JP2009294163A - Grain boundary surface crack detection method and grain boundary surface crack detection device - Google Patents

Grain boundary surface crack detection method and grain boundary surface crack detection device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a grain boundary surface crack detection method for detecting properly a grain boundary surface crack developing in each direction. <P>SOLUTION: In this grain boundary surface crack detection method, an ultrasonic wave is oscillated from an ultrasonic probe 6 to an inspection object W through an ultrasonic propagation medium 3, and a reflected wave reflected by the inspection object W is received by a receiver 6b, and a nonlinear ultrasonic characteristic operated based on a harmonic waveform included in the reflected wave is subjected to image processing and then displayed. In the method, the reflected wave is input by changing an incident angle at which the ultrasonic probe 6 allows the ultrasonic wave to enter the surface of the inspection object W (S5-S9), and each nonlinear ultrasonic characteristic operated based on the harmonic waveform included in the reflected wave input at each incident angle is subjected to image processing and then displayed relative to each incident angle (S10, S11). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、粒界面亀裂を非破壊的に検出する粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置に関する。   The present invention relates to a grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus for non-destructively detecting grain interface cracks.

近年、環境問題が注目されている中、水素を燃料として二酸化炭素を排出しない燃料電池自動車（ＦＣＶ）の普及への期待が高まっている。しかし、水素は、自然界に十分に存在するものでなく、人工的に製造しなければならない。水素を製造するための改質装置をＦＣＶに搭載すると、ＦＣＶの小型化や軽量化を図りにくく、燃料電池による省エネ性を十分に発揮できない上に、ＦＣＶがコスト高になる。そのため、ＦＣＶの普及拡大には、ＦＣＶに燃料である水素を供給する施設が必要不可欠であることから水素ステーションが建設されている。   In recent years, as environmental problems have attracted attention, there is an increasing expectation for the spread of fuel cell vehicles (FCV) that do not emit carbon dioxide using hydrogen as a fuel. However, hydrogen does not exist enough in nature and must be artificially produced. If a reformer for producing hydrogen is installed in the FCV, it is difficult to reduce the size and weight of the FCV, and the energy saving performance of the fuel cell cannot be fully exhibited, and the FCV becomes expensive. For this reason, a hydrogen station has been constructed since a facility for supplying hydrogen as fuel to the FCV is indispensable for the spread of FCV.

水素ステーションでは、天然ガスやガソリンの改質によって製造した水素ガスや、副性水素ガスを圧縮して水素ガスタンク内で保管している。水素ガスは、現段階では３５ＭＰａ〜４０ＭＰａに圧縮されて保管されるが、将来的には７０ＭＰａ〜８０ＭＰａに圧縮されて保管されると考えられている。水素ガスタンクには、ディスペンサが接続し、水素ガスタンクの水素ガスがディスペンサを介してＦＣＶへ供給される。   At the hydrogen station, hydrogen gas produced by reforming natural gas or gasoline, or secondary hydrogen gas is compressed and stored in a hydrogen gas tank. Although hydrogen gas is compressed and stored at 35 MPa to 40 MPa at the present stage, it is considered that hydrogen gas is compressed and stored at 70 MPa to 80 MPa in the future. A dispenser is connected to the hydrogen gas tank, and the hydrogen gas in the hydrogen gas tank is supplied to the FCV through the dispenser.

水素ステーションのような高圧水素設備では、配管やタンク等の金属固体材料が高圧な水素により脆くなり（水素脆性）、水素脆性亀裂を発生する恐れがある。一方、水素ステーションのようなインフラ設備では、配管やタンク等を設備から取り外して亀裂の検査を行うことはできない。そこで、インフラ設備の健全性を維持管理するために、水素脆性亀裂の発生を初期段階で把握する非破壊検査が必要となる。   In a high-pressure hydrogen facility such as a hydrogen station, metal solid materials such as pipes and tanks may become brittle due to high-pressure hydrogen (hydrogen embrittlement), and hydrogen brittle cracks may occur. On the other hand, in an infrastructure facility such as a hydrogen station, it is impossible to inspect a crack by removing a pipe or a tank from the facility. Therefore, in order to maintain and manage the soundness of infrastructure equipment, nondestructive inspection is required to grasp the occurrence of hydrogen embrittlement cracks at an early stage.

例えば超音波探傷による非破壊検査方法は、金属固体材料に超音波を伝播させ、金属固定材料に生じた欠陥に反射する超音波エコーから、欠陥を検出するものである。しかし、超音波探傷による非破壊検査方法は、例えば、閉じた亀裂のように、金属固体材料の超音波伝播経路にある欠陥が超音波の波長よりは遙かに小さい場合には、超音波が閉じた亀裂を通過して超音波エコーに区切りができず、欠陥を検出できない。
また例えば、放射線による非破壊検査方法は、放射線を金属固体材料に照射して、内部の欠陥を検出するものである。しかし、放射線による非破壊検査方法は、数ミクロンの亀裂の検出は検出できないことがあり、信頼性に問題がある。
そこで、例えば特許文献１及び特許文献２では、非線形超音波による非破壊検査方法が提案されている。 For example, a nondestructive inspection method using ultrasonic flaw detection detects a defect from an ultrasonic echo that propagates an ultrasonic wave to a metal solid material and reflects the defect generated in the metal fixing material. However, the non-destructive inspection method by ultrasonic flaw detection is, for example, when a defect in the ultrasonic propagation path of a metal solid material is much smaller than the ultrasonic wavelength, such as a closed crack. The ultrasonic echo cannot be separated through the closed crack, and the defect cannot be detected.
In addition, for example, the nondestructive inspection method using radiation irradiates a metal solid material with radiation and detects internal defects. However, the nondestructive inspection method using radiation may not be able to detect cracks of several microns, which is problematic in reliability.
Thus, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose a nondestructive inspection method using nonlinear ultrasonic waves.

上記非線形超音波による非破壊検査方法では、金属固体材料と送信超音波探触子と受信超音波探触子とを水中に配置している。送信超音波探触子は、金属固体材料へ垂直又は斜めに大振幅超音波を入射させて走査し、金属固体材料の内部に超音波を伝播させる。受信超音波探触子は、金属固体材料から反射する反射波をコンピュータに出力する。コンピュータは、反射波に含まれる高調波波形に基づいて非線形超音波特性を演算し、非線形超音波特性を画像処理して表示する。このような非線形超音波による非破壊検査方法は、金属固体材料の内部に発生する高調波波形を用いるので、閉じた亀裂や数ミクロンの亀裂でも検出することができる。   In the nondestructive inspection method using nonlinear ultrasonic waves, the metal solid material, the transmission ultrasonic probe, and the reception ultrasonic probe are disposed in water. The transmission ultrasonic probe scans a metal solid material by applying a large amplitude ultrasonic wave perpendicularly or obliquely, and propagates the ultrasonic wave into the metal solid material. The reception ultrasonic probe outputs a reflected wave reflected from the metal solid material to a computer. The computer calculates nonlinear ultrasonic characteristics based on the harmonic waveform included in the reflected wave, displays the nonlinear ultrasonic characteristics after image processing. Such a non-destructive inspection method using nonlinear ultrasonic waves uses a harmonic waveform generated inside a metal solid material, and therefore can detect even a closed crack or a crack of several microns.

特開２００６−６４５７４号公報JP 2006-64574 A 特開２００７−３１９７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-3197

しかしながら、従来の非線形超音波による非破壊検査方法は、送信超音波探触子が金属固定材料に対して垂直又は斜めから一方向に超音波を入射していた。水素脆性亀裂は、一方向に二次元的に進展する疲労亀裂と異なり、粒界面に沿って亀裂が伝播するため、あらゆる方向へ三次元的に進展する特性を有する。従来の非線形超音波による非破壊検査方法は、検査対象物に対して一方向からのみ超音波を入射するため、粒界面に沿って複数の方向に三次元的に進展する欠陥を適正に検出できなかった。このような従来の非線形超音波による非破壊検査方法は、粒界面亀裂の長さ等の進展を見誤って金属固定材料の寿命評価を正確に行えない恐れがあるため、設備の健全性を維持管理するために使用するのが困難であった。   However, in the conventional nondestructive inspection method using non-linear ultrasonic waves, the transmission ultrasonic probe enters ultrasonic waves in one direction perpendicularly or obliquely to the metal fixing material. Unlike fatigue cracks that propagate two-dimensionally in one direction, hydrogen embrittlement cracks have the property of propagating three-dimensionally in all directions because the crack propagates along the grain interface. Conventional non-destructive inspection methods using nonlinear ultrasonic waves can inject defects from three directions along the grain interface in a three-dimensional manner because ultrasonic waves are incident on the inspection object from only one direction. There wasn't. The conventional non-destructive inspection method using nonlinear ultrasonic waves maintains the soundness of the equipment because there is a risk that the life evaluation of the metal fixing material cannot be accurately performed due to misunderstanding of the progress of the grain interface crack length. It was difficult to use to manage.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、あらゆる方向へ進展する粒界面亀裂を適正に検出することができる粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a grain interface crack detection method and a grain interface crack detection apparatus capable of properly detecting grain interface cracks that propagate in all directions. Objective.

本発明に係る粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、以下の構成を有する。
（１）超音波伝播媒体を介して超音波探触子から検査対象物へ超音波を発振して、検査対象物に反射した反射波を受信子で受信し、前記反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算される非線形超音波特性を画像処理して表示する粒界面亀裂検出方法において、前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を入射させる入射角を変えて前記反射波を入力し、前記入射角毎に入力した前記反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算される非線形超音波特性を前記入射角毎に画像処理して表示する。 The grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus according to the present invention have the following configurations.
(1) The ultrasonic wave is oscillated from the ultrasonic probe to the inspection object via the ultrasonic propagation medium, and the reflected wave reflected by the inspection object is received by the receiver, and the harmonics included in the reflected wave In the grain interface crack detection method for performing image processing and displaying nonlinear ultrasonic characteristics calculated based on a waveform, an incident angle at which the ultrasonic probe is incident on the surface of the object to be inspected is set. The reflected wave is input and the nonlinear ultrasonic characteristics calculated based on the harmonic waveform included in the reflected wave input for each incident angle are processed and displayed for each incident angle.

（２）（１）に記載の発明において、前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を垂直に入射させる場合の前記入射角を０度としたとき、前記入射角を前記０度から±１０度の範囲内で変える。 (2) In the invention described in (1), when the ultrasonic probe makes the ultrasonic wave incident on the surface of the inspection object perpendicularly, the incident angle is 0 degree. The angle is changed within the range of 0 degrees to ± 10 degrees.

（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記検査対象物が、圧縮した水素ガスを貯める水素ガスタンク、水素ガスが流れる水素ガス配管、液体水素を貯める液体水素タンク、又は、液体水素が流れる液体水素配管である。 (3) In the invention described in (1) or (2), the inspection object is a hydrogen gas tank that stores compressed hydrogen gas, a hydrogen gas pipe through which hydrogen gas flows, a liquid hydrogen tank that stores liquid hydrogen, or a liquid This is a liquid hydrogen pipe through which hydrogen flows.

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、入射角毎に画像処理した二次元画像を合成して三次元的に亀裂面を表示する三次元亀裂面表示画像を作成する。 (4) In the invention according to any one of (1) to (3), a three-dimensional crack surface display image that three-dimensionally displays a crack surface by combining two-dimensional images subjected to image processing for each incident angle Create

（５）設備を構成する金属材料の粒界面亀裂を検出する粒界面亀裂検出装置において、検査対象物に所定周波数の超音波を入射する超音波探触子と、前記超音波が前記検査対象物に反射して発生する反射波を受信する受信子と、前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を入射させる入射角を調整する入射角調整機構と、前記入射角調整機構によって調整される前記入射角毎に前記受信子が受信する前記反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算した非線形超音波特性を画像処理して表示する画像処理部と、を有する。 (5) In a grain interface crack detection device for detecting a grain interface crack of a metal material constituting an equipment, an ultrasonic probe that injects an ultrasonic wave of a predetermined frequency to an inspection object, and the ultrasonic wave is the inspection object A receiver for receiving a reflected wave generated by reflection, an incident angle adjusting mechanism for adjusting an incident angle at which the ultrasonic probe is incident on the surface of the inspection object, and the incident An image processing unit that performs image processing and displays a nonlinear ultrasonic characteristic calculated based on a harmonic waveform included in the reflected wave received by the receiver for each incident angle adjusted by an angle adjusting mechanism. .

（６）（５）に記載の発明において、前記入射角調整機構は、前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を垂直に入射させる場合の前記入射角を０度としたとき、前記入射角を前記０度から±１０度の範囲内で調整するものである。 (6) In the invention described in (5), the incident angle adjusting mechanism sets the incident angle to 0 when the ultrasonic probe causes the ultrasonic wave to enter the surface of the inspection object vertically. In this case, the incident angle is adjusted within the range of 0 degrees to ± 10 degrees.

（７）（５）又は（６）に記載の発明において、前記検査対象物が、圧縮した水素ガスを貯める水素ガスタンク、水素ガスが流れる水素ガス配管、液体水素を貯める液体水素タンク、又は、液体水素が流れる液体水素配管である。 (7) In the invention described in (5) or (6), the inspection object is a hydrogen gas tank that stores compressed hydrogen gas, a hydrogen gas pipe through which hydrogen gas flows, a liquid hydrogen tank that stores liquid hydrogen, or a liquid This is a liquid hydrogen pipe through which hydrogen flows.

（８）（５）乃至（７）の何れか一つに記載の発明において、前記画像処理部が入射角毎に画像処理した二次元画像を合成して、三次元的に亀裂面を表示する三次元亀裂面表示画像を作成する画像合成部を有する。 (8) In the invention according to any one of (5) to (7), the image processing unit synthesizes the two-dimensional image processed for each incident angle and displays the crack surface in three dimensions. An image composition unit for creating a three-dimensional crack surface display image is provided.

上記構成を有する粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、超音波探触子が検査対象物の表面に対して超音波を入射させる角度を入射角とし、この入射角を変えて反射波を入力し、入射角毎に入力した反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算される非線形超音波特性を入射角毎に画像処理して表示する。   In the grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus having the above-described configuration, the angle at which the ultrasonic probe makes the ultrasonic wave incident on the surface of the object to be inspected is defined as the incident angle, and the reflected wave is changed by changing the incident angle. The nonlinear ultrasonic characteristics calculated based on the harmonic waveform included in the reflected wave input for each incident angle are processed and displayed for each incident angle.

具体的には、例えば、超音波探触子が検査対象物に超音波を第１入射角で入射するように超音波探触子を第１位置に配置した状態で、超音波伝播媒体を介して検査対象物に超音波を入射する。検査対象物に入射した超音波は、検査対象物の内部に応力を生じさせる。検査対象物に粒界面亀裂がある場合には、超音波が粒界面亀裂の凹凸面で散乱し、反射波の強度にばらつきを生じる。一方、疲労破壊などのように目視可能な欠陥は、超音波が散乱しにくく、反射波の強度にばらつきを生じにくい。粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、このようにして検査対象物に反射した反射波を、受信子で受信して入力する。   Specifically, for example, in a state where the ultrasonic probe is arranged at the first position so that the ultrasonic wave enters the inspection object at the first incident angle, the ultrasonic probe is passed through the ultrasonic propagation medium. The ultrasonic wave is incident on the inspection object. The ultrasonic wave incident on the inspection object causes stress in the inspection object. When the inspection object has a grain interface crack, the ultrasonic wave is scattered on the uneven surface of the grain interface crack, and the intensity of the reflected wave varies. On the other hand, a visible defect such as fatigue failure hardly scatters ultrasonic waves and hardly causes variations in the intensity of reflected waves. In the grain interface crack detection method and the grain interface crack detection apparatus, the reflected wave reflected on the inspection object in this way is received and input by the receiver.

また、粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、超音波探触子が検査対象物に超音波を第２入射角で入射するように超音波探触子を第２位置に配置した状態で、第１位置に超音波探触子を配置する場合と同様にして、反射波を入力する。   In the grain interface crack detection method and the grain interface crack detection apparatus, the ultrasonic probe is arranged at the second position so that the ultrasonic probe is incident on the inspection object at the second incident angle. Thus, the reflected wave is input in the same manner as in the case where the ultrasonic probe is arranged at the first position.

そして、粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、第１及び第２入射角毎に入力した反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算した非線形超音波特性を第１及び第２入射角毎に画像処理して表示する。上述したように、反射波は、粒界面亀裂が生じている部分では強度にばらつきを生じやすく、目視できる亀裂が生じている場合では強度にばらつきを生じにくい。そのため、第１及び第２入射角毎に表示される画像は、粒界面亀裂が生じている部分と、目視できる亀裂が生じている部分とで表示内容が異なり、粒界面亀裂の進展具合を判断できる。   The grain interface crack detection method and the grain interface crack detection apparatus use the first and second incidences of nonlinear ultrasonic characteristics calculated based on the harmonic waveform included in the reflected wave input at each of the first and second incidence angles. Image is processed and displayed for each corner. As described above, the reflected wave is likely to vary in strength at the portion where the grain interface crack is generated, and is difficult to vary in strength when a visible crack is generated. Therefore, the images displayed for each of the first and second incident angles have different display contents between the part where the grain interface crack is generated and the part where the visible crack is generated, and determines the progress of the grain interface crack. it can.

粒界面亀裂はあらゆる方向へ三次元的に進展するが、粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、第１及び第２入射角毎の反射波に基づいて画像を作成して表示する。そのため、例えば、第１入射角から超音波を入射しても粒界面亀裂を検出できない部分でも、第１入射角と異なる第２入射角から超音波を入射すると、粒界面亀裂を検出できることがある。また、第２入射角から超音波を入射した場合に検出される粒界面亀裂が、第１入射角から超音波を入射した場合に検出される粒界面亀裂より長く進展している場合がある。   Grain interface cracks propagate three-dimensionally in all directions, but the grain interface crack detection method and the grain interface crack detection apparatus create and display images based on the reflected waves at the first and second incident angles. Therefore, for example, even in a portion where a grain interface crack cannot be detected even if an ultrasonic wave is incident from the first incident angle, the grain interface crack may be detected if the ultrasonic wave is incident from a second incident angle different from the first incident angle. . Moreover, the grain interface crack detected when an ultrasonic wave is incident from the second incident angle may propagate longer than the grain interface crack detected when an ultrasonic wave is incident from the first incident angle.

よって、本発明の粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置によれば、検査対象物に入射する超音波の入射角をかえながら反射波を受信し、その反射波に基づいて画像を作成して表示することにより、あらゆる方向へ進展する粒界面亀裂を適正に検出することができる。
尚、ここでは、説明を簡単にするために第１及び第２入射角を例に挙げて説明したが、入射角は３個以上設定して良いことは言うまでもない。 Therefore, according to the grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus of the present invention, the reflected wave is received while changing the incident angle of the ultrasonic wave incident on the inspection object, and an image is created based on the reflected wave. By displaying these, it is possible to properly detect the grain interface cracks that propagate in all directions.
Here, in order to simplify the description, the first and second incident angles have been described as examples, but it goes without saying that three or more incident angles may be set.

本発明の粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、超音波探触子が検査対象物の表面に対して超音波を垂直に入射させる場合の入射角を０度としたとき、入射角を０度から±１０度の範囲内で変えるので、検査対象物に入射した入射波が検査対象物の粒界面以外の要因で散乱して反射波にノイズを生じさせることを抑制できる。   The grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus according to the present invention have an incidence angle when the incident angle when the ultrasonic probe vertically enters the ultrasonic wave with respect to the surface of the inspection object is 0 degree. Is changed within the range of 0 degree to ± 10 degrees, it is possible to suppress the incident wave incident on the inspection object from being scattered due to factors other than the grain interface of the inspection object and causing noise in the reflected wave.

本発明の粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置は、検査対象物が、圧縮した水素ガスを貯める水素ガスタンク、水素ガスが流れる水素ガス配管、液体水素を貯める液体水素タンク、又は、液体水素が流れる液体水素配管であるので、粒界面に沿って進展する水素脆性亀裂を検出することができる。   In the grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus of the present invention, the inspection object is a hydrogen gas tank that stores compressed hydrogen gas, a hydrogen gas pipe through which hydrogen gas flows, a liquid hydrogen tank that stores liquid hydrogen, or liquid hydrogen. Therefore, hydrogen brittle cracks that propagate along the grain interface can be detected.

本発明の粒界面亀裂検出方法と粒界面亀裂検出装置は、入射角毎に画像処理した二次元画像を合成して三次元的に亀裂面を表示する三次元亀裂面表示画像を作成するため、亀裂面の進展度合いや進展方向を立体的に確認でき、便利である。   The grain interface crack detection method and the grain interface crack detection apparatus of the present invention create a three-dimensional crack surface display image that displays a crack surface in three dimensions by synthesizing a two-dimensional image processed for each incident angle. The progress and direction of the crack surface can be confirmed in three dimensions, which is convenient.

次に、本発明に係る粒界面亀裂検出方法及び粒界面亀裂検出装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、粒界面亀裂検出装置１の概略構成図である。
粒界面亀裂検出装置１及び粒界面亀裂検出方法は、例えば、水素ステーションのインフラ設備の維持管理に用いられる。 Next, an embodiment of a grain interface crack detection method and grain interface crack detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a grain interface crack detection apparatus 1.
The grain interface crack detection apparatus 1 and the grain interface crack detection method are used, for example, for maintenance management of infrastructure equipment of a hydrogen station.

＜粒界面亀裂検出装置の構成＞
図１は、粒界面亀裂検出装置１の概略構成図である。
粒界面亀裂検出装置１は、水３を張った水槽２の中に、試験片（検査対象物）Ｗと、超音波探触子６が配置されている。超音波探触子６は、水３を介して試験片Ｗへ超音波（大振幅バースト波）を出力し、試験片Ｗの検査対象点に超音波を集束して入射する送信部６ａと、試験片Ｗからの反射波を受信する受信部６ｂを備える。超音波探触子６は、走査機構４に保持され、試験片Ｗに対して相対的に移動されるようになっている。走査機構４には、入射角調整機構５が設けられている。入射角調整機構５は、超音波探触子６を図中矢印Ｒに示すように回動させて超音波探触子６の向きを調整することにより、超音波探触子６が発する超音波が試験片Ｗの表面に入射する角度（入射角）θを調整する。 <Configuration of grain interface crack detection device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a grain interface crack detection apparatus 1.
In the grain interface crack detection device 1, a test piece (inspection object) W and an ultrasonic probe 6 are arranged in a water tank 2 filled with water 3. The ultrasonic probe 6 outputs an ultrasonic wave (large amplitude burst wave) to the test piece W through the water 3, and transmits and injects the ultrasonic wave at an inspection target point of the test piece W, A receiving unit 6b that receives a reflected wave from the test piece W is provided. The ultrasonic probe 6 is held by the scanning mechanism 4 and is moved relative to the test piece W. The scanning mechanism 4 is provided with an incident angle adjusting mechanism 5. The incident angle adjustment mechanism 5 adjusts the direction of the ultrasonic probe 6 by rotating the ultrasonic probe 6 as indicated by an arrow R in the figure, thereby generating ultrasonic waves generated by the ultrasonic probe 6. Adjusts the angle (incident angle) θ incident on the surface of the test piece W.

尚、本実施形態では、超音波探触子６が試験片Ｗに超音波を垂直に入射させる入射角θを０度とする。超音波探触子６を垂直位置から一方向（例えば図中反時計回り）に回動させた場合の入射角をプラスで表示し、超音波探触子６を垂直位置から他方向（例えば図中時計回り）に回動させた場合の入射角をマイナスで表示する。   In the present embodiment, the incident angle θ at which the ultrasonic probe 6 causes the ultrasonic wave to vertically enter the test piece W is set to 0 degree. The incident angle when the ultrasonic probe 6 is rotated in one direction (for example, counterclockwise in the figure) from the vertical position is displayed as plus, and the ultrasonic probe 6 is displayed in the other direction (for example, the figure) from the vertical position. The incident angle when rotated in the middle clockwise direction is displayed as a minus value.

粒界面亀裂検出装置１は、制御装置１０によって、走査機構４や入射角調整機構５の動作や、超音波探触子６が受信した反射波を入力し、入射角毎に画像を作成して表示する画像処理等が制御されている。   The grain interface crack detection device 1 inputs an operation of the scanning mechanism 4 and the incident angle adjustment mechanism 5 and a reflected wave received by the ultrasonic probe 6 by the control device 10 and creates an image for each incident angle. The image processing to be displayed is controlled.

制御装置１０は、周知のコンピュータであるので、詳細な説明を省略する。制御装置１０は、信号発生部１１と、同期操作部１２と、入射角制御部１３と、増幅部１４と、波形記憶部１５と、波形処理部１６と、画像化部１７と、表示部１８とを備える。   Since the control device 10 is a known computer, a detailed description thereof is omitted. The control device 10 includes a signal generation unit 11, a synchronization operation unit 12, an incident angle control unit 13, an amplification unit 14, a waveform storage unit 15, a waveform processing unit 16, an imaging unit 17, and a display unit 18. With.

信号発生部１１は、一定間隔で一定繰返数のバースト波信号を発生させるものである。信号発生部１１が発生するバースト波信号は、高出力アンプ７により増幅された後、超音波探触子６の送信部６ａに供給される。
同期操作部１２は、信号発生部１１で発生される信号に同期して走査機構４を駆動するものである。
入射角制御部１３は、大振幅バースト波が試験片Ｗに入射する入射角θに応じて超音波探触子６の向きを調整するように入射角調整機構５の駆動を制御するものである。 The signal generator 11 generates a burst wave signal having a fixed number of repetitions at fixed intervals. The burst wave signal generated by the signal generator 11 is amplified by the high output amplifier 7 and then supplied to the transmitter 6 a of the ultrasonic probe 6.
The synchronization operation unit 12 drives the scanning mechanism 4 in synchronization with the signal generated by the signal generation unit 11.
The incident angle control unit 13 controls the driving of the incident angle adjusting mechanism 5 so as to adjust the direction of the ultrasonic probe 6 according to the incident angle θ at which the large amplitude burst wave is incident on the test piece W. .

増幅部１４は、バンドパスフィルタ８を介して超音波探触子６の受信部６ｂに接続している。バンドパスフィルタ８は、受信部６ｂが受信した反射波（横波散乱波）から特定周波数の高調波を抽出する。増幅部１４は、バンドパスフィルタ８から高調波を入力して増幅させる。
波形記憶部１５は、増幅部１４で増幅された高調波をデジタル化したデジタル波形を収録する。
波形処理部１６は、波形記憶部１５に記憶された収録波形に対して、最大振幅、波形立ち上がり時間、包絡線などの非線形超音波特性を演算するものである。 The amplifying unit 14 is connected to the receiving unit 6 b of the ultrasonic probe 6 through the bandpass filter 8. The bandpass filter 8 extracts a harmonic having a specific frequency from the reflected wave (transverse wave scattered wave) received by the receiving unit 6b. The amplifying unit 14 receives the harmonics from the bandpass filter 8 and amplifies them.
The waveform storage unit 15 records a digital waveform obtained by digitizing the harmonics amplified by the amplification unit 14.
The waveform processing unit 16 calculates nonlinear ultrasonic characteristics such as maximum amplitude, waveform rise time, and envelope for the recorded waveform stored in the waveform storage unit 15.

画像化部１７は、波形処理部１６が演算した非線形超音波特性を画像処理するものである。
表示部１８は、画像化部１７が画像処理した結果を、グレイスケール階調あるいはカラー色調で二次元画像を表示する。
尚、本実施形態では、増幅部１４と波形処理部１６と画像化部１７と表示部１８が「画像処理部」に相当する。 The imaging unit 17 performs image processing on the nonlinear ultrasonic characteristics calculated by the waveform processing unit 16.
The display unit 18 displays a two-dimensional image in gray scale gradation or color tone based on the result of image processing by the imaging unit 17.
In the present embodiment, the amplification unit 14, the waveform processing unit 16, the imaging unit 17, and the display unit 18 correspond to an “image processing unit”.

＜粒界面亀裂検出方法＞
次に、粒界面亀裂検出方法について説明する。図２は、図１に示す制御装置１０が実行する粒界面亀裂検出プログラムのフローである。図３は、超音波探触子６と試験片Ｗとの位置関係を概念的に示す図である。
制御装置１０は、図示しない検出開始スイッチが押下されると、図２に示す粒界面亀裂検出プログラムを実行し、粒界面亀裂の検出を行う。 <Grain interface crack detection method>
Next, the grain interface crack detection method will be described. FIG. 2 is a flow of a grain interface crack detection program executed by the control device 10 shown in FIG. FIG. 3 is a diagram conceptually showing the positional relationship between the ultrasonic probe 6 and the test piece W. As shown in FIG.
When a detection start switch (not shown) is pressed, the control device 10 executes the grain interface crack detection program shown in FIG. 2 and detects the grain interface crack.

図２に示すように、制御装置１０は、入射角θや設定回数Ｎ、走査回数ｎ、波形記憶部１５を初期化する（ステップ１（以下「Ｓ１」と略記する。））。そして、図示しない操作部に入射角θをユーザに複数設定させる。例えば、ユーザは、入射角θとして０度（垂直）と４度と８度と−８度を設定する（Ｓ２）。そして、設定された入射角θに応じて設定回数Ｎを設定する。ユーザが入射角θとして０度とと４度と８度と−８度を設定した場合には設定回数Ｎを「４」に設定する（Ｓ３）。   As shown in FIG. 2, the control device 10 initializes the incident angle θ, the set number N, the scan number n, and the waveform storage unit 15 (step 1 (hereinafter abbreviated as “S1”)). Then, the user sets a plurality of incident angles θ on an operation unit (not shown). For example, the user sets 0 degree (vertical), 4 degrees, 8 degrees, and -8 degrees as the incident angle θ (S2). Then, the set number N is set according to the set incident angle θ. When the user sets the incident angle θ to 0 degrees, 4 degrees, 8 degrees, and −8 degrees, the set number N is set to “4” (S3).

そして、走査回数ｎに１をセットした後、入射角制御部１３に入射角調整機構５を駆動させ、入射角θを調整する。例えば図３の実線に示すように、入射角θが０度（垂直）になるように、超音波探触子６を試験片Ｗに対して垂直に配置する（この位置を「Ｐ１」とする。）（Ｓ４，Ｓ５）。   Then, after setting 1 to the number of scans n, the incident angle controller 13 is driven by the incident angle controller 13 to adjust the incident angle θ. For example, as shown by the solid line in FIG. 3, the ultrasonic probe 6 is arranged perpendicular to the test piece W so that the incident angle θ is 0 degree (vertical) (this position is set to “P1”). (S4, S5).

そして、図２及び図３に示すように、信号発生部１１から一定間隔で一定繰返数のバースト波信号を発生させ、それを高出力アンプ７で増幅してから超音波探触子６の送信部６ａへ送る。このとき、信号発生部１１がバースト波信号を発生させるタイミングと同期するように走査機構４を駆動させる。送信部６ａは、増幅された大振幅バースト波信号を超音波波動に変換する。送信部６ａが発振した大振幅バースト波は水中及び材料中で集束され、集束横波超音波として試験片Ｗの検査領域Ｖ内の検査対象点に達する（Ｓ６）。   As shown in FIGS. 2 and 3, a burst wave signal having a constant repetition number is generated at a constant interval from the signal generator 11 and amplified by the high-power amplifier 7 before the ultrasonic probe 6 The data is sent to the transmission unit 6a. At this time, the scanning mechanism 4 is driven to synchronize with the timing at which the signal generator 11 generates the burst wave signal. The transmitter 6a converts the amplified large amplitude burst wave signal into ultrasonic waves. The large-amplitude burst wave oscillated by the transmitter 6a is focused in water and in the material, and reaches the inspection target point in the inspection region V of the test piece W as a focused transverse wave ultrasonic wave (S6).

一定周波数からなる集束横波超音波が、検査対象点にある微差凹凸面或いは音響インピーダンス差異のある微細領域に入射すると、試験片Ｗ内に繰り返し応力が発生し、マイクロクラック面の繰り返し打撃あるいは摩擦すべりにより励起される横波散乱波が発生する。横波散乱波は、集束超音波の送信経路と同じ経路で反射し、受信部６ｂに反射波として受信される。受信部６ｂは、反射波を電気信号に変換してバンドパスフィルタ８に出力する。バンドパスフィルタ８は、受信部６ｂから受信した電気信号から特定周波数を抽出し、増幅部１４に出力する。増幅部１４は、バンドパスフィルタ８によって抽出された特定周波数をデジタル波形に変換し、波形記憶部１５に記憶する。これにより、制御装置１０は、超音波探触子６を第１位置Ｐ１に配置した場合における高調波成分（高調波波形）を取得する（Ｓ７）。   When focused transverse wave ultrasonic waves having a certain frequency are incident on a slightly uneven surface or a minute region having a difference in acoustic impedance at a point to be inspected, repeated stress is generated in the test piece W, and the microcrack surface is repeatedly hit or frictioned. A shear wave that is excited by the slip is generated. The transverse scattered wave is reflected by the same path as the transmission path of the focused ultrasonic wave and is received as a reflected wave by the receiving unit 6b. The receiving unit 6 b converts the reflected wave into an electric signal and outputs it to the bandpass filter 8. The bandpass filter 8 extracts a specific frequency from the electrical signal received from the receiving unit 6 b and outputs the specific frequency to the amplifying unit 14. The amplification unit 14 converts the specific frequency extracted by the bandpass filter 8 into a digital waveform and stores the digital waveform in the waveform storage unit 15. Thereby, the control apparatus 10 acquires the harmonic component (harmonic waveform) at the time of arrange | positioning the ultrasonic probe 6 in the 1st position P1 (S7).

以上の処理が終了すると、図２に示すように、走査回数ｎが設定回数Ｎか否かを確認する（Ｓ８）。現時点では、走査回数ｎが１であって、設定回数の「４」でないので、走査回数ｎに１を加算した後、入射角θを変更する（Ｓ８：ＮＯ、Ｓ９、Ｓ４）。例えば、入射角θを「０度」から「４度」にするように、入射角制御部１３に入射角調整機構５を駆動させ、超音波探触子６の配置を変更する（この位置を「Ｐ２」とする。）。以後、上記と同様にＳ５〜Ｓ９の処理を繰り返し、超音波探触子６を第２位置Ｐ２に配置した場合における高調波成分を取得する。   When the above processing is completed, as shown in FIG. 2, it is confirmed whether or not the scanning number n is the set number N (S8). At this time, since the number of scans n is 1 and not the set number of “4”, the incident angle θ is changed after adding 1 to the number of scans n (S8: NO, S9, S4). For example, the incident angle adjustment mechanism 5 is driven by the incident angle control unit 13 so that the incident angle θ is changed from “0 degree” to “4 degrees”, and the arrangement of the ultrasound probe 6 is changed (this position is changed). “P2”). Thereafter, the processing from S5 to S9 is repeated in the same manner as described above, and the harmonic component when the ultrasonic probe 6 is disposed at the second position P2 is acquired.

上記一例の処理は、設定された入射角θに対応するように超音波探触子６を回動させて配置し、各位置で高調波成分を取得するまで行う。例えば、入射角θが「０度と４度と８度と−８度」に設定されている場合には、図３に示すように、０度と４度と８度と−８度に対応するように超音波探触子６を第１〜第４位置Ｐ１〜Ｐ４にそれぞれ配置して高調波成分を取得する。   The processing in the above example is performed until the ultrasonic probe 6 is rotated and arranged so as to correspond to the set incident angle θ and harmonic components are acquired at each position. For example, when the incident angle θ is set to “0 degrees, 4 degrees, 8 degrees, and −8 degrees”, as shown in FIG. 3, it corresponds to 0 degrees, 4 degrees, 8 degrees, and −8 degrees. As described above, the ultrasonic probe 6 is arranged at each of the first to fourth positions P1 to P4 to acquire the harmonic component.

第１〜第４位置Ｐ１〜Ｐ４における高調波成分を取得したら、波形記憶部１５に記憶されているデジタル波形に対して最大振幅、波形立ち上がり時間、包絡線などの非線形超音波特性を波形処理部１６で演算する。そして、画像化部１７において、波形処理部１６の演算結果をグレイスケール階調あるいはカラー色調で２次元画像化する。そして、その二次元画像を表示部１８に表示する（Ｓ９：ＹＥＳ、Ｓ１１）。   Once the harmonic components at the first to fourth positions P1 to P4 are acquired, the waveform processing unit displays nonlinear ultrasonic characteristics such as maximum amplitude, waveform rise time, and envelope with respect to the digital waveform stored in the waveform storage unit 15. 16 to calculate. Then, the imaging unit 17 converts the calculation result of the waveform processing unit 16 into a two-dimensional image with a gray scale gradation or color tone. Then, the two-dimensional image is displayed on the display unit 18 (S9: YES, S11).

＜水素脆性亀裂検出試験＞
次に、水素脆性亀裂検出試験について説明する。
実験は、水素脆性亀裂を形成した試験片Ｗを作成し、その試験片Ｗを上記粒界面亀裂検出装置１にセットして上記水素脆性亀裂検出プログラムを実行し、試験片Ｗの反射波に基づいて画像を作成して表示することにより行った。 <Hydrogen brittle crack detection test>
Next, the hydrogen embrittlement crack detection test will be described.
In the experiment, a test piece W in which a hydrogen brittle crack is formed is created, the test piece W is set in the grain interface crack detection device 1, the hydrogen brittle crack detection program is executed, and the test piece W is based on the reflected wave of the test piece W. This was done by creating and displaying images.

図４は、実験で使用した試験片Ｗの平面図であって、（ａ）は試験片Ｗの平面図を示し、（ｂ）は試験片Ｗに進展した亀裂を概念的に示す図である。
図４の（ａ）及び（ｂ）に示す試験片Ｗには、応力腐食割れ標準試験法（日本学術振興会 材料強度と破壊第１２９委員会偏 応力腐食割れ標準試験法第１２９委員会基準、日本材料強度学会（１９８５））に準拠して作成した厚さ２５．４ｍｍのＷＯＬ（Wedge Opening Load）試験片を使用した。 4A and 4B are plan views of the test piece W used in the experiment, where FIG. 4A is a plan view of the test piece W, and FIG. 4B is a diagram conceptually showing a crack that has developed in the test piece W. .
The test piece W shown in FIGS. 4A and 4B includes a standard test method for stress corrosion cracking (Japan Society for the Promotion of Science Material Strength and Fracture 129th Committee, Standard Stress Testing Method for 129th Committee Standard, 129th Committee Standard, A WOL (Wedge Opening Load) specimen having a thickness of 25.4 mm prepared in accordance with the Japan Society for Material Strength (1985) was used.

試験片Ｗは、ＳＣＭ４４０を材質とする。試験片Ｗには、疲労破壊を入りやすくするために機械切欠を設け、その機械切欠の先端から疲労亀裂を導入することにより、疲労破壊予亀裂Ｘ１を形成する。そして、試験片Ｗには、遅れ破壊試験方法により応力負荷を加える。このように負荷を加えられた試験片Ｗは、蒸留水に塩化ナトリウムとチオシアン酸アンモニウム液を注入して作成した電解質に入れられ、ポテンシオスタットを用いて定電位法で陰極チャージを行うことにより、水素を内部に侵入させている。これにより、試験片Ｗには、図４（ｂ）に示すように、目視可能な疲労破壊予亀裂Ｘ１の先に水素脆性亀裂Ｘ２が進展する。   The test piece W is made of SCM440. The test piece W is provided with a mechanical notch for facilitating fatigue fracture, and a fatigue crack pre-crack X1 is formed by introducing a fatigue crack from the tip of the mechanical notch. Then, a stress load is applied to the test piece W by a delayed fracture test method. The test piece W thus loaded is placed in an electrolyte prepared by injecting sodium chloride and ammonium thiocyanate into distilled water, and is subjected to cathodic charging by a potentiostatic method using a potentiostat. , Hydrogen has penetrated inside. Thereby, as shown in FIG.4 (b), the hydrogen embrittlement crack X2 advances to the test piece W ahead of the visible fatigue fracture precrack X1.

このようにして作成された試験片Ｗは、図１に示す水槽２の水３の中に配置される。実験では、粒界面亀裂検出装置１に入射角θを「０度、４度、８度、−８度」を設定した。   The test piece W created in this way is placed in the water 3 of the water tank 2 shown in FIG. In the experiment, the incident angle θ was set to “0 degree, 4 degrees, 8 degrees, −8 degrees” in the grain interface crack detection apparatus 1.

粒界面亀裂検出装置１は、図３に示すように、超音波の入射角θを０度にするために、超音波探触子６を試験片Ｗに対して垂直となる第１位置Ｐ１に配置する。図１に示す粒界面亀裂検出装置１は、信号発生部１１からの信号を高出力アンプ７で増幅して送信部６ａから１０μｍの振幅をもつ超音波を２０ＭＰａの周波数で発生させる。超音波は、試験片Ｗに対して垂直に入射し、試験片Ｗの内部で数十ＭＰａ程度の繰り返し応力を励起する。このとき、粒界面に沿って水素脆性が進展した部分では、マイクロクラック面などの界面に繰り返す打撃や摩擦すべりをもたらし、入射波の整数倍の高周波を持つ高調波を励起する。超音波探触子６の受信部６ｂは、試験片Ｗからの反射波を受信し、バイパスフィルタ８に出力する。バイパスフィルタ８は、特定周波数を抽出して高調波波形を、増幅部１４へ出力する。そして、増幅部１４が高調波波形を増幅して生成したデジタル波形を、波形記憶部１５に記憶する。   As shown in FIG. 3, the grain interface crack detection device 1 moves the ultrasonic probe 6 to a first position P1 perpendicular to the test piece W in order to set the incident angle θ of the ultrasonic wave to 0 degree. Deploy. The grain interface crack detection apparatus 1 shown in FIG. 1 amplifies a signal from the signal generation unit 11 with a high output amplifier 7 and generates an ultrasonic wave having an amplitude of 10 μm from the transmission unit 6a at a frequency of 20 MPa. The ultrasonic wave enters perpendicularly to the test piece W and excites a repetitive stress of about several tens of MPa inside the test piece W. At this time, in the portion where hydrogen embrittlement has progressed along the grain interface, repetitive impacts and frictional sliding are brought about at the interface such as the microcrack surface, and harmonics having a high frequency that is an integral multiple of the incident wave are excited. The receiving unit 6 b of the ultrasonic probe 6 receives the reflected wave from the test piece W and outputs it to the bypass filter 8. The bypass filter 8 extracts a specific frequency and outputs a harmonic waveform to the amplifying unit 14. Then, the digital waveform generated by the amplification unit 14 by amplifying the harmonic waveform is stored in the waveform storage unit 15.

粒界面亀裂検出装置１は、入射角０度について高調波波形を取得すると、図３に示すように、入射角θを４度とするように超音波探触子６を第２位置Ｐ２へ移動させ、上記と同様にして、入射角４度について高調波波形を取得する。
そして、粒界面亀裂検出装置１は、入射角４度について高調波波形を取得したら、入射角８度、入射角−８度についても高調波波形を順次取得する。 When the grain interface crack detection apparatus 1 acquires the harmonic waveform at the incident angle of 0 degree, as shown in FIG. 3, the ultrasonic probe 6 is moved to the second position P2 so that the incident angle θ is set to 4 degrees. In the same manner as described above, a harmonic waveform is acquired for an incident angle of 4 degrees.
And the grain interface crack detection apparatus 1 will acquire a harmonic waveform sequentially also about incident angle 8 degree | times and incident angle -8 degree, if a harmonic waveform is acquired about incident angle 4 degree | times.

設定された入射角θ（０度、４度、８度、−８度）についてそれぞれ高調波波形を入力すると、波形記憶部１５に記憶した各入射角θのデジタル波形を解析して処理する。そして、デジタル波形の増幅や伝播時間などを求めて画像化し、表示部１８に表示する。   When a harmonic waveform is input for each of the set incident angles θ (0 degree, 4 degrees, 8 degrees, and −8 degrees), the digital waveform of each incident angle θ stored in the waveform storage unit 15 is analyzed and processed. Then, the amplification and propagation time of the digital waveform are obtained and imaged and displayed on the display unit 18.

図５〜図８は、水素脆性亀裂検出の実験結果を示す画面の一例である。図５〜図８に示すハッチングは、反射波の強度の大きさを示し、黒に近づくように濃くなるほど反射波の強度が大きく、白に近づくように薄くなるほど反射波の強度が小さい。図５〜図８の上方の図は、図４（ａ）のＺ部において発生した疲労破壊予亀裂Ｘ１と水素脆性亀裂Ｘ２を示す図であって、反射波の強度と亀裂との対応関係を示している。   5 to 8 are examples of screens showing experimental results of hydrogen embrittlement crack detection. The hatching shown in FIGS. 5 to 8 shows the magnitude of the intensity of the reflected wave. The intensity of the reflected wave increases as it becomes darker as it approaches black, and the intensity of the reflected wave decreases as it becomes thinner as it approaches white. 5 to 8 are diagrams showing the fatigue fracture precrack X1 and the hydrogen embrittlement crack X2 generated in the Z portion of FIG. 4A, and show the correspondence between the intensity of the reflected wave and the crack. Show.

図５〜図８に示すように、表示部１８に表示される画像は、反射波の同一強度が帯状に表示される部分と、反射波の強度が斑にばらついて表示される部分とを含む。水素脆性亀裂Ｘ２のように粒界面に沿って亀裂が進展する場合、亀裂の凹凸が多いため、試験片Ｗに入射した超音波が凹凸面で散乱し、入射時より強度を小さくしてばらつく。一方、疲労破壊予亀裂Ｘ１のように目視できる欠陥の場合、凹凸が少ないため、送信部６ａが発振する超音波が散乱しにくく、強度にばらつきを生じにくい。よって、反射波の強度が面的に表示されている部分は、疲労破壊予亀裂Ｘ１が発生し、反射波の強度が斑点状にばらついて表示されている部分は、水素脆性亀裂Ｘ２が発生していると判断できる。   As shown in FIG. 5 to FIG. 8, the image displayed on the display unit 18 includes a portion where the same intensity of the reflected wave is displayed in a band shape and a portion where the intensity of the reflected wave is displayed with uneven spots. . When the crack progresses along the grain interface as in the hydrogen brittle crack X2, since the crack has many irregularities, the ultrasonic wave incident on the test piece W is scattered by the irregular surface and varies with a smaller intensity than that at the time of incidence. On the other hand, in the case of a visually observable defect such as the fatigue fracture pre-crack X1, since the unevenness is small, the ultrasonic wave oscillated by the transmission unit 6a is difficult to scatter, and the intensity hardly varies. Therefore, the portion where the intensity of the reflected wave is displayed is a fatigue fracture precrack X1, and the portion where the intensity of the reflected wave is displayed in a spot-like manner is a hydrogen brittle crack X2. Can be judged.

ここで、入射角θを０度にするように超音波探触子６を第１位置Ｐ１に配置した場合には、図５のＹ１部分が反射波を検出しない部分を含み、水素脆性亀裂Ｘ２が進展していないように見える。
しかし、図６〜図８に示すように、入射角θを４度、８度、−８度にするように超音波探触子６を第２〜第４位置Ｐ２〜Ｐ４に配置すると、Ｙ１部分の反射波を検出し、水素脆性亀裂Ｘ２が進展していることが分かる。特に、図７及び図８に示すように、入射角θを８度、−８度にした場合には、Ｙ１部分において水素脆性亀裂Ｘ２が他の部分より長く進展していることが分かる。 Here, when the ultrasonic probe 6 is arranged at the first position P1 so that the incident angle θ is 0 degree, the Y1 portion of FIG. 5 includes a portion where the reflected wave is not detected, and the hydrogen brittle crack X2 Does not seem to progress.
However, as shown in FIGS. 6 to 8, when the ultrasonic probe 6 is arranged at the second to fourth positions P2 to P4 so that the incident angle θ is 4 degrees, 8 degrees, and −8 degrees, Y1 The reflected wave of the part is detected and it turns out that the hydrogen embrittlement crack X2 is advancing. In particular, as shown in FIGS. 7 and 8, when the incident angle θ is set to 8 degrees and −8 degrees, it can be seen that the hydrogen brittle crack X2 propagates longer in the Y1 portion than in the other portions.

また、入射角θを０度、４度、−８度にするように超音波探触子６を第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、第４位置Ｐ４に配置した場合には、図５、図６、図８に示すＹ２部分が反射波を検出しない部分を含み、水素脆性亀裂Ｘ２があまり進展していないように見える。しかし、入射角θを８度にするように超音波探触子６を第３位置Ｐ３に配置した場合には、図７に示すＹ２部分が反射波を検出し、水素脆性亀裂Ｘ２が進展していることが分かる。   When the ultrasonic probe 6 is arranged at the first position P1, the second position P2, and the fourth position P4 so that the incident angle θ is 0 degree, 4 degrees, and -8 degrees, FIG. The Y2 portion shown in FIGS. 6 and 8 includes a portion where the reflected wave is not detected, and it seems that the hydrogen embrittlement crack X2 has not progressed much. However, when the ultrasonic probe 6 is arranged at the third position P3 so that the incident angle θ is 8 degrees, the Y2 portion shown in FIG. 7 detects the reflected wave, and the hydrogen brittle crack X2 develops. I understand that

更に、入射角θを０度、−８度にするように超音波探触子６を第１位置Ｐ１、第４位置Ｐ４に配置した場合には、図５、図８に示すＹ３部分が反射波を検出しない部分を含み、水素脆性亀裂Ｘ２があまり進展していないように見える。しかし、入射角θを４度、８度にするように超音波探触子６を第２及び第３位置Ｐ２，Ｐ３に配置した場合には、図６及び図７に示すＹ３部分が反射波を検出し、水素脆性亀裂Ｘ２が進展していることが分かる。   Further, when the ultrasonic probe 6 is arranged at the first position P1 and the fourth position P4 so that the incident angle θ is 0 degree and −8 degrees, the Y3 portion shown in FIGS. 5 and 8 is reflected. It seems that the hydrogen embrittlement crack X2 does not progress so much, including a portion where no wave is detected. However, when the ultrasonic probe 6 is arranged at the second and third positions P2 and P3 so that the incident angle θ is 4 degrees and 8 degrees, the Y3 portion shown in FIGS. It can be seen that hydrogen brittle crack X2 has developed.

よって、図５〜図８のＹ１〜Ｙ３部分に示すように、超音波の入射角θを変化させることにより、様々な粒界面に沿って亀裂を検出することができる。これは、超音波の入射角θを変えることにより、超音波が粒界面に沿ったそれぞれの亀裂部分で励起され、反射波の強度を変えるためである。この結果、入射角θを多数設定することにより、あらゆる方向に進展する水素脆性亀裂Ｘ２の進展具合や進展方向を確認し、水素脆性亀裂Ｘ２の長さを見誤ることを回避できるようになる。   Therefore, cracks can be detected along various grain interfaces by changing the incident angle θ of the ultrasonic waves as shown in the Y1 to Y3 portions of FIGS. This is because, by changing the incident angle θ of the ultrasonic wave, the ultrasonic wave is excited at each crack portion along the grain interface, and the intensity of the reflected wave is changed. As a result, by setting a large number of incident angles θ, it is possible to confirm the progress and direction of the hydrogen brittle crack X2 that propagates in all directions, and to avoid mistaking the length of the hydrogen brittle crack X2.

尚、発明者らは、上記実験で使用した試験片Ｗを用いて、入射角θを変えて水素脆性亀裂Ｘ２の検出を行った。例えば、発明者らは、入射角θを０度、３度、６度、９度に設定し、周波数を４Ｍに設定して実験を行った。この結果、疲労破壊予亀裂Ｘ１が生じた部分では、反射波の強度が一定に表示され、水素脆性亀裂Ｘ２が生じた部分では、反射の強度が斑に表示された。よって、入射角θをプラス方向のみに変えても、水素脆性亀裂Ｘ２の検出が可能である。これは、逆に、入射角θをマイナス方向のみに変えても水素脆性亀裂Ｘ２の検出が可能であることを意味する。   The inventors detected the hydrogen embrittlement crack X2 by changing the incident angle θ using the test piece W used in the above experiment. For example, the inventors conducted experiments by setting the incident angle θ to 0 degrees, 3 degrees, 6 degrees, and 9 degrees, and setting the frequency to 4M. As a result, in the portion where the fatigue fracture precrack X1 occurred, the intensity of the reflected wave was displayed constant, and in the portion where the hydrogen embrittlement crack X2 occurred, the intensity of reflection was displayed in spots. Therefore, even if the incident angle θ is changed only in the positive direction, the hydrogen embrittlement crack X2 can be detected. Conversely, this means that the hydrogen brittle crack X2 can be detected even if the incident angle θ is changed only in the minus direction.

このような実験を重ね、発明者らは、入射角θを±１０度の範囲内で設定すると、水素脆性亀裂Ｘ２を精度良く検出できることを確認した。通常、探触子６の配置を僅かにずらしただけでは、反射波の強度は変わらないようにも思われる。しかし、超音波は、分解能が細かいため、探触子６の配置を僅かにずらすだけでも試験片Ｗの内部組織を細かく解析し、水素脆性亀裂Ｘ２の進展具合を確認できる。よって、検査対象物がタンクや配管など平坦でないものであっても、探触子６の配置を僅かにずらして入射角θを変えるだけで水素脆性亀裂Ｘ２の進展具合や進展方向を確認できる。   After repeating such experiments, the inventors confirmed that the hydrogen embrittlement crack X2 can be detected with high accuracy when the incident angle θ is set within a range of ± 10 degrees. Usually, it seems that the intensity of the reflected wave does not change if the arrangement of the probe 6 is slightly shifted. However, since the resolution of the ultrasonic wave is fine, even if the arrangement of the probe 6 is slightly shifted, the internal structure of the test piece W can be analyzed finely and the progress of the hydrogen embrittlement crack X2 can be confirmed. Therefore, even if the object to be inspected is not flat, such as a tank or a pipe, it is possible to confirm the progress and direction of the hydrogen embrittlement crack X2 by simply shifting the arrangement of the probe 6 and changing the incident angle θ.

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の粒界面亀裂検出装置１及び粒界面亀裂検出方法は、試験片Ｗに入射する超音波の入射角をかえながら反射波を受信し（図２のＳ５〜Ｓ９）、その反射波に基づいて画像を作成して表示することにより（図２のＳ１０，Ｓ１１）、あらゆる方向へ進展する粒界面亀裂を適正に検出することができる。この結果、本実施形態の粒界面亀裂検出装置１及び粒界面亀裂検出方法は、粒界面亀裂の長さ等の進展を大きく見誤ることがなく、金属固定材料の寿命評価を正確に行えるため、水素ステーション等のインフラ設備の健全性を維持管理するために使用することが可能である。 <Effect>
As described above, the grain interface crack detection apparatus 1 and the grain interface crack detection method according to the present embodiment receive reflected waves while changing the incident angle of the ultrasonic wave incident on the test piece W (S5 to S9 in FIG. 2). ) By creating and displaying an image based on the reflected wave (S10 and S11 in FIG. 2), it is possible to appropriately detect the grain interface cracks that propagate in all directions. As a result, the grain interface crack detection apparatus 1 and the grain interface crack detection method of the present embodiment do not greatly misunderstand progress such as the length of the grain interface crack, and can accurately evaluate the life of the metal fixing material. It can be used to maintain the soundness of infrastructure facilities such as hydrogen stations.

本実施形態の粒界面亀裂検出装置１及び粒界面亀裂検出方法は、超音波探触子６が試験片Ｗの表面に対して超音波を垂直に入射させる場合の入射角を０度としたとき、入射角を０度から±１０度の範囲内で変えるので、試験片Ｗに入射した入射波が検査対象物の粒界面以外の要因で散乱して反射波にノイズを生じさせることを抑制できる。   In the grain interface crack detection apparatus 1 and the grain interface crack detection method of the present embodiment, the incident angle when the ultrasonic probe 6 causes the ultrasonic wave to be perpendicularly incident on the surface of the test piece W is 0 degree. Since the incident angle is changed within a range of 0 ° to ± 10 °, it is possible to suppress the incident wave incident on the test piece W from being scattered due to factors other than the grain interface of the inspection object and causing noise in the reflected wave. .

上記粒界面亀裂検出方法を適用した一実施例を説明する。図９は、図１に示す粒界面検出装置の実施例を示す概念図である。
上記粒界面亀裂検出方法は、例えば、水素ステーションに設置された水素ガスタンク５２（検査対象物の一例）の水素脆性亀裂Ｘ２を測定する粒界面亀裂検出装置５１に適用される。 An embodiment to which the grain interface crack detection method is applied will be described. FIG. 9 is a conceptual diagram showing an embodiment of the grain interface detection device shown in FIG.
The grain interface crack detection method is applied to, for example, a grain interface crack detection apparatus 51 that measures a hydrogen brittle crack X2 in a hydrogen gas tank 52 (an example of an inspection target) installed in a hydrogen station.

図９（ａ）（ｂ）に示す水素ガスタンク５２は、ＳＣＭ４３５を材質とし、外周面の直径が３０ｃｍ、全長が４ｍの円柱形状をなす。水素ガスタンク５２は、材料の継ぎ目などに溶接５２ａが施されている。水素脆性亀裂Ｘ２は、溶接５２ａが施された箇所に進展しやすいと考えられる。   The hydrogen gas tank 52 shown in FIGS. 9A and 9B is made of SCM435 and has a cylindrical shape with an outer peripheral diameter of 30 cm and a total length of 4 m. The hydrogen gas tank 52 is welded 52a to the joint of the material. The hydrogen embrittlement crack X2 is considered to easily propagate to the place where the weld 52a is applied.

そこで、粒界面亀裂検出装置５１は、水素ガスタンク５２の溶接５２ａに対応する箇所に容器５３を設置する。そして、その容器５３に水３を張って局部的な水浸状態を作り出す。そして、その水３に超音波探触子６の先端部分を浸し漬ける。超音波探触子６は、容器５３に組み付けられた走査装置５４によって２軸方向に移動自在に保持されると共に、入射角調整装置５７により向きを変えて超音波の入射角θを変えられるようになっている。   Therefore, the grain interface crack detection device 51 installs the container 53 at a location corresponding to the weld 52 a of the hydrogen gas tank 52. Then, the container 3 is filled with water 3 to create a local water immersion state. Then, the tip portion of the ultrasonic probe 6 is immersed in the water 3 and soaked. The ultrasonic probe 6 is held so as to be movable in two axial directions by a scanning device 54 assembled to the container 53, and can be changed in direction by an incident angle adjusting device 57 to change the incident angle θ of the ultrasonic wave. It has become.

超音波探触子６と走査装置５４と入射角調整装置５７は、配線５５を介して制御装置５６に接続されている。制御装置５６は、高出力アンプ７、バンドパスフィルタ８、信号発生部１１、同期走査部１２、入射角制御部１３、増幅部１４、波形記憶部１５、波形処理部１６、画像化部１７、表示部１８等を備え、ワンボックスにされて持ち運び容易にされている。   The ultrasonic probe 6, the scanning device 54, and the incident angle adjusting device 57 are connected to the control device 56 via the wiring 55. The control device 56 includes a high output amplifier 7, a band pass filter 8, a signal generation unit 11, a synchronous scanning unit 12, an incident angle control unit 13, an amplification unit 14, a waveform storage unit 15, a waveform processing unit 16, an imaging unit 17, A display unit 18 or the like is provided, and it is easy to carry in a one box.

尚、水素ステーションのインフラ設備を点検する場合には、配管やタンクの全箇所を隈無く検査することは現実的でない。そこで、例えば、水素ガスタンク５２や配管の一部に欠陥を意図的に設け、他の部分に先駆けて水素脆性亀裂Ｘ２が入りやすい点検場所を設けておくと良い。これにより、粒界面亀裂検出装置５１を特定の点検場所に設置すれば、当該タンクや配管の中で最も水素脆性亀裂Ｘ２が進展している部分を確実に検査できる。   In addition, when inspecting the infrastructure equipment of the hydrogen station, it is not practical to inspect all the parts of the piping and tanks. Therefore, for example, it is preferable to intentionally provide a defect in the hydrogen gas tank 52 or a part of the piping and provide an inspection place where the hydrogen embrittlement crack X2 is likely to enter prior to the other part. Thereby, if the grain interface crack detection apparatus 51 is installed in a specific inspection place, the part where the hydrogen embrittlement crack X2 is most advanced in the tank and piping can be reliably inspected.

上記構成の粒界面亀裂検出装置５１は、超音波探触子６を容器５３の水に浸すようにセットし、水素ガスタンク５２を走査する。超音波探触子６が発振する超音波は、設定された入射角θに従って水素ガスタンク５２の表面から内部に侵入する。そして、例えば、水素ガスタンク５２の流路面から水素脆性亀裂Ｘ２が進展している場合には、その水素脆性亀裂Ｘ２の凹凸面に超音波がぶつかって散乱し、反射波（横波散乱波）を生じる。制御装置５６は、受信部６ｂが受信する水素ガスタンク５２の反射波に基づいて高調波強度を測定し、その測定結果を画像化して表示部１８に表示する。   The grain interface crack detection device 51 configured as described above sets the ultrasonic probe 6 so as to be immersed in the water of the container 53 and scans the hydrogen gas tank 52. The ultrasonic waves oscillated by the ultrasonic probe 6 enter the inside from the surface of the hydrogen gas tank 52 according to the set incident angle θ. For example, when the hydrogen brittle crack X2 has progressed from the flow path surface of the hydrogen gas tank 52, the ultrasonic wave collides with the uneven surface of the hydrogen brittle crack X2 and scatters to generate a reflected wave (transverse wave scattered wave). . The control device 56 measures the harmonic intensity based on the reflected wave of the hydrogen gas tank 52 received by the receiving unit 6b, images the measurement result, and displays the image on the display unit 18.

検査担当者は、表示部１８の表示内容を見て、水素脆性亀裂Ｘ２の進展具合を確認して評価する。水素脆性亀裂Ｘ２の評価は、例えば、高調波強度が斑に表示される領域の全長が、所定値を超えるか否かにより行い、所定値を超えた場合に水素ガスタンク５２の交換を要すると判断する。   The inspector looks at the display content of the display unit 18 and confirms and evaluates the progress of the hydrogen embrittlement crack X2. The evaluation of the hydrogen embrittlement crack X2 is performed, for example, based on whether or not the total length of the region where the harmonic intensity is displayed on the spot exceeds a predetermined value, and when it exceeds the predetermined value, it is determined that the hydrogen gas tank 52 needs to be replaced. To do.

尚、粒界面亀裂検出装置５１は、入射角θを±９０度とするように超音波探触子６を配置しなくても、入射角θが±１０度の範囲で超音波探触子６を移動させれば、水素脆性亀裂Ｘ２の進展具合を進展方向を確認できるので、容器５３や走査機構５４、入射角調整機構５４をコンパクトにして小型化できる。   The grain interface crack detection device 51 does not have the ultrasonic probe 6 arranged so that the incident angle θ is ± 90 degrees, but the ultrasonic probe 6 is within a range of the incident angle θ of ± 10 degrees. Since the direction of progress of the hydrogen brittle crack X2 can be confirmed by moving the container 53, the container 53, the scanning mechanism 54, and the incident angle adjusting mechanism 54 can be made compact and downsized.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
（１）例えば、上記実施形態では、上記実施形態では、試験片Ｗと超音波探触子６を水浸させる水浸反射法で説明したが、超音波を樹脂製楔で収束させて試験片Ｗに向けて発振させても良い。また、超音波伝播媒体をジェル状にして試験片の表面に塗布しても良い。
（２）例えば、上記実施形態では、送信部６ａと受信部６ｂを単一の超音波探触子６に設けたが、送信超音波探触子と受信超音波探触子の２つを設けてもよい。この場合、各探触子に走査機構４と入射角調整機構５を設けてもよいし、１つの走査機構４と一つの入射各調整機構５により送信超音波端子と受信超音波端子を一体的に移動しても良い。
（３）例えば、上記実施形態において、高調波のデジタル波形を同期加算して波形記憶部１５に記憶しても良い。
（４）例えば、上記実施形態では、周波数を２０Ｍに設定したが、周波数はこれに限定されず、例えば４Ｍとしても良い。この場合、図１０〜図１３に示すように画像の鮮明度は落ちるものの、予亀裂部分Ｘ１では強度が直線状に表示され、水素脆性亀裂部分Ｘ２では強度が斑にばらついて表示される。よって、周波数を４Ｍにしても、水素脆性亀裂Ｘ２の進展を検出することが可能である。
（５）上記実施形態では、粒界面亀裂の一例として水素脆性亀裂Ｘ２を挙げたが、水素脆性亀裂Ｘ２以外の粒界面亀裂にも粒界面亀裂検出装置１や粒界面亀裂検出方法を適用できる。
（６）上記実施形態では、試験片Ｗの表面に対して超音波を垂直に入射させる場合の入射角を基準位置にして入射角を変更したが、基準位置はこれに限定されない。そして、入射角を変える方向は上記実施形態で説明した方向に限定されない。
（７）上記実施形態では、入射角毎に演算した非線形超音波特性を画像処理して二次元画像を入射角毎に得た。これに対して、このようにして得られた二次元画像を合成して三次元的に亀裂面を表示する三次元亀裂面表示画像を作成するようにしてもよい。これによれば、亀裂面の進展度合いや進展方向を立体的に確認することができ、便利である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various application is possible.
(1) For example, in the said embodiment, although the said embodiment demonstrated by the water-immersion reflection method which water-immerses the test piece W and the ultrasonic probe 6, a test piece is made to converge an ultrasonic wave with a resin wedge. Oscillation may be performed toward W. Alternatively, the ultrasonic propagation medium may be gelled and applied to the surface of the test piece.
(2) For example, in the above embodiment, the transmission unit 6a and the reception unit 6b are provided in a single ultrasonic probe 6, but two transmission ultrasonic probes and a reception ultrasonic probe are provided. May be. In this case, each probe may be provided with the scanning mechanism 4 and the incident angle adjustment mechanism 5, and the transmission ultrasonic terminal and the reception ultrasonic terminal are integrated by one scanning mechanism 4 and one incident adjustment mechanism 5. You may move on.
(3) For example, in the above embodiment, harmonic digital waveforms may be synchronously added and stored in the waveform storage unit 15.
(4) For example, in the said embodiment, although the frequency was set to 20M, a frequency is not limited to this, For example, it is good also as 4M. In this case, as shown in FIGS. 10 to 13, the sharpness of the image is lowered, but the strength is displayed linearly in the pre-crack portion X <b> 1, and the strength is displayed with unevenness in the hydrogen brittle crack portion X <b> 2. Therefore, even if the frequency is 4M, it is possible to detect the progress of the hydrogen brittle crack X2.
(5) In the above embodiment, the hydrogen brittle crack X2 is given as an example of the grain interface crack. However, the grain interface crack detection apparatus 1 and the grain interface crack detection method can be applied to grain interface cracks other than the hydrogen brittle crack X2.
(6) In the above embodiment, the incident angle is changed with the incident angle when the ultrasonic wave is vertically incident on the surface of the test piece W as the reference position, but the reference position is not limited to this. And the direction which changes an incident angle is not limited to the direction demonstrated by the said embodiment.
(7) In the above embodiment, the two-dimensional image is obtained for each incident angle by performing image processing on the nonlinear ultrasonic characteristics calculated for each incident angle. On the other hand, a two-dimensional image obtained in this way may be synthesized to create a three-dimensional crack surface display image that displays a crack surface three-dimensionally. According to this, the progress degree and progress direction of a crack surface can be confirmed three-dimensionally, which is convenient.

本発明の実施形態に係る粒界面検出装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a grain interface detection device according to an embodiment of the present invention. 図１に示す制御装置が実行する粒界面亀裂検出プログラムのフローである。It is a flow of the grain interface crack detection program which the control apparatus shown in FIG. 1 performs. 超音波探触子と試験片との位置関係を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the positional relationship of an ultrasonic probe and a test piece. 実験で使用する試験片を示す図である。（ａ）は試験片の平面図を示し、（ｂ）は試験片の内部に進展した亀裂を概念的に示す図である。It is a figure which shows the test piece used in experiment. (A) shows the top view of a test piece, (b) is a figure which shows notionally the crack propagated inside the test piece. 周波数を２０Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを０度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen brittle crack by setting a frequency to 20M, Comprising: The case where incident angle (theta) is set to 0 degree is shown especially. 周波数を２０Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを４度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 20M, Comprising: Especially the case where incident angle (theta) is set to 4 degree | times is shown. 周波数を２０Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを８度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 20M, Comprising: The case where incident angle (theta) is specifically set to 8 degree | times is shown. 周波数を２０Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを−８度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 20M, Comprising: The case where incident angle (theta) is set to -8 degree especially is shown. 図１に示す粒界面検出装置の実施例を示す概念図である。（ａ）は、水素ガスタンクの側面図であり、（ｂ）は、水素ガスタンクの断面図である。It is a conceptual diagram which shows the Example of the grain interface detection apparatus shown in FIG. (A) is a side view of a hydrogen gas tank, and (b) is a sectional view of the hydrogen gas tank. 周波数を４Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを０度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 4M, Comprising: The case where incident angle (theta) is set to 0 degree is shown especially. 周波数を４Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを４度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 4M, Comprising: The case where incident angle (theta) is specifically set to 4 degree | times is shown. 周波数を４Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを８度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 4M, Comprising: The case where incident angle (theta) is specifically set to 8 degree | times is shown. 周波数を４Ｍに設定して水素脆性亀裂を検出する実験結果を示す画面の一例であって、特に入射角θを−８度に設定した場合を示す。It is an example of the screen which shows the experimental result which detects a hydrogen embrittlement crack by setting a frequency to 4M, Comprising: The case where incident angle (theta) is set to -8 degree especially is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１，５１ 粒界面検出装置
６ 超音波探触子
６ｂ 受信部
１４ 増幅部
１６ 波形処理部
１７ 画像化部
１８ 表示部
５２ 水素ガスタンク
Ｗ 試験片（検査対象物）
Ｘ２ 水素脆性亀裂 1,51 Grain Interface Detection Device 6 Ultrasonic Probe 6b Reception Unit 14 Amplification Unit 16 Waveform Processing Unit 17 Imaging Unit 18 Display Unit 52 Hydrogen Gas Tank W Specimen (Inspection Object)
X2 Hydrogen brittle crack

Claims (8)

超音波伝播媒体を介して超音波探触子から検査対象物へ超音波を発振して、検査対象物に反射した反射波を受信子で受信し、前記反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算される非線形超音波特性を画像処理して表示する粒界面亀裂検出方法において、
前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を入射させる入射角を変えて前記反射波を入力し、前記入射角毎に入力した前記反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算される非線形超音波特性を前記入射角毎に画像処理して表示する
ことを特徴とする粒界面亀裂検出方法。 An ultrasonic wave is oscillated from the ultrasonic probe to the inspection object via the ultrasonic propagation medium, and the reflected wave reflected on the inspection object is received by the receiver, and based on the harmonic waveform included in the reflected wave In the grain interface crack detection method for displaying and processing nonlinear ultrasonic characteristics calculated by
The ultrasonic probe changes the incident angle at which the ultrasonic wave is incident on the surface of the inspection object, inputs the reflected wave, and includes a harmonic waveform included in the reflected wave input for each incident angle. A method of detecting a crack at a grain interface, characterized in that a nonlinear ultrasonic characteristic calculated based on the image is processed and displayed for each incident angle. 請求項１に記載する粒界面亀裂検出方法において、
前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を垂直に入射させる場合の前記入射角を０度としたとき、前記入射角を前記０度から±１０度の範囲内で変える
ことを特徴とする粒界面亀裂検出方法。 In the grain interface crack detection method according to claim 1,
When the incident angle when the ultrasonic probe is incident perpendicularly to the surface of the inspection object is 0 degree, the incident angle is within the range of 0 to ± 10 degrees. Grain interface crack detection method characterized by changing by. 請求項１又は請求項２に記載する粒界面亀裂検出方法において、
前記検査対象物が、圧縮した水素ガスを貯める水素ガスタンク、水素ガスが流れる水素ガス配管、液体水素を貯める液体水素タンク、又は、液体水素が流れる液体水素配管である
ことを特徴とする粒界面亀裂検出方法。 In the grain interface crack detection method according to claim 1 or claim 2,
Grain interface crack characterized in that the inspection object is a hydrogen gas tank for storing compressed hydrogen gas, a hydrogen gas pipe for flowing hydrogen gas, a liquid hydrogen tank for storing liquid hydrogen, or a liquid hydrogen pipe for flowing liquid hydrogen Detection method. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する粒界面亀裂検出方法において、
入射角毎に画像処理した二次元画像を合成して三次元的に亀裂面を表示する三次元亀裂面表示画像を作成する
ことを特徴とする粒界面亀裂検出方法。 In the grain interface crack detection method according to any one of claims 1 to 3,
A grain interface crack detection method comprising: synthesizing two-dimensional images subjected to image processing for each incident angle to create a three-dimensional crack surface display image that three-dimensionally displays a crack surface. 設備を構成する金属材料の粒界面亀裂を検出する粒界面亀裂検出装置において、
検査対象物に所定周波数の超音波を入射する超音波探触子と、
前記超音波が前記検査対象物に反射して発生する反射波を受信する受信子と、
前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を入射させる入射角を調整する入射角調整機構と、
前記入射角調整機構によって調整される前記入射角毎に前記受信子が受信する前記反射波に含まれる高調波波形に基づいて演算した非線形超音波特性を、前記入射角毎に画像処理して表示する画像処理部と、
を有することを特徴とする粒界面亀裂検出装置。 In the grain interface crack detection device that detects the grain interface crack of the metal material constituting the equipment,
An ultrasonic probe for injecting ultrasonic waves of a predetermined frequency to the inspection object;
A receiver for receiving a reflected wave generated by reflecting the ultrasonic wave on the inspection object;
An incident angle adjusting mechanism for adjusting an incident angle at which the ultrasonic probe is incident on the surface of the inspection object;
Nonlinear ultrasonic characteristics calculated based on the harmonic waveform included in the reflected wave received by the receiver at each incident angle adjusted by the incident angle adjusting mechanism are displayed by performing image processing for each incident angle. An image processing unit to
A grain interface crack detection apparatus comprising: 請求項５に記載する粒界面亀裂検出装置において、
前記入射角調整機構は、前記超音波探触子が前記検査対象物の表面に対して前記超音波を垂直に入射させる場合の前記入射角を０度としたとき、前記入射角を前記０度から±１０度の範囲内で調整するものである
ことを特徴とする粒界面亀裂検出装置。 In the grain interface crack detection device according to claim 5,
The incident angle adjustment mechanism sets the incident angle to 0 degree when the incident angle when the ultrasonic probe vertically enters the ultrasonic wave with respect to the surface of the inspection object is 0 degree. Grain interface crack detection apparatus, characterized in that it is adjusted within a range of ± 10 degrees from. 請求項５又は請求項６に記載する粒界面亀裂検出装置において、
前記検査対象物が、圧縮した水素ガスを貯める水素ガスタンク、水素ガスが流れる水素ガス配管、液体水素を貯める液体水素タンク、又は、液体水素が流れる液体水素配管である
ことを特徴とする粒界面亀裂検出装置。 In the grain interface crack detection device according to claim 5 or 6,
Grain interface crack characterized in that the inspection object is a hydrogen gas tank for storing compressed hydrogen gas, a hydrogen gas pipe for flowing hydrogen gas, a liquid hydrogen tank for storing liquid hydrogen, or a liquid hydrogen pipe for flowing liquid hydrogen Detection device. 請求項５乃至請求項７の何れか一つに記載する粒界面亀裂検出装置において、
前記画像処理部が入射角毎に画像処理した二次元画像を合成して、三次元的に亀裂面を表示する三次元亀裂面表示画像を作成する画像合成部を有する
ことを特徴とする粒界面亀裂検出方法。 In the grain interface crack detection device according to any one of claims 5 to 7,
Grain interface characterized in that it has an image composition unit that creates a three-dimensional crack surface display image that three-dimensionally displays a crack surface by synthesizing a two-dimensional image image-processed for each incident angle by the image processing unit Crack detection method.
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