JPH08285824A - 厚み方向で弾性スティフネスの異なる材料の欠陥位置測定方法 - Google Patents

厚み方向で弾性スティフネスの異なる材料の欠陥位置測定方法

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JPH08285824A
JPH08285824A JP7088156A JP8815695A JPH08285824A JP H08285824 A JPH08285824 A JP H08285824A JP 7088156 A JP7088156 A JP 7088156A JP 8815695 A JP8815695 A JP 8815695A JP H08285824 A JPH08285824 A JP H08285824A
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JP
Japan
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thickness direction
defect
ultrasonic
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flaw
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JP7088156A
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Takakazu Kobayashi
敬和 小林
Kenji Udagawa
建志 宇田川
Kazuo Hayashi
一雄 林
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波の伝播経路が複雑な曲線を描き、しか
も深さ位置で音速が変化する厚み方向で弾性スティフネ
スの異なる材料の欠陥位置を簡便でかつ精度よく測定す
ることを可能にする厚み方向で弾性スティフネスの異な
る材料の欠陥位置測定方法を提供する。 【構成】 超音波斜角探傷法を用いて、厚み方向で弾性
スティフネスの異なる材料の欠陥位置を測定する方法に
おいて、測定対象物と同一特性の材質で、厚み方向に関
して深さの違う位置に数カ所人工欠陥を設けた対比試験
片を用い、予め超音波の伝播経路12および厚み方向で
の音速変化を求め、求めた超音波の伝播経路12および
厚み方向での音速変化より、欠陥エコーの検出時間と欠
陥の超音波伝播経路上の位置の関係を導出し、被測定対
象の欠陥エコー6の検出時間9と、予め求めてある欠陥
エコーの検出時間と欠陥の超音波伝播経路上の位置との
関係を用い、超音波斜角探傷法を用いて、厚み方向で弾
性スティフネスの異なる材料の欠陥位置を測定する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、厚み方向で弾性ステ
ィフネスの変化する材料の欠陥位置を、超音波斜角探傷
を用いて簡便かつ正確に測定する方法を提供する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼構造物、船などにおいて、その健全
性を保証するためには、溶接部に重大欠陥がないことが
必要不可欠である。このため、溶接部の欠陥の検査が重
要であり、超音波斜角探傷法による測定が一般的に用い
られている。この超音波斜角探傷法については、社団法
人日本非破壊検査協会編「超音波探傷試験」(1990
年版P66−P86)に開示されている。
【0003】この方法は、圧電素子により発振された超
音波を、測定対象物中にある屈折角度を持たせ伝播さ
せ、欠陥に当たり跳ね返ってきた超音波を受信し、その
受信時間と予め測っておいた音速から欠陥の位置を、超
音波が直進し、かつ音速が一定であるものとして、幾何
学的に求める方法である。屈折角および音速の測定に
は、V透過法が一般に用いられている。これは、例え
ば、図5に示すように、送信用探触子17により発振さ
れた超音波を一度底面に反射させ、受信用探触子18を
前後走査させ、そのV透過パルスが最大になる位置で、
探触子の入射点間距離と板厚さおよびエコー検出時間か
ら、超音波は直進し、かつ音速は一定であるものとし
て、幾何学的に測定対象物中の超音波の屈折角および音
速を求める方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、制御圧延技術な
どの発達により、圧延時の熱履歴を様々に制御すること
で、優れた低温靭性を有し、溶接性の良いTMCP(The
rmo-Mechanical Controlled Process )鋼鈑の様な製品
が盛んに開発されている。これらの製品では、探傷方向
によって屈折角やエコー高さが変化するばかりではな
く、鋼鈑の表層部と内部、即ち板厚方向の深さ位置のよ
っても音速が異なる(弾性スティフネスが異なる)場合
があり、このような特性を持つ製品の開発が益々盛んに
なる傾向にある。しかしながら、この様に深さ位置によ
って音速が変わる場合には、従来の様に単純なV透過法
では、音速一定と仮定しているために、根本的にこの手
法の適用が不可能となる。また、音速が深さ位置で異な
るために、超音波の伝播経路はスネルの法則により複雑
な曲線を描くために、超音波は直進すると仮定したV透
過法は、適用できない。このため、かりにV透過法を適
用して欠陥位置を推定しても、推定にかなりの誤差を生
じる。即ち、欠陥位置推定が困難となる。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、厚み方向で弾性スティフネスの変化する材料に於
て、超音波斜角探傷法により簡便かつ正確に欠陥位置を
推定する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、超音波斜角探傷法を用いて、厚み方向で
弾性スティフネスの異なる材料の欠陥位置を測定する方
法において、測定対象物と同一特性の材質で、厚み方向
に関して深さの違う位置に数カ所人工欠陥を設けた対比
試験片を用い、予め超音波の伝播経路および厚み方向で
の音速変化を求め、求めた超音波の伝播経路および厚み
方向での音速変化より、欠陥エコーの検出時間と欠陥の
超音波伝播経路上の位置の関係を導出し、被測定対象の
欠陥エコーの検出時間と、予め求めてある欠陥エコーの
検出時間と欠陥の超音波伝播経路上の位置との関係を用
い、超音波斜角探傷法を用いて、厚み方向で弾性スティ
フネスの異なる材料の欠陥位置を測定する方法を要旨と
するものである。
【0007】
【作用】本発明に係る厚み方向で弾性スティフネスの変
化する材料の欠陥位置測定方法は、超音波斜角探傷を行
う際に、上記構成により対比試験片より予め求めてある
欠陥エコーの検出時間と欠陥の超音波伝播経路上の位置
の関係を用い、欠陥位置を測定することとした。
【0008】まず、測定対象物と同一材質で、厚み方向
に関して深さの違う位置に数カ所人工欠陥を設けた対比
試験片を用意する。実際に探傷に使用する斜角探触子を
用い、測定しようとする探傷方向で、それぞれの人工欠
陥を探傷する。それぞれの人工欠陥に対して、探触子を
前後走査させながら、欠陥エコーの最大となる入射点を
見つけ、欠陥検出時間を記録し、かつ欠陥までの水平距
離(x)、垂直距離(y)をxyグラフに記録する。即
ち、入射点を原点にした欠陥位置を求める。垂直距離の
浅いものから順次プロットされた点を直線的あるいは、
滑らかな曲線で結び、それを超音波の伝播する経路とす
る。また、欠陥位置として結ばれた2点の時間差から、
その2点間の通過時間を順次求め、2点間の距離より、
2点間での音速を得、直線的あるいは滑らかな曲線で近
似することで、音速と深さ位置の関係を求める。以上、
超音波の伝播する経路および各深さでの音速が分かった
ことにより、超音波の欠陥エコーの検出時間と欠陥の超
音波伝播経路上の位置の関係を導出できる。
【0009】従来、超音波の伝播経路が複雑な曲線を描
き、しかも深さ位置で音速が変化する厚み方向で弾性ス
ティフネスの異なる材料に対しても、音速を一定(平均
音速を使用)、超音波は直進すると仮定したV透過法に
よる補正を行ってきたため、欠陥位置測定が困難であっ
た。しかし、この方法を適応することで、超音波の非直
線的な伝播経路を明確にでき、しかも深さによる音速変
化が正確に分かるので、超音波の伝播時間が精度よく測
定できるため、簡便でかつ精度よく欠陥位置を測定する
ことが可能となった。
【0010】
【実施例】本発明の詳細を実施例に基づき説明する。図
2に示すように、TMCP鋼板(厚み方向で弾性スティ
フネスの変化する材料)1の探傷を、超音波探傷器5を
用い、圧延面7から、公称屈折角60度の斜角探触子2
により超音波を鋼板中に伝播させて行う。対比試験片3
は、斜角探傷を行うTMCP鋼板1と同一材質、同一条
件で製造されたものとする。板厚は両方とも28mmであ
る。対比試験片3は、図1に示す如く、圧延方向に長さ
400mm、圧延方向と直角方向に100mmに切り出し、
直径1mm、深さ50mmの円柱状横穴人工欠陥4を圧延面
に水平にかつ、圧延方向と直角方向に厚み方向の深さ4
mmの位置から24mmの位置まで、4mmずつ深くしていき
開ける。円柱状横穴人工欠陥4の水平間隔は30mmずつ
空けるものとする。円柱状横穴人工欠陥4に厚み方向の
深さの浅い方から順番に、h1 、h2 ・・・・h6 と番
号を付ける。
【0011】対比試験片3の各円柱状横穴人工欠陥4に
対し、斜角探触子2を用いて圧延方向に探傷を行う。探
触子を前後走査させながら、欠陥エコー6の最大となる
入射点8を各々見つける。各々の円柱状横穴人工欠陥4
に対して、欠陥検出時間(tn )9を記録し、かつ欠陥
までの水平距離(xn )10、垂直距離(yn )11を
xyグラフに記録し、h1 からh6 のそれぞれに対応し
1 からp6 と番号を付ける。ここで、Pn =(xn
n )とする。即ち、各々の円柱状横穴人工欠陥4に対
し、入射点を原点にした欠陥位置を求める。垂直距離の
浅いものから順次点pn とpn+1 を直線で結ぶことで、
図3として超音波の伝播経路を得る。ここで、p7 はV
透過法により得ることができる。また、結ばれた2点p
n とpn+ 1 の時間差(tn+1 −tn )から、その2点間
の通過時間を順次求め、2点間の距離[(xn+1
n 2 +(yn+1 −yn 2 1/2 より、2点間の音
速をその平均音速[(xn+1 −xn 2 +(yn+1 −y
n 2 1/2 /(tn+1 −tn)で近似することで、図
4として深さ位置と音速の関係のグラフを得る。以上、
求めた超音波の伝播経路12および厚み方向での音速変
化より、欠陥エコーの検出時間と欠陥の超音波伝播経路
上の位置の関係を導出できる。
【0012】例えば、TMCP鋼鈑1で、斜角探触子2
を用い圧延方向に探傷したとき、欠陥がt2 +a(<t
3 、a≧0)で見つかった場合、欠陥位置は、(x2
(x3 −x2 )a/(t3 −t2 )、y2 +(y3 −y
2 )a/(t3 −t2 ))と求められる。
【0013】TMCP鋼鈑1で、深さ22mm、水平距離
31mmにある円柱状横穴欠陥14を探傷した場合、V透
過法による補正を用いた場合では、超音波は屈折角62
度で入射し、音速3220m/sで経路13を通って伝
播すると仮定したために深さ18mm、水平距離33mmの
位置16にあると測定され、深さが4mm浅く、水平距離
は2mm遠く測定される。本発明を用いると、深さ21m
m、水平距離30mmの位置15と測定され、深さ誤差1m
m、水平距離誤差1mmに納まった。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
厚み方向で弾性スティフネスの変化する材料の欠陥位置
を、簡便に、正確かつ効率よく測定する方法を提供する
ことができる。このため、溶接部の健全性を保証、或い
は補修作業のための超音波斜角探傷において、欠陥の位
置の推定誤差を少なくすることが可能となり、重大欠陥
の見落としや、補修場所の間違いによる時間浪費を削減
できるなどにおおいに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の厚み方向で弾性スティフネスの異なる
材料の欠陥位置測定方法における、対比試験片および対
比試験片による欠陥位置補正方法の一実施例の概要を示
す説明図である。
【図2】本発明の上記厚み方向で弾性スティフネスの異
なる材料の欠陥位置測定方法における、欠陥位置測定方
法の一実施例の概要を示す説明図である。
【図3】本発明の上記厚み方向で弾性スティフネスの異
なる材料の欠陥位置測定方法において、一実施例により
得られた超音波の伝播経路を示す説明図である。
【図4】本発明の上記厚み方向で弾性スティフネスの異
なる材料の欠陥位置測定方法において、一実施例により
得られた深さと音速変化の関係を示す説明図である。
【図5】従来の斜角探傷法における、V透過法による欠
陥位置補正方法の一実施例の概要を示す概要図である。
【図6】従来の上記斜角探傷法における、欠陥位置測定
方法の一実施例の概要を示す概要図である。
【符号の説明】
1 TMCP鋼鈑 2 斜角探触子 3 対比試験片 4 円柱状横穴人工欠陥 5 超音波探傷器 6 欠陥エコー 7 圧延面 8 入射点 9 欠陥検出時間 10 水平距離 11 垂直距離 12 本発明により得られた超音波の伝播経路 13 V透過法により得られた超音波の伝播経路 14 円柱状横穴欠陥 15 本発明にる円柱状横穴欠陥欠陥の測定位置 16 従来法による円柱状横穴欠陥欠陥の測定位置 17 送信用探触子 18 受信用探触子 19 V透過法により得られた超音波の屈折角 20 実際の超音波の伝播経路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波斜角探傷法を用いて、厚み方向で
    弾性スティフネスの異なる材料の欠陥位置を測定する方
    法において、測定対象物と同一特性の材質で、厚み方向
    に関して深さの違う位置に数カ所人工欠陥を設けた対比
    試験片を用い、予め超音波の伝播経路および厚み方向で
    の音速変化を求め、求めた超音波の伝播経路および厚み
    方向での音速変化より、欠陥エコーの検出時間と欠陥の
    超音波伝播経路上の位置の関係を導出し、被測定対象の
    欠陥エコーの検出時間と、予め求めてある欠陥エコーの
    検出時間と欠陥の超音波伝播経路上の位置との関係を用
    い、超音波斜角探傷法を用いて、厚み方向で弾性スティ
    フネスの異なる材料の欠陥位置を測定する方法。
JP7088156A 1995-04-13 1995-04-13 厚み方向で弾性スティフネスの異なる材料の欠陥位置測定方法 Withdrawn JPH08285824A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108120771A (zh) * 2017-12-26 2018-06-05 北京有色金属研究总院 用于超声检测复合材料组织均匀性的对比试块及制备方法
KR20190119952A (ko) * 2018-04-13 2019-10-23 주식회사 포스코 초음파 탐상 방법
CN112525996A (zh) * 2020-12-08 2021-03-19 中国科学院金属研究所 一种各向同性热解石墨超声成像检测方法
CN118481025A (zh) * 2024-07-15 2024-08-13 江西省天驰高速科技发展有限公司 一种矩形墩柱检测机器人

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