JP2009156834A - 亀裂状欠陥深さの測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検査体に発生した亀裂状欠陥の深さを超音波法により測定する方法において、斜角探触子を被検査体上に配置して超音波を送信し、この斜角探触子に対向して前記被検査体に発生した亀裂状欠陥の真上に垂直探触子を配置し、該欠陥先端からの縦波回折波または該欠陥先端で該被検査体底面に向かって回折し、該被検査体底面で反射してくる縦波回折底面波を受信し、得られる該縦波回折波に対応する斜角探触子から垂直探触子までのビーム路程(W1)または該縦波回折底面波に対応する斜角探触子から垂直探触子までのビーム路程(W2)に基づいて幾何学的に該亀裂状欠陥の深さを求めることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
亀裂状欠陥の非破壊検査には超音波探傷試験が行われており、その亀裂状欠陥の深さの測定方法として、送信用斜角探触子および受信用垂直探触子を配置し、送信用斜角探触子から送信し、亀裂先端で反射されてくるエコーおよび亀裂先端で部材底面に向かって回折し、部材底面で反射してくるエコーを受信用垂直探触子で受信し、これら二つのビーム路程を用いて幾何学的に亀裂状欠陥の深さを求める方法(特許文献1参照。)が知られている。
垂直探触子を走査し、亀裂状欠陥先端からの縦波回折波(L1エコー)または亀裂状欠陥先端で被検査体底面に向かって回折し、被検査体底面で反射してくる縦波回折底面波(L2エコー)を受信し、これらのエコーが最大となる位置(亀裂状欠陥の真上)に配置する。この結果、斜角探触子と垂直探触子との間の距離Yが決定される。
斜角探触子から送信する超音波が縦波または横波であっても垂直探触子では縦波の超音波が受信される。
W1およびW2の長さは、超音波の発信から受信までの時間と予め決まっている被検査体内の縦波または横波の伝播速度とから求められ、通常、超音波探傷装置で処理される。
(1)縦波送信でL1エコーが検出されている場合、次式(1)で亀裂状欠陥の深さが求められる。
d=t−(W1 2−Y2)/2W1 ・・・・・(1)
(2)縦波送信でL2エコーが検出されている場合、次式(2)で亀裂状欠陥の深さが求められる。
d=Y2−W2 2+2tW2/2(2t−W2) ・・・・・(2)
(3)横波送信でL1エコーが検出されている場合、次式(3)で亀裂状欠陥の深さが求められる。
d=t−(−b−√(b2−ac))/a ・・・・・(3)
ただし、a=1−γ2、γ=CL/CS 、b=−W1 、c=W1 2−γ2+Y2
CL:縦波音速、CS:横波音速
(4)横波送信でL2エコーが検出されている場合、次式(4)で亀裂状欠陥の深さが求められる。
d=(−b±√(b2−ac))/a ・・・・・(4)
ただし、a=1−γ2、γ=CL/CS 、
b=−W2+t(1+γ2) 、c=(W2−t) 2−γ2 (Y2+t2)
CL:縦波音速、CS:横波音速
被検査体として次の疲労割れ試験片(表1)を準備した。
(1)超音波探傷装置:EPOCH 4 PLUS(オリンパス社製)
(2)超音波探触子
・可変角斜角ウェッジ:ABWX-1001(オリンパス社製)
・縦波78°ウェッジ:362-001-051(GE社製)
・縦波60°ウェッジ:210-852-131(GE社製)
・横波45°ウェッジ:ABWM-4T(オリンパス社製)
(4)接触媒質:ソニコート BSL‐400 (サーンガスニチゴウ社製)
被検査体として上記の試験片No.1の疲労割れ試験片について、送信用斜角探触子として上記のV406、可変角斜角ウェッジ、受信用垂直探触子として上記のV109を用いて屈折角θの影響について測定した。
屈折角はスネルの法則を基に計算した値で設定し、その後、標準試験片(STB-A1)を用いて実測した。
探傷波形の一例を図2に示す。縦波で屈折角64°、探触間距離Yが45mmの時のものである。Gainは77.7dBであった。
結果を表3および図3に示す。
被検査体として上記の試験片No.1の疲労割れ試験片について、送信用斜角探触子として上記のV543、縦波78°ウェッジ、横波45°ウェッジ、受信用垂直探触子として上記のV109を用いて亀裂状欠陥の深さを測定した。
なお、探触子のゼロ点調整は、亀裂深さが既知のスリット試験片のL1エコーで行なった。
縦波(78°,実測64°)送信ではL1エコーとL2エコーが認められる。探触子間距離は60.0mmで、それぞれの路程は、W1=84.14mm、W2=98.37mmであった。
上記の式(1)を用いて計算した亀裂状欠陥の深さは7.2mmであった。
上記の式(2)を用いて計算した亀裂状欠陥の深さは6.9mmであった。
d=(W2−W1=)/2 ・・・・・(5)
この式(5)を用いて計算した亀裂状欠陥の深さは7.1mmであった。
従来の方法では亀裂状欠陥の深さを求めることはできず、上記の式(4)を用いて計算した亀裂状欠陥の深さは6.8mmであった。
被検査体として上記の試験片No.2、3、4の疲労割れ試験片について、送信用斜角探触子として上記のV544、縦波60°ウェッジ、受信用垂直探触子として上記のV111を用いて亀裂状欠陥の深さを測定した。
なお、試験片は疲労試験機を用いて人工的に疲労割れを発生させたものである。
結果を表4に示す。
2 垂直探触子
3 亀裂状欠陥
θ 屈折角
d 亀裂状欠陥
t 被検査体厚さ
Y 探触子間距離
L1 欠陥先端からの縦波回折波
L2 欠陥先端で回折し、該被検査体底面で反射してくる縦波回折底面波エコー
Claims (4)
- 被検査体に発生した亀裂状欠陥の深さを超音波法により測定する方法において、斜角探触子を被検査体上に配置して超音波を送信し、この斜角探触子に対向して前記被検査体に発生した亀裂状欠陥の真上に垂直探触子を配置し、該欠陥先端からの縦波回折波または該欠陥先端で該被検査体底面に向かって回折し、該被検査体底面で反射してくる縦波回折底面波を受信し、得られる該縦波回折波に対応する斜角探触子から垂直探触子までのビーム路程(W1)または該縦波回折底面波に対応する斜角探触子から垂直探触子までのビーム路程(W2)に基づいて幾何学的に該亀裂状欠陥の深さを求めることを特徴とする亀裂状欠陥深さの測定方法。
- 縦波超音波を送信し、ビーム路程(W2)を求め、次式(2)から亀裂状欠陥の深さdを求めることを特徴とする請求項1記載の亀裂状欠陥深さの測定方法。
d=Y2−W2 2+2tW2/2(2t−W2) ・・・・・(2)
(式中、tは被検査体の厚さ、Yは探触子間距離を表す。) - 横波超音波を送信し、ビーム路程(W2)を求め、次式(4)から亀裂状欠陥の深さdを求めることを特徴とする請求項1記載の亀裂状欠陥深さの測定方法。
d=(−b±√(b2−ac))/a ・・・・・(4)
(式中、a=1−γ2、γ=CL/CS 、b=−W2+t(1+γ2) 、
c=(W2−t) 2−γ2 (Y2+t2)であり、CLは縦波音速、CSは横波音速を表す。) - 斜角探触子における超音波(縦波)の屈折角を62〜66°で送信することを特徴とする請求項1記載の亀裂状欠陥深さの測定方法。
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