JPS59148865A - Internal defect detecting method of ultrasonic flow detection - Google Patents

Internal defect detecting method of ultrasonic flow detection

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JPS59148865A
JPS59148865A JP58023527A JP2352783A JPS59148865A JP S59148865 A JPS59148865 A JP S59148865A JP 58023527 A JP58023527 A JP 58023527A JP 2352783 A JP2352783 A JP 2352783A JP S59148865 A JPS59148865 A JP S59148865A
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flaw detection
defect
probe
angle
scanning
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大城 毅彦
Masayoshi Iwasaki
岩崎 全良
Hirosuke Sawara
佐原 弘祐
Akio Suzuki
紀生 鈴木
Hitoshi Uchiumi
仁 内海
Kazuo Miyake
三宅 和郎
Kenji Yuya
油谷 憲治
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Abstract

PURPOSE:To perform high-speed flaw detection on on-line basis by performing the oblique flaw detection of the surface layer of a material to be detected by an ultrasonic probe and operating an estimated defect position from the position relation between the probe and material to be detection, the angle of incidence of an ultrasonic wave, etc. CONSTITUTION:The ultrasonic probe 7 is set in a specific state, and while the ultrasonic wave beam S is moved on a surface of incidence in parallel, oblique flaw detection is performed on the sides of surface layers on adjacent flanks to operates the estimated defect position when the beam is projected upon the surface of the material 2 to be detected from the position relation between the probe 7 and material 2 to be detected, the angle of incidence of the ultrasonic wave, and a defect echo time. This method allows the high-speed flaw detection over the entire surface layer of a billet without any undetected area although a conventional internal flaw detecting means can not perform flaw detection in an area which is several mm from the surface of the steel material.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超音波探傷による皮下欠陥検出方法に関し、
より具体的には、被検材の表面欠陥と皮下欠陥とを実用
的な手段にて弁別し検出することを目的とするものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a subcutaneous defect detection method using ultrasonic flaw detection.
More specifically, the purpose is to distinguish and detect surface defects and subcutaneous defects of a test material using practical means.

近年、線材・棒鋼の二次加工メーカーでは、省力・省・
エネルギ、コストダウンを目的とした工程省略が進めら
れており、線材・棒鋼に対する加工条件は過酷になる一
方である。そのため、線材・棒鋼の内部に存在する微細
な介在物に起因する冷間鍛造時の加工割れ、伸線時の断
線が問題化され製鉄・製鋼段階での介在物の除去と混入
防止のための炉外精錬技術、並びに品質保証の観点から
微細な介在物含有の有無を検出する検査技術の確立が必
要不可欠なものとなってきている。
In recent years, manufacturers of secondary processing of wire rods and steel bars have been focusing on labor-saving and
Processes are being omitted to reduce energy and costs, and processing conditions for wire rods and steel bars are becoming increasingly severe. For this reason, processing cracks during cold forging and wire breakage during wire drawing caused by minute inclusions existing inside wire rods and steel bars have become a problem, and efforts have been made to remove inclusions and prevent contamination during the iron and steel manufacturing stages. It has become essential to establish out-of-furnace refining technology and inspection technology to detect the presence or absence of fine inclusions from the perspective of quality assurance.

この検査技術として、棒鋼成品については棒鋼を回転さ
せるか、棒鋼の回りを探触子を回転させながら収束超音
波ビームを材中に入射させる超音波探傷装置があるが、
線材成品については径が細いために同様の探傷法は適用
できず、またコイル状にされた最終段階での全周全長の
機器探傷は現状では不可能である。
As for this inspection technology, for steel bar products, there is an ultrasonic flaw detection device that rotates the bar or rotates a probe around the bar while projecting a focused ultrasonic beam into the material.
Similar flaw detection methods cannot be applied to wire products due to their small diameters, and it is currently impossible to perform flaw detection on the entire circumference and length of wire products at the final stage of coiling.

ところで、問題となる線材、棒鋼中の介在物はその素材
段階から存在するものであり、従って角鋼片の段階で介
在物を検出すれば製品の内部品質を保証することKもな
り、特に線材の場合では製品の内部探傷の代用として、
角鋼片内部の超音波探傷が活用される。そして、この中
間工程への内。
Incidentally, problematic inclusions in wire rods and steel bars exist from the raw material stage. Therefore, if inclusions are detected at the stage of rectangular steel pieces, the internal quality of the product can be guaranteed, and especially in wire rods. In some cases, as a substitute for internal flaw detection of the product,
Ultrasonic flaw detection inside the square steel billet is utilized. And inside this intermediate process.

部探傷の導入は、欠陥鋼片を事前に除去することができ
ること、寸た製品段階での探傷に比較して被探傷材の長
さが短く探傷処理能率が良いこともあって、多大な効用
が得られるが、反面その信頼性を確保するために微細な
介在物に対しても高い検出精度を発揮するものであるこ
とが要求されている。
The introduction of partial flaw detection has great benefits because defective steel pieces can be removed in advance and the length of the tested material is shorter than flaw detection at the small product stage, which improves flaw detection processing efficiency. However, in order to ensure its reliability, it is required to exhibit high detection accuracy even for minute inclusions.

従来、角鋼片の超音波探傷法としては、2分割探触子に
より一垂直探傷する方法が知られている。
Conventionally, as an ultrasonic flaw detection method for rectangular steel pieces, a method of performing vertical flaw detection using a two-piece probe is known.

しかしこの方法では、内部に存在する欠陥は検出し得る
が、角鋼片の表面皮下に存在する欠陥は検出できないと
いう大きな問題がある。すなわち、実際に角鋼片から製
品に加工するさい、加工割れ等で問題となる介在物はそ
の表面皮下に存在することが多く、表面皮下を含む内部
欠陥を検出する探傷法の確立が望まれている。
However, this method has a major problem in that, although defects existing inside can be detected, defects existing beneath the surface of the square steel slab cannot be detected. In other words, when actually processing square steel pieces into products, inclusions that cause problems such as processing cracks often exist under the surface skin, and it is desired to establish a flaw detection method that detects internal defects including under the surface skin. There is.

そこで本願出願人は特願昭57−233944号におい
て斜角探傷を応用した表面層探傷法を提案した。
Therefore, the applicant of the present application proposed a surface layer flaw detection method applying angle angle flaw detection in Japanese Patent Application No. 57-233944.

この斜角探傷を応用した探傷では、角鋼片の素面から不
感帯なしに表面層及び内部の欠陥を検出することができ
るが、オンライン探傷への適用を考えると探傷スピード
の制約、角鋼片の形状不整等の理由により、検出した欠
陥の位置推定精度があまり良くない。そのため、検出し
た欠陥が表面上の欠陥であるか又は皮下欠陥であるかを
判定することは困難であった。
In flaw detection that applies this angle flaw detection, defects in the surface layer and inside can be detected from the bare surface of a square steel piece without a dead zone. For these reasons, the accuracy of estimating the position of the detected defect is not very good. Therefore, it has been difficult to determine whether the detected defect is a superficial defect or a subcutaneous defect.

表面上の欠陥(表面疵)は、鋼片加工工程のチッピング
やグラインダによる加工によって除去することができ、
成品の二次加工時に問題となるものではない。それ故、
検出した欠陥が角鋼片の表面欠陥であるのか、皮下欠陥
であるのかの識別は重要となる。
Defects on the surface (surface flaws) can be removed by chipping or grinding in the billet processing process.
This does not pose a problem during secondary processing of finished products. Therefore,
It is important to identify whether the detected defect is a surface defect or a subcutaneous defect in the square steel piece.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて発明されたもの
であり、被検材の表面欠陥と皮下欠陥とを実用的手段に
より弁別して検出する方法を提供することを目的とする
ものであり、その特徴とする処は、超音波探触子により
被検材の表面層を斜角探傷し、探触子と被検材との位置
関係と、超音波の入射角と、欠陥エコー検出時間とから
、被検材の表面上へ投影したときの欠陥推定位置を演算
で求めると共に、表面欠陥探傷装置−より表面欠陥のみ
を検出し、その欠陥位置の所定領域を求め、前者の欠陥
推定位置情報を差引くことにより、皮下欠陥のみを検出
する点にある。
Therefore, the present invention was invented in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for distinguishing and detecting surface defects and subcutaneous defects of a test material by practical means. , its characteristics are that the surface layer of the material to be inspected is obliquely inspected using an ultrasonic probe, and the positional relationship between the probe and the material to be inspected, the incident angle of the ultrasonic waves, and the defect echo detection time are determined. Then, the estimated defect position when projected onto the surface of the material to be inspected is calculated, and the surface defect detection device detects only the surface defect, and the predetermined area of the defect position is determined. By subtracting information, only subcutaneous defects are detected.

以下、本発明を各々詳述する。The present invention will be explained in detail below.

先ず本発明で斜角探傷法を導入することについて説明す
る。
First, the introduction of the angle angle flaw detection method in the present invention will be explained.

従来角鋼片の内部欠陥の探傷には、前述の如く超音波垂
直探傷法が応用されているが、この場合には第1図に示
すように、探触子(1)から角鋼片(2)に発信された
超音波[Slがその入射面で反射エコー(Sl)、底面
で反射エコー(Bl)を生じ、表面近傍は不感帯となる
欠点がある。これに対して斜角探傷法を用いる場合には
、第2図に示すように、超音波fslの入射面からの反
射エコー(Sl)は相当残存しているが、角鋼片(2)
の側面からの反射エコ= (S2)は下方に進向するた
め、側面では反射エコーによる不感帯を生じない。そこ
で斜角探傷法を用い、その入射面に隣接する側面を探傷
域とするこ、とによって、角鋼片(2)の表面から内部
まで不感帯なしに探傷が可能となる。
Conventionally, the ultrasonic vertical flaw detection method has been applied to detect internal defects in square steel pieces, as described above, but in this case, as shown in Figure 1, the probe (1) is The ultrasonic wave [Sl] emitted by the ultrasonic wave produces a reflected echo (Sl) at the incident surface and a reflected echo (Bl) at the bottom surface, which has the drawback that there is a dead zone near the surface. On the other hand, when using the angle angle flaw detection method, as shown in Fig. 2, the reflected echo (Sl) from the incident surface of the ultrasonic wave fsl remains considerably, but the square steel piece (2)
Since the reflected echo from the side surface (S2) travels downward, no dead zone is caused by the reflected echo on the side surface. Therefore, by using the angle angle flaw detection method and setting the side surface adjacent to the entrance surface as the flaw detection area, it becomes possible to detect flaws from the surface to the inside of the square steel piece (2) without a dead zone.

更に、入射面と対向する面の表面層を探傷する場合は、
第3図に示すように、側面の探傷の場合と同様に底面か
らの反射エコー(Sl)による不感帯は生じない。故に
斜角探傷では、入射面の対面である底面の表面層をも探
傷域とすることができる。
Furthermore, when testing the surface layer of the surface opposite to the entrance surface,
As shown in FIG. 3, as in the case of side surface flaw detection, no dead zone occurs due to the reflected echo (Sl) from the bottom surface. Therefore, in oblique flaw detection, the surface layer of the bottom surface, which is opposite to the entrance surface, can also be used as the flaw detection area.

本発明は、このような斜角探傷法により被検材である角
鋼片(21の表面層を探傷することを基本原理とする。
The basic principle of the present invention is to detect the surface layer of a square steel piece (21), which is a test material, by such an angle flaw detection method.

次に、斜角探傷において、表面層の探傷に使える超音波
の屈折角の範囲につき説明する。
Next, in oblique angle flaw detection, the range of refraction angles of ultrasonic waves that can be used to detect flaws in the surface layer will be explained.

第4図及び第5図に示すように、屈折角(θ)が30゜
以上になると底面エコー(Bl)は極端に小さくなる。
As shown in FIGS. 4 and 5, when the refraction angle (θ) becomes 30° or more, the bottom echo (Bl) becomes extremely small.

即ち、底面の表面層の不感帯がなくなり、表面層探傷が
可能となる。従って、底面の表面層を探傷するには、屈
折角(θ)が30°以上となるようにすることが望まし
い。
That is, there is no dead zone in the surface layer of the bottom surface, and surface layer flaw detection becomes possible. Therefore, in order to detect flaws in the surface layer of the bottom surface, it is desirable that the refraction angle (θ) is 30° or more.

第6図に示す如き側面表面層を探傷域とする珈合は、上
記底面の結果より、側面に対して立てた法線に対し、3
0°以上傾斜して超音波が当たれば側面からの反射エコ
ーが問題とならず、表面層の探傷ができることが判る。
From the results of the bottom surface above, it is found that the crack in which the flaw detection area is the side surface layer as shown in Figure 6 is 3.
It can be seen that if the ultrasonic wave is applied at an angle of 0° or more, the reflected echo from the side surface will not be a problem and the surface layer can be detected.

即ち、屈折角(θ)で60′以下であることが望ましい
That is, it is desirable that the refraction angle (θ) is 60' or less.

次に、縦波による探傷か横波に゛よる探傷かについて説
明する。
Next, we will explain whether flaw detection is performed using longitudinal waves or transverse waves.

第7図は、水から鉄に超音波を入射した場合の入射角b
)、屈折角(θ)及び往復通過率の関係をグラフにした
ものである。グラフ中、Tsは横波を示しTDは縦波を
示17ている。
Figure 7 shows the angle of incidence b when ultrasonic waves are incident on iron from water.
), a graph showing the relationship between the refraction angle (θ) and the round-trip passage rate. In the graph, Ts indicates a transverse wave and TD indicates a longitudinal wave17.

第7図から明らかな如く、屈折角35°以上の領域では
、縦波(TD)よりも横波(T8)の方が高い通過率が
得られる。従って、屈折角35°以上の横波σ8)を使
えば縦波(TD)が発生しないのでまぎられしさがない
。即ち、この範囲で縦波斜角探傷すれば、横波が同時に
発生し、横波で違った方向からの欠陥エコーを拾う可能
性があるから、底面の表面層探傷には横波斜角探傷をす
る方が望ましい。
As is clear from FIG. 7, in the region where the refraction angle is 35° or more, a higher passing rate is obtained for the transverse wave (T8) than for the longitudinal wave (TD). Therefore, if a transverse wave σ8) with a refraction angle of 35° or more is used, no longitudinal wave (TD) is generated, so there is no confusion. In other words, if longitudinal wave angle flaw detection is performed in this range, transverse waves will be generated at the same time, and the shear waves may pick up defect echoes from different directions. is desirable.

側面表面層を探傷域とする場合は、屈折角(6が60°
以下であるrとが望ましいので、屈折角(のが35°以
下の小さ力領域において、横波(To)より大きな往復
通過率が得られる縦波(TD)を使用すれば使用できる
屈折角(θ)の角度範囲が広くなる。従って、側面表面
層の探傷には横波斜角探傷をする方が望ましい。
When using the side surface layer as the flaw detection area, the refraction angle (6 is 60°
It is desirable that the refraction angle (r) be less than ) becomes wider. Therefore, it is preferable to use shear wave angle flaw detection for flaw detection of the side surface layer.

しかし、探傷目的、探傷しようとする領域に応じて、横
波あるいは縦波の適切な屈折角(θ)を選定すればよい
However, an appropriate refraction angle (θ) of the transverse wave or longitudinal wave may be selected depending on the purpose of flaw detection and the area to be flaw detected.

尚、輌屈折角(θ)と入射角扛)の関係は次式で示され
る。
Incidentally, the relationship between the refraction angle (θ) and the incident angle (θ) is expressed by the following equation.

sinα  C1 5inθ  C2 α; 入射角 θ; 屈折角 C1;  入射側の物質の音速 CQ:  屈折側の物質の音速 次に、角鋼片(2)の横断面に訃ける全表面層及び長手
方向全長にわたる探傷のための走査技術につき説明する
sinα C1 5inθ C2 α; Incident angle θ; Refraction angle C1; Sound speed of the material on the incident side CQ: Sound speed of the material on the refraction side The scanning technology for flaw detection will be explained.

角鋼片(2)の全長にわたってオンラインで探傷するた
めには、超音波ビームfslを高速で走査させなければ
ならない。この走査方式を大別すると機械的走査と電子
走査に分けられ、それら各々について超音波ビームを平
行に移動させるリニア走査と、超音波ビームを振るセク
ター走査が考えられる。
In order to perform online flaw detection over the entire length of the square steel piece (2), the ultrasonic beam fsl must be scanned at high speed. This scanning method can be roughly divided into mechanical scanning and electronic scanning, and for each of them, linear scanning in which the ultrasonic beam is moved in parallel, and sector scanning in which the ultrasonic beam is waved can be considered.

すなわち、これをまとめると次のようになる。In other words, this can be summarized as follows.

機械的リニア走査として、第8図に示すベルト式リニア
走査がある。これは、ベルト(3)に振動子(4)を多
数配列し、該ベルトを回転させつつ角鋼片(2)上を相
対移動さ亡て超音波ピ゛−ムを走査させるものである。
As mechanical linear scanning, there is a belt-type linear scanning shown in FIG. In this system, a large number of transducers (4) are arranged on a belt (3), and while the belt is rotated, an ultrasonic beam is scanned while moving relatively over a square steel piece (2).

また機械的リニア走査として、第9図に示すような振動
式リニア走査を採用することも可能である。この走査手
段は、複数の振動子(4)を−列に配列し、これを角鋼
片(2)の幅方向に振動させつつ相対移動させて超音波
ビームを走査させるものである。
Furthermore, as the mechanical linear scanning, it is also possible to employ a vibrating linear scanning as shown in FIG. This scanning means arranges a plurality of transducers (4) in a - row, vibrates them in the width direction of the rectangular steel piece (2) and moves them relative to each other to scan the ultrasonic beam.

第10図に示すものは、機械的機リニア走査であり1.
この走査手段は、円板(5)の外周上に多数振動子(4
)を配列し、該円板(5)を回転させつつ角鋼片(21
上を相対移動させて超音波ビームを走査させるものであ
る。
What is shown in FIG. 10 is a mechanical linear scan.1.
This scanning means includes a large number of transducers (4
), and while rotating the disc (5), square steel pieces (21
The ultrasonic beam is scanned by relatively moving the top.

機械的上クター走査としては、第11図に示すものがあ
り、撮動子(4)は反射板(6)に対し固定する一方、
該反射板(6)を振動させ、角鋼片(2)に対し超音波
ビームfs)を振り走査させるものである。
An example of mechanical upper scanning is shown in FIG. 11, in which the camera element (4) is fixed to the reflector (6), while
The reflector plate (6) is vibrated to cause the ultrasonic beam fs) to swing and scan the square steel piece (2).

次に、電子走査につき説明する。電子走査には第12図
に示すような電子走査アレイ型探触子(7)が用いられ
る。この探触子(7)は、多数の振動子素子(8)を基
体(9)平面上に一列に配列させ、その表面にコーティ
ング(10)を施して構成される。該探触子からの超音
波ビームの制御は、各素子(8)の送受波のタイミング
を遅延時間制御回路で調整することにより行なわれる。
Next, electronic scanning will be explained. For electronic scanning, an electronic scanning array type probe (7) as shown in FIG. 12 is used. This probe (7) is constructed by arranging a large number of transducer elements (8) in a line on the plane of a base (9) and applying a coating (10) to the surface thereof. The ultrasonic beam from the probe is controlled by adjusting the timing of wave transmission and reception of each element (8) using a delay time control circuit.

例えば、第13図(I)に示すように遅延時間を設定し
ない場合には、その超音波ビーム(81け単一の大口径
振動子からの波面と等価々波面を形成するがこの遅延時
間σ)を適宜に設定すると、第13図(Ila)のよう
にビーム(Slを傾けたり、第13図(■b)のように
絞ったりあるいは第13図(IIQ)のようにビーム(
slを絞って傾ける波面を自在に形成することができる
For example, if the delay time is not set as shown in FIG. ) can be set appropriately, the beam (Sl) can be tilted as shown in Fig. 13 (Ila), the beam (Sl) can be narrowed down as shown in Fig. 13 (■b), or the beam (Sl) can be adjusted as shown in Fig. 13 (IIQ).
It is possible to freely form a tilted wavefront by constricting sl.

このような探触子を電子走査し、超音波ビームを入射面
上に平行移動させるかもしくは振る電子リニアもしくは
セクター走査の特徴を要約すると次の通りである。
The characteristics of electronic linear or sector scanning, in which such a probe is electronically scanned and the ultrasonic beam is translated or swung onto the incident surface, are summarized as follows.

(1)  高速走査性 機械的走査に比べて高速走査が容易である。(1) High-speed scanning performance High-speed scanning is easier than mechanical scanning.

(IIk” 鋭い指向性 電子走査型探触子は多数の振動子エレメントを同時に動
作させるため、全体としては大口径の振動子と同じであ
り、鋭い指向性を有している。
(IIk") Sharp directivity Since an electronic scanning probe operates a large number of transducer elements simultaneously, the probe as a whole is the same as a large-diameter transducer, and has sharp directivity.

(lft)  を子収束 電子走査型探触子は、前述の通り、送受波−信号に所定
の遅延時間を与えることにょシ、凹面振動子やレンズ付
き振動子と同様にビームを細く絞り分解能を上げた探傷
を可能にする。そしてこの焦点距離は任意に設定できる
ため、材中の探傷領域にビームを収束させることによっ
て微小な欠陥の検出精度を向上させることができると同
時′に、欠陥位置推定精度も向上する。参考として、角
鋼片探傷時の超音波ビーム径とI2の横穴に対するS/
Nの関係を゛第14図に示す。
(lft) As mentioned above, a converging electronic scanning probe is designed to give a predetermined delay time to the transmitted and received signals, and, like concave transducers and lens-equipped transducers, narrows the beam and increases the resolution. Enables increased flaw detection. Since this focal length can be set arbitrarily, the accuracy of detecting minute defects can be improved by focusing the beam on the flaw detection area in the material, and at the same time, the accuracy of estimating the defect position can also be improved. For reference, the ultrasonic beam diameter during flaw detection of a square steel piece and S/ for the horizontal hole of I2 are shown below.
The relationship between N is shown in Figure 14.

OV)  探触子を固定した状態で超音波ビームを走査
させることが出来るので、一つの探触子で広い探傷域が
得られる。
OV) Since the ultrasonic beam can be scanned with the probe fixed, a wide flaw detection area can be obtained with one probe.

次に、このような特徴を有する電子走査アレイ型探触子
(7)を用いて電子リニア走査する場合と、電子セクタ
ー走査する場合を対比して説明する。
Next, a case of performing electronic linear scanning and a case of performing electronic sector scanning using the electronically scanned array type probe (7) having such characteristics will be compared and explained.

まず電子yニア走査する場合では、探触子(7)を所定
の状態でセットして、第15図(a)(b) (0)に
示すように、超音波ビーム@)を入射面上に平行移動さ
せ乍ら、その隣接する側面の表面層の側を探傷して行く
ものである。このさい必要な走査回路例を挙げれば、第
16図に示す通りである。すなわち、例エバ総エレメン
ト(8)数64個のりニアアレイ探触子(71を16i
のエレメント(8)を1セツトとして、探触子(71と
送受信器(II)とを先に述べた遅延回路θ2)に加え
てリードリレー回路θ3)を介して接続し、切換スイッ
チで順次送受信のエレメント(8)をずらし、超音波ビ
ームを走査するのである。
First, in the case of electronic near scanning, the probe (7) is set in a predetermined state, and the ultrasonic beam @) is directed onto the incident surface as shown in Fig. 15 (a), (b), and (0). While moving parallel to the surface layer, flaws are detected on the surface layer side of the adjacent side surface. An example of the scanning circuit required in this case is shown in FIG. That is, for example, a linear array probe with 64 total elements (8) (71 to 16i
element (8) as one set, the probe (71) and the transmitter/receiver (II) are connected via the previously mentioned delay circuit θ2) and reed relay circuit θ3), and the changeover switch allows sequential transmission and reception. The ultrasonic beam is scanned by shifting the element (8).

一方、電子セクター走査する場合では、やはり探触子(
7)を所定の状態にセットして、第17図(、)(b)
(、)に示すように、超音波ビーム+81を入射面に対
して振り乍らミその隣接する側面下半分の表面層の側を
探傷して行くものである。このさい必要な走査回路例を
挙げれば、第18図に示す通りである。
On the other hand, when scanning electronic sectors, the probe (
7) in the predetermined state, as shown in Fig. 17(,)(b).
As shown in (,), the ultrasonic beam +81 is swung at the incident surface and the surface layer side of the lower half of the adjacent side surface is detected for flaws. An example of the scanning circuit required in this case is shown in FIG.

すなわち、例えば総分割エレメント数32個の探触子(
7)と送受信器(II)とを遅延回路(121を介して
1対1に対応させて接続し、その遅延回路(I21によ
る遅延時間設定を順次変えることによって、超音波ビー
ムの傾き角を変化させ、ビームを振る走査をするのであ
る。
That is, for example, a probe with a total number of divided elements of 32 (
7) and the transceiver (II) are connected in a one-to-one correspondence via the delay circuit (121), and the inclination angle of the ultrasound beam is changed by sequentially changing the delay time setting by the delay circuit (I21). The beam is then swung for scanning.

上記電子リニア走査と電子セクター走査とを比較すると
、後者は前記のもつ下記の欠点が解消される点で有利な
ものといえる。
Comparing the above-mentioned electronic linear scanning and electronic sector scanning, the latter can be said to be advantageous in that the following disadvantages mentioned above are overcome.

、(1)電子リニア走査の場合、送受信エレメントを順
次ずらすため、エレメント総数が多くなり全体として振
動子径が大きくなる。
(1) In the case of electronic linear scanning, since the transmitting and receiving elements are sequentially shifted, the total number of elements increases and the overall transducer diameter increases.

(11)切り換えに多数のリレーが必要であり、このリ
レーの寿命が短い。
(11) A large number of relays are required for switching, and the lifespan of these relays is short.

(111)  送受信エレメントを順次ずらすため、送
受信器(T / RUnit )とエレメントが1対1
の対応にならないため、感度バラツキの調整が困難であ
る。
(111) In order to shift the transmitting and receiving elements sequentially, the transmitting/receiving device (T/RUnit) and the element are one-to-one.
Therefore, it is difficult to adjust sensitivity variations.

OV)超音波ビームの入射点の移動量が大きいため第1
9図に示すように、角鋼片(21の表面凹凸の影響を受
は屈折角が変化し、欠陥位置推定精度が劣化する。
OV) Because the amount of movement of the incident point of the ultrasonic beam is large, the first
As shown in FIG. 9, the refraction angle changes under the influence of the surface irregularities of the square steel piece (21), and the defect position estimation accuracy deteriorates.

一方、電子セクター走査では、送受信エレメントを順次
ずらす必要がないため、エレメント総数が少なくてすみ
、かつリレーQ31が不要となり、然も、1つの送受器
(11)は1つのニレメン)(8)K対応するため感度
のバラツキ調整が容易となる。
On the other hand, in electronic sector scanning, there is no need to sequentially shift the transmitting and receiving elements, so the total number of elements is small and the relay Q31 is not required. This makes it easy to adjust sensitivity variations.

し力為も、電子セクター走査では、超音波ビームの入射
点の移動量が少ないため、第20図に示すように、入射
面の凹凸の影響を受けにくい。
However, in electronic sector scanning, the amount of movement of the point of incidence of the ultrasonic beam is small, so as shown in FIG. 20, it is less affected by the unevenness of the incidence surface.

このように、電子セクター走査の場合は、実用化におい
て特に問題となる点けないが、入射面の凹凸の影響をさ
゛らに少なくするため、次に説明する電子セクター+リ
ニア走査を用いることが望ましいO 電子セクター+リニア走査は、第21図(I)に示すよ
うに、電子セクター走査では、超音波ビーム(slの入
射点が若干ずれるので、このずれを補正するために行な
うものである。
In this way, in the case of electronic sector scanning, there is no particular problem in practical use, but in order to further reduce the influence of unevenness on the incident surface, it is desirable to use electronic sector + linear scanning, which will be explained next. As shown in FIG. 21(I), electronic sector + linear scanning is performed to correct the deviation of the incident point of the ultrasonic beam (sl) due to electronic sector scanning.

即ち、第21図(IIaXIJbXIia)に示すよう
に、各ビーム傾斜角に応じて送受信エレメントをシフト
させ(リニア走査させ)、これによって入射点のずれを
最小限におさえ、電子セクター走査以上に入射面の影響
を受は難くし、欠陥位置推定精度の向上を図ったもので
ある。
That is, as shown in FIG. 21 (IIaXIJbXIia), the transmitting and receiving elements are shifted (linearly scanned) according to each beam inclination angle, thereby minimizing the deviation of the incident point, and making the incident plane more accurate than electron sector scanning. This is intended to improve the accuracy of defect position estimation by making it less susceptible to the effects of

次に、このような特徴を有する電子走査をむなうための
探触子セット方法について説明する。
Next, a probe setting method for performing electronic scanning having such characteristics will be described.

電子走査アレイ型探触子においてi、グレーティングロ
ーブの発生を防ぐために必要とされる振動子エレメント
間隔dは、超音波ビーム但)の最大傾斜角を士イ0とす
れば、 λ:超超音波伝播媒質中波長 で表わされる。よって超音波ビーム但)の傾斜角を大き
くするためには、λ一定ではそのエレメント間隔dを小
さくしなければならない(第22図0 (b)にエレメ
ント幅と最大ビーム傾斜角ioとの関係を示す)。すな
わち、エレメント幅は小さくする必要がある。
In an electronically scanned array type probe, the transducer element spacing d required to prevent the generation of grating lobes is as follows: λ: ultrasonic wave It is expressed in terms of wavelength in the propagation medium. Therefore, in order to increase the inclination angle of the ultrasonic beam (however), the element spacing d must be reduced when λ is constant (Figure 22 (b) shows the relationship between the element width and the maximum beam inclination angle io). show). That is, the element width needs to be made small.

ここで、グレーティングローブとは、前述の第13図(
II)の様な傾けたい方向以外の方向に、強度の高いビ
ームが発生することを言う。特に後述の音響結合法で述
べる水浸または局部水浸の場合、水中の波長λが小さい
ため、エレメント間隔dを小さくする事により、このグ
レーティングローブの発生を抑制する事が重要となる。
Here, the grating lobe refers to the above-mentioned figure 13 (
This refers to the generation of a high-intensity beam in a direction other than the desired tilting direction, such as in II). Particularly in the case of water immersion or local water immersion described in the acoustic coupling method described later, since the wavelength λ in water is small, it is important to suppress the generation of grating lobes by reducing the element spacing d.

さて、具体的に電子リニア走査する場合の探触子のセッ
ト法につき説明する。この場合、次の二通りの方法があ
る。
Now, a method of setting the probe for electronic linear scanning will be specifically explained. In this case, there are two methods:

(1)  −っは、角鋼片軸方向に垂直な面内でその材
表面から所定の距離に位置して、探触子をその入射面に
対して水平にセットする方法である。
(1) - is a method in which the probe is positioned at a predetermined distance from the surface of the square steel piece in a plane perpendicular to the axial direction of the piece and set horizontally to the plane of incidence.

但し、この場合には探触子の各エレメント幅を小さくし
、分割数を多くする。このセット法による場合の特徴は
、最大ビーム傾斜角が大きいので、入射面に隣接する両
側面の探傷が可能となることである。
However, in this case, the width of each element of the probe is made smaller and the number of divisions is increased. A feature of this set method is that since the maximum beam inclination angle is large, it is possible to detect flaws on both sides adjacent to the entrance surface.

(11)  もう一つは、やはり角鋼片軸方向に垂直な
面内でその材表面から所定の距離に位置して、探触子を
その入射面に対して所定の傾斜角度jo0で傾斜させて
セットする方法である。このセット法による場合の特徴
は、上記傾斜角度げを入射角と同じに設定することによ
り、ビームを傾斜させるための各エレメントの遅延動作
が不要になることである。また探触子の分割エレメント
幅が大きくてもよく、同一エレメント分割の探触子の比
較では、水平セット時よりも大きな入射角がとれる。
(11) The other method is to position the probe at a predetermined distance from the surface of the square steel piece in a plane perpendicular to the axial direction of the piece, and tilt the probe at a predetermined inclination angle jo0 with respect to the incident plane. This is how to set it. A feature of this set method is that by setting the above-mentioned inclination angle to be the same as the incident angle, there is no need for a delay operation of each element to incline the beam. Further, the divided element width of the probe may be large, and when comparing probes with the same element division, a larger angle of incidence can be obtained than when set horizontally.

今、角鋼片(2)に対して王妃のような所定の状態で探
触子(7)をセットし、リニア走査するさいの様子を概
念的に示すと、第15図(a)(b) (o)に示す通
シである。
Now, when the probe (7) is set in a predetermined state like a queen on the square steel piece (2) and linear scanning is performed, the situation is conceptually shown in Figs. 15(a) and (b). This is the passage shown in (o).

第23図は角鋼片(2)に対する探触子(7)の配置状
態の応用例を示し、この場合角鋼片(21の各面に対し
て探触子(7)は水平に一個ずつ配置される。すなわち
、1個の探触子(7)で図示の如く入射面に隣接する角
鋼1片(21の片側面あるいは両側面の側を探傷するの
であるが、4個の探触子(7)を配設することによって
、角鋼片(2)の全表面層を探傷することができる。な
お、両側面を探傷する場合では、全表面層を二方向から
重複探傷することになるが、重複探傷−が不要な場合で
は角鋼片(2)の相隣接する入射面に対し各々一つの探
触子を配置すれば、2個の  ゛探触子で全表面層の探
傷が可能となる。
Figure 23 shows an example of how the probe (7) is arranged on a square steel piece (2). In this case, one probe (7) is arranged horizontally on each side of the square steel piece (21). In other words, one probe (7) is used to detect flaws on one side or both sides of a piece of square steel (21) adjacent to the entrance plane as shown in the figure, but four probes (7) ), the entire surface layer of the square steel slab (2) can be inspected for flaws.In addition, in the case of flaw detection on both sides, the entire surface layer will be inspected from two directions in duplicate; If flaw detection is not necessary, by placing one probe on each adjacent entrance surface of the square steel piece (2), it is possible to detect flaws on the entire surface layer with two probes.

次に、電子セクター走査または電子セクター+リニア走
査する場合の探触子のセット法について説明する。
Next, a method of setting the probe for electronic sector scanning or electronic sector + linear scanning will be described.

(1)一つは、角鋼片軸方向に垂直な面内でその材表面
から所定の距離に位置して、探触子をその入射面に対し
て水平にセットする方法である。
(1) One method is to position the probe at a predetermined distance from the surface of the square steel piece in a plane perpendicular to the axial direction of the piece, and set the probe horizontally to the plane of incidence.

但し、この−合には探触子の各エレメント幅を小さくし
、分割数を多くする。このセット法による場合の特徴は
、最大ビーム傾斜角が大きいので、入射面にVtf接す
る両側面の探傷が可能となることである。
However, in this case, the width of each element of the probe is made smaller and the number of divisions is increased. A feature of this set method is that since the maximum beam inclination angle is large, it is possible to detect flaws on both sides that are in contact with Vtf to the incident surface.

(11)  もう一つは、やけ9角鋼片軸方向に垂直な
面内でその材表面から所定の距離に位置して、探触子を
その入射面に対してセクター走査の振しの中心となる入
射角分だけ傾斜させてセットする方法である。このセッ
ト法による場合の特徴は、ビーム傾斜角の絶対値が小さ
くなるので、最大遅延時間が小さくて済むことである。
(11) The other method is to position the probe at a predetermined distance from the surface of the 9-sided steel piece in a plane perpendicular to the axial direction of the piece, and align the probe with the center of sector scanning relative to the incident plane. This is a method of setting it by tilting it by the angle of incidence. A feature of this set method is that since the absolute value of the beam inclination angle becomes small, the maximum delay time can be shortened.

またビーム傾斜角の絶対値が小さくなるので、探触子の
エレメント分割数が少なくてもよい。
Furthermore, since the absolute value of the beam inclination angle becomes small, the number of element divisions of the probe may be small.

今、角鋼片(2)に対して上記のよう々所定の状態で探
触子(7)ヲセットし、セクター走査するさいの様子を
概念的に示すと、第17図(−) (b) (、)に示
す通りである。
Now, the situation when the probe (7) is set on the square steel piece (2) in the predetermined state as described above and the sector is scanned is conceptually shown in Fig. 17 (-) (b) ( , ) is shown.

電子セクター士リニア走査するさいの様子を概念的に示
すと、第21図(UaXIIbXIlo)に示す通りで
ある。
The state of electronic sector linear scanning is conceptually shown in FIG. 21 (UaXIIbXIlo).

第24図と第25図は角鋼片(2)に対する探触子(7
)の配置状態の応用例を示す。まず第24図の例の場合
では、角鋼片(2)の各面に対して平行に一個ずつ探触
子(7)が配置される。すなわち、1個の探触子(7)
で図示の如く入射面に隣接する角鋼片(2)の両側面下
半分を探傷するのであり、4個の探触子(7)で角鋼片
(2)の全表面層を探傷するのである。−力筒25図の
例の場合では、角鋼片(2)の各面に対して所定の角度
をもって2個ずつ探触子(7)が配置される。
Figures 24 and 25 show the probe (7) for the square steel piece (2).
) is shown below. First, in the case of the example shown in FIG. 24, one probe (7) is arranged parallel to each surface of the square steel piece (2). That is, one probe (7)
As shown in the figure, the lower halves of both sides of the square steel piece (2) adjacent to the entrance plane are tested for flaws, and the entire surface layer of the square steel piece (2) is detected using four probes (7). - In the case of the example shown in FIG. 25, two probes (7) are arranged at a predetermined angle to each surface of the square steel piece (2).

す力わち、この場合には1個の探触子(7)で図示の如
く入射面に隣接する角鋼片(2)の片側面下半分を探傷
し、合計8個の探触子(7)を用いて角鋼片(2)全表
面層を探傷するのである。いずれの配置による場合でも
、オンラインで角鋼片全表面層に亘る高速探傷が可能と
される。
In this case, one probe (7) is used to detect the lower half of one side of the square steel piece (2) adjacent to the entrance plane as shown in the figure, and a total of eight probes (7) are used to detect flaws. ) is used to detect flaws on the entire surface layer of the square steel piece (2). In either arrangement, high-speed flaw detection can be performed online over the entire surface layer of a square steel piece.

次に、本発明に用いられる被検材(2)の探触子(7)
の音響結合方法について説明する。
Next, the probe (7) of the test material (2) used in the present invention
The acoustic coupling method will be explained.

音響結合方法としては、直接接触方法と水浸方法とがあ
る。
Acoustic coupling methods include a direct contact method and a water immersion method.

直接接触法では、探触子と被検材の超音波入射面は水ま
たは他の液体の接触媒質の薄膜を介して接触する。本発
明では、第23図及び第24図のように、アレイ型探触
子(7)の材面に対して平行に配置する場合には応用す
ることが可能である。ただし直接接触の場合には、接触
媒質の厚さ及び被検材(2)の超音波入射面のアラサ及
び形状不整により、超音波の送受の能率が変動しやすい
In the direct contact method, the probe and the ultrasound entrance surface of the specimen are in contact through a thin film of water or other liquid couplant. The present invention can be applied to the case where the array type probe (7) is arranged parallel to the material surface as shown in FIGS. 23 and 24. However, in the case of direct contact, the efficiency of transmitting and receiving ultrasonic waves tends to fluctuate due to the thickness of the couplant and the roughness and irregular shape of the ultrasonic incident surface of the test material (2).

水浸法は、探触子から放射された超音波を、ある程度長
い距離の水(または液体)中を伝播させた後、被検材に
入射させる方法であり、第26図に示すように、被検材
である角鋼片(2)の一定の長さだけ水(I4)に浸漬
する水槽貫通方式(第26図(a))と、探触子(7)
と被検材(2)の超音波入射面との間だけを局部的に満
たす局部水浸方式(第26図(b)(O))とが考えら
れる。
The water immersion method is a method in which ultrasonic waves emitted from a probe are propagated through water (or liquid) over a fairly long distance and then made to enter the specimen.As shown in Figure 26, A water tank penetration method (Fig. 26 (a)) in which a square steel piece (2), which is the test material, is immersed in water (I4) for a certain length, and a probe (7).
A local water immersion method (FIG. 26(b)(O)) that locally fills only the space between the ultrasonic wave incident surface of the test material (2) and the ultrasonic wave incident surface of the test material (2) can be considered.

この水浸法の場合には、超音波はまず第1に探触子(7
)から水中04)に発射されるのであるから、直接接触
法に比べて音の送受は安定する。本発明においては、い
ずれを用いてもよい。
In the case of this water immersion method, the ultrasound waves are first transmitted to the probe (7
) into the water 04), the transmission and reception of sound is more stable than with the direct contact method. In the present invention, either may be used.

さて以上の説明は、「超音波探触子(7)により被検材
(210表面層を斜角探傷するJ具体的手段を詳述した
のである。前記のごとく斜角探傷を導入することにより
、被検材(2)の表面から不感帯なく表面皮下探傷をす
ることができるのであるが、このとき表面欠陥(表面上
の疵)も同時に検出してしまうおそれがある。
Now, the above explanation is a detailed explanation of the specific means for angle-angle flaw detection of the surface layer of the test material (210) using the ultrasonic probe (7). Although subcutaneous flaw detection can be performed on the surface of the material to be inspected (2) without a dead zone, there is a risk that surface defects (flaws on the surface) may also be detected at the same time.

この表面欠陥については鋼片加工工程のチッピングやグ
ラインダによる加工によって除去することができ、線材
・棒鋼成品の二次加工時に問題となるものではない。そ
れ故に、検出各節を表面欠陥と皮下欠陥とに弁別し、抽
出する必要があることはすでに冒頭に述べたところであ
る。
These surface defects can be removed by chipping in the billet processing process or processing using a grinder, and do not pose a problem during secondary processing of wire rod and steel bar products. Therefore, as already mentioned at the beginning, it is necessary to distinguish and extract each detected node into surface defects and subcutaneous defects.

そこで、次に、本発明の最も重要な点である表面欠陥弁
別処理について説明する。
Therefore, next, the surface defect discrimination process, which is the most important point of the present invention, will be explained.

欠陥位置を表面エコー(Sxエコー)と欠陥エコー F
)の検出時間差によシ推定する場合、屈折角ρ)の設定
は既知であり、超音波ビーム但)の入射点については、
前述のどのような走査方式を採用すAにしても探触子(
7)と被検材(2)の位置関係より演算によって求める
ことができる。
Surface echo (Sx echo) and defect echo F
), the setting of the refraction angle ρ) is known, and the incident point of the ultrasonic beam () is
Regardless of the scanning method described above, the probe (
It can be determined by calculation from the positional relationship between 7) and the test material (2).

今、第27図に示す角鋼片(2)の右上コーナを基準に
して入射点位置(χ0)を演算により求めたとすると、
欠陥位置(χ、A)は次式で示される。
Now, if we calculate the incident point position (χ0) using the upper right corner of the square steel piece (2) shown in Fig. 27 as a reference, then
The defect position (χ, A) is expressed by the following equation.

。=工。−ΔT2−Csin 19 A= Δ2 aos (9 Δ’I’:Slエコーと欠陥エコー促)の時間差C; 
領事の音速 実際には超音波ビームの広がり、被検材(2)の形状不
整(表面凹凸、たおれ等)、探触子(7)の追従誤差等
のために、欠陥推定位置には誤差があシ、斜角探傷情報
のみでは、表面欠陥と皮下欠陥を識別することは困難で
ある。
. = Engineering. -ΔT2-Csin 19 A=Δ2 aos (9 Δ'I': Time difference C between Sl echo and defect echo stimulation);
Consular sound speed In reality, there is an error in the estimated defect position due to the spread of the ultrasonic beam, the irregular shape of the material to be inspected (2) (surface irregularities, sagging, etc.), the tracking error of the probe (7), etc. It is difficult to distinguish between surface defects and subcutaneous defects using only the reed and angle flaw detection information.

そこで、これらを弁別するためには、表面欠、陥を検出
する探傷法によシ、表面欠陥のみを別途検出し、表面欠
陥と皮下欠陥の探傷情報を含む前述の斜角探傷情報から
、表面欠陥情報を差し引くことにより、表面皮下欠陥の
みを抽出する。
Therefore, in order to distinguish between these, it is necessary to use a flaw detection method that detects surface defects and cavities.Only the surface flaws are detected separately, and the surface By subtracting defect information, only surface subcutaneous defects are extracted.

表面欠陥弁別のための情報処理方法として、基本的には
第28図に示すように、情報1から情報2を差し引けば
よいのであるが、前述のように斜角探傷は、欠陥位置推
定精度を低下させる要因を多く含んでいるため、情報1
は表面欠陥探傷からの欠陥位置情報(情報2)に比べて
信頼性が低く、欠陥位置推定誤差範囲が大きいため、単
純に差し引くことができない。
As an information processing method for surface defect discrimination, basically all you have to do is subtract information 2 from information 1, as shown in Figure 28. However, as mentioned above, angle flaw detection is difficult to estimate defect position accuracy. Information 1 contains many factors that reduce
cannot be simply subtracted because it is less reliable than the defect position information (information 2) from surface defect detection and has a large defect position estimation error range.

即ち、第29図に示すように、実際の表面欠陥θ5)に
対し、前述の超音波斜角探傷によシ検出した欠陥位置は
図中◎印の位置であるとして情報1を得、他の表面欠陥
探傷装置により検出した表面欠陥位置は図中■印の位置
であるとして情報2を得た場合、これらの情報をそのi
t処理すると、各々別個の欠陥と判断され、情報1は皮
下欠陥情報であるとして残される。すなわち、実際には
表面欠陥(16)シか有さないのに、皮下欠陥材とされ
てしまう。
That is, as shown in Fig. 29, for an actual surface defect θ5), information 1 is obtained assuming that the defect position detected by the above-mentioned ultrasonic angle flaw detection is the position marked ◎ in the figure, and other When information 2 is obtained assuming that the surface defect position detected by the surface defect detection device is the position marked with ■ in the figure, these pieces of information are
When processed with t, each defect is determined to be a separate defect, and information 1 is left as subcutaneous defect information. In other words, it is classified as a subcutaneously defective material even though it actually has only surface defects (16).

これを防ぐために、情報2に一定の領域を持たせ、その
領−に入る情報1はキャンセルすることにより、表面欠
陥を皮下欠陥と誤検出す・ることを防止する。
In order to prevent this, information 2 has a certain area, and information 1 that falls within that area is canceled, thereby preventing erroneous detection of a surface defect as a subcutaneous defect.

ここで、情報2に持たせる領域は、第29図の一点鎖線
で示す領域であり、情報1の欠陥位置推定誤差範囲(図
中点線の領域)より大きく取る必要がある。従って、情
報2の表面欠陥推定位置(■印)に対して、角鋼片幅方
向で±ΔHの幅、深さ方向では探傷域全体(δの領域(
1点鎖線の領域)内にある情報1はキャンセルされる。
Here, the area provided for information 2 is the area shown by the dashed line in FIG. 29, and needs to be larger than the defect position estimation error range of information 1 (the area indicated by the dotted line in the figure). Therefore, with respect to the estimated surface defect position (■ mark) of information 2, the width of ±ΔH in the width direction of the square steel piece, and the entire flaw detection area (region of δ) in the depth direction
Information 1 within the area (dot-dash line area) is canceled.

このように、情報2に、ある領域をもたせて情報1を表
面欠陥と判断することができる。
In this way, information 2 can be given a certain area and information 1 can be determined to be a surface defect.

ここで、角鋼片(2)の幅方向で±ΔHの幅について斜
角探傷情報をキャンセルするということは、実際にはそ
の領域、の皮下欠陥を検出、しているのに、皮下欠陥で
ないとする場合が生じる。この矛盾が生じる確率を少な
くするためには、±ΔHの幅を小さくしなければならな
い。すなわち、斜角探@において、欠陥位置推定精度の
良い走査方式を導入した方が良い。
Here, canceling the angle detection information for a width of ±ΔH in the width direction of the square steel slab (2) means that a subcutaneous defect is actually detected in that area, but it is not a subcutaneous defect. There are cases where this happens. In order to reduce the probability that this contradiction will occur, the width of ±ΔH must be made small. In other words, in oblique angle detection, it is better to introduce a scanning method with good defect position estimation accuracy.

前述のリニア走査型では被検材の形状不整の影響が大き
く欠陥位置推定精度がセクター走査の場合より悪い。従
って・、セクター走査が優位である。
In the above-mentioned linear scanning type, the influence of irregularities in the shape of the inspected material is large, and the accuracy of defect position estimation is worse than in the case of sector scanning. Therefore, sector scanning is dominant.

更に、入射点の位置の変動を極力小さくしたセクター+
リニア走査が最も優位であることは言うまでもない。
In addition, the sector +
It goes without saying that linear scanning is the most advantageous.

セクター走査及びセクター+リニア走査で、より一層欠
陥位置推定精度を向上するために次の二つの方法を併用
することができる。
In sector scanning and sector+linear scanning, the following two methods can be used in combination to further improve defect position estimation accuracy.

一つは入射面の凹凸の影響が最も少ないと考えられる面
中央部から超音波を゛入射することである。
One method is to make the ultrasonic waves incident from the center of the surface, where the influence of irregularities on the incident surface is considered to be the least.

つまシこうすることにより、第30図(a)(b)に示
す如く、角鋼片(21の表面に凹凸があっても、面中央
部ではほぼ平坦と近似することができる。
By doing this, even if the surface of the square steel piece (21) is uneven, the central part of the surface can be approximated as being substantially flat, as shown in FIGS. 30(a) and 30(b).

もう一つの方法は、第31図に示すような入射面の傾斜
による見かけ上の屈折角の変化(So−+S)を補正す
るために、コーナ一部からのエコーを検出し、その最大
値を示す入射角を求めることである。そしてその値より
入射面の傾斜を算出し、所望の探傷域にビームが入るよ
うに入射角を補正すればよい。
Another method is to detect the echo from a part of the corner and calculate its maximum value in order to correct the apparent change in the angle of refraction (So-+S) due to the inclination of the incident surface as shown in Figure 31. The purpose is to find the angle of incidence shown. Then, the slope of the incident surface is calculated from that value, and the incident angle is corrected so that the beam enters the desired flaw detection area.

さて、次に、前記表面欠陥a飴を検出するための表面欠
陥探傷装置につき説明する。
Now, next, a description will be given of a surface defect detection device for detecting the surface defect a-candy.

表面欠陥探傷法としては、磁粉探傷法、渦流探傷法、表
面波探傷法そして光学的探傷法等があシそれぞれの方法
に適した装置は公知である。しかし、上記各々の表面欠
陥探傷法によp、かつ、表面欠陥の種類によって、その
検出能は異なる。
Surface flaw detection methods include magnetic particle flaw detection, eddy current flaw detection, surface wave flaw detection, and optical flaw detection, and apparatuses suitable for each method are well known. However, the detectability of each of the above-mentioned surface defect detection methods differs depending on the type of surface defect.

例えば、第32図に示すような各種表面欠陥に対して、
各探傷法の検出能は次表の通りである。第32図の(1
5g)は割れ、(15b)けヘゲ、(150)はカキ疵
を示す。
For example, for various surface defects as shown in FIG.
The detection performance of each flaw detection method is shown in the table below. (1 in Figure 32)
5g) shows cracking, (15b) shows sagging, and (150) shows oyster scratches.

即ち、上記表によれば、斜角探傷で検出する表面欠陥に
対し、表面波探傷ではその全てを検出するが、磁粉探傷
では割れ(15g)以外は検出し難い。
That is, according to the above table, surface wave flaw detection detects all of the surface defects detected by oblique flaw detection, but magnetic particle flaw detection hardly detects anything other than a crack (15 g).

ただし、表面波探傷では表面欠陥が1つあると、それ以
遠への音波の伝播が極端に低下するため、多数の表面欠
陥を有する場合には見落す可能性がある。
However, in surface wave flaw detection, if there is one surface defect, the propagation of sound waves to other areas is extremely reduced, so if there are many surface defects, it may be overlooked.

このように、各表面欠陥探傷法には一長一短があり、ど
の方法と斜角探傷とを組合わせるかによって、表面欠陥
Qυと皮下欠陥の弁別特性が異なる。
As described above, each surface defect detection method has its advantages and disadvantages, and the discrimination characteristics between surface defects Qυ and subcutaneous defects differ depending on which method is combined with angle inspection.

−次に、本発明の具体的な実施例として、斜角探傷用に
電子走査型探傷装置を用い、表面欠陥探傷用に表面波探
傷装置と磁粉探傷装置とを用いた場合の表面層欠陥と表
面欠陥との弁別のだめの情報処理について説明する。
-Next, as a specific example of the present invention, we will explain surface layer defects when an electronic scanning type flaw detector is used for angle angle flaw detection, and a surface wave flaw detector and a magnetic particle flaw detector are used for surface flaw detection. Information processing for discrimination from surface defects will be explained.

まず斜角探傷データの処理方法につき説明する。First, a method of processing oblique flaw detection data will be explained.

第53図に示すように、電子走査型探傷装置によシ探傷
域を、下部コーナー位置を基準にして8ステツプでセク
ター+リニア走査し、各ステップ毎に探傷領域内で予め
設定したエコーレベル(開鎖)以上のエコーがあれば、
第34図に示すようにその最大エコーの得られたステッ
プ馬、エコー高さ、検出時間、及び角鋼片(2)軸方向
位置を探傷データとして取込み、屈折角と検出時間より
角鋼片表面上への欠陥の投影推定位置を算出し、角鋼片
幅方向を一定ピッチで分割した位置情報に変換し、更に
、角鋼片(2)の軸方向の欠陥の連続性をみてデータの
集約を行ない、最終的に欠陥扁、欠陥起点(軸方向)、
欠陥長さく軸方向)、幅方向位置の情報とする。
As shown in Fig. 53, the electronic scanning flaw detection device scans the flaw detection area in sectors + linear scans in 8 steps with the lower corner position as a reference, and at each step, a preset echo level ( If there are echoes greater than or equal to (open chain),
As shown in Figure 34, the step horse where the maximum echo was obtained, the echo height, the detection time, and the axial position of the square steel piece (2) are taken in as flaw detection data, and the flaws are transferred onto the surface of the square steel piece based on the refraction angle and detection time. The projected estimated position of the defect is calculated, converted into position information obtained by dividing the width direction of the square steel piece (2) at a constant pitch, and the data is aggregated by looking at the continuity of the defect in the axial direction of the square steel piece (2). defect plane, defect origin (axial direction),
Information on the defect length (in the axial direction) and the position in the width direction.

尚、第35図において、探傷領域内の探傷ゲート(I6
)は、被検材(2)の変形等による路程変化を湾岸し、
完全に表面から探傷できるように長い目にかける。
In addition, in Fig. 35, the flaw detection gate (I6) in the flaw detection area is
), the path length change due to the deformation of the test material (2) is measured,
This is done over a long period of time so that flaws can be detected completely from the surface.

但し、コーナ一部では、コーナーエコーを拾わない範囲
に限定する。
However, in some corners, it is limited to a range where corner echoes are not picked up.

第34図(−)は角鋼片(2)の断面を示し、071は
検出欠陥位置、08)は欠陥の投影推定位置情報を示す
。第34図(b)Fi、角鋼片(2)の投影表面マトリ
ックスを示し、(Pl)は走査ステップのピッチであり
、(PR)は角鋼片軸方向探傷ピッチである。このマト
リックス上に欠陥投影推定位置情報(181が集約され
る。、この情報−が、角鋼片軸方向に2回以上連続しな
い情報の場合は、ノイズ0燭と判断して欠陥情報とはし
ない。従って、2回以上連続した情報Qglを欠陥情報
(転)として処理する。即ち、検出欠陥Q71は、第3
4図(b)の大枠で囲われた如く、起点(211と長さ
くのを有する情報1とされる。
FIG. 34 (-) shows the cross section of the square steel piece (2), 071 shows the detected defect position, and 08) shows the projected estimated position information of the defect. FIG. 34(b) Fi shows the projected surface matrix of the square steel piece (2), (Pl) is the pitch of the scanning step, and (PR) is the flaw detection pitch in the axial direction of the square steel piece. Estimated defect projection position information (181) is collected on this matrix. If this information is not consecutive two or more times in the axial direction of the square steel piece, it is determined that there is no noise and it is not treated as defect information. Therefore, the information Qgl that occurs two or more times consecutively is processed as defect information (transfer).In other words, the detected defect Q71 is
As shown by the large frame in FIG. 4(b), information 1 has a long starting point (211).

ここで、電子走査型探傷装置によりセクター+リニア走
査する例をあげたが、リニア走査でもセクター走査等で
も同様の処理ができる。また探傷領域を例えば8ステツ
プで探傷しているが、ステップ数を増せば、それだけ密
な探傷ができ、表面への投影時の角鋼片の幅方向の一定
ピッチ分割を細かくすることができ、弁別性能も向上す
ることは明らかである。
Here, an example has been given in which sector + linear scanning is performed using an electronic scanning type flaw detection device, but the same processing can be performed by linear scanning, sector scanning, etc. In addition, although the flaw detection area is detected in eight steps, for example, increasing the number of steps allows for more dense flaw detection, which allows for finer division of a fixed pitch in the width direction of the square steel piece when projected onto the surface, allowing for discrimination. It is clear that performance is also improved.

次に、表面欠陥探傷データの処理方法につき説明する。Next, a method of processing surface defect detection data will be explained.

第35図に示すように、表面波探傷には、タイヤ探触子
(財)を用いる。この場合、探傷領域は探触子(至)接
地側面と対向面であり、各面とコーナ一部に3・分割し
てゲートをかける。そして第1ゲート(財)・第2ゲー
) [24!については闇値を越えるエコーについて最
大3個まで、コーナ一部ゲート□□□からは闇値を越え
る最大エコーについて、各々エコー高さ、検出時間、角
鋼片軸方向位置を探傷データとして取抄込み、斜角探傷
データの集約と同様に、検出時間より角鋼片軸方向の欠
陥の推定位置を算出し、一定ピツチで分割したときの角
鋼片幅方向位置情報に変換し、角鋼片軸方向の連続性を
調べ欠陥應、欠陥起点(軸方向)、欠陥長さく軸方向)
、幅方向位置の情報とする。
As shown in FIG. 35, a tire probe is used for surface wave flaw detection. In this case, the flaw detection area is the surface facing the ground surface of the probe (to), and each surface and a part of the corner are divided into three parts and gated. And 1st gate (goods), 2nd game) [24! For up to 3 echoes that exceed the darkness value, the echo height, detection time, and axial position of the square steel piece are imported as flaw detection data for the maximum echo that exceeds the darkness value from the corner gate □□□. , Similar to the collection of oblique flaw detection data, the estimated position of the defect in the axial direction of the square steel piece is calculated from the detection time, converted to position information in the width direction of the square steel piece when divided at a fixed pitch, and continuous in the axial direction of the square steel piece. Defect size, defect origin (axial direction), defect length (axial direction)
, information on the width direction position.

磁粉探傷装置による磁粉探傷データについても情報のフ
ォーマットを側角探傷、表面波探傷の集約情報と同型式
とする。
The information format for magnetic particle flaw detection data from magnetic particle flaw detection equipment will be the same as the aggregated information for side angle flaw detection and surface wave flaw detection.

そして、上記斜角探傷による情報と、表面欠陥探傷によ
る情報から、皮下欠陥情報のみを弁別処理するに8つで
は、既述のように、表面欠陥情報に一定領域を付加した
表面欠陥領域情報とし、該情報を斜角探傷集約情報から
差引くのである。その処理ブロック図を第36図に示す
In order to discriminate and process only the subcutaneous defect information from the information obtained by the above-mentioned oblique flaw detection and the information obtained by surface defect flaw detection, as described above, surface defect area information is obtained by adding a certain area to the surface defect information. , this information is subtracted from the angle angle flaw detection aggregate information. A processing block diagram thereof is shown in FIG.

上記表面欠陥領域情報は、表面波探傷、磁粉、探傷、ま
たはその両方の表面欠陥集約情報の幅方向位置情報に、
角鋼片幅方向分割の数ブロック分の幅と、欠陥起点及び
長さ情報を数十酊延長した領域とする。
The above surface defect area information includes width direction position information of surface defect aggregation information of surface wave flaw detection, magnetic particle flaw detection, or both.
The width of several blocks of the square steel strip in the width direction and the defect origin and length information are extended several tens of times.

第37図は、本発明の弁別処理の概念を示したものであ
り、表面波探傷と磁粉探傷の組合せによって表面欠陥を
皮下欠陥として処理する誤検出が防止されることを示し
ている。
FIG. 37 shows the concept of the discrimination process of the present invention, and shows that the combination of surface wave flaw detection and magnetic particle flaw detection prevents erroneous detection in which surface defects are treated as subcutaneous defects.

尚、斜角探傷時、全面探傷の探触子配置については第2
3・24図等で既述した。そこで全表面探傷のためのタ
イヤ探触子の配置について説明すれば第38図に示す如
く、タイヤI28)内に探触子伐乃を2個内蔵する型式
とし、このタイヤ探触子hzを対向して2側設ければよ
い。勿論被検材は軸方向に移動させる。
Regarding the probe placement for full-surface flaw detection during oblique flaw detection, see Section 2.
It has already been described in Figures 3 and 24. Therefore, to explain the arrangement of tire probes for full surface flaw detection, as shown in Fig. 38, we have adopted a model in which two probes are built into the tire I28), and these tire probes hz are placed opposite to each other. It is sufficient to install it on two sides. Of course, the test material is moved in the axial direction.

上記本発明の実施例では、電子走査型探傷装置と、表面
波探傷装置と磁粉探傷装置とを組合わせることにより、
表面欠陥と皮下欠陥を識別判定できる十忙、表面欠陥に
ついても単独の表面欠陥探傷の場合より、見落しが少な
くなる。特に磁粉探傷では、コーナ一部の欠陥の検出声
が低いので、タイヤ探傷の第2ゲートの探傷情報でおぎ
なうことができる。
In the embodiment of the present invention described above, by combining an electronic scanning flaw detection device, a surface wave flaw detection device, and a magnetic particle flaw detection device,
It is possible to distinguish between surface defects and subcutaneous defects, and there are fewer oversights of surface defects than when a single surface defect is detected. In particular, in magnetic particle flaw detection, the detection noise of defects in a part of the corner is low, so the flaw detection information from the second gate of tire flaw detection can be used.

尚、本発明は、前述の実施例に限定されpものではなく
、被検材は丸棒状であってもよく、この場合、特願昭5
8−3198号に記載された環状プレイ型探触子を用い
て同時に表面層及び表面の探傷を行ない、その欠陥弁別
を行なうことができる。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the material to be tested may be in the shape of a round bar.
Using the annular play type probe described in Japanese Patent No. 8-3198, it is possible to simultaneously perform flaw detection on the surface layer and the surface, and to perform defect discrimination.

以上詳述した如く、本発明は、超音波探触子により被検
材の表面層を斜角探傷し、探触子と被検材との位置関係
と、超音波の入射角と、欠陥エコー検出時間とから、被
検材の表面上へ投影したときの欠陥推定位置を演算で求
めると共に、表面欠陥探傷装置により表面欠陥のみを検
出し、その欠陥位置の所定領域を求め、前者の欠陥推定
位置情報から後者の欠陥領域情報を差引くことにより、
皮下欠陥のみを検出することを特徴とするものであるか
ら、本発明によれば、従来の内部探傷法では鋼片表面か
ら数解の領域は探傷不能であるに対し、角鋼片の全表面
層を未探傷域なくオンラインで高速探傷することが可能
で、角鋼片の表面層全長に亘り、表面欠陥と皮下欠陥を
識別検出する事ができる。また該弁別検出により、ひい
ては製品としての棒鋼、線材の表面皮下並びに内部に亘
抄迅速的確に品質保証を与えることができるものである
As described in detail above, the present invention performs oblique angle flaw detection on the surface layer of a test material using an ultrasonic probe, and detects the positional relationship between the probe and the test material, the incident angle of the ultrasonic waves, and the defect echo. From the detection time, calculate the estimated defect position when projected onto the surface of the material to be inspected, detect only the surface defect with a surface flaw detector, find the predetermined area of the defect position, and estimate the former defect. By subtracting the latter defect area information from the position information,
Since the present invention is characterized by detecting only subcutaneous defects, it is possible to detect defects in the entire surface layer of a rectangular steel billet, whereas conventional internal flaw detection methods cannot detect flaws in a numerical range from the surface of a steel billet. It is possible to perform high-speed online flaw detection without leaving undetected areas, and it is possible to distinguish between surface defects and subcutaneous defects over the entire length of the surface layer of a square steel piece. Further, by this discrimination detection, quality assurance can be quickly and accurately provided to the surface, subcutaneous, and internal parts of steel bars and wire rods as products.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の垂直探傷法による不感帯を示す図、第2
図は本発明に係る斜角探傷法による側面反射エコーを示
す図、第3図は同底面反射エコーを示す図、第4図は反
射エコー高さと屈折角の関係を示すグラフ、第5図は底
面エコーの場合の屈折角を示す図、第6図は側面エコー
の場合の屈折角を示す図、@7図は入射角、屈折角及び
往復通過率の関係を示すグラフ、第8図はベルト式リニ
ア走査の原理図、第9図は振動式IJ ニア走査の原理
i、第10図は機械釣機IJ ニア走査の原理図、第1
1図は機械的セクター走査の原理図、第12図は電子走
査プレイ型探触子の斜視図、第13図は電子走査アレイ
型探触子による超音波ビームの制御態様を示す図、第1
4図は超音波ビーム径とS/Nの関係を示すグラフ、第
15図は電子リニア走査の原理を示す図、第16図は電
子リニア走査の制御回路図、第17図は電子セクター走
査の原理図、第18図は電子セクター走査の制御回路図
、第19図は電子リニア走査のバラツキを示す図、第2
0図は電子セクター走査のバラツキを示す図、第21図
は電子セクター+リニア走査の原理図、第22図はエレ
メント幅とビーム傾斜角との関係を示す図、第23図は
リニア走査の探触子の配置図、第24図及び第25図は
セクター走査の探触子の配置図、第26図は音響結合方
法を示す図、第27図は欠陥位置を示す図、第28図は
弁別処理のフローチャート図、第29図は弁別処理の原
理図、第30図は超音波ビームの入射点を示す図、第3
1図は被検材コーナ一部より入射点を求める図、第32
図は表面欠陥の種類を示す図、第35図は電子セクター
走査を示す図、第34図は検出欠陥を集約するだめの説
明図、第35図はタイヤ接触子の配置図、第36図は弁
別処理フローチャート図、第37図は弁別処理概念を示
す図、第58図はタイヤ接触子の配置図である。 (2)・・・角鋼片(被検材) 、 17+・・・探触
子、Q51・・・表面欠陥、aη・・・検出欠陥位置、
08)・・・投影位置、(2o)・・・欠陥集約情報、
(財)・・・タイヤ探触子(表面欠陥探傷装置)、但)
・・・超音波、(φ・・・入射角。 特 許 出 願 人  株式会社神戸製鋼所−339− 第28図 第29図 i−第30図、 第32図         第35図 ov;  12.  4!)、l自、え?(・sq!y
llブー71  :  AtZJ、+1.V”7* 1
ilQ7F&rtへ*JiiS’i&ロ:r1ルーrl
諷 第36 tA 手 続補 下書(自発) 1唱和58年3 月31日 特許1庁長官殿 1.11件の大小 昭和 58年  特許願第 23527  号2 発明
の名称 超音波探傷による皮下欠陥検出方法 ゛(、補IFをする者 事件との関係 特許出願人 (119)株式会社 神戸11!laA所・1代理人 腑 切I; 遣 5 拒絶理由通知の11付 昭和    年    月     日 (自 発) 
     字抹消6 補正の対象 ・願−一−4μ 7、 補正の内容 (1)  明細書第2頁第6行目の「製鉄」tr裂銑」
と訂正する。 (2)同、第8¥1.%5行目の「横波」を「縦波」と
訂正する。 「  λ 1+1mflJ’と訂正する0 (4)同、第17頁′@8行目及び第19貞第6行目の
「水平」全「平行」に訂正する◇ (5)  同、@35頁第1Q〜20行目、及び第3F
1W%2行目の「接触子Jkr探触子」に訂正する。 (6)  図面の「第33図」全別紙の通り補正する。
Figure 1 shows the dead zone in the conventional vertical flaw detection method, Figure 2
The figure shows a side reflection echo obtained by the oblique flaw detection method according to the present invention, FIG. 3 shows a bottom reflection echo, FIG. 4 is a graph showing the relationship between reflection echo height and refraction angle, and FIG. Figure 6 is a graph showing the refraction angle for bottom echo, Figure 6 is a graph showing the refraction angle for side echo, Figure 7 is a graph showing the relationship between the incident angle, refraction angle, and round trip pass rate, and Figure 8 is the belt. Figure 9 is a diagram of the principle of linear scanning, Figure 9 is the principle of vibration type IJ near scanning, Figure 10 is a diagram of the principle of mechanical fishing IJ near scanning, Figure 1
Fig. 1 is a diagram showing the principle of mechanical sector scanning, Fig. 12 is a perspective view of an electronically scanned play type probe, Fig. 13 is a diagram showing how an ultrasonic beam is controlled by an electronically scanned array type probe, and Fig. 1
Figure 4 is a graph showing the relationship between ultrasonic beam diameter and S/N, Figure 15 is a diagram showing the principle of electronic linear scanning, Figure 16 is a control circuit diagram of electronic linear scanning, and Figure 17 is a diagram of electronic sector scanning. The principle diagram, Fig. 18 is a control circuit diagram of electronic sector scanning, Fig. 19 is a diagram showing variations in electronic linear scanning, and Fig. 2
Figure 0 is a diagram showing variations in electronic sector scanning, Figure 21 is a diagram of the principle of electronic sector + linear scanning, Figure 22 is a diagram showing the relationship between element width and beam inclination angle, and Figure 23 is a diagram showing linear scanning exploration. Figures 24 and 25 are probe layout diagrams, Figures 24 and 25 are sector scanning probe layout diagrams, Figure 26 is a diagram showing the acoustic coupling method, Figure 27 is a diagram showing defect positions, and Figure 28 is a diagram showing discrimination. Flowchart of processing, Figure 29 is a diagram of the principle of discrimination processing, Figure 30 is a diagram showing the incident point of the ultrasonic beam, Figure 3
Figure 1 is a diagram for determining the incident point from a part of the corner of the material to be inspected, Figure 32
Figure 35 shows the types of surface defects, Figure 35 shows electronic sector scanning, Figure 34 explains how to aggregate detected defects, Figure 35 shows the arrangement of tire contacts, Figure 36 shows FIG. 37 is a flowchart of the discrimination process, FIG. 37 is a diagram showing the concept of the discrimination process, and FIG. 58 is a layout diagram of tire contacts. (2)... Square steel piece (test material), 17+... Probe, Q51... Surface defect, aη... Detected defect position,
08)...Projection position, (2o)...Defect aggregation information,
(Foundation)...Tire probe (surface defect detection device), however)
...Ultrasonic wave, (φ... angle of incidence. Patent applicant Kobe Steel, Ltd. -339- Figure 28 Figure 29 i-Figure 30, Figure 32 Figure 35 ov; 12. 4 ), l myself, huh? (・sq!y
ll Boo 71: AtZJ, +1. V”7*1
to ilQ7F&rt *JiiS'i&ro: r1 rule rl
Paraphrase No. 36 tA Procedural Supplementary Draft (spontaneous) 1 Recitation March 31, 1958 1 To the Commissioner of the Patent Office 1. 11 large and small 1988 patent application No. 23527 2 Name of the invention Subcutaneous defect detection by ultrasonic flaw detection Method ゛ (Relationship with the supplementary IF case Patent applicant (119) Co., Ltd. Kobe 11!laA office, 1 agent's approval I; 5. Notice of reasons for refusal dated 11, 1939, month, day, voluntary)
Character deletion 6 Subject of amendment/application-1-4μ 7. Contents of amendment (1) “Steel making” tr cracked pig iron on page 2, line 6 of the specification
I am corrected. (2) Same, No. 8 ¥1. %Correct "transverse wave" in the 5th line to "longitudinal wave". 0 (4) Same, page 17', line 8, and 19th line, line 6, correct all "horizontal" and "parallel" ◇ (5) Same, page 35 1Q to 20th rows and 3rd F
1W% Correct the second line to "Contact Jkr probe". (6) Amend the entire drawing “Figure 33” as shown in the attached sheet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、 超音波探触子によシ被検材の表面層を斜角探傷し
、探触子と被検材との位置関係と、超音波の入射角と、
欠陥エコー検出時間とから、被検材の表面上へ投影した
ときの欠陥推定位置を演算で求めると共に、表面欠陥探
傷装置により表面欠陥のみを検出し、その欠陥位置の所
定領域を求め、前者の欠陥推定位置情報から後者の欠陥
領域情報を差引くことにより、皮下欠陥のみを検出する
ことを特徴とする超音波探傷による皮下欠陥検出方法。
1. An ultrasonic probe is used to perform oblique angle flaw detection on the surface layer of the test material, and the positional relationship between the probe and the test material, the incident angle of the ultrasonic waves, and
From the defect echo detection time, calculate the estimated defect position when projected onto the surface of the material to be inspected, detect only the surface defect with a surface defect detection device, and find the predetermined area of the defect position. A subcutaneous defect detection method using ultrasonic flaw detection, characterized in that only subcutaneous defects are detected by subtracting defect area information from estimated defect position information.
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