JPH0894589A - 角形鋼管溶接部探傷装置 - Google Patents

角形鋼管溶接部探傷装置

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JPH0894589A
JPH0894589A JP6233569A JP23356994A JPH0894589A JP H0894589 A JPH0894589 A JP H0894589A JP 6233569 A JP6233569 A JP 6233569A JP 23356994 A JP23356994 A JP 23356994A JP H0894589 A JPH0894589 A JP H0894589A
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JP
Japan
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steel pipe
bead
probe
echo
welded portion
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JP6233569A
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Fumiaki Miura
史明 三浦
Naoki Naba
直樹 那波
Koji Kawamura
晧二 河村
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Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Nippon Steel Texeng Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Nittetsu Elex Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023Solids
    • G01N2291/0234Metals, e.g. steel
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042Wave modes
    • G01N2291/0422Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
    • GPHYSICS
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    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 角形鋼管について内面ビード付きの状態で溶
接部の管内面側を探傷することができる角形鋼管溶接部
探傷装置を提供する。 【構成】 斜角横波超音波探触子により内面ビード付角
形鋼管の溶接部を溶接線に沿って走査し、溶接欠陥を探
傷する装置において、鋼管1の外表面上で入射点Pから
溶接線Lに対し直角方向に{0.5・N・S+(1/6
〜5/6)w}離れた位置に、屈折角θ1 65°〜80
°の内面部探触子11が配置されている。ただし、Sは
スキップ、Nは1、3または5、およびwはビード幅を
表す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は角形鋼管の溶接部の欠
陥検出を造管ライン中に行う超音波探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】角形鋼管は、次のようにして製造され
る。まず、鋼帯を管状体に成形し、ついで管状体の両エ
ッジ部を高周波溶接して電縫鋼管を連続的に製造する。
つぎに、この電縫鋼管をサイジングミル(定型機)で角
形に成形する。このようにして得られた角形鋼管は、管
長手方向に延びる内面ビード(たとえば、肉厚16 mm
の鋼管の場合、ビード幅6 mm 、ビード高さ4 mm )が
管内面側に残っている。
【0003】従来、角形鋼管の電縫溶接部について超音
波探傷は行なわれていなかった。一方、電縫鋼管につい
ては、内、外両面側のビードを切削して平滑にしたのち
に実施する種々の斜角超音波探傷法が提案されている。
【0004】たとえば、特開平2−173562号公報
に記載された斜角超音波探傷法では、内面ビードを切削
した鋼管を、超音波が溶接部の管内面側(内面部)、中
間部および管外面側(外面部)をそれぞれ通過するよう
に配置した3個の斜角探触子で探傷する例が示されてい
る。また、同公報には、超音波が溶接部の肉厚方向全断
面を通過するようにして、接線方向にそれぞれの異った
角度で4個の斜角探触子を配置した例も示している。し
かし、いずれの場合も内面ビードを切削し、平滑にした
溶接部の探傷であり、内面ビード付鋼管を超音波探傷す
る際の屈折角、および探触子の配置については何も示唆
していない。
【0005】また、JIS GO584−1983解説
は、アーク溶接鋼管自動探傷において、超音波がアーク
溶接鋼管の溶接部の内面部および外面部を通過するよう
にして、溶接線の両側に4個の探触子を配置した例を示
している。溶接部は内、外両面側のビードは切削されて
いないが、比較的なだらかな曲面となっている。しか
し、このようなビード形状による妨害エコーに対する対
策として、この文献は探触子の屈折角および配置位置に
ついて何ら示していない。
【0006】さらに、「溶接部の非破壊試験」(197
9(社)NDI協会編)は、鋼板の溶接部の超音波探傷
において、1つの探触子を溶接部に対し手動でジグザグ
あるいは方形走査して探傷する方法を示している。しか
し、この文献も、探触子の屈折角および配置位置につい
て何も示していない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のように探触子を
配置した方法では、大きな内面ビードが存在する角形鋼
管溶接部を超音波探傷する場合、その内面ビードエコー
が大きく現われ、溶接部の管内面近傍にある小さな欠陥
は検出できない。したがって、内面ビード付角形鋼管の
溶接部を探傷しようとする場合、溶接部の管内面側は探
傷できないので無視せざるを得なかった。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、角形鋼管について内面ビード付
きの状態で溶接部の管内面側を探傷することができる角
形鋼管溶接部探傷装置を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の角形鋼管探傷
装置は、斜角横波超音波探触子により内面ビード付角形
鋼管の溶接部を溶接線に沿って走査し、溶接欠陥を探傷
する装置において、鋼管の外表面上で入射点から溶接線
に対し直角方向に{0.5・N・S+(1/6〜5/
6)w}離れた位置に、屈折角65°〜80°の内面部
探触子が配置されている。ただし、Sはスキップ、Nは
1、3または5、およびwはビード幅を表している。
【0010】また、上記内面部探触子に加えて、鋼管の
外表面上で入射点から溶接線に対し直角方向に(0.2
5・N±0.1)S離れた位置に、屈折角40°〜80
°の中間部探触子を配置し、鋼管の外表面上で入射点か
ら溶接線に対し直角方向に(1.0・N±0.1)S離
れた位置に、屈折角40°〜80°の外面部探触子を配
置してもよい。
【0011】図1は、角形鋼管1の内面部探触子11の
配置と探傷領域を示している。溶接線Lと入射点Pとの
間の探傷距離Y1 は、欠陥エコーと内面ビードエコーと
の識別性を高めるために、0.5・Nスキップ点Y0.5S
よりもαだけ外側にずらした位置、すなわちY1 =0.
5スキップ・N+αに配置する。αの値は、内面ビード
の縁の位置(ビード中心+1/2・w)を基準点として
±1/3・w、つまり(1/6〜5/6)wである。な
お、Nが1の場合はビームが内面ビードを直射し、3の
場合は角管の外表面および内表面でそれぞれ1回反射さ
れ、5の場合は2回反射される。Nは角管の肉厚が薄い
場合、肉厚に応じて3または5とする。内面部探触子1
1の屈折角θ1 が65°未満であると、内面ビード4と
欠陥6(スリット状に模式的に示している)との識別性
が低下する。また、80°を超えると、表面波によるエ
コーと欠陥エコーとが混在入し、欠陥の識別が困難にな
る。
【0012】図2は、探傷距離とエコー高さ(dB)と
の関係を、内面ビードと内面スリット欠陥とを比較して
示している。試験条件は、板厚が19mm、スリット深さ
が板厚の15%、、周波数が5 MHz、探触子の屈折角θ
1 が70°である。内面ビードエコーの特性曲線Aは、
内面スリットエコーの特性曲線Bよりも下方に位置して
いる。また、内面ビードエコーがピーク値をとる探傷距
離YB は、内面スリットエコーがピーク値をとる探傷距
離Y0.5S+αよりも小さい、つまり溶接部寄りとなって
いる。これは、内面ビードエコーのピーク値が、屈折角
65°以下でピーク値をとる特性をもつからである。
【0013】図3は、板厚tを6mm〜22mmまで変えて
測定して得たデータを示している。横軸Yは探傷距離を
示し、縦軸はエコー高さ(dB)を示す。図3から、次
のことがわかる。すなわち、いずれの板厚においても、
エコーピーク値をとる探傷距離Yは、内面ビードの方が
内面スリットよりも小さい。また、探傷距離を0.5ス
キップより長い位置寄りの方が、エコー減衰度(直線
a、bの勾配で示す)は内面ビードの方が内面スリット
よりも大きい。これらのことから、内面ビードエコーと
内面スリットエコーとを識別しやすくするために、この
発明では内面部探触子の屈折角θ1 を65°〜80°と
し、探傷距離Yを0.5スキップ+αとした。αの値を
あまり大きくすると、内面スリットエコーも大きく低下
するため、前述のようにα=(1/6〜5/6)wとし
た。
【0014】図4により、中間部探触子12の配置につ
いて説明する。ビーム10を溶接部3の中央部に指向さ
せるには、探傷の障害となる内面ビード4に直接ビーム
10が当らないように、探傷距離Y2 をビームの広がり
を考慮して幾何学的に板厚中央部に来るようにすればよ
い。そのためには、鋼管の外表面上で入射点から溶接線
に対し直角方向に(0.25・N±0.1)S離れた位
置に、中間部探触子12を配置する。±0.1Sは、ビ
ームの広がりを考慮したものである。屈折角θ2 が40
°未満であると縦波と横波が混在し、屈折角θ2 が80
°を超えると表面波と横波が混在し、欠陥エコーの識別
が困難となる。適切な探傷距離Y2 は、板厚、表面エコ
ー、内面ビードエコー、角形鋼管幅、ビームの広がりを
考慮して選択する。
【0015】図5により、外面部探触子13の配置につ
いて説明する。ビーム10を溶接部3の表面に指向させ
るには、内面ビード4のエコーの影響が少いため、中間
部探触子と同様に板厚、ビーム幅等を考慮して幾何学的
にビーム中心が溶接部上面に来るように探傷距離Y3
配置する。すなわち、鋼管の外表面上で入射点から溶接
線に対し直角方向に(1.0・N±0.1)S離れた位
置に、屈折角θ3 が40°〜80°の外面部探触子13
を配置する。
【0016】
【作用】内面部探触子からビームは、溶接部内面を通
る。内面部探触子の屈折角および探傷距離は前記特定の
範囲内にあるので、欠陥エコーとビードエコーとは容易
に識別される。
【0017】また、内面部探触子に加えて中間部探触子
および外面部探触子を配置した場合、中間部探触子から
のビームは溶接部厚み方向の中心部を、外面部探触子か
らのビームは溶接部表面をそれぞれ通る。したがって、
溶接部は3個の探触子により、ビードエコーに妨げられ
ることなく全断面にわたって探傷される。
【0018】
【実施例】図6および図7は、この発明の角形鋼管溶接
部探傷装置の一実施例を示している。
【0019】昇降枠21の下端部に横行駆動装置23が
固定されている。横行駆動装置23に横行枠26が取り
付けられている。横行駆動装置23のサーボモータ24
の駆動により横行枠26は昇降枠21の中心線に対して
直角方向に進退する。
【0020】2個の保持枠31が横行枠26にリンク2
8を介して横行枠26の中心線Cに対してはすかいに取
り付けられている。保持枠31の中心線に対して直角方
向に延びる3本の案内溝32が各保持枠31にそれぞれ
設けられている。各案内溝32に鞍形の保持板34が摺
動可能にはめ合っている。
【0021】保持枠31のそれぞれに内面部探触子1
1、中間部探触子12、および外面部探触子13が配置
され、各保持板34にこれら探触子11、12、13が
取り付けられている。上記のように2個の保持枠31に
探触子11、12、13を配置することにより、溶接線
Lに対して傾斜する線状欠陥の検出が容易となる。ま
た、保持板34に導水孔36が設けられている。探触子
11、12、13と角鋼管表面との間に導水孔36から
水を供給して超音波の伝播をよくする。
【0022】上記のように構成された探傷装置におい
て、昇降枠21を昇降駆動装置(図示しない)により下
降し、また横行駆動装置23により横行枠26を進退し
て横行枠26の中心線Cが溶接線Lに一致するように位
置させる。ついで、所定の探傷距離となるように保持板
34を移動して、内面部探触子11、中間部探触子1
2、および外面部探触子13を所定の位置に設定する。
内面部探触子11の屈折角θ1 は70°、探傷距離は
0.5S+3 mm (ビード幅の1/2)であり、中間部
探触子12の屈折角θ2 は45°、探傷距離は0.25
Sであり、外面部探触子13の屈折角θ3 は45°、探
傷距離は0.75Sである。そして、角鋼管1をこれの
長手方向に送りながら溶接部3の欠陥を探傷する。
【0023】上記のように構成された装置において、角
形鋼管1は、辺長が300 mm 、肉厚が16 mm であ
る。角形鋼管1は表面側ビードは除去されているが、内
面側ビード4は残ったままとなっている。ビード4は、
幅6 mm 、高さ4 mm である。角形鋼管1は溶接部3を
上側にして長手方向に搬送装置(図示しない)により送
られる。角形鋼管1を5MHz で探傷した。その結果、ビ
ードからのエコーに影響されることなく溶接部全断面に
ついて0.8 mm 以上の深さの内面未溶着欠陥を探傷す
ることができた。
【0024】比較例として、探触子の配置位置は上記例
と同じであるが、内面部探触子の屈折角θ1 が45゜、
中間部探触子の屈折角θ2 が45゜、外面部探触子の屈
折角θ3 が45゜である探触子を使用した。その結果、
ビードエコーから欠陥を識別することが難しく、3.0
mm 以上の深さの内面未溶着欠陥しか検出できなかっ
た。
【0025】
【発明の効果】この発明は、内面部探触子の屈折角およ
び探傷距離を所要の範囲内とすることにより、ビードエ
コーに妨害されることなく、ビード付角形鋼管の溶接部
の内面側を高い探傷精度で超音波探傷することができ
る。
【0026】また、内面部探触子に加えて中間部探触子
および外面部探触子を配置した装置では、ビードエコー
に妨げられることなく全断面にわたって探傷することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の角形鋼管探傷装における内面部探触
子の配置の詳細および超音波ビームを示す図面である。
【図2】探傷距離と内面ビードおよび内面スリットのエ
コー高さとの関係の一例を示す線図である。
【図3】種々の板厚について探傷距離と内面ビードおよ
び内面スリットのエコー高さとの関係を示す線図であ
る。
【図4】上記角形鋼管探傷装置における中間部探触子の
配置の詳細および超音波ビームを示す図面である。
【図5】上記角形鋼管探傷装置における外面部探触子の
配置の詳細および超音波ビームを示す図面である。
【図6】この発明の一実施例を示す角形鋼管探傷装置で
あって、装置主要部の正面図である。
【図7】上記角形鋼管探傷装置のー部の平面図である。
【符号の説明】
1 角形鋼管 3 溶接部 4 内面ビード 6 欠陥スリット 10 超音波ビーム 11 内面部探触子 12 中間部探触子 13 外面部探触子 21 昇降枠 23 横行駆動装置 26 横行枠 28 リンク 31 保持枠 32 案内溝 34 保持板 36 導水孔 C 横行枠の中心線 L 溶接線 P 入射点 θ1 内面部探触子の屈折角 θ2 中間部探触子の屈折角 θ3 外面部探触子の屈折角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 晧二 神奈川県相模原市淵野辺5−10−1 日鉄 テクノス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 斜角横波超音波探触子により内面ビード
    付角形鋼管の溶接部を溶接線に沿って走査し、溶接欠陥
    を探傷する装置において、鋼管の外表面上で入射点から
    溶接線に対し直角方向に{0.5・N・S+(1/6〜
    5/6)w}離れた位置に、屈折角65°〜80°の内
    面部探触子が配置されていることを特徴とする角形鋼管
    溶接部探傷装置。ただし、Sはスキップ、Nは1、3ま
    たは5、およびwはビード幅を表す。
  2. 【請求項2】 鋼管の外表面上で入射点から溶接線に対
    し直角方向に(0.25・N±0.1)S離れた位置
    に、屈折角40°〜80°の中間部探触子が配置され、
    鋼管の外表面上で入射点から溶接線に対し直角方向に
    (1.0・N±0.1)S離れた位置に、屈折角40°
    〜80°の外面部探触子が配置された請求項1記載の角
    形鋼管溶接部探傷装置。
JP6233569A 1994-09-28 1994-09-28 角形鋼管溶接部探傷装置 Pending JPH0894589A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102183586A (zh) * 2011-03-03 2011-09-14 山西潞安环保能源开发股份有限公司 一种刮板圆环链超声波探伤的专用探头
CN109239184A (zh) * 2018-08-13 2019-01-18 广州多浦乐电子科技有限公司 一种管座角焊缝超声相控阵检测方法
JP2019520561A (ja) * 2016-05-31 2019-07-18 ヴァローレック ドイチュラント ゲーエムベーハー 延伸中空プロファイルの超音波試験用方法

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020910