JPH08261992A - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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- JPH08261992A JPH08261992A JP7084598A JP8459895A JPH08261992A JP H08261992 A JPH08261992 A JP H08261992A JP 7084598 A JP7084598 A JP 7084598A JP 8459895 A JP8459895 A JP 8459895A JP H08261992 A JPH08261992 A JP H08261992A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数の超音波探触子を有する、音響異方性を
有する材料の超音波探傷装置において、各超音波探触子
の屈折角が異なっている場合でも材料中での音速を正確
に推定し、欠陥位置精度の高い超音波探傷装置を提供す
る。 【構成】 １組の可動超音波探触子を用いてＶ透過測定
することにより、材料中音速の屈折角に対する分布を測
定し、このデータから可動超音波探触子と異なる屈折角
を持つ固定超音波探触子の材料中音速を求める。
有する材料の超音波探傷装置において、各超音波探触子
の屈折角が異なっている場合でも材料中での音速を正確
に推定し、欠陥位置精度の高い超音波探傷装置を提供す
る。 【構成】 １組の可動超音波探触子を用いてＶ透過測定
することにより、材料中音速の屈折角に対する分布を測
定し、このデータから可動超音波探触子と異なる屈折角
を持つ固定超音波探触子の材料中音速を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、音響異方性を有する材
料の溶接部を検査する超音波探傷装置に関するものであ
る。
料の溶接部を検査する超音波探傷装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】溶接部の非破壊検査を行なうことは、溶
接の品質を保証する上で非常に重要である。この目的の
超音波探傷装置においては、複数組のプローブヘッドに
固定された超音波探触子と、１組の可動超音波探触子を
備えた構成が知られている。図４に代表的な構成を示
す。図４に示す超音波探傷装置は、溶接部８に対向して
配置されモータ５によってボールネジ３を介して駆動さ
れる１組の可動超音波探触子１と、同じ様に配置された
１組のプローブヘッド４に固定された固定超音波探触子
２を持っている。このプローブヘッド全体は走行装置７
に接続され、溶接部と平行に設置されたガイドレール６
上を走行することによって溶接部全体を探傷する。
接の品質を保証する上で非常に重要である。この目的の
超音波探傷装置においては、複数組のプローブヘッドに
固定された超音波探触子と、１組の可動超音波探触子を
備えた構成が知られている。図４に代表的な構成を示
す。図４に示す超音波探傷装置は、溶接部８に対向して
配置されモータ５によってボールネジ３を介して駆動さ
れる１組の可動超音波探触子１と、同じ様に配置された
１組のプローブヘッド４に固定された固定超音波探触子
２を持っている。このプローブヘッド全体は走行装置７
に接続され、溶接部と平行に設置されたガイドレール６
上を走行することによって溶接部全体を探傷する。
【０００３】上記のような動作は、計算機２０によって
シーケンサ１５を介して行なわれる。以下に探傷データ
の流れを図４を用いて説明する。超音波探触子からの信
号波形から、探傷器１４のパルサーレシーバー９によっ
て増幅され、エコー高さ測定部１０によりエコー高さ
が、エコーが帰ってくるまでの時間として表されるビー
ム路程測定部１１によりビーム路程のデータが抽出され
る。時間として表されるビーム路程は、標準試料を用い
て測定され、計算機２０を通して音速設定部１２に設定
される音速値と掛け合わされることにより距離として表
されるビーム路程に直される。計算機内部では、これら
エコー高さとビーム路程のデータと、シーケンサから得
られる超音波探触子の位置のデータから超音波探傷検査
の結果１９を導出するのである。
シーケンサ１５を介して行なわれる。以下に探傷データ
の流れを図４を用いて説明する。超音波探触子からの信
号波形から、探傷器１４のパルサーレシーバー９によっ
て増幅され、エコー高さ測定部１０によりエコー高さ
が、エコーが帰ってくるまでの時間として表されるビー
ム路程測定部１１によりビーム路程のデータが抽出され
る。時間として表されるビーム路程は、標準試料を用い
て測定され、計算機２０を通して音速設定部１２に設定
される音速値と掛け合わされることにより距離として表
されるビーム路程に直される。計算機内部では、これら
エコー高さとビーム路程のデータと、シーケンサから得
られる超音波探触子の位置のデータから超音波探傷検査
の結果１９を導出するのである。
【０００４】また、図４のような構成において超音波探
傷検査を行なう際の超音波ビームの様子を図５に示す。
図５（ａ）は粗探傷時の超音波ビームの様子であり、感
度を上げることによって超音波ビームの広がりを大きく
し固定超音波探触子２によって溶接部の上側を、可動超
音波探触子１によって溶接部の下側をカバーして溶接部
内の傷の有無を判定している。粗探傷において傷が存在
すると判定された部位を、図５（ｂ）に示すように可動
超音波探触子１の感度を下げて超音波ビームの広がりを
小さくするとともに、溶接部と直交する方向に走査する
ことで傷の位置や大きさを詳細に知ることができる。
傷検査を行なう際の超音波ビームの様子を図５に示す。
図５（ａ）は粗探傷時の超音波ビームの様子であり、感
度を上げることによって超音波ビームの広がりを大きく
し固定超音波探触子２によって溶接部の上側を、可動超
音波探触子１によって溶接部の下側をカバーして溶接部
内の傷の有無を判定している。粗探傷において傷が存在
すると判定された部位を、図５（ｂ）に示すように可動
超音波探触子１の感度を下げて超音波ビームの広がりを
小さくするとともに、溶接部と直交する方向に走査する
ことで傷の位置や大きさを詳細に知ることができる。
【０００５】こうした従来の超音波探傷装置は、通常、
同じ屈折角の超音波探触子を用いて構成され、各超音波
探触子の材料中での音速を測定することは、１組の可動
超音波探触子を用いてＶ透過法により測定することで容
易に知ることができる。
同じ屈折角の超音波探触子を用いて構成され、各超音波
探触子の材料中での音速を測定することは、１組の可動
超音波探触子を用いてＶ透過法により測定することで容
易に知ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、母材の板厚が
大きい場合には、溶接部全体をカバーするために粗探傷
用の固定超音波探触子には、ビーム広がり角が大きい、
屈折角の大きな超音波探触子を用い、精密探傷用の可動
超音波探触子には、ビーム広がり角が小さい、屈折角の
小さな超音波探触子を用いることが必要となる。
大きい場合には、溶接部全体をカバーするために粗探傷
用の固定超音波探触子には、ビーム広がり角が大きい、
屈折角の大きな超音波探触子を用い、精密探傷用の可動
超音波探触子には、ビーム広がり角が小さい、屈折角の
小さな超音波探触子を用いることが必要となる。
【０００７】一方、低温での靭性を高めるために近年多
くの鋼材は制御圧延法で作られており、この鋼材は大き
な音響異方性を有している。音響異方性を有する材料に
おいては、超音波探触子の屈折角によって材料中の音速
が変化することは広く知られており、Ｖ透過法により音
速測定可能な可動超音波探触子以外の固定超音波探触子
の材料中での音速を求めることができず、粗探傷時に現
れるエコーの位置を正確に測定することが難しくなる。
くの鋼材は制御圧延法で作られており、この鋼材は大き
な音響異方性を有している。音響異方性を有する材料に
おいては、超音波探触子の屈折角によって材料中の音速
が変化することは広く知られており、Ｖ透過法により音
速測定可能な可動超音波探触子以外の固定超音波探触子
の材料中での音速を求めることができず、粗探傷時に現
れるエコーの位置を正確に測定することが難しくなる。
【０００８】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であり、上記のように粗探傷用の固定超音波探触子と、
精密探傷用の可動超音波探触子の屈折角が異なる場合に
も特別な機構を必要とせずに、ただ１組の可動超音波探
触子を用いて異なる屈折角の超音波探触子の材料中での
音速を推定し、検出傷の位置精度の高い超音波探傷装置
を提供することにある。
であり、上記のように粗探傷用の固定超音波探触子と、
精密探傷用の可動超音波探触子の屈折角が異なる場合に
も特別な機構を必要とせずに、ただ１組の可動超音波探
触子を用いて異なる屈折角の超音波探触子の材料中での
音速を推定し、検出傷の位置精度の高い超音波探傷装置
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の超音波探傷装置は可動超音波探触子を用い
てＶ透過測定する際に、材料中音速の屈折角に対する分
布を測定する。超音波探触子のビームは広がりを持つた
めに本来の屈折角以外の材料中音速も測定可能であり、
こうして求めた音速分布から固定超音波探触子の材料中
音速を求めることができる。
に、本発明の超音波探傷装置は可動超音波探触子を用い
てＶ透過測定する際に、材料中音速の屈折角に対する分
布を測定する。超音波探触子のビームは広がりを持つた
めに本来の屈折角以外の材料中音速も測定可能であり、
こうして求めた音速分布から固定超音波探触子の材料中
音速を求めることができる。
【００１０】
【作用】本発明による音速測定法を特徴とする超音波探
傷装置によれば、可動超音波探触子をＶ透過走査するこ
とにより得られる音速の屈折角に対する分布を用いて可
動超音波探触子と異なる屈折角を持つ固定超音波探触子
の音速を推定することができ、探傷時の傷位置精度を向
上させることが可能となる。
傷装置によれば、可動超音波探触子をＶ透過走査するこ
とにより得られる音速の屈折角に対する分布を用いて可
動超音波探触子と異なる屈折角を持つ固定超音波探触子
の音速を推定することができ、探傷時の傷位置精度を向
上させることが可能となる。
【００１１】
【実施例】図１に示す本発明にかかる超音波探傷装置
は、基本的なハード構成は図４の従来例と同じである
が、１組の可動超音波探触子をＶ透過走査することによ
って得られる探傷データと、その時の超音波探触子間の
データから材料中音速の屈折角に対する分布を求める手
段（音速分布導出部）２１を有する。以下にその動作を
詳しく説明していく。本実施例においては、固定超音波
探触子２に６５度、可動超音波探触子１に６０度の屈折
角の超音波探触子を用いることとし、被測定材料の横波
音速比を１．０６とする。横波音速比が１．０６程度の
材料においては、超音波探触子の実屈折角は６５度の場
合には７１度程度に、６０度の場合には６５度程度にな
ることが知られている。
は、基本的なハード構成は図４の従来例と同じである
が、１組の可動超音波探触子をＶ透過走査することによ
って得られる探傷データと、その時の超音波探触子間の
データから材料中音速の屈折角に対する分布を求める手
段（音速分布導出部）２１を有する。以下にその動作を
詳しく説明していく。本実施例においては、固定超音波
探触子２に６５度、可動超音波探触子１に６０度の屈折
角の超音波探触子を用いることとし、被測定材料の横波
音速比を１．０６とする。横波音速比が１．０６程度の
材料においては、超音波探触子の実屈折角は６５度の場
合には７１度程度に、６０度の場合には６５度程度にな
ることが知られている。
【００１２】各超音波探触子の母材中での音速を求める
ために、まず、図２に示す様に可動超音波探触子の片方
を溶接部に近接して固定し、もう一方を溶接部に直交し
て走査する。このとき走査している超音波探触子には、
超音波ビームの広がりのために超音波探触子間の距離ｙ
と母材の厚さｔとから求められる角度 θ＝ tan-1（ｙ／ｔ） （１） が超音波探触子の屈折角に等しい時のみにエコーが得ら
れるのではなく、ビーム広がりの範囲、約６４度から約
７２度に渡って受信エコーを得ることができる。したが
って、送信から受信までの時間τと実際に超音波がたど
ってきた距離 √（ｙ2 ＋（２ｔ）2 ） とからこのときの音速ｖは、 ｖ＝｛√（ｙ2 ＋（２ｔ）2 ）｝／τ （２） によって求められる。屈折角に対する音速の変化を示し
たものが図３である。図３は屈折角６４度から７２度の
範囲において音速が３１２０ｍ／ｓから３２３０ｍ／ｓ
まで変化している様子を表している。図３から可動超音
波探触子の実屈折角は６５度であるから、その音速は３
１３０ｍ／ｓ、固定超音波探触子の実屈折角が７１度で
あるから、その音速は３２２０ｍ／ｓと決定することが
できる。これは、従来の超音波探傷装置のように固定超
音波探触子の音速を３１３０ｍ／ｓと設定した場合、固
定超音波探触子で検出した傷の位置が３％程度ずれるこ
とを示しているが、本発明の装置ではこれを正しく設定
し、検出傷の位置精度が高い検査を行なうことが可能で
ある。
ために、まず、図２に示す様に可動超音波探触子の片方
を溶接部に近接して固定し、もう一方を溶接部に直交し
て走査する。このとき走査している超音波探触子には、
超音波ビームの広がりのために超音波探触子間の距離ｙ
と母材の厚さｔとから求められる角度 θ＝ tan-1（ｙ／ｔ） （１） が超音波探触子の屈折角に等しい時のみにエコーが得ら
れるのではなく、ビーム広がりの範囲、約６４度から約
７２度に渡って受信エコーを得ることができる。したが
って、送信から受信までの時間τと実際に超音波がたど
ってきた距離 √（ｙ2 ＋（２ｔ）2 ） とからこのときの音速ｖは、 ｖ＝｛√（ｙ2 ＋（２ｔ）2 ）｝／τ （２） によって求められる。屈折角に対する音速の変化を示し
たものが図３である。図３は屈折角６４度から７２度の
範囲において音速が３１２０ｍ／ｓから３２３０ｍ／ｓ
まで変化している様子を表している。図３から可動超音
波探触子の実屈折角は６５度であるから、その音速は３
１３０ｍ／ｓ、固定超音波探触子の実屈折角が７１度で
あるから、その音速は３２２０ｍ／ｓと決定することが
できる。これは、従来の超音波探傷装置のように固定超
音波探触子の音速を３１３０ｍ／ｓと設定した場合、固
定超音波探触子で検出した傷の位置が３％程度ずれるこ
とを示しているが、本発明の装置ではこれを正しく設定
し、検出傷の位置精度が高い検査を行なうことが可能で
ある。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、異
なる屈折角の超音波探触子を複数個有する超音波探傷装
置においても、各超音波探触子の音速を正確に求め傷位
置検出の精度を高めることができる。
なる屈折角の超音波探触子を複数個有する超音波探傷装
置においても、各超音波探触子の音速を正確に求め傷位
置検出の精度を高めることができる。
【図１】本発明にかかる超音波探傷装置を説明する図で
ある。
ある。
【図２】可動超音波探触子により、屈折角と材料中音速
の関係を求める様子を説明する図である。
の関係を求める様子を説明する図である。
【図３】超音波ビームの屈折角と材料中音速との関係を
示す図である。
示す図である。
【図４】従来の超音波探傷装置を説明する図である。
【図５】従来の超音波探傷装置における探傷検査の様子
を説明する図である。
を説明する図である。
１ 可動超音波探触子 ２ 固定超音波探触子 ３ ボールネジ ４ プローブヘッド ５ 可動超音波走査用モータ ６ ガイドレール ７ プローブヘッド走行系 ８ 溶接部 ９ パルサーレシーバー １０ エコー高さ測定部 １１ ビーム路程（時間）測定部 １２ 音速設定部 １３ ビーム路程（距離）導出部 １４ 探傷器 １５ シーケンサ １６ 探傷データ １７ 音速データ １８ 超音波探触子位置データ １９ 探傷結果 ２０ 計算機 ２１ 音速分布導出部 ２２ 超音波到達時間データ ２３ 板厚データ ２４ 探触子間距離データ ２５ 屈折角データ
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも１組は可動であり、互いに異
なる屈折角を有する２組以上の超音波探触子を有する、
音響異方性材料の超音波探傷装置において、可動超音波
探触子間の距離と、被測定材料の板厚と超音波の到達時
間から、材料中音速の屈折角度依存性のデータを求める
ことにより、可動超音波探触子と異なる屈折角を持つ超
音波探触子の音速を測定する手段を有することを特徴と
する超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7084598A JPH08261992A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7084598A JPH08261992A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261992A true JPH08261992A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13835128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7084598A Withdrawn JPH08261992A (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08261992A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0981047A2 (en) * | 1998-08-12 | 2000-02-23 | Nkk Corporation | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes |
| JP2009121977A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷方法および超音波探傷装置 |
| JP2013250154A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Tokyo Rigaku Kensa Kk | 欠損探索装置、スキャン装置、および欠損探索方法 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP7084598A patent/JPH08261992A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0981047A2 (en) * | 1998-08-12 | 2000-02-23 | Nkk Corporation | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes |
| EP0981047A3 (en) * | 1998-08-12 | 2002-07-17 | Nkk Corporation | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes |
| EP1818674A1 (en) * | 1998-08-12 | 2007-08-15 | JFE Steel Corporation | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes |
| EP1882923A2 (en) | 1998-08-12 | 2008-01-30 | JFE Steel Corporation | Method of ultrasonic inspection for steel pipe and apparatus thereof |
| EP1882923A3 (en) * | 1998-08-12 | 2008-02-20 | JFE Steel Corporation | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes |
| EP1950559A1 (en) | 1998-08-12 | 2008-07-30 | JFE Steel Corporation | Method and apparatus for ultrasonic inspection of steel pipes |
| JP2009121977A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超音波探傷方法および超音波探傷装置 |
| JP2013250154A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Tokyo Rigaku Kensa Kk | 欠損探索装置、スキャン装置、および欠損探索方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |