JPH10239291A - レール用超音波探傷装置 - Google Patents

レール用超音波探傷装置

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JPH10239291A
JPH10239291A JP9042021A JP4202197A JPH10239291A JP H10239291 A JPH10239291 A JP H10239291A JP 9042021 A JP9042021 A JP 9042021A JP 4202197 A JP4202197 A JP 4202197A JP H10239291 A JPH10239291 A JP H10239291A
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JP
Japan
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hot stamp
rail
probe
detecting
flaw detection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9042021A
Other languages
English (en)
Inventor
Yohei Kawabata
洋平 川畑
Shigeji Wakabayashi
茂治 若林
Shin Murata
伸 村田
Kazuhiko Saeki
和彦 佐伯
Toshiji Tsuboi
利治 坪井
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.)
NIPPON KURAUTO KUREEMAA FUERUSUTAA KK
Nippon Steel Corp
KJTD Co Ltd
Original Assignee
NIPPON KURAUTO KUREEMAA FUERUSUTAA KK
Nippon Steel Corp
KJTD Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットスタンプの有無に関わらずレールの全
範囲を探傷できる超音波探傷装置と探傷方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 ホットスタンプ検出用探触子を、被検査
材の搬送方向上流側に配置してホットスタンプの有無を
識別した上で、内部欠陥検出用探触子の探傷ゲートを変
更することで、表面不感帯を低減しかつ過検率を抑える
ことが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はレールに超音波をあ
て内部欠陥を検出する超音波探傷装置及び探傷方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、超音波探傷装置による走間搬送さ
れたレールの内部欠陥検出は、ホットスタンプがレール
の長手方向に規則的に刻印されているため、被検査レー
ル全長に対し、ホットスタンプ深さ分を考慮した探傷ゲ
ートに固定して探傷を行っていた。ここで探傷ゲートと
はエコーを受信する時間的範囲のことで、被検査レール
の断面方向に対する探傷有効範囲のことを示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように探傷ゲー
トが固定の探傷装置の場合、探傷ゲートをホットスタン
プ深さ部分にあわせて設定すると、ホットスタンプ以外
の部分では柱部の探傷可能な領域に対して実際の探傷領
域が狭くなり、未探傷領域(以下表面不感帯)が増えて
しまうという問題がある。また、逆に表面不感帯を低減
するためにホットスタンプ以外の部分にあわせて探傷ゲ
ートを設定すると、ホットスタンプ部分において欠陥エ
コーと誤認識し、過検率が増加するという問題がある。
【0004】従って、本発明では上記問題点を解決し、
ホットスタンプの有無に関わらず、レールの全範囲を精
度よく探傷できる超音波探傷装置と探傷方法を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るレール超音波探傷装置は、長手方向にホ
ットスタンプが規則的に刻印されているレールの内部欠
陥を走間搬送しながら検出する超音波探傷装置におい
て、内部欠陥検出用探触子と、該内部欠陥検出用探触子
のレール搬送方向上流に配置したホットスタンプ検出用
探触子と、該ホットスタンプ検出用探触子により検出し
たホットスタンプ位置をレール搬送位置に応じてトラッ
キングするトラッキング処理部と、前記内部欠陥検出用
探触子の探傷ゲートをホットスタンプの有無に応じて変
更し、内部欠陥を弁別する信号処理部より構成されるこ
とを特徴とする。
【0006】また、本発明に係るレール用超音波探傷方
法は、長手方向にホットスタンプが規則的に刻印されて
いるレールの内部欠陥を走間搬送しながら検出する超音
波探傷方法において、ホットスタンプ検出用の探触子が
ホットスタンプを検出すると、検出位置をレールの搬送
に応じてトラッキングし、ホットスタンプ通過領域の各
内部欠陥用探触子の位置をホットスタンプが通過した際
に、自動的に各内部欠陥検出用探触子の探傷ゲートを変
更することを特徴とする。
【0007】本発明を具体的にいえば、内部欠陥検出用
の探触子と、該内部欠陥検出用探触子のレール搬送方向
上流に配置したホットスタンプ検出用探触子と、該ホッ
トスタンプ検出用探触子の出力電気信号を増幅、A/D
変換、ホットスタンプゲート処理しホットスタンプの有
無を判定するホットスタンプ信号処理部と、検出したホ
ットスタンプ位置をレールの搬送位置に応じてトラッキ
ングするトラッキング処理部と、前記内部欠陥検出用探
触子の出力電気信号を増幅、A/D変換、探傷ゲート処
理し疵の有無を判定する探傷信号処理部で構成される超
音波探傷装置において、前記ホットスタンプ信号処理の
結果、ホットスタンプ有りと判断した場合には、ホット
スタンプ位置をトラッキングしてホットスタンプ通過領
域の各内部欠陥検出用探触子のところをホットスタンプ
が通過した際に探傷信号処理部において探傷ゲートを自
動的に可変させたうえで疵弁別をすることを内容とす
る。
【0008】
【発明の実施の形態】超音波はレールに限らず被検査材
の面や異形状部に当ると、反射する性質がある。被検査
材の内部欠陥検出のために、超音波探触子から発せられ
る音波が水、油などの媒体を通して被検査材に到達する
と被検査材の表面で表面反射エコーが戻ってくる。さら
に被検査材鋼中を伝搬した超音波は、被検査材底面に到
達すると底面エコーが反射してくる。その様子を示した
のが図2である。
【0009】図2の(a)は被検査材であるレール6の
長手方向に対して、ある2つの断面において内部欠陥検
出用探触子2が探傷していることを表している。図2の
(b)はホットスタンプ以外の部分に超音波をあててい
ることを示し、円内はそのときの反射エコーで横軸に時
間、縦軸にエコー高さを示す。一方、被検査材表面にく
さび形状等の刻印またはへこみがあると、超音波はある
一定のビーム幅をもっていることから、被検査材表面で
表面エコーが反射し、引続き刻印底で刻印底面エコーが
反射する。その様子を示したのが図2の(c)である。
図2の(c)は被検査材であるレール6の柱部のホット
スタンプ部分に超音波をあてていることを示し、また、
図2の(c)の円内はそのときの反射エコーで横軸に時
間、縦軸にエコー高さを示す。
【0010】図2の(b)と(c)の両者を比較する
と、ホットスタンプがない場合には、レール表面からの
反射エコー(以下Sエコー)の広がりが小さいのに対
し、ホットスタンプ部分ではレール表面からのSエコー
の広がりが大きいことがわかる。したがって、図2にお
いて探傷ゲートが固定の場合、探傷ゲート設定1に設定
するとホットスタンプ部以外の部分(図2の(b))で
は最適だが、ホットスタンプ部分(図2の(c))では
Sエコーを疵とみなしてしまい、過検出が増加する。ま
た、探傷ゲート設定2に設定するとホットスタンプ部以
外の部分(図2の(b))で表面不感帯が増加してしま
う。そこで、事前にホットスタンプ位置を検出し、ホッ
トスタンプ部分では探傷ゲート設定1を、ホットスタン
プ以外の部分では探傷ゲート設定2というように探傷ゲ
ートを可変させれば、表面不感帯を極力おさえ、かつ過
検出を低減することが可能であるといえる。
【0011】上記の考え方に基づいて本発明では、ホッ
トスタンプ検出用探触子を内部欠陥検出用探触子の搬送
方向上流に設ける。ホットスタンプ検出用探触子はレー
ル表面に焦点をあわせておき、レール表面の位置に表面
検出用ゲート(以下Sゲート)を、ホットスタンプ深さ
分の位置にホットスタンプ検出用ゲート(以下ホットス
タンプゲート)を設ける。図3の(a)はレールの長手
方向に対してある2つの断面においてホットスタンプ検
出用探触子で探傷していることを表しており、図3の
(b)はホットスタンプ以外の部分に、また、図3の
(c)はホットスタンプ部分に超音波をあてていること
を示す。図3の(b),(c)の円内のグラフはそれぞ
れの位置での反射エコーで横軸に時間、縦軸にエコー高
さを示す。
【0012】この図3からわかるように、ホットスタン
プがない場合にはSゲート内にSエコーが立ち、ホット
スタンプゲート内は反射エコーが小さいのに対して、ホ
ットスタンプがある場合にはSゲート内のSエコーが小
さくなり、逆にホットスタンプゲート内での反射エコー
が大きくなる。したがって、Sゲート内及びホットスタ
ンプゲート内にそれそれ閾値を設定すれば、Sゲート内
の反射エコーが一定レベル以上かつホットスタンプゲー
ト内の反射エコーが一定レベル以下のときにはホットス
タンプがない部分と識別し、Sゲート内の反射エコーが
一定レベル以下かつホットスタンプゲート内の反射エコ
ーが一定レベル以上のときにはホットスタンプ部分と識
別することが可能となる。
【0013】
【実施例】本発明にかかるレール用超音波探傷装置の一
実施例を図面に基づき説明する。図4において探傷装置
は、レール6を被検査材としてこの内部に存在する欠陥
を検出するものであり、その機構部は、ホットスタンプ
検出用の検出器(探触子)1がレール進行方向の入側に
配置され、その下流側にレール柱部の内部欠陥検出用の
探触子2がn個配置されている(例えば、2a、2b、
2nとする)。図示していないがそれぞれの探触子はそ
れぞれの探触子保持機構によって連結され保持されてい
る。なお、柱部に複数個の探触子を配置しているのは、
各々の探触子が探傷カバーする範囲が限られているため
で、また、長手方向にずらして配置しているのは、互い
の探触子が干渉するのを防ぐためである。探触子から送
信された超音波は水柱を通して被検査材レールに入射さ
れる。レールは搬送ロールにて一定速度で搬送されてい
る。また、レールの振動を抑制するため、レールは超音
波探傷装置の前後のピンチロールで保持されている。
【0014】ホットスタンプ検出用探触子1がホットス
タンプを検出した時点では、各内部欠陥検出用探触子2
の探傷波形は、図4の(a)に示すようになっており、
探傷ゲートも同図のように設定している。ホットスタン
プが内部欠陥検出用探触子2aを通過するt1秒後の探
傷波形は、図4の(b)に示すようになる。そこで内部
欠陥検出用探触子の探傷ゲートも自動的に同図に示すよ
うに変更する。以下内部欠陥検出用探触子2nを通過す
るtn秒後まで同様の処理をする。また、ホットスタン
プ通過後は探傷ゲートは自動的に元に戻る。
【0015】なお、複数個の内部欠陥検出用探触子のう
ち上記のように探傷ゲートを可変するのは、ホットスタ
ンプ位置の高さを探傷している特定の内部欠陥検出用探
触子(ホットスタンプ通過領域の内部欠陥検出用探触
子)のみで、その他のホットスタンプの影響を受けない
内部欠陥検出用探触子(ホットスタンプ通過領域外の内
部欠陥検出用探触子)については探傷ゲートは不変であ
る。またt1〜tnはホットスタンプ検出用探触子1と
各内部欠陥検出用探触子2a〜2nまでの距離を事前に
測定しておき、レールの搬送速度で割ることでもとめ
た。なお、本実施例では搬送速度が一定であるため上記
方法によりもとめたが、搬送速度が可変の場合には速度
計で得た情報よりトラッキングしてもよい。
【0016】上記の本発明の探傷操作の概要を図1に示
す。図において探傷装置は、レール6に沿って設けた複
数個の内部欠陥検出用の探触子2と、該内部欠陥検出用
探触子4のレール搬送方向上流に配置したホットスタン
プ検出用探触子1と、該ホットスタンプ検出用探触子1
の出力電気信号を適宜増幅、A/D変換、ホットスタン
プゲート処理しホットスタンプの有無を判定するホット
スタンプ信号処理部3と、検出したホットスタンプ位置
をレールの搬送位置に応じてトラッキングするトラッキ
ング処理部5と、前記内部欠陥検出用探触子2の出力電
気信号を適宜増幅、A/D変換、探傷ゲート処理し疵の
有無を判定する探傷信号処理部4で構成される。7はレ
ール搬送速度を測定する速度計である。このような超音
波探傷装置において、信号処理部3によるホットスタン
プ信号処理の結果、ホットスタンプ有りと判断した場合
には、ホットスタンプ位置をトラッキングしてホットス
タンプ通過領域の各内部欠陥検出用探触子のところだけ
をホットスタンプが通過した際に、探傷信号処理部4に
おいて探傷ゲートを自動的に可変させたうえで疵弁別を
行えばよい。
【0017】
【発明の効果】以上の本発明によれば、レール柱部での
表面不感帯を低減することが可能となり、ホットスタン
プの存在に関係なく、レールの全範囲を確実に超音波探
傷できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の探傷方法を示す概略ブロック図。
【図2】レールを被検査材とする超音波探傷の原理を説
明するための図。
【図3】ホットスタンプ検出用探触子を設けた場合の超
音波探傷を説明するための図。
【図4】本発明に係る超音波探傷装置の一実施例とそれ
によって得た各内部欠陥検出用探触子の探傷波形を示す
図。
【符号の説明】
1 ホットスタンプ検出用探触子 2 内部欠陥検出用探触子 3 ホットスタンプ信号処理部 4 探傷信号処理部 5 トラッキング処理部 6 レール 7 速度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 伸 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 佐伯 和彦 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 坪井 利治 大阪府東大阪市角田1丁目9番29号 日本 クラウトクレーマー株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長手方向に製造年月日等を表す複数の文
    字(以下ホットスタンプ)が規則的に刻印されているレ
    ールの内部欠陥を走間搬送しながら検出する超音波探傷
    装置において、内部欠陥検出用探触子と、該内部欠陥検
    出用探触子のレール搬送方向上流に配置したホットスタ
    ンプ検出用探触子と、該ホットスタンプ検出用探触子に
    より検出したホットスタンプ位置をレール搬送位置に応
    じてトラッキングするトラッキング処理部と、前記内部
    欠陥検出用探触子の探傷ゲートをホットスタンプの有無
    に応じて変更し、内部欠陥を弁別する信号処理部より構
    成されるレール用超音波探傷装置。
  2. 【請求項2】 長手方向にホットスタンプが規則的に刻
    印されているレールの内部欠陥を走間搬送しながら検出
    する超音波探傷方法において、ホットスタンプ検出用の
    探触子がホットスタンプを検出すると、検出位置をレー
    ルの搬送に応じてトラッキングし、ホットスタンプ通過
    領域の各内部欠陥用探触子の位置をホットスタンプが通
    過した際に、自動的に各内部欠陥検出用探触子の探傷ゲ
    ートを変更することを特徴とするレール用超音波探傷方
    法。
JP9042021A 1997-02-26 1997-02-26 レール用超音波探傷装置 Withdrawn JPH10239291A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107290436A (zh) * 2017-06-21 2017-10-24 株洲时代电子技术有限公司 一种钢轨探伤闸门参数设置和同步显示方法
CN111624253A (zh) * 2020-05-29 2020-09-04 鞍钢股份有限公司 一种方钢在线超声波探伤方法

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Effective date: 20040511