JPH07306189A - 超音波探触子 - Google Patents

超音波探触子

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JPH07306189A
JPH07306189A JP9767594A JP9767594A JPH07306189A JP H07306189 A JPH07306189 A JP H07306189A JP 9767594 A JP9767594 A JP 9767594A JP 9767594 A JP9767594 A JP 9767594A JP H07306189 A JPH07306189 A JP H07306189A
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JP
Japan
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oscillator
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acoustic coupling
oblique
flaw
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JP9767594A
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Yukimichi Iizuka
幸理 飯塚
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日本鋼管株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 音響結合検査用振動子3が発する縦波は、鋼
管に入射すると大部分縦波のまま進行するが、この波動
変換の際、縦波ビームのエッジ部から一部横波も発生す
る。この横波は、縦波ビームのエッジに対し直角な方向
に指向性をもって伝播する。音響結合検査用振動子3の
形状を斜角探傷の探傷方向に対して直角な外郭線を持た
ないようにすることで、発生横波は斜角探傷の探傷方
向、すなわち対向チャンネルには向かわなくなる。 【効果】 本発明によれば、音響結合検査用振動子から
発生する横波を探傷方向へは向かわないようにしている
ので、2サイクルモードであっても対向チャンネルへは
漏れ込まない。従って、高感度の探傷が、パルス密度を
高めた状態で可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音響結合検査用振動子
を備えた超音波探触子に関する。
【0002】
【従来の技術】超音波を探触子から被検体に入射する
際、探触子と被検体間に空気層があると、空気と金属と
は音響インピーダンスが大きく異なっているため超音波
が入射しない。このため、超音波探傷においては、水や
油などの音響接触媒質を探触子と被検体間に満たしてい
る。
【0003】これは溶接鋼管の探傷においても同様であ
るが、鋼管の製造と同時にオンライン探傷を行う場合、
鋼管の搬送状態によっては音響接触媒質が満たされず、
超音波が入射しない場合もある。これを知るために、通
常、音響結合検査が行われている。
【0004】図5は、音響結合検査を行うための超音波
探触子の従来技術の一例を示した図である(日本鉄鋼協
会編 超音波探傷テキストシリーズII 溶接鋼管の超音
波探傷法 P117 (1988))。図中、4は斜角探傷用振動子
であり、縦波を発生するが、斜めの角度で鋼管に入射さ
れるとモード変換により斜角の横波となり探傷に供す
る。3は音響結合検査用振動子であり図のように円形を
している。音響結合検査用振動子3は縦波を垂直に鋼管
に入射する。この縦波は、鋼管の裏側で反射し、エコー
として音響結合検査用振動子3で受信される。
【0005】音響結合の検査はこの縦波エコーを利用し
ている。図6は実際の溶接鋼管の探傷を示した図であ
る。同図において、音響接触媒質が満たされていれば常
にエコーが発生するが、満たされていないとエコーが出
なくなるので、音響結合の状態を知ることができる。
【0006】図7は超音波パルスの送信タイミングを示
した図であり、通常、a)の4サイクルモードが使われ
ている。すなわち、図6において左側チャンネルにて探
傷を行った後、次に左側チャンネルの音響結合検査を行
う。その後、右側チャンネルの探傷を行い、次に右側チ
ャンネルの音響結合検査を行っている。
【0007】また、近年ではb)に示す2サイクルモー
ドも使われている。探傷の信頼性を増すためには、探傷
の超音波繰り返し周波数をできる限り高めた方がよい。
2サイクルモードは、左側チャンネルの探傷と右側チャ
ンネルの音響結合検査を同時に行い、次に右側チャンネ
ルの探傷と左側チャンネルの音響結合検査を同時に行う
ことにより、繰り返し周波数を高めている。以上のよう
な方法で、音響結合検査は広く実用されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2サイ
クルモードでは以下に示す課題があった。すなわち、音
響結合検査用振動子は縦波を発生しているが、その縦波
が鋼管に入射する際、その縦波ビームのエッジ部から斜
角横波が発生する。
【0009】図8はそれを示した図である。ここで、左
側探触子の音響結合検査と右側探触子の探傷は同じタイ
ミングで行われている。図に示されているように、探傷
用横波が溶接部を往復する路程と、音響結合検査用振動
子3から発生した横波の路程はほぼ等しいため、探傷ゲ
ートの中に発生横波が漏れ込んでしまう。この発生横波
の強度は非常に弱いが、対向チャンネルにおいて微小な
欠陥を探傷するために探傷感度を高めると明瞭に受信さ
れてしまうようになる。
【0010】このため、従来の音響結合検査を備えた探
触子では、2サイクルモードでは欠陥検出能が劣り、4
サイクルモードでは探傷密度が粗くなるため探傷の信頼
性に劣るという問題があった。
【0011】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、2サイクルモードにて欠陥検出能を高めるた
め、音響結合検査用振動子から発生する横波が対向チャ
ンネルに漏れ込まないようにすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、音響結合検査用振動子と斜角
探傷用振動子を備えた超音波探触子において、音響結合
検査用振動子の形状を、斜角探傷用振動子による斜角探
傷の方向に対して直角な外郭線を持たないようにしたも
のである。
【0013】
【作用】斜角探傷用振動子が発する縦波は、鋼管に入射
すると溶接線と直角の方向に指向性を持った横波に変換
される。この横波が進行する方向を斜角探傷の探傷方向
という。一方、音響結合検査用振動子が発する縦波は、
鋼管に入射すると大部分縦波のまま進行するが、この波
動変換の際、縦波ビームのエッジ部から一部横波も発生
する。この横波は、縦波ビームのエッジに対し直角な方
向に指向性をもって伝播する。音響結合検査用振動子の
形状を斜角探傷の探傷方向に対して直角な外郭線を持た
ないようにすることで、発生横波は斜角探傷の探傷方
向、すなわち対向チャンネルには向かわなくなる。これ
により、2サイクルモードにおいても、音響結合検査用
振動子から発生した横波が対向チャンネルに漏れ込むこ
とはなくなる。
【0014】
【実施例】本発明の実施例を説明する。図1は本発明の
超音波探触子の一実施例を示す図である。図中、1は超
音波探触子、2は音響楔、3は音響結合検査用振動子、
4は斜角探傷用振動子である。図において、探傷方向は
斜角横波が進む右方向である。図に示されているよう
に、3の音響結合検査用振動子の外郭線は、その右方向
と直角、すなわち図中上下方向の外郭線は持たないよう
に形を定めてある。
【0015】図2は本発明および従来技術での音響結合
検査用振動子3から発生する横波の指向性を実験で求め
た結果である。本発明では、発生横波の指向方向は、音
響結合検査用振動子3の外郭線と直角の方向で強く、探
傷方向では極弱い。一方、従来技術では、音響結合検査
用振動子3が円形であるため、指向方向は全ての方向に
向いており、探傷方向へも強いことが分かった。このよ
うに、本発明の探触子によれば、探傷方向にある対向チ
ャンネルの方向には、音響結合検査用振動子3から発生
する横波は向かわないことが示された。
【0016】次に、図3は本発明の超音波探触子を用い
た鋼管探傷の一実施例を示す図である。図中、上から順
に、外面、肉厚中央部、内面をそれぞれ探傷するよう
に、溶接線を挟んで6個の探触子が配置されている。右
図は、斜角探傷用振動子の指向性を示したものであり、
それぞれ溶接線に直角な方向を向いている。また、音響
結合検査用振動子3から発生する横波の波面を示してい
るが、図のように斜め方向となっている。例えば、外面
探傷用の探触子から斜めに発生した横波は、肉厚中央部
探傷用の探触子に到達する可能性があるが、斜角探傷用
振動子4の指向性から明らかなように、斜角探傷用振動
子4は斜め方向からの超音波はほとんど受信しない。こ
のため、音響結合検査用振動子から発生する横波が対向
チャンネルに漏れ込むことは避けられる。
【0017】図4は本発明の変形例を示す図である。上
段は菱形を三角形にしたもの、中段は2分割型振動子と
したもの、下段は探傷方向に鋭い楕円型にしたものであ
る。それぞれ、探傷方向と直角な外郭線は極僅かなた
め、音響結合検査用振動子3から発生する横波は探傷方
向へは向かわない。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、音響結
合検査用振動子から発生する横波を探傷方向へは向かわ
ないようにしているので、2サイクルモードであっても
対向チャンネルへは漏れ込まない。従って、高感度の探
傷が可能であり、かつパルス密度を高めた状態の信頼性
高い探傷ができるので、高い欠陥検出能を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波探触子の一実施例を示す図であ
る。
【図2】本発明および従来技術での音響結合検査用振動
子から発生する横波の指向性を示す図である。
【図3】本発明の超音波探触子を用いた一実施例を示す
図である。
【図4】本発明の変形例を示す図である。
【図5】従来技術の一例を示す図である。
【図6】溶接鋼管の探傷を示す図である。
【図7】溶接鋼管の探傷タイミングを示す図である。
【図8】音響結合検査用振動子から発生した横波が対向
の斜角探傷用振動子に漏れ込むことを示す図である。
【符号の説明】
1 探触子 2 音響楔 3 音響結合検査用振動子 4 斜角探傷用振動子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音響結合検査用振動子と斜角探傷用振動子
    を備えた超音波探触子において、音響結合検査用振動子
    の形状を、斜角探傷用振動子による斜角探傷方向に対し
    て直角な外郭線を持たないようにした超音波探触子。
JP6097675A 1994-05-11 1994-05-11 超音波探触子 Expired - Fee Related JP3018897B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006313110A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Jfe Engineering Kk 超音波探傷方法及び装置
JP2006313115A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Jfe Engineering Kk 超音波探傷方法及び装置
JP2015010950A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 東日本旅客鉄道株式会社 レール探傷装置及びレール探傷方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006313110A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Jfe Engineering Kk 超音波探傷方法及び装置
JP2006313115A (ja) * 2005-05-09 2006-11-16 Jfe Engineering Kk 超音波探傷方法及び装置
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