JPH0684958B2 - 電縫管管端部の超音波探傷方法 - Google Patents

電縫管管端部の超音波探傷方法

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JPH0684958B2
JPH0684958B2 JP60224687A JP22468785A JPH0684958B2 JP H0684958 B2 JPH0684958 B2 JP H0684958B2 JP 60224687 A JP60224687 A JP 60224687A JP 22468785 A JP22468785 A JP 22468785A JP H0684958 B2 JPH0684958 B2 JP H0684958B2
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    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電縫管の管端部に存在する溶接部欠陥と母材
部欠陥を検出する超音波探傷方法に関するものである。
(従来の技術) 従来、電縫管における溶接部欠陥を超音波探傷する方法
として、第8図に示すように、探触子シユー6に探触子
3を装着し、管材1の上側より探傷する管周斜角探傷法
が一般に行われている。第8図において、探触子3から
発振された超音波ビーム5は、水4を介して管材1内に
入射角iで入射し、屈折角θで屈折し、管内周面および
外周面で反射されながら進行して、欠陥があればそこで
反射してまた同じ径路をもどり、探触子3にて受信され
る。
このような管周斜角探傷法における探触子3は、従来一
般に周波数が2.25MHz以上5MHz以下で、第8図の屈折角
θが37°以上90°以下になるように設定して、溶接部2
の欠陥を探傷している。管材1が鋼の場合は、入射角i
が16.0°以上27.3°以下となるように設定すれば、Snel
lの法則により屈折角θは前記範囲となる。
また、溶接部2を確実に検査するために、電磁誘導方
式、光学方式、ペイントマーク方式、磁気マーク方式お
よび目視方式等により溶接部2を検出し、探触子3を溶
接部2に倣わせており、さらにエコー高さの振幅差を考
慮して、探触子3を一定の間隔で複数個設置している。
また、溶接部2の検出および倣い精度を考慮し、溶接部
2を中心にして管周方向に左右10mm程度の範囲をゲート
設定し探傷しているために、第9図に示すように、溶接
部欠陥Cと同時に有害度の低いフツクインクルージヨン
AおよびインクルージヨンBも検出される。
(発明が解決しようとする問題点) ラインパイプなどにおいては、管の中継ぎ溶接のために
管端はベベル(bevel)加工される。前記欠陥の検出
は、一定長さに切断されるベベル加工された後に行われ
るので、管端のベベル加工された部分は超音波ビーム5
が入射できないことと、更にベベル加工されていない部
分でも、管端部は接触媒質である水4が、探触子シユー
6内に保持できないために超音波ビーム5が管材1内に
安定して入射できず、従来の超音波探傷方法では管端部
分に欠陥が存在していても検出することができなかつ
た。
なお、これらの問題点を解決する方法として、従来は所
定長さよりも長く切断した管を、超音波探傷後、管端部
分の未探傷領域を切断斜去し、その後ベベル加工してい
るが、歩留低下の欠点がある。しかし、これらの欠点を
改善する手段に関する文献・特許等は見られない。
本発明は、前記従来法の問題点を解決するためになされ
たものであつて、従来の超音波探傷法では検出不可能で
あつた管端部分の欠陥を、管体部分に存在する欠陥と同
様に確実に検出することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、管端にベベル加工された電縫管の一探触子法
による管周斜角超音波探傷法において、超音波ビームを
入射方向を含む管軸平行面内で傾き角aを8°以上29°
以下として傾斜させ、入射角iを12°以上23°以下とし
て入射させる斜め探傷法と、単一広幅振動子により超音
波ビームを入射方向を含む管軸平行面内で傾斜させず
に、入射角iを12°以上23°以下として入射させる広幅
探触子法とを組合せて探傷することを特徴とする電縫管
管端部の超音波探傷方法である。
本発明においてベベル加工とは、例えばラインパイプな
どにおいて、管の中継ぎ溶接のため、第1図に示すよう
に、管端を角度αでベベルを切ることをいう(例えばAP
I規格でのベベル角αは、 ルートフエースxは1/16in±1/32inと規定されてい
る)。傾き角aとは、管周方向と同時に管軸方向に超音
波ビーム5を入射するときの側面から見たときの管法線
9と、超音波ビーム5の角度をいう。斜め探傷法とは、
一探触子によつて超音波ビーム5を管周方向と同時に、
管軸方向にも斜角入射させる探傷法をいう。広幅探触子
法とは、第3図に示すように、単一広幅振動子を適用し
た探触子3−2を一探触子法によつて、超音波ビーム5
を管周方向にのみ斜角入射させる探傷法をいう。
(作用) 本発明者は種々の実験を重ねた結果、第1図に示すよう
に一探触子法による管周斜角探傷法により、探触子3−
1からの超音波ビーム5を入射方向を含む管軸平行面内
で傾斜させて、電縫管1を探傷することにより、管端ベ
ベル部7に存在する欠陥から高SN比の反射エコーが得ら
れることを見出した。
第1図は探触子と管材の配置の一例を示すもので、
(a)は横断面図、(b)は側面図である。電縫管1は
炭素鋼であり、外径は8 5/8″φ、肉厚は0.322″tで、
ベベル角αは32°、ルートフエースxは1.6mmである。
周波数が5MHz、振動子径が10mmφの水浸型探触子3−1
により、入射角iを17°、傾き角aを0°〜30°の範囲
で超音波ビーム5を電縫管1内に入射し、管端ベベル部
7内に加工した深さ0.82mm、長さ4mm、幅1.0mmのノツチ
からの反射エコー高さとノイズエコー高さを測定し、SN
比(反射エコー高さとノイズエコー高さの比)を求め
た。その結果は、第2図に示す如くであつた。
SN比が10dB以上であれば、従来の水浸型探触子による管
周斜角探傷法と同様に安定した自動探傷が可能である。
すなわちSN比が10dB以上の傾き角aは、8°以上29°以
下であり、この範囲が最適である。なお、入射角iを変
えた場合、12°以上23°以下の範囲では、傾き角aが8
°以上29°以下で、SN比が10dB以上となる。
更に、第8図に示すように、管端部を高精度、高能率に
探傷するために、単一広幅振動子の探触子を一探触子法
により管周斜角探傷法で超音波ビームを入射し、通常の
水浸型探触子と同様の検出特性が得られることを見出し
た。
第3図は探触子と管材の配置の一例を示すもので、
(a)は横断面図、(b)は側面図である。電縫管1は
第1図と同一のものを用いた。周波数が5MHz、振動子幅
が50.8mm、振動子長さが6.35mmの広幅探触子3−2を用
いて、入射角iが11°〜24°(傾き角aを0°に設定)
の範囲で超音波ビーム5を入射し、管材1の管端部8に
加工した深さ0.82mm、長さ4.0mm、幅1.0mmのノツチの人
工欠陥からの反射エコー高さとノイズエコー高さを測定
した。
その結果、第4図に示す如くであり、図中のSN比曲線は
Oが外面欠陥、Iが内面欠陥の場合を示す。すなわち外
面欠陥および内面欠陥のSN比が、共に10dB以上の入射角
iは、12°以上23°以下であり、この範囲が最適であ
る。
また、前記探触子3−1、3−2を用いて、入射角iを
17°、傾き角aを17°に設定した斜め探傷法と、入射角
iを17°、傾き角aを0°に設定した広幅探触子法によ
り、外径8 5/8inφ、肉厚0.322intの電縫鋼管の管端部
分の内外表面に、種々の長さのN10ノツチ(肉厚の10%
深さのノツチ)を加工し、SN比を求めた。斜め探傷法と
広幅探触子法による測定結果をそれぞれ第5図および第
6図に示す。
すなわち、斜め探傷法、広幅探触子法ともに、長さ1mm
以上のN10ノツチを、SN比が10dB以上で確実に検出可能
である。また斜め探傷法においては、ベベル角αは32°
の例であるが、30°以上60°以下の範囲では、前記ノツ
チをSN比10dB以上で検出可能である。広幅探触子法にお
いては、第3図(b)に示すように、管端部8を確実に
探傷するために、探触子端面10と管端面11の管軸方向の
ギヤツプ12を、倣い精度分だけとるのが好ましい。
(実施例) 以下本発明の実施例を示す。第1表に示すように、試験
片としては、種々の外径、肉厚の炭素鋼電縫管で、種々
の欠陥が管端部および管端ベベル部に存在するようにベ
ベル加工した。ベベル角αは32°、ルートフエースxは
1.6mmとした。
第7図に、本発明を実施するための装置構成例を示す。
斜め探傷法は周波数が5MHz、振動子径が10mmφの水浸型
探触子3−1を用い、入射角iを17°、傾き角aを17°
に設定し、管端ベベル部の溶接部を確実に探傷するため
に、探触子を一定間隔で3個設置した。広幅探触子法
は、周波数が5MHz、振動子径が50.8mm、振動子長さが6.
35mmの探触子3−2を用い、入射角iを17°、傾き角a
を0°に設定した。
また、斜め探傷法および広幅探触子法のいずれの場合も
欠陥の方向性を考慮し、溶接部の両側より超音波ビーム
を入射して、管材1をZ方向に45rpmの速度で回転させ
て探傷した。広幅探触子法は、探触子端面と管端面との
倣いは手動によつて行ない、探触子端面と管端面の管軸
方向のギヤツプは10mmに調整した。
なお、第7図において、超音波探傷器および記録計は省
略した。また、本発明法による検出特性を確認するため
に従来法においても探傷した。従来法は、周波数が5MH
z、振動子径が10mmφの水浸型探触子を用い、入射角i
を17°、傾き角aを0°に設定し、溶接部を確実に探傷
するために探触子を一定間隔で3個設置し、溶接部の両
側から超音波ビームを入射して、検査速度vは45m/分で
探傷した。
その結果、第1表に示すように、従来法では管端部およ
び管端ベベル部の欠陥は検出不能であるが、本発明法で
は全てSN比10dB以上で探傷することができた。ここでは
管端部をベベル加工した管材(ベベルエンド材)の探傷
結果であるが、管端部を平面加工した管材(プレーンエ
ンド材)の場合には、広幅探触子法のみで最管端まで探
傷可能である。
なお、ここでは単一広幅振動子の探触子を用いて、管端
部の高精度・高能率に探傷したが、広幅探触子のかわり
に、水浸探触子を複数個設置し探傷しても、調整が複雑
であるが同様に探傷可能である。
以上の実施例は炭素鋼電縫管についてであるが、その他
低合金鋼、ステンレス鋼、さらに非鉄金属の溶接部につ
いても、同様の欠陥検出が本発明法によつて可能であ
り、更に、電縫管に限らず、継目無管や他の溶接管にも
適用可能である。また、形状は円管に限らず、管端にベ
ベル加工された角パイプ等の溶接部についても同様であ
つた。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明の電縫管管端部の超音波探
傷方法によれば、従来の超音波探傷方法では検出不可能
とされていた管端部および管端ベベル部の欠陥検出が確
実に可能となり、寒冷地のような特に厳しい環境下で使
用される管材の検査に寄与すること大であり、電縫管の
品質保証度を大幅に向上することができる。従つて、従
来継目無管しか使用されていなかつた分野にも電縫管の
使用が可能となつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法による管端ベベル部に存在する欠陥を
検出する場合の探触子と管材の配置の一例の説明図(斜
め探傷法の場合)、第2図は本発明法による探触子の傾
き角を変えた場合の欠陥検出特性の図表(斜め探傷法の
場合)、第3図は本発明法による管端部に存在する欠陥
を検出する場合の探触子と管材の配置の一例の説明図
(広幅探触子法の場合)、第4図は本発明法による管端
部に存在する欠陥を検出する場合の欠陥検出特性の図表
(広幅探触子法の場合)、第5図は本発明法による管端
ベベル部に加工した人工欠陥検出特性の図表(斜め探傷
法の場合)、第6図は本発明法による管端部に加工した
人工欠陥検出特性の図表(広幅探触子法の場合)、第7
図は本発明の一実施例に使用される装置構成を示すブロ
ツク図、第8図は従来の管周斜角探傷の説明図、第9図
は電縫管に発生する欠陥の説明図である。 1;管材、2;溶接部 3;探触子、4;水 5;超音波ビーム、6;探触子シユー 7;管端ベベル部、8;管端部 9;管法線、10;探触子端面 11;管端面 12;探触子端面と管端面の管軸方向のギヤツプ i;入射角、θ;屈折角 A;フツクインクルージヨン、B;インクルージヨン C;ペネトレータ、Z;管材の回転方向 α;ベベル角、x;ルートフエース O;外面欠陥のSN比曲線 I;内面欠陥のSN比曲線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】管端にベベル加工された電縫管の一探触子
    法による管周斜角超音波探傷法において、超音波ビーム
    を入射方向を含む管軸平行面内で傾き角aを8°以上29
    °以下として傾斜させ、入射角iを12°以上23°以下と
    して入射させる斜め探傷法と、単一広幅振動子により超
    音波ビームを入射方向を含む管軸平行面内で傾斜させず
    に、入射角iを12°以上23°以下として入射させる広幅
    探触子法とを組合せて探傷することを特徴とする電縫管
    管端部の超音波探傷方法。
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