NO125293B

NO125293B -

Info

Publication number: NO125293B
Application number: NO1185/68A
Authority: NO
Inventors: T Fuji; M Sato
Original assignee: Nippon Kokan Kk
Priority date: 1967-03-28
Filing date: 1968-03-28
Publication date: 1972-08-14
Also published as: US3587300A; SE344822B; JPS511993B1; DE1773075A1; GB1225424A; DE1773075C3; FR1557536A; DE1773075B2; NL6804405A

Description

Fremgangsmåte ved undersøkelser med Procedure for investigations with

ultralydapparatur. ultrasound equipment.

Foreliggende: oppfinnelse angår.en fremgangsmåte ved ultralydundersøkelser, som hører til de Ikke-destruktive under-søkelsesmetoder, og -hvor ultralydtoølger benyttes for å finne inn-vendige og overflatefell på metallprodukter. Ved metoden benyttes en ultralyd bakgrunnsrefleksjonsbiokk for å muliggjøre en -stabil og nøyaktig undersøkelse med hensyn til kvalitet,, størrelse og overflatebeskaffenhet for de metallprodukter som undersøkes, utén å benytte seg av en ultralyd ref eranseblokk., ,og oppfinnelsen er kjennetegnet ved at lyden reflekteres fra en ultralyd-.bakgrunns-refl-eksjonsbiokk, hvis bakre flate er krummet eller sfærisk. Present: invention relates to a method for ultrasonic examinations, which belongs to the non-destructive examination methods, and - where ultrasonic probes are used to find internal and surface defects on metal products. In the method, an ultrasound background reflection unit is used to enable a -stable and accurate examination with regard to quality, size and surface condition of the metal products being examined, without using an ultrasound reference block, and the invention is characterized by the fact that the sound is reflected from an ultrasound background reflection bioc, the back surface of which is curved or spherical.

Det. er . kjent (fra "Journal of Metals" , mai 196.0, side 392-397) en vinkelstråleundersøkelsesmetode fer å påvise diskontinuiteter i materialet", hvilken metode har ét stort anvendelsesområde så som undersøkelse av sveisesømmer i metallplater, laminater, eller averf latedlskorrtinuiteter i rør, med . en. god virkning. Ved denne metode er resultatet av undersøkelsen 1 sterk grad avhengig av føl-somheten ved. energioverføringen til materialet.. Det har derfor vært vanlig i praksis å øke følsomheten til energioverføringen ved benyttelsen av ultralyd referanseblokker. Disse blokker består ifølge det ovenfor nevnte "Journal :of Metels" av. en metallblokk som inne-holder forskjellige typer hull mea spesifisert størrelse og dybde. Generelt sagt blir følsomheten til et ultralydbølgeekkoutstyr indi-kert på den måte at høyden til ekkoet kan være ca. 50% av høyden til den graderte flaten på skjermen. Imidlertid .er.det store vanskeligheter forbundet med oppnåelsen av stabile resultater selv når disse ultralydapparater.er forjustert til å gi god følsomhet. The. is . known (from the "Journal of Metals", May 196.0, pages 392-397) an angle beam examination method begins to detect discontinuities in the material", which method has one large area of application such as examination of weld seams in metal plates, laminates, or surface discontinuities in pipes, with . a. good effect. With this method, the result of the examination 1 is strongly dependent on the sensitivity of the energy transfer to the material. It has therefore been common in practice to increase the sensitivity of the energy transfer through the use of ultrasonic reference blocks. These blocks consist according to the above-mentioned "Journal :of Metals" of. a metal block containing various types of holes of specified size and depth. Generally speaking, the sensitivity of an ultrasonic wave echo equipment is indicated in such a way that the height of the echo can be about 50% of the height of the graduated surface on the screen However, there are great difficulties in obtaining stable results even when these ult radio devices are preset to give good sensitivity.

Dette skyldes forskjellen i renhet mellom den ovenfor nevnte referanseblokk som benyttes for innstilling av følsomheten og de'; material som i praksis undersøkes, og for det andre den vesent-lige forskjell i overflatekarakteristikker mellom referanseblokken. og materialet. Generelt sagt er overflatekarakteristikken til referanseblokken meget god, slik at ultralydbølgen kan føres gjennom blokken uten vanskelighet, mens overflaten til prøvematerialet ofte er ru, slik at ultralydbølgen har vanskeligheter med å trenge gjennom mediet. Og hvis prøvematerialets egenskaper er forskjellig fra de til referanseblokken, vil den forutbestemte følsomhet ikke stem-me, med det resultat at det oppstår fare for at man overser vesent-lige diskontinuiteter. This is due to the difference in purity between the above-mentioned reference block used for setting the sensitivity and those'; material that is examined in practice, and secondly, the significant difference in surface characteristics between the reference block. and the material. Generally speaking, the surface characteristics of the reference block are very good, so that the ultrasound wave can be passed through the block without difficulty, while the surface of the sample material is often rough, so that the ultrasound wave has difficulty penetrating the medium. And if the properties of the sample material are different from those of the reference block, the predetermined sensitivity will not match, with the result that there is a risk of overlooking significant discontinuities.

På grunn_av de ovenfor beskrevne ulemper har foreliggende oppfinnelse til hensikt å frembringe en stabil ultralyd un-dersøkelsesmetode med hensyn til forskjellige egenskaper og overflatekarakteristikker for fbrsøksmaterialet i forhold til refer-ansemetallblokken.-Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å innstille følsomheten ved benyttelsen av ultralyd bakgrunrisrefleksjonsblokker istedenfor referansemetallblokker og å oppnå-et godt refleksjons-ekko ved treff på en feil eller ved■treff mot en bakre overflate i den nevnte refleksjonsbiokk. Due to the disadvantages described above, the present invention aims to produce a stable ultrasound examination method with regard to different properties and surface characteristics of the research material in relation to the reference metal block. The present invention aims to set the sensitivity when using ultrasound background rice reflection blocks instead of reference metal blocks and to obtain a good reflection echo when hitting a flaw or when hitting a rear surface in said reflection bioc.

Formålet.med foreliggende.oppfinnelse er å frembringe en forbedret ultralyd undersøkelsesmetode med gode påvisningsegen-skaper for interne.diskontinuiteter i forskjellige metallprodukter, og mer spesielt'i sveisesømmer på plater eller rør. The purpose of the present invention is to produce an improved ultrasound examination method with good detection properties for internal discontinuities in various metal products, and more particularly in weld seams on plates or pipes.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse.er å frembringe en forbedret ultralyd prøvingsmetode hvor det. ikke er nødvendig med referansemetallblokker. Det foretaes herved -en innstilling av følsomheten til prøvingsapparatet. ved direkte anvendelse ■på metallproduktet ved begynnelsen av den aktuelle test. Another object of the present invention is to produce an improved ultrasonic testing method where it. reference metal blocks are not required. A setting of the sensitivity of the testing apparatus is hereby made. by direct application ■on the metal product at the beginning of the relevant test.

Man benytter herved et ultralyd prøvingsapparat med en bakgrunnsrefleksjonsbiokk.med liten dimensjon, hvor en puls før-es gjennom metallproduktet og reflekteres loddrett på den bakre flate til blokken. In this way, an ultrasonic testing device is used with a background reflection beam of small dimensions, where a pulse is passed through the metal product and is reflected vertically on the back surface of the block.

Oppfinnelsen .er i det følgende forklart ved hjelp av eksempler som er fremstilt på tegningen. The invention is explained in the following with the help of examples shown in the drawing.

Fig. 1 er en skiss.e som forklarer foreliggende oppfinnelse, hvor det vises forskjellige typer av ultralyd bakgrunnsref leksj onsblokker . Fig. 2A viser en skisse for undersøkelses-metoden, og fig.; 2B viser pulsmønstret for refleksjonsekkoet, slik det sees på katodestrålerøre.t til instrumentet. Flg.' 3A viser en utførelse hvor foreliggende oppfinnelse benyttes til. å undersøke en sveisesøm, og fig. 3B er. pulsmønstret med bakgrunnsrefleksjons-ekkoet .på en katodestråleskjerm. Fig. 4 er en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse med forskjellige typer ultralyd bakgrunnsrefleksjonsblokker.. Fig..5 viser et grunnriss av en side, og fig. Fig. 1 is a sketch explaining the present invention, where different types of ultrasound background reflection blocks are shown. Fig. 2A shows a sketch of the examination method, and fig.; 2B shows the pulse pattern of the reflection echo as seen on the cathode ray tube of the instrument. Flg.' 3A shows an embodiment in which the present invention is used. to examine a weld seam, and fig. 3B is. the pulse pattern with the background reflection echo .on a cathode ray screen. Fig. 4 is another embodiment of the present invention with different types of ultrasound background reflection blocks. Fig. 5 shows a ground plan of one side, and fig.

6 viser pulsmønstret av refleksjdnsékkoet- s-om fremkommer på et ka-todestrålerør..' 6 shows the pulse pattern of the reflection echo appearing on a cathode ray tube.

Flg. viser forskjellige typer av ultralydbakgrunns-.refleksjonsblokker 6, 7, 8'med inngangsf låtene -'61, 71, 81 og bakgrunnsref leksj on-sf laten 62, 7.2,. 82.^ Fig. 2A viser et eksempel- for anordningen av. bakgrunnsref leks jorisbl-okken under anvendelse , hvorved en transduktor (10) er plassert.'på en plate av materialet som skal unders.økes og i ' en bestemt avstand fra dette ultralyd' bakgrunnsref leks jons.blokken (6). Ultralydbølgen fra transduktoren (10.) går gjennom materialet (9) méd en bestemt vinkel i forhold til Inngangsflaten. Denne vinkelsfcråle, som. vist med. den stiplede linjej føres frem og tilbake mellom inngangsflaten.og den bakre flate. Derved 'blir- en del åv -bølgen overført til'kontaktflaten t6l) på ultralyd 'bakgrunnrefleksj.ons-blokken. Strålene reflekteres loddrett på den bakre flate (62). zil blokken og føres tilbake til utgangspunktet for initialpulsen.. Den reflekterte ultralydbølge føres til et katodestrålerør og- blir fremvist på skjermen. Fig. Follow shows different types of ultrasonic background reflection blocks 6, 7, 8' with input surfaces -'61, 71, 81 and background reflection surfaces 62, 7.2,. 82.^ Fig. 2A shows an example for the arrangement of. the background ref lex block in use, whereby a transducer (10) is placed on a plate of the material to be investigated and at a certain distance from this ultrasound background ref lex block (6). The ultrasound wave from the transducer (10) passes through the material (9) at a certain angle in relation to the entrance surface. This angle beam, which. shown with. the dashed line is drawn back and forth between the entrance surface and the rear surface. Thereby, part of the wave is transferred to the contact surface on the ultrasound background reflection block. The rays are reflected vertically on the rear surface (62). zil the block and is fed back to the starting point of the initial pulse. The reflected ultrasound wave is fed to a cathode ray tube and is displayed on the screen. Fig.

2B viser et eksempel-på ekkoet vist på skjermen med initialpulsene (11)- og pulsen- fra bakgrunnre f leksjonsekkoet (12). 2B shows an example of the echo shown on the screen with the initial pulses (11) and the pulse from the background reflection echo (12).

Det ovenfor stående er et"eksperiment for å forklare foreliggende oppfinnelse. - Den praktiske gjennomføring .av under-søkelsen blir forklart på følgende måte. Fig. 3A viser et material . (9)" som skal undersøkes ,. som har en feil (1^) i sveisesømmen Cl?)., ved hvilken en del av ultralydbølgen som går- gjennorn mediet blir reflektert tilbake, før den. kommer til ultralyd bakgrunnsref leksj onsblokken og dette ekko føres tilbake til transduktoren (10). The above is an experiment to explain the present invention. - The practical execution of the investigation is explained in the following way. Fig. 3A shows a material (9) to be examined. which has an error (1^) in the weld seam Cl?), by which a part of the ultrasound wave that passes through the medium is reflected back, before it. comes to the ultrasound background reflection block and this echo is fed back to the transducer (10).

Av denne grunn er ekkoet som vises på katodestrålerøret høyere enn det som blir reflektert da ref leks jonsf laten- til bakgrunnsreflek-sj onsblokken. Fig. 3B viser den relative høyde for disse puls-ekkoer, idet (15) er. initialpulsen, (16) er et feilekko fra sveise-sømmen og (17) er ref leks jonsekkoet fra ref leksj onsf laten.. I dette tilfellet, er følsomheten til apparatet- innstilt på en slik måte at refleksjonsekkoet (17) er omtrent halvparten så høyt som initialpulsen- (15). For this reason, the echo appearing on the cathode ray tube is higher than that reflected when the reflection surface is latent to the background reflection block. Fig. 3B shows the relative height of these pulse echoes, where (15) is. the initial pulse, (16) is an error echo from the weld seam and (17) is the reflection echo from the reflection surface. In this case, the sensitivity of the device is set in such a way that the reflection echo (17) is about half as high as the initial pulse- (15).

Som det fremgår av ovenstående,, er ifølge oppfinnelsen følsomheten Ikke innstilt ved hjelp av en sammenligning med en referansemetallblokk, men på forhånd innstilt for det spesielle material som skal undersøkes, slik at don ikke vil bli påvirket av egenskapene og overflatekarakteristikken til det material som un-dersøkes. Videre kan i foreliggende oppfinnelse kontroll med opp-løsningsegenskapene for undersøkelsesapparatet bli gjort samtidig som innstillingen av følsomheten. Dette er, som vist på fig. 4 og 5 gjennomført med bakgrunnsrefleksjonsblokker (6), med kunstige feil (63) på refleksjonsflaten (62), plassert på det materiale som skal undersøkes slik som vist på fig. 2. Transduktoren (10) blir beveg-et i horisontal retning på fig. 2A, noe som resulterer i et mønster tilsvarende det på fig. 6 på bildet til katodestrålerøret. Dette mønster.skyldes det faktum at bakgrunnrefleksjonsgraden er lavere på et spor til en kunstig feil. Jo dypere innsnittet i bølgeformen til dette mønster blir,, dvs., jo- større verdien h^/h^^fig. 6) blir, jo bedre .oppløsnlngsegenskaper har apparatet. Således er det ifølge foreliggende oppfinnelse lett å bestemme ytelsen og svekningen for det benyttede undersøkelsesapparat, slik at foreliggende oppfinnelse gir en god nytteverdi og er meget effektivt sammenlignet med de konvensjonelle metoder som benytter aeg av en referansemetallblokk. As can be seen from the above, according to the invention the sensitivity is not set by means of a comparison with a reference metal block, but set in advance for the particular material to be examined, so that it will not be influenced by the properties and surface characteristics of the material being examined. - is investigated. Furthermore, in the present invention, control of the resolution properties of the examination apparatus can be done at the same time as the setting of the sensitivity. This is, as shown in fig. 4 and 5 carried out with background reflection blocks (6), with artificial defects (63) on the reflection surface (62), placed on the material to be examined as shown in fig. 2. The transducer (10) is moved in a horizontal direction in fig. 2A, resulting in a pattern similar to that of FIG. 6 in the photo of the cathode ray tube. This pattern is due to the fact that the background reflectance is lower on a track to an artificial fault. The deeper the notch in the waveform of this pattern becomes, i.e., the greater the value h^/h^^fig. 6) becomes, the better the resolution properties of the device. Thus, according to the present invention, it is easy to determine the performance and impairment of the used examination apparatus, so that the present invention provides a good utility value and is very effective compared to the conventional methods that use aeg of a reference metal block.

Foreliggende oppfinnelse kan fullt ut gi de ventede resultater med meget små ultralyd bakgrunnsrefleksjonsblokker. Blokkene ifølge oppfinnelsen kan være meget små, med lengde på The present invention can fully provide the expected results with very small ultrasound background reflection blocks. The blocks according to the invention can be very small, with a length of

40 mm og bredde på 18 mm, og fremdeles gi tilfredsstillende resultater. I realiteten kan enhver bakgrunnsrefleksjonsbiokk gi tilfredsstillende resultater, hvis bare dens inngangsflate og bakgrunnsref leksjonsf late er stor nok til å gi et effektivt reflek-sjonsekko i relasjon til tykkelsen på det materiale som undersøkes og vinkelen til inngangsflaten på dette materiale. I dette tilfellet er vinklene for inngang og bakgrunnsflate naturligvis avhengig av den relative natur for bakgrunnsrefleksjonsblokken og det undersøkte material og kan lett bli beregnet. For eksempel, hvis man undersøker vanlig bløtt stål med en bakgrunnsrefleksjonsbiokk av akrylitt, kan følgende beregning oppstilles: 40 mm and width of 18 mm, and still give satisfactory results. In reality, any background reflection bioc can give satisfactory results, if only its entrance surface and background reflection surface are large enough to give an effective reflection echo in relation to the thickness of the material being examined and the angle of the entrance surface of this material. In this case, the entrance and background surface angles are of course dependent on the relative nature of the background reflection block and the material being examined and can be easily calculated. For example, if one examines ordinary mild steel with a background reflection bioc of acrylate, the following calculation can be set up:

Ifølge ligningen sinus 8-^ / sinus 8^ = C]/C2 ^Cl °^ C2 angir lydhastigheten i hvert av materialene) for refraksjonen til lydbølgen ved kontaktflaten mellom bløtt stål og.akrylitt vil refraksjonsvinkelen % 2 for akrylitt være 50° 30', hvis 6^ for bløtt stål er 70 . Fig. 2 viser et eksempel på bakgrunnsrefleksjonsblokker fremstilt på basis av de ovenfor beskrevne beregninger. Disse blokker må være fremstilt slik at lydbølgen blir reflektert loddrett på den bakre refleksjonsflate, uavhengig av egenskapene til blokken. Av denne grunn kan, hvis disse betingelser blir tilfreds-stillet, den bakre, refleksjonsflate være flat som ved 6 på.fig. 2A, bøyet som ved 7j eller sfærisk som ved 8, hvorved bakgrunnsreflek-sj onsekkoet henholdsvis gir et rektangel, en rett linje, eller et punkt. Hver av dem har sine egne karakteristikker for riktig bruk i samsvar med undersøkelsesobjektet. I tillegg er det ikke behov for noe spesielt kontaktmedium mellom refleksjonsblokken og det material som skal undersøkes, det er nok med.et lignende kontaktmedium som det, som benyttes mellom transduktor og material. Ved den praktiske undersøkelse ifølge foreliggende oppfinnelse ble vann, maskinolje, vannglass, beleggmiddel,. flytende bindemiddel og annet uprøvet, og alle viste gode resultater med hensyn til sta-bilitet . According to the equation sine 8-^ / sine 8^ = C]/C2 ^Cl °^ C2 indicates the speed of sound in each of the materials) for the refraction of the sound wave at the contact surface between mild steel and acrylic, the angle of refraction % 2 for acrylic will be 50° 30' , if 6^ for mild steel is 70 . Fig. 2 shows an example of background reflection blocks produced on the basis of the calculations described above. These blocks must be manufactured so that the sound wave is reflected vertically on the rear reflection surface, regardless of the properties of the block. For this reason, if these conditions are satisfied, the rear reflection surface can be flat as at 6 in fig. 2A, bent as at 7j or spherical as at 8, whereby the background reflection echo respectively gives a rectangle, a straight line, or a point. Each of them has its own characteristics for proper use in accordance with the object of investigation. In addition, there is no need for any special contact medium between the reflection block and the material to be examined, it is sufficient to have a contact medium similar to that used between transducer and material. In the practical examination according to the present invention, water, machine oil, water glass, coating agent,. liquid binder and other untested, and all showed good results with regard to stability.

Som ovenfor beskrevet er foreliggende oppfinnelse med ultralyd bakgrunnsrefleksjonsblokker av liten størrelse dg liten As described above, the present invention with ultrasound background reflection blocks of small size dg small

vekt, direkte satt på det material som skal undersøkes, meget egnet til bedømmelse av oppløsningsegenskapene for undersøkelsesapparatet, innstillingen av følsomheten for apparatet og for en stabil og kon-tinuerlig undersøkelse av feil. Videre er det ovenfor beskrevet en undersøkelsesmetode for material med sveisesømmer, men det er selv-følgelig at foreliggende oppfinnelse kan bli benyttet til alle typer kontroll for vinkelstrålemetoder med ultralyd, f.eks. for påvisning av interne diskontinuiteter som lamineringer, sprekker, hulrom, eller innleiringer, og andre feil i plater, barrer, staver, smigods weight, directly placed on the material to be examined, very suitable for judging the resolution properties of the examination apparatus, the setting of the sensitivity of the apparatus and for a stable and continuous examination of defects. Furthermore, an examination method for material with weld seams is described above, but it goes without saying that the present invention can be used for all types of control for angled beam methods with ultrasound, e.g. for the detection of internal discontinuities such as laminations, cracks, cavities, or embedments, and other defects in plates, ingots, bars, forgings

og rør. and stir.

Claims

1. ' Procedure for examinations with ultrasound equipment with an ultrasound background reflection block, characterized in that the sound is reflected from an ultrasound background reflection block, whose rear surface is curved or spherical.

2. Procedure for examination with ultrasound equipment according to claim 1, characterized in that the sound is reflected from the curved or spherical rear surface of the ultrasound background reflection block, which for checking the resolving power has an artificial error that is circular, triangular, square, semi-circular or irregular.