JPH0352908B2 - - Google Patents
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- JPH0352908B2 JPH0352908B2 JP61129340A JP12934086A JPH0352908B2 JP H0352908 B2 JPH0352908 B2 JP H0352908B2 JP 61129340 A JP61129340 A JP 61129340A JP 12934086 A JP12934086 A JP 12934086A JP H0352908 B2 JPH0352908 B2 JP H0352908B2
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は一般に、金属部品内の欠陥の存在を検
出したり欠陥の大きさを測定するのに利用される
非破壊試験方法に関する。特に、本発明はたとえ
ば金属パイプの壁内のクラツクの検出および測定
に超音波エネルギを利用する方法に関する。
出したり欠陥の大きさを測定するのに利用される
非破壊試験方法に関する。特に、本発明はたとえ
ば金属パイプの壁内のクラツクの検出および測定
に超音波エネルギを利用する方法に関する。
本発明は、限定する訳ではないが、原子力産業
での使用に特によく適されている。原子力発電施
設の安全は公衆の関心を深めることになつてきて
いる。この関心事の第１の焦点は原子力発電プラ
ントにおいて冷却剤を循環させるのに利用される
導管系の完全さである。たとえば結晶粒界応力に
よる腐食または疲労に起因して原子力システムの
クラツドまたは非クラツド配管の内壁面に生ずる
クラツクを検出し検査する非破壊試験はシステム
の稼動中にパイプの外表面から行なわなければな
らない。超音波試験はシステムの稼動中にそのよ
うなパイプ内のクラツクを検出できる唯一の方法
であることを証明してきた。
での使用に特によく適されている。原子力発電施
設の安全は公衆の関心を深めることになつてきて
いる。この関心事の第１の焦点は原子力発電プラ
ントにおいて冷却剤を循環させるのに利用される
導管系の完全さである。たとえば結晶粒界応力に
よる腐食または疲労に起因して原子力システムの
クラツドまたは非クラツド配管の内壁面に生ずる
クラツクを検出し検査する非破壊試験はシステム
の稼動中にパイプの外表面から行なわなければな
らない。超音波試験はシステムの稼動中にそのよ
うなパイプ内のクラツクを検出できる唯一の方法
であることを証明してきた。
超音波試験は一般に経済的に受け入れできるこ
とを証明してきたが、先に使用してきた超音波技
術は不正読取りを正確に見分けることが困難であ
つた。このような困難はしばしば信頼性のある検
査結果を得ることを妨げるものである。消音波エ
ネルギのビームが金属パイプの壁に結合された時
に生じる複雑多様な屈折および後方散乱現象は一
般に、低い信号対雑音比を有するセンサ（受信
器）変換器にてエコーの形で受けられ、欠陥の正
確な確認に関しては非常に不確実でしばしば信頼
性のないデータの解釈がなされる。信号対雑音比
の不利なものは、より不確実なものであつても捜
し出された欠陥の寸法を定めるのに利用され得る
ような頼みになる情報として獲得されてしまう。
したがつて、本発明の主目的は、試験データが有
利な信号対雑音比となる超音波試験のための新規
で改善された方法を提供することである。
とを証明してきたが、先に使用してきた超音波技
術は不正読取りを正確に見分けることが困難であ
つた。このような困難はしばしば信頼性のある検
査結果を得ることを妨げるものである。消音波エ
ネルギのビームが金属パイプの壁に結合された時
に生じる複雑多様な屈折および後方散乱現象は一
般に、低い信号対雑音比を有するセンサ（受信
器）変換器にてエコーの形で受けられ、欠陥の正
確な確認に関しては非常に不確実でしばしば信頼
性のないデータの解釈がなされる。信号対雑音比
の不利なものは、より不確実なものであつても捜
し出された欠陥の寸法を定めるのに利用され得る
ような頼みになる情報として獲得されてしまう。
したがつて、本発明の主目的は、試験データが有
利な信号対雑音比となる超音波試験のための新規
で改善された方法を提供することである。
従来の技術
米国特許第4435984号明細書はバイメタル粗粒
子材料内のクラツクを検出する超音波多ビーム技
術を開示している。この特許の方法は、パルス波
形整形およびビーム形成、スペクトルおよび指向
性アベレージングおよび空間的フイルタリングお
よびパターン認識に加えて多ビーム、帯域および
パルスを利用している。米国特許第4435984号の
方法は検査しようとするパイプに関して異なつた
角度方向で間隔を置いて設けられた一対の変換器
を利用している。普通の動作において、短かい横
波のパルスを間隔を置いた変換器によつて試験対
象物に連続的に伝ぱんさせ、その変換器にて受信
されたエコーを分析して欠陥の特性を定める。そ
の特許権者がもくろんだ手動確認方式は縦波と横
波の両方を欠陥があると思われる方へ伝達させる
ことを含んでいた。
子材料内のクラツクを検出する超音波多ビーム技
術を開示している。この特許の方法は、パルス波
形整形およびビーム形成、スペクトルおよび指向
性アベレージングおよび空間的フイルタリングお
よびパターン認識に加えて多ビーム、帯域および
パルスを利用している。米国特許第4435984号の
方法は検査しようとするパイプに関して異なつた
角度方向で間隔を置いて設けられた一対の変換器
を利用している。普通の動作において、短かい横
波のパルスを間隔を置いた変換器によつて試験対
象物に連続的に伝ぱんさせ、その変換器にて受信
されたエコーを分析して欠陥の特性を定める。そ
の特許権者がもくろんだ手動確認方式は縦波と横
波の両方を欠陥があると思われる方へ伝達させる
ことを含んでいた。
発明の概要
本発明は、金属配管内のクラツクの非常に信頼
性のある検出を可能にするだけでなく、これが最
も重要であるが、検出されたクラツクの寸法を測
定する信頼性のある方法を与える、非常に有利な
信号対雑音比を有するエコーによつて特徴付けら
れる新規かつ改善された超音波試験方法である。
性のある検出を可能にするだけでなく、これが最
も重要であるが、検出されたクラツクの寸法を測
定する信頼性のある方法を与える、非常に有利な
信号対雑音比を有するエコーによつて特徴付けら
れる新規かつ改善された超音波試験方法である。
簡単に述べれば、好適な形の本発明は、たとえ
ばクラツドまたは非クラツド金属パイプの壁のよ
うに、向き合つた表面を有する金属体内の欠陥を
検出する超音波試験方法である。この方法は、パ
イプまたは他の試験対象物内の超音波エネルギの
ビームを試験対象物の表面に垂直な線に関して
23°ないし28°の範囲の平均入射角で第１の位置か
ら伝ぱんさせ、これによつて横波（Ｓ波）および
縦波（Ｌ波）の両方をパイプ内に生じさせること
を含んでいる。横波および縦波は実質上等しい振
幅を有するが超音波変換器アセンブリ・試験対象
物の界面では異なつた屈折角度を有している。横
波は試験対象物の対向する内側表面にて反射さ
れ、一部分は第２縦モード波に変換される。さら
に、通常は試験対象物の内側表面の輪郭づたいに
進む沿面移動縦波が形成される。縦波おびモード
変換された縦波、すなわち第２および沿面移動縦
波、は試験対象物内の問題の領域に遭遇すること
になる。問題の領域が欠陥を取り巻いていたとす
れば、縦波、モード変換された縦波および沿面移
動縦波のエコーが反射されてきて第２の位置で受
信される。受信器変換器は第１の位置に隣接した
その第２の位置に位置され、試験対象物の表面に
垂直な線に関して12°ないし28°の範囲の角度に向
けられている。縦波のエコーとモード変換された
縦波および沿面移動縦波双方のエコーとが到達す
る時間間隔は決められており、その領域内での欠
陥の大きさは決められた時間間隔に従つて決定さ
れる。欠陥がクラツクであれば、伝ぱんされた縦
波および沿面移動縦波に相応したエコーの到達の
時間はそのクラツクの実際の深さの情報を与える
ものであり、それゆえ伝ぱんされた縦波およびモ
ード変換された縦波に相応したエコーの到達の時
間間隔に由来する情報を確かめることができる。
ばクラツドまたは非クラツド金属パイプの壁のよ
うに、向き合つた表面を有する金属体内の欠陥を
検出する超音波試験方法である。この方法は、パ
イプまたは他の試験対象物内の超音波エネルギの
ビームを試験対象物の表面に垂直な線に関して
23°ないし28°の範囲の平均入射角で第１の位置か
ら伝ぱんさせ、これによつて横波（Ｓ波）および
縦波（Ｌ波）の両方をパイプ内に生じさせること
を含んでいる。横波および縦波は実質上等しい振
幅を有するが超音波変換器アセンブリ・試験対象
物の界面では異なつた屈折角度を有している。横
波は試験対象物の対向する内側表面にて反射さ
れ、一部分は第２縦モード波に変換される。さら
に、通常は試験対象物の内側表面の輪郭づたいに
進む沿面移動縦波が形成される。縦波おびモード
変換された縦波、すなわち第２および沿面移動縦
波、は試験対象物内の問題の領域に遭遇すること
になる。問題の領域が欠陥を取り巻いていたとす
れば、縦波、モード変換された縦波および沿面移
動縦波のエコーが反射されてきて第２の位置で受
信される。受信器変換器は第１の位置に隣接した
その第２の位置に位置され、試験対象物の表面に
垂直な線に関して12°ないし28°の範囲の角度に向
けられている。縦波のエコーとモード変換された
縦波および沿面移動縦波双方のエコーとが到達す
る時間間隔は決められており、その領域内での欠
陥の大きさは決められた時間間隔に従つて決定さ
れる。欠陥がクラツクであれば、伝ぱんされた縦
波および沿面移動縦波に相応したエコーの到達の
時間はそのクラツクの実際の深さの情報を与える
ものであり、それゆえ伝ぱんされた縦波およびモ
ード変換された縦波に相応したエコーの到達の時
間間隔に由来する情報を確かめることができる。
本発明によれば、時間間隔対欠陥寸法に関する
データベースがクラツクまたは他の欠陥の大きさ
を決めるのに使用される。発信器および受信器
は、本発明によれば、音響的に絶縁された超音波
変換器である。
データベースがクラツクまたは他の欠陥の大きさ
を決めるのに使用される。発信器および受信器
は、本発明によれば、音響的に絶縁された超音波
変換器である。
第１および第２の取付部材は好適にはたとえば
ルーサイト（商標名）プラスチツクのような低い
音響減衰特性を有する材料のウエツジがよい。
ルーサイト（商標名）プラスチツクのような低い
音響減衰特性を有する材料のウエツジがよい。
実施例
図面を参照すれば、パイプ１０を試験する超音
波装置は符号１２によつて一般的に示してある。
超音波装置１２はたとえば、パイプ１０の内表面
にできたクラツクを検出したり検出したクラツク
の深さを測定するのに利用することができる。図
面には模範的なクラツクを符号１４で示してあ
る。超音波装置１２は好適には、原子力発電施設
において使用されているようなステンレス鋼パイ
プ内のきずまたは欠陥を検出するのに使用される
のがよい。
波装置は符号１２によつて一般的に示してある。
超音波装置１２はたとえば、パイプ１０の内表面
にできたクラツクを検出したり検出したクラツク
の深さを測定するのに利用することができる。図
面には模範的なクラツクを符号１４で示してあ
る。超音波装置１２は好適には、原子力発電施設
において使用されているようなステンレス鋼パイ
プ内のきずまたは欠陥を検出するのに使用される
のがよい。
超音波装置１２は２つのプラツトフオームまた
はシユー２０および２２を包含し、これらは選択
的な長手方向または軸方向の移動（第１図では左
右に）およびパイプの中心軸を中心とする選択的
な角度位置決めのためのパイプ１０の外表面に位
置決めするようにされている。シユー２０および
２２は好適にはルーサイト（Lucite）プラスチツ
クまたは低い超音波減衰特性を有する他の材料と
するのがよい。シユー２０および２２はそれぞれ
一般に平らな取付面２４および２６が与えられて
いる。この取付面２４および２６はパイプ１０の
外表面から間隔を置かれ、しかもその面に対して
あらかじめ定めた角度に向けられている。取付面
２４はパイプ１０の外表面に垂直な線に関して
23°ないし28°の角度に向けられている。取付面２
６はパイプ１０の外表面に垂直な線に関して12°
ないし28°の角度に向けられている。パイプ１０
は通常、1.3ないし3.8センチメートル（0.5〜1.5
インチ）の範囲の厚さを有する。上述の角度は主
として、試験対象物の厚さと、シユー２０および
２２を構成している材料とによつて決定される。
はシユー２０および２２を包含し、これらは選択
的な長手方向または軸方向の移動（第１図では左
右に）およびパイプの中心軸を中心とする選択的
な角度位置決めのためのパイプ１０の外表面に位
置決めするようにされている。シユー２０および
２２は好適にはルーサイト（Lucite）プラスチツ
クまたは低い超音波減衰特性を有する他の材料と
するのがよい。シユー２０および２２はそれぞれ
一般に平らな取付面２４および２６が与えられて
いる。この取付面２４および２６はパイプ１０の
外表面から間隔を置かれ、しかもその面に対して
あらかじめ定めた角度に向けられている。取付面
２４はパイプ１０の外表面に垂直な線に関して
23°ないし28°の角度に向けられている。取付面２
６はパイプ１０の外表面に垂直な線に関して12°
ないし28°の角度に向けられている。パイプ１０
は通常、1.3ないし3.8センチメートル（0.5〜1.5
インチ）の範囲の厚さを有する。上述の角度は主
として、試験対象物の厚さと、シユー２０および
２２を構成している材料とによつて決定される。
超音波発生器３０、すなわち圧電気結晶体、は
シユー２０の取付面２４の上に取付けられる。超
音波発生器３０は、励起されると、取付面２４に
垂直な軸Ｔを有する超音波エネルギの指向性の強
いビームを発生する。受信器、結晶体、３２は取
付面２６の上に取付けられている。受信器３２は
取付面２６に垂直な軸Ｒを有している。シユー２
０および２２の間には受信器３２を超音波発生器
３０から音響的に絶縁する音響絶縁体３４が配設
されている。この音響絶縁体３４はたとえばコル
クとすることができる。軸ＴおよびＲがそれぞれ
パイプ１０の外表面で交わる点の距離はＤで与え
てある。
シユー２０の取付面２４の上に取付けられる。超
音波発生器３０は、励起されると、取付面２４に
垂直な軸Ｔを有する超音波エネルギの指向性の強
いビームを発生する。受信器、結晶体、３２は取
付面２６の上に取付けられている。受信器３２は
取付面２６に垂直な軸Ｒを有している。シユー２
０および２２の間には受信器３２を超音波発生器
３０から音響的に絶縁する音響絶縁体３４が配設
されている。この音響絶縁体３４はたとえばコル
クとすることができる。軸ＴおよびＲがそれぞれ
パイプ１０の外表面で交わる点の距離はＤで与え
てある。
本発明の説明のために、クラツク１４がパイプ
１０の内表面から実質的に直角に延びた一般的な
直線状のクラツクとして示してある。超音波装置
１２はクラツク１４に関して選択的に角度および
軸方向の位置決めがなされ、その結果、図面に示
しかつ以下に述べるような関係が得られる。超音
波装置１２およびこの装置によつて実行される超
音波試験方法は図示の位置への到達を定める手段
を与えるものであることが認められよう。
１０の内表面から実質的に直角に延びた一般的な
直線状のクラツクとして示してある。超音波装置
１２はクラツク１４に関して選択的に角度および
軸方向の位置決めがなされ、その結果、図面に示
しかつ以下に述べるような関係が得られる。超音
波装置１２およびこの装置によつて実行される超
音波試験方法は図示の位置への到達を定める手段
を与えるものであることが認められよう。
超音波発生器３０によつて作られるビームはシ
ユー２０の低減衰率媒体を介して軸Ｔを通り、パ
イプ１０の外表面の点４０に突き当たる。点４０
においてパイプ１０の表面に垂直な線に対する軸
Ｔの入射角はaTで示してある。本発明に従つて必
要な波モード変換を得るためには、角度aTはシユ
ー２０およびパイプ１０の構成材料とパイプの厚
さとによつて決められる特定の臨界角度aCより小
さいことが重要である。本発明によれば角度aTは
次の関係を満足させている。
ユー２０の低減衰率媒体を介して軸Ｔを通り、パ
イプ１０の外表面の点４０に突き当たる。点４０
においてパイプ１０の表面に垂直な線に対する軸
Ｔの入射角はaTで示してある。本発明に従つて必
要な波モード変換を得るためには、角度aTはシユ
ー２０およびパイプ１０の構成材料とパイプの厚
さとによつて決められる特定の臨界角度aCより小
さいことが重要である。本発明によれば角度aTは
次の関係を満足させている。
23°aT28°
aT＜aC
超音波ビームはシユー２０とパイプ１０の壁と
の界面にて最初に経路Ｌを通る縦波成分と最初に
経路Ｓを通る横波成分とに屈折される。屈折され
た横波の軸はパイプ１０の表面に垂直に交差する
線に関してbSで示した角度を成している。屈折さ
れた長手方向縦波の軸はパイプ１０の表面に垂直
な同じ線に関してbLで示した角度を成している。
超音波エネルギの発生されたビームの縦波成分お
よび横波成分への前述の変換は、角度aTが臨界角
度aCに等しいか小さいという条件でのみ発生する
と認識すべきである。縦波および横波の振幅は実
質的に等しい。
の界面にて最初に経路Ｌを通る縦波成分と最初に
経路Ｓを通る横波成分とに屈折される。屈折され
た横波の軸はパイプ１０の表面に垂直に交差する
線に関してbSで示した角度を成している。屈折さ
れた長手方向縦波の軸はパイプ１０の表面に垂直
な同じ線に関してbLで示した角度を成している。
超音波エネルギの発生されたビームの縦波成分お
よび横波成分への前述の変換は、角度aTが臨界角
度aCに等しいか小さいという条件でのみ発生する
と認識すべきである。縦波および横波の振幅は実
質的に等しい。
横波は波の先頭が内表面１１の点５０に到達す
るまで経路Ｓに沿つて進行する。横波が内表面１
１で反射すると、経路S′を通る縦波と経路S″で示
したように内表面１１を沿面移動する縦波とにモ
ード変換が行なわれる。モード変換された縦波の
反射角の余角はcSで与えてある。このモード変換
された縦波はこれがクラツク１４の表面の点６０
に到達するまでパイプ壁を進行する。モード変換
された縦波が点６０で反射すると、パイプ１０の
外表面とシユー２２との間の界面の点７０に到達
するまで経路Ｓに沿つてパイプ壁を進行する縦
モード波が生ずる。エコーはパイプ１０とシユー
２２との界面にて屈折角度aRで屈折されて受信器
３２によつて受けられるようシユー２２内の経路
Ｒをたどる。クラツク１４の点６０からのエコー
は非常に適切に定義される。本発明によれば、角
度aRは次の関係を満足させている。
るまで経路Ｓに沿つて進行する。横波が内表面１
１で反射すると、経路S′を通る縦波と経路S″で示
したように内表面１１を沿面移動する縦波とにモ
ード変換が行なわれる。モード変換された縦波の
反射角の余角はcSで与えてある。このモード変換
された縦波はこれがクラツク１４の表面の点６０
に到達するまでパイプ壁を進行する。モード変換
された縦波が点６０で反射すると、パイプ１０の
外表面とシユー２２との間の界面の点７０に到達
するまで経路Ｓに沿つてパイプ壁を進行する縦
モード波が生ずる。エコーはパイプ１０とシユー
２２との界面にて屈折角度aRで屈折されて受信器
３２によつて受けられるようシユー２２内の経路
Ｒをたどる。クラツク１４の点６０からのエコー
は非常に適切に定義される。本発明によれば、角
度aRは次の関係を満足させている。
12°aR28°
経路Ｌをたどつてきた長手方向縦波はクラツク
１４の先端１６に当り、経路L′に沿つて点７０の
方へ反射され、パイプ１０とシユー２２との界面
にて屈折され、シユー２２を通つて受信器３２へ
進む。受信器３２に到達した先端１６からのエコ
ー信号もまた非常に適切に定義される。
１４の先端１６に当り、経路L′に沿つて点７０の
方へ反射され、パイプ１０とシユー２２との界面
にて屈折され、シユー２２を通つて受信器３２へ
進む。受信器３２に到達した先端１６からのエコ
ー信号もまた非常に適切に定義される。
パイプ１０の内表面をたどる（経路S″として
示してある）沿面移動波はクラツク１４の底部か
ら反射される。クラツクの底部から反射されたエ
ネルギの一部はシユー２２との界面に到達して屈
折され、受信器３２によつて電気信号に変換され
る。
示してある）沿面移動波はクラツク１４の底部か
ら反射される。クラツクの底部から反射されたエ
ネルギの一部はシユー２２との界面に到達して屈
折され、受信器３２によつて電気信号に変換され
る。
クラツク１４がないときは、超音波エネルギの
ビームの縦成分とそのモード変換された縦成分と
は図示のように点８０で交わると認識すべきであ
る。もし平らな反射器が点８０に位置されていれ
ば、ビームの縦成分は反射して点４０まで戻され
ることになる。加えて、モード変換された縦波は
そのような平らな反射器によつて反射されて点５
０まで戻されることになる。
ビームの縦成分とそのモード変換された縦成分と
は図示のように点８０で交わると認識すべきであ
る。もし平らな反射器が点８０に位置されていれ
ば、ビームの縦成分は反射して点４０まで戻され
ることになる。加えて、モード変換された縦波は
そのような平らな反射器によつて反射されて点５
０まで戻されることになる。
受信器３２は、結晶への超音波エネルギ入力を
可視表示できる表示装置（図示しない）へ増幅回
路を介して接続される。本発明によれば、受信器
３２は超音波発生器３０から距離Ｄの間隔を置か
れ、その超音波発生器３０とは音響的に絶縁され
て、信号対雑音比を改善している。上述の前後一
列に並んだ変換器の関係はクラツク１４の先端１
６から反射されたエネルギに相応するデータを改
善する一方、従来の超音波変換器の発信号／受信
器の配置と比較してクラツクの側部からのエコー
の大きさを低減させている。
可視表示できる表示装置（図示しない）へ増幅回
路を介して接続される。本発明によれば、受信器
３２は超音波発生器３０から距離Ｄの間隔を置か
れ、その超音波発生器３０とは音響的に絶縁され
て、信号対雑音比を改善している。上述の前後一
列に並んだ変換器の関係はクラツク１４の先端１
６から反射されたエネルギに相応するデータを改
善する一方、従来の超音波変換器の発信号／受信
器の配置と比較してクラツクの側部からのエコー
の大きさを低減させている。
点５０に伝ぱんされてきた横波が到達したとき
も横波ビーム成分（図示しない）が生じ、クラツ
ク１４から点７０へ反射され、受信器３２によつ
て受信されることになる。このエコーは測定には
関与しない。
も横波ビーム成分（図示しない）が生じ、クラツ
ク１４から点７０へ反射され、受信器３２によつ
て受信されることになる。このエコーは測定には
関与しない。
色々なエコーが異なつた時間に受信器３２に到
達することを認識すべきである。超音波装置１２
がクラツクの生じた問題の領域を丹念に調べるよ
う位置されている場合には、受けたエコーは、受
信器３２によつて電圧に変換されると、一般には
第２図に示したように高エネルギ、大振幅の信号
の形を呈する。第２図において、縦軸は受信エネ
ルギの振幅であり、横軸は時間軸である。符号１
００で示した第１の信号は先端１６からの縦波の
反射に相当する受信エネルギＥを表わしている。
符号１０２で示した第２の信号は超音波ビームの
点６０での反射から受信器３２によつて受信され
たエネルギを表わしている。第１の信号１００と
第２の信号１０２との発生の時間間隔ｔはクラツ
ク１４の先端１６と点６０との間の距離を表わし
ている。前述の受信エコー信号は十分によく定義
されているのでこの信号は容易に同一性を確認で
き、対応する時間間隔を正確に定めることができ
る。試験経過を通じて、先端１６と点６０との間
の距離と対応する時間間隔t1との間の関係が次第
に明らかにされるようになり、この結果、クラツ
クの深さｄは対応するエコー信号対の受信の時間
間隔ｔを定めることによつて測定することができ
る。
達することを認識すべきである。超音波装置１２
がクラツクの生じた問題の領域を丹念に調べるよ
う位置されている場合には、受けたエコーは、受
信器３２によつて電圧に変換されると、一般には
第２図に示したように高エネルギ、大振幅の信号
の形を呈する。第２図において、縦軸は受信エネ
ルギの振幅であり、横軸は時間軸である。符号１
００で示した第１の信号は先端１６からの縦波の
反射に相当する受信エネルギＥを表わしている。
符号１０２で示した第２の信号は超音波ビームの
点６０での反射から受信器３２によつて受信され
たエネルギを表わしている。第１の信号１００と
第２の信号１０２との発生の時間間隔ｔはクラツ
ク１４の先端１６と点６０との間の距離を表わし
ている。前述の受信エコー信号は十分によく定義
されているのでこの信号は容易に同一性を確認で
き、対応する時間間隔を正確に定めることができ
る。試験経過を通じて、先端１６と点６０との間
の距離と対応する時間間隔t1との間の関係が次第
に明らかにされるようになり、この結果、クラツ
クの深さｄは対応するエコー信号対の受信の時間
間隔ｔを定めることによつて測定することができ
る。
クラツクの底部から反射されて来た沿面移動波
を含むエネルギに相応する信号は符号１０４で示
してある。クラツクの先端からのエコーの受信と
クラツクの底部からのエコーの受信との間の時間
t2は実際のクラツクの深さに相応する。したがつ
て、時間遅れt2は、中に異なつた長さのスロツト
が形成された各種壁厚のパイプを試験することに
よつて用意された長さ対t1のプロツトからクラツ
ク長さを読取ることによつて決定されたクラツク
長さ測定値を証明するのに利用することができ
る。
を含むエネルギに相応する信号は符号１０４で示
してある。クラツクの先端からのエコーの受信と
クラツクの底部からのエコーの受信との間の時間
t2は実際のクラツクの深さに相応する。したがつ
て、時間遅れt2は、中に異なつた長さのスロツト
が形成された各種壁厚のパイプを試験することに
よつて用意された長さ対t1のプロツトからクラツ
ク長さを読取ることによつて決定されたクラツク
長さ測定値を証明するのに利用することができ
る。
第２図に示した信号は実質的に平行な壁を有す
る対象物について行なつたテストの代表例であ
る。モード変換された縦波のエコーに相当する信
号１０２および１０４は壁面が平行でなければ部
分的に失なわれることになろう。これらの信号が
信頼性をもつて使用できるにはあまりにも小さく
なりすぎると、異常の存在および場所に関する情
報は超音波発生器３０の励起とクラツクの先端か
らのエコーの受信との間の時間、すなわち時間遅
れt3から引き出すことができる。しかし、時間t3
は異常が実際にクラツクであることを証明するの
に十分な情報を与えるものではない。好ましい情
況としては、試験対象物の壁が実質的に平行であ
り、第２図によつて示された３つのエコー全てが
利用できることである。
る対象物について行なつたテストの代表例であ
る。モード変換された縦波のエコーに相当する信
号１０２および１０４は壁面が平行でなければ部
分的に失なわれることになろう。これらの信号が
信頼性をもつて使用できるにはあまりにも小さく
なりすぎると、異常の存在および場所に関する情
報は超音波発生器３０の励起とクラツクの先端か
らのエコーの受信との間の時間、すなわち時間遅
れt3から引き出すことができる。しかし、時間t3
は異常が実際にクラツクであることを証明するの
に十分な情報を与えるものではない。好ましい情
況としては、試験対象物の壁が実質的に平行であ
り、第２図によつて示された３つのエコー全てが
利用できることである。
本発明による方法を使用した一例においては、
装置１２のような超音波装置は2.54センチメート
ル（１インチ）の壁厚を有するステンレス鋼パイ
プ内のクラツクの試験に関連して連続的に使用さ
れる。試料パイプの内側には異なつた深さのスロ
ツトをあらかじめ形成しておく。超音波装置１２
は試料パイプの外表面に沿つて順次移動すること
によりパイプの問題の部分を試験する。受信器３
２によつて発生された信号をブラウン管上に表示
させる。表示された信号は明確に認別できるピー
ク振幅を有し、エコー信号対は容易に確認され
る。
装置１２のような超音波装置は2.54センチメート
ル（１インチ）の壁厚を有するステンレス鋼パイ
プ内のクラツクの試験に関連して連続的に使用さ
れる。試料パイプの内側には異なつた深さのスロ
ツトをあらかじめ形成しておく。超音波装置１２
は試料パイプの外表面に沿つて順次移動すること
によりパイプの問題の部分を試験する。受信器３
２によつて発生された信号をブラウン管上に表示
させる。表示された信号は明確に認別できるピー
ク振幅を有し、エコー信号対は容易に確認され
る。
試験試料からのデータはデータベースを構築す
るのに使用され、これからその後に時間間隔t1お
よびt2の関数として実際の欠陥の寸法が決められ
る。
るのに使用され、これからその後に時間間隔t1お
よびt2の関数として実際の欠陥の寸法が決められ
る。
本発明の特に有効な特質はあらかじめ定めた時
間間隔で試験して既知のクラツクが生長している
かどうかを判断できることである。これは本発明
によつて得られる測定の正確さのため本発明の技
術によつてのみ可能なのである。
間間隔で試験して既知のクラツクが生長している
かどうかを判断できることである。これは本発明
によつて得られる測定の正確さのため本発明の技
術によつてのみ可能なのである。
以上本発明をその好適な実施例について詳述し
たが本発明はこの特定の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の精神の範囲内において幾多の
変化変形をなすことができる。
たが本発明はこの特定の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の精神の範囲内において幾多の
変化変形をなすことができる。
第１図は本発明方法による超音波試験装置およ
び被試験パイプを部分破断、部分断面および部分
概略にて示した横断面図、第２図は第１図の装置
の使用を通じ本発明の方法を実施して発生された
規模的試験データを示す図である。 １０……パイプ、１１……内表面、１２……超
音波装置、１４……クラツク、１６……先端、２
０，２２……シユー、２４，２６……取付面、３
０……超音波発生器、３２……受信器、３４……
音響絶縁体。
び被試験パイプを部分破断、部分断面および部分
概略にて示した横断面図、第２図は第１図の装置
の使用を通じ本発明の方法を実施して発生された
規模的試験データを示す図である。 １０……パイプ、１１……内表面、１２……超
音波装置、１４……クラツク、１６……先端、２
０，２２……シユー、２４，２６……取付面、３
０……超音波発生器、３２……受信器、３４……
音響絶縁体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 向き合つた表面を有する固体対象物中の異常
を測定する方法であつて、 第１の位置から超音波エネルギのビームを発信
させてそのビームの軸を試験対象物の第１の表面
に垂直な線に関して23°ないし28°の範囲の角度で
その第１の表面に交差させそれによつて前記対象
物内に実質的に等しい振幅の横モード波および縦
モード波を伝ぱんさせ、 通常前記第１の表面に向き合つて配置される前
記対象物の第２の表面にて前記横モード波を反射
させてその横モード波を含むエネルギの一部を縦
モード波に変換させ、 試験対象物内の異常からの前記縦モード波のエ
コーと前記モード変換されたエコーとを前記第１
の位置から間隔を置いた第２の位置において前記
第１の表面で屈折されて連続的に受信し、 対象物との交差前における前記発信されたビー
ムをその屈折後の前記エコーから音響的に絶縁
し、 伝ぱんされた縦波の異常からの反射に相応した
エコーの受信とモード変換された波の異常からの
反射に相応したエコーの受信との間の時間遅れを
測定し、 測定した時間遅れをあらかじめ記録した時間遅
れ対異常の寸法のデータと比較する、 ことからなる金属媒体の欠陥の超音波測定方法。 ２ 発信および受信の各ステツプは圧電気結晶体
を試験対象物の第１の表面から間隔を置くように
してなる特許請求の範囲第１項記載の金属媒体の
欠陥の超音波測定方法。 ３ 受信用圧電気結晶体は対象物の第１の表面に
垂直な線に関して12°ないし28°の範囲の角度に向
けられた軸を定めている特許請求の範囲第２項記
載の金属媒体の欠陥の超音波測定方法。 ４ 試験対象物は実質的に平行な内壁面および外
壁面を有する管状部材とし、第１の表面はその管
状部材の外壁面である特許請求の範囲第１項記載
の金属媒体の欠陥の超音波測定方法。 ５ 間隔を置くようにするステツプは低い音響減
衰特性を有する材料でなる部材の上に圧電気結晶
体を取付け、その部材を介して結晶体へおよび結
晶体からの超音波エネルギを結合するようにした
特許請求の範囲第２項記載の金属媒体の欠陥の超
音波測定方法。 ６ 絶縁するステツプは間隔部材の間の音響絶縁
体を位置させることからなる特許請求の範囲第１
項記載の金属媒体の欠陥の超音波測定方法。 ７ 測定するステツプは対象物の第２の表面から
異常の方へ直接反射されてモード変換された波の
異常からの反射と対象物の実質的に第２の表面づ
たいに進むモード変換された波の異常からの反射
とに基づいて発生されたエコーに相応する信号を
検出することからなる特許請求の範囲第１項記載
の金属媒体の欠陥の超音波測定方法。 ８ 異常は内壁面から生じているクラツクであ
り、伝ぱんされた縦モードはそのクラツクの先端
から反射されて最初に連続的に受信されるエコー
である特許請求の範囲第７項記載の金属媒体の欠
陥の超音波測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US741699 | 1985-06-06 | ||
| US06/741,699 US4658649A (en) | 1985-06-06 | 1985-06-06 | Ultrasonic method and device for detecting and measuring defects in metal media |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283864A JPS61283864A (ja) | 1986-12-13 |
| JPH0352908B2 true JPH0352908B2 (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=24981805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61129340A Granted JPS61283864A (ja) | 1985-06-06 | 1986-06-05 | 金属媒体の欠陥の超音波測定方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4658649A (ja) |
| JP (1) | JPS61283864A (ja) |
| KR (1) | KR890000607B1 (ja) |
| SE (1) | SE459617B (ja) |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5125272A (en) * | 1989-03-16 | 1992-06-30 | The Babcock & Wilcox Company | Ultrasonic crack sizing method |
| DE3930744A1 (de) * | 1989-09-14 | 1991-03-28 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur erfassung von rissen |
| US5420898A (en) * | 1992-03-17 | 1995-05-30 | Combustion Engineering, Inc. | Remote manipulator |
| DE4222419A1 (de) * | 1992-07-08 | 1994-01-13 | Siemens Ag | Ultraschallwandler-Anordnung zur Ultraschallprüfung von Tandemfehlern |
| US5406849A (en) * | 1992-07-31 | 1995-04-18 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce | Method and apparatus for detecting guided leaky waves in acoustic microscopy |
| US5383365A (en) * | 1992-09-17 | 1995-01-24 | The Babcock & Wilcox Company | Crack orientation determination and detection using horizontally polarized shear waves |
| US5307680A (en) * | 1992-10-21 | 1994-05-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Method and apparatus for visualization of internal stresses in solid non-transparent materials by elastoacoustic technique |
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| US5681996A (en) * | 1996-08-01 | 1997-10-28 | Beloit Technologies, Inc. | Ultrasonic device for inspection of metal parts |
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