JPH04276547A - 円柱体表層部の超音波探傷方法 - Google Patents
円柱体表層部の超音波探傷方法Info
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- JPH04276547A JPH04276547A JP3062617A JP6261791A JPH04276547A JP H04276547 A JPH04276547 A JP H04276547A JP 3062617 A JP3062617 A JP 3062617A JP 6261791 A JP6261791 A JP 6261791A JP H04276547 A JPH04276547 A JP H04276547A
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧延ロール、ローラ等の
金属の円柱体の表面又は表面直下付近（以下まとめて「
表層部」という）に存在するクラックや傷等の欠陥を超
音波により自動的に探傷する表面波探傷方法に関する。
金属の円柱体の表面又は表面直下付近（以下まとめて「
表層部」という）に存在するクラックや傷等の欠陥を超
音波により自動的に探傷する表面波探傷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】金属の
表面部の欠陥を検出する主な方法としては、以下のもの
がある。 （１） 手動操作表面波探傷方法 被検体に超音波探触子を接触させ、超音波ビームを発振
することにより、表面波で手動法により探傷する方法で
あるが、工数がかかり検査技術者の熟練度を要するとと
もに人為的な過誤が生じやすい探傷方法である。 （２） タイヤ探触子法（特開昭６２−８０５５３ 号
）タイヤ型探触子により超音波を発信して表層部を自動
探傷する方法であるが、探触子が接触しようとする円柱
体の表面に予め接触媒質の膜を形成しておく必要がある
。 （３） 渦流探傷方法 過電流の変化にもとづいて、欠陥を検出する方法で、自
動化しやすく広く用いられているが、欠陥以外に組織変
化、硬さ変化、磁気変化等も拾い、また閉じた亀裂を検
出しなかったりするため、（１） の手動操作表面波探
傷方法に比べて信頼性が低い。特に圧延ロール等に使用
した場合、微小欠陥に対する検出精度が低い。 （４） 二重腐食法 硝酸と塩酸で二重に腐食して、組織の違いによる腐食差
の色の違いを肉眼で見る方法であるが、酸を使うことや
、内部及び鋳鉄系材料の場合は検出できないことや、自
動化ができないなどの問題がある。 （５） 浸透探傷方法 浸透液や現像液を用いて、表面に開口している欠陥に対
し毛細管現象を利用して探傷する方法であるが、作業性
が悪く、かつ微小欠陥に対する信頼性が低い。
表面部の欠陥を検出する主な方法としては、以下のもの
がある。 （１） 手動操作表面波探傷方法 被検体に超音波探触子を接触させ、超音波ビームを発振
することにより、表面波で手動法により探傷する方法で
あるが、工数がかかり検査技術者の熟練度を要するとと
もに人為的な過誤が生じやすい探傷方法である。 （２） タイヤ探触子法（特開昭６２−８０５５３ 号
）タイヤ型探触子により超音波を発信して表層部を自動
探傷する方法であるが、探触子が接触しようとする円柱
体の表面に予め接触媒質の膜を形成しておく必要がある
。 （３） 渦流探傷方法 過電流の変化にもとづいて、欠陥を検出する方法で、自
動化しやすく広く用いられているが、欠陥以外に組織変
化、硬さ変化、磁気変化等も拾い、また閉じた亀裂を検
出しなかったりするため、（１） の手動操作表面波探
傷方法に比べて信頼性が低い。特に圧延ロール等に使用
した場合、微小欠陥に対する検出精度が低い。 （４） 二重腐食法 硝酸と塩酸で二重に腐食して、組織の違いによる腐食差
の色の違いを肉眼で見る方法であるが、酸を使うことや
、内部及び鋳鉄系材料の場合は検出できないことや、自
動化ができないなどの問題がある。 （５） 浸透探傷方法 浸透液や現像液を用いて、表面に開口している欠陥に対
し毛細管現象を利用して探傷する方法であるが、作業性
が悪く、かつ微小欠陥に対する信頼性が低い。
【０００３】以上の通り、上記従来の探傷方法では、自
動化に適するものは検出精度が低く、また検出精度の高
いものは自動化に適さないという問題がある。特に手動
操作表面波探傷方法は精度の高い有効な方法であるが、
円柱体に探触子の平坦な底面を接触させ、かつ表面波を
円柱体の周方向に発信させるので、熟練を要していた。 そして、自動化しようとしても、単純に円柱体に探触子
を接触させるだけでは、探触子の超音波中心ビーム入射
点より伝播方向側位置での接触媒質膜の厚みや溜りによ
り超音波が乱反射するので、高精度の探傷結果を得るの
は難しい。
動化に適するものは検出精度が低く、また検出精度の高
いものは自動化に適さないという問題がある。特に手動
操作表面波探傷方法は精度の高い有効な方法であるが、
円柱体に探触子の平坦な底面を接触させ、かつ表面波を
円柱体の周方向に発信させるので、熟練を要していた。 そして、自動化しようとしても、単純に円柱体に探触子
を接触させるだけでは、探触子の超音波中心ビーム入射
点より伝播方向側位置での接触媒質膜の厚みや溜りによ
り超音波が乱反射するので、高精度の探傷結果を得るの
は難しい。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は使用する探触子の超音波の中心ビー
ム入射点位置を発信方向側端部に設定するとともに、回
転する円柱状被検体に接触媒質を介して入射点にて接触
させ、かつ回転方向と逆の方向に表面波を伝播させると
ともに、この伝播方向側の部分に接触媒質が溜ったり、
たれ落ちたりしないようにして清浄な面にしておけば、
精度良く欠陥を検出することができることを発見し、本
発明を完成した。
の結果、本発明者は使用する探触子の超音波の中心ビー
ム入射点位置を発信方向側端部に設定するとともに、回
転する円柱状被検体に接触媒質を介して入射点にて接触
させ、かつ回転方向と逆の方向に表面波を伝播させると
ともに、この伝播方向側の部分に接触媒質が溜ったり、
たれ落ちたりしないようにして清浄な面にしておけば、
精度良く欠陥を検出することができることを発見し、本
発明を完成した。
【０００５】すなわち、本発明の超音波探傷方法は、回
転する円柱体の表面に、接触媒質の膜を介して表面波の
表面波探触子を円柱体の回転軸方向に線伏若しくはこれ
に近い帯状に接触させ、表面波探触子から円柱体回転方
向の逆方向に向かって超音波を伝播させるとともに、表
面波伝播領域における円柱体表面には接触媒質の膜が形
成されないようにして、円柱体表層部に存在する欠陥を
検出することを特徴とする。
転する円柱体の表面に、接触媒質の膜を介して表面波の
表面波探触子を円柱体の回転軸方向に線伏若しくはこれ
に近い帯状に接触させ、表面波探触子から円柱体回転方
向の逆方向に向かって超音波を伝播させるとともに、表
面波伝播領域における円柱体表面には接触媒質の膜が形
成されないようにして、円柱体表層部に存在する欠陥を
検出することを特徴とする。
【０００６】
【実施例及び作用】図１は、研削盤を利用して研削後の
圧延ロールの表層部を探傷するのに用いる装置の一例を
示す。この装置では、被検体として圧延ロール２が回転
自在に支持されており、圧延ロール２を研削する砥石３
は、探傷時には使用しない状態にしておく。探触子４は
支持部材９を介して研削盤ベッド１上の往復台５に取り
付けられており、また圧延ロール２の表面に接触媒質１
５の膜を介して当接されている。また、圧延ロール２の
回転方向Ａは、表面波の伝播方向に対して逆方向とし、
探触子４の配置位置は圧延ロール２の回転軸芯の垂直方
向位置若しくはこれよりも回転方向側の位置とし、表面
の伝播方向側領域への接触媒質１５のたれ落ち等がない
ように配慮してある。
圧延ロールの表層部を探傷するのに用いる装置の一例を
示す。この装置では、被検体として圧延ロール２が回転
自在に支持されており、圧延ロール２を研削する砥石３
は、探傷時には使用しない状態にしておく。探触子４は
支持部材９を介して研削盤ベッド１上の往復台５に取り
付けられており、また圧延ロール２の表面に接触媒質１
５の膜を介して当接されている。また、圧延ロール２の
回転方向Ａは、表面波の伝播方向に対して逆方向とし、
探触子４の配置位置は圧延ロール２の回転軸芯の垂直方
向位置若しくはこれよりも回転方向側の位置とし、表面
の伝播方向側領域への接触媒質１５のたれ落ち等がない
ように配慮してある。
【０００７】探触子４には接触媒質供給用パイプ１０が
設けられており、パイプ１０から送給された接触媒質は
、ギャップ１１内に供給される。また、探触子４は、超
音波探傷器７へ高周波ケーブル６により接続されている
。超音波探傷器７には、モニタ用にＣＲＴ８及びプリン
タ（図示せず）が設けられている。一方、圧延ロール２
の下部にはスクレーパ１３が接触しており、接触媒質１
５を除去して清浄な面にするようになっている。
設けられており、パイプ１０から送給された接触媒質は
、ギャップ１１内に供給される。また、探触子４は、超
音波探傷器７へ高周波ケーブル６により接続されている
。超音波探傷器７には、モニタ用にＣＲＴ８及びプリン
タ（図示せず）が設けられている。一方、圧延ロール２
の下部にはスクレーパ１３が接触しており、接触媒質１
５を除去して清浄な面にするようになっている。
【０００８】図２は図１の探触子４が圧延ロール２と接
する状況の詳細を説明する図である。同図において、探
触子４の内部において矢印Ｂの方向に発信された超音波
の中心ビームは入射点Ｐの位置で接触媒質１５の膜を介
して圧延ロール２に伝播され、表面波となって圧延ロー
ル２の表面部を欠陥１４の部分まで伝播する。なお、探
触子４の接触面は固定面であり、これでもって種々の直
径を有する円柱体の表面に接するのであるから、その接
触状態は円柱体の回転軸方向に線状若しくはこれに近い
帯状となる。本発明の思想は、接触媒質による超音波の
乱反射を防止するため超音波の中心ビーム入射点Ｐより
伝播方向側端１２付近の接触媒質の存在を可能な限り排
除することを要点としている。
する状況の詳細を説明する図である。同図において、探
触子４の内部において矢印Ｂの方向に発信された超音波
の中心ビームは入射点Ｐの位置で接触媒質１５の膜を介
して圧延ロール２に伝播され、表面波となって圧延ロー
ル２の表面部を欠陥１４の部分まで伝播する。なお、探
触子４の接触面は固定面であり、これでもって種々の直
径を有する円柱体の表面に接するのであるから、その接
触状態は円柱体の回転軸方向に線状若しくはこれに近い
帯状となる。本発明の思想は、接触媒質による超音波の
乱反射を防止するため超音波の中心ビーム入射点Ｐより
伝播方向側端１２付近の接触媒質の存在を可能な限り排
除することを要点としている。
【０００９】このため、探触子の接触面における超音波
の中心ビーム入射点Ｐの位置は伝播方向側端１２にでき
るだけ近づけるのが好ましい。Ｐ点より伝播側にある領
域が多くなると、この領域に接触媒質の膜や溜りができ
る。これらの接触媒質の存在により超音波が乱反射する
ので、反射波のノイズが多くなり、圧延ロール２の表層
部に存在する欠陥からの反射による波形の正確な検出が
困難となる。
の中心ビーム入射点Ｐの位置は伝播方向側端１２にでき
るだけ近づけるのが好ましい。Ｐ点より伝播側にある領
域が多くなると、この領域に接触媒質の膜や溜りができ
る。これらの接触媒質の存在により超音波が乱反射する
ので、反射波のノイズが多くなり、圧延ロール２の表層
部に存在する欠陥からの反射による波形の正確な検出が
困難となる。
【００１０】以上の観点により、接触媒質１５はパイプ
１０を経由して接触面内の入射点Ｐの近くの位置にて開
口する穴から供給するのが好ましい。なお、接触媒質１
５は特に限定されないが、例えば水、油、研削液等があ
げられる。
１０を経由して接触面内の入射点Ｐの近くの位置にて開
口する穴から供給するのが好ましい。なお、接触媒質１
５は特に限定されないが、例えば水、油、研削液等があ
げられる。
【００１１】次に、本発明の探傷方法を以下の通り説明
する。まず、アレイ型探触子４を圧延ロール２の表面に
位置させ、両者のギャップ１１を１．０ ｍｍ以下、好
ましくは０．５ ｍｍ以下に設定する。ギャップ１１が
１．０ ｍｍを超えると探傷精度が低下する。次に、探
触子４の上部側に設けたパイプ１０と連結し、接触面内
のＰ点付近にて開口する穴からギャップ１１内に接触媒
質１４を供給する。
する。まず、アレイ型探触子４を圧延ロール２の表面に
位置させ、両者のギャップ１１を１．０ ｍｍ以下、好
ましくは０．５ ｍｍ以下に設定する。ギャップ１１が
１．０ ｍｍを超えると探傷精度が低下する。次に、探
触子４の上部側に設けたパイプ１０と連結し、接触面内
のＰ点付近にて開口する穴からギャップ１１内に接触媒
質１４を供給する。
【００１２】このような状態で、探触子４内の振動子か
ら超音波ビームを発信すると、表面波はロール２上の欠
陥１４により反射され、反射波は探触子４の受信子（図
示せず）により受信され、高周波ケーブル６により超音
波探傷器７に送られる。反射波の信号は、超音波探傷器
７により可視化され、ＣＴＲ８上に欠陥エコーが表示さ
れるとともに、プリンター（図示せず）によりプリント
アウトされる。
ら超音波ビームを発信すると、表面波はロール２上の欠
陥１４により反射され、反射波は探触子４の受信子（図
示せず）により受信され、高周波ケーブル６により超音
波探傷器７に送られる。反射波の信号は、超音波探傷器
７により可視化され、ＣＴＲ８上に欠陥エコーが表示さ
れるとともに、プリンター（図示せず）によりプリント
アウトされる。
【００１３】探触子４は、往復台５によりロール２の回
転軸方向に移動可能であるので、ロール２の全長に亘っ
て欠陥１４を検出することができる。なお、探傷操作中
はスクレーパ１３により、余剰の接触媒質を除去する。
転軸方向に移動可能であるので、ロール２の全長に亘っ
て欠陥１４を検出することができる。なお、探傷操作中
はスクレーパ１３により、余剰の接触媒質を除去する。
【００１４】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に
説明する。 実施例１ 図１に示す装置を用い、胴径６３０ ｍｍ、胴長２３８
０ｍｍ、全長３０００ｍｍのＮｉ−Ｃｒ系合金鋳鉄製ロ
ールについて、自動探傷試験を行った。ロールには以下
の欠陥Ａ、Ｂを人工的に付与した。 Ａ：軸方向長さ０．６ ｍｍ×深さ３ｍｍＢ：直径１ｍ
ｍ×深さ３ｍｍの縦孔 またロールは下記の自然欠陥Ｃを有していた。 Ｃ：軸方向長さ２ｍｍ×深さ１ｍｍ 探傷条件は以下の通りであった。 周波数：２．２５ＭＨｚ 感度：ＳＴＢ−Ａ２試験片の直径２ｍｍ×深さ２ｍｍの
人工欠陥から探触子が１５０ｍｍ離れた位置で、欠陥エ
コーの大きさが８０％となるように調整した後、さらに
感度を２０ｄＢ上げた。 探傷ピッチ：１０ｍｍ／回転 ロール回転：２５ｒｐｍ 以上の試験の結果、いずれの欠陥Ａ〜Ｃも検出すること
ができた。これは手動操作表面波探傷方法と比較して、
同等の精度であった。探傷時間は、手動操作表面波探傷
方法の場合には約３０分であるのに、本発明の方法では
約１０分であり、約１／３に探傷時間が短縮できた。
説明する。 実施例１ 図１に示す装置を用い、胴径６３０ ｍｍ、胴長２３８
０ｍｍ、全長３０００ｍｍのＮｉ−Ｃｒ系合金鋳鉄製ロ
ールについて、自動探傷試験を行った。ロールには以下
の欠陥Ａ、Ｂを人工的に付与した。 Ａ：軸方向長さ０．６ ｍｍ×深さ３ｍｍＢ：直径１ｍ
ｍ×深さ３ｍｍの縦孔 またロールは下記の自然欠陥Ｃを有していた。 Ｃ：軸方向長さ２ｍｍ×深さ１ｍｍ 探傷条件は以下の通りであった。 周波数：２．２５ＭＨｚ 感度：ＳＴＢ−Ａ２試験片の直径２ｍｍ×深さ２ｍｍの
人工欠陥から探触子が１５０ｍｍ離れた位置で、欠陥エ
コーの大きさが８０％となるように調整した後、さらに
感度を２０ｄＢ上げた。 探傷ピッチ：１０ｍｍ／回転 ロール回転：２５ｒｐｍ 以上の試験の結果、いずれの欠陥Ａ〜Ｃも検出すること
ができた。これは手動操作表面波探傷方法と比較して、
同等の精度であった。探傷時間は、手動操作表面波探傷
方法の場合には約３０分であるのに、本発明の方法では
約１０分であり、約１／３に探傷時間が短縮できた。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の表面波
探傷方法は、従来の手動操作表面波探傷方法と比較して
、同等の探傷精度であるとともに、約１／３の探傷時間
に短縮されている。また疵の判定も容易であり、検出も
れがない。
探傷方法は、従来の手動操作表面波探傷方法と比較して
、同等の探傷精度であるとともに、約１／３の探傷時間
に短縮されている。また疵の判定も容易であり、検出も
れがない。
【図１】本発明の超音波探傷方法を実施する一例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】図１の装置における探触子の接触状況の詳細を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ 研削盤ベッド
２ 圧延ロール
３ 砥石
４ 探触子
５ 研削盤往復台
６ 高周波ケーブル
７ 超音波探傷器
８ ＣＴＲ
９ 支持部材
１０ 接触媒質供給用パイプ１１
ギャップ １２ 超音波伝播方向端 １３ スクレーパ １４ 欠陥 １５ 接触媒質 Ａ 圧延ロール回転方向
ギャップ １２ 超音波伝播方向端 １３ スクレーパ １４ 欠陥 １５ 接触媒質 Ａ 圧延ロール回転方向
Claims (1)
- 【請求項１】 回転する円柱体の表面に、接触媒質の
膜を介して表面波の表面波探触子を円柱体の回転軸方向
に線伏若しくはこれに近い帯状に接触させ、表面波探触
子から円柱体回転方向の逆方向に向かって超音波を伝播
させるとともに、表面波伝播領域における円柱体表面に
は接触媒質の膜が形成されないようにして、円柱体表層
部に存在する欠陥を検出することを特徴とする超音波探
傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062617A JPH04276547A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 円柱体表層部の超音波探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062617A JPH04276547A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 円柱体表層部の超音波探傷方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276547A true JPH04276547A (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=13205460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3062617A Pending JPH04276547A (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 円柱体表層部の超音波探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04276547A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5433113A (en) * | 1993-05-12 | 1995-07-18 | Hitachi Metals Ltd. | Probe and apparatus for detecting defects of cylindrical member with surface ultrasonic wave |
| WO1999023486A1 (fr) * | 1997-10-31 | 1999-05-14 | Kawasaki Steel Corporation | Procede et appareil de detection par ultrasons des defauts sur la surface d'un cylindre circulaire, et procede de meulage d'un cylindre utilisant cet appareil |
| JP2010008189A (ja) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Nippon Steel Corp | 大型鋳造構造体の内部欠陥診断方法及びこれを利用した大型鋳造構造体の使用寿命延長方法 |
| JP2011075303A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Nisshin Steel Co Ltd | 探傷装置 |
| FR3064361A1 (fr) * | 2017-03-24 | 2018-09-28 | Airbus Operations | Sonde a ultrasons pour alesage equipee d'un support de couplage |
| US10690632B2 (en) | 2017-03-24 | 2020-06-23 | Airbus Operations S.A.S. | Ultrasound probe for a bore, equipped with an offcentring device |
Citations (1)
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| JPS62162958A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-18 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波探傷方法 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP3062617A patent/JPH04276547A/ja active Pending
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