JP2000046810A - 超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置・機器の設置作業を簡略化することがで
き、複数枚の鋼板を並べて順次探傷試験を容易に行うこ
とが可能な超音波探傷装置を提供する。 【解決手段】 試験対象の鋼板９の超音波エコーを検出
する超音波探触子および位置検出用のレーザターゲット
２を有する探触子ホルダ１と、レーザターゲット２にレ
ーザ光を投光しその位置を検出するため鋼板９の外部に
設置された複数のレーザ光投光検出器３と、その検出結
果から位置を検出する位置検出装置４と、超音波エコー
に対応する位置検出結果を鋼板９の位置に変換する演算
装置５と、を備えた超音波探傷装置。さらに、超音波エ
コーについてエコーを識別する監視ゲートと、識別され
たエコーのエコー高さとビーム路程からきずの判定を行
うきず判定回路と、その表示手段とを備えている超音波
探傷装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、試験対象の鋼板
の上面に探触子を接触させて超音波探傷を行う超音波探
傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼製品の製造においては、近年、材料
の高強度化・高品質化・最終用途の厳格化により、品質
保証上の要請から超音波探傷試験を通常実施している。
探傷作業の効率化の点からは、オンラインの探傷装置が
有利であるが、通常、オンライン探傷設備は探傷仕様が汎用
（一般規格材用）の大型専用装置である。従って、大量
処理が可能であるが、現在の様に、鋼板探傷仕様の多品
種化・厳格化の要求の増大には全品種は対応できなくな
ってきている。さらに、専用の設備を必要とするのでコ
ストを要し、そのための設置スペースを確保する必要が
ある。そのため、鋼板の探傷試験、とりわけ特殊材料の
比率が高い厚板の探傷試験は、通常、オフラインでの手
探傷により実施されている。

【０００３】オフラインで探傷試験を行う方法として
は、例えば、特開昭６２−３０９５２号公報に、可搬式
の鋼板自動超音波探傷装置が提案されている。この技術
では、超音波探傷器を走査させるスキャナとスキャナを
送るためのレール、制御台車、給水台車を、試験対象の
厚板が置かれたヤードに搬入して、探傷試験を行うとい
うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６２−
３０９５２号公報記載の技術では、試験装置の搬入およ
び搬出の作業が必要である。この方法では、まず、個々
の試験前に、自動超音波探傷装置を鋼板上に設置し、試
験後は、鋼板を搬出するために装置を鋼板上から撤去し
なければならない。また、複数枚の鋼板を並べて順次探
傷試験を行う場合は、鋼板１枚ずつについてその上にレ
ールとスキャナを設置し、試験後に撤去する必要があ
る。

【０００５】また、超音波探傷器と制御台車、給水台車
等の間に、信号ケーブル、給水ホース、さらには公報に
は記載されていないが、スキャナを移動させるための電
源ケーブル等を、それぞれ接続することも必要である。
この作業も、複数枚の鋼板を試験する場合は、鋼板１枚
ずつについてその都度、試験の前後に行う必要がある。

【０００６】また、この方法では、探傷試験の前後作
業、とりわけ装置・機器の設置については、自動的に行
うことは困難であり、クレーンによる搬送と設置等すべ
て人手に頼ることになる。さらに、制御台車、給水台車
等も試験材の周辺に設置するので、そのためのスペース
を確保しなければならない。

【０００７】この発明は、従来の超音波探傷装置におけ
る上記の問題点を解決し、装置・機器の設置作業を簡略
化することができ、複数枚の鋼板を並べて順次探傷試験
を容易に行うことが可能な超音波探傷装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、試験対象
の鋼板の上面に探触子を接触させて超音波探傷を行う超
音波探傷装置において、試験対象の鋼板の超音波エコー
を検出する超音波探触子および位置検出用のレーザター
ゲットを有する探触子ホルダと、このレーザターゲット
にレーザ光を投光しその位置を検出するため前記鋼板の
外部に設置された複数のレーザ光投光検出器と、これら
のレーザ光投光検出器の検出結果から位置を検出する位
置検出装置と、超音波エコーに対応する位置検出装置に
よる位置検出結果を鋼板の位置に変換する演算装置と、
を備えたことを特徴とする超音波探傷装置である。

【０００９】この発明では、探触子ホルダは最低限、超
音波探触子とレーザターゲットを有していればよいの
で、小型かつ軽量化が容易である。従って試験対象の鋼
板上を手動で移動することができる。探触子ホルダに取
付けられたレーザターゲットは、レーザ光投光検出器で
検出し易い形状であればよい。

【００１０】位置検出装置は、少なくとも２台のレーザ
光投光検出器からのレーザターゲットの位置検出結果を
用いて、幾何学的関係による位置検出を行い、超音波エ
コーに対応する位置を求める。この位置検出装置により
得られた結果は、レーザ光投光検出器に対しての位置で
あるから、超音波探傷装置本体の演算装置で、鋼板にお
ける位置、例えば幅方向と長手方向のＸＹ座標等で表し
た位置に変換する。これは、試験ヤード内での鋼板の位
置により決定できる。鋼板の位置は、例えば鋼板のコー
ナ部の位置を、手入力あるいは別途位置検出して自動入
力する。

【００１１】次に、探傷試験作業を開始し、探傷アラー
ム等の表示（例えば、赤ランプ）により、超音波エコー
の判定を行う。この判定は、超音波エコーをモニタで見
ながらオペレータが判断して手入力してもよいが、通常
のエコー監視ゲート（エコー識別回路）を用いて、判定
結果を自動的に求めてもよい。なお、探傷結果は、超音
波探傷装置本体に記録させておくのが便利である。ま
た、超音波エコーの検出結果は、ケーブル又は無線で超
音波探傷装置本体に送信すればよい。

【００１２】第２の発明は、超音波探触子により検出さ
れた超音波エコーについて少なくともきずエコーおよび
底面エコーの２種類のエコーを識別する監視ゲートと、
これらの監視ゲートにより識別されたエコーのエコー高
さとビーム路程を予め設定されたしきい値と比較してき
ずの判定を行うきず判定回路と、このきず判定回路によ
る判定結果を表示するために探触子ホルダに取付けられ
た表示手段とを備えていることを特徴とする第１の発明
の超音波探傷装置である。

【００１３】この発明では、監視ゲートを用いて、エコ
ー高さにより、鋼板の内部からの反射（きずエコー；通
常Ｆエコーと呼ぶ）と鋼板の裏面からの反射（底面エコ
ー；Ｂエコー）とを識別する。きず判定回路では、表面
エコーと底面エコーとの間に欠陥エコーが検出されれ
ば、監視ゲートを用いて、検出したＦ（欠陥）エコー高
さと「しきい値」と比較する。しきい値以上の場合は、
欠陥（探傷規格外れ）と自動判定し、異常アラームを表
示する。この場合、しきい値は通常の超音波探傷試験と
同様、ビーム路程により補正した値を用いることが望ま
しい。

【００１４】きず判定回路による判定結果は、探触子ホ
ルダに取付けられた表示手段で表示する。これは最も簡
単なものとしては、きず検出の有無を示すだけでもよ
い。表示手段が探触子ホルダに取付けられているので、
探触子ホルダを操作するオペレータは、きずの有無を知
ることができる。これにより、まずきずの有無を概略調
べておき、きずの有る箇所についてはきずの種類や大き
さを詳細に調べることが可能となる。このようにして、
きずの無い箇所では探触子ホルダの走査速度を高くする
ことができ、探傷試験の効率を向上させることができ
る。

【００１５】第３の発明は、位置検出結果と超音波エコ
ーに基づくきず判定結果を同時に記録する記録手段を備
えていることを特徴とする第１または第２の発明の超音
波探傷装置である。

【００１６】この発明は、第１または第２の発明で得ら
れる位置検出結果と超音波エコーによるきず判定結果を
記録する手段を備えているので、きずの分布等を容易に
知ることが可能となる。また、きず検出の都度手作業で
記録をとる必要がなくなり、探傷作業を効率化できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の超音波探傷装
置のシステム構成を示すブロック図である。レーザ位置
検出装置４は、探傷ヤードに複数設置する。探触子ホル
ダの上部にレーザターゲット２（反射棒）を取付けて、
このレーザ光を反射する。レーザ位置検出装置４は、こ
の反射光を検出しその距離を検出する。この場合、レー
ザ位置検出装置４は、各検出器のコモンベースをフロア
に埋め込み固定し、常設することが測定精度の点から望
ましい。

【００１８】レーザ光投光検出器３は、レーザターゲッ
ト２にレーザ光を投光し、その反射光から距離を検出す
る。レーザ位置検出装置４により得られたデータは、演
算装置５に無線送信にて転送する。具体的には無線モデ
ム等で変・復調する。このようにして、試験用の鋼板の
上にレールやスキャナ等の設備を設置することなく位置
検出ができる。

【００１９】位置検出装置４は、レーザ光投光検出器
３、３の検出結果から位置を検出する。ここでは、転送
されたデータから幾何学的関係（三角測量法）を用い
て、レーザターゲット２の位置、即ち探触子（探触プロ
ーブ）の位置を算出する。具体的には、それぞれのレー
ザ光投光検出器３、３で検出された距離を半径とする円
の交点を求めることにより、探触子の位置を容易に確定
できる。

【００２０】この位置検出装置４により得られた結果
を、超音波探傷装置本体８の演算装置５で、鋼板におけ
る幅方向と長手方向のＸＹ座標等で表した位置に変換す
る。鋼板の試験ヤードに対しての位置は、鋼板のコーナ
部の位置を予め入力しておくことにより決定される。こ
の場合、鋼板のコーナ部に、レーザターゲット２と同様
の反射棒を有する治具を設置して、レーザ光投光検出器
３、３および位置検出装置４により位置検出を行うこと
により、コーナ部の位置を入力するのが便利である。

【００２１】超音波探傷装置本体８の演算装置５は、さ
らに、エコー検出部、きず判定回路、アラーム発信手
段、データ送信部を有する。エコー検出部は、超音波エ
コーを、疵欠陥からのエコー（Ｆエコー）、底面からの
エコー（Ｂエコー）、探触子の浮き上がり等の探触子走
査異常によるエコー（Ｃエコー）に識別する。これらの
エコーは、超音波探傷ではよく知られているように、エ
コー監視ゲートを設けることにより識別できる。

【００２２】きず判定回路による判定結果を用いて、ア
ラーム発信手段は、発信探触子ホルダ１に対して、アラ
ーム信号をケーブル等を介して発信し、アラーム表示手
段６で表示させる。アラーム表示手段６は、最も簡単な
ものとしてはきず検出の有無を示すだけでもよく、ま
た、通常のランプ表示やＬＥＤ表示等を用いることがで
きる。アラーム表示としては、表示手段６の表示を、例
えば、赤ランプは疵（欠陥）検出信号、黄ランプは走査
作業の異常（探触子の浮き上がり等）、青ランプは異常
無し（探傷作業継続可）とするとわかり易くなる。

【００２３】このように、表示手段６が探触子ホルダ１
に取付けられているので、探触子ホルダ１を操作するオ
ペレータは、きずの有無を知ることができる。これによ
り、オペレータは、装置本体８のモニタを見て、きずの
程度（Ｈ，Ｍ，Ｌ）を判定し、結果を入力する。この場
合、きずの位置は位置検出装置４により、またエコー高
さとビーム路程は演算装置５により、それぞれ自動入力
される。

【００２４】図２は、この発明の装置を用いた探傷試験
の状況を示す図である。探触子ホルダ１は、基本的な考
え方として、操作性・使い易さを重視し、手元操作部お
よび装置全体の軽量化を図ってある。そこで、手元操作
部は、構成要素を必要最低限に抑え、例えば、探触子本
体（探触プローブ）、操作アーム７、上記のアラーム表
示手段６（色ランプ）のみとしてある。

【００２５】また、モニタ（Ａスコープ）および演算装
置５は、探触子ホルダ１とは別装置とし、装置本体８と
ともに台車式とする。その他の周辺装置は、別置き式と
し、装置の可動部分（探触子ホルダ１）の軽量化を図
る。従って、探触子ホルダ１は、操作アーム７を取付け
ることにより、容易に鋼板上を移動できる。

【００２６】探傷試験の際は、探触子ホルダ１を試験対
象の鋼板９の上面に載せると、その下部に内蔵された図
示しない探触子が、鋼板９の表面に接触し超音波を鋼板
内部に送受信して探傷を行う。探触子ホルダ１の上部に
は、棒状のレーザターゲット２が位置検出用に取付けら
れており、複数のレーザ光投光検出器３、３から発光さ
れたレーザ光を反射する。

【００２７】この超音波探傷装置による位置検出能力
は、検出可能な距離は５０ｍに達しており、複数の鋼板
を並べておいて順次探傷試験を行うことが可能である。
また、位置検出の精度は、プラスマイナス１０ｍｍであ
り、通常の探傷試験としては十分な精度である。

【００２８】

【発明の効果】この発明の超音波探傷装置は、探触子ホ
ルダにレーザターゲットを取付けているので、試験用の
鋼板の上にレールやスキャナ等の設備を設置することな
く位置検出ができ、装置・機器の設置作業を簡略化する
ことができる。さらに、個々の鋼板に試験装置を設置す
る必要がないので、複数枚の鋼板を並べて順次探傷試験
を容易に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の装置のシステム構成を示すブロック図で
ある。

【図２】発明の装置を用いた探傷試験の状況を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 探触子ホルダ ２ レーザターゲット ３ レーザ光投光検出器 ４ 位置検出装置 ５ 演算装置 ６ 表示手段 ７ 操作アーム ８ 超音波探傷装置本体 ９ 鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 直彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AA07 AB04 BA03 BC03 BC07 DA01 EA15 GA19 GF26 GG01 GG33

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試験対象の鋼板の上面に探触子を接触さ
   せて超音波探傷を行う超音波探傷装置において、試験対
   象の鋼板の超音波エコーを検出する超音波探触子および
   位置検出用のレーザターゲットを有する探触子ホルダ
   と、このレーザターゲットにレーザ光を投光しその位置
   を検出するため前記鋼板の外部に設置された複数のレー
   ザ光投光検出器と、これらのレーザ光投光検出器の検出
   結果から位置を検出する位置検出装置と、超音波エコー
   に対応する位置検出装置による位置検出結果を鋼板の位
   置に変換する演算装置と、を備えたことを特徴とする超
   音波探傷装置。
2. 【請求項２】 超音波探触子により検出された超音波エ
   コーについて少なくともきずエコーおよび底面エコーの
   ２種類のエコーを識別する監視ゲートと、これらの監視
   ゲートにより識別されたエコーのエコー高さとビーム路
   程を予め設定されたしきい値と比較してきずの判定を行
   うきず判定回路と、このきず判定回路による判定結果を
   表示するために探触子ホルダに取付けられた表示手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１記載の超音波探
   傷装置。
3. 【請求項３】 位置検出結果と超音波エコーに基づくき
   ず判定結果を同時に記録する記録手段を備えていること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の超音波探傷
   装置。