JPS6217653A - 溶接管の超音波探傷方法 - 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 近時、溶接管、とりわけラインパイプ用１ｔｕｙとして
用いられる大径溶接ｇ４管の需要は極めて大きい、大径
溶接鋼管は主として鋼板を管状に成形した後、該成形し
た鋼板の継目部の内外面にサブマージアーク溶接を施し
、更に拡管機により拡管し、各種歪を除去するとともに
製品の寸法精度を向上して製造されるものであって、前
記サブマージアーク溶接による溶接部の欠陥の正確にし
て迅速な探傷は大径溶接鋼管の品質の維持ならびに歩留
の向上における基本事項である。サブマージアーク溶接
による溶接部に発生する欠陥としては溶接金属や熟影響
部に発生する溶接割れ、ルート部が溶融されないために
発生する溶は込み不足、スラグの一部が溶接金屑の内部
に残るスラグ巻込み、溶接金属中にガスが閉じ込められ
て球状あるいは円柱状の空洞となるブローホールとがあ
る。

上記４！１ｉの欠陥は同じ大きさであっても、溶接部の
強度劣化に及ぼす影費は著しく異なる。即ち空間的に広
がりをもち、切欠効果の小さいスラグ巻込みならびにブ
ローホール（以下、体積性欠陥という）は比較的大きな
ものであっても溶接部の強度をあまり劣化させないのに
対して、平面的であっで切欠効果の大きい６俵割れなら
びに溶は込み不足（以下、面積性欠陥という）は比較的
小さなものであっても溶接部の強度をＭＬ＜劣化させる
。従って、溶接部の欠陥の探傷においては、欠陥の位置
ならびに大きさの判定のみならず欠陥のｉ類の判別、即
ち前記体積性欠陥と面積性欠陥との判別は溶接部の品質
を判定する場合に極めて重要な要素となる。本発明は溶
接部の欠陥の位置ならびに大きさを検知するとともに、
前記体積性欠陥と面積性欠陥とを判別する溶接管の自動
超音波探傷方法に係るものである。

従来の技術 溶接管の溶接部の欠陥を超音波探傷する従来の方法を図
にもとづいて説明する。第７図は従来の超音波探傷方法
の一例の説明図であって、同図（イ）はその平面図、同
図（ロ）は（イ）のＡＡ矢視断面図である。ｆｊ七部■
の中心線（以下、溶接線という）に直交する平面内を管
の外面側の溶接線に向って超音波パルスを発信し、かつ
受信する探触子（３１）（３１）と、溶接線に直交する
平面内を管の内面側の溶接線に向って超音波パルスを発
信し、かつ受信する探触子（３２）（３２）と、溶接線
に直交する平面と超音波パルスの進向方向とがなす角、
即ち、第７図（イ）に図示する角α（以下首振り角とい
う）の全角をもって斜交する平面内を管外面側の溶接線
に向って超音波パルスを発信する探触子（３３ａ）と逆
に管外面側の溶接線から帰ってきた超音波パルスを受信
する探触子（３３ｂ）と、首振り角αをもって溶接線と
斜交する平面内を管の内面側の溶ｔｌｌａに向って超音
波パルスを発信する探触子（３４ａ）と逆に管内面側の
溶接線から帰ってきた超音波パルスを受信する探触子（
３４ｂ）とを溶ｔ＆！腺の両側に設け、溶接管（１）を
移動させる。上記各探触子は順次励起され、探触子（３
１）（：ｌ１ｌ）は管外面側の溶接部付近における溶接
線に平行な欠陥を、探触子（３２）（３２）は管内面側
の溶接部付近における溶ｔ１線に平行な欠陥部分を、探
触子（３３ａＸ３３ｂ）は管外面側の溶接部付近におけ
る溶接線に直角な欠陥部分を、探触子（３４ａ）（３４
ｂ）は管内面側付近における溶接線に直角な欠陥部う）
をそれぞれ探傷する。超音波ビームは末広がり状にひろ
がるので、上記探触子群のビームは６ｔ１部の全部をカ
バーすることができる。上記探触子群の感度設定はＶミ
ゾ、ドリル穴等の人工キズをもうけた対比試験片を用い
て行われ、一定レベル以上ノエコーを欠陥エコーとし、
該欠陥エコーの発生により対応する溶接部に欠陥ありと
して、該溶接部の位置にマーキングを施す。上記の超音
波探傷（以下、粗探傷という）においてマーキングを施
すしたＩｔｉ部について、その後ＸＩＩ透過試験による
精密探傷を行い、欠陥の大きさならびに種類を確認して
最終的に製品の合否判定を行う。

発明の目的 然しなから、このような方法においては前記面積性欠陥
のように欠陥の内面が接近している場合には、該欠陥を
ｘｉ透過試験で識別できないことが多く、従って溶接部
の強度劣化に重大な影響がある肝腎の面積性欠陥が見落
され勝ちであり、上記精密探傷では不安がある個処につ
いては、更に熟練検査ｎによる手動超音波探測をしなけ
ればならないという欠点があった。本発明の目的は上記
従来の欠点を除去するにある。

発明の構成 本発明は上記目的をもってなされたものであって、溶接
部の両側よりｄ振り角を０°ならびに所定角度±α°と
して、それぞれ＠後走査ならびに左右走査を自動的に行
い、欠陥の位置ならびに大きさを検知するとともに、該
欠陥について、前記首振り角Ｏ０における欠陥ｍ示長さ
および、前記首振り角０１ならびに所定角度±００にお
ける最大エコー高さの変化ならびにエコー波形により面
積性欠陥と体積性欠陥とを判別することを特徴とする溶
接管の超音波探傷方法を要旨とする。ここに、前後走査
とは探触子をＪｕｌ線に直角方向に移動する走査を、左
右走査とは探触子を溶接線に平行に移動する走査を、欠
陥指示長さとはたとえば最大エコー高さの−を超える範
囲における探触子の移動距離をいう。

実　　　　施　　　　例 本発明を一実施例によって示す。第１図は本発明法を実
施するための読２の斜祝図、第２図は第１図の装置の制
御回路のブロフク図である。探触子（３）は超音波パル
スを発信する方向を調節する首振りｆａ構（図示せず）
を有し、移動台（４）に内設される。該移動台（４）は
ガイド棒（５）　（５）ならびにガイド４１（６）　（
６１に摺動自在に支持され、ガイド４１０■は支持台■
■（１個のみ図示）、ガイド捧（６）　（６）は支持台
（８）　（８１に支持される。支持台（７）■はパルス
モータ−（図示せず）によって駆動されるネジ棒Ｑｌ）
００（１個のみ図示）によってガイド棒（９）　（９）
上を移動し、同時に移動台（４）がガイド捧（６）　（
６）上を移動する。支持台（８）　（８）はパルスモー
タ−（図示せず）によって駆動されるネジ欅Ｃδａのに
よってガイド４１（Ｉｌｌ　（＋１）上を移動し、同時
に移動台（４）がガイド棒（６）　（６）上を移動する
。上記各ガイド捧および各ネジ棒は移動台（４）が互に
直角をなす２方向に移動可能に配設される。

上記の各部は脚付台ｑ３に一体に担持される。本発明法
を実施するにあたっては、ガイド棒■■、ガイド捧ａυ
ＯＤを溶接管の溶接部■の溶接線に平行に配置するとと
もに、探触子（３）の首振り角をまず０＠に設定した後
、探触子（３）から超音波ビームのＭｌ管の表面に対す
る入射角をならいローラＩで一定に維ｒ４４！１節しつ
つ、第１図に示す一点鎖線の経路に沿って探触子（３）
を移動台（Φとともに移動させ、前後走査ならびに左右
走査を行う、前記探触子（３）の首振り角の設定、超音
波ビームの溶接管の表面に対する入射角の：ＡｆＭ１移
動台（４）　ｍち探触子（３）の移動は走査制御器（２
２）の指令にもとづいてそれぞれ行われる。探触子（３
）の励起、即ち超音波パルスの発信は探傷器（２３）の
指令によって行われ、探触子（３）によって受信される
超音波の反射パルス、即ちエコーは探傷器（２３）に送
られる。探傷器（２３）にはあらかじめ欠陥検出レベル
が設定されており、該レベルを前記エコーが越えたとき
に、探触子（３）からの超音波が溶接管に入射した位置
から反射源である欠陥までの距離、即ちビーム路程とエ
コー高さが探傷器（２３）から中央処理装置（２１）へ
出力される。また同時に走査制御器（２２）から探触子
（３ンの位置が中央処理袋ｆｆ　（２１＞へ出力される
。中央処理Ｈ置（２１）においては前記ビーム路程と、
探触子（３）の位置とから溶接管の欠陥の位置が算出さ
れ記憶される。

また、最大エコー高さならびにエコー信号波形が記憶さ
れ、更に最大エコー高さの−を超える範囲にお番ノる探
触子（３）の溶接棟方向の移動距離である欠陥指示長さ
が記憶される。次に所定の首振り角±α°に探触子（３
）を設定し、前記最大エコー高さのｌ≦を超える範囲の
欠ｌｌｌ１ｒＦｉ示部近傍のみを前後走査、左右走査し
てそれぞれの場合における最大エコー高さ、エコー信号
波形および欠陥指示長さが記憶される。上と記憶された
首振り角Ｏ０ならびに±α°における欠陥指示長さ、最
大エコー高さ、エコー信号波形から以下に説明する方法
によって欠陥のＩＩ類を判別する。

以下、前記αが１０°の場合について説明する。

第３図は本発明法による欠陥の判別方法のブロック図で
、同図（イ）は欠陥指示長さによる判別方法、同図（ロ
）は首振り角の変化に伴う最大エコー高さの変化による
判別方法、同図（ハ）はエコー信号波形による判別方法
を示す、第４図は超音波探傷器を用いて実験的に求めた
欠陥指示長さと体積性欠陥ならびに面積性欠陥の発生度
数との関係図であって体積性欠陥については実線で、面
積性欠陥については点線で示す、第４図の結果にもとづ
き、第３図（イ）に示すように欠１４指示長さ６１■未
膚においては、体積性欠陥、欠陥指示長さ８１−以上に
おいては面積性欠陥と判定されるが、欠陥指示長さが６
１ｍ以上８−■未膚では判定されず不定である。ここに
、不定とは体積性欠陥ならびに面積性欠陥のいずれにも
判定されないことをいう。

上記の欠陥指示長さの限界値である６エならびに８０■
の値は各超音波探触子及び超音波探傷器の組み合わせに
固育のものであって、各組み合せ毎に実験的に求められ
るものである。第５図は超庁波探傷器を用いて実験的に
求めた首偏り角０°および±１０６のときの最大エコー
高さの変化を示す図で、（イ）は面積性欠陥の場合、（
ロ）は体積性欠陥の場合のそれぞれの代表例を示す。第
５図の結果から第３図（０）に示すように首振り角０°
のときの最大エコー高さと首振り角が±１０°のときの
最大エコー高さとの差が６ｄ［１以上であるものは面積
性欠陥と判定され、２ｄＢ以上６ｄＢ未滴のもの、ある
いは８ｄＢ以上であっても首振り角０１のときの最大エ
コー高さが首振り角±１０＠のときのいずれかの最大エ
コー高さよりも高くないときについては判定されず不定
である。第６図はエコーの信号波形を示し、同図（イ）
（ロ）はそれぞれ面積性欠陥による首振り角Ｏ°および
±ｌＯ°の場合の代表例であって、いずれの場合にも複
雑な波形となる。ここに複雑な波形とは多数のピークを
存するもので、たとえば最大エコー高さの２０％以−Ｌ
のエコーが持続する時間があらかじめ定めた標準値より
５０％以上長いものを複雑な波形と判断する。第６図（
１１）に）はそれぞれ体積性欠陥による首振り角Ｏ°お
よび±ｌＯ°の場合であって、いずれの場合にも複雑で
ない波形、即ち単純な波形となる。首振り角０°におい
て単純な波形で首振り角±１０９において複雑なもの及
び首振り角Ｏ°において複雑で、首振り角±１０’にお
いて単純なものは面積性欠陥の場合と体積性欠陥の場合
とが混在する。ｍｆＥ図の結果から第３図（ハ）に示す
ように首振り角Ｏ°および±１０＠いずれのときにおい
ても複雑な波形である場合には体積性欠陥、首振り角０
°および±１０＠いずれのときにおいても単純な波形で
ある場合には面積性欠陥と判定され、首振り角０°又は
±１０°の一方において複雑で他方において単純な波形
であるものは体積性欠陥、面積性欠陥のいずれにも判定
されず不定とする。上記第３図（イ）（ロ）（ハ）に示
す３種類の判別方法による判定の結果がすべて面積性欠
陥の判定であるとき、または面積性欠陥の判定と不定の
判定とが混在するようなときは面積性欠陥と最終判定し
、すべて体積性欠陥の判定であるとき、体積性欠陥の判
定と不定の判定とが混在するときは体積性欠陥と最終判
定し、すべての判定の結果が不定であるか、面積性欠陥
の判定と体積性欠陥の判定が混在するときは不定と最終
判定する。上記の最終判定は中央処理Ｗ置（２＋＞にお
いてなされ、該最終判定は欠陥の位置、欠陥の大きさと
もに表示器（２４）ならびにプリンタ（２５）に出力さ
れ溶接管の品質の合否判定に供せられる。

上記本発明法の超音波探傷を実施するに先立って前記従
来の方法における粗探傷を実施し、ｙｉ粗深探傷より欠
陥エコーを発生した１ｓｔ１部の位置について本発明法
の超音波探傷を適用してもよい。

また、本発明法の超音波探傷を実施するにあたって、ま
ず首振り角Ｏ°で全溶接部の走査を行い、ついで首振り
角十α°で全溶接部の走査を行い、最後に首振り角−α
°で全溶接部の走査を行ってもよい。

発明の効果 以上の如く、本発明法の超音波探傷によれば、欠陥の位
置、欠陥の大きさとともに欠陥のｕ類、即ち面積性欠陥
と体積性欠陥との判別を迅速かつ正確に行うことができ
、また溶接部の強度を著しく低下させる面積性欠陥を見
落すこともなく、更に熟練検査員を必要としないから、
溶接管の品質の合否の判定を容易にかつ迅速正確に行う
ことができるといつ著効が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を実施するための装置の斜視図、第２
図はｍ１図の装置の制御回路のブロック図、ｒｎ３図は
本発明法による欠陥の判別方法のブロック図で同図（イ
）は欠陥指示長さによる判別方法、同図（０）は首振り
角の変化に伴う最大エコー高さの変化による判別方法、
同図（ハ）は工；】−信号波形による判別方法を示す。 第４図は欠陥指示長さと体積性欠陥ならびに面積性欠陥
の発生度数との関係図、第５図は首振り角０°ならびに
±１０”における最大エコー高さの変化を示す図で、同
１４ｊイ）は面積欠陥の場合、同図（ロ）は体積欠陥の
場合を示す。第６図はエコーの信号波形を示す図で、同
図（イ）（ロ）はそれぞれ体積性欠陥についての首振り
角０°および±１０°の場合、同図（ハ）仲）はそれぞ
れ面積性欠陥についての首振り角Ｏ°および±１０°の
場合を示す。第７図は従来の超音波探傷方法の一例の説
明図で、同図（イ）はその平面図、同図（ロ）は（イ）
のＡＡ矢視断面図である。 １・・・溶接管　　　２・・・溶接部 ３・・・探触子　　　３１．３２．３３ａ、３３ｂ、３
４ａ、３４ｂ−・・探触子４・・・移動台　　　５．６
・・・ガイド捧７．８・・・支持台　　９・・・ガイド
捧ＩＯ・・・螺子棒　　　１２．＋３・・・ガイド棒１
４・・・ならいローラ　２１・・・中央処理装置２２・
・・走査制御器　２３・・・探傷器２４・・・表示器　
　　２５・・・プリンタ出　願　人　　住友金属工業株
式会社 ＊３図 （ハ） 半３ （ロ） （イ） 邦図　３゜、 （イ） 率６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接部の両側より首振り角を０°ならびにに所定角度±
   α°として、それぞれ前後走査ならびにに左右走査を行
   い、欠陥の位置ならびに大きさを検知するとともに、該
   欠陥について、前記首振り角０°における欠陥指示長さ
   および前記首振り角０°ならびに所定角度±α°におけ
   る最大エコー高さの変化およびエコー波形により面積性
   欠陥と体積性欠陥とを判別することを特徴とする溶接管
   の超音波探傷方法。