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

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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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JP
Japan
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frequency
welding
defect
becomes
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JP15415289A
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Shizuyoshi Sannomiya
三宮 静悦
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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。
〔課題を解決するための手段〕
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。
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)。
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。
〔作用〕
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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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゛)。
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。
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.
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP15415289A 1989-06-16 1989-06-16 電縫管の溶接欠陥検出方法 Pending JPH0323085A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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