JPH0225164Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は鋼板又は鋼管の突合せ溶接継手の超音
波探傷の際に、欠陥の位置を測定するスケールに
関するものである。

鋼板又は鋼管等を突合せ溶接した後、その溶接
部の欠陥の有無を超音波探傷試験により検査する
場合は、0.4〜15MHzの超音波のパルス波を適当
な接触媒質を介して金属材料中へ、表面から垂直
又は適当な角度で入射させ、その内部の欠陥から
反射する反射波（欠陥エコー）を検出する。超音
波を試料表面に斜に入射する斜角法の場合は、第
１図に示すように鋼板１の表面に接触させた探触
子２より溶接部３に向つて、一定角度で超音波ビ
ーム４のパルス発射すると、鋼板表面５で、超音
波ビーム４は屈折し、一定の屈折角（屈折波の進
行方向と入射点における探傷面への法線のなす
角）θの方向に試料中を直進する。この超音波ビ
ームは、直接又は底面６で一度反射された後欠陥
７で反射され、往路を逆行して探触子２の検出器
により検出され、第２図に示すように、ブラウン
管上にピーク状のエコー８として表示される。第
２図の横軸は、超音波パルス発射後エコーが返つ
てくるまでの時間であつて、これは、超音波の入
射位置から反射源までの距離（ビーム路程）Ｗに
比例し、ブラウン管上で、ビーム路程Ｗを直読し
うるようになつている。

超音波ビームの発射方法は、屈折角θが、例え
ば45゜，60゜，70゜等になるように選ばれ、第３図に
示すように、作業者が手で探触子２を鋼板表面５
に沿つて摺動させて、溶接部３に沿つてジグザグ
に移動させ、ブラウン管を見ながらエコーの有無
をしらべる。ブラウン管上にエコー８が表われる
とそこで探触子２を停止し、ブラウン管上のエコ
ー８の位置からビーム路程Ｗを読み取る。これ
と、屈折角θより、ビームの入射点より反射源ま
での水平距離Ｓ及び反射源の深さＤは Ｓ＝Wsinθ Ｄ＝Wcosθ として求められる。

ブラウン管上に現われる超音波のエコーには、
溶接部の欠陥から反射される欠陥エコーだけでな
く、底面からの底面エコー、端面からの端面エコ
ー、ゴーストエコー等欠陥エコー以外の種々のエ
コーがあり、上記計算で求めた、水平距離Ｓ、及
び深さＤからそのエコーが溶接部の欠陥によるも
のであるか否かを直ちに判別し、欠陥エコーであ
れば、欠陥の位置を、マーキングする必要があ
る。

超音波探傷装置のブラウン管上の読みから、入
射点から欠陥までの水平距離Ｓ、欠陥深さＤを簡
単に求めるため、従来は第４図に示すようなスケ
ール９が用いられてきた。このスケールは鋼板製
であつてその表面の上側にブラウン管で読み取ら
れるビーム路程Ｗを目盛り、これに対応して中央
に欠陥深さＤを、下側に水平距離Ｓを目盛つてあ
る。そして下側の水平距離Ｓのみは実寸で目盛つ
てあるので、このスケール９を探触子２の入射点
１０から鋼板表面に沿つて当てがえば、直ちに欠
陥位置を指摘することができる。

所で探触子からの超音波の発射方向はJIS規格
によれば、例えば屈折角θが70゜の場合は、θ＝
70゜±2゜の範囲になければならないとされている。
探触子は探傷試験中絶えず鋼板表面を摺動させる
ので、その摺動面は摩耗して上記屈折角θの値は
非常に変動しやすい。従つて探傷開始に先立つて
必ず標準試験片により、探触子の入射点及び屈折
角θの校正を行う必要がある。上記の如く、屈折
角θが70゜の場合は68〜72゜の間にあればよいとさ
れているが、この範囲内でθが変化した場合でも
同一のスケールを用いて、Ｓ及びＤの測定を行つ
た場合には誤差が大きくなるので、θ＝68゜，
69゜，70゜，71゜，72゜と1゜毎に異る５種のスケール
を
用意して、θの校正値に応じて別々のスケールを
用いて水平距離Ｓ及び深さＤの測定を行つてい
る。従つて超音波探傷試験の際に、作業者は常に
上記５本のスケールを携帯しなければならずやつ
かいであり、又、使用するスケールを間違う虞れ
もあつた。

これらの不便を解消するために、第５図に示す
ような回動式のスケールが提案されている。これ
は縦軸に欠陥深さＤ、横軸に水平距離Ｓを目盛つ
た目盛板１１の上に、ビーム路程Ｗを目盛つた回
動尺１２を上記縦軸、横軸の原点１３を中心に回
動自在に取付けてあり、その回動尺１２を回動し
て屈折角θを目盛つた屈折角目盛１４上の校正し
た屈折角θの位置に一致させ、ブラウン管上で読
み取つてビーム路程Ｗを回動尺上に取り、これか
ら欠陥位置の水平距離Ｓ及び欠陥深さＤを求める
ようになつているが、斜の回動尺１２の目盛Ｗか
ら水平距離Ｓ及び深さＤを読み取る必要があるた
め、非常に使いにくいという欠点があつた。

本考案は従来の超音波探傷スケールの上記上記
欠点に鑑み、一枚のスケールで各屈折角θに対
し、ブラウン管上で読み取つたビーム路程Ｗか
ら、入射点から欠陥迄の水平距離Ｓ及び欠陥深さ
Ｄを直読し、極めて能率よく欠陥の判別及び位置
測定を行うことができる超音波探傷用スケールを
提供するものである。

即ち本考案は金属材料等の溶接部の欠陥等を超
音波探傷試験により検出する際等に、探傷試験材
料の表面に接触した超音波探傷装置の探触子から
或る入射角で超音波ビームをパルス状に該探傷試
験材料内に発射し、該超音波ビームが探傷試験材
料表面で屈折して探傷試験材料表面の法線に対し
て屈折角θ方向に直進し該探傷試験材料内部の欠
陥で反射して往路を戻る反射波を同一探触子によ
り検出し、その超音波ビームの往復時間から、超
音波の入射点からエコー反射源迄の距離であるビ
ーム路程Ｗを測定し、該屈折角θとビーム路程Ｗ
の値から、超音波の入射点からエコー反射源迄の
探傷試験材料表面に沿つて測つた水平距離Ｓ及び
該探傷試験材料の表面からエコー反射源迄の深さ
Ｄを計算により求める際に使用する超音波探傷用
スケールにおいて、細長い板状のスケール本体
と、該スケール本体上をその長手方向に沿つて摺
動するカーソルとよりなり、該カーソルにはその
摺動方向に垂直なカーソル線と、超音波探傷装置
の探触子から発射される超音波ビームの各屈折角
毎に対応する、該摺動方向に平行な、複数のビー
ム路程目盛読み取り補助線と複数の深さ目盛読み
取り補助線とを備え、該スケール本体上には、そ
の長手方向に沿つて該探触子の超音波の入射点か
らエコー反射源までの水平距離Ｓを実寸で目盛る
水平距離目盛と該ビーム路程目盛読み取り補助線
との交点に於て、その屈折角θに対応する、ビー
ム路程Ｗを示すように斜線で目盛つたビーム路程
目盛と、該深さ目盛読み取り補助線との交点に於
て、その屈折角θに対応するエコー反射源深さＤ
を示すように、斜線で目盛つた深さ目盛とを備え
ることを特徴とする超音波探傷用スケールを要旨
とする。

次に図面により本考案の実施例について詳細に
説明する。第６図は、本考案の超音波探傷用スケ
ールの一例の平面図、第７図は同正面図である。
１５はスケール本体であつて、鋼その他磁気吸引
性金属よりなり、表面に例えば第８図に示すよう
な目盛が施されている。１７はスケール本体上を
摺動するカーソルであつて、透明合成樹脂又はガ
ラスよりなる。第９図はカーソルの平面図、第１
０図は同正面図、第１１図は同側面図である。カ
ーソル１７の、スケール本体１５と摺動する面の
両側にはゴム磁石１８等の永久磁石が貼着され、
第１１図に示す如く、その上下でコ字形に形成さ
れ、スケール本体１５が、摺動する溝１９，１９
が設けられている。カーソル１７の上面には、摺
動方向に垂直なカーソル線２０及び、摺動方向に
平行に、各屈折角θに対応する複数のＷ読み取り
補助線２１及び各屈折角θに対応する複数のＤ読
み取り補助線２２が刻まれている。

スケール本体の表面には、下端縁１６に沿つて
探触子の入射点から欠陥までの水平距離Ｓを実寸
で表わすＳ目盛２３が目盛られ、その上側に沿つ
てビーム路程Ｗを示すＷ目盛２４が斜に目盛ら
れ、上記カーソル１７の各屈折角θに対するＷ読
み取り補助線２１とカーソル線２０の交点のＷ目
盛上の読みがＷの読みとなり、これとカーソル線
２０のＳ目盛上の読みＳとの間に、 Ｗ＝Ｓ／sinθ (1) の関係をみたすように目盛られている。スケール
本体のＷ目盛の更に上側には欠陥深さＤを示すＤ
目盛２５が斜に目盛られ、Ｗ目盛と同様に、カー
ソル１７の各屈折角θに対応するＤ読み取り補助
線２２とカーソル線２０の交点のＤ目盛上の読み
Ｄの読みとなり、これとカーソル線２０のＳ目盛
上の読みＳとの間に、 Ｄ＝Ｓ／tanθ (2) の関係をみたすように目盛られている。

尚、上記Ｗ目盛及びＤ目盛は斜めの略直線状に
目盛られているが、正確には直線ではなく、カー
ソル線のＳ目盛上の読取り値と、Ｗ読み取り補助
線又はＤ読み取り補助線とカーソル線２０の交点
のこれらのＷ目盛又はＤ目盛上の値が、上記(1)式
及び(2)式をそれぞれ満たすように計算してプロツ
トされた曲率の極めて小さい曲線である。

本考案の超音波探傷スケールを使用するには、
先ず超音波探傷装置のブラウン管上のエコーから
ビーム路程Ｗを読み取り、探傷開始に先立つて校
正した探触子の屈折角θに相当する、カーソルの
Ｗ読み取り補助線２１とカーソル線２０との交点
が、スケール本体１５のＷ目盛２４の、前記ビー
ム路程Ｗの読み取り値に一致するように、カーソ
ル１７を摺動させる。次いでスケール本体１５の
Ｓ目盛２３上のカーソル線２０の位置を読み取
り、水平距離Ｓとすると共、スケール本体１５の
基端（第８図左端）を探触子２の入射点１０に一
致させて、ビーム発射方向に沿つて鋼板上に当て
がうと、カーソル線２０の位置が直ちに欠陥の位
置を示すことになる。更に屈折角θに相当するカ
ーソル１７のＤ読み取り補助線２２とカーソル線
２０との交点のスケール本体１５のＤ目盛２５上
の位置を読み取り、欠陥深さＤとする。

具体的な使用法を示せば、例えば屈折角θが、 θ＝61゜ の探触子を用いて測定し、超音波探傷装置のブラ
ウン管に表れたエコーのビーム路程の読みが、 Ｗ＝90mm であつたとすると、本考案の超音波探傷用スケー
ルを用い、カーソル１７を摺動して、カーソル線
２０とＷ読み取り補助線２１のうちθ＝61゜の補
助線との交点をＷ目盛の9.0の目盛と一致させ、
そのときのＳ目盛２３上のカーソル線２０の位置
を読み取ると、水平距離Ｓは Ｓ＝79mm と直ちに求められる。

更にそのカーソル位置で、カーソル線２０とＤ
読み取り補助線２２のうちθ＝61゜の補助線との
交点の位置をＤ目盛２５上で読み取ると、欠陥深
さＤは Ｄ＝44mm と求められる。

本考案は前記実施例に限定されるものではな
く、本考案の目的に反しない範囲で適宜変更を加
えることができる。例えばカーソルは、上記に限
定されず、スケール本体上を摺動しうる構造であ
ればよく、上端のみをコ字形に形成して、下端は
スケール本体の下端縁に一致させておいてもよい
し、又、ゴム磁石等の永久磁石を用いる代りに、
ばね等により、カーソルがスケール本体を挾持し
つつ摺動するようにしてもよい。スケール本体上
の各目盛の配置は、上記例に限定されず自由に位
置を交換することができる。第８図にはθ≒60゜
の場合の目盛を一例として示したが、θ≒45゜，
θ≒70゜等各角度において用いられるスケールに
はそれぞれ異る同様な目盛が目盛られる。

本考案の超音波探傷用スケールによれば、超音
波探傷装置の探触子の屈折角の変化に拘わらず、
極めて簡単な、一枚のスケールで、正確に入射点
から欠陥迄の水平距離及び欠陥深さを求めること
ができ、その読み取り作業が容易で、超音波探傷
試験の能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は、超音波探傷試験法の説明
図、第２図は、超音波探傷装置のブラウン管上に
表示されるエコーの図、第４図及び第５図は従来
の超音波探傷用スケールの平面図、第６図は本考
案の超音波探傷用スケールの平面図、第７図は同
正面図、第８図は本考案のスケール本体の平面
図、第９図は本考案のスケールのカーソルの平面
図、第１０図は同正面図、第１１図は同側面図で
ある。 符号の説明、１……鋼板、２……探触子、３…
…溶接部、４……超音波ビーム、５……表面、６
……底面、７……欠陥、８……エコー、９……ス
ケール、１０……入射点、１１……目盛板、１２
……回動尺、１３……原点、１４……屈折角目
盛、１５……スケール本体、１６……下端縁、１
７……カーソル、１８……ゴム磁石、１９……
溝、２０……カーソル線、２１……Ｗ読み取り補
助線、２２……Ｄ読み取り補助線、２３……Ｓ目
盛、２４……Ｗ目盛、２５……Ｄ目盛。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属材料等の溶接部の欠陥等を超音波探傷試験
   により検出する際等に、探傷試験材料の表面に接
   触した超音波探傷装置の探触子から或る入射角で
   超音波ビームをパルス状に該探傷試験材料内に発
   射し、該超音波ビームが探傷試験材料表面で屈折
   して探傷試験材料表面の法線に対して屈折角θ方
   向に直進し該探傷試験材料内部の欠陥で反射して
   往路を戻る反射波を同一探触子により検出し、そ
   の超音波ビームの往復時間から、超音波の入射点
   からエコー反射源迄の距離であるビーム路程Ｗを
   測定し、該屈折角θとビーム路程Ｗの値から、超
   音波の入射点からエコー反射源迄の探傷試験材料
   表面に沿つて測つた水平距離Ｓ及び該探傷試験材
   料の表面からエコー反射源迄の深さＤを計算によ
   り求める際に使用する超音波探傷用スケールにお
   いて、細長い板状のスケール本体と、該スケール
   本体上をその長手方向に沿つて摺動するカーソル
   とよりなり、該カーソルにはその摺動方向に垂直
   なカーソル線と、超音波探傷装置の探触子から発
   射される超音波ビームの各屈折角毎に対応する、
   該摺動方向に平行な、複数のビーム路程目盛読み
   取り補助線と複数の深さ目盛読み取り補助線とを
   備え、該スケール本体上には、その長手方向に沿
   つて該探触子の超音波の入射点からエコー反射源
   までの水平距離Ｓを実寸で目盛る水平距離目盛と
   該ビーム路程目盛読み取り補助線との交点に於
   て、その屈折角θに対応する、ビーム路程Ｗを示
   すように斜線で目盛つたビーム路程目盛と、該深
   さ目盛読み取り補助線との交点に於て、その屈折
   角θに対応するエコー反射源深さＤを示すよう
   に、斜線で目盛つた深さ目盛とを備えることを特
   徴とする超音波探傷用スケール。