JP5123644B2 - Ultrasonic flaw detection method and ultrasonic flaw detection apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、超音波探傷方法および超音波探傷装置に関し、特に、被検体に存在する欠陥を精度良く検出できる超音波探傷方法および超音波探傷装置に関するものである。   The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus, and more particularly to an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus that can accurately detect a defect present in a subject.

近年、金属の溶接部分等を検査対象として、内部の亀裂等の欠陥を非破壊で検査するため、超音波探傷法が用いられている。このような超音波探傷法としては、フェーズドアレイ法がある。これは、図６（ａ）に示すように、複数の振動子１３１を独立に制御可能なフェーズドアレイ型の送受信センサ１３０を用いるもので、個々の振動子１３１を振動させるタイミングをずらすことによって、個々の振動子１３１から発する波を合成することで生成される合成波を集束させ、その方向を制御するものである。このような方法によって超音波の合成波を被検体１０１の任意の検査対象箇所に当て、亀裂等の欠陥が生じているか否かを検査する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。   2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic flaw detection method has been used in order to inspect a defect such as an internal crack in a non-destructive manner using a metal welded portion or the like as an inspection target. As such an ultrasonic flaw detection method, there is a phased array method. As shown in FIG. 6 (a), this uses a phased array type transmission / reception sensor 130 capable of independently controlling a plurality of transducers 131. By shifting the timing at which each transducer 131 is vibrated, A synthesized wave generated by synthesizing waves emitted from the individual vibrators 131 is converged and the direction thereof is controlled. By such a method, the synthesized wave of ultrasonic waves is applied to an arbitrary inspection target portion of the subject 101 to inspect whether or not a defect such as a crack has occurred (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

しかし、このように超音波を集束させても、被検体１０１の粒子の異方性によって、合成波の進行方向が曲がり、検査対象箇所からの反射波を受けることができず、いわゆるＳＮ比が低い状態となって、欠陥の検査も行えないことがある。
このような点に関して有効な解決策として、事前に超音波を被検体１０１に向けて発し、その反射波が戻ってくるまでの時間を観測し、実際に検査を行うときには、戻ってきた反射波を反転させた信号を送信することで、検査対象箇所に到達させる方法がある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００１−３０５１１５号公報 特開２００１−３４３３７０号公報 特開平６−３４１９７８号公報 However, even if the ultrasonic wave is focused in this way, the traveling direction of the synthetic wave is bent due to the anisotropy of the particles of the subject 101, and the reflected wave from the examination target portion cannot be received, so-called SN ratio is increased. It may be in a low state and the defect cannot be inspected.
As an effective solution in this regard, an ultrasonic wave is emitted toward the subject 101 in advance, the time until the reflected wave returns is observed, and the reflected wave returned when actually performing the inspection. There is a method in which the inspection target location is reached by transmitting a signal obtained by inverting (see, for example, Patent Document 3).
JP 2001-305115 A JP 2001-343370 A JP-A-6-341978

しかしながら、上述した従来技術においては、被検体が、ステンレスの溶接部１０２や鋳造体である場合、図６（ｂ）に示すように、結晶粒が大きいため、超音波が検査対象箇所に至る前に、結晶粒の境界で反射による散乱や屈折が生じ、その反射波自体を得ることができないため、検査を行うことができないという問題がある。これは、事前に反射波を観測する特許文献３に記載の方法でも、上記と同様の理由から反射波そのものを得ることができないため、時間の観測すらできず、解決できない問題である。   However, in the above-described prior art, when the specimen is a stainless steel welded portion 102 or a cast body, as shown in FIG. 6B, the crystal grains are large, and therefore, before the ultrasonic wave reaches the inspection target portion. In addition, scattering and refraction are caused by reflection at the boundaries of crystal grains, and the reflected wave itself cannot be obtained. This is a problem that even the method described in Patent Document 3 in which the reflected wave is observed in advance cannot obtain the reflected wave itself for the same reason as described above, and therefore cannot observe time and cannot be solved.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、溶接部等の被検体の構造や材質によって超音波の散乱や屈折が生じる場合でも、存在する欠陥を精度良く検出できる超音波探傷方法および超音波探傷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 problem, and an ultrasonic flaw detection method capable of accurately detecting existing defects even when ultrasonic scattering or refraction occurs due to the structure or material of an object such as a welded portion. And it aims at providing an ultrasonic flaw detector.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、送信センサと、受信センサと、集束型の送受信センサとを備え、溶接部を含む被検体を超音波探傷する超音波探傷装置の超音波探傷方法であって、前記送信センサから固定角で拡散して発せられた超音波の反射波を前記受信センサにより複数位置で受信する送受信ステップと、前記送受信ステップによる超音波の伝搬時間、並びに前記送信センサおよび前記受信センサの位置情報に基づき、前記被検体中の音速分布を算定する音速分布算定ステップと、前記送受信センサの収束位置を特定する収束位置特定ステップと、前記被検体中の音速分布に基づき前記特定した収束位置に前記送受信センサによる超音波が収束するような遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、前記遅延時間の設定の下に前記送受信センサによる送受信を行って前記被検体中の欠陥を判別する欠陥検出ステップとを有し、前記送信センサは、互いに異なる位置に配置されたセンサ群であって前記溶接部を跨いだ両側に設置され、前記受信センサは、前記溶接部上に設置される超音波探傷方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention is an ultrasonic flaw detection method for an ultrasonic flaw detection apparatus that includes a transmission sensor, a reception sensor, and a converging-type transmission / reception sensor, and that performs ultrasonic flaw detection on a subject including a welded portion, and is fixed from the transmission sensor. Based on a transmission / reception step of receiving reflected waves of ultrasonic waves diffusing at an angle at a plurality of positions by the reception sensor, an ultrasonic wave propagation time by the transmission / reception step, and position information of the transmission sensor and the reception sensor A sound speed distribution calculating step for calculating a sound speed distribution in the subject; a convergence position specifying step for specifying a convergence position of the transmission / reception sensor; and the transmission / reception sensor at the specified convergence position based on the sound speed distribution in the subject. A delay time calculating step for calculating a delay time such that the ultrasonic wave is converged, and transmission / reception by the transmission / reception sensor under the setting of the delay time Performed and a defect detection step of determining a defect in the test object, wherein the transmission sensor is disposed on both sides straddling the weld a sensor group arranged in different positions, the receiving sensor Provides an ultrasonic flaw detection method installed on the weld .

本発明によれば、溶接部等の被検体の構造や材質によって超音波の散乱や屈折が生じる場合でも、送受信センサによる超音波を特定した収束位置に確実に収束させることができ、欠陥の検出精度を向上させることができる。
上記超音波探傷方法において、送信センサは、互いに異なる位置に配置されたセンサ群であって溶接部を跨いだ両側に設置され、受信センサは、溶接部上に設置される。
このようにすることで、音速分布の精度を向上させることができ、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができる。この結果、欠陥検出精度をより向上させることができる。 According to the present invention, even when ultrasonic wave scattering or refraction occurs due to the structure or material of an object such as a welded part, the ultrasonic wave by the transmission / reception sensor can be reliably converged to the specified convergence position, and defect detection can be performed. Accuracy can be improved.
In the ultrasonic flaw detection method, the transmission sensor is a group of sensors arranged at different positions and is installed on both sides of the welded portion, and the reception sensor is installed on the welded portion.
By doing in this way, the accuracy of sound speed distribution can be improved and the convergence property of the ultrasonic wave in defect detection can be improved more. As a result, the defect detection accuracy can be further improved.

上記超音波探傷方法において、前記集束型の送受信センサは、例えば、フェーズドアレイ型センサである。
このようにすることで、欠陥の検出精度をより向上させることができる。 In the ultrasonic flaw detection method, the focusing type transmission / reception sensor is, for example, a phased array type sensor.
By doing in this way, the detection accuracy of a defect can be improved more.

上記超音波探傷方法において、前記送信センサは、例えば、フェーズドアレイ型センサである。
このようにすることで、音速分布算定のための送受信ステップにおける受信側の検出性が高まり、音速分布の精度を向上させることができ、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができる。この結果、欠陥検出精度をより向上させることができる。 In the ultrasonic flaw detection method, the transmission sensor is, for example, a phased array type sensor.
By doing in this way, the detection property on the receiving side in the transmission / reception step for calculating the sound velocity distribution can be improved, the accuracy of the sound velocity distribution can be improved, and the convergence property of the ultrasonic wave in the defect detection can be further improved. As a result, the defect detection accuracy can be further improved.

上記超音波探傷方法において、前記受信センサは、互いに異なる位置に配置されたセンサ群であってもよい。
このようにすることで、音速分布の精度を向上させることができ、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができる。この結果、欠陥検出精度をより向上させることができる。 In the ultrasonic flaw detection method, the reception sensors may be sensor groups arranged at different positions.
By doing in this way, the accuracy of sound speed distribution can be improved and the convergence property of the ultrasonic wave in defect detection can be improved more. As a result, the defect detection accuracy can be further improved.

上記超音波探傷方法において、前記受信センサは、所定の測定ピッチで走査されることとしてもよい。
このようにすることで、音速分布算定のための送受信ステップにおいて、任意の分解能で超音波の到達時間の測定を行うことができ、測定ピッチを細かくすることにより測定分解能を向上させることができる。また、２次元走査を行うことにより音速分布の精度を向上させることができ、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができる。これにより、欠陥検出精度をより向上させることができる。 In the ultrasonic flaw detection method, the reception sensor may be scanned at a predetermined measurement pitch.
In this way, in the transmission / reception step for calculating the sound velocity distribution, it is possible to measure the arrival time of the ultrasonic wave with an arbitrary resolution, and it is possible to improve the measurement resolution by making the measurement pitch fine. Also, by performing two-dimensional scanning, the accuracy of the sound velocity distribution can be improved, and the convergence of the ultrasonic wave in defect detection can be further improved. Thereby, the defect detection accuracy can be further improved.

上記超音波探傷方法は、特に、溶接部を有する被検体の欠陥検出に適用されるのに好適である。   The ultrasonic flaw detection method is particularly suitable for application to defect detection of a subject having a weld.

本発明は、送信センサと、受信センサと、集束型の送受信センサと、これら各種センサの超音波の送受信により被検体を超音波探傷する制御手段とを備えた超音波探傷装置であって、前記制御手段は、前記送信センサから固定角で拡散して発せられた超音波の反射波を前記受信センサにより複数位置で受信し、該超音波の送受信における超音波の伝搬時間、並びに前記送信センサと前記受信センサの位置情報に基づき、前記被検体中の音速分布を算定し、前記送受信センサの収束位置を特定し、前記被検体中の音速分布に基づき前記特定した収束位置に前記送受信センサによる超音波が収束するような遅延時間を算出し、該遅延時間の設定の下に前記送受信センサによる送受信を行って前記被検体中の欠陥の有無を判別する超音波探傷装置を提供する。   The present invention is an ultrasonic flaw detection apparatus comprising a transmission sensor, a reception sensor, a converging type transmission / reception sensor, and a control means for ultrasonic flaw detection of a subject by ultrasonic transmission / reception of these various sensors, The control means receives reflected waves of ultrasonic waves emitted from the transmission sensor by diffusing at a fixed angle at a plurality of positions by the reception sensor, the propagation time of the ultrasonic waves in transmission / reception of the ultrasonic waves, and the transmission sensor Based on the position information of the reception sensor, the sound velocity distribution in the subject is calculated, the convergence position of the transmission / reception sensor is specified, and the superimposition by the transmission / reception sensor is determined based on the sound velocity distribution in the subject. An ultrasonic flaw detection apparatus that calculates a delay time such that a sound wave converges and performs transmission / reception by the transmission / reception sensor under the setting of the delay time to determine the presence or absence of a defect in the subject. Subjected to.

本発明の超音波探傷方法および超音波探傷装置によれば、溶接部等の被検体の構造や材質によって超音波の散乱や屈折が生じる場合でも、送受信センサによる超音波を特定した収束位置に確実に収束させることができ、欠陥の検出精度を向上させることができるという効果を奏する。   According to the ultrasonic flaw detection method and the ultrasonic flaw detection apparatus of the present invention, even when ultrasonic scattering or refraction occurs due to the structure or material of an object such as a welded part, the ultrasonic wave detected by the transmission / reception sensor is reliably located at the specified convergence position. And the defect detection accuracy can be improved.

以下、本発明の超音波探傷方法および超音波探傷装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔参考例１〕
図１は参考例１に係る超音波探傷方法を説明するフローチャートであり、また図２は本参考例の超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図である。
本参考例に係る超音波探傷装置は、送信センサ１０および受信センサ２０（図２（ａ）参照）と、集束型の送受信センサとしてフェーズドアレイＵＴ３０（図２（ｃ）参照）と、これら各種センサの超音波の送受信により被検体１を超音波探傷する図示しない制御装置（制御手段）とを備える。 [ Reference Example 1 ]
FIG. 1 is a flowchart for explaining an ultrasonic flaw detection method according to Reference Example 1. FIG. 2 is an explanatory view for explaining ultrasonic flaw detection by an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus according to this reference example .
The ultrasonic flaw detection apparatus according to this reference example includes a transmission sensor 10 and a reception sensor 20 (see FIG. 2A), a phased array UT30 (see FIG. 2C) as a focusing type transmission / reception sensor, and these various sensors. And a control device (control means) (not shown) that ultrasonically inspects the subject 1 by transmitting and receiving ultrasonic waves.

なお、以下の説明では、図２に示すように、溶接部３を持つ被検体１を対象として超音波探傷を行うものとする。溶接部３の超音波探傷では、音響異方性があって超音波の散乱、屈折や減衰があり、さらに被検体１の母材部と溶接部３の境界から返ってくるエコー等の雑音が生じるおそれがある。
制御装置は、入力部および表示部等を備えたユーザインタフェース部と、マイクロプロセッサＭＰＵやＤＳＰ等を備えた情報処理部と、各種センサとのインタフェースを司るインタフェース部とを備えている。 In the following description, as shown in FIG. 2, ultrasonic flaw detection is performed on a subject 1 having a welded portion 3. In the ultrasonic flaw detection of the welded part 3, there is acoustic anisotropy, ultrasonic wave scattering, refraction, and attenuation, and noise such as echoes returning from the boundary between the base material part of the subject 1 and the welded part 3. May occur.
The control device includes a user interface unit including an input unit and a display unit, an information processing unit including a microprocessor MPU, a DSP, and the like, and an interface unit that manages an interface with various sensors.

集束型の送受信センサとして使用するフェーズドアレイＵＴ３０は、振動子（圧電素子）３１を複数並べたアレイ構造を持ち、制御装置の情報処理部により収束位置が設定され、該収束位置に応じた各振動子３１のそれぞれから発信する超音波の遅延時間が算出され、これの情報がインタフェース部を介して電気的に設定されると、それぞれの振動子３１から発せられる超音波の位相がずれて、超音波の合成波面の進行方向が調整されることとなる。   The phased array UT30 used as a converging type transmission / reception sensor has an array structure in which a plurality of transducers (piezoelectric elements) 31 are arranged, and a convergence position is set by an information processing unit of a control device, and each vibration corresponding to the convergence position. When the delay time of the ultrasonic wave transmitted from each of the children 31 is calculated and the information thereof is electrically set via the interface unit, the phase of the ultrasonic wave emitted from each transducer 31 is shifted, and the super The traveling direction of the synthesized wavefront of the sound wave is adjusted.

次に、図１のフローチャートに従って、本参考例に係る超音波探傷方法を説明する。まず、送信センサ１０から超音波４１を固定角で拡散して発信し（ステップＳ１０１）、受信センサ２０（互いに異なる位置に配置された受信センサ２１−１〜２１−Ｎ；Ｎは任意の正整数）により各点で超音波を受信する（ステップＳ１０２）。 Next, an ultrasonic flaw detection method according to this reference example will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the ultrasonic wave 41 is diffused and transmitted from the transmission sensor 10 at a fixed angle (step S101), and the reception sensor 20 (reception sensors 21-1 to 21-N arranged at different positions; N is an arbitrary positive integer) ) To receive ultrasonic waves at each point (step S102).

このとき、図２（ａ）に示すように、送信センサ１０および受信センサ２０を被検体１の一方の面に配置する。具体的には、送信センサ１０は、該面において母材部と溶接部３の境界から一定の距離を持って配置され、受信センサ２０（受信センサ２１−１〜２１−Ｎ）は、溶接部３上と、送信センサ１０を設置した位置と溶接部３を跨いだ反対側の母材部上に、互いに異なる位置に配置される。   At this time, as shown in FIG. 2A, the transmission sensor 10 and the reception sensor 20 are arranged on one surface of the subject 1. Specifically, the transmission sensor 10 is disposed at a certain distance from the boundary between the base material portion and the welded portion 3 on the surface, and the reception sensor 20 (reception sensors 21-1 to 21-N) is a welded portion. 3, and a position where the transmission sensor 10 is installed and a base material part on the opposite side across the welded part 3, are arranged at different positions.

次に、ステップＳ１０１およびＳ１０２により得られた超音波の送受信における超音波の伝搬時間データ（即ち、送信センサ１０による超音波の発信時間と、各受信センサ２１−１〜２１−Ｎで受信される超音波の到達時間）に基づいて、送信センサ１０と受信センサ２０（受信センサ２１−１〜２１−Ｎ）の位置関係を考慮し、トモグラフィ技術を用いて被検体１中の音速分布を算定する（ステップＳ１０３）。   Next, the propagation time data of the ultrasonic wave in the transmission / reception of the ultrasonic wave obtained in steps S101 and S102 (that is, the transmission time of the ultrasonic wave by the transmission sensor 10 and the reception sensors 21-1 to 21-N are received). Based on the arrival time of ultrasonic waves, the positional relationship between the transmission sensor 10 and the reception sensor 20 (reception sensors 21-1 to 21-N) is taken into account, and the sound velocity distribution in the subject 1 is calculated using tomography technology. (Step S103).

被検体１中の音速分布は、例えば図２（ｂ）に示すようになる。トモグラフィ技術としては、例えば、公知技術文献１（榊原 淳一 外、”音響トモグラフィを用いた構造物設備診断技術”，ＪＦＥ技法No．１１，ｐ５０−５５）に示された手法を用いることが可能である。また、トモグラフィ技術以外にも、例えば、公知技術文献２（永井著、”超音波ホログラフィ−開口合成による映像−”，日刊工業新聞社，pp．９０−１２０，１９８９年６月３０日）に示された手法や、公知技術文献３（R. K. Mueller他著、”Reconstructive Tomogyaphy and Applications to Ultrasonics", Proceeding of The IEEE, Vol. 67, No. 4, April 1979）に示された手法、例えば、ＡＲＴ（Algebraic Reconstruction Techniques）といった手法を用いることも可能である。   The sound velocity distribution in the subject 1 is as shown in FIG. As the tomography technique, for example, the technique shown in the publicly known technical document 1 (Shinichi Sugawara, “Structural equipment diagnosis technique using acoustic tomography”, JFE technique No. 11, p50-55) may be used. Is possible. In addition to the tomography technique, for example, in publicly known technical document 2 (Nagai, “Ultrasonic Holography—Image by Aperture Synthesis”, Nikkan Kogyo Shimbun, pp. 90-120, June 30, 1989). For example, the technique shown in the known technique reference 3 (RK Mueller et al., “Reconstructive Tomogyaphy and Applications to Ultrasonics”, Proceeding of The IEEE, Vol. 67, No. 4, April 1979) It is also possible to use a technique such as (Algebraic Reconstruction Techniques).

次に、得られた音速分布に基づいて欠陥検出を行う。まず、送受信センサ（フェーズドアレイＵＴ）３０の収束位置を特定する（ステップＳ１０４）。なお、収束位置は、超音波の送受信（ステップＳ１０１およびＳ１０２）で得られたデータに基づきＴＯＦＤ（Time Of Flight Diffraction）法で評価して、大凡の見当を付けて特定してもよいし、或いは、任意に設定してもよい。   Next, defect detection is performed based on the obtained sound velocity distribution. First, the convergence position of the transmission / reception sensor (phased array UT) 30 is specified (step S104). Note that the convergence position may be determined by evaluating with the TOFD (Time Of Flight Diffraction) method based on the data obtained by transmission / reception of ultrasonic waves (steps S101 and S102), , You may set arbitrarily.

次に、特定した収束位置で送受信センサ（フェーズドアレイＵＴ）３０による超音波が収束するように、各振動子３１のそれぞれから発信する超音波の遅延時間を計算し（ステップＳ１０５）、送受信センサ（フェーズドアレイＵＴ）３０から超音波を送信する（ステップＳ１０６）。図２（ｃ）に示すように、溶接部３内の収束位置Ｐに欠陥が存在する場合には、該欠陥面からの反射波を送受信センサ（フェーズドアレイＵＴ）３０で受信する（ステップＳ１０７）こととなり、受信した振動子３１を特定して解析することにより、欠陥の位置（高さ）を正確に評価することができる。   Next, the delay time of the ultrasonic wave transmitted from each transducer 31 is calculated so that the ultrasonic wave from the transmission / reception sensor (phased array UT) 30 converges at the specified convergence position (step S105). Ultrasound is transmitted from the phased array UT) 30 (step S106). As shown in FIG. 2C, when a defect exists at the convergence position P in the welded portion 3, a reflected wave from the defect surface is received by the transmission / reception sensor (phased array UT) 30 (step S107). In other words, the position (height) of the defect can be accurately evaluated by specifying and analyzing the received transducer 31.

以上説明したように、本参考例の超音波探傷方法および超音波探傷装置によれば、送受信ステップ（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）により、送信センサ１０から固定角で拡散して発せられた超音波の反射波を受信センサ２０により複数位置で受信する。そして、該送受信ステップによる超音波の伝搬時間、並びに送信センサ１０および受信センサ２０の位置情報に基づき、被検体１中の音速分布を音速分布算定ステップ（ステップＳ１０３）により算定し、収束位置特定ステップ（ステップＳ１０４）により送受信センサ３０の収束位置を特定する。更に、遅延時間算出ステップ（ステップＳ１０５）により、被検体中１の音速分布に基づき特定した収束位置に送受信センサ３０による超音波が収束するような遅延時間を算出し、欠陥検出ステップ（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）により、遅延時間の設定の下に送受信センサ３０による送受信を行って被検体１中の欠陥を判別する。 As described above, according to the ultrasonic flaw detection method and the ultrasonic flaw detection apparatus of the present reference example , reflection of ultrasonic waves emitted from the transmission sensor 10 by diffusing at a fixed angle by the transmission / reception steps (steps S101 and S102). Waves are received by the receiving sensor 20 at a plurality of positions. Then, based on the propagation time of the ultrasonic wave in the transmission / reception step and the positional information of the transmission sensor 10 and the reception sensor 20, the sound speed distribution in the subject 1 is calculated in the sound speed distribution calculation step (step S103), and the convergence position specifying step The convergence position of the transmission / reception sensor 30 is specified by (step S104). Further, in the delay time calculating step (step S105), a delay time is calculated such that the ultrasonic wave from the transmission / reception sensor 30 converges at the convergence position specified based on the sound velocity distribution in the subject 1, and the defect detecting step (step S106, In step S107), transmission / reception by the transmission / reception sensor 30 is performed under the setting of the delay time to determine a defect in the subject 1.

これにより、溶接部等の被検体の構造や材質によって超音波の散乱や屈折が生じる場合でも、送受信センサ３０による超音波を特定した収束位置に確実に収束させることができ、欠陥の検出精度を向上させることができる。   Accordingly, even when the ultrasonic wave is scattered or refracted depending on the structure or material of the subject such as a welded part, the ultrasonic wave by the transmission / reception sensor 30 can be reliably converged to the specified convergence position, and the defect detection accuracy can be improved. Can be improved.

〔参考例２〕
次に、参考例２に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置について説明する。図３は本参考例に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図である。本参考例は、上述した参考例１の送受信ステップ（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）において、送信センサにフェーズドアレイＵＴ１１を用いたものである。 [ Reference Example 2 ]
Next, an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus according to Reference Example 2 will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining ultrasonic flaw detection by the ultrasonic flaw detection method and the ultrasonic flaw detection apparatus according to this reference example . In this reference example , the phased array UT11 is used as a transmission sensor in the transmission / reception step (steps S101 and S102) of the reference example 1 described above.

参考例１では、送信センサ１０として振動子１個のセンサを使用し、固定角で広がりのある超音波を発信して、異なる位置の受信センサ２１−１〜２１−Ｎで超音波を受信したが、溶接部３中などでは超音波が散乱・減衰して超音波の強度が弱くなり、受信センサ２１−１〜２１−Ｎで受信できないおそれがある。これに対し、本参考例では、送信センサにフェーズドアレイＵＴ１１を用いることで、ビームスキャンを実施し、超音波が散乱・減衰する溶接部３中などでも超音波の透過性を高め、受信センサ２０（受信センサ２１−１〜２１−Ｎ）の検出性の向上を図る。 In Reference Example 1 , a single transducer sensor is used as the transmission sensor 10, an ultrasonic wave having a spread at a fixed angle is transmitted, and the ultrasonic waves are received by the reception sensors 21-1 to 21 -N at different positions. However, in the welded part 3 or the like, the ultrasonic waves are scattered / attenuated and the intensity of the ultrasonic waves becomes weak, and there is a possibility that the reception sensors 21-1 to 21-N cannot receive the ultrasonic waves. On the other hand, in this reference example , by using the phased array UT11 as a transmission sensor, beam scanning is performed, and the ultrasonic wave transmission is enhanced even in the welded portion 3 where the ultrasonic waves are scattered and attenuated. Improvement of detectability of (reception sensors 21-1 to 21-N) is aimed at.

このように、本参考例では、音速分布算定のための送受信ステップにおける受信側の検出性が高まるので、音速分布の精度向上が期待される。この結果、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができ、欠陥検出精度をより向上させることができる。 As described above, in this reference example , since the detection on the receiving side in the transmission / reception step for calculating the sound speed distribution is improved, the accuracy of the sound speed distribution is expected to be improved. As a result, the convergence property of ultrasonic waves in defect detection can be further improved, and the defect detection accuracy can be further improved.

〔参考例３〕
次に、参考例３に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置について説明する。図４は本参考例に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図であり、図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は送信センサ１０および受信センサ２１の設置面側の平面図である。 [ Reference Example 3 ]
Next, an ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detection apparatus according to Reference Example 3 will be described. FIG. 4 is an explanatory view for explaining ultrasonic flaw detection by the ultrasonic flaw detection method and the ultrasonic flaw detection apparatus according to this reference example , FIG. 4 (a) is a sectional view, and FIG. 4 (b) is a transmission sensor 10 and a reception sensor. FIG.

本参考例は、参考例１の送受信ステップ（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）において、１個の受信センサを使用し、該受信センサ２１を（溶接部３上と、送信センサ１０を設置した位置と溶接部３を跨いだ反対側の母材部上の）測定面上で走査させて、任意の測定ピッチで超音波の到達時間を測定するものである。なお、受信センサ２１の走査は、１次元ではなく２次元に拡げるのが望ましい。 This reference example uses one reception sensor in the transmission / reception step (steps S101 and S102) of the reference example 1 , and the reception sensor 21 (on the welded portion 3, the position where the transmission sensor 10 is installed, and the welded portion). 3 is scanned on the measurement surface (on the opposite base metal part straddling 3), and the ultrasonic arrival time is measured at an arbitrary measurement pitch. Note that the scanning of the reception sensor 21 is preferably expanded in two dimensions instead of one dimension.

また、参考例１のように、受信センサ２０に、互いに異なる位置に配置された受信センサ２１−１〜２１−Ｎを用いる場合には、一度に各受信点における到達時間の測定が行えるという利点があるが、受信センサの個数（Ｎ個）が多く必要であり装置コストが増えるという事情がある。また、受信センサ２１−１〜２１−Ｎが配置される位置が測定点であり、受信センサの個数（Ｎ個）に測定の分解能が限定されるという事情もある。 Further, when the reception sensors 21-1 to 21-N arranged at different positions are used as the reception sensor 20 as in Reference Example 1 , the advantage that the arrival time at each reception point can be measured at a time. However, a large number (N) of receiving sensors is required, which increases the apparatus cost. In addition, the positions where the reception sensors 21-1 to 21-N are arranged are measurement points, and there is a situation that the resolution of measurement is limited to the number of reception sensors (N).

本参考例では、測定面上で受信センサ２１を任意の測定ピッチで走査させるので、任意の分解能で超音波の到達時間の測定を行うことができ、測定ピッチを細かくすることにより測定分解能を向上させることができる。また、受信センサ２１の２次元の走査により、音の２次元的な曲がりも測定することが可能となり、音速分布の精度を向上させることができる。この結果、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができ、欠陥検出精度をより向上させることができる。 In this reference example , since the reception sensor 21 is scanned on the measurement surface at an arbitrary measurement pitch, the arrival time of the ultrasonic wave can be measured with an arbitrary resolution, and the measurement resolution is improved by reducing the measurement pitch. Can be made. Further, the two-dimensional scanning of the reception sensor 21 can also measure the two-dimensional bending of the sound, and the accuracy of the sound speed distribution can be improved. As a result, the convergence property of ultrasonic waves in defect detection can be further improved, and the defect detection accuracy can be further improved.

〔実施形態〕
次に、本発明の実施形態に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置について説明する。図５は本実施形態に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図であり、図５（ａ）は送信センサ１０から超音波を発信した際の様子を、また図５（ｂ）は送信センサ１２から超音波を発信した際の様子をそれぞれ示す。 [Implementation Embodiment
It will now be described ultrasonic flaw detection method and an ultrasonic flaw detector according to the implementation embodiments of the present invention. FIG. 5 is an explanatory view for explaining ultrasonic flaw detection by the ultrasonic flaw detection method and the ultrasonic flaw detection apparatus according to the present embodiment. FIG. 5 (a) shows a state when ultrasonic waves are transmitted from the transmission sensor 10. FIG. 5B shows a state when an ultrasonic wave is transmitted from the transmission sensor 12.

本実施形態は、参考例１の送受信ステップ（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）において、溶接部３を跨いだ両側にそれぞれ設置される２個の送信センサ１０，１２を使用し、また、受信センサ２０（受信センサ２１−１〜２１−Ｎ）を溶接部３上の互いに異なる位置に設置して送受信を行うものである。 In the present embodiment, in the transmission / reception step (steps S101 and S102) of the reference example 1 , two transmission sensors 10 and 12 respectively installed on both sides of the welded portion 3 are used, and the reception sensor 20 (reception) The sensors 21-1 to 21-N) are installed at different positions on the welded portion 3 to perform transmission / reception.

参考例１では、受信センサ２０（受信センサ２１−１〜２１−Ｎ）を、溶接部３上と、送信センサ１０を設置した位置と溶接部３を跨いだ反対側の母材部上に、互いに異なる位置で配置したが、本実施形態では溶接部３上だけでよいため、上述した参考例１と同等の超音波の到達時間の測定分解能をより少ない個数の受信センサで実現できる。また参考例１と同じ個数の受信センサ２１−１〜２１−Ｎを用いれば、より測定分解能を向上させることができる。つまり、音速分布の精度を向上させることができる。この結果、欠陥検出における超音波の収束性をより高めることができ、欠陥検出精度をより向上させることができる。 In Reference Example 1 , the reception sensor 20 (reception sensors 21-1 to 21 -N) is placed on the welded portion 3 and on the base material portion on the opposite side across the welded portion 3 and the position where the transmission sensor 10 is installed. Although they are arranged at positions different from each other, in the present embodiment, only the welded portion 3 is required, so that the measurement resolution of the arrival time of the ultrasonic wave equivalent to the reference example 1 described above can be realized with a smaller number of receiving sensors. If the same number of receiving sensors 21-1 to 21-N as in Reference Example 1 are used, the measurement resolution can be further improved. That is, the accuracy of the sound speed distribution can be improved. As a result, the convergence property of ultrasonic waves in defect detection can be further improved, and the defect detection accuracy can be further improved.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and includes design changes and the like within a scope that does not depart from the gist of the present invention. .

例えば、参考例１から参考例３及び実施形態では、被検体中の音速分布を算定するに際して、送信センサおよび受信センサを一方の面に配置して、他方の面からの反射波の到達時間を測定して行ったが、受信センサを送信センサの設置面と対向する面に設置して、超音波の透過波の到達時間を測定して音速分布を算定するようにしてもよい。 For example, in Reference Example 1 to Reference Example 3 and the embodiment, when calculating the sound velocity distribution in the subject, the transmission sensor and the reception sensor are arranged on one surface, and the arrival time of the reflected wave from the other surface is calculated. However, the sound velocity distribution may be calculated by measuring the arrival time of the ultrasonic transmitted wave by installing the receiving sensor on the surface facing the installation surface of the transmitting sensor.

参考例１に係る超音波探傷方法を説明するフローチャートである。 5 is a flowchart for explaining an ultrasonic flaw detection method according to Reference Example 1 ; 参考例１に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the ultrasonic flaw detection by the ultrasonic flaw detection method which concerns on the reference example 1 , and an ultrasonic flaw detector. 参考例２に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the ultrasonic flaw detection by the ultrasonic flaw detection method which concerns on the reference example 2 , and an ultrasonic flaw detector. 参考例３に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the ultrasonic flaw detection by the ultrasonic flaw detection method which concerns on the reference example 3 , and an ultrasonic flaw detector. 実施形態に係る超音波探傷方法および超音波探傷装置による超音波探傷を説明する説明図である。It is an explanatory view for explaining the ultrasonic flaw detection method and ultrasonic inspection by the ultrasonic flaw detection apparatus according to the implementation embodiments. 従来の超音波探傷を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conventional ultrasonic flaw detection.

符号の説明Explanation of symbols

１ 被検体
３ 溶接部
１０，１２ 送信センサ
１１ 送信センサ（フェーズドアレイＵＴ）
２０，２１−１〜２１−Ｎ 受信センサ
３０ 送受信センサ（フェーズドアレイＵＴ）
３１ 振動子
４１〜４５ 超音波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Subject 3 Welding part 10, 12 Transmission sensor 11 Transmission sensor (phased array UT)
20, 21-1 to 21-N reception sensor 30 transmission / reception sensor (phased array UT)
31 transducers 41-45 ultrasound

Claims (6)

送信センサと、受信センサと、集束型の送受信センサとを備え、溶接部を含む被検体を超音波探傷する超音波探傷装置の超音波探傷方法であって、
前記送信センサから固定角で拡散して発せられた超音波の反射波を前記受信センサにより複数位置で受信する送受信ステップと、
前記送受信ステップによる超音波の伝搬時間、並びに前記送信センサおよび前記受信センサの位置情報に基づき、前記被検体中の音速分布を算定する音速分布算定ステップと、
前記送受信センサの収束位置を特定する収束位置特定ステップと、
前記被検体中の音速分布に基づき前記特定した収束位置に前記送受信センサによる超音波が収束するような遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、
前記遅延時間の設定の下に前記送受信センサによる送受信を行って前記被検体中の欠陥を判別する欠陥検出ステップと
を有し、
前記送信センサは、互いに異なる位置に配置されたセンサ群であって前記溶接部を跨いだ両側に設置され、前記受信センサは、前記溶接部上に設置される超音波探傷方法。 An ultrasonic flaw detection method for an ultrasonic flaw detection apparatus that includes a transmission sensor, a reception sensor, and a converging-type transmission / reception sensor and ultrasonically flaws an object including a welded portion ,
A transmission / reception step of receiving reflected waves of ultrasonic waves diffused from the transmission sensor at a fixed angle at a plurality of positions by the reception sensor;
A sound velocity distribution calculating step for calculating a sound velocity distribution in the subject based on the propagation time of the ultrasonic wave by the transmission / reception step and the positional information of the transmission sensor and the reception sensor;
A convergence position identifying step for identifying a convergence position of the transmission / reception sensor;
A delay time calculating step of calculating a delay time such that an ultrasonic wave by the transmission / reception sensor converges at the specified convergence position based on a sound velocity distribution in the subject;
A defect detection step of performing a transmission / reception by the transmission / reception sensor under the setting of the delay time to determine a defect in the subject,
The ultrasonic sensor flaw detection method , wherein the transmission sensor is a group of sensors arranged at different positions and is installed on both sides straddling the weld, and the reception sensor is installed on the weld . 前記集束型の送受信センサは、フェーズドアレイ型センサである請求項１に記載の超音波探傷方法。   The ultrasonic flaw detection method according to claim 1, wherein the focusing type transmission / reception sensor is a phased array type sensor. 前記送信センサは、フェーズドアレイ型センサである請求項１または請求項２に記載の超音波探傷方法。   The ultrasonic flaw detection method according to claim 1, wherein the transmission sensor is a phased array type sensor. 前記受信センサは、互いに異なる位置に配置されたセンサ群である請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波探傷方法。   The ultrasonic flaw detection method according to claim 1, wherein the reception sensors are sensor groups arranged at different positions. 前記受信センサは、所定の測定ピッチで走査される請求項１から請求項３のいずれかに記載の超音波探傷方法。   The ultrasonic flaw detection method according to claim 1, wherein the reception sensor is scanned at a predetermined measurement pitch. 送信センサと、受信センサと、集束型の送受信センサと、これら各種センサの超音波の送受信により溶接部を含む被検体を超音波探傷する制御手段とを備えた超音波探傷装置であって、
前記制御手段は、前記送信センサから固定角で拡散して発せられた超音波の反射波を前記受信センサにより複数位置で受信し、該超音波の送受信における超音波の伝搬時間、並びに前記送信センサと前記受信センサの位置情報に基づき、前記被検体中の音速分布を算定し、前記送受信センサの収束位置を特定し、前記被検体中の音速分布に基づき前記特定した収束位置に前記送受信センサによる超音波が収束するような遅延時間を算出し、該遅延時間の設定の下に前記送受信センサによる送受信を行って前記被検体中の欠陥の有無を判別し、
前記送信センサは、互いに異なる位置に配置されたセンサ群であって前記溶接部を跨いだ両側に設置され、前記受信センサは、前記溶接部上に設置される超音波探傷装置。 An ultrasonic flaw detection apparatus comprising a transmission sensor, a reception sensor, a focusing type transmission / reception sensor, and a control means for ultrasonic flaw detection of a subject including a welded portion by transmission / reception of ultrasonic waves of these various sensors,
The control means receives reflected waves of ultrasonic waves emitted from the transmission sensor at a fixed angle at a plurality of positions by the reception sensor, the propagation time of ultrasonic waves in transmission / reception of the ultrasonic waves, and the transmission sensor And the position information of the reception sensor to calculate the sound velocity distribution in the subject, identify the convergence position of the transmission / reception sensor, and determine the convergence position of the transmission / reception sensor based on the sound velocity distribution in the subject. Calculating a delay time such that the ultrasonic waves converge, performing transmission / reception by the transmission / reception sensor under the setting of the delay time, and determining the presence or absence of a defect in the subject ,
The transmission sensor is an ultrasonic flaw detector installed in both sides of a group of sensors arranged at different positions and straddling the welded portion, and the receiving sensor is installed on the welded portion .
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