JP6016759B2

JP6016759B2 - Ultrasonic flaw detector

Info

Publication number: JP6016759B2
Application number: JP2013253313A
Authority: JP
Inventors: 哲朗今道
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: JP2015111076A

Description

本発明は、超音波探傷検査に用いられる超音波探傷装置に関するもので、特に、欠陥で反射された超音波を受信用の超音波探触子で受信する超音波探傷装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic flaw detection apparatus used for ultrasonic flaw detection inspection, and more particularly to an ultrasonic flaw detection apparatus that receives an ultrasonic wave reflected by a defect with a receiving ultrasonic probe.

超音波探触子から超音波を発生させ、検査対象となる物体に超音波を伝播させる一方、検査対象となる物体内部の欠陥で反射された超音波（反射波）を前記超音波探触子で感知することで、物体内部の欠陥を探傷する超音波探傷装置が広く知られている。
また、特許文献１には、超音波プローブ、超音波振動子、シュー、吸音材を備えた超音波探触子が記載されている。この超音波探触子は、物体内部の欠陥で反射された超音波（反射波）を感知する一方、シューと検査対象となる物体の境界面で反射された超音波（シュー内エコー）を吸音材で減衰させる。
また、特許文献２には、超音波発生部（超音波プローブと超音波振動子）と、超音波発生部の前面に取り付けられ、超音波を伝播させる方向に対して所定角度傾斜した反射面を有するシューと、シューの外周に取り付けられた吸音材と、を備えた超音波探触子が記載されている。この超音波探触子は、物体内部の欠陥で反射された超音波をシューの反射面で屈折させることにより、物体内部の欠陥で反射された超音波を超音波発生部で感知する。一方、シュー内で発生した超音波（雑エコー）を吸音材で減衰させる。 While generating ultrasonic waves from the ultrasonic probe and propagating the ultrasonic waves to the object to be inspected, the ultrasonic probe reflects ultrasonic waves (reflected waves) reflected by defects inside the object to be inspected. 2. Description of the Related Art Ultrasonic flaw detectors that detect flaws inside an object by sensing with are widely known.
Patent Document 1 describes an ultrasonic probe including an ultrasonic probe, an ultrasonic transducer, a shoe, and a sound absorbing material. This ultrasonic probe detects ultrasonic waves (reflected waves) reflected by defects inside the object, and absorbs ultrasonic waves (echo within the shoe) reflected by the interface between the shoe and the object to be inspected. Damping with material.
Patent Document 2 discloses an ultrasonic generator (an ultrasonic probe and an ultrasonic transducer) and a reflection surface attached to the front surface of the ultrasonic generator and inclined at a predetermined angle with respect to the direction in which the ultrasonic wave propagates. An ultrasonic probe comprising a shoe having a sound absorbing material attached to the outer periphery of the shoe is described. In this ultrasonic probe, the ultrasonic wave reflected by the defect inside the object is detected by the ultrasonic wave generation unit by refracting the ultrasonic wave reflected by the defect inside the object by the reflection surface of the shoe. On the other hand, ultrasonic waves (miscellaneous echoes) generated in the shoe are attenuated by the sound absorbing material.

特開２０１０−１４５３５７号公報JP 2010-145357 A 実開昭６１−１６１７５５号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-161755

しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２に記載された超音波探触子では、検査対象となる物体が結晶粒でも超音波が反射（散乱）する金属物体の場合には、結晶粒で反射した超音波の大部分は吸音材に到達せず、ノイズとして超音波探触子に検知される。これにより、金属物体内部の欠陥が小さい場合には金属物体内部の欠陥で反射した超音波（反射波）が結晶粒で反射した超音波に埋もれ、金属物体内部の欠陥の検出性が悪くなり、欠陥の判別が困難なものとなっていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、検査対象となる物体が結晶粒でも超音波が反射する金属物体であっても、金属物体内部の欠陥の検出性を良好なものとし、欠陥の判別を容易にできる超音波探傷装置を提供することを目的とする。 However, in the ultrasonic probe described in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, when the object to be inspected is a metal object that reflects (scatters) ultrasonic waves even when the object is a crystal grain, the object is reflected by the crystal grain. Most of the ultrasonic waves that do not reach the sound absorbing material are detected as noise by the ultrasonic probe. Thereby, when the defect inside the metal object is small, the ultrasonic wave (reflected wave) reflected by the defect inside the metal object is buried in the ultrasonic wave reflected by the crystal grains, and the detectability of the defect inside the metal object is deteriorated. It was difficult to identify defects.
The present invention has been made in view of the above problems, and even if the object to be inspected is a crystal object or a metal object that reflects ultrasonic waves, the detectability of defects inside the metal object is good, An object of the present invention is to provide an ultrasonic flaw detector that can easily determine a defect.

本発明は、金属物体内部に存在が予測される欠陥に向けて超音波を送信する送信用の超音波探触子と、前記送信用の超音波探触子から送信され、前記欠陥で反射された超音波を受信する受信用の超音波探触子と、を備え、前記受信用の超音波探触子は、前記欠陥で反射された超音波を受信する超音波振動子と、前記超音波振動子の前面に設けられ、前記欠陥で反射された超音波を前記超音波振動子に伝播するシューと、前記シューの側面を囲繞する吸音材と、を含み、前記金属物体内部の結晶粒で反射され、前記超音波振動子で受信するノイズレベルの信号強度が欠陥からの信号強度に対して小さくなるように、前記シューの材質、直径および超音波伝播方向長さを設定したことを特徴とする。 The present invention relates to an ultrasonic probe for transmission that transmits ultrasonic waves toward a defect that is predicted to exist inside a metal object, and is transmitted from the ultrasonic probe for transmission and reflected by the defect. An ultrasonic probe for receiving the received ultrasonic wave, the ultrasonic probe for receiving the ultrasonic transducer receiving the ultrasonic wave reflected by the defect, and the ultrasonic wave A shoe provided on the front surface of the vibrator and transmitting the ultrasonic wave reflected by the defect to the ultrasonic vibrator; and a sound absorbing material surrounding a side surface of the shoe; and a crystal grain inside the metal object. The shoe material, diameter and ultrasonic propagation direction length are set so that the signal intensity of the noise level reflected and received by the ultrasonic transducer is smaller than the signal intensity from the defect. To do.

本発明によれば、金属物体内部の結晶粒で反射され、超音波振動子で受信するノイズレベルの信号強度が欠陥からの信号強度に対して小さくなる。これにより、欠陥の検出性が良好なものとなり、欠陥の判別が容易にできる。 According to the present invention, the signal intensity of the noise level reflected by the crystal grains inside the metal object and received by the ultrasonic transducer is smaller than the signal intensity from the defect. Thereby, the detectability of defects becomes good, and the defect can be easily determined.

本発明の一態様では、前記シューの減衰係数をα、直径をｄとした場合に、前記超音波伝播方向長さｘが下記の数式１を満たすことが好ましい。

In one aspect of the present invention, it is preferable that the length x of the ultrasonic wave propagation direction satisfies the following formula 1, where α is the attenuation coefficient of the shoe and d is the diameter.

このようにすれば、シューを取り付けない場合に対して２倍以上の信号対ノイズ比（Ｓ／Ｓ_Ｎ比）を得ることができる。 In this way, it is possible to obtain a signal-to-noise ratio (S / _SN ratio) that is twice or more that of the case where no shoe is attached.

本発明の一態様では、前記送信用の超音波探触子の設置角度と前記受信用の超音波探触子の設置角度とは、前記送信用の超音波探触子と前記受信用の超音波探触子との間隔、および前記欠陥の深さにより設定されることが好ましい。
このようにすれば、深さを予測できる金属物体内部の欠陥を効率的に検査することができる。 In one aspect of the present invention, the installation angle of the transmission ultrasound probe and the installation angle of the reception ultrasound probe may be the transmission ultrasound probe and the reception ultrasound probe. It is preferable to set the distance between the probe and the depth of the defect.
In this way, it is possible to efficiently inspect defects inside the metal object whose depth can be predicted.

以上説明したように、本発明によれば、金属物体内部の結晶粒で反射され、超音波振動子で受信するノイズレベルの信号強度が欠陥からの信号強度に対して小さくなる。これにより、欠陥の検出性が良好なものとなり、欠陥の判別が容易にできるようになる。 As described above, according to the present invention, the signal intensity of the noise level reflected by the crystal grains inside the metal object and received by the ultrasonic transducer is smaller than the signal intensity from the defect. As a result, the detectability of the defect is improved, and the defect can be easily identified.

本発明の実施の形態である超音波探傷子を採用し超音波探傷検査装置を示す概念図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an ultrasonic flaw detection apparatus that employs an ultrasonic flaw detector according to an embodiment of the present invention. シューと超音波振動子とを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a shoe and an ultrasonic transducer | vibrator. 受信可能角度範囲を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the receivable angle range. シューの直径が５ｍｍの場合におけるシューの高さｘと受信可能角度θとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the height x of a shoe, and the receivable angle (theta) when the diameter of a shoe is 5 mm. 受信可能角度θとノイズ受信強度比との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between receivable angle (theta) and noise reception intensity ratio. シュー内部における信号の減衰イメージを示す図である。It is a figure which shows the attenuation image of the signal inside a shoe. 欠陥サイズと信号強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between defect size and signal strength. シューの高さｘと信号強度Ｆとの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between shoe height x and signal intensity F.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る超音波探傷装置に好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of an ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

まず、図１に基づいて本発明の実施の形態である超音波探傷装置について説明する。尚、図１は、本発明の実施の形態である超音波探傷装置の構成を示す概念図である。 First, an ultrasonic flaw detector as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an ultrasonic flaw detector as an embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態である超音波探傷装置１は、結晶粒でも超音波が反射（散乱）する金属物体内部の欠陥の検出性を良好なものとし、欠陥の判別を容易にできるようにするもので、欠陥の位置、深さを予想できる金属物体内部に生じる欠陥の探傷に好適である。例えば、開先を設けた板状体を突き合わせ溶接した金属物体内部にクリープ損傷によって生じる欠陥の探傷に好適である。 An ultrasonic flaw detection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention makes it easy to detect defects within a metal object in which ultrasonic waves are reflected (scattered) even with crystal grains, so that defects can be easily identified. Therefore, it is suitable for flaw detection in a metal object in which the position and depth of the defect can be predicted. For example, it is suitable for flaw detection caused by creep damage inside a metal object obtained by butt welding a plate-like body provided with a groove.

図１に示すように、本発明の実施の形態である超音波探傷装置１は、送信用の超音波探触子２と、受信用の超音波探触子３とを備えて構成される。本発明の実施の形態である超音波探傷装置１は、送信用の超音波探触子２と受信用の超音波探触子３とが独立して設けられ、送信用の超音波探触子２が受信用の超音波探触子３を兼ねることはない。 As shown in FIG. 1, an ultrasonic flaw detection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes an ultrasonic probe 2 for transmission and an ultrasonic probe 3 for reception. An ultrasonic flaw detector 1 according to an embodiment of the present invention includes an ultrasonic probe 2 for transmission and an ultrasonic probe 3 for reception that are provided independently, and an ultrasonic probe for transmission. 2 does not double as the ultrasonic probe 3 for reception.

送信用の超音波探触子２と受信用の超音波探触子３とは、金属物体Ｍの外表面に傾きφを有して設置される。傾き（設置角度）φは、送信用の超音波探触子２と受信用の超音波探触子３との間隔Ｌ、予想される欠陥Ｄの深さによって定められる。これにより、送信用の超音波探触子２と受信用の超音波探触子３との間隔Ｌに変動がないとすれば、予想される欠陥Ｄの深さが浅くなると傾きφが大きくなり、予想される欠陥Ｄの深さが深くなると傾きφが小さくなる。 The ultrasonic probe 2 for transmission and the ultrasonic probe 3 for reception are installed on the outer surface of the metal object M with an inclination φ. The inclination (installation angle) φ is determined by the distance L between the transmitting ultrasonic probe 2 and the receiving ultrasonic probe 3 and the expected depth of the defect D. Thus, if there is no variation in the distance L between the transmitting ultrasonic probe 2 and the receiving ultrasonic probe 3, the inclination φ increases as the expected depth of the defect D becomes shallower. As the expected depth of the defect D increases, the slope φ decreases.

送信用の超音波探触子２は、検査対象となる金属物体Ｍの内部に向けて超音波を送信するためのもので、超音波振動子２１が埋め込まれている。送信用の超音波探触子２は、圧電素子２２に電圧を印加することで超音波振動子２１から超音波を発生し、超音波探触子から検査対象となる金属物体内部に向けて超音波が送信される。また、送信用の超音波探触子２と金属物体Ｍとの間には、超音波プローブシュー４が設置されている。超音波プローブシュー４は、送信用の超音波探触子２から金属物体Ｍの内部に超音波を伝播させるためのもので、送信用の超音波探触子２を傾けるべく、傾斜角φを有するくさび状に形成されている。 The ultrasonic probe 2 for transmission is for transmitting ultrasonic waves toward the inside of the metal object M to be inspected, and has an ultrasonic transducer 21 embedded therein. The transmitting ultrasonic probe 2 generates an ultrasonic wave from the ultrasonic transducer 21 by applying a voltage to the piezoelectric element 22, and is superposed from the ultrasonic probe toward the inside of the metal object to be inspected. Sound waves are transmitted. Further, an ultrasonic probe shoe 4 is installed between the transmitting ultrasonic probe 2 and the metal object M. The ultrasonic probe shoe 4 is for propagating ultrasonic waves from the transmitting ultrasonic probe 2 to the inside of the metal object M, and has an inclination angle φ to incline the transmitting ultrasonic probe 2. It has a wedge shape.

受信用の超音波探触子３は、送信用の超音波探触子２から送信され、金属物体内部で反射された超音波を受信するためのもので、超音波振動子３１が埋め込まれている。これにより、受信用の超音波探触子３は、送信用の超音波探触子２から送信され、金属物体内部の欠陥Ｄで反射された超音波を受信する。 The receiving ultrasonic probe 3 is for receiving the ultrasonic wave transmitted from the transmitting ultrasonic probe 2 and reflected inside the metal object, and has an ultrasonic transducer 31 embedded therein. Yes. Thereby, the ultrasonic probe 3 for reception receives the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe 2 for transmission and reflected by the defect D inside the metal object.

また、送信用の超音波探触子３と金属物体Ｍとの間には、超音波プローブシュー５が設置されている。超音波プローブシュー５は、金属物体Ｍから受信用の超音波探触子３に超音波を伝播させるためのもので、受信用の超音波探触子３を傾けるべく、傾斜角φを有するくさび状に形成されている。 Further, an ultrasonic probe shoe 5 is installed between the transmitting ultrasonic probe 3 and the metal object M. The ultrasonic probe shoe 5 is used for propagating ultrasonic waves from the metal object M to the receiving ultrasonic probe 3, and has a tilt angle φ so that the receiving ultrasonic probe 3 can be tilted. It is formed in a shape.

本発明の実施の形態に係る受信用の超音波探触子３は、金属物体Ｍの内部の結晶粒（図示せず）で反射した超音波を減衰させ、金属物体Ｍの内部の欠陥Ｄで反射した超音波の検出性を良好なものとするもので、超音波プローブ３０、シュー３３、吸音材３４を備えている。超音波プローブ３０には、上述した超音波振動子３１が埋め込まれ、超音波振動子３１に伝播された超音波は圧電素子３２で受信される。 The reception ultrasonic probe 3 according to the embodiment of the present invention attenuates ultrasonic waves reflected by crystal grains (not shown) inside the metal object M, and causes defects D inside the metal object M. The reflected ultrasonic wave is improved in detection property, and includes an ultrasonic probe 30, a shoe 33, and a sound absorbing material 34. The ultrasonic transducer 31 described above is embedded in the ultrasonic probe 30, and the ultrasonic wave propagated to the ultrasonic transducer 31 is received by the piezoelectric element 32.

シュー３３は、超音波を超音波振動子３１に伝播させるためのもので、円柱形状に形成され、検出対象となる超音波が一端面から他端面に至る経路を通り伝播され、検出対象とならない超音波（ノイズとなる超音波）が一端面から側面に経路を逸れるように形成される。具体的には、金属物体内部の欠陥Ｄで反射された超音波が一端面から他端面に至る経路を通り伝播され、金属物体内部の結晶粒で反射された超音波（ノイズとなる超音波）の一部が一端面から側面に経路を逸れるように形成される。これにより、シュー３３は、その直径ｄ及びその高さｘ（超音波の伝播方向長さ）がパラメータとなり、後述するように、適切なものが選定される。 The shoe 33 is for propagating ultrasonic waves to the ultrasonic transducer 31, and is formed in a cylindrical shape. The ultrasonic waves to be detected are propagated through a path from one end surface to the other end surface, and are not detected. Ultrasonic waves (ultrasonic waves that become noise) are formed so as to deviate from the path from one end face to the side face. Specifically, the ultrasonic wave reflected by the defect D inside the metal object is propagated through a path from one end surface to the other end surface and reflected by crystal grains inside the metal object (ultrasonic wave that becomes noise). Is formed so as to deviate from the path from one end face to the side face. Thus, the diameter of the shoe 33 and its height x (length in the propagation direction of ultrasonic waves) are parameters, and an appropriate shoe 33 is selected as will be described later.

吸音材３４は、検出対象とならない超音波、すなわち、一端面から側面に経路を逸れた超音波を減衰させるためのもので、シュー３３の側面を囲繞するように設けられている。これにより、一端面から側面に経路を逸れた超音波は、吸音材３４に吸収され、減衰される。 The sound absorbing material 34 is for attenuating ultrasonic waves that are not to be detected, that is, ultrasonic waves deviating from the path from one end face to the side face, and is provided so as to surround the side face of the shoe 33. As a result, the ultrasonic wave deviating from the path from the one end surface to the side surface is absorbed by the sound absorbing material 34 and attenuated.

つぎに、シュー３３の直径ｄ及び高さｘ（超音波の伝播方向長さ）の選定について説明する。ここでは、図２に示すように、シュー３３の直径寸法をｄ、シューの高さ（超音波の伝播方向長さ）をｘとする。図３に示すように、他端面に接する超音波振動子３１の受信可能角度範囲はθで与えられる。受信可能角度範囲θは、下記の数式２で求められる。

Next, selection of the diameter d and height x (length in the propagation direction of ultrasonic waves) of the shoe 33 will be described. Here, as shown in FIG. 2, the diameter dimension of the shoe 33 is d, and the height of the shoe (the length in the propagation direction of ultrasonic waves) is x. As shown in FIG. 3, the receivable angle range of the ultrasonic transducer 31 in contact with the other end surface is given by θ. The receivable angle range θ is obtained by the following formula 2.

図４は、直径ｄが５ｍｍの場合におけるシューの高さと受信可能角度範囲θとの関係を示す図である。図４に示すように、シュー３３の高さｘが大きくなるのにともない受信可能角度範囲θは漸次小さくなる。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the shoe height and the receivable angle range θ when the diameter d is 5 mm. As shown in FIG. 4, the receivable angle range θ gradually decreases as the height x of the shoe 33 increases.

ここで、シュー３３による散乱ノイズ受信強度は、受信可能角度範囲θに比例するものと仮定する。散乱ノイズ受信強度をＳ_Ｎ、シュー３３がない場合のノイズ受信強度Ｓ_Ｎ０とすると、ノイズ受信強度Ｓ_Ｎは、ｘの関数として下記の数式３で表される。

Here, it is assumed that the scattered noise reception intensity by the shoe 33 is proportional to the receivable angle range θ. Assuming that the scattered noise reception intensity is S _N and the noise reception intensity S _N0 when there is no shoe 33, the noise reception intensity S _N is expressed by Equation 3 below as a function of x.

図５は、受信可能角度範囲とノイズ受信強度比との関係を示す図である。図５に示すように、受信可能角度範囲θとノイズ受信強度比とは比例関係にあり、受信可能角度範囲θが大きくなるのにともないノイズ受信強度比も大きくなる。 FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the receivable angle range and the noise reception intensity ratio. As shown in FIG. 5, the receivable angle range θ is proportional to the noise reception intensity ratio, and the noise reception intensity ratio increases as the receivable angle range θ increases.

図６は、シューの高さと信号強度との関係を示す図である。図６に示すように、超音波は、シュー３３を通過することにより減衰する。ここで、シュー３３の減衰係数をαとすれば、超音波の受信強度は、下記の数式４で表される。

FIG. 6 is a diagram showing the relationship between shoe height and signal strength. As shown in FIG. 6, the ultrasonic wave is attenuated by passing through the shoe 33. Here, if the attenuation coefficient of the shoe 33 is α, the reception intensity of the ultrasonic wave is expressed by the following mathematical formula 4.

また、信号強度／散乱ノイズをＦで表すと、Ｆは下記の数式５で表される。

Further, when the signal intensity / scattering noise is represented by F, F is represented by the following Expression 5.

図７は、欠陥の大きさと信号強度との関係を示す図である。図７に示すように、ノイズレベルが高いとノイズレベルよりも小さな欠陥は、ノイズに埋もれて検出することができない。したがって、ノイズレベルを下げることができれば、ノイズに埋もれていた欠陥でも検出可能となる。 FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the defect size and the signal intensity. As shown in FIG. 7, when the noise level is high, a defect smaller than the noise level is buried in the noise and cannot be detected. Therefore, if the noise level can be lowered, even a defect buried in the noise can be detected.

ここでは、シュー３３がない場合のノイズ受信強度Ｓ_ＮＯ＝０．７５，シューの直径ｄ＝５ｍｍ，シュー３３の減衰係数α＝０．０２ｄＢ／ｍｍとすると、Ｆ（Ｓ／Ｓ_Ｎ比（信号強度／ノイズ受信強度））は下記の数式６で表される。

Here, assuming that the noise reception intensity S _NO = 0.75, the shoe diameter d = 5 mm, and the shoe 33 attenuation coefficient α = 0.02 dB / mm without the shoe 33, F (S / S _N ratio (signal Intensity / noise reception intensity)) is expressed by Equation 6 below.

図８は、シューの高さとＦ（Ｓ／Ｓ_Ｎ比）との関係を示す図である。図８に示すように、シュー３３の直径ｄが５ｍｍ、減衰比が０．０２ｄＢ／ｍｍの場合には、シュー３３の高さが５０ｍｍでＦ（Ｓ／Ｓ_Ｎ比）の値が最大となる。これにより、シュー３３の直径ｄが５ｍｍ、減衰比が０．０２ｄＢ／ｍｍの場合にはシュー３３の高さを５０ｍｍとするのが好ましい。 FIG. 8 is a diagram showing the relationship between shoe height and F (S / S _N ratio). As shown in FIG. 8, when the diameter d of the shoe 33 is 5 mm and the damping ratio is 0.02 dB / mm, the height of the shoe 33 is 50 mm and the value of F (S / S _N ratio) is maximized. . Thereby, when the diameter d of the shoe 33 is 5 mm and the damping ratio is 0.02 dB / mm, the height of the shoe 33 is preferably 50 mm.

ここで、Ｆ（Ｓ／Ｓ_Ｎ比）は、検出する欠陥Ｄの大きさにより決定される。例えば、Ｆ（Ｓ／Ｓ_Ｎ比）の向上の効果が確認できる基準として、シューを取り付けない場合に対してＦの値が２倍より大きくなるように決定される。具体的には、下記の数式７を満たすように決定される。これにより、下記の数式７を満たすように、シューの減衰係数α、シューの直径ｄ、シューの高さｘが組み合わされる。尚、Ｆ（Ｓ／Ｓ_Ｎ比）は、２倍よりも大きくなる場合に限られるものではなく、効果が確認できる基準として適切であれば任意に設定することができる。

Here, F (S / S _N ratio) is determined by the size of the defect D to be detected. For example, as a reference for confirming the effect of improving F (S / S _N ratio), the value of F is determined to be larger than twice as compared with the case where no shoe is attached. Specifically, it is determined so as to satisfy Equation 7 below. Thus, the shoe damping coefficient α, the shoe diameter d, and the shoe height x are combined so as to satisfy Equation 7 below. Note that F (S / S _N ratio) is not limited to a value larger than twice, and can be arbitrarily set as long as it is appropriate as a reference for confirming the effect.

尚、数式７は、数式８に示すように表すこともできる。

Note that Equation 7 can also be expressed as shown in Equation 8.

本発明の実施の形態である超音波探傷装置１によれば、金属物体内部の結晶粒で反射され、超音波振動子３１で受信するノイズレベルの信号強度が欠陥からの信号強度に対して小さくなる。これにより、欠陥の検出性が良好なものとなり、欠陥の判別が容易にできるようになる。 According to the ultrasonic flaw detector 1 according to the embodiment of the present invention, the signal intensity of the noise level reflected by the crystal grains inside the metal object and received by the ultrasonic transducer 31 is smaller than the signal intensity from the defect. Become. As a result, the detectability of the defect is improved, and the defect can be easily identified.

また、送信用の超音波探触子２の傾き（設置角度）φと超音波探触子３の傾き（設置角度）φとは、送信用の超音波探触子２と受信用の超音波探触子３との間隔、および欠陥の深さにより設定されるので、深さを予測できる金属物体内部の欠陥を効率的に検査することができる。 In addition, the inclination (installation angle) φ of the ultrasonic probe 2 for transmission and the inclination (installation angle) φ of the ultrasonic probe 3 are determined by the ultrasonic probe 2 for transmission and the ultrasonic wave for reception. Since the distance is set according to the distance from the probe 3 and the depth of the defect, it is possible to efficiently inspect a defect inside the metal object whose depth can be predicted.

本発明に係る超音波探傷装置は、検査対象となる物体が結晶粒でも超音波が反射する金属物体であっても、金属物体内部の検出性を良好なものとし、欠陥の判別を容易にできるので、金属物体内部の欠陥を検出する超音波探傷装置の好適である。 The ultrasonic flaw detection apparatus according to the present invention has good detectability inside a metal object and can easily determine a defect even if the object to be inspected is a crystal grain or a metal object that reflects ultrasonic waves. Therefore, it is suitable for an ultrasonic flaw detector that detects a defect inside a metal object.

１超音波探傷装置
２送信用の超音波探触子
２１超音波振動子
２２圧電素子
３受信用の超音波探触子
３０超音波プローブ
３１超音波振動子
３２圧電素子
３３シュー
３４吸音材
４超音波プローブシュー
５超音波プローブシュー
Ｍ金属物体
Ｄ欠陥
ｄシューの直径
ｘシューの高さ（超音波の伝播方向長さ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic flaw detector 2 Ultrasonic probe for transmission 21 Ultrasonic transducer 22 Piezoelectric element 3 Ultrasonic probe for reception 30 Ultrasonic probe 31 Ultrasonic transducer 32 Piezoelectric element 33 Shoe 34 Sound absorbing material 4 Super Ultrasonic probe shoe 5 Ultrasonic probe shoe M Metal object D Defect d Shoe diameter x Shoe height (length of ultrasonic propagation direction)

Claims

金属物体内部に存在が予測される欠陥に向けて超音波を送信する送信用の超音波探触子と、
前記送信用の超音波探触子から送信され、前記欠陥で反射された超音波を受信する受信用の超音波探触子と、
を備え、
前記受信用の超音波探触子は、
前記欠陥で反射された超音波を受信する超音波振動子と、
前記超音波振動子の前面に設けられ、前記欠陥で反射された超音波を前記超音波振動子に伝播するシューと、
前記シューの側面を囲繞する吸音材と、
を含み、
前記金属物体内部の結晶粒で反射され、前記超音波振動子で受信するノイズレベルの信号強度が欠陥からの信号強度に対して小さくなるように、前記シューの材質、直径および超音波伝搬方向長さを設定するとともに、
前記シューの減衰係数をα、直径をｄとした場合に、前記超音波伝播方向長さｘが下記の数式１を満たすことを特徴とする超音波探傷装置。

An ultrasonic probe for transmission that transmits ultrasonic waves toward a defect that is predicted to exist inside a metal object;
A receiving ultrasonic probe for receiving the ultrasonic wave transmitted from the transmitting ultrasonic probe and reflected by the defect; and
With
The receiving ultrasonic probe is:
An ultrasonic transducer for receiving the ultrasonic wave reflected by the defect;
A shoe that is provided in front of the ultrasonic transducer and propagates the ultrasonic wave reflected by the defect to the ultrasonic transducer;
A sound absorbing material surrounding the side surface of the shoe;
Including
The material, diameter, and ultrasonic propagation direction length of the shoe so that the signal intensity of the noise level reflected by the crystal grains inside the metal object and received by the ultrasonic transducer is smaller than the signal intensity from the defect. As well as
The ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the ultrasonic propagation direction length x satisfies the following formula 1 when the shoe has an attenuation coefficient α and a diameter d .

前記送信用の超音波探触子の設置角度と前記受信用の超音波探触子の設置角度とは、前記送信用の超音波探触子と前記受信用の超音波探触子との間隔、および前記欠陥の深さにより設定されることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
The installation angle of the ultrasonic probe for transmission and the installation angle of the ultrasonic probe for reception are the distance between the ultrasonic probe for transmission and the ultrasonic probe for reception. The ultrasonic flaw detector according to claim 1 , wherein the ultrasonic flaw detector is set according to the depth of the defect.

金属物体内部に存在が予測される欠陥に向けて超音波を送信する送信用の超音波探触子と、An ultrasonic probe for transmission that transmits ultrasonic waves toward a defect that is predicted to exist inside a metal object;
前記送信用の超音波探触子から送信され、前記欠陥で反射された超音波を受信する受信用の超音波探触子と、A receiving ultrasonic probe for receiving the ultrasonic wave transmitted from the transmitting ultrasonic probe and reflected by the defect; and
を備え、With
前記受信用の超音波探触子は、The receiving ultrasonic probe is:
前記欠陥で反射された超音波を受信する超音波振動子と、An ultrasonic transducer for receiving the ultrasonic wave reflected by the defect;
前記超音波振動子の前面に設けられ、前記欠陥で反射された超音波を前記超音波振動子に伝播するシューと、A shoe that is provided in front of the ultrasonic transducer and propagates the ultrasonic wave reflected by the defect to the ultrasonic transducer;
前記シューの側面を囲繞する吸音材と、A sound absorbing material surrounding the side surface of the shoe;
を含み、Including
前記シューの減衰係数をα、直径をｄとした場合に、前記シューの超音波伝播方向長さｘを下記の数式１ａを満たすように設定したことを特徴とする超音波探傷装置。An ultrasonic flaw detector characterized by setting the length x in the ultrasonic propagation direction of the shoe so as to satisfy the following formula 1a, where α is the attenuation coefficient of the shoe and d is the diameter.

ただし、Ｎは、前記金属物体内部の結晶粒で反射され、前記超音波振動子で受信するノイズレベルの信号強度が欠陥からの信号強度に対して小さくなる基準値として任意に設定される数値である。However, N is a numerical value that is arbitrarily set as a reference value that is reflected by the crystal grains inside the metal object and that the noise level signal intensity received by the ultrasonic transducer becomes smaller than the signal intensity from the defect. is there.