JPH0668484B2 - ステンレス被覆管の超音波探傷方法 - Google Patents
ステンレス被覆管の超音波探傷方法Info
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- JPH0668484B2 JPH0668484B2 JP60213448A JP21344885A JPH0668484B2 JP H0668484 B2 JPH0668484 B2 JP H0668484B2 JP 60213448 A JP60213448 A JP 60213448A JP 21344885 A JP21344885 A JP 21344885A JP H0668484 B2 JPH0668484 B2 JP H0668484B2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ステンレス被覆管の超音波探傷方法に関し、
高速増殖炉(FBR)のステンレス燃料被覆管等の健全性を
保証するために実施するものである。
高速増殖炉(FBR)のステンレス燃料被覆管等の健全性を
保証するために実施するものである。
（従来の技術） 高速増殖炉に用いるステンレス燃料被覆管は、材中の微
少疵の存在も許されず、非常に厳格な健全性が要求され
る。
少疵の存在も許されず、非常に厳格な健全性が要求され
る。
そこで、被覆管を水中に浸漬し、斜角式の超音波深触子
より超音波ビームを被覆管に対して発信して内部欠陥を
探傷する水浸法によって超音波探傷する方法を採ってい
る。
より超音波ビームを被覆管に対して発信して内部欠陥を
探傷する水浸法によって超音波探傷する方法を採ってい
る。
（発明が解決しようとする問題点） この種の被覆管は、使用上650℃のクリープ強度が重要
であり、また特性上は結晶粒度番号(GS.No.)6.0より細
粒であることが望ましい。
であり、また特性上は結晶粒度番号(GS.No.)6.0より細
粒であることが望ましい。
しかし、従来の超音波探傷技術では、GS.No.が8.3より
粗粒にすると、超音波の散乱と減衰により微小疵の探傷
ができなかった。そのため、GS.No.8.3より細粒を目標
として製作していることから、材質特性を充分活用した
使用方法がなされていない問題があった。
粗粒にすると、超音波の散乱と減衰により微小疵の探傷
ができなかった。そのため、GS.No.8.3より細粒を目標
として製作していることから、材質特性を充分活用した
使用方法がなされていない問題があった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、GS.No.が8.
3よりも粗粒のステンレス被覆管でも超音波探傷が可能
な探傷方法を提供するものである。
3よりも粗粒のステンレス被覆管でも超音波探傷が可能
な探傷方法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、前述のような問題点を解決するための手段と
して、ステンレス被覆管を水中に浸漬し、斜角式の超音
波深触子よりステンレス被覆管に対して周方向及び軸方
向に超音波ビームを発信させて探傷するステンレス被覆
管の超音波探傷方法において、５〜15MHzの広帯域型周
波数特性を持った超音波探傷器と超音波探触子と用いる
と共に、該超音波探触子を、指向性が鋭くなるように超
音波ビーム径を絞った集束型とし、かつ試験周波数を７
ＭHz程度にするものである。
して、ステンレス被覆管を水中に浸漬し、斜角式の超音
波深触子よりステンレス被覆管に対して周方向及び軸方
向に超音波ビームを発信させて探傷するステンレス被覆
管の超音波探傷方法において、５〜15MHzの広帯域型周
波数特性を持った超音波探傷器と超音波探触子と用いる
と共に、該超音波探触子を、指向性が鋭くなるように超
音波ビーム径を絞った集束型とし、かつ試験周波数を７
ＭHz程度にするものである。
（実施例） 以下、図示の実施例について本発明探傷方法を説明す
る。
る。
第１図は本発明探傷方法を実施するための超音波探傷装
置の概要を示し、１は水槽、２は被検材であるステンレ
ス被覆管で、水槽１の水３の中に浸漬されており、図外
の駆動装置により軸心廻りに回転駆動されると共に、軸
心方向に送られる。４は被覆管２に対して超音波ビーム
を発信しかつ反射エコーを受信する超音波探触子であっ
て、斜角式集束型とされている。５は超音波探傷器で、
電源部６、同期回路７、パルス送信回路８、受信回路
９、掃引回路10、時間軸回路11、ブラウン管表示部12等
から構成されている。
置の概要を示し、１は水槽、２は被検材であるステンレ
ス被覆管で、水槽１の水３の中に浸漬されており、図外
の駆動装置により軸心廻りに回転駆動されると共に、軸
心方向に送られる。４は被覆管２に対して超音波ビーム
を発信しかつ反射エコーを受信する超音波探触子であっ
て、斜角式集束型とされている。５は超音波探傷器で、
電源部６、同期回路７、パルス送信回路８、受信回路
９、掃引回路10、時間軸回路11、ブラウン管表示部12等
から構成されている。
被覆管３を水浸法によって超音波探傷する際には、被覆
管３を軸心廻りに回転させながら軸心方向に送り、これ
に対して探触子４より横波の超音波ビームを発信し、そ
の反射エコーを受信する。
管３を軸心廻りに回転させながら軸心方向に送り、これ
に対して探触子４より横波の超音波ビームを発信し、そ
の反射エコーを受信する。
この場合、探傷器５には、５〜15MHzの広帯域型周波数
特性を有するものを用いる。従って、これによって、高
い周波数成分は材中で減衰しても、低い周波数成分が残
ることになり、欠陥エコーが高く得られ、S/Nが向上す
る。
特性を有するものを用いる。従って、これによって、高
い周波数成分は材中で減衰しても、低い周波数成分が残
ることになり、欠陥エコーが高く得られ、S/Nが向上す
る。
また、探傷器５に対して探触子４としても、５〜15MHz
の広帯域型周波数特性を持つものを使用する。広帯域型
の周波数特性の場合、パルス幅が狭いため、時間間隔内
に探触子４に受信される林状エコー（シャワーエコー）
が少なくなり、林状エコーをできるだけ受信しないよう
に配慮できる。これは、次式に示す林状エコー高さの理
論式より明らかなように、林状エコー高さがパルス幅の
1/2乗に比例するためである。
の広帯域型周波数特性を持つものを使用する。広帯域型
の周波数特性の場合、パルス幅が狭いため、時間間隔内
に探触子４に受信される林状エコー（シャワーエコー）
が少なくなり、林状エコーをできるだけ受信しないよう
に配慮できる。これは、次式に示す林状エコー高さの理
論式より明らかなように、林状エコー高さがパルス幅の
1/2乗に比例するためである。
Pr：遠距離音場における林状エコーの音圧 Ｃ：音速 Ｔ：パルス幅 Ｓ：振動子面積 探傷子４は、その集束型音響レンズを従来の0.5mmφか
ら0.3mmφに絞り、指向性の鋭いビーム幅の超音波ビー
ムを発信するようにする。超音波ビーム幅を0.3mmφに
絞ることによって、被覆管２の材中の結晶粒界からの反
射エコー、取分け林状エコーの受信量を減らし、S/N比
を２dB程度向上することができる。なお、探触子４はジ
ルコンチタン酸鉛系磁気(PZT)が適当である。これを用
いれば、機械的Ｑ値が低いため、感度は低くなるが、分
解能は向上する。
ら0.3mmφに絞り、指向性の鋭いビーム幅の超音波ビー
ムを発信するようにする。超音波ビーム幅を0.3mmφに
絞ることによって、被覆管２の材中の結晶粒界からの反
射エコー、取分け林状エコーの受信量を減らし、S/N比
を２dB程度向上することができる。なお、探触子４はジ
ルコンチタン酸鉛系磁気(PZT)が適当である。これを用
いれば、機械的Ｑ値が低いため、感度は低くなるが、分
解能は向上する。
試験周波数は７MHz程度に低くする。即ち、結晶粒の大
きな材料中に超音波を伝搬すると、粒界により超音波ビ
ームが散乱し、林状エコーとなる。そこで、試験に際し
ては、波長が結晶粒径よりも大きくなるように低い周波
数を選択し、試験周波数を従来の10MHzから７MHz程度に
変更する。
きな材料中に超音波を伝搬すると、粒界により超音波ビ
ームが散乱し、林状エコーとなる。そこで、試験に際し
ては、波長が結晶粒径よりも大きくなるように低い周波
数を選択し、試験周波数を従来の10MHzから７MHz程度に
変更する。
（発明の臨界的異議） 次に実際の探傷機器を用いて実験を行い、その結果に従
って各条件についての臨界的意義を説明する。なお、供
試材、試験装置は次のものを使用する。試験装置の主仕
様の説明中、「ＡＭＰ」は増幅器、「特」又は「特
性」は周波数特性、「Ｎ．Ｂ」は非帯域型、「Ｂ．Ｂ」
は広帯域型を意味する。
って各条件についての臨界的意義を説明する。なお、供
試材、試験装置は次のものを使用する。試験装置の主仕
様の説明中、「ＡＭＰ」は増幅器、「特」又は「特
性」は周波数特性、「Ｎ．Ｂ」は非帯域型、「Ｂ．Ｂ」
は広帯域型を意味する。
Ｉ．超音波探触子の特性 ・探触子の有効ビーム径について 水中に固定した６mmφの鋼球を用いて、探触子の音圧分
布図を作成し、−３dB位置の有効ビーム径を測定した。
布図を作成し、−３dB位置の有効ビーム径を測定した。
試験周波数が10MHzの場合の特性を第２図、７MHz（型式
ＫＢ−α）を第３図、７MHz（型式ＳＰＣＬ７）を第４
図に夫々示す。
ＫＢ−α）を第３図、７MHz（型式ＳＰＣＬ７）を第４
図に夫々示す。
これらからも明らかなように、有効ビーム径は、10MHz
の場合0.48mmφ、７MHz（型式ＫＢ−α）の場合0.3mm
φ、７MHz（型式ＳＰＣＬ７）の場合0.5mmφである。
の場合0.48mmφ、７MHz（型式ＫＢ−α）の場合0.3mm
φ、７MHz（型式ＳＰＣＬ７）の場合0.5mmφである。
・探触子の周波数解析 探触子の発信周波数並びに送信パルスRF信号を周波数解
析して特性を調べた。
析して特性を調べた。
この場合の各探触子の周波数特性及びダンピング波形を
第５図(1)〜(3)に示す。
第５図(1)〜(3)に示す。
10MHzの場合は、周波数特性（特性）がＮ・Ｂ型で、
ダンピングが小、中心周波数が9.4MHzである。７MHz
（型式ＫＢ−α）の場合はＢ・Ｂ型で、ダンピングが
中、中心周波数が７MHzである。７MHz（型式ＫＢ−α）
の場合は、Ｂ・Ｂ型で、ダンピングが大、中心周波数が
８MHzである。
ダンピングが小、中心周波数が9.4MHzである。７MHz
（型式ＫＢ−α）の場合はＢ・Ｂ型で、ダンピングが
中、中心周波数が７MHzである。７MHz（型式ＫＢ−α）
の場合は、Ｂ・Ｂ型で、ダンピングが大、中心周波数が
８MHzである。
なお、Ｎ・Ｂ型は非帯域型、Ｂ・Ｂ型は広帯域型をい
う。
う。
II．最適周波数と探傷器の周波数波定 ・試験周波数と探傷器について、 各標準欠陥を基準感度として最適探傷条件を設定する。
最適探傷条件は、各STB 32μｄ（スタンダードテストブ
ロック ３２μｍ深さ）相当の内面欠陥が同等となる探
傷角度18〜25°である。次に供試材12本の軸方向、周方
向の探傷を行い、夫々について林状エコーレベルを調べ
る。各探触子と探傷器は、次表に示す二元配置法により
試験を行う。また管送り2000rpm、オーバラップ50％と
する。７MHzについては、ビーム径0.3mmφを使用する。
最適探傷条件は、各STB 32μｄ（スタンダードテストブ
ロック ３２μｍ深さ）相当の内面欠陥が同等となる探
傷角度18〜25°である。次に供試材12本の軸方向、周方
向の探傷を行い、夫々について林状エコーレベルを調べ
る。各探触子と探傷器は、次表に示す二元配置法により
試験を行う。また管送り2000rpm、オーバラップ50％と
する。７MHzについては、ビーム径0.3mmφを使用する。
なお、表中の記号は第６図及び第７図の記号に対応す
る。
る。
この試験結果のS/N比を各探傷方向毎に第６図及び第７
図に示す。即ち、第６図は周方向探傷のS/Nを示し、第
７図は軸方向探傷のS/Nを示す。
図に示す。即ち、第６図は周方向探傷のS/Nを示し、第
７図は軸方向探傷のS/Nを示す。
代表探傷チャートは第８図乃至第11図に示す通りであ
る。第８図は探傷器がUM731で周波数が10MHz、第９図は
Mark IIで10MHz、第10図はUM 731で７MHz、第11図はMar
k IIで７MHzのときの周方向探傷結果を示す。
る。第８図は探傷器がUM731で周波数が10MHz、第９図は
Mark IIで10MHz、第10図はUM 731で７MHz、第11図はMar
k IIで７MHzのときの周方向探傷結果を示す。
機器の組合せと探傷可否は次表に示す。
なお、S/NはGS.No.7を対象とする。
○：S/N３dB以上探傷可能 △：S/N３dB以下探傷難しい Ｘ：ノイズレベル高く探傷不可 この探傷結果から判るように、S/Nを向上させるための
最適条件は、探傷器の周波数特性が広帯域型(B・B)、探
触子の周波数特性が広帯域型(B・B)、試験周波数が７MHz
の組合せで行えれば、基準欠陥エコー32μ深に対して林
状エコーレベルを−３dB以下に抑えることができる。ま
た従来の探傷技術に比べS/Nを６dB向上できた。
最適条件は、探傷器の周波数特性が広帯域型(B・B)、探
触子の周波数特性が広帯域型(B・B)、試験周波数が７MHz
の組合せで行えれば、基準欠陥エコー32μ深に対して林
状エコーレベルを−３dB以下に抑えることができる。ま
た従来の探傷技術に比べS/Nを６dB向上できた。
本試験では、広帯域型の探触子及び探傷器を用いること
によりS/Nを向上させることができたのは、次の理由に
よるものである。即ち、高分解能型の探触子を用い、送
信パルス幅を狭くすることにより、パルス時間間隔内に
受信される林状エコーを少なくすることが可能となる。
また広帯域型探傷器は、周波数帯域が広いため、高い周
波数成分が材中で減衰しても、まだ低い周波数成分が残
ることにより欠陥エコーが高く得られ、S/Nが向上す
る。更に林状エコー高さは、林状エコー高さの理論式よ
りパルス幅の1/2乗に比例するから、広帯域型の探触子
を用いることによりパルス幅が狭くなれば、林状エコー
を低くすることができる。
によりS/Nを向上させることができたのは、次の理由に
よるものである。即ち、高分解能型の探触子を用い、送
信パルス幅を狭くすることにより、パルス時間間隔内に
受信される林状エコーを少なくすることが可能となる。
また広帯域型探傷器は、周波数帯域が広いため、高い周
波数成分が材中で減衰しても、まだ低い周波数成分が残
ることにより欠陥エコーが高く得られ、S/Nが向上す
る。更に林状エコー高さは、林状エコー高さの理論式よ
りパルス幅の1/2乗に比例するから、広帯域型の探触子
を用いることによりパルス幅が狭くなれば、林状エコー
を低くすることができる。
III．超音波ビーム径の決定 試験周波数７MHz（周波数特性：Ｂ・Ｂ型）超音波ビー
ム径0.5mmφ、0.3mmφの２個の探触子を用いて、Ｂ・Ｂ
型超音波探傷器により比較テストする。
ム径0.5mmφ、0.3mmφの２個の探触子を用いて、Ｂ・Ｂ
型超音波探傷器により比較テストする。
この試験結果を第11図乃至第13図に示す。第11図は、0.
5mmφの場合の代表チャートを示し、第12図は、0.3mmφ
の場合の代表チャートを示す。第13図は、軸方向及び周
方向探傷結果について超音波ビーム径とS/Nとを比較し
たものである。
5mmφの場合の代表チャートを示し、第12図は、0.3mmφ
の場合の代表チャートを示す。第13図は、軸方向及び周
方向探傷結果について超音波ビーム径とS/Nとを比較し
たものである。
これらからも判るように、超音波ビーム径を集束型の0.
3mmφに絞ることによって、0.5mmφビーム径に比べて、
１〜２dB程度S/Nは向上する。即ち、ビーム径を絞るこ
とは、できるだけ林状エコーを受信しない（音圧上昇防
止）ことに効果がある。
3mmφに絞ることによって、0.5mmφビーム径に比べて、
１〜２dB程度S/Nは向上する。即ち、ビーム径を絞るこ
とは、できるだけ林状エコーを受信しない（音圧上昇防
止）ことに効果がある。
IV．自然欠陥の確認 試験周波数の10MHzと７MHzを用いて、最適探傷条件の組
合せにより同寸法管の自然欠陥を探傷し、試験周波数と
欠陥検出精度とについて調べる。
合せにより同寸法管の自然欠陥を探傷し、試験周波数と
欠陥検出精度とについて調べる。
試験条件は、次の通りである。
(1)管送り：2000rpm オーバラップ：50％ (2)探傷器：型式Mark II (3)探触子 10MHz、型式U-10 ノルティック社 ７MHz 型式KB−α ブランソン社 (4)供試材：６本 (5)感度：32μ深欠陥を15mm設定する。
上記試験による供試材６本の探傷記録と破壊試験結果を
参考図１乃至参考図６に示す。また試験周波数と探傷精
度の相関を第14図に示す。
参考図１乃至参考図６に示す。また試験周波数と探傷精
度の相関を第14図に示す。
これらから明らかなように、各々の周波数別の相関係数
ｒは、10MHzの場合には、ｒ＝0.97、７MHzの場合はｒ＝
0.95となり、周波数による欠陥検出精度は殆ど同等であ
る。
ｒは、10MHzの場合には、ｒ＝0.97、７MHzの場合はｒ＝
0.95となり、周波数による欠陥検出精度は殆ど同等であ
る。
（発明の効果） 以上、実施例に詳述したように本発明方法によれば、５
〜15MHzの広帯域型周波数特性を持った超音波探傷器と
超音波探触子と用いると共に、該超音波探触子を、指向
性が鋭くなるように超音波ビーム径を絞った集束型と
し、かつ試験周波数を７MHz程度に特定したので、超音
波ビームの波長がＧＳ．No.７程度までの粗い結晶粒径
よりも大きくなり、粒界における超音波ビームの散乱が
抑制され、５〜１５MHzの広帯域型周波数特性を持った
超音波探傷器と超音波探触子とを用いることと相まっ
て、粗粒材におけるＳ／Ｎ比を向上させることができ、
ＧＳ．No.７程度の粗粒のステンレス被覆管における、
軸方向及び周方向に存する数十μｍ程度の微小疵の検出
が可能となり、すなわち結晶粒径が粗粒であるが故に高
クリープ強度を具備したステンレス被覆管の微小疵の検
査が可能となり、高品質の高速増殖炉用ステンレス燃料
被覆管を提供することができる。
〜15MHzの広帯域型周波数特性を持った超音波探傷器と
超音波探触子と用いると共に、該超音波探触子を、指向
性が鋭くなるように超音波ビーム径を絞った集束型と
し、かつ試験周波数を７MHz程度に特定したので、超音
波ビームの波長がＧＳ．No.７程度までの粗い結晶粒径
よりも大きくなり、粒界における超音波ビームの散乱が
抑制され、５〜１５MHzの広帯域型周波数特性を持った
超音波探傷器と超音波探触子とを用いることと相まっ
て、粗粒材におけるＳ／Ｎ比を向上させることができ、
ＧＳ．No.７程度の粗粒のステンレス被覆管における、
軸方向及び周方向に存する数十μｍ程度の微小疵の検出
が可能となり、すなわち結晶粒径が粗粒であるが故に高
クリープ強度を具備したステンレス被覆管の微小疵の検
査が可能となり、高品質の高速増殖炉用ステンレス燃料
被覆管を提供することができる。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は超音波探傷装
置の概略説明図、第２図乃至第４図は探触子の周波数特
性を示す図、第５図(1)乃至(3)は各探触子の周波数特性
を示す図、第６図は周方向探傷のＳ／Ｎを示す図、第７
図は軸方向探傷のＳ／Ｎを示す図、第８図乃至第12図は
周方向探傷結果を示す図、第13図は超音波ビーム径とＳ
／Ｎとの関係を示す図、第14図は試験周波数と探傷精度
との関係を示す図である。 １……水槽、２……ステンレス被覆管、４……超音波探
触子、５……超音波探傷器。
置の概略説明図、第２図乃至第４図は探触子の周波数特
性を示す図、第５図(1)乃至(3)は各探触子の周波数特性
を示す図、第６図は周方向探傷のＳ／Ｎを示す図、第７
図は軸方向探傷のＳ／Ｎを示す図、第８図乃至第12図は
周方向探傷結果を示す図、第13図は超音波ビーム径とＳ
／Ｎとの関係を示す図、第14図は試験周波数と探傷精度
との関係を示す図である。 １……水槽、２……ステンレス被覆管、４……超音波探
触子、５……超音波探傷器。
Claims (1)
- 【請求項１】ステンレス被覆管を水中に浸漬し、斜角式
の超音波深触子によりステンレス被覆管に対して周方向
及び軸方向に超音波ビームを発信させて探傷するステン
レス被覆管の超音波探傷方法において、 ５〜１５ＭHzの広帯域型周波数特性を持った超音波探傷
器と超音波探触子と用いると共に、該超音波探触子を、
指向性が鋭くなるように超音波ビーム径を絞った集束型
とし、かつ試験周波数を７ＭHz程度にすることを特徴と
するステンレス被覆管の超音波探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213448A JPH0668484B2 (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | ステンレス被覆管の超音波探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60213448A JPH0668484B2 (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | ステンレス被覆管の超音波探傷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285859A JPS6285859A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH0668484B2 true JPH0668484B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=16639390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60213448A Expired - Fee Related JPH0668484B2 (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | ステンレス被覆管の超音波探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0668484B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0658356B2 (ja) * | 1987-12-16 | 1994-08-03 | 株式会社日本製鋼所 | 円柱材の焼入硬化深度測定方法 |
| ATE143175T1 (de) * | 1990-03-27 | 1996-10-15 | Canon Kk | Dünnschicht-halbleiterbauelement |
| SG118100A1 (en) * | 2001-11-23 | 2006-01-27 | Singapore Tech Aerospace Ltd | An apparatus for ultrasonic inspection of flawed materials |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58198755A (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-18 | Nippon Steel Corp | オ−ステナイト系ステンレス溶接鋼管の超音波探傷方法 |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60213448A patent/JPH0668484B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPS6285859A (ja) | 1987-04-20 |
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