JP2003014706A - タンク鋼板の溶接検査方法及び装置 - Google Patents
タンク鋼板の溶接検査方法及び装置Info
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Abstract
部やその熱影響部の検査が出来る方法及び装置を提供す
ることを可能にすることを目的としている。 【解決手段】 溶接ビード18の方向の縦割れ18a,18b
や溶接ビード18と交差する方向の横割れ18cを3つの超
音波探触子3を利用したクリーピング波法により探傷す
るように構成したことを特徴とする。
Description
るタンク鋼板の溶接部或いはその熱影響部の表面に発生
する傷を検査するタンク鋼板の溶接検査方法及び装置に
関するものである。
タンク鋼板の溶接部やその熱影響部の表面に発生する傷
を検査することが行なわれている。従来の検査方法とし
てはタンク鋼板の表面に被覆された塗膜等をサンドブラ
スト等により剥離した後、浸透探傷法或いは磁粉探傷法
による検査を実施し、傷が発生した部位に形成される浸
透指示模様或いは磁粉模様を目視観察することによりタ
ンク鋼板の溶接部やその熱影響部の表面に発生する傷を
検査していた。
装置が特開平10-288610号公報(以下、「公知例」とい
う)により提案されている。この装置によれば、探傷作
業前の溶接部付近の塗装や錆等を除去するグラインダー
掛け、超音波探触子による溶接部の探傷、塗料スプレー
ノズルから噴射される塗料によって再塗装を行なうこと
が出来るとしている。
従来例において、浸透探傷法或いは磁粉探傷法による検
査では、その原理、性能上、塗膜の除去が必須条件とな
っている。また、傷が発生した部位に形成される浸透指
示模様或いは磁粉模様を検査員が目視観察しているが、
人間による目視検査に頼っているため環境や実施条件
(照度、電源、技量、目疲れ)による傷の検出漏れや見
逃しが発生する虞があった。
検査では、探傷作業は検査員の手作業で実施され、しか
も割れ等の傷以外に打ち傷や浅いアンダーカット等が検
出されるため、それ等を判別するための検査経験や技量
が求められ、ことのほか検査及び補修作業に手間と時間
がかかっていた。
に被覆された塗膜等をサンドブラスト等により剥離しな
ければならず、剥離作業や剥離粉末の清掃作業や、更に
は検査後に再度タンクの表面に塗膜等を被覆して復元す
る作業に手間と時間がかかり、検査以外にかかるコスト
が増大するといった問題があった。
ダー掛けにより鋼板表面の塗料や錆を剥離するため剥離
作業に時間がかかり、剥離粉末の清掃作業に手間と時間
がかかるという問題があった。
消防法の改正により、タンク鋼板の溶接部検査をタンク
鋼板表面の被覆上から検査する方法が認められたもの
の、技術的な困難性から十分な検査性能を期待出来る検
査方法や検査装置の提案がなされていないのが現状であ
る。
その目的とするところは、タンク鋼板表面の被覆上から
溶接部やその熱影響部の検査が出来る方法及び装置を提
供するものであり、更にこの装置は従来の浸透探傷や磁
粉探傷のような人的技量や探傷条件に左右される検査品
質の不確定部分を排除し、安定的且つ正確に探傷するこ
とで、従来よりも検査品質の均一性と検出精度を向上さ
せることが出来る装置を提供せんとするものである。
の本発明に係るタンク鋼板の溶接検査方法は、表面に被
覆を有するタンク鋼板の溶接部或いはその熱影響部の表
面に発生する傷を検査するタンク鋼板の溶接検査方法で
あって、溶接ビードの方向の縦割れ及び該溶接ビードの
方向と交差する方向の横割れを複数個の超音波探触子を
利用したクリーピング波法により探傷することを特徴と
する。
態で探傷する方法として、斜角法、表面波法、クリーピ
ング波法が考えられる。
の底板裏面側の腐食の影響を受け、これが検出性能に大
きな影響を与えるためタンク鋼板の溶接部或いはその熱
影響部の表面に発生する傷を安定的且つ正確に検査する
のは困難である。
して、表面波(レーリー波)、表面SH波、クリーピン
グ波が存在する。
度にそのエネルギーが集中しており、表面の形状が変化
している場合にもその表面に沿って伝搬し、鋼板の内部
には伝わらない。従って、鋼板表面の凹凸の影響が著し
く、溶接ビードのように表面が粗い場合には減衰が著し
く、特にタンク溶接部のようにビード幅が広く、溶接余
盛の平滑仕上げをしていない対象物に対しては傷の検出
が困難となる。
を振動子で発生させ、くさびを介して90度方向に横波
(SH波)を伝搬させるものであり、表面SH波探触子
はくさび中を横波が伝搬して、そのまま鋼板中に横波を
通過させる構造になっているため、くさびと鋼板との間
に粘性の高い特殊な接触溶質を使用する必要があり、エ
コーを安定させるために一定の時間を要するため、探触
子の走査性が悪いという問題がある。
の減衰の影響を受け易く、傷の大きさとエコー高さとの
関係に定量性が無いため検出したエコー波形から直ちに
傷の大きさを知得することが困難である。
る縦波表面波であり、入射角を縦波臨界角にしたとき、
屈折角90度方向に縦波成分をもって伝搬する波で、鋼
板の表面直下を直進する。鋼板の表面形状が変化してい
る場合も略直進し、表面の凹凸の影響は少ない。
のに対して、クリーピング波は鋼板内部にも分布して伝
搬するため、従来の横波斜角探傷と比べて超音波の屈折
角の大きな範囲で探傷が可能であり、鋼板の表面近傍の
傷を検出することが出来る。また、板厚の薄い鋼板の探
傷にも有効である。
感度の減衰の影響が少なく、傷の大きさとエコー高さと
の関係に定量性があるため検出したエコー波形から直ち
に傷の大きさを知得することが容易である。
検査における超音波探傷方法として、タンク鋼板表面に
被覆を施した状態で、該タンク鋼板の溶接部或いはその
熱影響部の表面に発生する傷を検査する場合ではクリー
ピング波法を適用するのが最適である。
下程度に設定しておくことで、被覆による感度の減衰の
影響を小さくすることが出来る。
よれば、クリーピング波法により探傷する複数個の超音
波探触子を利用して、タンク鋼板の表面が被覆された状
態で溶接ビードの方向の縦割れ及び該溶接ビードの方向
と交差する方向の横割れを一度に且つ正確に探傷するこ
とが出来る。
装置は、表面に被覆を有するタンク鋼板の溶接部或いは
その熱影響部の表面に発生する傷を検査するタンク鋼板
の溶接検査装置であって、表面に被覆を有するタンク鋼
板上を走行する走行台車と、前記走行台車に設けられ、
溶接ビードの方向の縦割れ及び該溶接ビードの方向と交
差する方向の横割れをクリーピング波法により探傷する
少なくとも3つ以上の超音波探触子と、前記走行台車に
設けられ、前記超音波探触子により探傷された部位の位
置情報を検出する位置検出手段と、前記超音波探触子の
出力を超音波探傷器を介して表示・出力する演算・探傷
表示手段とを有することを特徴とする。
面に被覆を有するタンク鋼板上を走行する走行台車に設
けられた各超音波探触子で溶接ビードの方向の縦割れ及
び該溶接ビードの方向と交差する方向の横割れを走行台
車の走行動作に応じてクリーピング波法により随時一度
に探傷すると共に、各超音波探触子により探傷された部
位の位置情報を走行台車に設けられた位置検出手段によ
り走行台車の走行動作に応じて随時検出し、超音波探触
子の出力を超音波探傷器を介して探傷情報と位置情報と
を関連付けて、演算・探傷表示手段により表示・出力す
ることで、タンク鋼板の溶接部或いはその熱影響部の表
面に発生する傷を自動的に且つ正確に検査することが出
来る。
及び/または後退走行し、前記超音波探触子がプローブ
ユニットに支持され、該プローブユニットが該走行台車
に片持ち支持され、該プローブユニットは前記超音波探
触子と溶接ビードとの間の距離を可変可能なプローブ溶
接ビード間距離調整機構と、複数の超音波探触子を夫々
独立して配置高さを可変可能なプローブユニット高さ調
整機構とを有する場合には、走行台車がレール上を走行
することで直進性能が確保され、検査精度を向上するこ
とが出来る。また、走行台車による超音波探触子の保持
方法として片持式とすることで溶接ビードを跨ぐ装置構
成と比較して装置の幅方向の小型化が図れ、溶接ビード
近傍の障害物を回避して検査出来るので、タンク隅部近
傍の検査にも有利である。
ローブユニット高さ調整機構により溶接ビードと超音波
探触子との距離を一定に保ちつつスムーズな走行を行な
うことが出来、特に1本のレールに沿って走行台車を走
行させれば好ましい。
代表的な溶接形状には突き合わせ溶接と、重ね溶接があ
るが、溶接形状の何れにも対応して溶接部或いはその熱
影響部の表面に発生する傷を検出可能にするために溶接
ビードを境界にして両側の超音波探触子の高さを調整出
来る。
行機能の両方向走行機能を持たせることで、同一溶接部
の繰り返し検査を容易に行なうことが出来、更にはタン
クの端で走行台車をレールから脱離して進行向きを変更
したり、走行台車をレールから脱離して検査始点側に持
ち運んで配置し直す必要がなく、測定部と表示部との間
に引き回された電源ケーブルや信号ケーブルの捌きもス
ムーズに出来る。
リーピング波法により探傷する超音波探触子として、該
溶接ビードを境界としてその両側に夫々一対の送信子と
受信子とを配置した場合には、溶接ビードを境界とした
夫々の側から溶接ビード中央部までを超音波探触子の探
傷範囲として別々に探傷することで溶接ビードの形状に
よるエコーの影響を避けることが出来、溶接ビードの方
向の縦割れの有無を正確に検出することが出来る。
触子の前記送信子と前記受信子とを前記溶接ビードを挟
んで線対称に配置した場合には、溶接ビードを境界とし
てその両側に配置された一対の送信子と受信子におい
て、他対の送信子から発せられたクリーピング波を受信
子が受信して誤検出する虞がない。従って、溶接ビード
の方向の縦割れをクリーピング波法により探傷する際に
クリーピング波の干渉作用を防止することが出来る。
向の横割れをクリーピング波法により探傷する超音波探
触子として、該溶接ビードを境界としてその片側に送信
子を配置し、もう片側に受信子を対称に配置した場合に
は、送信子から送信した超音波が溶接ビードの方向と交
差する方向の横割れから反射して返るエコーを溶接ビー
ドを挟んで対称に配置した受信子により受信し、傷の有
無を正確に検出することが出来る。
置検出手段から得られる出力信号と、前記超音波探傷器
から得られる出力信号とを記録し、入力された超音波の
応答時間の監視範囲における出力値が、予め設定された
検出閾値を超えた場合に当該入力信号は割れ信号と判定
するように構成すれば好ましい。
前記位置検出手段により得られた位置情報に合わせて閾
値区分に色分けし、割れ情報として2次元平面上に表示
すれば好ましい。
置情報に基づき2次元平面上に表した超音波信号を前記
検出閾値を基準として2値化及び画像処理し、その結果
から進行方向の傷長さを算出すれば好ましい。
出閾値を超えた超音波信号に基づいて前記位置検出手段
により得られた位置情報により割れの検出位置をタンク
鋼板の図面上に合わせて表示し、出力媒体に出力するよ
うに構成すれば好ましい。
の溶接検査方法及びその装置の一実施形態を具体的に説
明する。図1は本発明に係るタンク鋼板の溶接検査装置
の構成を示す平面図、図2は本発明に係るタンク鋼板の
溶接検査装置の構成を示す側面図、図3は本発明に係る
タンク鋼板の溶接検査装置の構成を示す前面図である。
装置の各部の構成を示すブロック図、図5はデータ処理
を行なう制御系の構成を示すブロック図、図6は3チャ
ンネルの超音波探触子の配置構成を示す平面説明図、図
7(a),(b)は突合せ溶接部における縦割れ、横割
れの探傷の様子を示す図、図8(a),(b)は重ね溶
接部における縦割れ、横割れの探傷の様子を示す図であ
る。
或いはその熱影響部の表面に発生した各種傷を探傷した
際の探傷エコー波形を示す図、各図(b)は健全部で溶
接ビード形状等により形成されるエコー波形を示す図、
図13は探傷データを処理するフローチャート、図14は傷
を検出処理するフローチャート、図15は実際のタンク鋼
板の傷を検査して表示した様子を示す図、図16は探傷エ
コー波形により測定不能或いは傷検出を判定する閾値の
構成を示す図であり、図16(a)は縦割れ検出結果、図
16(b)は横割れ検出結果を夫々示す図、図17は得られ
た探傷エコー波形のエコー高さを濃淡で表現した一例を
示すである。
は、表面が塗装24等により被覆されたタンク鋼板の溶接
部或いはその熱影響部の表面に発生する傷を自走式で検
査することが出来るように構成されたものである。
表面に被覆を有するタンク鋼板上を走行する走行台車2
と、該走行台車2に搭載され、タンク鋼板の溶接ビード
18の方向の縦割れ、及び該溶接ビード18の方向と交差す
る方向の横割れをクリーピング波法により探傷する少な
くとも3つ以上の超音波探触子3と、同じく走行台車2
に搭載され、超音波探触子3により探傷された部位のタ
ンク内の位置情報を検出する位置検出手段となるロータ
リーエンコーダ4とを有して構成されている。
板上に溶接ビード18に沿って敷設された走行用レール5
上を前進走行或いは後退走行し得るように構成されてお
り、DC(直流)電源8から電力が供給されるDC(直
流)モータ6により回転駆動される駆動車輪7と、大小
の走行ガイド車輪9,10と、バランス車輪11が1本の走
行用レール5に沿って回転走行する。
より回転駆動が制御され、これによって走行台車2の走
行開始、走行停止及び速度制御、並びに前進、後退の制
御が行なわれる。
エンコーダ4が取り付けられており、該ロータリーエン
コーダ4により検出される位置情報によりタンク内の超
音波探触子3の各探傷位置が検出されるようになってい
る。
てあり、水タンク32に収容された水をポンプ12により汲
み上げ、電磁弁33を制御することで、表面に被覆を有す
るタンク鋼板と、超音波探触子3との間に水を供給して
満たし、これにより超音波探触子3による超音波感度の
減衰を防止している。
はプローブユニットを兼ねる子台車16により支持されて
おり、該子台車16はジンバル機構17を介して走行台車2
に片持ち支持された構成となっており、走行台車2の本
体に設けられたプローブユニットクランプレバー13を作
動させることで、水供給部31により供給された水を介在
させて表面に被覆を有するタンク鋼板の溶接部或いはそ
の熱影響部を探傷する位置に下降してセットしたり、上
昇して退避させたりすることが出来るようになってい
る。
立してその配置高さを微調整するプローブユニット高さ
調整機構であり、該プローブユニット高さ調整機構14及
びジンバル機構17により超音波探触子3の高さを適宜調
整することにより、図7に示すようなタンク鋼板の突き
合わせ溶接部の探傷及び図8に示すようなタンク鋼板の
重ね合わせ溶接部の探傷の両方に対応出来るようになっ
ている。また、15は超音波探触子3の溶接ビード18に対
する離間距離を微調整するプローブ溶接ビード間距離調
整機構である。
なく、上板と下板との重ね溶接により「うねり」を有し
ており、更に局所的にはタンク底鋼板の各つなぎ目部分
の溶接箇所等に凹凸が存在する。
な凹凸に対して、各超音波探触子3を搭載した4台の子
台車16が完全に追従して移動出来るように該子台車16は
ジンバル機構17を介して走行台車2に取り付けられてい
る。
ジンバル機構17を介して走行台車2に取付けられたこと
で、超音波探触子3の探触面が、常にタンク底鋼板のう
ねりや局所的な凹凸に対して、完全に追従する動きとな
ることを保証している。
取付けられた構造を有し、超音波探触子3は子台車フレ
ームの中央部にタンク底鋼板との間に常に一定の隙間が
設けられるように取付けられる。
鋼板との間の超音波伝達を効率良く行うために走行台車
2に設けられた図示しない水供給用分岐を経由して水が
各子台車16に図示しない配管を通って供給され、各子台
車16に供給された水は、子台車16に設けられた図示しな
い水供給用の孔から超音波探触子3とタンク底鋼板との
隙間に常に存在するように供給される。
とで超音波探触子3の探傷位置を検出するロータリーエ
ンコーダ4は、走行台車2の走行ガイド車輪10の動きと
同期して回転するように取り付けられている。
チャンネル(以下、「1CH」という)と、第2チャン
ネル(以下、「2CH」という)は、図6に示すよう
に、溶接ビード18の方向の縦割れ18a,18bをクリーピ
ング波法により探傷する超音波探触子3として、溶接ビ
ード18を境界として、その両側に夫々一対の送信子Tと
受信子Rとを配置している。
対の送信子Tと受信子Rとを有する2振動子型探触子を
使用して反射型探触子として構成している。
れた一対の送信子T1と受信子R1とが第1チャンネルを
構成し、該溶接ビード18の左側に配置された一対の送信
子T 2と受信子R2とが第2チャンネルを構成し、これ等
の第1、第2チャンネルの超音波探触子3により溶接ビ
ード18の方向の縦割れ18a,18bをクリーピング波法に
より探傷する。
チャンネルの送信子T1と受信子R1と、第2チャンネル
の送信子T2と受信子R2とは溶接ビード18を挟んで線対
称に配置している。即ち、第1チャンネルの送信子T1
と第2チャンネルの送信子T2との横方向の位置が揃
い、第1チャンネルの受信子R1と、第2チャンネルの
受信子R2との横方向の位置が揃った配置である。
の送信子T1から発生したクリーピング波が誤って第2
チャンネルの受信子R2に受信されたり、逆に第2チャ
ンネルの送信子T2から発生したクリーピング波が誤っ
て第1チャンネルの受信子R1に受信されて誤検出する
ことを防止することが出来る。
子T1と受信子R1と、第2チャンネルの送信子T2と受
信子R2とを溶接ビード18を挟んで点対称に配置した場
合、即ち、第1チャンネルの送信子T1と第2チャンネ
ルの受信子R2とが進行方向前方で、第2チャンネルの
送信子T2と第1チャンネルの受信子R1とが進行方向後
方に配置する構成の場合には、誤検出を防止する目的
で、第1チャンネルの送信子T1と受信子R1と、第2チ
ャンネルの送信子T2と受信子R2との溶接ビード18に沿
った方向の離間距離を所定の距離だけ離間させる必要が
有り、この場合、構造が複雑で信号処理も複雑となる。
の横割れ18cをクリーピング波法により探傷する超音波
探触子3の第3チャンネル(以下、「3CH」という)
として、溶接ビード18を境界として、その両側に配置さ
れた送信子Tと受信子Rとが一対を成すように構成して
いる。
れた送信子T3と受信子R3とが第3チャンネルを構成
し、この第3チャンネルの超音波探触子3により溶接ビ
ード18の方向と交差する方向の横割れ18cをクリーピン
グ波法により探傷する。
信子R3との配置が溶接ビード18を挟んで対称になるよ
うに位置調整がなされている。送信子T3と横割れ18c
とを結ぶ直線と、該横割れ18cと受信子R3とを結ぶ直
線との角度θは180度未満であれば良いが、特に好ま
しい角度θは75度以上、且つ85度以下の範囲であ
る。各図は角度θを80度に設定した場合の一例であ
る。
ンク底鋼板の被覆上からの測定でタンク鋼板の溶接部或
いはその熱影響部の表面に発生する傷を検査することが
出来る。
された部位の溶接ビード18の縦割れ18a,18bを第1、
第2チャンネルの超音波探触子3により夫々探傷する様
子を示す。
された部位の溶接ビード18の横割れ18cを第3チャンネ
ルの超音波探触子3により探傷する様子を示す。
部位の溶接ビード18の縦割れ18a,18bを第1、第2チ
ャンネルの超音波探触子3により夫々探傷する様子を示
す。
部位の溶接ビード18の横割れ18cを第3チャンネルの超
音波探触子3により探傷する様子を示す。
ンコーダ4等を搭載した走行台車2からケーブルコネク
タ20を介して超音波探傷データや位置データが拡張I/
F部27を介して演算・探傷表示手段となる演算・探傷表
示部28に送られる。
力と、ロータリーエンコーダ4の出力から図9〜図12に
示すように、エコー波形を表示すると共に、そのエコー
波形とタンク底鋼板内の位置との関係を図15〜図17に示
すように、画面表示するノート型パーソナルコンピュー
タ(以下、「ノートPC」という)等のコンピュータ23
を有している。
られたコンピュータ23は、CPU(中央演算装置)と、
RAM(ランダムアクセスメモリ)等の記憶装置を持ち
高速A/Dボード25及びデジタルI/Oボード26からの
信号を処理して記憶装置へ保存する。
ム34が設けられており、検知手段を兼ねる超音波探触子
3により測定された探傷エコー波形が図16に示すチェッ
クレベル閾値aに達しない場合にはアラーム34により測
定不能を報知し、検出レベル閾値bを超えた場合にはア
ラーム34により傷が検出されたことを報知する。
ンコーダ4から得られる出力信号と、超音波探傷器29か
ら得られる出力信号とを記録し、入力された超音波の応
答時間の検視範囲における出力値が、予め設定された検
出閾値となる検出レベル閾値bを超えた場合に当該入力
信号は割れ信号と判定する。
速A/Dボード25及びデジタルI/Oボード26をセット
するためのボックスであり、高速A/Dボード25、デジ
タルI/Oボード26及びカウンタボード30は、全てIS
Aバス用であるため、ISAバスを持たないノートPC
で使用する際には、拡張I/F部27が必要となる。拡張
I/F部27をノートPCに接続するためには、ノートP
CのPCカードスロットを使用する。また、拡張I/F
部27を用いずに高速A/D,I/O,カウンタをマイコ
ン基板としてUSB(ユニバーサル・シリアス・バス)
接続する方法もある。
ダ4からの測長パルスをカウントするためのボードであ
り、ノートPCのCPUに負荷をかけずにボード側でカ
ウントする。ノートPC側からは、任意のタイミングで
そのカウント値を取得出来る。
アナログ波形出力(0V〜5Vの電圧)を高速で8ビッ
トのデジタル値へ変換するボードであり、約2MHzの
受信波形を20MHzの速さで変換する(1波長あたり
約10回の変換)。
29とノートPC等のコンピュータ23との間の通信のため
に使用するものであり、電圧(0V、或いは5V)の高
低により0または1の信号としてコマンドとデータを各
々8ビットの信号として通信する。
ルス信号の送信及びその反射エコーの受信の機能を持
ち、反射エコーは、アナログ波形として出力する。受信
エコーのゲイン設定は、デジタルI/Oボード26を介し
てノートPC等のコンピュータ23から行う。
示すブロック図であり、図13に示すフローチャートに従
って探傷データを処理し、図14に示すフローチャートに
従って傷検出処理が行なわれる。
面を使用し、図15に示すように、タンク内の測定箇所を
図面中に表示出来る。検出レベル閾値bを超えた超音波
信号はロータリーエンコーダ4により得られた位置情報
に合わせて閾値区分に色分けされ、割れ情報として図15
に示すような2次元平面上に表示される。
変換し、デジタル値で波形を保存する。図16に示す切取
レベル閾値cを超える超音波信号を2次元平面上に表
し、画像処理として2値化後、連結成分処理を行ない、
検出レベル閾値bを超えた成分について傷の長さと位置
を自動計算して表示する。
では、超音波信号は前述した閾値により区分して任意の
色分け表示を行なう。一方、監視範囲以外の波形取り込
み範囲については図17に示すように、図16(a),
(b)に示す超音波信号のエコー高さに応じた256階
調の濃淡表示が可能であれば好ましい。
底板No24と底板No28との間の溶接ビード18の検査データ
を示しており、表示欄35はその傷長さを表示した一例で
ある。
に抽出された傷の位置に基づいて図15に示すように割れ
の検出位置をタンク鋼板の図面上に合わせて表示し、紙
等の出力媒体に出力する。
ナログ波形信号を高速A/Dボード25によりA/D変換
し、コンピュータ23に取り込む。取り込むサイクルは超
音波探傷器29のSYNC信号に同期する。取り込みの時
にカウンタボード30から得られるエンコーダの測長カウ
ントを処理し、走行台車2の移動距離を取得する。移動
距離が1mm進む毎に超音波探傷器29のRF出力から得ら
れるアナログ波形をコンピュータ23のメモリに保存す
る。探傷を終了させた時にコンピュータ23のメモリに保
存した波形データを該コンピュータ23のハードディスク
に保存する。
電磁弁33を有している。電磁弁33の開閉とポンプ12の起
動・停止は、走行台車2に設けられた測定開始・終了の
スイッチ信号が、測定部21の図示しないコンピュータに
伝えられ、このコンピュータの指示に基づいて行われ
る。
一定の位置関係の下に走行台車2に取り付けられている
ため、走行台車2内の一箇所の位置がタンク底鋼板とど
のような位置関係となるかが判れば、子台車16内の超音
波探触子3の探傷している位置が、タンク底鋼板のどの
位置に相当するかが判る。
ロータリーエンコーダ4を取り付けて、タンク底鋼板の
特定位置からの走行距離を把握することで、走行中の超
音波探触子3の探傷位置がタンク底鋼板のどの位置に相
当するかをリアルタイムで特定することが出来、特定位
置の探傷エコー波形を検出することが出来る。
波形及びロータリーエンコーダ4の検出値を組み合わせ
ることで、タンク底鋼板内の特定位置の溶接部或いはそ
の熱影響部の表面に発生する傷の様子を検査することが
出来る。
面上に表示すると、タンク底鋼板の全体に亘って溶接部
或いはその熱影響部の表面に発生する傷の様子を把握す
ることが出来る。
鋼板上のあらかじめ決められた溶接ビード18上の経路に
沿って、走行用レール5を敷設し、走行台車2を自走に
より走行させて測定を行う。
理速度を考慮して決定され、通常は10mm/秒〜200
mm/秒の走行速度で測定を行っている。尚、本実施形態
では、走行台車2を走行用レール5に沿って走行する自
走式としたが、走行用レール5の代りに走行誘導用セン
サを配置して溶接ビード18に沿って走行する自走式とし
ても良いし、把手22を把持して走行させる手押し式とし
ても良い。
3として、幅3.0mm、長さ6.0mmの縦割れ18a,18
b及び横割れ18cが検出出来る能力を有するものを採用
し、ロータリーエンコーダ4として、測長精度が0.1
%で、前進、後退の距離測定が出来るものを使用してい
る。
データは、走行台車2に設けられたロータリーエンコー
ダ4のカウントを例えば1mm毎に取得し、探傷と同時
に、このエコー波形データを取得位置に応じたエコー高
さによる256階調の白黒濃淡表示(Cスコープ表示)
させることにより縦割れ18a,18b及び横割れ18cの評
価を行なう。更に上記1mm毎に取得したエコー波形デー
タをロータリーエンコーダ4の位置検出情報と共にファ
イル保存する。
い所は黒く表示され、エコー高さの小さい所は白く表示
されるため、縦割れ18a,18b及び横割れ18cの2次元
的な分布状況が把握出来、溶接ビード18による形状エコ
ー等のノイズと識別が容易になり、縦割れ18a,18b及
び横割れ18cの判断が正確に出来る。
1kHzであり、1mm毎に取得したエコー波形データに
より測定対象とする傷長さの十分な検出効果がある。
タンクの溶接検査に適用した場合について説明する。測
定の内容は、初期条件設定、測定条件設定、測定方法、
測定結果表示に分けられる。
アニュラ板の枚数、底鋼板基本板のサイズを演算・探傷
表示部28のコンピュータ23に入力する。コンピュータ23
は入力データに基づき、アニュラ板の作図と、底鋼板全
体を縦又は横に分割し、分割された領域の各々をさらに
分割しながら底鋼板板割図を作成する。分割された領域
には、自動的に番号が付けられる。
り測定を行う溶接ビード18が形成された板の番号を選択
し、その溶接ビード18に沿って走行用レール5を敷設す
る。選択した番号の板に形成される溶接ビード18につい
て測定時の原点、測定開始点及び測定方向を決定し、入
力する。
台車2の基準点を一致させて、測定開始スイッチを入
れ、走行台車2を10mm/秒〜200mm/秒の速度で測
定方向に自走させる。走行台車2は溶接ビード18に沿っ
て走行用レール5上を自走する。
に到達した時点で測定終了スイッチを入れる。
ド18が形成された板の番号を選択し、必要に応じて走行
用レール5の敷設位置を変更して測定を行い、底鋼板板
割図において、すべての溶接ビード18の溶接検査が終了
したとき、タンク底板全体の溶接検査が終了したことに
なる。
3により探傷されたエコー波形をノートPC等のコンピ
ュータ23のディスプレイに表示し、図15及び図16に示す
ようにタンク鋼板の図面上に合わせて割れの検出位置を
表示し、更に図17に示すように得られた探傷エコー波形
のエコー高さを濃淡で表現して、ノートPC23のディス
プレイに表示する。また、必要に応じて、それ等の画面
表示内容を白黒或いはカラープリンターにより出力出来
る。
左端部に形成された縦割れ18aを2CHの超音波探触子
3で探傷した探傷エコー波形を示し、図9(b)は縦割
れ18aが無い場合の健全部の探傷エコー波形を示して両
者を比較したものである。
初に現れるピーク波形Aが縦割れ18aの探傷エコー波形
である。また、図9(b)に示すように健全部であって
も溶接ビード18の形状等によりノイズとしてエコー波形
が形成される。
ド18の右端部に形成された縦割れ18bを1CHの超音波
探触子3で探傷した探傷エコー波形を示し、図10(b)
は縦割れ18bが無い場合の健全部の探傷エコー波形を示
して両者を比較したものである。
初に現れるピーク波形Bが縦割れ18bの探傷エコー波形
である。また、図10(b)に示すように健全部であって
も溶接ビード18の形状等によりノイズとしてエコー波形
が形成される。
ド18の中央部に形成された縦割れ18aを2CHの超音波
探触子3で探傷した探傷エコー波形を示し、図11(b)
は縦割れ18aが無い場合の健全部の探傷エコー波形を示
して両者を比較したものである。
初に現れるピーク波形Cが縦割れ18aの探傷エコー波形
である。また、図11(b)に示すように健全部であって
も溶接ビード18の形状等によりノイズとしてエコー波形
が形成される。
は、比較的大きなピーク値を有するノイズとしてのピー
ク波形Nが示されているが、図9(a),図10(a),
図11(a)では縦割れ18aを探傷したエコーのピーク波
形A,B,Cに続いて溶接ビード18の形状等によるノイ
ズとしてのピーク波形Nが現れるので判別が容易であ
る。
有するノイズとしてのピーク波形Nが現れるため、本実
施形態では溶接ビード18を境界としてその両側に夫々一
対の送信子Tと受信子Rとを配置した1CH,2CHの
超音波探触子3により溶接ビード18の左右片側ずつを探
傷するように構成している。
形成された横割れ18cを3CHの超音波探触子3で探傷
した探傷エコー波形を示し、図12(b)は横割れ18cが
無い場合の健全部の探傷エコー波形を示して両者を比較
したものである。
初に現れるピーク波形Dが横割れ18cの探傷エコー波形
である。また、図12(b)に示すように健全部であって
も溶接ビード18の形状等によりノイズとしてエコー波形
が形成される。
11(a)に示す縦割れ18aが連続して形成され、2CH
の超音波探触子3により探傷したものであり、これ等の
探傷エコー波形のエコー高さをロータリーエンコーダ4
により得られた位置情報と合わせて256階調の白黒濃
淡で表現した場合の模式図の一例である。図中、Eは溶
接ビード18の左端部に形成された縦割れ18aに対応する
濃淡表示であり、Fは溶接ビード18の中央部に形成され
た縦割れ18aに対応する濃淡表示である。その他の部分
は健全部に対応する濃淡表示である。
適用した場合の一例を示したが、タンクの側板を前述の
従来例で示されたように磁力等により吸着して自走する
ように走行台車2を構成し、鉛直方向に走行して同様に
側板鋼板の溶接ビード18に沿って走行して表面が被覆さ
れた側板鋼板の溶接部或いはその熱影響部の表面に発生
する傷を検査するように構成することでも良い。
いて説明したが、本発明は、これ等の数値に限定される
ものではない。
するので、タンク鋼板表面の被覆上から溶接検査が出来
る方法及び装置を提供することが出来る。
方法によれば、クリーピング波法により探傷する複数個
の超音波探触子を利用して、タンク鋼板の表面が被覆さ
れた状態で溶接ビードの方向の縦割れ及び該溶接ビード
の方向と交差する方向の横割れを一度に且つ正確に探傷
することが出来る。
装置によれば、溶接ビードに沿って表面に被覆を有する
タンク鋼板上を走行する走行台車に設けられた各超音波
探触子で溶接ビードの方向の縦割れ及び該溶接ビードの
方向と交差する方向の横割れを走行台車の走行動作に応
じてクリーピング波法により随時一度に探傷すると共
に、各超音波探触子により探傷された部位の位置情報を
走行台車に設けられた位置検出手段により走行台車の走
行動作に応じて随時検出し、超音波探触子の出力を超音
波探傷器を介して探傷情報と位置情報とを関連付けて、
演算・探傷表示手段により表示・出力することで、タン
ク鋼板の溶接部或いはその熱影響部の表面に発生する傷
を自動的に且つ正確に検査することが出来る。
波探触子が該走行台車に片持ち支持された場合には、走
行台車がレール上を走行することで直進性能が確保さ
れ、検査精度を向上することが出来る。また、超音波探
触子を走行台車に対して片持ち支持させたことで溶接ビ
ードを跨ぐ装置構成と比較して装置の幅方向の小型化が
図れ、タンクの隅部の狭い部位の検査にも有利である。
ピング波法により探傷する超音波探触子として、該溶接
ビードを境界としてその両側に夫々一対の送信子と受信
子とを配置した場合には、溶接ビードを境界とした夫々
の側から溶接ビード中央部までを超音波探触子の探傷範
囲として別々に探傷することで溶接ビードの形状による
エコーの影響を避けることが出来、溶接ビードの方向の
縦割れの有無を正確に検出することが出来る。
を挟んで線対称に配置した場合には、溶接ビードを境界
としてその両側に配置された一対の送信子と受信子にお
いて、他対の送信子から発せられたクリーピング波を受
信子が受信して誤検出する虞がない。
横割れをクリーピング波法により探傷する超音波探触子
として、該溶接ビードを境界としてその片側に送信子を
配置し、もう片側に受信子を対称に配置した場合には、
送信子から送信した超音波が溶接ビードの方向と交差す
る方向の横割れから反射して返るエコーを溶接ビードを
挟んで対称に配置した受信子により受信し、傷の有無を
正確に検出することが出来る。
を示す平面図である。
を示す側面図である。
を示す前面図である。
の構成を示すブロック図である。
ク図である。
平面説明図である。
れ、横割れの探傷の様子を示す図である。
横割れの探傷の様子を示す図である。
生した各種傷を探傷した際の探傷エコー波形を示す図、
(b)は健全部で溶接ビード形状等により形成されるエ
コー波形を示す図である。
生した各種傷を探傷した際の探傷エコー波形を示す図、
(b)は健全部で溶接ビード形状等により形成されるエ
コー波形を示す図である。
生した各種傷を探傷した際の探傷エコー波形を示す図、
(b)は健全部で溶接ビード形状等により形成されるエ
コー波形を示す図である。
生した各種傷を探傷した際の探傷エコー波形を示す図、
(b)は健全部で溶接ビード形状等により形成されるエ
コー波形を示す図である。
を示す図である。
判定する閾値の構成を示す図で、(a)は縦割れ検出結
果、(b)は横割れ検出結果を夫々示す図である。
表現した一例を示すである。
Claims (10)
- 【請求項1】 表面に被覆を有するタンク鋼板の溶接部
或いはその熱影響部の表面に発生する傷を検査するタン
ク鋼板の溶接検査方法であって、 溶接ビードの方向の縦割れ及び該溶接ビードの方向と交
差する方向の横割れを複数個の超音波探触子を利用した
クリーピング波法により探傷することを特徴とするタン
ク鋼板の溶接検査方法。 - 【請求項2】 表面に被覆を有するタンク鋼板の溶接部
或いはその熱影響部の表面に発生する傷を検査するタン
ク鋼板の溶接検査装置であって、 表面に被覆を有するタンク鋼板上を走行する走行台車
と、 前記走行台車に設けられ、溶接ビードの方向の縦割れ及
び該溶接ビードの方向と交差する方向の横割れをクリー
ピング波法により探傷する少なくとも3つ以上の超音波
探触子と、 前記走行台車に設けられ、前記超音波探触子により探傷
された部位の位置情報を検出する位置検出手段と、 前記超音波探触子の出力を超音波探傷器を介して表示・
出力する演算・探傷表示手段と、 を有することを特徴とするタンク鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項3】 前記走行台車はレール上を前進走行及び
/または後退走行し、前記超音波探触子はプローブユニ
ットに支持され、該プローブユニットは該走行台車に片
持ち支持され、該プローブユニットは前記超音波探触子
と溶接ビードとの間の距離を可変可能なプローブ溶接ビ
ード間距離調整機構と、複数の超音波探触子を夫々独立
して配置高さを可変可能なプローブユニット高さ調整機
構とを有することを特徴とする請求項2に記載のタンク
鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項4】 前記溶接ビードの方向の縦割れをクリー
ピング波法により探傷する超音波探触子は、該溶接ビー
ドを境界としてその両側に夫々一対の送信子と受信子と
を配置したことを特徴とする請求項2または請求項3に
記載のタンク鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項5】 前記送信子と前記受信子とを前記溶接ビ
ードを挟んで線対称に配置したことを特徴とする請求項
4に記載のタンク鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項6】 前記溶接ビードの方向と交差する方向の
横割れをクリーピング波法により探傷する超音波探触子
は、該溶接ビードを境界としてその片側に送信子を配置
し、もう片側に受信子を対称に配置したことを特徴とす
る請求項2〜5のいずれか1項に記載のタンク鋼板の溶
接検査装置。 - 【請求項7】 前記演算・探傷表示手段は、前記位置検
出手段から得られる出力信号と、前記超音波探傷器から
得られる出力信号とを記録し、入力された超音波の応答
時間の監視範囲における出力値が、予め設定された検出
閾値を超えた場合に当該入力信号は割れ信号と判定する
ことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の
タンク鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項8】 前記検出閾値を超えた超音波信号は、前
記位置検出手段により得られた位置情報に合わせて閾値
区分に色分けされ、割れ情報として2次元平面上に表示
されることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に
記載のタンク鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項9】 前記演算・探傷表示手段は、前記位置情
報に基づき2次元平面上に表した超音波信号を前記検出
閾値を基準として2値化及び画像処理し、その結果から
進行方向の傷長さを算出することを特徴とする請求項8
に記載のタンク鋼板の溶接検査装置。 - 【請求項10】 前記演算・探傷表示手段は、前記検出
閾値を超えた超音波信号に基づいて前記位置検出手段に
より得られた位置情報により割れの検出位置をタンク鋼
板の図面上に合わせて表示し、出力媒体に出力すること
を特徴とする請求項7に記載のタンク鋼板の溶接検査装
置。
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JP2001-131375 | 2001-04-27 | ||
JP2001355543A JP3960782B2 (ja) | 2001-04-27 | 2001-11-21 | タンク鋼板の溶接検査装置 |
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