JPS6170455A - 電縫管溶接部探傷における較正走査装置 - Google Patents

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、超音波を利用した電縫管溶接部探傷における
較正走査方法およびその装置に関するものである。

（従来の技術） 本発明を理解するのに前提となる電縫管溶接部探傷機構
及び較正方法の概要について初めに説明する。

電縫管製造工場において電縫管溶接部をオンラインで、
あるいはオフラインで超音波探傷するためには、被検材
が造管ライン上を高速で搬送されろ間に探触子を装着し
た探傷ヘッドを被検材の溶接シーム部に接触させて、被
検材全長にオ）たって溶接ンー五部を深傷する方法が行
われる。このとき深傷ヘッドは搬送ラインの振動、被検
材電縫管の曲がりなどのため上下左右に、被検材の変位
に自由に追従して、被検材シーム部と探傷ヘッドに装着
された探触子の相対位置関係を常に一定に保持して倣う
ことが必要である。このために深傷ヘッドを上下方向、
左右方向に自由に動き得るよう２軸の自由度を保つ探傷
機構としてあり、さらに、電縫管溶接シームの捩じれに
対して探傷ヘッドを追従させるために捩じれ追従の機能
を持たせである。

第４図は、従来この目的に使用されている電縫管溶接部
探傷機構を例示するものである。１は被検材電縫管であ
り矢印Ａの方向に搬送される。被検材１を跨いで上方に
設けられた支持腕２に探傷機ＨＩｔ３が取付けられる。

探傷機構３の主要機構は、空圧シリンダ４によって一昇
降可能な腕５，６より成るリンク機構と、このリンク機
構の先端に支持されている深傷ヘッド７で構成されてお
り、深傷ヘッド７の下部に所定数の探触子を装着した探
触子ホルダ８が取付けである。９は支持腕２に下方に延
出して取付けられた取付板１０の先端に固定された円弧
状のガイドの断面を示すもので、リンク機構の取付板１
１の背面に取付けられた受座１２で摺接することによっ
てリンク機構および、その先端の深傷ヘッド７を円弧ガ
イド９に沿って案内することができる。なお、円弧ガイ
ド９は、被検材１の中心と円弧の中心を一致するよう相
互の位置関係を定めて空間保持されると共に、円弧ガイ
ド外周縁に歯切り加工が施され、第４図にて図示省略し
であるが受座１２の部分でピニオンと噛み合い、ピニオ
ンはモータで駆動される。すなわち、被検材溶接部のシ
ーム捩しれがあれば、これに追従して深傷ヘッド７を倣
い操作する乙とができる。

第５図は第４図の探傷機構要部を鳥敵した図で、第４図
と同一部分は同一番号を付しである。ただし説明上探触
子ホルダ８は省略しである。リンク腕５．５′および６
６′の先端と、深傷ヘッド７との接続部は第６図に示す
ようにスライドベアリング１３とスライドシャフト１４
の組合せにより軸支され、リンク腕５５′および６６′
に対し探傷ヘッド７は図示矢印り方向に自由に動き得る
自由度を持つ。深傷ヘッド７の下部は、逆Ｖ字型の部材
１５により被検材１に跨がり、案内ローラ１６１６′に
よって接触する。すなわち被検材１の左右方向の曲がり
による変位、搬送に伴う左右方向の変位に深傷ヘッド７
を追従させることができる。

一方第５図において、被検材１の上下方向の曲がりによ
る変位、搬送に伴う上下方向の変位に対しては、リンク
機構が持つ図示矢印■方向の自由度により深傷ヘッド７
を追従させるので、このり。

■の２自由度により、上下左右方向の追従の機能を持つ
。更に、被検材１の管捩じれによる溶接シーム１′の位
置ずれにに対しては、円弧ガイド９上て、リンク機構全
体、すなわち深傷ヘッド７を含めて円弧ガイド９上の位
置をシーム１′の位置ずれに対応して駆動することによ
り深傷ヘッド７を常に溶接シーム１′に対して一定の相
対位置を保持して追従させることができる。

以上電縫管溶接部探傷に使用されろ機構を一構造例をあ
げて説明したが、他の構造による探傷機構であっても機
構的には左右上下方向の自由度、管捩じれによる溶接シ
ームに対して追従機構を持った探傷機構が実用されてい
る。また、このような探傷機構であるから、以上の説明
では被検材１を搬送しながら探傷する方法を詳説したが
、逆に被検材を静置しておいて、適宜な構造の台車に取
付けた探傷機構を被検材１の管軸方向に走行させながら
溶接部と探傷することも行われている。

このような構造、機能を持つ探傷機構を用いて電縫管の
溶接部を深傷する装置の較正には、人工的に加工した基
準欠陥を持つ被検材と同径、同肉厚の較正用試験管を用
いて基準欠陥からの反射エコーを基準に装置の各深傷チ
ャンネルの感度、ＤＡＣ，ゲートを較正する方法が行わ
れていることはよく知られている。更に、近時のとの種
探傷装置では、装置内にコンピュータを内蔵し、上記し
たような較正用試験管の基準欠陥の周辺をｉｗ的に探傷
機構が自動走査し、この走査の間に現れる基準欠陥から
の反射エコーの最大値を各探傷チャンネル毎にコンピュ
ータが自動的に読取り各チャンネル毎の探傷感度とＤＡ
Ｃを自動的に較正する機能を持つこともよく知られてい
る。

ＤＡＣ較正は第７図に示すように、較正用試験管２Ｄに
設けた基準人工欠陥、例えばドリル貫通穴２１を探触子
２２から超音波を入射して図示のように１５スキツプで
内面のコーナーから得られる反射エコー２３と、基準人
工欠陥２１を２１′、および２１′の位置にずらして１
スキツプ、および２スキツプで得られる外面コーナーか
らの反射エコー２４および２４′のエコーレベルを読Ｔ
ｌｌ　リ、第８図（ａ）に示すように低いエコー（図で
は２３）レベルをＣＲＴ５０％になるよう探傷感度を決
めるとともに、高い側のエコー（図では２４．２４’　
１のピークとの間を直線で補間するＤＡＣをかけ、第８
図（ｂｌに示すように内面、外面のピークが同一レベル
５０％になるようにする。このようにＤＡＣをかけるこ
とによって内面、外面の欠陥を同一基準で評価すること
ができるほか、内質にも人工欠陥２１のコーナーと同等
の反射能を持つ欠陥２５が存在すればこの欠陥２５から
の反射エコー２６同等の基準で評価できることから、こ
の方式のＤＡＣが多用されている。

この方式のＤＡＣは内質欠陥の感度を内面欠陥、外面欠
陥の感度より直線補間してＤＡＣ補正するものであり、
このためには第７図に示すように探触子２２、または人
工欠陥２１を１スキツプの手前Ｂから２スキツプの後方
Ｃまでの範囲を相対移動すせて表面エコー、内面エコー
のエコーレベル読取りを行わせる必要がある。

実際の電縫管溶接部探傷装置では、探触子ホルダ８に複
数の探触子２２ａ　、　２２ｂ　、　２７ａ　、　２７
ｂ　。

２８ａ、　２８ｂ・・・・が溶接シーム１′を挾んで例
えば第９図のように配置されている。図は配置の１例を
示すもので２２ａ、　２２ｂは、シーム１′に対し１．
５スキツプで内面欠陥検出を主とするもの、２８ａ、２
８ｂは１スキツプで外面欠陥検出を主とするもの、２７
ａ、２７ｂは２２　ａ、　２２　ｂと２８ａ、２８ｂの
中間で内質欠陥検出を主とするものである。これら探触
子に対し較正時は、較正用試験管の人工欠陥、例えばド
リル貫通穴が、各探触子ども第７図に示したように外面
コーナーエコー、内面コーナーエコーを生ずるよう相対
的に位置決めされろ必要があり、このために従来は、第
１０図に示すように探傷ヘッド（詳しくは探触子ホルダ
８）を環管させて較正用試験管を回転させながら、管軸
方向に微小ピッチｐで移動させ、人工欠陥２１の軌跡が
図示２９にて示すスパイラル走査軌跡とする走査方式、
あるいは第１１図に示すように、探傷ヘッドを静置、ま
ｔ二は、較正用試験管を静置してシーム捩じれ追従機構
の動作により、相対的に人工欠陥２１の軌跡が図示３０
で示す微小インデックスピッチｐの管軸方向に直角な方
形走査が行われていた。

以上電ｉａ官溶接部深鍋における探傷感度、ＤＡＣの較
正方法について述べたが、ゲートの自動設定は被検材管
径、肉厚、スキップ設定位置毎に計算値または実験値に
より、あらかじめデータテーブルを作製し、コンピュー
タに記憶させておく。

このデータテーブルのゲートデータから自動的にゲート
設定するのが普通に用いられている方法である。

（発明が解決しようとする問題） しかしながら、このような従来の較正走査方式にあって
は、探触子を支持している探傷機構が、被検材の管軸方
向の搬送に対して管の曲がりに追従する上下左右方向の
自由度を持ち、管軸方向の追従する機能を主体とし、探
傷ヘッド案内ローラーも管軸方向に転勤する構造となっ
ていたため、探傷ヘッドに対し相対的に管周方向に較正
用試験官が動（場合には、試験官と探傷ヘッドの横方向
の摩擦を生じて逆Ｖ字形案内ローラがせり上り、案内ロ
ーラの試験管表面への密着を悪くしたり、ガタの片寄せ
及び探傷機構各部が撓んで、探触子と較正用試験管間の
音響結合を悪くするという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、探傷機構の管軸方
向の倣い追従の機能をそのまま利用して、従来の較正方
式で発生した管周方向の摩擦力を生じないよう管軸方向
に対して平行な方形走査を行わせ、較正用試験管の人工
欠陥が各チャンネルの探触子が入射する音場を通過する
ときは、探触機構を本来の管軸方向に追従させるように
したものである。

（作用） 較正用試験管の管軸方向に対して平行な方形走査を行わ
せると、人工欠陥が探傷ヘッドを通過する時は、管軸方
向の単純な往復動であるために、探傷ヘッドが本来持っ
ている追従機能を発揮することとなり、探触子が較正用
試験管表面に最良の状態で音響結合する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の方法を実現するための装置の一例を
示す構成図で、（イ）は平面図、（ロ）は正面図である
。この図において較正用試験管２０を載置させろ回転ロ
ーラ３１ａ、３１ｂ、３１ａ’　、３１ｂ’は、水受け
を兼ねろベースプレート３２に搭載される。回転ローラ
３１ａ　、３１ｂ、３１ａ’　、３１ｂ’は図示省略し
た回転駆動モータおよび駆動伝達系により駆動すること
ができる。ベースプレート３２は、下面に案内車輪３３
ａ　、　３３ｂを持ち、架台３４の上面に取付けられた
案内レール３５ａ　、　　３５ｂに案内され管軸方向に
往復することができる。往復駆動モータおよび駆動系は
図示省略しである。

水受けを兼ねろベースプレートには１ケ所以上の排水穴
３６が設けてあり、プラスチック管３７などにより適宜
排水される。すなわち、較正作業中に探傷ヘッド７が較
正用試験管２０上に液管し、探傷水を多量に流し、音響
結合をはかるために使用した水を排水するためのもので
ある。

このように構成した装置の動作を次に第２図を参照しな
がら説明する。

本発明の較正走査方法は、探触子を収容した探触子ホル
ダ８に対し、較正用試験管２０に設けた人工欠陥２１を
相対的に管軸方向に平行な方形走査（この方形走査の軌
跡を実戦矢印３８に示す）とじたものである。

すなわち、第１図において、較正用試験管２０の人工欠
陥２１を右、または左の管周方向走査範囲の端に合わせ
、較正開始によって較正用試験管２０を搭載したベース
プレート３２を管軸方向の走査ストロークＳまでストロ
ークさせ、ストローク端で回転ローラ３１ａ、・・・３
１ｂ′と動作させて微小インデックスピッチｐでインデ
ックスさせ、次いで再び逆方向にベースプレート３２を
ストロークさせる。このようにベースプレート３２の往
復ストロークと、各ストロークエンドにおける回転ロー
ラ３１ａ、３１ｂ、−・−３１ｂ’のインデックスの組
合せにより管軸方向に平行な方形走査を行わせるもので
ある。

ここで、管軸方向ストｑ−り端で、管周方向のインデッ
クスのため、管周方向への摩擦力が働くが、インデック
ス操作が終了し、次の管軸方向ストローク操作が開始さ
れろと直ちに管周方向摩擦による探傷機構の撓み、ガタ
の片寄せは緩和復帰して正常状態にもどる。このための
緩和復帰に要する時間遅れを考慮して第２図に示すよう
に探触子ホルダ８の管軸方向長さｌに比へて管軸方向ス
トロークＳを探触子ホルダよりもオーバーストロークに
するのが望ましい。

なお、第１図の実施例では、管周方向のインデックス操
作を回転ローラで駆動して行った。この場合は探傷機構
は較正用試験管の直上より液管して較正走査はすべて較
正走査装置の管軸方向往復機構および回転ローラの駆動
により行うものであった。しかし、探傷機構には、管捩
じれによるンーム変位に追従するなめに第５図に示すよ
うに円弧ガイド９上で、リンク機構を、すなわち探傷ヘ
ッド７を較正用試験管２０の管周方向に駆動する機能が
あり、これを使用すれば、較正走査装置は管軸方向往復
機構のみで同一の管軸方向に平行な方形走査を行わせる
ことができる。

第３図はこの場合の較正走査装置で較正用試験官２０は
人工欠陥２１を直上位置にしてｖ字型載置台３９の上に
搭載される。その他の各部は第１図と同一である。

また、深鍋において被検材を静置して置き、探傷機構を
取付けた台車が被検材の管軸に平行に走行する方式の探
傷装置では較正走査装置を使用せず、被検材をするのと
同様に較正用試験管を人工欠陥を直上位置にして静置し
、その上から探傷ヘッドを液管させ、台車の往復動と、
探傷機構の管捩じれによるシーム追従機構をインデック
スさせることにより、これまで述べた管軸方向に平行な
方形走査を行わせることができる。なお、管軸方向に平
行な方形走査は必ずしもストローク端で停止してからイ
ンデックスすることにより方形の形状とする必要はなく
、ストローク端で連続的に方向を反転しながら、そのス
トローク端での方向反転前後の時間を含んで加減速して
いる間にインデックスさせることにより、方形形状にな
らな（でも何等差し支えないことは言うまでもない。

（発明の効果） 以上説明しなように、本発明によれば、較正用試験管の
人工欠陥が、探傷ヘッドを通過する時は、管軸方向の単
純な往復動となるため、探触子と較正用試験管との間の
音響的結合を、常に最良の状態で維持し、常に同一条件
で較正走査を行うことのできる較正方法及び装置が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実現するための装置の一例を
示す構成図、第２図は本発明の較正走査の走査軌跡の説
明図、第３図は本発明装置の他の例を示す構成図、第４
図は電縫管溶接部探傷用探傷機構の一例を示す図、第５
図は第４図機構の要部を示す鳥敵図、第６図は第４図、
第５図機構の探傷ヘッドの正面図、第７図は、探触子と
人工欠陥の相対位置関係を説明する図、第８図は、第７
図と関連するＤＡＣ較正のＡスコープ説明図、第９図は
、被検材上の探触子の配置図、第１０図は、従来の較正
走査の人工欠陥の走査軌跡説明図、第１１図は、従来の
他の較正走査軌跡を説明する図である。 ２０　　　較正用試験管、２１・　人工欠陥３１ａ、３
１ｂ　　一回転ローラ、 ３２　　ベースプレート ３３ａ、　３３ｂ　　　案内車輪、 ３５ａ　、　　３５ｂ　　　案内レール。 代理人　弁理士　　木　村　三　朗 第１図 （イ） 第２図 第３図 ２　　　第４図 の　　卜　　　　０ Ｃ％Ｊ　Ｎ　　Ｎ 〜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置較正のための較正用試験管に設けられた人工
   欠陥を較正走査する方法であつて、探触子を装着した探
   傷ヘッドに対し、前記較正用試験管に設けられた人工欠
   陥を、相対的に管軸方向に平行で、かつ探傷ヘッドより
   も管軸方向にオーバーストロークとなるように方形走査
   するようにしたことを特徴とする電縫管溶接部探傷にお
   ける較正走査方法。
2. （２）較正用試験管を搭載して当該試験管に設けられた
   人工欠陥を管軸方向に往復ストロークさせるための往復
   ストローク手段と、前記試験管を管周方向にインデック
   ス駆動するための回転駆動ローラ回転駆動手段とを備え
   、前記各手段の駆動の組合せによつて探触子を装着した
   探傷ヘッドに対し、前記人工欠陥を相対的に管軸方向に
   平行で、かつ探傷ヘッドよりも管軸方向にオーバースト
   ロークとなるように方形走査するようにした電縫管溶接
   部探傷における較正走査装置。
3. （３）探触子を装着した探傷ヘッドは、管捩じれによる
   シーム変位に追従するシーム追従機構を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の電縫管溶接部探傷
   における較正走査装置。