JPH03163354A - リブ付鋼管の超音波探傷方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は外周部に適当な数のリブを有する鋼管を、水浸
法により超音波探傷試験する方法および装置に係り、特
に精度が良くかつ信頼性の高い安定した探傷を管全面に
わたって正確に行ない得るようにしたリプ付鋼管の超音
波探傷方法および装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、例えば鋼管等の被検査材における欠陥等を探傷す
る方法としては、種々の探傷法が提案されかつ採用され
てきている。その中でも、外周部に適当な数のリブを有
する鋼管（以下、リプ付鋼管と称する）を超音波探傷試
験する方法としては、直接接触法や水浸法による探傷が
行なわれてきている。

この種のリブ付鋼管の超音波探傷試験は、リブ付が障害
になって管の外面側からの探傷が非常に困難なことから
、従来から通常型探触子に、（ａ）鋼管の内径に合わせ
たコンタクトシューを用いて、管の内面側から探傷を行
なう斜角探傷法 （ｂ）鋼管の内径に合わせたコンタクトシューを用いて
、管の内面側から探傷を行なう垂直探傷法 （Ｃ）鋼管の内径に合わせたコンタクトシューを用いて
、管の内面側から探傷を行なう斜角探傷法と垂直探傷法
とを組み合わせた方法 のいずれかが用いられたり、あるいは、特殊型（専用）
探触子を開発し、 （ａ）鋼管に合わせた特殊型（専用）探触子を用いて、
管の内面側から探傷を行なう斜角探傷法（ｂ）Ｍ管に合
わせた特殊型（専用）探触子を用いて、管の内面側から
探傷を行なう垂直探傷法（Ｃ）Ｉ管に合わせた特殊型（
専用）探触子を用いて、管の内面側から探傷を行なう斜
角探傷法と垂直探傷法とを組み合わせた方法のいずれか
が主に用いられてきている。

また、探触子の走査方法は、上述と同様にリブ付が障害
になってローラ等によって一定速度で回転させることが
困難なことから、手動（マニュアル）走査が主体となっ
ている。

さらに、探傷結果の記録は、被検査材であるリプ付鋼管
の一定搬送（回転）や探触子の自動走査が困難なことか
ら、記録器による自動記録は行なわれていない。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のリブ付鋼管の探傷方法
では、次のような種々の問題がある。

（１）超音波探傷を行なうために、被検査材であるリブ
付鋼管への探触子の倣い性や安定した接触状態（以下、
カップリングと称する）を保持する手段として、コンタ
クトシューを用いている。

従って、検査しようとするリブ付鋼管の寸法（特に内径
）が変わる都度、あるいは磨耗した時は、コンタクトシ
ューを交換して倣い性やカップリングを一定に保持する
必要がある。しかしながら、このコンタクトシューの交
換には、 （ａ）垂直探触子の場合、時間がかかると共に再感度調
整が必要になる。

（ｂ）斜角探触子の場合、時間がかかると共に再感度調
整が必要になる。また、コンタクトシ、二一の形状が凸
型をしているので、正確な探傷角度が把握でき難く、結
果として再現性のある探傷を行なうのが困難である。

（ｎ）特殊型（専用）探触子を使用した場合、被検査材
であるリブ付鋼管の倣い性やカップリングを保持するた
め、 （ａ）検査しようとするリブ付鋼管の寸法（特に内径）
毎に探触子を用意しなければならず、費用が高くなる。

（ｂ）探触子の数が多くなり、維持管理が大変である。

（ＩＩＩ）被検査材であるリブ付鋼管は、リブ付が障害
になってローラ等にて一定速度で回転させることが困難
なため、リブ付鋼管を動かさずに探触子をマニュアル走
査して全面探傷しているが、マニュアルであるため、 （ａ）一定の間隔（密度）で探傷できず、未探傷部位が
発生する可能性が高い。

（ｂ）また、リブ付鋼管で内径が比較的小さいと、探傷
している箇所（手先の箇所）が目視で観索し難く、探触
子のカップリング状態も一定に保ち難い。

（Ｃ）走査速度が一定でなく、安定した探傷を行なうこ
とが困難である。

（ＩＶ）リブ付鋼管の、リブ部のつけ根の箇所は丸くな
っており、その部分からは傷が無くても、斜角探傷では
時計方向か反時計方向のいずれか一方には反射エコーが
生じ、欠陥として誤判定してしまう恐れがある。また、
探傷方法によっては、例えば第４図に示すように探傷で
きない箇所が発生する。

（Ｖ）被検査材であるリブ付鋼管の一定搬送（回転）や
探触子の自動走査が困難なため、記録器による自動記録
が行なえず、結果として探傷の信頼性が低下する。

本発明は上述のような問題を解決するために威されたも
ので、精度が良くかつ信頼性の高い安定した探傷を管全
面にわたって正確に行なうことが可能なリブ付鋼管の超
音波探傷方法および装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達或するために本発明では、外周部に適当
な数のリブを有するリブ付鋼管を回転自７Ｅに取付支持
する回転治具と、水を収容した探傷水槽内に収納され、
回転治具により支持されたリブ付鋼管を一定速度で周方
向に回転させる鋼管回転装置と、リブ付鋼管の内側に配
設され、当該リブ付鋼管へ音波をそれぞれ伝達する２ｎ
　（ｎは１以上の整数）個の斜角探触子および少なくと
も１個の垂直探触子と、斜角探触子および垂直探触子を
一定速度で管軸方向に走査させる探触子走査装置と、鋼
管回転装置からの速度信号を同期・遅延させ、各探触子
からの反射エコー信号と共に信号処理して欠陥の判別を
行なう信号処理手段と、信号処理手段による判別結果を
記録する記録手段とから超音波探傷装置を構或し、リブ
付鋼管を一定速度で周方向に回転させると共に、斜角探
触子および垂直探触子を一定速度で管軸方向に走査させ
ながら、斜角探触子および垂直探触子からリブ付鋼管へ
音波をそれぞれ伝達して水浸探傷を行なうようにしてい
る。

［作用］ 従って、本発明によるリブ付鋼管の超音波探傷方法およ
び装置においては、探傷水槽内の鋼管回転装置により、
被検査材であるリブ付鋼管を一定の速度で周方向に走査
させることが可能となり、この結果記録手段と組合わせ
て探傷結果の自動記録を容易に行なうことができる。ま
た、鋼管回転装置、探触子走査装置、水浸探傷法を用い
ていることにより、探傷条件（偏心量一探傷屈折角、水
距離、探傷速度、探傷ピッチ等）を、的確に把握するこ
とができる。さらに、探傷水槽の使用によって水浸探傷
法を適用することにより、リブ付鋼管の寸法毎にコンタ
クトシューを交換する作業が不要となり、しかも探触子
についても、市販の通常型のものを使用することができ
る。また、鋼管回転装置からの速度信号を同期・遅延さ
せ、各探触子からの反射エコー信号と共に信号処理する
ことにより、リブの付け根部からの不要な反射エコー信
号（疑似信号）による欠陥の誤判定を避けることができ
る。さらに、リプ付鋼管のリブ部は、斜角探傷では超音
波を入射することが物理的に不可能な形状をしているが
、探傷方法として斜角探傷と垂直探傷の２方法を併用す
ることにより、リブ部は垂直探傷でカバーして検査する
ことができるため、管の全面について品質を保証するこ
とができる。

［実施例］ 本発明は、外周部に適当な数のリブを有する鋼管を水浸
探傷法により超音波探傷試験する際に、リブ付鋼管の内
側に斜角探触子および垂直探触子を配置し、リブ付鋼管
を一定速度で周方向に回転させると共に、斜角探触子お
よび垂直探触子を一定速度で管軸方向に走査させ、斜角
探触子および垂直探触子からリプ付鋼管へ音波をそれぞ
れ伝達して探傷を行なうものである。

以下、上記のような考え方に基づいた、本発明の一実施
例について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は、本発明にょろりプ付鋼管の超音波探傷装置の
構成例を示す概要構成図である。第１図において、被検
査材であるリブ付鋼管１の両端に、回転治具２を取付け
て回転自在に支持し、水を収容した探傷水槽３内に収納
された鋼管回転装置（ターニングロール等）４上に載置
して、リプ付鋼管１を一定速度で周方向に回転させるよ
うにしている。また、リブ付鋼管１の内側には、リブ付
鋼管１へ音波を伝達する２個の斜角探触子５１．５２お
よび１個の垂直探触子５３を配設しているここで、斜角
探触子５１は、リブ付鋼管１中を時計方向に超音波を伝
播させて斜角探傷を行なうものである。また、斜角探触
子５２は、リブ付鋼管１中を反時計方向に超音波を伝播
させて斜角探傷を行なうものである。垂直探触子５３は
、リブ付鋼管１中を超音波を伝播させて垂直探傷を行な
うものである。

一方、斜角探触子５１．５２および垂直探触子５３を一
定速度で管軸方向に走査させる超音波探傷器６および制
御装置７からなる探触子走査装置を備えている。また、
制御装置７の制御信号に基づいて鋼管回転装置４からの
速度信号を同期・遅延させ、各探触子５１．５２．５３
からの反射エコー信号と共に信号処理して欠陥の判別を
行なう信号処理回路８を備えている。さらに、信号処理
回路８による判別結果を記録する記録器９を備えている
。

第２図は、第１図における回転治具２とリプ付鋼管１と
の取付構成の一例を示す斜視図である。

第２図において、回転治具２は長さの短い（鋼管回転装
置４のターニングロールにかかる程度の長さがあればよ
い）円筒形をしており、その内径２ａはリブ付鋼管１の
リブ部高さ１ａよりも一凹り小さく、リブ付鋼管１の外
径１ｂよりも大きい。

また、回転治具２の外径２ｂは、リブ付鋼管１のリブ部
高さ１ａよりも大きい。一方、回転治具２には管軸方向
に、リブ付鋼管１のリブ部１ｃがきちんとガタなく　（
幅と高さ）嵌め込み可能な溝部１０を機械加工により設
けている。また、この溝部１０の幅１０ａは、リブ付鋼
管１のリブ部幅１ｄを考慮し、さらに溝部の高さ１０ｂ
は、リブ付鋼管１のリブ部高さ１ａが嵌め込み可能なよ
うにしている。さらにまた、溝部１０の幅方向と長さ方
向の中心部には、埋め込み式のネジ穴１１を加工し、ネ
ジ１２によりリブ付鋼管１に回転治具２を差込む形で取
付固定している。

次に、かかる如く構威した超音波探傷装置における探傷
方法について、第３図に示す模式図を用いて説明する。

第１図において、探傷水槽３内の鋼管回転装置４により
、リプ付鋼管１を一定の速度（例えば、１５０〜３００
關／　ｓ　ｅ　ｃ　）で周方向に回転させると共に、超
音波探傷Ｓ６および制御装置７により、斜角探触子５１
．５２および垂直探触子５３を一定の速度で管軸方向に
走査させる。この時、斜角探触子５１により、リブ付鋼
？！１中を時計方向に超音波を伝播させて斜角探傷を行
ない、また斜角探触子５２により、リブ付鋼管１中を反
時計方向に超音波を伝播させて斜角探傷を行ない、さら
に垂直探触子５３により、リブ付鋼管１中を超音波を伝
播させて垂直探傷を行なう。

この場合、例えば第３図に例示するように、リブの一方
のつけ根部（肩部）ｌｅに対しては、欠陥があろうがな
かろうが、斜角探触子５ｌからは反射エコー信号を生じ
るが、欠陥がない限り、斜角探触子５２または垂直探触
子５３のうち少なくとも一方の探触子からは反射エコー
信号は生じない。また、リプの反対側のつけ根部（肩部
）１ｆに対しては、欠陥があろうがなかろうが、斜角探
触子５２からは反射エコー信号を生じるが、欠陥がない
限り、斜角探触子５１または垂直探触子５３のうち少な
くとも一方の探触子からは反射エコー信号は生じない。

従って、斜角探触子５１（または５２）が、リブのつけ
根部（肩部）１ｅ（またはｉｆ）を探傷している時（音
波が当たっている時）に、斜角探触子５２（または５１
）および垂直探触子５３からの音波が同じ箇所を探傷す
るように、信号処理回路８により制御装置７の制御信号
に基づいて鋼管回転装置４からの速度信号を同期・遅延
させることにより、リブのつけ根部（肩部）ｌｅ，ｉｆ
に対して、各々の探触子の５１．５２．５３の探傷ゲー
トをＯＮ−ＯＦＦＬて欠陥判別を行なうか、あるいは探
傷ゲートを開放にして反射エコー信号を検出した後に、
欠陥検出ロジックを用いて欠陥判別を行なうことができ
る。そして、この信号処理回路８による欠陥判別の結果
は、記録器９に自動記録される。

本実施例による欠陥検出ロジックの一例を下表に示す。

［表］　リプの付け根部（肩部）の欠陥ロジック表中、
０は反射エコー信号を検出したことを意味する。

かかる表に示したケースのみがリブの付け根部における
欠陥であり、その他のケースは、リブのつけ根部（肩部
）からの反射エコー信号で欠陥ではない。すなわち゛、
リブ付鋼管１のリブのつけ根部（肩部）の箇所は丸くな
っており、その部分からは傷が無くても、斜角探傷では
時計方向か反時計方向のいずれか一方には反射エコー信
号が生じるが、他の方向からは反射エコー信号が生じな
い。

またこの部分は、傷がない限り垂直探傷では反射エコー
信号が生じない。従って、この欠陥検出ロジックに基づ
いて、欠陥判別を行なうことができる。

上述したように本実施例では、外周部に適当な数のリブ
を有する鋼管を水浸探傷法により超音波探傷試験する際
に、リブ付鋼管の内側に２個の斜角探触子および１個の
垂直探触子を配置し、リブ付鋼管を一定速度で周方向に
回転させると共に、斜角探触子および垂直探触子を一定
速度で管軸方向に走査させ、斜角探触子および垂直探触
子からリブ付鋼管へ音波をそれぞれ伝達して探傷を行な
うようにし゛たものである。

従って、以下のような種々の効果が得られるものである
。

（ａ）リブ付鋼管を回転自在に取付支持する回転治具と
、探傷水槽内の鋼管回転装置と、探触子走査装置と、記
録器とを組み合わせているため、探傷諸元の再現性、安
定した精度の良い探傷を行なうことが可能となる。また
、自動探傷が行なえ、探傷結果の自動記録が採れ、チャ
ート記録の保存ができるようになるため、探傷の信頼性
を著しく高めることが可能となる。

（ｂ）斜角探傷と垂直探傷とを併用しているため、リブ
付鋼管のリブ部の一部を含めて、斜角探傷で超音波が伝
播しない箇所（検査できない箇所）は垂直探傷で補完す
ることができ、リブ付鋼管の全面にわたって探傷を行な
うことが可能となる。

（Ｃ）リブ付鋼管のリブ付のつけ根部からの疑似信号を
、信号処理によって疑似信号と識別でき、また必要に応
じてこれを除去することもできるため、リブ付け根部か
らの不要な疑似信号による欠陥の誤判定を避けることが
可能となる。

（ｄ）従来のようなコンタクトシューの交換が必要なく
なり、交換の際の着脱作業や再感度校正作業が不要とな
り、作業能率を著しく向上させることが可能となる。

尚、上記実施例では、リブ付鋼管の内側に２個の斜角探
触子および１個の垂直探触子を配置した場合について述
べたが、これに限らず斜角探触子を２の倍数個、また垂
直探触子を２個以上配置することにより、一層精度の良
い探傷を行なうことが可能となる。

また、上記実施例では、リブ付鋼管１の両端に回転治具
２を取付けた場合について述べたが、これに限らずリブ
付鋼管１が長尺管の場合には、リブ付鋼管１の両端のみ
ならず鋼管回転装置４のタニングロールに合わせて回転
治具２を複数個取付ければよい。

ｆ発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、外周部に適当な数
のリブを有する鋼管を水浸探傷法により超音波探傷試験
する際に、リブ付鋼管の内側に斜角探触子および垂直妹
触子を配置し、リブ付鋼管を一定速度で周方向に回転さ
せると共に、斜角探触子および垂直探触子を一定速度で
管軸方向に走査させ、斜角探触子および垂直探触子から
リブ付購管へ音波をそれぞれ伝達して探傷を行なうよう
にしたので、精度が良くかつ信頼性の高い安定した探傷
を管全面にわたって正確に行なうことが可能なリブ付鋼
管の超音波探傷方法および装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリブ付鋼管の超音波探傷装置の一
実施例を示す概要構戊図、第２図は同実施例による回転
治具とリブ付鋼管との取付構戊の一例を示す斜視図、第
３図は同実施例による超音波探傷方法を説明するための
模式図、第４図は従来のリブ付鋼管の超音波探傷方法に
おける問題点を説明するための模式図である。 １・・・リプ付鋼管、１ａ・・・リブ付鋼管１のリブ部
高さ、１ｂ・・・リブ付鋼管１の外径、ＩＣ・・・リブ
付鋼管１のリブ部、１ｄ・・・リブ付鋼管１のリブ部幅
２・・・回転治具、２ａ・・・回転治具２の内径、２ｂ
・・・回転治具２の外径、３・・・探傷水槽、４・・・
鋼管回転装置、５１．５２・・・斜角探触子、５３・・
・垂直探触子、６・・・超音波探傷器、７・・・制御装
置、８・・・信号処理回路、９・・一記録器、１０・・
・溝部、１０ａ・・・溝部１０の幅、１０ｂ・・・溝部
１０の高さ、１１・・・ネジ穴、１２・・・ネジ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周部に適当な数のリブを有する鋼管を、水浸探
   傷法により超音波探傷試験する方法において、 斜角探触子および垂直探触子を前記リブ付鋼管の内側に
   配置し、前記リブ付鋼管を一定速度で周方向に回転させ
   ると共に、前記斜角探触子および垂直探触子を一定速度
   で管軸方向に走査させ、前記斜角探触子および垂直探触
   子からリブ付鋼管へ音波をそれぞれ伝達して探傷を行な
   うことを特徴とするリブ付鋼管の超音波探傷方法。
2. （２）外周部に適当な数のリブを有する鋼管を、水浸探
   傷法により超音波探傷試験する装置において、 前記リブ付鋼管を回転自在に取付支持する回転治具と、 水を収容した探傷水槽内に収納され、前記回転治具によ
   り支持されたリブ付鋼管を一定速度で周方向に回転させ
   る鋼管回転装置と、 前記リブ付鋼管の内側に配設され、当該リブ付鋼管へ音
   波をそれぞれ伝達する２ｎ（ｎは１以上の整数）個の斜
   角探触子および少なくとも１個の垂直探触子と、 前記斜角探触子および垂直探触子を一定速度で管軸方向
   に走査させる探触子走査装置と、前記鋼管回転装置から
   の速度信号を同期・遅延させ、前記各探触子からの反射
   エコー信号と共に信号処理して欠陥の判別を行なう信号
   処理手段と、前記信号処理手段による判別結果を記録す
   る記録手段と、 を備えて成ることを特徴とするリブ付鋼管の超音波探傷
   装置。