JPH0422223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を利用した電縫管溶接部探傷
における較正走査装置に関するものである。

（従来の技術） 本発明を理解するのに前提となる電縫管溶接部
探傷機構及び較正方法の概要について初めに説明
する。

電縫管製造工場において電縫管溶接部をオンラ
インで、あるいはオフラインで超音波探傷するた
めには、被検材が造管ライン上を高速で搬送され
る間に探触子を装着した探傷ヘツドを被検材の溶
接シーム部に接触させて、被検材全長にわたつて
溶接シーム部を探傷する方法が行われる。このと
き探傷ヘツドは搬送ラインの振動、被検材電縫管
の曲がりなどのため上下左右に、被検材の変位に
自由に追従して、被検材シーム部と探傷ヘツドに
装着された探触子の相対位置関係を常に一定に保
持して倣うことが必要である。このために探傷ヘ
ツドを上下方向、左右方向に自由に動き得るよう
２軸の自由度を保つ探傷機構としてあり、さら
に、電縫管溶接シームの捩じに対して探傷ヘツド
を追従させるために捩じれ追従の機能を持たせて
ある。

第４図は、従来この目的に使用されている電縫
管溶接部探傷機構を例示するものである。１は被
検材電縫管であり矢印Ａの方向に搬送される。被
検材１を跨いで上方に設けられた支持腕２に探傷
機構３が取付けられる。探傷機構３の主要機構
は、空圧シリンダ４によつて昇降可能な腕５，６
より成るリンク機構と、このリンク機構の先端に
支持されている探傷ヘツド７で構成されており、
探傷ヘツド７の下部に所定数の探触子を装着した
探触子ホルダ８が取付けてある。９は支持腕２に
下方に延出して取付けられた取付板１０の先端に
固定された円弧状のガイドの断面を示すもので、
リンク機構の取付板１１の背面に取付けられた受
座１２で摺接することによつてリンク機構およ
び、その先端の探傷ヘツド７を円弧ガイド９に沿
つて案内することができる。なお、円弧ガイド９
は、被検材１の中心と円弧の中心を一致するよう
相互の位置関係を定めて空間保持されると共に、
円弧ガイド外周縁に歯切り加工が施され、第４図
にて図示省略してあるが受座１２の部分でピニオ
ンと噛み合い、ピニオンはモータ駆動される。す
なわち、被検材溶接部のシーム捩じれがあれば、
これに追従して探傷ヘツド７を倣い操作すること
ができる。

第５図は第４図の探傷機構要部を鳥瞰した図
で、第４図と同一部分は同一番号を付してある。
ただし説明上探触子ホルダ８は省略してある。リ
ンク腕５，５′および６，６′の先端と、探傷ヘツ
ド７との接続部は第６図に示すようにスライドベ
アリング１３とスライドシヤフト１４の組合せに
より軸支され、リンク腕５，５′および６，６′に
対し探傷ヘツド７は図示矢印Ｌ方向に自由に動き
得る自由度を持つ。探傷ヘツド７の下部は、逆Ｖ
字型の部材１５により被検材１に跨がり、案内ロ
ーラ１６，１６′によつて接触する。すなわち被
検材１の左右方向の曲がりによる変位、搬送に伴
う左右方向の変位に探傷ヘツド７を追従させるこ
とができる。一方第５図において、被検材１の上
下方向の曲がりによる変位、搬送に伴う上下方向
の変位に対しては、リンク機構が持つ図示矢印Ｖ
方向の自由度により探傷ヘツド７を追従させるの
で、このＬ、Ｖの２自由度により、上下左右方向
の追従の機能を持つ。更に、被検材１の管捩じれ
による溶接シーム１′の位置ずれに対しては、円
弧ガイド９上で、リンク機構全体、すなわち探傷
ヘツド７を含めて円弧ガイド９上の位置をシーム
１′の位置ずれに対応して駆動することにより探
傷ヘツド７を常に溶接シーム１′に対して一定の
相対位置を保持して追従させることができる。

以上電縫管溶接部探傷に使用される機構を一構
造例をあげて説明したが、他の構造による探傷機
構であつても機構的には左右上下方向の自由度、
管捩じれによる溶接シームに対して追従機構を持
つた探傷機構が実用されている。また、このよう
な探傷機構であるから、以上の説明では被検材１
を搬送しながら探傷する方法を詳説したが、逆に
被検材を静置しておいて、適宜な構造の台車に取
付けた探傷機構を被検材１の管軸方向に走行させ
ながら溶接部と探傷することも行われている。

このような構造、機能を持つ探傷機構を用いて
電縫管の溶接部を探傷する装置の較正には、人工
的に加工した基準欠陥を持つ被検材と同径、同肉
厚の較正用試験管を用いて基準欠陥からの反射エ
コーを基準に装置の各探傷チヤンネルの感度、
DAC、ゲートを較正する方法が行われているこ
とはよく知られている。更に、近時のこの種探傷
装置では、装置内にコンピユータを内蔵し、上記
したような較正用試験管の基準欠陥の周辺を機械
的に探傷機構が自動走査し、この走査の間に現れ
る基準欠陥からの反射エカーの最大値を各探傷チ
ヤンネル毎にコンピユータが自動的に読取り各チ
ヤンネル毎の探傷感度とDACを自動的に較正す
る機能を持つこともよく知られている。

DAC較正は第７図に示すように、較正用試験
管２０に設けた基準人工欠陥、例えばドリル貫通
穴２１を探触子２２から超音波を入射して図示の
ように1.5スキツプで内面のコーナーから得られ
る反射エコー２３と、基準人工欠陥２１を２１′、
および２１″の位置にずらして１スキツプ、およ
び２スキツプで得られる外面コーナーからの反射
エコー２４および２４′のエコーレベルを読取り、
第８図ａに示すように低いエコー（図では２３）
レベルをCRT50％になるよう探傷感度を決める
とともに、高い側のエコー（図では２４，２４′）
のピークとの間を直線で補間するDACをかけ、
第８図ｂに示すように内面、外面のピークが同一
レベル50％になるようにする。このようにDAC
をかけることによつて内面、外面の欠陥を同一基
準で評価することができるほか、内質にも人工欠
陥２１のコーナーと同等の反射能を持つ欠陥２５
が存在すればこの欠陥２５からの反射エコー２６
同等の基準で評価できることから、この方式の
DACが多用されている。

この方式のDACは内質欠陥の感度を内面欠陥、
外面欠陥の感度より直線補間してDAC補正する
ものであり、このためには第７図に示すように探
触子２２、または人工欠陥２１を１スキツプの手
前Ｂから２スキツプの後方Ｃまでの範囲を相対移
動させて表面エコー、内面エコーのエコーレベル
読取りを行わせる必要がある。

実際の電縫管溶接部探傷装置では、探触子ホル
ダ８に複数の探触子２２ａ，２２ｂ，２７ａ，２
７ｂ，２８ａ，２８ｂ…が溶接シーム１′挾んで
例えば第９図のように配置されている。図は配置
の１例を示すもので２２ａ，２２ｂは、シーム
１′に対し1.5スキツプで内面欠陥検出を主とする
もの、２８ａ，２８ｂは１スキツプで外面欠陥検
出を主とするもの、２７ａ，２７ｂは２２ａ，２
２ｂと２８ａ，２８ｂの中間で内質欠陥検出を主
とするものである。これら探触子に対し較正時
は、較正用試験管の人工欠陥、例えばドリル貫通
穴が、各探触子とも第７図に示したように外面コ
ーナーエコー、内面コーナーエコーを生ずるよう
相対的に位置決めされる必要があり、このために
従来は、第１０図に示すように探傷ヘツド（詳し
くは探触子ホルダ８）を接管させて較正用試験管
を回転させながら、管軸方向に微小ピツチｐで移
動させ、人工欠陥２１の軌跡が図示２９にて示す
スパイラル走査軌跡とする走査方式、あるいは第
１１図に示すように、探傷ヘツドを静置、また
は、較正用試験管を静置してシーム捩じれ追従機
構の動作により、相対的に人工欠陥２１の軌跡が
図示３０で示す微小インデツクスピツチｐの管軸
方向に直角な方形走査が行われていた。

以上電縫管溶接部探傷における探傷感度、
DACの較正方法について述べたが、ゲートの自
動設定は被検材管径、肉厚、スキツプ設定位置毎
に計算値または実験値により、あらかじめデータ
テーブルを作製し、コンピユータに記憶させてお
く。このデータテーブルのゲートデータから自動
的にゲート設定するのが普通に用いられている方
法である。

（発明が解決しようとする問題） しかしながら、このような従来の較正走査方式
にあつては、探触子を支持している探傷機構が、
被検材の管軸方向の搬送に対して管の曲がりに追
従する上下左右方向の自由度を持ち、管軸方向の
追従する機能を主体とし、探傷ヘツド案内ローラ
ーも管軸方向に転動する構造となつていたため、
探傷ヘツドに対し相対的に管周方向に較正用試験
管が動く場合には、試験管と探傷ヘツドの横方向
の摩擦を生じて逆Ｖ字形案内ローラがせり上り、
案内ローラの試験管表面への密着を悪くしたり、
ガタの片寄せ及び探傷機構各部が撓んで、探触子
と較正用試験管間の音響結合を悪くするという問
題点があつた。

（問題点を解決するための手段） 従来の較正装置における前記問題点の管周方向
の摩擦力が生じたとしても、この影響を無くする
ような状態として探傷走査を可能とするために、
本発明に係る電縫管溶接部探傷における較正走査
装置は、探傷ヘツドを逆Ｖ字型部材により電縫管
溶接部の真上から跨がらせて接管させ、前記電縫
管の管軸方向の搬送に対して、前記探傷ヘツドを
管の曲がり及び捩じれによる溶接部の変位に追従
させ、前記電縫管溶接部の超音波探傷を行なう装
置の較正走査装置において、較正用試験管を搭載
して当該試験管に設けられた人工欠陥を管軸方向
に往復ストロークさせる往復ストローク手段と、
前記試験管を管周方向にインデツクス回転駆動さ
せる回転ローラ回転駆動手段と、前記往復ストロ
ーク手段及び回転ローラ回転駆動手段の駆動を組
合せて、所定数の探触子を内蔵する探触子ホルダ
を装着した探傷ヘツドに対して、前記較正用試験
管に設けられた人工欠陥を、管軸方向に平行で、
且つ前記探触子ホルダの管軸方向の長さよりもオ
ーバストロークとなるように方形走査させる方形
走査制御手段とを備えるようにしたものである。

（作用） 本発明においては、探傷ヘツドを逆Ｖ字型部材
により電縫管溶接部の真上から跨がらせて接管さ
せ、前記電縫管の管軸方向の搬送に対して、前記
探傷ヘツドを管の曲がり及び捩じれによる溶接部
の変位に追従させ、前記電縫管溶接部の超音波探
傷を行なう装置の較正走査装置において、往復ス
トローク手段は較正用試験管を搭載して当該試験
管に設けられた人工欠陥を管軸方向に往復ストロ
ークさせ、回転ローラ回転駆動手段は、前記試験
管を管周方向にインデツクス回転駆動させる。そ
して方形走査制御手段が前記往復ストローク手段
及び回転ローラ回転駆動手段の駆動を組合せて、
所定数の探触子を内蔵する探触子ホルダを装着し
た探傷ヘツドに対して、前記較正用試験管に設け
られた人工欠陥を、管軸方向に平行で、且つ前記
探触子ホルダの管軸方向の長さよりもオーバスト
ロークとなるように方形走査させている。前記管
軸方向ストロークを探触子ホルダの管軸方向の長
さよりも大きくなるように走査させることによ
り、前記管軸方向ストローク端で、管周方向のイ
ンデツクスのため、一時的に管周方向への摩擦力
が働くが、インデツクス操作が終了し、次の管軸
方向ストローク操作が開始され、探傷領域に入つ
たときには既に管周方向摩擦による探傷機構の撓
み、ガタの片寄せは緩和復帰して正常状態にもど
つている。このようにして常に正常状態にもどつ
てから較正用試験管の管軸方向に対して平行な方
形走査を行わせるので、人工欠陥が探傷ヘツドを
通過する時は、管軸方向の単純な往復動であるた
めに、探傷ヘツドが本来持つている追従機能を発
揮することとなり、探触子が較正用試験管表面に
最良の状態で音響結合するものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は、本発明の方法を実現するための装置
の一例を示す構成図で、イは平面図、ロは正面図
である。この図において較正用試験管２０を載置
させる回転ローラ３１ａ，３１ｂ，３１a′，３１
b′は、水受けを兼ねるベースプレート３２に搭載
される。回転ローラ３１ａ，３１ｂ，３１a′，３
１b′は図示省略した回転駆動モータおよび駆動伝
達系により駆動することができる。ベースプレー
ト３２は、下面に案内車輪３３ａ，３３ｂを持
ち、架台３４の上面に取付けられた案内レール３
５ａ，３５ｂに案内され管軸方向に往復すること
ができる。往復駆動モータおよび駆動系は図示省
略してある。

水受けを兼ねるベースプレートには１ケ所以上
の排水穴３６が設けてあり、プラスチツク管３７
などにより適宜排水される。すなわち、較正作業
中に探傷ヘツド７が較正用試験管２０上に接管
し、探傷水を多量に流し、音響結合をはかるため
に使用した水を排水するためのものである。

このように構成した装置の動作を次に第２図を
参照しながら説明する。

本発明の較正走査方法は、探触子を収容した探
触子ホルダ８に対し、較正用試験管２０に設けた
人工欠陥２１を相対的に管軸方向に平行な方形走
査（この方形走査の軌跡を実戦矢印３８に示す）
としたものである。

すなわち、第１図において、較正用試験管２０
の人工欠陥２１を右、または左の管周方向走査範
囲の端に合わせ、較正開始によつて較正用試験管
２０を搭載したベースプレート３２を管軸方向の
走査ストロークＳまでストロークさせ、ストロー
ク端で回転ローラ３１ａ，…３１b′を動作させて
微小インデツクスピツチｐでインデツクスさせ、
次いで再び逆方向にベースプレート３２をストロ
ークさせる。このようにベースプレート３２の往
復ストロークと、各ストロークエンドにおける回
転ローラ３１ａ，３１ｂ，…３１b′のインデツク
スの組合せにより管軸方向に平行な方形走査を行
わせるものである。

ここで、管軸方向ストローク端で、管周方向の
インデツクスのため、一時的に管周方向への摩擦
力が働くが、インデツクス操作が終了し、次の管
軸方向ストローク操作が開始され、探傷領域に入
つたときには既に管周方向摩擦による探傷機構の
撓み、ガタの片寄せは緩和復帰して正常状態にも
どつている。このための緩和復帰に要する時間遅
れを考慮して第２図に示すように探触子ホルダ８
の管軸方向長さｌに比べて管軸方向ストロークＳ
を探触子ホルダよりもオーバーストロークにする
のが望ましい。

なお、第１図の実施例では、管周方向のインデ
ツクス操作を回転ローラで駆動して行つた。この
場合は探傷機構は較正用試験管の直上より接管し
て較正走査はすべて較正走査装置の管軸方向往復
機構および回転ローラの駆動により行うものであ
つた。しかし、探傷機構には、管捩じれによるシ
ーム変位に追従するために第５図に示すように円
弧ガイド９上で、リンク機構を、すなわち探傷ヘ
ツド７を較正用試験管２０の管周方向に駆動する
機能があり、これを使用すれば、較正走査装置は
管軸方向往復機構のみで同一の管軸方向に平行な
方形走査を行わせることができる。

第３図はこの場合の較正走査装置で較正用試験
管２０は人工欠陥２１を直上位置にしてＶ字型載
置台３９の上に搭載される。その他の各部は第１
図と同一である。

また、探傷において被検材を静置して置き、探
傷機構を取付けた台車が被検材の管軸に平行に走
行する方式の探傷装置では較正走査装置を使用せ
ず、被検材を静置するのと同様に較正用試験管を
人工欠陥を直上位置にして静置し、その上から探
傷ヘツドを接管させ、台車の往復動と、探傷機構
の管捩じれによるシーム追従機構をインデツクス
させることにより、これまで述べた管軸方向に平
行な方形走査を行わせることができる。なお、管
軸方向に平行な方形走査は必ずしもストローク端
で停止してからインデツクスすることにより方形
の形状とする必要はなく、ストローク端で連続的
に方向を反転しながら、そのストローク端での方
向反転前後の時間を含んで加減速している間にイ
ンデツクスさせることにより、方形形状にならな
くても何等差し支えないことは言うまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、較正用
試験管の人工欠陥が、探傷ヘツドを通過する時
は、管軸方向の単純な往復動となるため、探触子
と較正用試験管との間の音響的結合を、常に最良
の状態で維持し、常に同一条件で精度の良い較正
走査を行うことのできる較正装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実現するための装置
の一例を示す構成図、第２図は本発明の較正走査
の走査軌跡の説明図、第３図は本発明装置の他の
例を示す構成図、第４図は電縫管溶接部探傷用探
傷機構の一例を示す図、第５図は第４図機構の要
部を示す鳥瞰図、第６図は第４図、第５図機構の
探傷ヘツドの正面図、第７図は、探触子と人工欠
陥の相対位置関係を説明する図、第８図は、第７
図と関連するDAC較正のＡスコープ説明図、第
９図は、被検材上の探触子の配置図、第１０図
は、従来の較正走査の人工欠陥の走査軌跡説明
図、第１１図は、従来の他の較正走査軌跡を説明
する図である。 ２０……較正用試験管、２１……人工欠陥、３
１ａ，３１ｂ……回転ローラ、３２……ベースプ
レート、３３ａ，３３ｂ……案内車輪、３５ａ，
３５ｂ……案内レール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 探傷ヘツドを逆Ｖ字型部材により電縫管溶接
   部の真上から跨がらせて接管させ、前記電縫管の
   管軸方向の搬送に対して、前記探傷ヘツドを管の
   曲がり及び捩じれによる溶接部の変位に追従さ
   せ、前記電縫管溶接部の超音波探傷を行なう装置
   の較正走査装置において、 較正用試験管を搭載して当該試験管に設けられ
   た人工欠陥を管軸方向に往復ストロークさせる往
   復ストローク手段と、 前記試験管を管周方向にインデツクス回転駆動
   させる回転ローラ回転駆動手段と、 前記往復ストローク手段及び回転ローラ回転駆
   動手段の駆動を組合せて、所定数の探触子を内蔵
   する探触子ホルダを装着した探傷ヘツドに対し
   て、前記較正用試験管に設けられた人工欠陥を、
   管軸方向に平行で、且つ前記探触子ホルダの管軸
   方向の長さよりもオーバストロークとなるように
   方形走査させる方形走査制御手段とを備えたこと
   を特徴とする電縫管溶接部探傷における較正走査
   装置。