JPS59150335A - 多層溶接の探傷方法 - Google Patents

多層溶接の探傷方法

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JPS59150335A
JPS59150335A JP58023812A JP2381283A JPS59150335A JP S59150335 A JPS59150335 A JP S59150335A JP 58023812 A JP58023812 A JP 58023812A JP 2381283 A JP2381283 A JP 2381283A JP S59150335 A JPS59150335 A JP S59150335A
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probe
welding
welding torch
weld metal
flaw detection
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Koji Ishihara
石原 耕司
Koji Yamada
浩司 山田
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/041Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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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、表面波を利用した極厚鋼板の多層溶接の探傷
方法に関するものである。更に、詳しくは、本発明は、
現在溶接中の層について、溶接金属の凝固後にはソリア
ルタイムで探傷が行なえる探傷方法に関するものである
極厚鋼板の溶接は、一般にMIG、ナローギャップ・M
IG 、サブマージドアーク、ナローギャップマーシト
アーク溶接等の多層溶接で行なわれているが、その超音
波探傷は、溶接完了後、場合によっては中間段階で行な
われており、これまで:リアルタイムで探傷を行なう例
はなかった。
ここにおいて、本発明は、溶接金属後の凝固後にはyリ
アルタイムで探傷を行なえる方法を提供しようとするも
のである。本発明の方法によれば、溶接欠陥生成後、直
ちにこれが検出できるので、最適なタイミングで手直し
をすることにより、行程2品質、コスト上の影響をミニ
マムにすることが可能である。
本発明に係る方法は、溶接トーチ後方において凝固後の
溶接金属を、溶接トーチと連動する表面波探触子により
、−探触子法で監視する点、溶接トーチ後方において、
凝固後の溶接金属が700℃〜500℃にある時、溶接
トーチと連動し、アコースチックエミッション(AE)
のみを受信するアコースチックエミッションセンサー(
AEセンサー)により監視する点、及び表面波探触子を
時分割によシアコースティックエミッションセンサー(
AEセンサー)としても利用し、凝固後700℃〜50
0℃にある溶接金属をアクティブに、また、パッシブに
監視する点にそれぞれ特徴がある。以下、本発明の実施
例を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第1の方法に係る実施例を説明する。第
1図は本発明の第1の方法を実現するための装置の構成
説明図、第1B図は第1A図のB−B断面説明図、第1
C図及び第1D図はそれぞれ表面波の伝わる経路す示し
た説明図である。
この第1の方法は、表面波の性質を利用する点に特長が
存する。すなわち、表面波は、伝播媒質9表面と、表面
下はソロ波長の間にそのエネルギーが年中する性質があ
る。従って、多層溶接において、溶接条件から決まる一
層のビード厚さをT。
表面波の波長をλとする時、T<6λとなるように表面
波の周波数を選び、この表面波を使って多層溶接におけ
る最上層のビードにおいて、溶接トーチの後方で溶接金
属凝固後の位置で、超音波−探触子法による探傷を行な
えば、はy +7アルタイムに欠陥を検知することがで
きる。
第1A図、第’I B図の実施例において、溶接トーチ
1の後方にある距離で、溶接金属6が凝固後の相当位置
に、表面波用タイヤ型探触子12が、連結手段9を介し
て設置されており、溶接トーチ1との相対距離を不変に
して溶接トーチ1とともに移動する。このタイヤ型探触
子12は、超音波振動子を内蔵し、液状伝播媒質で充填
されておシ、振動子の角度は、鋼中屈折角が臨界角にな
っている。従って、カッブラント10を介して、通常の
超音波探傷器15と一体となって表面波の送受信を行な
い、表面波を利用した一探触子法による探傷を行なう。
これによって、新しく盛られた層を主対象とする探傷を
初層から連続的に行なうことができ、例えば溶着金属6
内に溶接欠陥14が発生した場合にも、直ちにこれを検
知することができる。
すなわち、第1C図において、タイヤ型探触子12から
矢印に示すように出た送信表面波Sは、母材8上を図示
するように伝わシ、溶接欠陥14において反射し、この
反射表面波Sは図示する矢印に示すようにタイヤ型探触
子12に戻って、溶接欠陥14の存在を検知する。これ
に対して、第1D図に示すように溶接欠陥が存在しない
場合、タイヤ型探触子12から矢印に示すように出た送
信表面波Sは、母材8の表面を図示するように伝わって
、−やがて消滅し反射表面波は検知されない。
このようにして、溶接欠陥14が検知されると、最適タ
イミングで補修等を行なうことができる。
なお、第1A図〜第1D図において、2は溶接開先、4
は溶融池、5はスラグ、6はアーク空洞。
7は溶接ワイヤである。
次に、本発明の第2の方法に係る実施例を説明する。第
2A図は本発明の第2の方法を実現するだめの装置の構
成説明図、第2B、図は第2A図のB−B断面説明図で
ある。
この方法は、第1の方法において、タイヤ型表面波探触
子12が有している受信時における指向性を利用して、
溶接欠陥の発生を、それに伴う音響放出音の検知によシ
認識するものであり、この時前記センサーが監視する範
囲は、溶接金属が700℃〜500℃である区間の一部
とするものである。従って、溶接ビードとセンサーの間
隔は、溶接される鋼材の幾可形状と溶接条件とで決まる
値となる。
第2A図、第2B図の実施例において、溶接トーチ1の
後方で、溶接金属6の凝固後の温度が700℃〜500
℃に相当する位置に、表面波用タイヤ型探触子12を、
例えば連結手段9を介して設置し、これをAgセンサー
として使用し、溶接トーチ1との相対位置を不変にして
溶接トーチ1とともに移動させる。とのAgセンサーは
、超音波振動子を内蔵し、液状伝播媒質で充填されてお
り、振動子角度は、鋼中屈折角が臨界角になるようにし
である。
溶接欠陥14が発する高周波音響は、一部表面波となり
、表面およびその近傍を伝播し、カッブラント10を介
してAgセンサー12で受信される。この受信波は、振
動子で電圧に変換され、前置増巾器16で増巾され、フ
ィルター17において不必要な周波数成分をカットし、
主増巾器18で増巾された後、信号処理回路19に印加
される。
ここで、AE波は閾値を正(あるいは負)勾配で切る回
数を計数するリングダウンカウント数、あるいは実効電
圧あるいはエネルギー値に変換され、欠陥評価系20に
入力される。この欠陥欠陥評価系20においては、予じ
め設定された健全溶接時のそれらの値と比較し、良否を
判定する。この判定結果は、記憶出力系21に入力され
るとともに、マーカー作動系22に入力され、マーカー
26を作動させる。
ここで、溶接金属の監視域を溶接金属温度700 ・℃
〜500℃の一部とした理由を、次に第3図を参照しな
がら説明する。
第6図は、ASTM −A387鋼の溶接時のAgセン
サー12によるAEリングダウンカウントを、時間一温
度曲線とともに溶接金属のOCT (Continue
Cooling Transfer )  曲線とに表
示したものでめる。この図CCT曲線において、Ac3
はカーボンを0としたとき平衡を保持しながら加熱した
際にフェライトがオーステナイトに変わるときの温度、
Fはフェライトの析出する領域、Aはオーステナイトの
領域、zwは中間組織の領域、Mはマルテンサイトの領
域である。このグラフにおいて、横軸は溶接トーチ1が
Agセンサー位置を通過した時点を0とした時の経過時
間を秒牟位で表わしたものであり、トーチ通過後、1秒
から1万秒までをlogスケールで表示しである。また
縦軸には、溶接金属の温度(Temp )と、表面波用
Agセンサーで受信したAEリングダウンカウントの累
積値である。曲線Tempは、溶接金属の冷却曲線で、
1500℃から17−0℃付近まで変化しているのを示
す。
また、曲線+2166及び+2161は、AEリングダ
ウンカウントの累積値を示す曲線で、+2163は、欠
陥溶接部のデータであり、+2161は健全溶接部のデ
ータである。+2161と42163のデータにおいて
 その差が明瞭に表われているのは、この、例において
は、溶接トーチ通過後約18秒から25秒の間であシ、
これは、温度範囲約700℃〜500℃であって、この
温度範囲において、欠陥溶接部の累積リングダウンカウ
ントが急増している。−勇健全溶接部からの信号には、
さほどの変化は認められず、両データの比較から、割れ
に伴うAE信号がこの温度範囲において多発しているこ
とが分かった。
測温結果からすると、この溶接条件の場合、Agセンサ
ーを溶接トーチが通過後、約20秒付近は、この溶接金
属の場合、ベイナイト変態の開始時期に相当するが、こ
の時期、健全溶接部のAEには急増のきざしはなく、ベ
イナイト変態にかかわるAE信号はごく少ないといえる
このように、第6図に示す実験結果から、溶接欠陥から
の信号が顕著なのは、溶接金属冷却過程における約70
0℃〜500℃の温度範囲であり、溶接トーチ後方で、
溶接金属がこの温度範囲にある時点を想定して1個のA
gセンサーをその時点に相当する位置に設置すれば、高
温割れ等の欠陥検出を確実に行なうことができる。なお
、種々のの実験から、溶接金属温度は、はソロ00℃付
近に照準を設定するのが現実的である。
次に、本発明の第6の方法に係る実施例を説明する。第
4A図は本発明の第6の方法を実現するための装置の構
成説明図、第4B図は第4A図のB−B断面図である。
この方法は、1個のタイヤ型表面波探触子を時分割によ
シ超音波探触子およびAEセンサーとして活用し、凝固
後700℃〜500℃の範囲内にある溶接金属をアクテ
ィブに、また、パッシブに監視しようとするものである
第4A図、4B図の実施例において、溶接トーチ1の後
方で、溶接金属6の凝固後の温度が700℃〜500℃
に相当する位置に、表向波相タイヤ型探触子12の照準
を合せ(現実的には、溶接金属温度がほぼ600℃付近
をねらうのが好せしい)、この位置に探触子12がくる
ように、連結手段9を介して溶接トーチ1に連結し、溶
接トーチ1との相対距離を不変にして溶接トーチ1とと
もに移動させる。
表面波用タイヤ型探触子12からの信号は、時分割切替
回路24によって、超音波探傷装置15側(UT計測系
)と、前置増巾器16側(AE計測系)とに時分前で印
加される。
第5図は、時分割切替回路24の動作波形の一例で、(
a)に示すように例えば2m5ecの間は、UT計測系
に信号を印加し、続いてUT計測系をオフにすると同時
に(b)に示すように、例えば18m5ecの間は、A
E計測系に信号を印加する動作を繰返して行なう。
UT計測系は、超音波探傷装置15.記憶出力回路21
.マーカー作動回路22及びマーカー26で構成され、
また、AE計測系は、前置増巾器16゜フィルター17
.主増巾器18.信号処理回路19゜欠陥評価回路20
.記憶出力回路21.マーカー作動回路22及びマーカ
ー23で構成されており、それぞれの動作は、第1A図
、第1B図の実施例。
及び第2A図、第2B図の実施例と同様である。
以上説明したように、本発明の方法によれば、溶接欠陥
をはソリアルタイムで確実に検出することができる。
従って、最適なタイミングで溶接欠陥を手直しすること
ができ、行程2品質、コスト上の悪影響をミニマムにす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は本発明の第1の方法を実現するための装置の
構成説明図、第1B図はi1A図のB−B断面説明1図
、第1C図及び第1D図はそれぞれ表面波の伝わる経路
を示した説明図である。 第2A図は本発明の第2の方法を実現するための装置の
構成説明図、第2B図は第2A図のB −B断面説明図
でちる。 第3図は本発明の基礎となった実験結果を示す線図であ
る。 第4A図は本発明の第6の方法を実現するだめの装置の
構成説明図、第4B図は第4A図のB −B断面図であ
°る。 第5図は第4A図及び第4B図に示されている時分割切
替回路の動作波形の説明図である。 1:溶接トーチ、2:溶接開先、6:溶着金属、4:溶
融池、5ニス2グ、6:アーク空洞、7:溶接ワイヤ、
8:母材、9;連結用治具、10−カッブラント、12
:表面波用タイヤ型探触子、14:溶接欠陥、15:超
音波探傷装置。 代理人 弁理士  木 村 三 朗 第1A図 第1C図 第1D図 手続補正書(自発) 昭和58年8月30口 特許庁長官殿 1 事件の表示 特願昭58−23812号 2 発明の名称 多層溶接の探信方法 3、  ?+11正をする者 事件との関係  特許出願人 名称 (412)  日本鋼管株式会社4 代  理 
 人 〒105 東京都港区虎ノ門−丁目21番19号5 補
正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の各欄及び図面6 補正
の内容 (1)  明細書第3項第2行〜第3行「ナローギャッ
プマーシトアーク」を、「ナローギャップサブマージド
アークjと補正する。 (2)  明細書第8項第8行「欠陥欠陥評価」を「欠
陥評価」と補正する。 (3)  図面の第3図を別紙補正図面のとおり補正す
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶接トーチ後方において凝固後の溶接金属を、溶
    接トーチと連動する一探触子法で監視する方法であって
    、 前記探触子として6波長が多層溶接の一層厚さを超える
    かまたは等しくなる周波数の表面波探触子を用い、前記
    凝固後の溶接金属を連続的に探傷することを特徴とする
    多層溶接の探傷方法。
  2. (2)溶接トーチ後方において凝固後の溶接金属を、溶
    接トーチと連動する一探触子法で監視する方法であって
    、 前記探触子を前記溶接トーチから後方において700℃
    〜500℃の温度範囲に相当する位置に設置し、当該探
    触子をAEセンサーとして使用し、前記700℃〜50
    0℃の温度範囲にある溶接金属のAEリングダウンカウ
    ントあるいは実効電圧あるいはエネルギー値を連続的に
    計測し、所定の基準値と比較弁別判定することにより、
    前記凝固後の溶接金属を連続的に探傷することを特徴と
    する多層溶接の探傷方法。
  3. (3)溶接トーチ後方におい電凝固後の溶接金属を、溶
    接トーチと連動する一探触子法で監視する方法であって
    、 前記探触子を前記溶接トーチから後方において700℃
    〜500℃の温度範囲に相当する位置に設着し、当該探
    触子を時分割にて表面波による超音波探触子およびAE
    センサーとして使用し、前記700℃〜500℃の温度
    範囲における溶接金属を連続的に超音波探傷およびAE
    によりアクティブにまたパッシブに探傷することを特徴
    とする多層溶接の探傷方法。
JP58023812A 1983-02-17 1983-02-17 多層溶接の探傷方法 Granted JPS59150335A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6273261U (ja) * 1985-10-29 1987-05-11
JP2011011255A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Nippon Steel Engineering Co Ltd 鋼管突合せ溶接部内面検査装置および方法
CN103586571A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 国家电网公司 改善铝合金等离子弧焊接接头质量的装置及方法
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JP2016191572A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 日立造船株式会社 超音波検査装置

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