ全周に亘って順次移動させると共に、各入射点
   を基準として、検出点を被検体のほぼ全周に亘って移動
   させて反射波情報を検出する請求項１記載の超音波探傷
   方法。 ６、入射点に単一の送信用超音波探触子を、検出点に単
   一の超音波探触子をそれぞれ配置して被検体の欠陥を探
   傷する請求項３、４または５記載の超音波探傷方法。 ７、複数の送信用超音波探触子と複数の受信用超音波探
   触子をそれぞれ被検体のほぼ全周に亘って配置し、任意
   の送信用超音波探触子と受信用超音波探触子をそれぞれ
   選択し、選択した超音波探触子の出力から被検体の欠陥
   を探傷する請求項１、３、４または５記載の超音波探傷
   方法。 ８、被検体の一端側及び他端側をそれぞれ入射点及び検
   出点とし、一端側の検出点における反射波情報と他端側
   の検出点における反射波情報から被検体の欠陥を探傷す
   る請求項１、２、３、４、５、６または７記載の超音波
   探傷方法。 ９、各検出点で各検出点と欠陥部位との距離を示す反射
   波のビーム路程を測定し、被検体を周方向に展開した展
   開図上の各検出点を基準に、各検出点でのビーム路程を
   半径とする円弧を前記展開図上に形成し、円弧の交わる
   点を欠陥位置として評定する請求項３、４、５、６、７
   または８記載の超音波探傷方法。 １０、送信用超音波探触子の発振周波数を可変とし、入
   射点と欠陥部位との距離が短いときには周波数を高く、
   前記距離が長いときには周波数を低くする請求項６また
   は７記載の超音波探傷方法。 １１、送信用超音波探触子の被検体に対する入射角を、
   屈折角が約９０度となる角度に設定する請求項６、７ま
   たは１０記載の超音波探傷方法。