JPS6370160A - 円筒体内面欠陥検査法 - 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〕 本発明は表面欠陥の超音波探傷方法に係り、特に、配管
内層面に存在して対向する面が密着した表面欠陥の欠陥
高さ測定に好適な円筒体内表面欠陥超音波探傷法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の表面欠陥の高さ工（の超音波探傷は、第５図に示
すように、ＵＴプローブ１１を左右に走査して欠陥端部
Ａ０からの反射波Ａ（以下、端部エコー）と欠陥の表面
角部Ｂ。からの反射波Ｂ（コーナエコー）が得られたと
きのプローブ走査面前Ｓと音波の入射角θから、 Ｈ＝　５Ｃｏｔθ　　　　　　　　　−（１）〔発明が
解決しようとする問題点〕 上記従来技術によって、欠陥の対向した面が第５図のよ
うに離れていて音響的に不連続となっている場合の欠陥
高さＨの測定は精度よく行うことができる。しかし、第
６図、第７図のように、対向した面の一部、または、全
部が音響的に密着している場合の真の欠陥高さＦ工は、
Ｉ−Ｉ’　と浅く測定するか（第６図）または全く検出
不能となる（第７図）。

このような欠陥の例として、例えば、各２労き裂欠陥、
或いは、局所的な脆性割れなどがある。

本発明の目的はこのような密着した対向面をもつ管内面
の表面欠陥の高さを精度よく測定する方法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は密着した表面欠陥の対向面を音υ的に分離
させて真の欠陥の端部エコーとコーナエコーが反射され
るようにすることによって達成される。すなわち、開口
した欠陥では、第５図のように、明瞭な端部エコーとコ
ーナエコーを得ることができる。

開口させるためには、第８図に示したように、曲げモー
メントＭまたは、引張り力Ｆを作用させればよい。しか
し、本発明の対象である配管の場合、大口径管であるか
ら、第８図のような方法では負荷容量の大きな装置が必
要となり、実用上がらは実現困難となる。そこで、本発
明では第９図のような局部的抑圧荷重Ｐを欠陥の外面側
から加えるようにした。この方法によれば、小さな押圧
荷重で密着欠陥を容易に開口させることができる。

開口が大き過ぎると材料に有害な作用を及ぼすのでＰに
は制限が必要である。

〔作用〕

第９図の押圧荷重に対して、欠陥が存在しない場合、軸
方向の曲げ応力は、 ただし、Ｐ：幅すに働く集中荷重。

シ：ポアソン比 例えば、１２Ｂ管、５ｃｈ８０ではＲ＝　１５０．５５
ｍｍ　。

ｔ＝１７．４ｍｎであり、ｖ＝０．３とすると、内面に
６　ｂ　＝　２０　ｋｇｆ／　ｌ１Ｉ１１”　（１’ｌ
応力ヲ発生サセルノニ要する抑圧荷重Ｐはｂ＝１０ｏｎ
として、Ｐ＝３．６ｔｏｎｆである。一方、第８図の引
張力Ｆで同じ引張応力を発生させるにはＦ＝３２８ｔｏ
ｎｆとなり、極めて大きな荷重が必要となる。

すなわち、局部的な抑圧荷重によれば、局部的な曲げ効
果が生じるために小さな抑圧荷重で大きな引張応力を管
内面に発生させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図によって説明
する。第１図及び第２図は配管へ着脱が自在な局部的押
圧具８を示す。８は分割可能なように分割構造になって
いてピン１，１′で半割状のものがつながれ半割状の一
方には反力ロット２．２′が、他方には局部的な抑圧荷
重負荷用の負荷ロッド３が設けてあり、さらに、油圧室
４、及び４に高圧油を送り込むための高圧導管が設けで
ある。油圧室１１に高圧油を提供すると負荷ロッド３は
円環の中心に向って送り出される。反力ロット２，２′
と負荷ロッド３は中心に対して放射状に配置してあり、
等しい角度間隔１２０°にすると反力ロット２，２′の
反力を負荷ロッド３の加圧力に等しくできる。９は加圧
力を制御するための圧力センサであり、圧力と負荷ロッ
ド３の受圧面積から加圧力が求められる。

第３図、第４１ｍは局部的押圧手段を表面欠陥１０をも
つ管６に欠陥１０の外表面に負荷ロッド３が位置するよ
うにして取付けた状況を示す。第１０図は第１図に駆動
制御系を付は加えたブロック図を示す。すなわち、高圧
導管５は抑圧油圧源１５に、押圧油圧源１５は押圧制御
装置１４に連結されている。押圧油圧源１５はＵＴ信号
アナライザからの欠陥高さ増分信号と圧力センサ９から
の圧力信号を受けて負荷ロッド８への圧力制御を行なう
、ＵＴ信号アナライザはＵＴプローブ１１とＵＴ信号検
出器１２からの信号とＵＴプローブ１１の走査位置情報
を解祈して欠陥高さＨ’　を求めることができ、（１）
式で示される表示式の解析機能をもっている。

まず、押圧荷重Ｐ＝Ｐｏ＝Ｏで最初の計測を行ないＨｏ
　’　を求める。次に、Ｐｌ：Ｐｏ＋ΔＰ１でＨ１’　
を測定し、Ｈｔ’　−Ｈａ’　＝ΔＨ１’　を求め、Δ
Ｈｓ’＞Ｏの場合には、更に、押圧荷重をＰ２＝Ｐ１＋
ΔＰ２としてＨｚ’　を測定し、ΔＨ２’　＝Ｈ２’−
Ｈ１’　　を求める。以下、同様にΔＨｎ’　＝Ｏにな
るまで抑圧荷重をステップ状に増加させて計算を繰返し
て、ΔＨｎ’＝ＱのときのＨｎ　’　を真の欠陥高さＨ
とする。ΔＨｎ’＞Ｏということは欠陥高さが増加する
ということであり、閉口欠陥が開口していることを示し
ている。ΔＨｎ’＝Ｑでは開口しきったことを示し、こ
のときのＨ′が真の欠陥高さＨとなる。

欠陥の幅Ｂ（第１１図参照）については通常の測定方法
で求めることができる。

ステップ状に増大させる場合のＰｎの限界値は管材料か
ら決まる定数Ｋｃ値を用いて次式で求められる。

Ｐ　ｃ　＝　Ｍ　Ｋ　ｃ　／　ｒフＱ　　　　　・（３
）ただしＭ及びＱはＢ及びＨ′から求まる定数であって
、Ｐｎ＝Ｐｃとなるまで荷重ステップを増やすことがで
きる。

押圧荷重を加えると先に示した第６図、第７図のような
部分的、あるいは、全面的に閉口している欠陥が第５図
にように完全な開口欠陥となり、明瞭な端部エコーＡと
コーナエコーＢを得ることができる。

抑圧荷重を負荷して測定することの第二効果は、押圧荷
重除荷後、欠陥の前縁近傍に圧縮残留応力場が第１２図
のように形成されることである。この圧縮残留応力の最
大値は欠陥前縁に沿って生じ。

はぼ圧縮降伏応力に等しくなる。圧縮残留応力場では欠
陥を拡大成長させる疲労、応力腐食、腐食疲労及び静的
破壊その他の損傷が生じにくく、それのみならず進んで
いた損傷を停止させるという大きな副次的効果が得られ
る。

第１３図は本発明の他の実施例を示す。この例が前例と
異なるところは、外表面への抑圧荷重負荷時に閉口欠陥
が開口するときに密着欠陥面の分離に伴なう放射音響及
び開口しきった欠陥の先端近傍の材料の変形に伴う放射
音響を監視する複数個の放射音響センサ（以下ＡＥセン
サ）１６゜１６’　、１６’及びＡＥ増幅器１７解析装
置１８を設けたことにある。この例の効果は欠陥の寸法
形状とは独立に閉口欠陥面の分離状態及び完全に開口し
た欠陥先端の引張塑性変形状態を監視できることから１
分離状前借号と引張塑性変形状態信号をＡＥＭ析装置１
８から押圧制御装置１４へ入力して押圧荷重の制御に使
用できることにある。

ＡＥ倍信号連続的に監視できるので欠陥面の分離信号が
消失して塑性変形信号の発生し始めるところまで抑圧荷
重を連続的に増加して、そこで保持した状態で欠陥の超
音波探傷を行なうことができる。そのため、測定時間が
短縮される。また、もう一つの重要な効果は、複数のＡ
Ｅセンサ１６゜１６’　、１６’・・・へのＡＥ倍信号
到達時間差と音速をＡＥ解析装置１８で解析することだ
けで音源の位置探足ができるので、欠陥面の分ＲＡＥ信
号から欠陥先端塑性度ｉＡＥ信号へ遷移するときの信号
′ｇ標定から欠陥高さ工］の評価ができるところにある
。超音波探傷法と併用することにより、高精度測定がで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、欠陥の端部エコーとコーナエコーの識
別が容易となり、そのため、需精度に欠陥高さが検定で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例の屈部押圧荷重
の押圧治具とそれを管に取付けた状態を示す図、第５図
は完全に開口した欠陥の探傷における端部エコーとコー
ナエコーが得られる状況を示す図、第６図、第７図は密
着した欠陥のために端部エコーが得にくい状況を示す図
、第８図、第９図は欠陥をもつ配管に引張荷重、曲げモ
ーメント及び局部抑圧荷重を示す図、第１０図は本発明
の他の実施例のブロック図、第１１図は表面欠陥の寸法
を示す説明図、第１２図は表面欠陥前縁近傍部に形成さ
れる圧縮残留応力場を示す図、第１３図は本発明の応用
例を示すブロック図である。 ２．２′　・・反カロンド、３・・・負荷ロッド、８・
・・局部押圧具、９・・・圧力センサ、６・・・管、１
１・・・ＵＴプローブ、１６〜１６′・・・ＡＥセンサ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒体の外周面から内周面に向けて入射した超音波
   の内周面に存在する表面欠陥の欠陥前縁での反射波から
   前記表面欠陥の欠陥高さを測定する円筒体内面欠陥検査
   法において、 前記内周面の前記表面欠陥を外周面から局部的に加圧で
   きる押圧機構を備えた局部押圧機を取付け、これによつ
   て、前記表面欠陥を外周面から加圧した状態で得られる
   欠陥端部反射波から欠陥高さを求めることを特徴とする
   円筒体内面欠陥検査法。