JPS59230156A - クラツク深さ測定方法 - Google Patents
クラツク深さ測定方法Info
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- JPS59230156A JPS59230156A JP58104309A JP10430983A JPS59230156A JP S59230156 A JPS59230156 A JP S59230156A JP 58104309 A JP58104309 A JP 58104309A JP 10430983 A JP10430983 A JP 10430983A JP S59230156 A JPS59230156 A JP S59230156A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はクラック下端部の深さを高精度に測定する方法
に関する。
に関する。
従来、クラック深さを測定する方法としては、クラック
端部にｌＪｉ音波を入射させた場合に生じる端部エコー
のビー１、路程と、探触子の屈折角とを用いて、幾何学
的に深さを求めるという方法が主体となっていた。しか
し、端部エコーは一般に微弱であるため、ビーム路程を
測定する際かなりの誤差を生じ、また屈折角については
このような４１１定において用いられる集束探触子の集
束部分の経路が曲線的であるため、正確に屈折角を求め
ることが出来ないなどのことから精度上難点があった。
端部にｌＪｉ音波を入射させた場合に生じる端部エコー
のビー１、路程と、探触子の屈折角とを用いて、幾何学
的に深さを求めるという方法が主体となっていた。しか
し、端部エコーは一般に微弱であるため、ビーム路程を
測定する際かなりの誤差を生じ、また屈折角については
このような４１１定において用いられる集束探触子の集
束部分の経路が曲線的であるため、正確に屈折角を求め
ることが出来ないなどのことから精度上難点があった。
そこで、本発明者らは従来法のかかる欠点を解決し、ク
ラック下端部の深さ測定に適用して極めて高精度に、し
かも、簡単にクラック深さを直読または記録による測定
を０丁能とする手段を開発するため種々の検討を行った
。その結果、クラック下端部に超音波横波ビームを当て
た場合に生じる縦波と横波からなる二つの端部エコーの
うち、横波成分が探触子に直接用る分と、縦波成分が試
験片底面で反射され再び下端部に戻り、Ｔ−°端部の作
用により二次的な横波端部エコーとなって探触子へ戻っ
た分とを、ブラウン管Ａスコープ画面で観測すると、こ
れら二つの成分はクラック下端部と試験片間の縦波往復
伝播時間分だけ遅れて相律なる二個のエコーとして観測
され、両者の時間差よリフラック下端位置が高精度に測
定できるという知見を得た。
ラック下端部の深さ測定に適用して極めて高精度に、し
かも、簡単にクラック深さを直読または記録による測定
を０丁能とする手段を開発するため種々の検討を行った
。その結果、クラック下端部に超音波横波ビームを当て
た場合に生じる縦波と横波からなる二つの端部エコーの
うち、横波成分が探触子に直接用る分と、縦波成分が試
験片底面で反射され再び下端部に戻り、Ｔ−°端部の作
用により二次的な横波端部エコーとなって探触子へ戻っ
た分とを、ブラウン管Ａスコープ画面で観測すると、こ
れら二つの成分はクラック下端部と試験片間の縦波往復
伝播時間分だけ遅れて相律なる二個のエコーとして観測
され、両者の時間差よリフラック下端位置が高精度に測
定できるという知見を得た。
即ち、本発明はかかる知見によってなされたものであり
、その要旨とするところは超音波横波斜角探触子により
クラック下端部に超音波横波ビームを入用させ、下端部
先端で反射され直接探触子に戻る端部エコーの横波成分
と、端部エコーの縦波成分が試験片底面で反射され、ク
ランク下端部で工時的に横波端部エコーとなって探触子
に戻る成分との、画成分時間差よりクラック深さを測定
することを特徴とするクラック深さ測定方法にある。
、その要旨とするところは超音波横波斜角探触子により
クラック下端部に超音波横波ビームを入用させ、下端部
先端で反射され直接探触子に戻る端部エコーの横波成分
と、端部エコーの縦波成分が試験片底面で反射され、ク
ランク下端部で工時的に横波端部エコーとなって探触子
に戻る成分との、画成分時間差よりクラック深さを測定
することを特徴とするクラック深さ測定方法にある。
以下本発明に内容を図面を用いて詳述する。第１図はク
ラック下端部における端部エコーの発生を示す模式図で
ある。クラック１を有する試験片２に超音波横波斜角探
触子３を当てがい、クランク下端部５に向けて横波超音
波ビーム４を発すると、よく知られているようにクラッ
ク下端部５を音源として縦波端部エコー６と横波端部エ
コー７がかなり広い範囲に放出される。なお図中θは屈
折角を示し、４５°程度が最適である。
ラック下端部における端部エコーの発生を示す模式図で
ある。クラック１を有する試験片２に超音波横波斜角探
触子３を当てがい、クランク下端部５に向けて横波超音
波ビーム４を発すると、よく知られているようにクラッ
ク下端部５を音源として縦波端部エコー６と横波端部エ
コー７がかなり広い範囲に放出される。なお図中θは屈
折角を示し、４５°程度が最適である。
第２図（ａ） 、 （ｂ）は本発明による測定原理を示
す図である。第２図（ａ）は本発明法を３点曲げ試験片
に適用した一態様を示す模式図であって、同ｊΔにおい
てクラック下端部より放出された縦波端部エコーのうち
試験片２の底面で反射して下端部に戻ったエコー６′は
下端部の作用で再度端部エコーに変換される。この二次
的に生じた端部エコーも最初の端部エコーと同じく縦波
成分と横波成分があるが、超音波横波斜角探触子３には
横波成分のみ受信されるのでその結果、直接反射する横
波端部エコー７と、縦波端部エコーが底面を介して再び
端部に戻り二次的に発せられた横波端部エコー８が横波
側角探触子３に受信され、両者の時間遅れはクラック下
端部５と試験片底面との縦波の往復伝播時間に相当する
。ＩＩはこの場合のブラウン管Ａスコープ図形を示すも
ので、９は直接反射横波端部エコー７の検出波形を、
１０は二次的な横波端部エコー８の検出波形を示したも
ので、横軸を縦波音速で構成しておけばクラック下端と
試験片底面との距＃ｄはＡスコープ図形Ｉｌ上で直読で
きる。
す図である。第２図（ａ）は本発明法を３点曲げ試験片
に適用した一態様を示す模式図であって、同ｊΔにおい
てクラック下端部より放出された縦波端部エコーのうち
試験片２の底面で反射して下端部に戻ったエコー６′は
下端部の作用で再度端部エコーに変換される。この二次
的に生じた端部エコーも最初の端部エコーと同じく縦波
成分と横波成分があるが、超音波横波斜角探触子３には
横波成分のみ受信されるのでその結果、直接反射する横
波端部エコー７と、縦波端部エコーが底面を介して再び
端部に戻り二次的に発せられた横波端部エコー８が横波
側角探触子３に受信され、両者の時間遅れはクラック下
端部５と試験片底面との縦波の往復伝播時間に相当する
。ＩＩはこの場合のブラウン管Ａスコープ図形を示すも
ので、９は直接反射横波端部エコー７の検出波形を、
１０は二次的な横波端部エコー８の検出波形を示したも
ので、横軸を縦波音速で構成しておけばクラック下端と
試験片底面との距＃ｄはＡスコープ図形Ｉｌ上で直読で
きる。
また第２図（ｂ）は本発明をＣＴ（コンパクトテンショ
ン）試験片に適用した場合の一態様を示す模式図であっ
て、同図に示すごとくに探触子３を試験片２のクラック
と平行な面（図で上面または下面）にクラック先端５を
狙って配置したものであり、この場合も第２図（ａ）の
場合と全く同じ結果が得られる。なお、この場合は側面
で反射した縦波端部エコー６”により二次的な横波端部
エコー８が発生し、これと直接反射横波端部エコー７と
の時間差よりクラック先端部５と側面との距ｆＩｋｄを
測定する。
ン）試験片に適用した場合の一態様を示す模式図であっ
て、同図に示すごとくに探触子３を試験片２のクラック
と平行な面（図で上面または下面）にクラック先端５を
狙って配置したものであり、この場合も第２図（ａ）の
場合と全く同じ結果が得られる。なお、この場合は側面
で反射した縦波端部エコー６”により二次的な横波端部
エコー８が発生し、これと直接反射横波端部エコー７と
の時間差よりクラック先端部５と側面との距ｆＩｋｄを
測定する。
以−１一本発明にＡスコープ法を用いてクラック深さを
アナログ測定する例を説明したが、デジタル測定も可能
である。すなわち、デジタル式超音波厚み計の測定原理
を応用すればよく、測定に用いる二つの端部エコー間の
時間をクロックパルスでカウントし、板厚に換算してデ
ジタル表示すればよい。また、記録のためのアナログ出
力を得る手段としては１時間差を三角波を使ってアナロ
グ電圧に変換し、板厚に換算して出力するなとの手段が
ある。
アナログ測定する例を説明したが、デジタル測定も可能
である。すなわち、デジタル式超音波厚み計の測定原理
を応用すればよく、測定に用いる二つの端部エコー間の
時間をクロックパルスでカウントし、板厚に換算してデ
ジタル表示すればよい。また、記録のためのアナログ出
力を得る手段としては１時間差を三角波を使ってアナロ
グ電圧に変換し、板厚に換算して出力するなとの手段が
ある。
このように、本発明では直接反射の下端部エコーとそれ
に付随して生じる−１次的な下端部エコーとの時間差を
利用して直接クラック下端部の位置を読取る手段を採用
するものであるため、誤差の生じる要因は極めて少なく
、しかも測定方法が極めて簡単であるため高精度な測定
が（ｊｆ能である。
に付随して生じる−１次的な下端部エコーとの時間差を
利用して直接クラック下端部の位置を読取る手段を採用
するものであるため、誤差の生じる要因は極めて少なく
、しかも測定方法が極めて簡単であるため高精度な測定
が（ｊｆ能である。
次に実施例により本発明の効果を更に具体的に説明する
。まず第３図は除荷した疲労試験片のクラ・ンク深さを
本発明による方法を用いて測定した′Ａｌ１１定例テア
リ、５Ｍ５０Ｂ ｗＪ材ニハルセーターヲ用イ繰返し三
点曲げ加工により作成した中央部までの深さ７〜３５ｍ
ｍの疲労クランクを有する試験片２０枚について周波数
５ＭＨｚ、屈折角４５°、振動イ径１０＋ｎｍφおよび
１５ｍｍφ、集束範囲５〜３２１Ｗｆｆｌおよび２０〜
５０ｍｍの集束探触子を用い、探傷器のブラウン管Ａス
コープ図形の横軸訛鋼中縦波音速で校正し、画面上に現
われるクラック下端部よりの直接反射エコーと二次的な
反射エコーとの時間差をクランク下端部と試験片底面と
の距離に変換することによって、Ａスコープ上でクラッ
ク下端部深さを直読測定し、その結果を実際のクランク
深さとの関係で白丸でプロットした。先端深さが±０．
１ｍｍの精度で測定された。
。まず第３図は除荷した疲労試験片のクラ・ンク深さを
本発明による方法を用いて測定した′Ａｌ１１定例テア
リ、５Ｍ５０Ｂ ｗＪ材ニハルセーターヲ用イ繰返し三
点曲げ加工により作成した中央部までの深さ７〜３５ｍ
ｍの疲労クランクを有する試験片２０枚について周波数
５ＭＨｚ、屈折角４５°、振動イ径１０＋ｎｍφおよび
１５ｍｍφ、集束範囲５〜３２１Ｗｆｆｌおよび２０〜
５０ｍｍの集束探触子を用い、探傷器のブラウン管Ａス
コープ図形の横軸訛鋼中縦波音速で校正し、画面上に現
われるクラック下端部よりの直接反射エコーと二次的な
反射エコーとの時間差をクランク下端部と試験片底面と
の距離に変換することによって、Ａスコープ上でクラッ
ク下端部深さを直読測定し、その結果を実際のクランク
深さとの関係で白丸でプロットした。先端深さが±０．
１ｍｍの精度で測定された。
また、第４図（ａ） 、 （ｂ）は本発明方法を疲労試
験におけるクランク進展のモニターに適用した例である
。（ｂ）は（ａ）のスリ７１−１３．およびクラック１
４部の概略断面図である。試験片２はＷ丁８０高張力鋼
材テｔ、４５ｍｍＸ ｔ２８０ｍｍＸ文３００ｍｍ
、探触子は屈折角４５°、振動子径１５１φ、集束範囲
２０−５０ｍｍの集束探触子３をクラック下端部中央部
を狙ってスリ、、ト１３の開ＬＬ１ 面に当てがい、パ
ルセータ−を用いて間隔Ｇ ＝ ２４０ｍｍとした３
つの支点１２．１２’。
験におけるクランク進展のモニターに適用した例である
。（ｂ）は（ａ）のスリ７１−１３．およびクラック１
４部の概略断面図である。試験片２はＷ丁８０高張力鋼
材テｔ、４５ｍｍＸ ｔ２８０ｍｍＸ文３００ｍｍ
、探触子は屈折角４５°、振動子径１５１φ、集束範囲
２０−５０ｍｍの集束探触子３をクラック下端部中央部
を狙ってスリ、、ト１３の開ＬＬ１ 面に当てがい、パ
ルセータ−を用いて間隔Ｇ ＝ ２４０ｍｍとした３
つの支点１２．１２’。
１２’により支えられた繰返し三点曲げ加工により疲労
クラック１４を進展させ、探傷器のブラウン管Ａスコー
プ図形におけるクラック下端部よりの直接反射エコーと
二次的な反射エコーとの時間差をクラック下端部と試験
片底面との短離に変換することのよって、Ａスコープ」
−でクランク下端部深さを直読測定することによって試
験片中央部における疲労クラックの進展量Δｄをモニタ
ーし、その結果を繰返し数との関係で第５図に示した。
クラック１４を進展させ、探傷器のブラウン管Ａスコー
プ図形におけるクラック下端部よりの直接反射エコーと
二次的な反射エコーとの時間差をクラック下端部と試験
片底面との短離に変換することのよって、Ａスコープ」
−でクランク下端部深さを直読測定することによって試
験片中央部における疲労クラックの進展量Δｄをモニタ
ーし、その結果を繰返し数との関係で第５図に示した。
同図に見られるようにクランクの進展が正確にモニター
された。
された。
このように本発明法を用いれば表面開口クラックの深さ
を静的のみならず動的にも極めて精度よく測定すること
が０丁能であり、破壊研究の推進。
を静的のみならず動的にも極めて精度よく測定すること
が０丁能であり、破壊研究の推進。
安全性評価技術の向上等に貢献するところは極めて大な
るものがある。
るものがある。
第１１＝ｔはクラック下端における端部エコーの発生を
説明する図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明方法の測定
原理を説明する図、第３図は本発明方法を適用して疲労
試験片のクランク深さを測定した測足例を示す図、第５
図は本発明方法を用いて疲労試験におけるクラック進展
のモニターを行った適用例を示す図、第４図（ａ）、（
ｂ）は第５図におけるクラック進展のモニター実験に用
いた試験片と探触ｆ゛および三点曲げ支点の配置を示す
図である。 １・・・クラック、 ２・・・試験片、 ３・・・超
音波横波斜角探触子、 ４・・・横波超音波ビーム、
５・・・クラック下端、 ６・・・縦波端部エコ
ー、 ６′・・・底面で反射した縦波端部エコー、
６″・・・側面で反射した縦波端部エコー、 ７・・・
直接反射横波端８１）エコー、 ８・・・二次的に発生
した横波端部エコー５ ９・・・直接反射横波端部エコ
ー検出波形、ｌＯ・・・二次的横波端部エコーの検出波
形、 １１・・・ブラウン管Ａスコープ図形、 １２．
１２’ 、 １２”・・・支点、 Ｉ３・・・スリッ
ト、 １４・・・ｅ労りラック。 特許出願人 代理人 弁理士 矢 葺 知 之 （ほか１名） ３０３
説明する図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明方法の測定
原理を説明する図、第３図は本発明方法を適用して疲労
試験片のクランク深さを測定した測足例を示す図、第５
図は本発明方法を用いて疲労試験におけるクラック進展
のモニターを行った適用例を示す図、第４図（ａ）、（
ｂ）は第５図におけるクラック進展のモニター実験に用
いた試験片と探触ｆ゛および三点曲げ支点の配置を示す
図である。 １・・・クラック、 ２・・・試験片、 ３・・・超
音波横波斜角探触子、 ４・・・横波超音波ビーム、
５・・・クラック下端、 ６・・・縦波端部エコ
ー、 ６′・・・底面で反射した縦波端部エコー、
６″・・・側面で反射した縦波端部エコー、 ７・・・
直接反射横波端８１）エコー、 ８・・・二次的に発生
した横波端部エコー５ ９・・・直接反射横波端部エコ
ー検出波形、ｌＯ・・・二次的横波端部エコーの検出波
形、 １１・・・ブラウン管Ａスコープ図形、 １２．
１２’ 、 １２”・・・支点、 Ｉ３・・・スリッ
ト、 １４・・・ｅ労りラック。 特許出願人 代理人 弁理士 矢 葺 知 之 （ほか１名） ３０３
Claims (1)
- 超音波横波斜角探触子によりクラック下端部に超音波横
波ビームを入射させ、下端部先端で反射され直接探触子
に戻る端部エコーの横波成分と、端部エコーの縦波成分
が試験片底面で反射され、クラック下端部で二次的に横
波端部エコーとなって探触子に戻る成分との、両成分時
間差よりクラック深さを測定することを特徴とするクラ
、ンク深さ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58104309A JPS59230156A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | クラツク深さ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58104309A JPS59230156A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | クラツク深さ測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59230156A true JPS59230156A (ja) | 1984-12-24 |
Family
ID=14377317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58104309A Pending JPS59230156A (ja) | 1983-06-13 | 1983-06-13 | クラツク深さ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59230156A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474444A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic diagnosing method for lining refractory material |
-
1983
- 1983-06-13 JP JP58104309A patent/JPS59230156A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6474444A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Nippon Steel Corp | Ultrasonic diagnosing method for lining refractory material |
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