JPS60205356A - 鋼管溶接部の超音波探傷方法 - Google Patents

鋼管溶接部の超音波探傷方法

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JPS60205356A
JPS60205356A JP59064651A JP6465184A JPS60205356A JP S60205356 A JPS60205356 A JP S60205356A JP 59064651 A JP59064651 A JP 59064651A JP 6465184 A JP6465184 A JP 6465184A JP S60205356 A JPS60205356 A JP S60205356A
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JP
Japan
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defect
focus type
flaw detection
probes
steel tube
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JP59064651A
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Shigeaki Matsumoto
松本 重明
Hisao Yamaguchi
久雄 山口
Kazuo Fujisawa
藤沢 和夫
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野〕 本発明は、電縫鋼管の溶接部全超音波探傷する方法に関
するものである。
(従来技術とその問題点) Cr−Mo系の低合金鋼で電縫鋼管を製造する場合、溶
接部に非金属介在物によるベネトレータと呼ばれる微小
有害欠陥が発生する場合があす、特に高温高圧下で使用
されるボイラチューブにおいては上記ベネトレータの発
生によりその性能に不安が持たれることになる。
ところで、現状のペネトレータのチェック方法としては
、製管スタート時の電縫鋼管約2mt偏平試験し、非金
属介在物を起点として生じる肉厚方向針穴状のいわゆる
ペネトレータの数又は程度からその合否判定を行ってい
る。
しかし、この方法では■抜取り検査でおり、全数の品質
保証ではない、■正確な発生状況を知ることができない
、■試験結果に試験者の主観が入る、■破壊試験である
ため歩留りが悪くなる、■結果(合否判定)がでる迄に
時間を要し、製管Zルへのフィードバックが遅い、とい
った問題があり、非破壊的検査法の確立が強く要望され
ている。
(発明の目的) 本発明は上記問題点に鑑みて成されたものでおり、電縫
鋼管の溶接部に発生するベネトレータ金含む欠陥を非破
壊的に弁別探傷する方法を提供せんとするものである。
(発明の構成) 本発明は、電縫鋼管製造工程における内外面ビード除去
後の溶接ビードを挾む両側に、ポイントフォーカス形探
触子と、ラインフォーカス形探触子全上記浴接ビードに
対して所定の関係を保持しつつ追従可能に夫々適数対ず
つ配置せしめてこれら夫々の探触子で探傷上行ない、夫
々の探触子の成す角度に関連づけて微小有害欠陥と該微
小有害欠陥以外の溶接欠陥の夫々の種類および位置を弁
別探傷することVi−要旨とする鋼管溶接部の超音波探
傷方法である。
(実施例) 以下本発明方法を添付図面に基づいて詳細に説明する。
第1図及び第2図は本発明方法を実施するための装置の
概略構成を示す図面で、第1図は平面図、lIc2図は
第1図の■−■断面図である。
図面において、(1)は溶接終了後における内外面ビー
ド除去後のライン途中に設けられた水槽であり、該水槽
(1)内を電縫鋼管C以下単に「鋼管」という)(2)
が溶接部(3)全はぼ真上にして通過するようにしであ
る。
(4)は上記水槽(1)内金通過する鋼管(2)の溶接
部(3)の上方に設置されたマニュプレータであり、該
マユュプレータ(4)には上記溶接部を挾むように対を
なす探触子(5)および(6)が複数ずつ適当間隔金存
して配設されている。そして、これら夫々が対をガす探
触子(5)および(6)からは水槽(1)内の水(71
を介して鋼管(2)の溶接部(2)に夫々所定の条件で
超音波が伝搬し溶接欠陥全検出するのである。
(4) 上記マニュブレータAは、例えば溶接部(3)に光を投
射し、溶接部(3)と母材部の反射光の違いt−2値信
号に変換し、この溶接ビードに対して探触子(5)およ
び(6)全所定の関係を保持しながら追従できるように
した、いわゆるシームトレーサ(図示せず)等の既知の
装置により倣いモータ(8膿介して溶接部(3)のずれ
に対して倣うようになされている。
なお、この追従方法は光取外の方法全採用してもよいこ
とは勿論である。
(9)は上記探触子(5)および(6)よりライン上流
側に設置されたパルスジェネレータであり、該パルスジ
ェネレータ(9)により鋼管(2)の管軸方向の位置が
検出できるようになされている。
Onは超音波探傷器でおり、上記探触子(5)および(
6)で検出した欠陥信号を増幅し、ブラウン管(図示せ
ず)上に像として表示させると共にエコー高さのデータ
として計算機aυに出力するものである。そして、計算
機aυに入力された探傷データは、パルスジェネレータ
(9)からの信号により欠陥指示長さが測定され、ま皮
必要に応じて波形記憶装置(13からの信号を周波数分
析装置α騰で分析し、ここで欠陥種類の弁別が行なわれ
、欠陥弁別結果、欠陥長さ、エコー高さ、発生個数等の
結果がプリンタQ4)に出力されるのである。
次に上記した如く構成された装置を用いて欠陥種類の弁
別や肉厚方向欠陥位置の弁別方法について述べる。
先ず、上記一方の探触子群(51) (5L)、(5雪
)(5−1(sJ(is)は微小有害欠陥でTo右、ベ
ネトレータ全検出するためのものであり、その探傷周波
数は望ましくけ8MHz以上でかつポイントフォーカス
形の探触子が採用されている。また、他方の探触子群(
a I) (61)、(6い(6り、(6−(6−は上
記ペネトレータ以外の溶接欠陥、例えばフッククラック
、ヘヤークラック、溶接割れ、溶接ビード削り残し等を
検出する為のものであり、その探傷周波数は望ましくは
4〜5ME(zでかつラインフォーカス形の探触子が採
用されている。
ここで、上記ペネトレータの検出用探触子(5ρ(5,
)、(5t) (5り、(5,) (5,)の探傷感度
は通常N2検出レベル(鋼管肉厚の2%深さのノツチ疵
検出レベル)+6dB(約2倍)に設定し、また他方の
探触子(6□)(6*)、(6,) (6,)、C65
) Cs5)の探傷感度は通常NIO検出レベル(鋼管
肉厚の10%深さのノツチ疵検出レベル)に設定してお
く。
すなわち、本発明者等の実験によnばベネトレータは上
記N2検出レベル程度でやつと検出できるような低いレ
ベルの信号であり、従って上記した設定で探傷上行った
場合には探触子(51) (51)、C−)(5,)、
(5s) (5s) ではベネトレータの検出に加えて
ベネトレータ以外の溶接欠陥も検出することになる。一
方、探触子r6.)(6,)、(6m)(6宜)、(6
,)(6,)ではベネトレータ以外の溶接欠陥しか検出
しないことになる。故に、両者の探傷データを比較し引
算的な処理をすればベネトレータの検出データのみが残
ることになる。具体的には、探触子(5,〕(5t)、
(5,)(is、)、(5s)(5m)が検出し、探触
子(6,) (6θ、(6,)(61)、(6,) (
6,)が検出していなければ、その欠陥はベネトレータ
であり、双方の探触子で検出していればペネトレータ以
外の溶接欠陥でおる。
以上のようにすればペネトレータと他種の欠陥の弁別が
可能となる。
第3図は計算機aυによる異体的な溶接欠陥の弁別ロジ
ック(フローチャート)管示したものでおり、本実施例
の場合には欠陥指示長さL1欠陥エコー高さH1周波数
分析結果fが弁別情報として導入されたものを示してい
る。
すなわち、上記したようにベネトレータとベネトレータ
以外の溶接欠陥全弁別した後、後者の溶接欠陥は更に上
記弁別情報に基づいてビード削り残し、ヘヤークラック
、溶接割れ、フッククラックに弁別されるのである。
なお、下記表は第3図に示すロジック作成の基礎となっ
た各種溶接欠陥の探傷結果全1とめて整理したものであ
る。
表 第4図は夫々3対配設した探触子(5)および(6)の
具体的配置例(溶接g!和対し片側のみ記載ンと、コレ
ラ夫々の場合のCRT像を示したものでろる。
先ず一対の探触子’5m) (5m)および(as) 
C6g)は屈折角を35〜45度の範囲に設定し、特に
鋼管(2)の内外面近くに存在する溶接欠陥(ホ)(1
6)’を検出するものである(斜角法)。2番目の対の
探触子(52)(5,)および(6り(61)は屈折角
を60〜65度の範囲に設定し、4?に鋼管(2)の肉
厚方向の中央部に存在する溶接欠陥を検出するものであ
る(直射法)。3番目の対の探触子(5115s )お
よび(6tX 6t)は屈折角を70度以上に設定し、
鋼管(2)の外表面層にのみ超音波を伝搬させて外面近
くの溶接欠陥06)全検出するものである(表面波法)
夫々対をなす探触子(5)および(6)を以上述べたよ
うに3種類に配置することによシ、先に述べた欠陥の種
類のみならず欠陥の管肉厚方向の位置も弁別することが
できる。なお、第4図のORT像において破線はゲート
範囲を示す。
第5図は本発明方法によ〕弁別探傷した欠陥を有する鋼
管の金属組織の断面図と、該欠陥の受信波形を周波数分
析装置Cl8)で分析したスペクトルの一例を示したも
のであり、同図0)(イ)はフッククラック欠陥、(ロ
)←)は溶接割れ欠陥である。
同図より明らかなように、フッククラック欠陥と溶接割
れ欠陥とではスペクトルの像が異なっている。これは超
音波が欠陥に入射した後a雑に反射経路等が異ることに
より生じたものと考えらlし、欠陥種類弁別の情報源と
して使用できることが判る。
本発明において、ベネトレータ検出用探触子(51)(
51)、(SS>(SS)、(5m)(5m)の探傷周
波数を望ましくは8MHz以上としたのは、ベネトレー
タは針穴状の欠陥でありその大きさもt’tぼ0.1〜
1.0−と微小な為、探傷周波数を上げることによ〕波
長式をできるだけ短くしたほうが、微小欠隔の検出に適
しているからである。すなわち、一般に超音波による欠
陥検出限界は波長式の1/2 とされている為、探傷周
波数を上げれば上げる程微細な欠陥が検出できるのであ
る。
また、上記探触子(5亀)(51)、(51X 5八(
5i)(5s )のビー人形状をポイントフォーカスと
した理由はビームをできるだけ小さく集束させたほうが
、欠陥検出能が向上するためである。
ベネトレータ以外の溶接欠陥を検出する探触子(6xX
61)、(6□)(6□)、(6d6g)は探傷周波数
4〜s MH2+、 探触子ビーム形状もラインフォー
カス形で十分である。
第6図は、探傷周波数10MHz、ビーム径φ0.7園
のポイントフォーカス形探触子を用い1本発明方法によ
りベネトレータを検出した場合の、エコー高さとベネト
レータ長さC探傷後の偏平試験による)との関係を示し
た図であり、図中の回帰線からもペネトレータ長さが長
くなると、エコー高さも高くなっていくことが判る。な
お、第6図において相関係数は約R−= 0.3である
【発明の効果) 以上述べたように本発明方法によれば以下に列挙する効
果がある。
■ 非破壊試験であり、従来法のように歩留りの低下が
ない。
■ オンラインで探傷できる為、全数品質保証が可能で
ある。
■ 定量的検査が行え、検査結果に客観性がある。
(13) ■ オンラインで探傷で@、製管ミルへのフィードバッ
クが速い。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明方法を実施するための装置
の概略構成を示す図面で、第1図は平面図、第2図は第
1図の…−■断面図、第3図は計算後による溶接欠陥の
弁別ロジック(フローチャー)re示す図面、第4図は
探触子の具体的配置例と、夫々のoRTlを示した図面
、第5図は本発明方法によ)弁別探傷した欠陥を有する
鋼管の金属組織の断面図およびそれを周波数分析したス
ペは溶接割れ欠陥、第6図は本発明方法により探傷した
ベネトレータのエコー高さと長さの関係を示す回向であ
る。 (2)は鋼管、(3)は溶接部、(4)はマニュブレー
タ、(5)(6)は探触子、QQIは超音波探傷器、(
ロ)は計算機、(財)は波形記憶装置、(18)は周波
数分析装置。 特許出願人 住友金属工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、電縫鋼管製造工程における内外面ビード除去後
    の溶接ビードを挾む両側に、ポイントフォーカス形探触
    子と、ラインフォーカス形探触子を上記溶接ビードに対
    して所定の関係管保持しつつ追従可能に夫々適数対ずつ
    配置せしめてこれら夫々の探触子で探傷全行ない、夫々
    の探触子の成す角度に関連づけて微小有害欠陥と該微小
    有害欠陥以外の溶接欠陥の夫々の種類および位置を弁別
    探傷すること1*徴とする鋼管溶接部の超音波探傷方法
JP59064651A 1984-03-30 1984-03-30 鋼管溶接部の超音波探傷方法 Pending JPS60205356A (ja)

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