JPH10123106A - Method and device for evaluating degree of deterioration of test body by surface wave - Google Patents

Method and device for evaluating degree of deterioration of test body by surface wave

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Publication number
JPH10123106A
JPH10123106A JP8299537A JP29953796A JPH10123106A JP H10123106 A JPH10123106 A JP H10123106A JP 8299537 A JP8299537 A JP 8299537A JP 29953796 A JP29953796 A JP 29953796A JP H10123106 A JPH10123106 A JP H10123106A
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JP
Japan
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wave
probe
deterioration
degree
ultrasonic
Prior art date
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Pending
Application number
JP8299537A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuichi Imanaka
拓一 今中
Yasukazu Yokono
泰和 横野
Shigeyuki Matsubara
重行 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Non Destructive Inspection Co Ltd
Original Assignee
Non Destructive Inspection Co Ltd
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate, for example, the degree of deterioration of a test body including the deterioration of, for example, the sharpness of a steel material and the damage of, for example, the grain boundary stress corrosion crack in a chemical plant and a generation plant. SOLUTION: A supersonic wave is applied obliquely onto the surface of a test body S in the direction of an arrow P from a probe 21. The intensity of a rear scattered wave Pr out of a reception wave due to the probe 21 in the direction of an arrow R is measured and an ultrasonic incidence angle (i) where the intensity is maximized is obtained, the surface wave sound velocity of the test body S is obtained, and for example the degree of deterioration of the test body S is evaluated according to the degree of the reduction in sound velocity. While the ultrasonic wave incidence angle of the probe 21 is maintained constantly and the probe 21 is moved, the surface of the test body S is scanned by an ultrasonic wave, the intensity of the rear scattered wave Pr is displayed for gates G1-G8 by a C scan, and a supersonic wave incidence angle (i) is properly changed and the similar scanning and display of ultrasonic wave are performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材等の試験体に
生じる鋭敏化等の材料劣化の程度及び粒界応力腐食割れ
等の損傷の程度(以下、「劣化度等」という。)を表面
波により評価する方法、及び、その劣化度等を評価する
装置に関する。
[0001] The present invention relates to the degree of material deterioration such as sensitization and the degree of damage such as intergranular stress corrosion cracking (hereinafter referred to as "deterioration degree") occurring in a specimen such as a steel material. The present invention relates to a method for evaluating by waves and an apparatus for evaluating the degree of deterioration thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】化学プラントや発電プラントにおける配
管、反応搭、タービン等の鋼材は、高温高圧環境下で酷
使され、鋭敏化等の材料劣化や粒界応力腐食割れ等の損
傷が発生する。その進行はやがてプラント等の施設の破
壊に繋がるため、かかる材料劣化等の進行程度を把握す
ることで、施設の各部位の寿命を推定する非破壊的手法
の確立が嘱望されていた。
2. Description of the Related Art Steel materials such as pipes, reaction towers, and turbines in chemical plants and power plants are heavily used under high-temperature and high-pressure environments, causing material deterioration such as sensitization and damage such as intergranular stress corrosion cracking. Since the progress will eventually lead to the destruction of facilities such as plants, establishment of a non-destructive method for estimating the life of each part of the facility by grasping the degree of progress of such material deterioration has been desired.

【0003】一方、材料の表面に超音波を斜めに入射
し、表面波を発生させると共に、後方散乱波の値が極大
となる入射角を求めることで、材料の表面波音速を求め
る手法については知られているが、当該技術をもって材
料の劣化度等を評価する手法については未だ知られてい
ない。
On the other hand, a method of obliquely incident an ultrasonic wave on the surface of a material to generate a surface wave and obtaining an incident angle at which the value of the backscattered wave is maximum, thereby obtaining a sound velocity of the surface wave of the material is described. Although it is known, a technique for evaluating the degree of deterioration of a material using the technique is not yet known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の実状に鑑
みて、本発明は、鋭敏化等の材料劣化や粒界応力腐食割
れ等の損傷を非破壊的手法により評価することの可能な
劣化度等評価方法及び評価装置を提供することを目的と
する。
In view of such a conventional situation, the present invention provides a degree of deterioration capable of evaluating material deterioration such as sensitization and damage such as intergranular stress corrosion cracking by a non-destructive method. It is an object to provide an equal evaluation method and an evaluation device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる表面波による試験体の劣化度等評価
方法の特徴は、表面波発生手段により試験体の表面にお
ける微小部分を刺激して表面波を発生させ、この試験体
の表面波音速により試験体の劣化又は損傷の程度を評価
することにある。
In order to achieve the above object, a feature of the method for evaluating the degree of deterioration of a test piece due to a surface wave according to the present invention is that a minute portion on the surface of the test piece is stimulated by a surface wave generating means. In this case, a surface wave is generated, and the degree of deterioration or damage of the test object is evaluated based on the surface acoustic wave velocity of the test object.

【0006】ここに、「表面波発生手段」を構成するに
際しては、「前記試験体の表面に超音波を斜めに入射さ
せる探触子」を備える場合と、「レーザーにより試験体
の表面を励起する」場合とがある。前者の場合、探触子
による受信波のうち後方散乱波の強度を測定し、その強
度が最大となる前記探触子の超音波入射角を求めること
で、前記試験体の表面波音速を求める。
Here, the "surface wave generating means" may be configured with a "probe for obliquely entering an ultrasonic wave into the surface of the test piece" or "exciting the surface of the test piece with a laser." Yes ". In the former case, the intensity of the backscattered wave among the waves received by the probe is measured, and the ultrasonic wave incident angle of the probe at which the intensity is maximized is determined, thereby determining the surface acoustic wave velocity of the test sample. .

【0007】発明者らの実験によれば、鋭敏化等の材料
劣化又は粒界応力腐食割れ等の損傷を発生した鋼材試験
体の表面波音速は、健全材の表面波音速よりも遅くなる
傾向にあることが判明した。しかも、後方散乱波では、
劣化材ほど超音波の入射部よりも隔たった位置のゲート
においてもその強度が低下しにくいことが判明し、健全
材との識別が容易となる。そこで、前記後方散乱波の強
度を二以上の異なったゲートにより測定すると、試験体
の劣化度等をより精密に評価できる。
According to the experiments performed by the inventors, the surface acoustic wave velocity of a steel specimen having undergone material deterioration such as sensitization or damage such as intergranular stress corrosion cracking tends to be lower than the surface acoustic wave velocity of a sound material. Turned out to be. Moreover, for backscattered waves,
It has been found that the strength of the deteriorated material is less likely to decrease even at a gate located at a position more distant from the incident portion of the ultrasonic wave, and it is easy to distinguish the material from a sound material. Therefore, when the intensity of the backscattered wave is measured by using two or more different gates, the degree of deterioration of the test object can be more accurately evaluated.

【0008】また、前記探触子の超音波入射角を一定に
維持しつつ前記探触子を移動させて前記超音波により前
記試験体の表面を走査し、前記後方散乱波の強度をCス
キャンにより表示し、前記超音波入射角を適宜変更して
同様の走査を行うようにしてもよい。「Cスキャンによ
り表示」とは、走査手段による超音波の入射部の座標に
連動させて選択されたゲートの後方散乱波の強度を色調
表示等により二次元的に表示することをいう。そして、
「超音波入射角を適宜変更」する度にCスキャン表示を
行うことで、後方散乱波強度の大きな入射角を求めるこ
とができる。
Further, the probe is moved while the ultrasonic wave incident angle of the probe is kept constant, and the surface of the test specimen is scanned by the ultrasonic wave, and the intensity of the backscattered wave is measured by C scan. And the same scan may be performed by appropriately changing the ultrasonic incident angle. "Display by C-scan" means that the intensity of the backscattered wave of the selected gate is displayed two-dimensionally by a color tone display or the like in association with the coordinates of the ultrasonic wave incident portion by the scanning means. And
By performing the C-scan display every time the “ultrasonic incident angle is appropriately changed”, an incident angle with a large backscattered wave intensity can be obtained.

【0009】一方、これらの劣化度等評価方法に用いる
劣化度等評価装置の特徴は、試験体の表面に超音波を斜
めに入射させると共に試験体の表面で発生した表面波の
後方散乱波を受信する探触子と、探触子からの超音波で
試験体の表面を走査させる探触子の走査手段と、探触子
の角度を調整する入射角調整手段と、前記探触子による
受信波のうち測定対象ゲートを選択するゲート手段と、
ゲート手段により選択された後方散乱波の強度を測定す
ると共に前記走査手段による前記超音波の入射部の座標
に連動させて表示する処理手段とを備えることにある。
On the other hand, the characteristics of the apparatus for evaluating the degree of deterioration used in these methods for evaluating the degree of deterioration, etc. are as follows. Ultrasonic waves are obliquely incident on the surface of the test piece and the backscattered wave of the surface wave generated on the surface of the test piece. A probe for receiving, scanning means of the probe for scanning the surface of the test object with ultrasonic waves from the probe, incident angle adjusting means for adjusting the angle of the probe, and reception by the probe Gate means for selecting a gate to be measured among the waves,
Processing means for measuring the intensity of the backscattered wave selected by the gate means and displaying the intensity in conjunction with the coordinates of the incident portion of the ultrasonic wave by the scanning means.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に、図1〜図4を参照しなが
ら、本発明の第一の実施形態を説明する。図1に示すよ
うに本発明にかかる劣化度等評価装置1は、試験体S上
の二次元平面を走査するセンサーユニット20と駆動ユ
ニット30とパーソナルコンピュータ40とCRT装置
50とにより構成されている。パーソナルコンピュータ
40は、汎用品に特定機能を実現するためのソフトウェ
アを組み込んだものである。このパーソナルコンピュー
タ40の操作により、駆動ユニット30を介してセンサ
ーユニット20を制御し、超音波を送・受信する。そし
て、その受信波形をパーソナルコンピュータ40で処理
し、処理結果をCRT装置50に表示する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a degradation degree etc. evaluation device 1 according to the present invention is configured by a sensor unit 20 for scanning a two-dimensional plane on a specimen S, a drive unit 30, a personal computer 40, and a CRT device 50. . The personal computer 40 is a general-purpose product in which software for realizing a specific function is incorporated. By operating the personal computer 40, the sensor unit 20 is controlled via the drive unit 30 to transmit and receive ultrasonic waves. Then, the received waveform is processed by the personal computer 40, and the processing result is displayed on the CRT device 50.

【0011】先の駆動ユニット30は、探触子21から
超音波を発信させ、また、探触子21から受信した超音
波を受信するためのパルサー/レシーバー31と、三つ
の駆動モーター22を駆動させるためのモータードライ
バ32とを備えている。これらパルサー/レシーバー3
1及びモータードライバ32は、A/Dコンバーター3
3を介してパーソナルコンピュータ40により制御され
る。また、A/Dコンバータ33を介してパーソナルコ
ンピュータ40にデジタル化された信号が入力される。
パーソナルコンピュー40におけるトリガー41及びモ
ーターコントローラ42は、キーボード等の制御手段4
3からの入力により起動する。トリガー41は、A/D
コンバーター33を介してパルサー/レシーバー31か
ら超音波を発信させると共に、後述するゲートを設定す
るためのタイマー45を起動させる。モーターコントロ
ーラ42は、A/Dコンバーター33,モータードライ
バ32を介して駆動モーター22を駆動させると共に、
その座標信号をメモリ44に送り込む。
The driving unit 30 transmits ultrasonic waves from the probe 21 and drives a pulsar / receiver 31 for receiving ultrasonic waves received from the probe 21 and three driving motors 22. And a motor driver 32 for driving the motor. These pulsers / receivers 3
1 and the motor driver 32 are A / D converters 3
3 is controlled by the personal computer 40. Further, a digitized signal is input to the personal computer 40 via the A / D converter 33.
The trigger 41 and the motor controller 42 in the personal computer 40 are controlled by a control unit 4 such as a keyboard.
Activated by input from 3. Trigger 41 is A / D
An ultrasonic wave is transmitted from the pulsar / receiver 31 via the converter 33, and a timer 45 for setting a gate to be described later is started. The motor controller 42 drives the drive motor 22 via the A / D converter 33 and the motor driver 32,
The coordinate signal is sent to the memory 44.

【0012】パルサー/レシーバー31で受信された信
号は、A/Dコンバーター33でデジタル化された後に
メモリ44に蓄積され、超音波入射部(Si)に対応す
るモーターコントローラ42の座標信号と共に、処理手
段46を介して処理結果がCRT装置50に表示され
る。また、メモリ44に座標信号と共に蓄えられた受信
波形は、タイマー45によりゲート毎に分別され、処理
手段46を介して信号処理がなされ、色調表示によりC
RT装置50に分析結果が表示される。なお、本実施形
態では、表面波としてレイリー波を使用しているが、ク
リーピング波や表面SH波を表面波として使用すること
も可能である。すなわち、本発明では、あらゆる種類の
表面を伝播する波を「表面波」として使用することが可
能である。
The signal received by the pulsar / receiver 31 is digitized by the A / D converter 33 and then stored in the memory 44, and processed together with the coordinate signal of the motor controller 42 corresponding to the ultrasonic wave incident part (Si). The processing result is displayed on the CRT device 50 via the means 46. The received waveform stored together with the coordinate signal in the memory 44 is separated for each gate by a timer 45, subjected to signal processing via a processing means 46, and displayed as a color tone.
The analysis result is displayed on the RT device 50. In the present embodiment, a Rayleigh wave is used as a surface wave, but a creeping wave or a surface SH wave may be used as a surface wave. That is, in the present invention, waves propagating on all kinds of surfaces can be used as “surface waves”.

【0013】図2に示すように、本発明にかかるセンサ
ーユニット20は、大略、先の探触子21と、貯液手段
である水Wを蓄える水槽24と、探触子21を走査させ
るための走査機構25とより構成されている。この走査
機構25において、同図紙面垂直方向に配向した一対の
Y軸ガイド25a,25aが水槽24上に載置されてお
り、一対のY軸スライダー25b,25bが図示しない
第一の駆動モーター22により駆動されて各Y軸ガイド
25a上で摺動する。また、一対のY軸スライダー25
b,25bに跨る一本のX軸ガイド25cに沿ってX軸
スライダー25dが先の第二の駆動モーター22の駆動
により摺動する。X軸スライダー25d上に設けられた
角保持部25eは、先の第三の駆動モーター22により
探触子21を支持する支持棒25fの角度を変更可能で
あり、また、その角度を保持する。
As shown in FIG. 2, a sensor unit 20 according to the present invention generally has a probe 21 for scanning, a water tank 24 for storing water W as a liquid storage means, and a probe 21 for scanning. And a scanning mechanism 25. In this scanning mechanism 25, a pair of Y-axis guides 25a, 25a oriented in the direction perpendicular to the paper of FIG. 1 are mounted on a water tank 24, and a pair of Y-axis sliders 25b, 25b are connected to a first drive motor 22 (not shown). And slides on each Y-axis guide 25a. Also, a pair of Y-axis sliders 25
The X-axis slider 25d slides along the single X-axis guide 25c straddling b and 25b by the driving of the second drive motor 22 described above. The angle holding portion 25e provided on the X-axis slider 25d can change the angle of the support rod 25f that supports the probe 21 by the third drive motor 22, and holds the angle.

【0014】本実施形態に用いられる試験体Sは平板状
に形成されており、上面略水平な載置台24a上に載置
される。先のY軸ガイド25a及びX軸ガイド25c
は、試験体Sの表面ないし載置台24aの表面と平行を
保って載置され、後述のゲート位置を合わせ易いよう
に、これら試験体S及び載置台24a上面とほぼ平行に
探触子21を走査させることができる。試験に際して
は、試験体Sの上面には、1〜2mm程度の小さな健全
材よりなる比較用試験片Cを載置しておく。
The test sample S used in the present embodiment is formed in a flat plate shape, and is mounted on a mounting table 24a having a substantially horizontal upper surface. Previous Y-axis guide 25a and X-axis guide 25c
Are placed in parallel with the surface of the specimen S or the surface of the mounting table 24a, and the probe 21 is placed substantially in parallel with the upper surface of the specimen S and the mounting table 24a so that a gate position described later can be easily adjusted. Can be scanned. At the time of the test, a comparative test piece C made of a small sound material of about 1 to 2 mm is placed on the upper surface of the test piece S.

【0015】図4に示すように、探触子21から水Wを
介して試験体Sの表面に矢印Pの如く入射される超音波
は、次の式(1)の関係を満たす入射角iをとる場合、
表面波Psとして試験体S内に入射する。 C1/Sin(i)=C2/Sin90° …(1) ここに入射角iは探触子21からの超音波の入射角であ
り、C1は水W中における超音波の音速であり、C2は
Sにおける表面波の音速である。式(1)のC1=14
80(m/s)、Sin90°=1をそれぞれ代入して
整理すると、次式(2)が得られる。よって、入射角i
の大きさにより、表面波の音速C2が求められる。 C2=1480/Sin(i) (m/s) …(2)
As shown in FIG. 4, the ultrasonic wave incident from the probe 21 through the water W to the surface of the test piece S as shown by the arrow P has an incident angle i satisfying the following equation (1). If you take
The light enters the specimen S as a surface wave Ps. C1 / Sin (i) = C2 / Sin90 ° (1) Here, the incident angle i is the incident angle of the ultrasonic wave from the probe 21, C1 is the sound speed of the ultrasonic wave in the water W, and C2 is The sound speed of the surface wave at S. C1 = 14 in equation (1)
By substituting 80 (m / s) and Sin 90 ° = 1, the following equation (2) is obtained. Therefore, the incident angle i
The sound velocity C2 of the surface wave is determined by the magnitude of C2 = 1480 / Sin (i) (m / s) (2)

【0016】そして、表面波Psの発生に伴い、この表
面波Psの進行方向とは反対側に向かって後方散乱波P
rが発生する。この後方散乱波Prは、入射部Siを通
って再び先の矢印P方向とは逆の矢印R方向に向かい、
探触子21により受信される。
[0016] With the generation of the surface wave Ps, the backscattered wave P is generated in a direction opposite to the traveling direction of the surface wave Ps.
r occurs. The backscattered wave Pr passes through the incident portion Si and again travels in the direction of arrow R opposite to the direction of arrow P,
It is received by the probe 21.

【0017】図3は、受信波の時間に対する強度変化を
示すグラフである。同図(a)は、健全なCr−Mo鋼
に対し入射角i=29度で超音波を入射した場合であ
り、同図(b)は入射角i=35度で同じ条件の試験体
Sに対し超音波を入射した場合である。入射角i=29
度の場合の方が入射角i=35度の場合よりもその受信
波形の強度が全体として大となっている。本グラフから
も理解されるように、入射角iの値が試験体Sの表面波
音速にとって最も適切な値となる場合に、受信される後
方散乱波の強度は最も高くなる。よって、選択されたゲ
ートにおける後方散乱波の受信強度が極大となる入射角
iの値を求めることによって、試験体Sの表面音速C2
を求めることが可能となる。
FIG. 3 is a graph showing a change in intensity of a received wave with respect to time. FIG. 6A shows a case where ultrasonic waves are incident on a sound Cr-Mo steel at an incident angle i = 29 degrees, and FIG. 6B shows a specimen S under the same conditions at an incident angle i = 35 degrees. This is a case where ultrasonic waves are incident on. Incident angle i = 29
In the case of degrees, the intensity of the received waveform is larger as a whole than in the case of the incident angle i = 35 degrees. As can be understood from this graph, when the value of the incident angle i becomes the most appropriate value for the surface acoustic wave velocity of the test sample S, the intensity of the received backscattered wave becomes highest. Therefore, by obtaining the value of the incident angle i at which the reception intensity of the backscattered wave at the selected gate is maximized, the surface sound speed C2 of the test object S is obtained.
Can be obtained.

【0018】図3において、後方散乱波Prは表面反射
による受信波が観察される時間ti以降の部分に相当
し、この後方散乱波Prを選択的に受信するために、複
数のゲートG1〜G8が設定される。各ゲートG1〜G
8の間隔は、時間にして1μs、距離にして1.44m
m程度に相当するが、受信波形の状況に応じて適宜変更
する。時間tiの値は、グラフの観察によっても推定可
能であるが、水Wの音速C1及び探触子21と試験体S
との表面の距離が走査機構25ほぼ一定の既知の値であ
ることから、図1のトリガー41及びタイマー45によ
り把握可能であり、同様に各ゲートG1〜G8の間隔も
適宜設定変更が可能である。
In FIG. 3, the backscattered wave Pr corresponds to a portion after time ti when a received wave due to surface reflection is observed. In order to selectively receive the backscattered wave Pr, a plurality of gates G1 to G8 are provided. Is set. Each gate G1 to G
The interval of 8 is 1 μs in time and 1.44 m in distance.
m, but is appropriately changed according to the state of the received waveform. Although the value of the time ti can be estimated by observing the graph, the sound speed C1 of the water W, the probe 21 and the test piece S
Since the distance of the surface from the scanning mechanism 25 is a substantially constant known value, it can be grasped by the trigger 41 and the timer 45 in FIG. 1, and similarly, the interval between the gates G1 to G8 can be appropriately changed. is there.

【0019】一方、図3(c)、(d)は、粒界応力腐
食割れにより損傷したCr−Mo鋼を試験体Sとし、入
射角をi=29°及びi=35°として測定した結果を
示すグラフである。同図から理解可能なように、ゲート
G1〜G8における信号の全体的な強度は、入射角i=
35°の場合の方が入射角i=29°より大きくなって
いる。このことは、先の健全材として試験体Sを用いた
場合と逆になっており、先の式(2)を考慮すると表面
波の音速C2は低下していることが伺える。よって、後
方散乱波Prの強度が最大となる入射角iを求めること
で、試験体Sの表面の劣化度等ないしその試験体全体の
劣化度等を表面波の音速により評価することが可能とな
る。
On the other hand, FIGS. 3 (c) and 3 (d) show the results obtained by using a Cr-Mo steel damaged by intergranular stress corrosion cracking as a test specimen S and setting the incident angles to i = 29 ° and i = 35 °. FIG. As can be understood from the figure, the overall intensity of the signal at the gates G1 to G8 depends on the incident angle i =
In the case of 35 °, the incident angle i is larger than 29 °. This is opposite to the case where the specimen S is used as the sound material, and it can be seen that the sound velocity C2 of the surface wave is reduced in consideration of the equation (2). Therefore, by obtaining the incident angle i at which the intensity of the backscattered wave Pr is maximized, it is possible to evaluate the degree of deterioration of the surface of the specimen S or the degree of deterioration of the entire specimen by the sound velocity of the surface wave. Become.

【0020】また、先の図3(a)及び(d)を比較す
る。健全材における後方散乱波の強度は、第二ゲートG
2辺りでかなり小さくなるのに対し、損傷材の場合は、
後半部のゲートG6〜G8辺りでもかなり大きな信号強
度を保っている。このことは、粒界応力腐食割れ等によ
る微小空間の存在によって後方散乱波が強く発生してい
ることが原因であると推察される。よって、入射部Si
の近傍である第一,第二ゲートG1,G2の後方散乱波
の強度によりこの入射部Si近傍部分の音速を測定する
ほか、これとは異なる例えば第六〜第八ゲートG6〜G
8辺りの隔たった位置での後方散乱波の強度をもさらに
測定することで、試験体Sの損傷程度ないし劣化度等を
より精密に評価することが可能となる。なお、先の比較
用試験片Cを試験体Sの表面に載置したとしても、その
厚みが1〜2mm程度であれば、先のゲートの位置のず
れも僅かであるため、特に後半部のゲートにおいて評価
を行う場合にはその誤差影響が非常に小さいものとなる
利点がある。
Further, FIGS. 3A and 3D will be compared. The intensity of the backscattered wave in the sound material is determined by the second gate G
Whereas the size of the damaged material is considerably smaller around 2 points,
A considerable signal strength is maintained also in the vicinity of the gates G6 to G8 in the latter half. This is presumed to be due to the strong generation of backscattered waves due to the presence of minute spaces due to intergranular stress corrosion cracking and the like. Therefore, the incident part Si
, The sound speed near the incident portion Si is measured based on the intensity of the backscattered waves of the first and second gates G1 and G2, which are different from this, for example, the sixth to eighth gates G6 to G
By further measuring the intensity of the backscattered wave at eight or more separated positions, the degree of damage or the degree of deterioration of the test sample S can be more accurately evaluated. Even if the comparative test piece C is placed on the surface of the test piece S, if the thickness is about 1 to 2 mm, the displacement of the previous gate is very small. When the evaluation is performed at the gate, there is an advantage that the influence of the error is very small.

【0021】上述の本劣化度等評価装置1により試験体
Sの劣化度等を評価するに当たっては、先の走査機構2
5により探触子21をX−Y方向に移動させて、超音波
により試験体Sの表面をくまなく走査する。そして、各
ゲートG1〜G8毎にその選択されたゲートの信号強度
の最大値ないしそのゲートの信号強度の積分値を、各デ
ータの座標値に連動させて色調表示により二次元表示を
行う。かかる走査は、先のタイマー45及び処理手段4
6によってCRT装置50または図示しないカラープリ
ンター等に表示され、評価に供される。なお、先の比較
用試験片Cを試験体S上に載置しておくことによって、
劣化度等の評価がより確実に行える。
When the deterioration degree and the like of the test sample S are evaluated by the above-described deterioration degree and the like evaluation apparatus 1, the scanning mechanism 2 is used.
The probe 21 is moved in X and Y directions by 5 and the entire surface of the test sample S is scanned by ultrasonic waves. The maximum value of the signal intensity of the selected gate or the integrated value of the signal intensity of the gate for each of the gates G1 to G8 is displayed two-dimensionally by color tone display in conjunction with the coordinate value of each data. Such scanning is performed by the timer 45 and the processing unit 4 described above.
The information is displayed on the CRT device 50 or a color printer (not shown) by 6 and is provided for evaluation. By placing the comparative test piece C on the test piece S,
The degree of deterioration and the like can be more reliably evaluated.

【0022】次に、図5を参照しつつ、本発明の第二の
実施形態について説明する。図5に示すように、レーザ
ー音速測定装置60は、第一、第二レーザーL1,L2
から第一、第二レーザー光P1,P2をそれらの入射角
θが同一となるように入射させて入射部Si近傍を励起
し、これによって表面波Psを発生させる。表面Psの
音速は両レーザー光P1,P2の干渉によって変更可能
である。表面波Psの音速に相当する干渉縞の速度C2
は、次式(3)により求められる。 C2=(ω2−ω1)/(2KSinθ) …(3) ここにKは、第二,第三レーサー光P1,P2の波数の
差を意味し、また、ω2,ω1はそれぞれ第三レーザー
光P2及び第二レーザー光P1の周波数を意味する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the laser sound velocity measuring device 60 includes first and second lasers L1 and L2.
Then, the first and second laser beams P1 and P2 are incident so that their incident angles θ are the same to excite the vicinity of the incident portion Si, thereby generating a surface wave Ps. The sound speed of the surface Ps can be changed by interference between the two laser beams P1 and P2. The speed C2 of the interference fringe corresponding to the sound speed of the surface wave Ps
Is obtained by the following equation (3). C2 = (ω2−ω1) / (2KSinθ) (3) where K means the difference between the wave numbers of the second and third racer lights P1 and P2, and ω2 and ω1 are the third laser lights P2, respectively. And the frequency of the second laser light P1.

【0023】第三レーザーL3からハーフミラー61を
介して入射部Si近傍の試験体S表面に垂直に入射され
た第三レーザー光P3は、試験体Sの表面で反射されて
ハーフミラーの奥に導かれる。この奥に導かれた第三レ
ーザー光P3は図示しない比較用レーザー光と合成さ
れ、それらの干渉縞が表面波Psの強度を表示するもの
として観察される。かかる干渉縞により、表面波Psが
最も高強度となるように第一、第二レーザー光P1,P
2の周波数を変更し、そのときに求められる干渉縞の速
度C2が表面波の速度に相当する。
The third laser beam P3 perpendicularly incident on the surface of the test piece S near the incident portion Si from the third laser L3 via the half mirror 61 is reflected on the surface of the test piece S and goes deep in the half mirror. Be guided. The third laser light P3 guided to the back is combined with a comparative laser light (not shown), and the interference fringes are observed as indicating the intensity of the surface wave Ps. Due to such interference fringes, the first and second laser beams P1 and P1 are arranged such that the surface wave Ps has the highest intensity.
2 is changed, and the speed C2 of the interference fringes obtained at that time corresponds to the speed of the surface wave.

【0024】次に本発明のさらに他の実施の可能性につ
いて説明する。上記第一の実施形態においては水液手段
として水槽24を用いたが、この水槽24の代わりに超
音波を通しやすいゴム膜を備えたタンクを貯液手段とし
て用い、先の走査機構25や探触子21を収納したポー
タブル型のセンサヘッドにより、試験体の表面を超音波
走査することも可能である。上記第一実施形態では、鋼
材における粒界応力腐食割れの程度を評価した。しか
し、本発明は、粒界応力腐食割れ以外の損傷や、鋭敏化
等の材料劣化の程度を評価できることが発明者らによっ
て確認されている。また、本発明における「劣化度等」
には、例えば酸化皮膜の形成、浸炭、窒化、脱炭、元素
の濃化のような表面改質等をも含むものとする。上記各
実施形態においては、表面が平らな鋼材に本発明を適用
したが、鋼管等の表面が屈曲した種々の形状や、鋼材以
外の材料の試験体に対しても本発明は適用可能である。
Next, still another embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the water tank 24 is used as the water liquid means. However, instead of the water tank 24, a tank having a rubber film through which ultrasonic waves can easily pass is used as the liquid storage means, and the scanning mechanism 25 and the searching means are used. Ultrasonic scanning of the surface of the test piece is also possible using a portable sensor head containing the touch element 21. In the first embodiment, the degree of intergranular stress corrosion cracking in a steel material was evaluated. However, it has been confirmed by the inventors that the present invention can evaluate the degree of material deterioration such as damage other than grain boundary stress corrosion cracking and sensitization. In the present invention, “deterioration degree etc.”
Includes, for example, formation of an oxide film, carburization, nitriding, decarburization, surface modification such as element concentration, and the like. In each of the above embodiments, the present invention is applied to a steel material having a flat surface, but the present invention is also applicable to various shapes in which the surface of a steel pipe or the like is bent or a test piece of a material other than a steel material. .

【0025】[0025]

【発明の効果】このように、上記本発明にかかる表面波
による試験体の劣化度等評価方法及び評価装置の特徴に
よれば、試験体の表面波音速が、鋼材等の試験体の鋭敏
化や粒界応力腐食割れ等による劣化度等を実際に代表す
ることが判明した。そして、かかる音速の測定によって
鋼材等の試験体の劣化度等を非破壊的に評価することが
可能となった。
As described above, according to the method and apparatus for evaluating the degree of deterioration of a test piece due to the surface wave according to the present invention, the sound velocity of the surface wave of the test piece can be increased by increasing the sensitivity of the test piece such as steel. It has been found that the degree of deterioration caused by cracks and intergranular stress corrosion cracking is actually represented. The measurement of the sound speed makes it possible to non-destructively evaluate the degree of deterioration of a test piece such as a steel material.

【0026】また、後方散乱波の強度が最大となる超音
波入射角を求めることで、試験体の表面波音速を求める
場合、劣化又は損傷の程度が進行するに従って、超音波
の入射部から隔たった位置に相当するゲートの後方散乱
波も健全材に比較して大きな値となるため、劣化度等の
評価がより容易となった。特に、後方散乱波の強度を二
以上の異なったゲートにより測定することで、試験体の
劣化度等をより精密に評価できるようになった。
When the sound wave velocity at which the intensity of the backscattered wave is maximized is determined to determine the sound velocity of the surface wave of the specimen, the distance from the ultrasonic wave incident part increases as the degree of deterioration or damage progresses. Since the backscattered wave of the gate corresponding to just the position also has a large value as compared with the sound material, the evaluation of the degree of deterioration and the like becomes easier. In particular, by measuring the intensity of the backscattered wave using two or more different gates, the degree of deterioration of the test specimen can be more accurately evaluated.

【0027】さらに、超音波を用いた試験体表面の走査
に伴い後方散乱波の強度をCスキャンにより表示し、超
音波入射角を適宜変更して同様の走査を行う場合には、
各角度毎の強度分布と各ゲート毎の強度分布との双方を
求めることで、表面波音速C2による劣化度等の評価を
多面的に行えるようになった。
Further, in the case where the intensity of the backscattered wave is displayed by C-scan along with the scanning of the specimen surface using the ultrasonic wave, and the same scanning is performed by appropriately changing the incident angle of the ultrasonic wave,
By obtaining both the intensity distribution for each angle and the intensity distribution for each gate, it is possible to evaluate the degree of deterioration and the like due to the surface acoustic wave velocity C2 from multiple aspects.

【0028】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。
It should be noted that reference numerals written in the claims are merely for convenience of comparison with the drawings, and the present invention is not limited to the configuration of the attached drawings by the writing. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる劣化度等評価装置の論理ブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a logical block diagram of a degradation degree etc. evaluation device according to the present invention.

【図2】センターユニットの概略を示す水槽の一部を切
り替えた側面図である。
FIG. 2 is a side view showing an outline of a center unit in which a part of a water tank is switched.

【図3】探触子の受信波の時間に対する強度の変化を示
すグラフであり、(a)は健全材における入射角i=2
9°の場合、(b)は健全材における入射角i=35°
の場合、(c)は損傷材における入射角i=29°の場
合、(d)損傷材における入射角i=35°の場合をそ
れぞれ示す。
FIG. 3 is a graph showing a change in intensity of a received wave of a probe with respect to time, wherein (a) is an incident angle i = 2 in a sound material;
In the case of 9 °, (b) is an incident angle i = 35 ° in a sound material.
(C) shows the case where the incident angle i of the damaged material is 29 °, and (d) shows the case where the incident angle i of the damaged material is 35 °.

【図4】探触子から試験体に入射される表面波と後方散
乱波との関係を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a surface wave and a backscattered wave incident on a test sample from a probe.

【図5】本発明の第二の実施形態を示す図4相当図であ
る。
FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 4, showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 劣化度等評価装置 20 センサーユニット 21 探触子 22 駆動モーター 24 水槽(貯液手段) 24a 載置台 25 走査手段 25aX軸ガイド 25bX軸スライダー 25cY軸ガイド 25dY軸スライター 25e角保持部(入射角調整手段) 25f支持棒 30 駆動ユニット 31 パルサー/レシーバー 32 モータードライバ 33 A/Dコンバーター 40 パーソナルコンピュータ 41 トリガー 42 モーターコントローラ 43 制御手段 44 メモリ 45 タイマー 46 処理手段 50 CRT装置 G1〜8 第一〜第八ゲート 60 レーザー装置 L1〜3 第一〜第三レーザー P1〜3 第一〜第三レーザー光 i 入射角 θ 入射角 Ps表面波 Pr後方散乱波 S 試験体 Si入射部 C 比較用試験片 W 水。。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deterioration degree etc. evaluation apparatus 20 Sensor unit 21 Probe 22 Drive motor 24 Water tank (liquid storage means) 24a Mounting table 25 Scanning means 25a X-axis guide 25b X-axis slider 25cY-axis guide 25dY-axis slider 25e Angle holder (incident angle adjustment) Means) 25f support rod 30 drive unit 31 pulser / receiver 32 motor driver 33 A / D converter 40 personal computer 41 trigger 42 motor controller 43 control means 44 memory 45 timer 46 processing means 50 CRT device G1-8 first to eighth gates Reference Signs List 60 laser apparatus L1 to 3 First to third lasers P1 to 3 First to third laser light i Incident angle θ Incident angle Ps Surface wave Pr Backscattered wave S Specimen Si incident part C Comparative test piece W Water. .

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面波発生手段(1,60)により試験
体(S)の表面における微小部分(Si)を刺激して表
面波(Ps)を発生させ、この試験体(S)の表面波音
速(C2)により試験体(S)の劣化又は損傷の程度を
評価する表面波による試験体の劣化度等評価方法。
1. A surface wave (Ps) is generated by stimulating a minute portion (Si) on a surface of a test object (S) by a surface wave generating means (1, 60), and the surface wave of the test object (S) is generated. A method for evaluating the degree of deterioration or the like of a test object due to surface waves, which evaluates the degree of deterioration or damage of the test object (S) based on the speed of sound (C2).
【請求項2】 前記表面波発生手段(1)が前記試験体
(S)の表面に超音波を斜めに入射させる探触子(2
1)を備え、この探触子(21)による受信波のうち後
方散乱波(G1〜G8)の強度を測定し、その強度が最
大となる前記探触子(21)の超音波入射角(i)を求
めることで、前記試験体(S)の表面波音速(C2)を
求める請求項1に記載の表面波による試験体の劣化度等
評価方法。
2. A probe (2) in which said surface wave generating means (1) makes ultrasonic waves obliquely incident on the surface of said specimen (S).
1), the intensity of the backscattered waves (G1 to G8) among the waves received by the probe (21) is measured, and the ultrasonic incident angle ( The method for evaluating the degree of deterioration of a test object due to a surface wave according to claim 1, wherein the sound wave velocity (C2) of the test object (S) is obtained by obtaining i).
【請求項3】 前記後方散乱波の強度を二以上の異なっ
たゲートにより測定する請求項2に記載の表面波による
試験体の劣化度等評価方法。
3. The method according to claim 2, wherein the intensity of the backscattered wave is measured by two or more different gates.
【請求項4】 前記探触子の超音波入射角(i)を一定
に維持しつつ前記探触子を移動させて前記超音波により
前記試験体(S)の表面を走査し、前記後方散乱波(G
1〜G8)の強度をCスキャンにより表示し、前記超音
波入射角(i)を適宜変更して同様の走査を行う請求項
2又は3のいずれかに記載の表面波による試験体の劣化
度等評価方法。
4. The ultrasonic probe scans the surface of the specimen (S) by moving the probe while keeping the ultrasonic incident angle (i) of the probe constant, and the backscattering. Wave (G
The degree of deterioration of a test specimen due to a surface wave according to claim 2 or 3, wherein the intensity of (1) to (G8) is displayed by a C scan, and the same scan is performed by appropriately changing the ultrasonic incident angle (i). Evaluating method.
【請求項5】 請求項2〜4のいずれかに記載の表面波
による試験体の劣化度等評価方法に用いる劣化度等評価
装置であって、試験体(S)の表面に超音波を斜めに入
射させると共に試験体(S)の表面で発生した表面波の
後方散乱波(G1〜G8)を受信する探触子(21)
と、探触子(21)からの超音波で試験体(S)の表面
を走査する探触子(21)の走査手段(25)と、探触
子の角度を調整する入射角調整手段(25e)と、前記
探触子による受信波のうち測定対象ゲートを選択するゲ
ート手段(45)と、ゲート手段(45)により選択さ
れた後方散乱波(G1〜G8)の強度を測定すると共に
前記走査手段(25)による前記超音波の入射部(S
i)の座標に連動させて表示する処理手段(46)とを
備えた表面波による試験体の劣化度等評価装置。
5. An apparatus for evaluating the degree of deterioration of a test piece according to claim 2, wherein the ultrasonic wave is obliquely applied to the surface of the test piece (S). (21) for receiving the backscattered waves (G1 to G8) of the surface wave generated on the surface of the test sample (S) while being incident on the sample (S)
Scanning means (25) of the probe (21) for scanning the surface of the test object (S) with ultrasonic waves from the probe (21); and incident angle adjusting means (25) for adjusting the angle of the probe. 25e), a gate means (45) for selecting a gate to be measured among the waves received by the probe, and measuring the intensity of the backscattered waves (G1 to G8) selected by the gate means (45), and The ultrasonic wave incident part (S) by the scanning means (25)
A device for evaluating the degree of deterioration of a test object due to a surface wave, comprising a processing means (46) for displaying the image in association with the coordinates of (i).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004184378A (en) * 2002-12-06 2004-07-02 Koyo Seiko Co Ltd Inspection method of decarbonization or burn mark of steel component
JP2007057327A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Fuji Electric Systems Co Ltd Polymer material deterioration diagnosis method

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