JPH04355361A - 角形非磁性材の表面疵探傷方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面疵探傷方法に係り、
特に、断面が角形の非磁性材の表面疵を探傷する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】ビレットなど角形断面の非磁
性材、例えばＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオーステ
ナイト系ステンレス鋼などの表面疵の探傷は目視検査が
一般的であるが、それ等の表面に熱間圧延等による黒皮
が付着していると、表面疵の検出が困難で十分な信頼性
が得られない。また、ショットブラスト処理後の場合で
も、ヘゲ疵等の大きな疵は見易くなるもののシワ疵や線
状疵などは却って見難くなり、やはり十分な信頼性が得
られない。このため、上記オーステナイト系ステンレス
鋼のビレットなど表面疵が比較的多いものについては、
そのような検査を行うことなく、グラインダ等により表
層部を深さ約２ｍｍまで一律に削り落としているのが実
情である。

【０００３】なお、このような非磁性材の探傷法として
は、渦流探傷法，浸透探傷法，誘導加熱探傷法などが知
られているが、渦流探傷法は角材にはインラインでの適
用が困難であり、浸透探傷法は装置が大掛かりであると
ともに探傷に要する時間が長くてインラインでの探傷に
は不向きであり、誘導加熱探傷法は深さ１ｍｍ以下の表
面疵の検出が困難でしかも高価であるなど、何れの方法
も十分に満足できるものではない。また、超音波探傷法
については、前記オーステナイト系ステンレス鋼の場合
、結晶粒界での散乱による減衰が大きくて内部欠陥の探
傷でも適用できないことから、表面疵の探傷にも用いら
れていない。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、黒皮やショットブラ
スト肌の断面角形の非磁性材の表面疵をインラインでも
良好に探傷できる簡便な探傷法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明者等が種々の実験や研究を重ねたところ、
周波数が０．７〜３ＭＨｚ　の超音波により黒皮付きの
ＳＵＳ３０４の表面に表面波を発生させて表面疵を探傷
したところ、高いＳ／Ｎ（疵信号対雑音比）で表面疵を
検出できることを見出した。本発明は斯る知見に基づい
て為されたもので、表面粗さＲｍａｘ　が５０〜１５０
μｍで断面角形の非磁性材の表面疵を探傷する方法であ
って、前記非磁性材の表面に周波数が０．７〜３ＭＨｚ
　の超音波を斜めに入射させてその表面に沿って進行す
る表面波を発生させ、その表面波が表面疵で反射された
反射波を検出してその表面疵を探傷することを特徴とす
る。

【０００６】

【作用および発明の効果】すなわち、従来適用不可とさ
れていた超音波探傷法であっても、表面波を用いて表面
疵を探傷する場合には十分に適用が可能なのであり、し
かも、周波数が０．７〜３ＭＨｚ　の超音波を用いれば
、黒皮やショットブラスト肌のように表面粗さＲｍａｘ
　が５０〜１５０μｍのものでも、深さ約０．１ｍｍ以
上の表面疵であれば高いＳ／Ｎで検出できるのである。 これにより、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオーステ
ナイト系ステンレス鋼のビレットなど、黒皮やショット
ブラスト肌等を有する断面角形の非磁性材の表面疵を、
インラインで簡便に且つ高い精度で検出することが可能
となったのである。

【０００７】ここで、上記超音波の周波数を０．７〜３
ＭＨｚ　の範囲に限定したのは、本発明者等の実験では
、それ以外の範囲では実用上十分なＳ／Ｎが得られなか
ったからである。

【０００８】また、かかる本発明の探傷法は、黒皮やシ
ョットブラスト肌を有する上記オーステナイト系ステン
レス鋼の表面疵の探傷に好適に用いられるが、マルテン
サイト系ステンレス鋼，Ａｌ系合金，Ｃｕ系合金，セラ
ミックスなど、他の種々の非磁性材の表面疵の探傷にも
同様に適用され得るのであり、更に、熱間圧延材のみな
らず冷間圧延材や鍛造材などの表面疵の探傷にも適用さ
れ得る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１０】図１および図２において、１０は表面疵を
探傷すべきビレットであり、非磁性材としてのＳＵＳ３
０４を熱間圧延したものである。このビレット１０は、
１辺の長さが９０〜１６５ｍｍの略正四角形状の断面を
成し、長さは５〜１２ｍである。また、その表面１２ａ
，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ（以下、特に区別しない場合
には単に表面１２という）には、上記熱間圧延等により
ヘゲ疵や線状疵などの表面疵が比較的たくさん付いてい
るとともに、熱間圧延による黒皮が付着している。この
黒皮による表面粗さは、Ｒｍａｘ　で５０〜１５０μｍ
である。そして、かかるビレット１０は、図示しない支
持装置により略水平で且つ上記各表面１２が水平面に対
して略４５゜傾斜する姿勢で長手方向への移動可能に支
持されており、その下側の一対の表面、図１の状態では
表面１２ｃおよび１２ｄと対向するように一対の超音波
探傷装置１４が配設されている。

【００１１】表面１２ｄに対向させられる超音波探傷装
置１４は、図３に詳しく示されているように、表面１２
ｄに押圧される押圧面１８を有するブロック１６を備え
ている。ブロック１６の上記押圧面１８と反対側の面に
は複数のボルト２０が立設されており、ブロック１６は
、それ等のボルト２０によって押圧面１８と垂直な方向
へ相対移動し得る状態で支持部材２２に支持されている
。また、各ボルト２０のブロック１６と支持部材２２と
の間の中間部分には、それぞれ圧縮コイルばね２４が介
装され、さらに、支持部材２２は、ブロック１６に面す
る側と反対側の部分において、ビレット１０の長手方向
と平行な軸２６によって回動可能に支持されている。 つまり、ブロック１６は、ビレット１０の長手方向と平
行な軸２６まわりに回動可能に設けられた支持部材２２
により、押圧面１８が表面１２ｄと平行となる姿勢でそ
の表面１２ｄに押圧されているのであり、これによりビ
レット１０の走行中において押圧面１８は表面１２ｄに
対して常時均等に密接させられるようになっているので
ある。

【００１２】このように押圧面１８においてビレット１
０の表面１２ｄに押し付けられるブロック１６には、上
記押圧面１８の中央部に開口する貫通孔２８が形成され
ており、この貫通孔２８内に超音波探触子３４が嵌め入
れられている。この超音波探触子３４は、その超音波発
射面３０が前記表面１２ｄに僅かな間隙３２を隔てて対
向させられ、且つ外周面が貫通孔２８の内壁面との間に
僅かな間隙を形成する状態で、図示しない固定手段によ
って固定されている。超音波探触子３４の超音波発射面
３０とは反対側の周縁部にはフランジ部３６が形成され
ており、そのフランジ部３６とブロック１６との当接に
よって、超音波発射面３０が押圧面１８よりも僅かに貫
通孔２８内に引き込んだ状態となるように位置決めされ
ている。超音波探触子３４のフランジ部３６とブロック
１６の貫通孔２８開口周縁部との間は水密に保たれてい
る。また、前記間隙３２はたとえば通常０．３〜０．６
ｍｍ程度の範囲で設定される。

【００１３】上記超音波探触子３４は、アクリル等の合
成樹脂から成るとともに上記超音波発射面３０が形成さ
れた楔形状の固型超音波伝達媒体と、その超音波伝達媒
体に固着された圧電セラミックス等の超音波振動子３５
とを備えており、超音波振動子３５から送信される超音
波は超音波伝達媒体を通って超音波発射面３０から発射
されるとともに、表面疵により反射された反射波は超音
波発射面３０から超音波伝達媒体を通って超音波振動子
３５により受信される。また、かかる超音波探触子３４
は、超音波発射面３０から発射される超音波の方向、つ
まりビレット１０内に入射される超音波の入射条件が、
ビレット１０内に入射した超音波が矢印で示されている
ようにビレット１０の表面１２に沿って上方へ進行する
表面波Ｗとなるように、予め設定されている。

【００１４】前記ブロック１６には、その貫通孔２８の
内壁に環状溝３８が形成されているとともに、その環状
溝３８の下端部、すなわち図３における左下部に連通す
るように給水ポート４０が設けられており、この給水ポ
ート４０に図示しない給水装置からの給水ホース４２が
接続されている。そして、ブロック１６の押圧面１８が
ビレット１０の表面１２ｄに押し付けられた状態で給水
装置から水が供給されると、その水が環状溝３８内を流
れて超音波探触子３４の周囲から前記超音波発射面３０
とビレット１０の表面１２ｄとの間の間隙３２部分に供
給され、その間隙３２に水膜が形成されるようになって
いる。つまり、超音波探触子３４の超音波発射面３０か
ら発射される超音波はこの水膜を経てビレット１０に伝
達され、表面疵によって反射された反射波もこの水膜を
経て超音波発射面３０に受波されるようになっているの
である。給水装置からの給水量は上記水膜を確実に形成
するのに必要かつ充分な量に設定される。

【００１５】上記超音波探触子３４の超音波発射面３０
とビレット１０の表面１２との間の間隙３２に水膜を形
成した水は、図３に点線の矢印で示すように、ビレット
１０の表面１２ｄとブロック１６の押圧面１８との間か
らビレット１０の表面１２ｄを伝わって超音波探傷装置
１４の下方へ流れ落ちる。したがって、超音波探傷装置
１４から発射された表面波Ｗが進行するビレット１０の
表面部分が水で濡れることはなく、ビレット１０の表面
に付いた水によって表面波Ｗが減衰されることもない。 これにより、図１において一点鎖線で示されている表面
波Ｗのように、広い範囲にわたってビレット１０の表面
疵を検出することができる。

【００１６】一方、前記黒皮付きのビレット１０に深さ
０．５ｍｍ，幅０．２ｍｍ，長さ１５ｍｍの人工疵を付
け、前記超音波探触子３４の超音波振動子３５に印加す
る電圧の周波数、すなわち超音波振動子３５から送信さ
れる超音波の周波数を変更しつつ探傷試験を行ってＳ／
Ｎを調べたところ、図４に示す結果が得られた。超音波
探傷装置１４から人工疵までの距離は１００ｍｍである
。かかる図４から明らかなように、周波数が０．７〜３
ＭＨｚ　の超音波を用いれば、黒皮付きのビレット１０
であっても高いＳ／Ｎで人工疵を検出できることが判る
。また、超音波探傷装置１４と人工疵との間の距離、す
なわち探傷距離を変更しつつ、２ＭＨｚ　および３ＭＨ
ｚ　の２種類の超音波を用いて探傷試験を行ったところ
、図５に示す結果が得られた。かかる図５から明らかな
ように、３ＭＨｚ　では２ＭＨｚ　よりもＳ／Ｎが低く
、周波数が高くなる程探傷可能な距離は短くなる。した
がって、実際の探傷に当たっては、ビレット１０の大き
さすなわち探傷範囲を考慮して、０．７〜３ＭＨｚ　の
中から適当な周波数を選択することとなる。

【００１７】ここで、上記周波数を３ＭＨｚ　よりも高
くするとＳ／Ｎが低下するのは、表面波の浸透深さが浅
くなって表面の凹凸の影響を受け易くなるためと考えら
れ、０．７ＭＨｚ　よりも低くするとＳ／Ｎが低下する
のは、浸透深さが深くなって測定分解能が悪くなるため
と考えられる。また、超音波の周波数を高くすると探傷
可能な距離が短くなるのは、超音波の減衰が大きくなる
ためである。

【００１８】以上、表面１２ｄに対向させられた超音波
探傷装置１４について詳細に説明したが、前記表面１２
ｃに対向させられた超音波探傷装置１４も全く同じ構成
であり、このように超音波探傷を用いてビレット１０の
表面疵を高いＳ／Ｎで探傷できることから、インライン
で表面疵を探傷することが可能となる。すなわち、前記
図２において矢印で示されているようにビレット１０を
その長手方向へ直線移動させつつ、一対の超音波探傷装
置１４によって上側の表面１２ａ，１２ｂに存在する表
面疵を連続的に探傷した後、ビレット１０をその軸心ま
わりに１８０゜反転させて逆方向へ直線移動させつつ、
同じく一対の超音波探傷装置１４によって反対側の表面
１２ｃ，１２ｄに存在する表面疵を連続的に探傷するの
であり、これにより、角部を含むビレット１０の全周を
能率良く高い精度で探傷することができるのである。

【００１９】なお、ビレット１０の１８０゜反転後の探
傷時に表面１２ｃ，１２ｄが濡れている場合には、乾燥
装置等の水滴除去手段が適宜用いられる。また、上記超
音波探傷装置１４と同様の一対の超音波探傷装置を、上
記超音波探傷装置１４の配設位置からビレット１０の長
さ寸法よりも離間させて追加して配置し、超音波探傷装
置１４による表面１２ａ，１２ｂの探傷が終了した後ビ
レット１０を１８０゜反転させてそのまま同じ方向へ直
線移動させつつ、追加した超音波探傷装置で表面１２ｃ
，１２ｄの探傷を行うようにすることも可能で、その場
合には多数のビレット１０の表面疵を連続的に探傷でき
る。

【００２０】また、上例では単にビレット１０の表面疵
を探傷する場合について述べたが、その探傷した表面疵
を直ちにグラインダ等の自動疵取装置によって自動的に
削り取るようにしたり、その表面疵の部位にマークを付
けて、後工程でそのマーク部分を削り取るようにしたり
することも勿論可能である。

【００２１】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００２２】例えば、前記実施例ではＳＵＳ３０４の黒
皮付きのビレット１０の表面疵を探傷する場合について
説明したが、ショットブラスト処理を施したものや断面
が長方形状のもの、ステンレス鋼以外のものなど、他の
種々の非磁性材の表面疵の探傷に本発明は同様に適用さ
れ得る。

【００２３】また、前記実施例では２個の超音波探傷装
置１４を用いてビレット１０を直線移動させつつ表面疵
を探傷する場合について説明したが、超音波探傷装置１
４をビレット１０の長手方向へ移動させて探傷したり、
１個の超音波探傷装置１４だけで探傷したりするなど、
超音波探傷装置１４の配設数や配設位置，探傷形態等は
適宜変更され得る。

【００２４】また、前記超音波探傷装置１４はあくまで
も一例であり、超音波の送信と受信を別個の探触子で行
うものや、間隙３２に機械油等の水以外の流体が供給さ
れるものなど、本発明方法の実施に際しては種々の構成
の超音波探傷装置が用いられ得る。

【００２５】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法に従って超音波による表面疵の探傷
を行う際の超音波探傷装置の配置例を示す図である。

【図２】図１の斜視図を示す図である。

【図３】図１の超音波探傷装置の一部を切り欠いて示す
拡大図である。

【図４】超音波の周波数を変更しつつ探傷時のＳ／Ｎを
調べた結果を示す図である。

【図５】表面疵までの距離を変更しつつ探傷時のＳ／Ｎ
を調べた結果を示す図である。

【符号の説明】

１０：ビレット（非磁性材） １２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ：表面１４：超音波探
傷装置 Ｗ：表面波

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面粗さＲｍａｘ　が５０〜１５０μ
   ｍで断面角形の非磁性材の表面疵を探傷する方法であっ
   て、前記非磁性材の表面に周波数が０．７〜３ＭＨｚ　
   の超音波を斜めに入射させて該表面に沿って進行する表
   面波を発生させ、該表面波が表面疵で反射された反射波
   を検出して該表面疵を探傷することを特徴とする角形非
   磁性材の表面疵探傷方法。