JPH0323085A - 電縫管の溶接欠陥検出方法 - Google Patents
電縫管の溶接欠陥検出方法Info
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- JPH0323085A JPH0323085A JP15415289A JP15415289A JPH0323085A JP H0323085 A JPH0323085 A JP H0323085A JP 15415289 A JP15415289 A JP 15415289A JP 15415289 A JP15415289 A JP 15415289A JP H0323085 A JPH0323085 A JP H0323085A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
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〕
本発明は高周波電縫管溶接に於ける溶接欠陥の検出方法
に関し、特に、冷接欠陥の検出に関する.〔従来技術〕 従来,電縫管溶接部の溶接欠陥状態の検査方法として、
溶接を終えた電縫管よりサンプルを採集して、このサン
プルの断面マクロ写真,扁平テスト,破面検査等により
溶接欠陥を検査する方法があるが、これではリアルタイ
ムで検査データを得ることができない. 〔発明が解決しようとする課題〕 リアルタイムの検査には、電縫溶接中の溶接部の温度監
視,ビード形状監視あるいは例えば特開昭62−133
351号公報に開示の如く、AE発生状況を監視する方
法があるが,表面状態や材料の性状及び水蒸気等によっ
て正しく判定出来なかったり、又、AE法では外乱ノイ
ズやセンサを進退駆動する退避装置が必要等の欠点があ
る。すなわち実用上、リアルタイムで、かつ格別な設備
付加や変更を行なうことなく,確実に検査可能な装置が
なかった. 本発明は、水蒸気,振動,外乱ノイズ等のまわりの環境
に影響されず,かつ,検出部がパイプ近傍になく退逃機
構等のない完全非接触で、冷接欠陥を、リアルタイムで
信頼性高く確実に検出することを目的とする。
に関し、特に、冷接欠陥の検出に関する.〔従来技術〕 従来,電縫管溶接部の溶接欠陥状態の検査方法として、
溶接を終えた電縫管よりサンプルを採集して、このサン
プルの断面マクロ写真,扁平テスト,破面検査等により
溶接欠陥を検査する方法があるが、これではリアルタイ
ムで検査データを得ることができない. 〔発明が解決しようとする課題〕 リアルタイムの検査には、電縫溶接中の溶接部の温度監
視,ビード形状監視あるいは例えば特開昭62−133
351号公報に開示の如く、AE発生状況を監視する方
法があるが,表面状態や材料の性状及び水蒸気等によっ
て正しく判定出来なかったり、又、AE法では外乱ノイ
ズやセンサを進退駆動する退避装置が必要等の欠点があ
る。すなわち実用上、リアルタイムで、かつ格別な設備
付加や変更を行なうことなく,確実に検査可能な装置が
なかった. 本発明は、水蒸気,振動,外乱ノイズ等のまわりの環境
に影響されず,かつ,検出部がパイプ近傍になく退逃機
構等のない完全非接触で、冷接欠陥を、リアルタイムで
信頼性高く確実に検出することを目的とする。
電縫管ラインに於ける溶接プロセスは、第1図に示すよ
うに、溶接電源の主発振装置1とCT(変流器)2と給
電用コンタクトチップPSi,PS2 (又は誘導コイ
ル)で実施される。スクイズロールSQRで成形された
管体3の突合せ面(継目)が、高周波電流によってスク
イズロールの所で溶接される。
うに、溶接電源の主発振装置1とCT(変流器)2と給
電用コンタクトチップPSi,PS2 (又は誘導コイ
ル)で実施される。スクイズロールSQRで成形された
管体3の突合せ面(継目)が、高周波電流によってスク
イズロールの所で溶接される。
溶接現象は、■収束点Pvcと溶接点Pwの間(dl2
)のストリップエッジの加熱→溶融→加圧の一連のプロ
セスであり、高速度カメラでのIil!察によると、■
収束点Pvcと溶接点Pw間のエッジ間隙部(dQ)の
溶鋼の動きは第2図のように、入熱が大きくなるに従い
振巾が大きくなり、かつ、周期が長くなって行くことが
確認されている.又、この状態変化が主発振装置1のイ
ンピーダンスを変化させ,その発振周波数が微少な変化
を生ずるので,これを計測して、溶接電力のコントロー
ルに使用している(例えば、特開昭58−17711号
公報および特願昭59 − 257916号)。
)のストリップエッジの加熱→溶融→加圧の一連のプロ
セスであり、高速度カメラでのIil!察によると、■
収束点Pvcと溶接点Pw間のエッジ間隙部(dQ)の
溶鋼の動きは第2図のように、入熱が大きくなるに従い
振巾が大きくなり、かつ、周期が長くなって行くことが
確認されている.又、この状態変化が主発振装置1のイ
ンピーダンスを変化させ,その発振周波数が微少な変化
を生ずるので,これを計測して、溶接電力のコントロー
ルに使用している(例えば、特開昭58−17711号
公報および特願昭59 − 257916号)。
即ち、電縫管の溶接中の部分は、いわゆるV字溝になり
、V字溝先端が溶接点になるが、この溶接点の位置は必
らずしも一定ではなく、溶接条件によって大きく又は小
さく変動する.具体的には、入熱レベルが低い場合には
溶接点の変動がほとんどなく、主発振装置1の発振周波
数の変動はほとんどないが、入熱レベルが高いと溶接点
位置はある振幅および周期で変動し、主発振装置1の発
振周波数が変動する。そこで溶接点の位置変動の小さい
ものを第1種溶接現象と、位置変動の振幅及び周期が中
位のものを第2種溶接現象と、それが大きく荒々しても
のを第3種溶接現象と呼ぶことができる.上述の区分の
大略を第2図に示し、区分対応の周波数変動(fv)を
第4図に示す。第1種の溶接現象では冷接欠陥を生ずる
。第2種の溶接現象が適切である。第3種の溶接現象で
は、過入熱でスパークを発生するおそれがある.本発明
では、第4図に示すように、冷接を生ずる第1種では周
波数fvの変動が小さく、第2種および第3種で周波数
fvの変動が大きい点に着目して、高周波電縫溶接にお
いて,高周波電縫溶接用高周波発振周波数の変化率(d
f v)を検出し、該変化率(dfv)が設定値(V
sl)以上となる時系列頻度(SPL)を検出して,該
頻度(s p L)が設定値(V.s2)以下のとき冷
接欠陥を報知する情報を発生する。
、V字溝先端が溶接点になるが、この溶接点の位置は必
らずしも一定ではなく、溶接条件によって大きく又は小
さく変動する.具体的には、入熱レベルが低い場合には
溶接点の変動がほとんどなく、主発振装置1の発振周波
数の変動はほとんどないが、入熱レベルが高いと溶接点
位置はある振幅および周期で変動し、主発振装置1の発
振周波数が変動する。そこで溶接点の位置変動の小さい
ものを第1種溶接現象と、位置変動の振幅及び周期が中
位のものを第2種溶接現象と、それが大きく荒々しても
のを第3種溶接現象と呼ぶことができる.上述の区分の
大略を第2図に示し、区分対応の周波数変動(fv)を
第4図に示す。第1種の溶接現象では冷接欠陥を生ずる
。第2種の溶接現象が適切である。第3種の溶接現象で
は、過入熱でスパークを発生するおそれがある.本発明
では、第4図に示すように、冷接を生ずる第1種では周
波数fvの変動が小さく、第2種および第3種で周波数
fvの変動が大きい点に着目して、高周波電縫溶接にお
いて,高周波電縫溶接用高周波発振周波数の変化率(d
f v)を検出し、該変化率(dfv)が設定値(V
sl)以上となる時系列頻度(SPL)を検出して,該
頻度(s p L)が設定値(V.s2)以下のとき冷
接欠陥を報知する情報を発生する。
リアルタイム(溶接中)において、溶接人熱が適正な第
2種の溶接現象又は過入熱の第3種の溶接現象の間は、
主発振装置1の発振周波数( f v)の変動が比較的
に大きく、変化率(dfv)が設定値(Vsl)以上と
なる時系列頻度(SPL)が高く、該頻度(SPI−)
が設定値(Vs2)を越えているので、冷接欠陥存在を
意味する情報は発生しない。
2種の溶接現象又は過入熱の第3種の溶接現象の間は、
主発振装置1の発振周波数( f v)の変動が比較的
に大きく、変化率(dfv)が設定値(Vsl)以上と
なる時系列頻度(SPL)が高く、該頻度(SPI−)
が設定値(Vs2)を越えているので、冷接欠陥存在を
意味する情報は発生しない。
溶接現象が冷接を生ずる第1種になると、主発振装置1
の発振周波数( f v)の変動が小さくなりその変化
率(dfv)が設定値(Vsl)以下となるので,該変
化率(d f V)が設定値(Vs 1 )以上となる
時系列頻度(SPL)が低くなって設定値(Vs2)以
下となる.このとき冷接欠陥存在を意味する情報を発生
する. このように、高周波電縫溶接において,高周波電縫溶接
用高周波発振周波数の変化率(d f v)を検出して
冷接の発生有無を自動検出するので,溶接管周りには、
格別に設備を付加する必要がなく溶接管周りの環境の影
響を受けない検出が行なわれる.したがって、水蒸気,
振動,外乱ノイズ等のまわりの環境に影響されず、かつ
、検出部がパイプ近傍になく退逃機構等のない完全非接
触で、冷接欠陥を,リアルタイムで信頼性高く確実に検
出できる。
の発振周波数( f v)の変動が小さくなりその変化
率(dfv)が設定値(Vsl)以下となるので,該変
化率(d f V)が設定値(Vs 1 )以上となる
時系列頻度(SPL)が低くなって設定値(Vs2)以
下となる.このとき冷接欠陥存在を意味する情報を発生
する. このように、高周波電縫溶接において,高周波電縫溶接
用高周波発振周波数の変化率(d f v)を検出して
冷接の発生有無を自動検出するので,溶接管周りには、
格別に設備を付加する必要がなく溶接管周りの環境の影
響を受けない検出が行なわれる.したがって、水蒸気,
振動,外乱ノイズ等のまわりの環境に影響されず、かつ
、検出部がパイプ近傍になく退逃機構等のない完全非接
触で、冷接欠陥を,リアルタイムで信頼性高く確実に検
出できる。
第3図に本発明を一態様で実施する電気回路の構成概要
を示す。溶接電源の高周波発振装置1の出力電力が.C
T2および電極Psi,PS2を通してパイプ3に供給
されている。一方、周波数センサ4 (この実施例では
変圧器)が、高周波発振装霞1の出力周波数信号を発生
する。この周波数信号は絶縁カプラ回路5を径由し波形
整形回路6に与えられて、そこで増幅されかつ一定パル
ス高および幅の、周波数がセンサ4の出力信号周波数と
同じパルス信号に整形される.このパルス信号は、周波
数/電圧コンバータ7で、レベルが周波数に比例するア
ナログ電圧に変換される。すなわち周波数信号fνに変
換される。この信号fvのレベルは、高周波発振装W1
の出力周波数(これはdQの大きさに対応)に対応し,
信号fvの変動周期はdQの変動周期と同期している.
周波数信号fvは、微分器8で微分され、微分器8が信
号fvの微分信号dfvを発生する。微分信号dfvの
レベルはdQの変化速度に比例し、微分信号dfvの周
波数はdflの変動周波数に比例する。比較器9が、微
分信号dfvを、スレッシュレベルVs1でパルス整形
する。得られたパルス信号fpの周波数は、dQが設定
値(Vsl)以上の変化速度で変化した頻度を表わす。
を示す。溶接電源の高周波発振装置1の出力電力が.C
T2および電極Psi,PS2を通してパイプ3に供給
されている。一方、周波数センサ4 (この実施例では
変圧器)が、高周波発振装霞1の出力周波数信号を発生
する。この周波数信号は絶縁カプラ回路5を径由し波形
整形回路6に与えられて、そこで増幅されかつ一定パル
ス高および幅の、周波数がセンサ4の出力信号周波数と
同じパルス信号に整形される.このパルス信号は、周波
数/電圧コンバータ7で、レベルが周波数に比例するア
ナログ電圧に変換される。すなわち周波数信号fνに変
換される。この信号fvのレベルは、高周波発振装W1
の出力周波数(これはdQの大きさに対応)に対応し,
信号fvの変動周期はdQの変動周期と同期している.
周波数信号fvは、微分器8で微分され、微分器8が信
号fvの微分信号dfvを発生する。微分信号dfvの
レベルはdQの変化速度に比例し、微分信号dfvの周
波数はdflの変動周波数に比例する。比較器9が、微
分信号dfvを、スレッシュレベルVs1でパルス整形
する。得られたパルス信号fpの周波数は、dQが設定
値(Vsl)以上の変化速度で変化した頻度を表わす。
このパルス信号fpは周波数/電圧コンバータ10でア
ナログ信SPLに変換される.この信号SPLのレベル
が、dQ(装置1の周波数)が設定値(Vsl)以上の
速度で変化した時系列頻度を表わす。比較器12がこの
信号SPLのレベルを設定値Vs2と比較して、該レベ
ルがVs2未満のとき,冷接警報器l3を付勢する警報
信号(冷接欠陥を報知する情報)を発生し、これに応答
して冷接警報器l3が付勢されて警報を発する。警報信
号はマーカドライバ14にも与えられ、マーカドライバ
14がマーカ15を付勢し,冷接欠陥を表わすマークを
パイプ3に付与する. 再に、スパーク検出では、ピークホールド回路16が、
主発振装置1の周波数を示す周波数信号fvの谷ピーク
と山ピークをホールドし、両ピークの差(周波数変動幅
:dQ)を示す周波数変動幅信号Δfを発生する。この
信号Δfが設定値Vs3以上のとき比較器l7が高レベ
ルHの信号を発生する.また,微分器l9が信号Δfの
変化率を示す信号を発生し、比較器20が侶号Δfの変
化率が設定値Vs4以上のとき高レベルHの信号を発生
する.アンドゲート2lは,比較器17および20の出
力が共に高レベルHのとき、すなわち、周波数変動幅信
号Δf(dQ)が設定値Vs3以上でしかもΔfの変化
速度が設定値Vs4以上のとき、高レベルHの信号をス
パーク欠陥信号として警報器l8に与えてけい報すると
共に、マーカドライバ14にも与えて,パイプ3にスパ
ーク欠陥マークを付与する。
ナログ信SPLに変換される.この信号SPLのレベル
が、dQ(装置1の周波数)が設定値(Vsl)以上の
速度で変化した時系列頻度を表わす。比較器12がこの
信号SPLのレベルを設定値Vs2と比較して、該レベ
ルがVs2未満のとき,冷接警報器l3を付勢する警報
信号(冷接欠陥を報知する情報)を発生し、これに応答
して冷接警報器l3が付勢されて警報を発する。警報信
号はマーカドライバ14にも与えられ、マーカドライバ
14がマーカ15を付勢し,冷接欠陥を表わすマークを
パイプ3に付与する. 再に、スパーク検出では、ピークホールド回路16が、
主発振装置1の周波数を示す周波数信号fvの谷ピーク
と山ピークをホールドし、両ピークの差(周波数変動幅
:dQ)を示す周波数変動幅信号Δfを発生する。この
信号Δfが設定値Vs3以上のとき比較器l7が高レベ
ルHの信号を発生する.また,微分器l9が信号Δfの
変化率を示す信号を発生し、比較器20が侶号Δfの変
化率が設定値Vs4以上のとき高レベルHの信号を発生
する.アンドゲート2lは,比較器17および20の出
力が共に高レベルHのとき、すなわち、周波数変動幅信
号Δf(dQ)が設定値Vs3以上でしかもΔfの変化
速度が設定値Vs4以上のとき、高レベルHの信号をス
パーク欠陥信号として警報器l8に与えてけい報すると
共に、マーカドライバ14にも与えて,パイプ3にスパ
ーク欠陥マークを付与する。
主な波形の関係を第4図に示す。この第3図に示す装置
構或において、強制的に供給電力Ep・Ipを変動させ
た時のΔfとSPLの信号を第5図に示す。この中で、
パワー不足の所のSPL信号(Δ印)が大巾に低下し、
最適パワーの時はSPL信号がピークになっている。再
1こ、過入熱にするとSPLが低下している.SPLの
レベルはレベルメータ1lで表示され、この表示に基づ
いて、それが前述のピーク値になるよう、主発振装置1
の入力EP・Ipが設定又は調整される。
構或において、強制的に供給電力Ep・Ipを変動させ
た時のΔfとSPLの信号を第5図に示す。この中で、
パワー不足の所のSPL信号(Δ印)が大巾に低下し、
最適パワーの時はSPL信号がピークになっている。再
1こ、過入熱にするとSPLが低下している.SPLの
レベルはレベルメータ1lで表示され、この表示に基づ
いて、それが前述のピーク値になるよう、主発振装置1
の入力EP・Ipが設定又は調整される。
一方、スパークは一時的にΔf信号が急上昇するのでΔ
f信号が設定値Vs3を瞬間的に(Vs4以上の速度で
)超えた時にスパークと判断する(アンドゲート2lの
出力=Hとする゛)。
f信号が設定値Vs3を瞬間的に(Vs4以上の速度で
)超えた時にスパークと判断する(アンドゲート2lの
出力=Hとする゛)。
次に、第6図に、ΔfおよびSPLと欠陥面積率との関
係を示す。S P Lo+ax(上ピーク)点で、欠陥
面積率が最低で品質が最高となり、パワーEP−IPが
低下するに従い冷接ぎみに近づいてゆき.SPL信号が
零に接近した時に冷接危険領域になる事が明確であり、
これは冷接欠陥を正確に判定出来ることを示している. 〔発明の効果〕 第7図にテスト時のサンプル材によるデータを示す.標
準電力(第7図の横軸のO ,a )から,−30〜+
20に変化しながらデータを採集したもので、SPL信
号と欠陥面積率及びヘン平テストと検鏡による冷接判定
の結果を示すもので、電力が標準電力より−10%以下
は冷接と判定され、SPL信号とよく一致している。
係を示す。S P Lo+ax(上ピーク)点で、欠陥
面積率が最低で品質が最高となり、パワーEP−IPが
低下するに従い冷接ぎみに近づいてゆき.SPL信号が
零に接近した時に冷接危険領域になる事が明確であり、
これは冷接欠陥を正確に判定出来ることを示している. 〔発明の効果〕 第7図にテスト時のサンプル材によるデータを示す.標
準電力(第7図の横軸のO ,a )から,−30〜+
20に変化しながらデータを採集したもので、SPL信
号と欠陥面積率及びヘン平テストと検鏡による冷接判定
の結果を示すもので、電力が標準電力より−10%以下
は冷接と判定され、SPL信号とよく一致している。
更に、第8図に運転中にエッジ不良部があって冷接欠陥
が発生した時のデータを示す。C煮の所で、冷接欠陥リ
ゼクト信号(SPL<Vg2を示す比較器12の出力)
を発生した例であり、このように溶接中に(リアルタイ
ムで)冷接欠陥を確実に検出するので冷接欠陥による不
良成品の検査に大巾に役立つ.
が発生した時のデータを示す。C煮の所で、冷接欠陥リ
ゼクト信号(SPL<Vg2を示す比較器12の出力)
を発生した例であり、このように溶接中に(リアルタイ
ムで)冷接欠陥を確実に検出するので冷接欠陥による不
良成品の検査に大巾に役立つ.
第1図は、fla管溶接装置の主機構部を示す斜視図で
ある。 第2図は,電縫管溶接時の溶接現象パターンを示すグラ
フである. 第3図は、本発明を一態様で実施する装置構或を示すブ
ロック図である。 第4図は、第3図中に示す信号の時系列変化を示すグラ
フであり、横方向は時間経過を、縦方向は信号レベルを
示す. 第5図は、第3図に示す主発振装置1への投入電力EP
−IPとΔfおよびSPLとの関係を示すグラフである
。 第6図は、第3図の回路の信号ΔfおよびSPLと欠陥
面積率との関係を示すグラフである.第7図は、第3図
に示す回路の信号SPLと,欠陥面積率および欠陥判定
との対応関係を示すグラフである. 第8図は、電縫溶接中の、第3図に示す回路の信号の時
系列変化を示すグラフである.1:主発振装置
2:CT 3:バイプ 4:センサ5:絶縁カプラ
回路 6:波形整形回路7.10:周波数/電圧
コンバータ 8,19:微分器
ある。 第2図は,電縫管溶接時の溶接現象パターンを示すグラ
フである. 第3図は、本発明を一態様で実施する装置構或を示すブ
ロック図である。 第4図は、第3図中に示す信号の時系列変化を示すグラ
フであり、横方向は時間経過を、縦方向は信号レベルを
示す. 第5図は、第3図に示す主発振装置1への投入電力EP
−IPとΔfおよびSPLとの関係を示すグラフである
。 第6図は、第3図の回路の信号ΔfおよびSPLと欠陥
面積率との関係を示すグラフである.第7図は、第3図
に示す回路の信号SPLと,欠陥面積率および欠陥判定
との対応関係を示すグラフである. 第8図は、電縫溶接中の、第3図に示す回路の信号の時
系列変化を示すグラフである.1:主発振装置
2:CT 3:バイプ 4:センサ5:絶縁カプラ
回路 6:波形整形回路7.10:周波数/電圧
コンバータ 8,19:微分器
Claims (1)
- 高周波電縫溶接において、高周波電縫溶接用高周波発振
周波数の変化率を検出し、該変化率が設定値以上となる
時系列頻度を検出して、該頻度が設定値以下のとき冷接
欠陥を報知する情報を発生する、電縫管の溶接欠陥検出
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15415289A JPH0323085A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 電縫管の溶接欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15415289A JPH0323085A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 電縫管の溶接欠陥検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0323085A true JPH0323085A (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=15577998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15415289A Pending JPH0323085A (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 電縫管の溶接欠陥検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0323085A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61135490A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-23 | Nippon Steel Corp | 高周波溶接入熱自動制御装置 |
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1989
- 1989-06-16 JP JP15415289A patent/JPH0323085A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61135490A (ja) * | 1984-12-06 | 1986-06-23 | Nippon Steel Corp | 高周波溶接入熱自動制御装置 |
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