JPS5882157A - 金属材溶接部検出装置 - Google Patents

金属材溶接部検出装置

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JPS5882157A
JPS5882157A JP56179754A JP17975481A JPS5882157A JP S5882157 A JPS5882157 A JP S5882157A JP 56179754 A JP56179754 A JP 56179754A JP 17975481 A JP17975481 A JP 17975481A JP S5882157 A JPS5882157 A JP S5882157A
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JP
Japan
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coil
signal processing
coils
circuit
signal sending
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JP56179754A
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English (en)
Inventor
Akihiro Tanaka
昭裕 田中
Minoru Fujimoto
実 藤本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2412Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
    • 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
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02854Length, thickness

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属材溶接部検出装置に関する。
近年、電縫管などの溶接鋼管゛は溶接技術の進歩により
継ぎ目(シーム部)の信頼性が著しく向上し、かつ、継
ぎ目なし鋼管に比べ低価格であるため、油井管やライン
パイプとして多く用いられるようになっている。このよ
うな溶接鋼賃の溶接部検査項目として、水圧試験や超音
波試験が行われている。これらの検査を行うにあたって
溶接部が所定位置にくるようにしなければならない。こ
の位置合わせ作業は2ケのターニングローラー上に鋼管
を載置し、鋼管を回転させることにより行われる。この
位置合わせ作業を行う久めシーム部を検出することが必
要となるが、この検出は現在、検査員の目視により行わ
れている。しかしながら、鋼管表面より目視により溶接
部を探すことは難しく熟練を要し、作業能率が悪いとい
う欠点を有する。
このため溶接部を自動的に検出する方法力5各種試みら
れているが、その一つとして電磁超音波法を応用した装
置がある。本装置は電磁力により金属材に横波モードの
超音波を発生させ、金属材中を伝搬した超音波の減衰量
により溶接部を検出する装置である。
第1図に従来例を示す。第1図において、鋼管1に対向
して探触子13が配置されている。鋼管には溶接部2が
ある。探触子13は例えば第1図に示すごとく断面E字
状の電磁石鉄心3に直流コイル5が巻装され、電磁石鉄
心3の中央脚先端(鋼材対向面)に送受信コイル4を取
付けた構成となっている。直流コイル5は励磁電源6に
より励磁され、送受信コイル4はパルス発生器7よりパ
ルス電流を供給される。送受信コイル4で受信した受信
信号は増巾・検波器8で増巾・検波され信号処理回路9
に加えられる。信号処理回路9は増巾・検波器より送ら
れてきた信号(第2図(a))を包絡線横臥(検波波形
を第2図(b)に示す)後、積分(積分波形を第2図(
C)に示す)シ、積分値に応じた出力を発生する。つま
り底面エコー信号の大きさに応じた出力を゛発生する回
路である。比較器10は信号処理回路9の出力が設定レ
ベル以上になると出力を生じ、リレー回路11を駆動す
る。信号処理回路9、比較器10およびリレー回路11
とで探触子13の検所信号のレベルを判別する信号判別
回路を構成する。これらの回路の動作制御は時間制御回
路12で行われる。
本装置の動作を以下説明する。直流コイル5を励磁電源
6で励磁し、鋼管1に直流磁界を加えておく。この状態
にて送受信コイを4をパルス発生器7によりパルス的に
励磁すると、変化磁界により鋼管1の送受信コイル対向
面に渦電流が発生する。この渦電流と直流磁界との相互
作用により鋼管1の外面に変化歪が発生し、この変化歪
が超音波(横波モード)として底面(内面)に向けて伝
搬する。鋼管1の肉厚内を伝搬した超音波は内面で反射
する。内面からの反射波が外面に至ると、その反射波(
変化歪)と直流磁界との相互作用で誘導電流が発生する
。この誘導電流による変化磁界を送受信コイル4で検出
する。送受信コイル4には変化磁界の大きさに比例した
大きさのパルス状電圧が誘起される。超音波は鋼管1の
肉厚を減衰しながら、外面と内面との間を往復し、前記
と同じ要領で多重反射エコーとして検出される。信号処
理0回路9は、こめ多重反射エコー(第2図(a)に示
す)を包絡線検波(検波波形を第2図(b)に示す)し
、積分(積分波形を第2図(C)に示す)後、積分値に
応じた出力を発生する。
本装置によると、溶接部と非溶接部では反射波の減衰が
異なり、溶接部で著しく減衰することがわかった。この
現象は第3図(C)に示したように溶接部特異組織(第
3図(C)に示すように、母材部では平行な組織の流れ
が、溶接部では山状の組織の流れになっている)が導波
管のような役割をし、横波モードの超音波が散乱される
ためである。
それ故に、適切な設定値と信号処理回路9の出力とを比
較器10で比較することにより溶接部での。
反射波減衰をとらえ、リレー回路11を駆動する。
このように動作して溶接部を検出する。
しかしながら本装置には次のような欠点がある。
つまり、先に述べたように溶接部で反射波が減衰するの
は第3図(C)に示したように溶接部特異組織が導波管
のような役割をし、横波モードの超音波が散乱されるた
めであるが、溶接部の特異組織が、真の溶接部である溶
融部(第3図16.約0.1〜0.15mm巾)に対し
て、2 号3 m mの巾をもっていること、また、送
受信コイルがφ10〜15であることにより反射波が減
衰する範囲が10〜20mmにもなってしまう。このた
め検出感度が悪いという欠点を有する。また、送受信コ
イル4の径を小さくすればするほど検出精度は向上する
ように思われるが、逆に送受信効率の劣化をきたすため
、分解能向上のための送受信コイル径の減少には限度が
ある。
本発明は上記のような従来技術の欠点を除去し、大巾に
検出精度の向上した溶接部検出装置を提供することを目
的としたものである。
即ち、本発明は金属材の溶接部と非溶接部にお波 ける横波モード電磁超音波の反チコ衰度の差により金属
材の溶接部を検出する装置において、電磁石鉄心中心脚
先端部近傍に複数個の送受信コイルを配置し、各送信コ
イルより得られる信号を積分処理する信号処理回路と該
信号処理回路で積分処理された信号について演算処理を
行う演算回路とを有して成ることを特徴とする金属材溶
接部検出装置に存する。
本発明の特に特徴とするところは、溶接部の特異組織は
溶融部に対して線対称になっていることに着目し、超音
波を送受信するためのコイルを複数個配置し、差動演算
したことにある。
第4図に本発明の実施例を示す。第4図(a)は、送受
信コイル4a、4bの配置をわかす堂すく示すために鋼
管1と送受信コイル4a、4bのみを表わしたものであ
る。第4図は電縫管の溶接部を検出する場合の実施例で
、鋼管1に対向して、内部に直流コイル5を内蔵した断
面E字形電磁石鉄心3が配置されている。電磁石鉄心3
の中央脚先端(鋼管対向面)部近傍には2個の送受信コ
イル4a、4bが第4図(a)及び(b)に示すように
配置されている。直流コイル5は励磁電源6により、ま
た、送受信コイル4a、4bはパルス発生器7によりパ
ルス電流を供給される。送受信コイル4a、4bで受信
した受信信号は増巾・検波器8a。
8bで増巾検波され、信号処理回路ga、gbで包絡線
検波後積分され、積分値に応じた出力が発生される。こ
れらの出力は、演算回路(演算器)17へ伝えられる。
演算器17は時間制御回路11が出力を生じている間だ
け動作し、その演算結果により、リレー回路11を駆動
する。時間制御回路11はパルス発生回路が送信パルス
Tを生じてから一定時間だけ出力を生じる。この一定時
間は鋼管の肉厚や超音波の減衰量などによって決定され
る。
このような構成をもつ装置の動作を以下説明する。超音
波の発生、検出装置は、従来例で述べたとおりであるの
でここでは省く。さて、二つの送受信コイル4a、4b
で検出された多重反射エコー信号の強さに応じて信号処
理回路9a、9bで積分処理された信号を各々V、、V
bとする。
さて、演算器17では下記演算を行う。
Vs =V −+V b V2 =V −−V b    。
また、送受信コイル4a、4bが鋼管母材部に;hルト
キ(’)L−(=V 、 +V b )をv、p、送受
信コイル4a、4bの中間に溶接部があるときの  ・
’l +、  (=V −+ V b )をV、Sとす
ると、送受信コイル4a、4bの中間に溶接部があると
きは、先に述べたように溶接部の影響で送受信コイル4
a。
4bの検出信号が減少し、■、、■bも減少する。
その結果、 V + p > V r s となることは明白である。そこで設定値Voとして V+ p > V o > V+ s となるように■。を決めておく。こうしておいて ′下
記要領にて溶接部の検出を行う。
送受信コイル4a、4bは第4図(a、)に示すごとく
配置されているので、 1)溶接部でないところでは、二つの送受信コイル4a
、4bからの受信信号の強さは等しくなり、 Vz p = V −+ V b > V 。
かつ V2 ”V −−V b =0 2)送受信コイル4aまたは、4bの対向面に溶接部が
きた場合、 V t ” V −V b 4’0 3)送受信コイル4a、4bの中間位置に溶接部がきた
場合、二つの送受信コイル4a、4bからの受信信号の
強さは等しくなり、V + s = V −十V b 
< V。
かつ V2 =V、−Vb=。
となる。
以上のような三つの場合が考えられ、この演算を演算器
17で行わせることによって、上記3)の条件がみたさ
れたとき、つまり、送受信コイ/l。
4a、4bの中間位置に溶接部がきたときにリレー回路
11を駆動することによって溶接部検出信号を出す。
以上述べたような信号処理を行うことにより、大巾な検
出精度の向上が達成される。
次に第5図の他の実施例を示すものである。第4図の実
施例と異なるところは送受信コイルを三つ配置したとこ
ろにある。その他の信号処理は同一であり、三つの送受
信コイル4a、4b、4Cからの信号は、信号処理回路
9a、gb、9cで処理され、V 、 、 V b 、
 V−となる。これらを演算器17で演算処理し、 V、=V。
かつ Vb<Va、V。
となったとき溶接部検出信号を発生させるものである。
本発明により溶接部検出装置の検出精度の大巾向上が達
成され高検出精度を必要とする装置への本溶接部検出装
置の適用が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す構成図、第2図は信号処理回路9
の動作説明図、第3図は従来例の動作説明図、第4図は
本発明の実施例を示す構成図、第5図は本発明の他の実
施例を示す構成図である。 1・・・金属材(鋼管)、2・・・溶接部、3・・・電
磁石鉄心、4,4a、4b・・・送受信コイル、ga、
gblrJt  日 1fIZ図− (す ′fJj口 第斗囚 (へ]

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、金属材の溶接部と非溶接部における横波モード電磁
    超音波の反射波減衰度の差により金属材の溶接部を検出
    する装置において、電磁石鉄心中央脚先端部近傍に複数
    個の送受信コイルを配置し、各送信コイルより得られる
    信号を積分処理する信号処理回路と該信号処理回路で積
    分処理された信号について演算処理を行う演算回路とを
    有して成ることを特徴とする金属材溶接部検出装置。
JP56179754A 1981-11-11 1981-11-11 金属材溶接部検出装置 Pending JPS5882157A (ja)

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JP56179754A JPS5882157A (ja) 1981-11-11 1981-11-11 金属材溶接部検出装置

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JP56179754A JPS5882157A (ja) 1981-11-11 1981-11-11 金属材溶接部検出装置

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JPS5882157A true JPS5882157A (ja) 1983-05-17

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JP56179754A Pending JPS5882157A (ja) 1981-11-11 1981-11-11 金属材溶接部検出装置

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JP (1) JPS5882157A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017156101A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 株式会社Ihi 損傷評価装置および損傷評価方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017156101A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 株式会社Ihi 損傷評価装置および損傷評価方法

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