JPH1151910A - 亀裂の検出及び亀裂発生部板厚の測定方法 - Google Patents
亀裂の検出及び亀裂発生部板厚の測定方法Info
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- JPH1151910A JPH1151910A JP9204798A JP20479897A JPH1151910A JP H1151910 A JPH1151910 A JP H1151910A JP 9204798 A JP9204798 A JP 9204798A JP 20479897 A JP20479897 A JP 20479897A JP H1151910 A JPH1151910 A JP H1151910A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部材の亀裂の検出と亀裂発生部の板厚測定と
を同時に行う。 【解決手段】 送信用探触子１から部材９に超音波を入
射し、受信用垂直探触子２で亀裂１０からの反射波を受
信する。反射波には直接受信される波Ａと、一端裏側の
面で反射されてから受信される波Ｂとがあるので、受信
信号は二つのピークを描く。この特徴的な波形の出現に
よって亀裂を検出する。又、反射波は表裏面を多重反射
するので、特徴的な波は繰り返し現れる。この繰り返さ
れる間隔から同時に板厚を求める。
を同時に行う。 【解決手段】 送信用探触子１から部材９に超音波を入
射し、受信用垂直探触子２で亀裂１０からの反射波を受
信する。反射波には直接受信される波Ａと、一端裏側の
面で反射されてから受信される波Ｂとがあるので、受信
信号は二つのピークを描く。この特徴的な波形の出現に
よって亀裂を検出する。又、反射波は表裏面を多重反射
するので、特徴的な波は繰り返し現れる。この繰り返さ
れる間隔から同時に板厚を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、斜角波或いは超音
波表面ＳＨ波を用いて、部材に発生した亀裂を検出する
とともに亀裂発生部の板厚を測定する方法に関する。
波表面ＳＨ波を用いて、部材に発生した亀裂を検出する
とともに亀裂発生部の板厚を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】部材が度重なる応力を受けていると、表
面から内部に向かって亀裂が発生することがある。又、
腐食や磨耗により部材のその部分の板厚が減少している
こともあり、このような厚さの減少と亀裂とが重なると
部材の強度が極端に低下し、破壊に至ることもある。
面から内部に向かって亀裂が発生することがある。又、
腐食や磨耗により部材のその部分の板厚が減少している
こともあり、このような厚さの減少と亀裂とが重なると
部材の強度が極端に低下し、破壊に至ることもある。
【０００３】従来、板厚は、多くの場合ノギスで測定さ
れ、ノギスが使用困難な箇所では、超音波による測定が
行われていた。この超音波による測定では、送信受信兼
用の垂直探触子を用い、部材表面から超音波を入射し、
裏面で反射してくる波のビーム路程から板厚を求めてい
た。
れ、ノギスが使用困難な箇所では、超音波による測定が
行われていた。この超音波による測定では、送信受信兼
用の垂直探触子を用い、部材表面から超音波を入射し、
裏面で反射してくる波のビーム路程から板厚を求めてい
た。
【０００４】又、部材の亀裂の検出には斜角波が用いら
れ、部材表面から斜めに入射した超音波の亀裂による反
射波を検出していた。更に、入射角が９０度に近い表面
ＳＨ波を入射波として用いる亀裂の検出方法も提案され
ており、例えば、特開平１−２３５８４７号公報には、
亀裂により入射した表面ＳＨ波が回折し、そのビーム路
程が亀裂がない場合より長くなることから亀裂が検出で
きること、更に長くなった分からその亀裂の深さが測定
できることが記載されている。
れ、部材表面から斜めに入射した超音波の亀裂による反
射波を検出していた。更に、入射角が９０度に近い表面
ＳＨ波を入射波として用いる亀裂の検出方法も提案され
ており、例えば、特開平１−２３５８４７号公報には、
亀裂により入射した表面ＳＨ波が回折し、そのビーム路
程が亀裂がない場合より長くなることから亀裂が検出で
きること、更に長くなった分からその亀裂の深さが測定
できることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法はいずれも板厚を測定するか、或いは亀裂を検出す
るかのどちらかであって、亀裂を測定すると同時に厚さ
を測定する方法はなかった。
方法はいずれも板厚を測定するか、或いは亀裂を検出す
るかのどちらかであって、亀裂を測定すると同時に厚さ
を測定する方法はなかった。
【０００６】この発明は、この問題を解決するためにな
されたもので、部材の亀裂を検出すると同時にこの亀裂
が発生している箇所の板厚を測定することを目的とす
る。
されたもので、部材の亀裂を検出すると同時にこの亀裂
が発生している箇所の板厚を測定することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は次の発明である。
の手段は次の発明である。
【０００８】第一の発明は、超音波の斜角波又は表面Ｓ
Ｈ波を送信用探触子から部材に入射し、受信用垂直探触
子を走査させながら部材に発生した亀裂での反射波を受
信し、受信信号に基づいて亀裂を検出するとともに亀裂
発生箇所の板厚を測定する亀裂の検出及び亀裂発生部板
厚の測定方法である。
Ｈ波を送信用探触子から部材に入射し、受信用垂直探触
子を走査させながら部材に発生した亀裂での反射波を受
信し、受信信号に基づいて亀裂を検出するとともに亀裂
発生箇所の板厚を測定する亀裂の検出及び亀裂発生部板
厚の測定方法である。
【０００９】斜角波や表面ＳＨ波等の斜めに入射された
波は亀裂に達すると、ここで媒質が変わり、伝播速度が
急変するので反射される。その中に亀裂に沿って入射方
向にほぼ垂直に部材の表面に向かう反射波がある。この
反射波が測定に足る充分な強度を有することが発明者に
より見出された。受信用垂直探触子を用い部材の表面を
走査させると、上記の反射波により亀裂の位置で受信信
号が強く変動し、波形を描かせると波高の大きな波が描
かれる。
波は亀裂に達すると、ここで媒質が変わり、伝播速度が
急変するので反射される。その中に亀裂に沿って入射方
向にほぼ垂直に部材の表面に向かう反射波がある。この
反射波が測定に足る充分な強度を有することが発明者に
より見出された。受信用垂直探触子を用い部材の表面を
走査させると、上記の反射波により亀裂の位置で受信信
号が強く変動し、波形を描かせると波高の大きな波が描
かれる。
【００１０】更に、亀裂で反射される反射波は、受信用
垂直探触子が走査している面に直接向かうものと、反対
側の面に向かうものとがあり、後者は反対側の面で反射
されて向きを変え、走査している面に向かうので、若干
の時間遅れで受信される。このため、受信波の強度を垂
直探触子で経時的に測定すると隣り合った二つのピーク
を有する波形を描く。
垂直探触子が走査している面に直接向かうものと、反対
側の面に向かうものとがあり、後者は反対側の面で反射
されて向きを変え、走査している面に向かうので、若干
の時間遅れで受信される。このため、受信波の強度を垂
直探触子で経時的に測定すると隣り合った二つのピーク
を有する波形を描く。
【００１１】即ち、亀裂による反射波の描く波形は波高
が高く且つ隣り合った二つのピークを描く。このような
波形が現れることによって亀裂を検出することができ
る。そして、反射波は部材の表側と裏側の面で反射を繰
り返す所謂多重反射を行うので、二つのピークを持つ高
い波は一定の間隔で繰り返し現れる。この波の間隔を測
定し、板厚を求めることができる。
が高く且つ隣り合った二つのピークを描く。このような
波形が現れることによって亀裂を検出することができ
る。そして、反射波は部材の表側と裏側の面で反射を繰
り返す所謂多重反射を行うので、二つのピークを持つ高
い波は一定の間隔で繰り返し現れる。この波の間隔を測
定し、板厚を求めることができる。
【００１２】第２の発明は、前記入射波が表面ＳＨ波で
あり、前記受信用垂直探触子が横波に感度を有する前記
の超音波探傷方法である。
あり、前記受信用垂直探触子が横波に感度を有する前記
の超音波探傷方法である。
【００１３】入射波が表面ＳＨ波であると、斜角波に比
べ減衰が少ない。更に、入射面に沿っても伝播し、又、
斜角波よりも指向性が鈍いので、表側に発生した亀裂に
も裏側に発生した亀裂にも入射するので、表裏両側の亀
裂を同一操作で検出する事ができる。なお、表面ＳＨ波
は横波なので、受信には横波に感度を有する垂直探触子
を用いるとよい。
べ減衰が少ない。更に、入射面に沿っても伝播し、又、
斜角波よりも指向性が鈍いので、表側に発生した亀裂に
も裏側に発生した亀裂にも入射するので、表裏両側の亀
裂を同一操作で検出する事ができる。なお、表面ＳＨ波
は横波なので、受信には横波に感度を有する垂直探触子
を用いるとよい。
【００１４】第３の発明は、前記受信用垂直探触子の感
度方向が入射波の偏波方向と一致させて前記受信用垂直
探触子を走査させる前記の超音波探傷方法である。
度方向が入射波の偏波方向と一致させて前記受信用垂直
探触子を走査させる前記の超音波探傷方法である。
【００１５】横波に感度を有する探触子でも、その感度
方向が横波の偏波方向に一致したとき、最大の感度を示
す。亀裂で反射された反射波の偏波方向は入射波のそれ
と変わらないので、受信用垂直探触子の感度方向を入射
波の偏波方向と一致させると、最大感度で受信信号の変
動を捉えることができる。
方向が横波の偏波方向に一致したとき、最大の感度を示
す。亀裂で反射された反射波の偏波方向は入射波のそれ
と変わらないので、受信用垂直探触子の感度方向を入射
波の偏波方向と一致させると、最大感度で受信信号の変
動を捉えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】発明の実施の一形態を図２に示
し、本発明を説明する。１は送信用探触子、２は受信用
垂直探触子、３は超音波パルス発信器、４は超音波受信
器、５はＡ／Ｄ変換器、６はデータ処理装置、７は表示
器、９は部材、１０は亀裂である。超音波パルス発信器
３から超音波発信パルスを送信用探触子１に入力し、送
信用探触子１から部材９に斜角波或いは表面ＳＨ波を入
射する。
し、本発明を説明する。１は送信用探触子、２は受信用
垂直探触子、３は超音波パルス発信器、４は超音波受信
器、５はＡ／Ｄ変換器、６はデータ処理装置、７は表示
器、９は部材、１０は亀裂である。超音波パルス発信器
３から超音波発信パルスを送信用探触子１に入力し、送
信用探触子１から部材９に斜角波或いは表面ＳＨ波を入
射する。
【００１７】入射波は部材を伝播するが、これを受信用
垂直探触子２で受信する。送信用探触子１に表面ＳＨ波
探触子を使用して表面ＳＨ波を入射し、受信用垂直探触
子２に横波に感度を有する探触子を用い、その感度方向
を入射波と一致させる場合は、感度方向が紙面に垂直に
なるように設置する。この場合、入射波の偏波方向は紙
面に垂直の方向だからである。受信用垂直探触子２は受
信した信号強度を超音波受信器４に送って波形信号に変
え、この波形信号をＡ／Ｄ変換器５でデジタル信号に変
換した後、データ処理装置７で解析し、その結果を表示
器７に表示する。
垂直探触子２で受信する。送信用探触子１に表面ＳＨ波
探触子を使用して表面ＳＨ波を入射し、受信用垂直探触
子２に横波に感度を有する探触子を用い、その感度方向
を入射波と一致させる場合は、感度方向が紙面に垂直に
なるように設置する。この場合、入射波の偏波方向は紙
面に垂直の方向だからである。受信用垂直探触子２は受
信した信号強度を超音波受信器４に送って波形信号に変
え、この波形信号をＡ／Ｄ変換器５でデジタル信号に変
換した後、データ処理装置７で解析し、その結果を表示
器７に表示する。
【００１８】超音波パルス発信器３、超音波受信器４、
Ａ／Ｄ変換器５、データ処理装置６及び表示器７につい
ては、上記の構成に限られるものではなく、超音波パル
スを発信し、受信用垂直探触子２が受信した信号を解析
しその結果を表示できるものであればよく、上記の構成
に替えて例えばデジタル探傷器を用いてもよい。
Ａ／Ｄ変換器５、データ処理装置６及び表示器７につい
ては、上記の構成に限られるものではなく、超音波パル
スを発信し、受信用垂直探触子２が受信した信号を解析
しその結果を表示できるものであればよく、上記の構成
に替えて例えばデジタル探傷器を用いてもよい。
【００１９】測定の原理を図１に示す。送信用探触子１
からの入射波は、亀裂１０の先端Ｐで強く反射されて、
受信用垂直探触子２で受信される。受信用垂直探触子２
を走査させると、亀裂の無いところでは受信信号は現れ
ないが、亀裂１０の上に来ると反射波の信号が現れる。
からの入射波は、亀裂１０の先端Ｐで強く反射されて、
受信用垂直探触子２で受信される。受信用垂直探触子２
を走査させると、亀裂の無いところでは受信信号は現れ
ないが、亀裂１０の上に来ると反射波の信号が現れる。
【００２０】このとき、先端Ｐから表面に向かって受信
される反射波Ａと、一旦他面で反射して測定される反射
波Ｂとがある。反射波Ｂは、反射波Ａよりも亀裂１０の
長さ分だけ伝播距離が長くなるので、それだけ遅れて又
強度がやや低下して受信用垂直探触子２に達する。
される反射波Ａと、一旦他面で反射して測定される反射
波Ｂとがある。反射波Ｂは、反射波Ａよりも亀裂１０の
長さ分だけ伝播距離が長くなるので、それだけ遅れて又
強度がやや低下して受信用垂直探触子２に達する。
【００２１】受信された信号から得られる波形を図３に
示す。遅れて受信用垂直探触子２に達する反射波がある
ので、波形は二つのピークを持つ。そして、この波は時
間Δｔの間隔で繰り返し現れ、段々に小さくなる。繰り
返し現れる波は、反射波Ａ及び反射波Ｂの多重反射によ
る波で、Δｔに横波の伝播速度を乗じ２で除すと板厚が
求まる。
示す。遅れて受信用垂直探触子２に達する反射波がある
ので、波形は二つのピークを持つ。そして、この波は時
間Δｔの間隔で繰り返し現れ、段々に小さくなる。繰り
返し現れる波は、反射波Ａ及び反射波Ｂの多重反射によ
る波で、Δｔに横波の伝播速度を乗じ２で除すと板厚が
求まる。
【００２２】時間軸を予め伝播距離軸に換算しておき、
直接ビーム路程軸或いは板厚を読み取ってもよいことは
明らかである。このようにして、亀裂を検出すると同時
にその部分の板厚を測定することができる。又、音速が
急に変わる所では反射が起こるので、亀裂のみならず異
物が存在するような亀裂でも同様に検出することがで
き、同様に同時に厚さを測定することができる。
直接ビーム路程軸或いは板厚を読み取ってもよいことは
明らかである。このようにして、亀裂を検出すると同時
にその部分の板厚を測定することができる。又、音速が
急に変わる所では反射が起こるので、亀裂のみならず異
物が存在するような亀裂でも同様に検出することがで
き、同様に同時に厚さを測定することができる。
【００２３】なお、受信用垂直探触子２の走査に際して
は、送信用探触子１とともに移動させて走査してもよ
く、送信用探触子１を固定して設置し、探触子のみを走
査させてもよい。又、構築物の部材などで両者を同一面
に設置することが困難な場合には、一方を表側に設置し
他方を裏側に設置しても同じように測定することができ
る。
は、送信用探触子１とともに移動させて走査してもよ
く、送信用探触子１を固定して設置し、探触子のみを走
査させてもよい。又、構築物の部材などで両者を同一面
に設置することが困難な場合には、一方を表側に設置し
他方を裏側に設置しても同じように測定することができ
る。
【００２４】
【実施例】腐食環境に曝され度重なる応力を受けてきた
鋼材の亀裂を検出すると同時にその板厚を測定した。用
いた機器は図２に示したもので、送信用探触子には表面
ＳＨ波探触子を用い、受信用垂直探触子には横波に感度
を有する探触子を用い、その感度方向を入射波の偏波方
向と一致させて走査した。表面ＳＨ波の周波数は５MHz
である。
鋼材の亀裂を検出すると同時にその板厚を測定した。用
いた機器は図２に示したもので、送信用探触子には表面
ＳＨ波探触子を用い、受信用垂直探触子には横波に感度
を有する探触子を用い、その感度方向を入射波の偏波方
向と一致させて走査した。表面ＳＨ波の周波数は５MHz
である。
【００２５】受診用垂直探触子の受信信号から得られた
波形を図４に示す。（ａ）は、受信用垂直探触子が亀裂
のない箇所を走査しているときの波形で、特に高い波は
現れていない。（ｂ）は、受信用垂直探触子が亀裂のあ
る箇所に至ったときの波形で、高い波が三つ現れてお
り、二番目以降の波は多重反射によるものである。それ
ぞれの波が二つのピークをもっている。
波形を図４に示す。（ａ）は、受信用垂直探触子が亀裂
のない箇所を走査しているときの波形で、特に高い波は
現れていない。（ｂ）は、受信用垂直探触子が亀裂のあ
る箇所に至ったときの波形で、高い波が三つ現れてお
り、二番目以降の波は多重反射によるものである。それ
ぞれの波が二つのピークをもっている。
【００２６】これら二つのピークが現れる時間差Δt は
どの波でも一致しており、１１μsec と測定された。こ
の時間差Δｔに鋼材中の音速３、２３０m/sec の２分の
１を乗じて、この亀裂が発生した部分では板厚１７．８
mmと測定された。この部分を切断し、ノギスを用いて板
厚を測定したところ１８．５mmであり、この発明の方法
とよく一致していた。
どの波でも一致しており、１１μsec と測定された。こ
の時間差Δｔに鋼材中の音速３、２３０m/sec の２分の
１を乗じて、この亀裂が発生した部分では板厚１７．８
mmと測定された。この部分を切断し、ノギスを用いて板
厚を測定したところ１８．５mmであり、この発明の方法
とよく一致していた。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば斜角波又
は表面ＳＨ波を部材に入射し、亀裂によって部材表面へ
向かって反射する反射波を、受信用垂直探触子を走査さ
せながら受信する。受信用垂直探触子が亀裂の箇所に至
ると、亀裂から直接反射してきた波と、一旦の他面で反
射して向きを変えた波とを受信するので、受信信号は二
つのピークをもった高い波を描く。この波が現れること
によって、亀裂を検出することができる。
は表面ＳＨ波を部材に入射し、亀裂によって部材表面へ
向かって反射する反射波を、受信用垂直探触子を走査さ
せながら受信する。受信用垂直探触子が亀裂の箇所に至
ると、亀裂から直接反射してきた波と、一旦の他面で反
射して向きを変えた波とを受信するので、受信信号は二
つのピークをもった高い波を描く。この波が現れること
によって、亀裂を検出することができる。
【００２８】又、上記の亀裂からの反射波は多重反射を
起こすので、同時に、多重反射波が出現する間隔を測定
することによって、板厚を求めることができる。特に、
表面ＳＨ波を入射し、横波に感度を有する受信用垂直探
触子をその感度方向を入射波の偏波方向と一致させた場
合に最大の感度が得られる。このように、部材の亀裂を
検出すると同時にその部分の板厚の測定を可能とした本
発明は、構築物の破壊防止、安全確保に大きな効果をも
たらすものである。
起こすので、同時に、多重反射波が出現する間隔を測定
することによって、板厚を求めることができる。特に、
表面ＳＨ波を入射し、横波に感度を有する受信用垂直探
触子をその感度方向を入射波の偏波方向と一致させた場
合に最大の感度が得られる。このように、部材の亀裂を
検出すると同時にその部分の板厚の測定を可能とした本
発明は、構築物の破壊防止、安全確保に大きな効果をも
たらすものである。
【図１】発明の原理を説明するための、亀裂による反射
を示す図である。
を示す図である。
【図２】発明を説明するための測定器類の配列を示す図
である。
である。
【図３】受信用垂直探触子の受信信号から得られる波形
のパターンを示す図である。
のパターンを示す図である。
【図４】実施例で受信用垂直探触子の受信信号から得ら
れた波形を示す図であり、（ａ）図は亀裂が存在しない
所の波形であり、（ｂ）図は亀裂が存在する所の波形で
ある。
れた波形を示す図であり、（ａ）図は亀裂が存在しない
所の波形であり、（ｂ）図は亀裂が存在する所の波形で
ある。
【符号の説明】 １ 送信用探触子 ２ 受信用垂直探触子 ３ 超音波パルス発信器 ４ 超音波受信器 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ データ処理装置 ７ 表示器 ９ 部材 １０ 亀裂
Claims (3)
- 【請求項１】 超音波の斜角波又は表面ＳＨ波を送信用
探触子から部材に入射し、受信用垂直探触子を走査させ
ながら部材に発生した亀裂での反射波を受信し、受信信
号に基づいて亀裂を検出するとともに亀裂発生箇所の板
厚を測定することを特徴とする亀裂の検出及び亀裂発生
部板厚の測定方法。 - 【請求項２】 前記超音波が表面ＳＨ波であり、受信用
探触子として横波に感度を有する垂直探触子を用いる請
求項１記載の亀裂の検出及び亀裂発生部板厚の測定方
法。 - 【請求項３】 前記受信用垂直探触子の感度方向が入射
波の偏波方向と一致させて前記受信用垂直探触子を走査
させる請求項２記載の超音波探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9204798A JPH1151910A (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 亀裂の検出及び亀裂発生部板厚の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9204798A JPH1151910A (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 亀裂の検出及び亀裂発生部板厚の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151910A true JPH1151910A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16496544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9204798A Pending JPH1151910A (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 亀裂の検出及び亀裂発生部板厚の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1151910A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097889A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | タービン発電機エンドリングの欠陥検出方法 |
| JP2010054497A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波探傷の感度設定方法および超音波探傷装置 |
| JP2015025660A (ja) * | 2013-07-24 | 2015-02-05 | 株式会社ディスコ | 割れ厚さ検出装置 |
| KR20230027306A (ko) | 2020-09-03 | 2023-02-27 | 코니카 미놀타 가부시키가이샤 | 초음파식 검사 장치, 지지체의 검사 방법, 및, 지지체의 검사 프로그램 |
-
1997
- 1997-07-30 JP JP9204798A patent/JPH1151910A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097889A (ja) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Toshiba Corp | タービン発電機エンドリングの欠陥検出方法 |
| JP2010054497A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 超音波探傷の感度設定方法および超音波探傷装置 |
| JP2015025660A (ja) * | 2013-07-24 | 2015-02-05 | 株式会社ディスコ | 割れ厚さ検出装置 |
| KR20230027306A (ko) | 2020-09-03 | 2023-02-27 | 코니카 미놀타 가부시키가이샤 | 초음파식 검사 장치, 지지체의 검사 방법, 및, 지지체의 검사 프로그램 |
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