JPH10185881A - 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷方法及び超音波探傷装置Info
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- JPH10185881A JPH10185881A JP8340093A JP34009396A JPH10185881A JP H10185881 A JPH10185881 A JP H10185881A JP 8340093 A JP8340093 A JP 8340093A JP 34009396 A JP34009396 A JP 34009396A JP H10185881 A JPH10185881 A JP H10185881A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被探傷材の厚さ方向で略同じ感度で球状欠陥
を探傷し得、被探傷材の表面近傍での不感帯が狭く、被
探傷材端部の未探傷領域が可及的に少ない超音波探傷方
法及びその実施に使用する装置を提供する。 【解決手段】 制御装置９は、ディレイボード５に、デ
ィレイ装置４の１６チャネルと送受信器３の３２チャネ
ルとの接続位置を、アレイ型探触子１の一端側から１チ
ャネルずつ他端方向へずれるように移動させることによ
って、溶接管20の周方向へ電子走査して溶接部21を探傷
する。このとき、制御装置９は、周方向の探傷位置を１
チャネルずらす都度、その位置で、溶接管20の外周面近
傍，内周面近傍及び両者の中央位置に集束点Ｃをそれぞ
れ設定した場合の各遅延時間をディレイ装置４に与え、
また、集束点Ｃに対応するゲートを信号抽出器７に与え
る。
を探傷し得、被探傷材の表面近傍での不感帯が狭く、被
探傷材端部の未探傷領域が可及的に少ない超音波探傷方
法及びその実施に使用する装置を提供する。 【解決手段】 制御装置９は、ディレイボード５に、デ
ィレイ装置４の１６チャネルと送受信器３の３２チャネ
ルとの接続位置を、アレイ型探触子１の一端側から１チ
ャネルずつ他端方向へずれるように移動させることによ
って、溶接管20の周方向へ電子走査して溶接部21を探傷
する。このとき、制御装置９は、周方向の探傷位置を１
チャネルずらす都度、その位置で、溶接管20の外周面近
傍，内周面近傍及び両者の中央位置に集束点Ｃをそれぞ
れ設定した場合の各遅延時間をディレイ装置４に与え、
また、集束点Ｃに対応するゲートを信号抽出器７に与え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて溶
接部に生じた欠陥を探傷する方法及びその実施に使用す
る装置に関する。
接部に生じた欠陥を探傷する方法及びその実施に使用す
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＡＷ，ＥＲＷ，ＴＩＧ溶接又はレーザ
溶接法等によって製管された溶接管の溶接部には、２次
元的な欠陥である面状欠陥、及び３次元的な欠陥であり
断面積が小さい球状欠陥が発生するため、超音波を用い
て溶接部を探傷しそれら欠陥の有無を判定している。
溶接法等によって製管された溶接管の溶接部には、２次
元的な欠陥である面状欠陥、及び３次元的な欠陥であり
断面積が小さい球状欠陥が発生するため、超音波を用い
て溶接部を探傷しそれら欠陥の有無を判定している。
【０００３】図13及び図14は従来の超音波探傷方法を説
明する説明図であり、図13は溶接管の溶接部に超音波を
斜めに入射する斜角法を、また図14は溶接部に超音波を
垂直に入射する垂直法をそれぞれ示している。図13，図
14において、20は溶接管を、21は溶接部を、Ｋは欠陥を
それぞれ示している。また、溶接管20は軸長方向に直交
する方向での部分破断面として表している。
明する説明図であり、図13は溶接管の溶接部に超音波を
斜めに入射する斜角法を、また図14は溶接部に超音波を
垂直に入射する垂直法をそれぞれ示している。図13，図
14において、20は溶接管を、21は溶接部を、Ｋは欠陥を
それぞれ示している。また、溶接管20は軸長方向に直交
する方向での部分破断面として表している。
【０００４】図13に示したように、斜角法では、（ａ）
の如く、溶接管20の外周面の溶接部21近傍に配置した第
１探触子から溶接管20に縦波超音波を、溶接管20の法線
に対して所定の角度で入射し、横波に変換された超音波
を直接、溶接部21の溶接管20の内周面側領域に斜めに伝
播させ、欠陥Ｋによるエコーを検出して前記領域を探傷
する。また、図13（ｂ）の如く、第１探触子より溶接部
21に遠い位置に配置した第２探触子から、溶接管20に入
射した超音波を溶接管20の内周面で反射させて、溶接部
21の溶接管20の外周面側領域に斜めに伝播させ、欠陥Ｋ
によるエコーを検出して前記領域を探傷する。
の如く、溶接管20の外周面の溶接部21近傍に配置した第
１探触子から溶接管20に縦波超音波を、溶接管20の法線
に対して所定の角度で入射し、横波に変換された超音波
を直接、溶接部21の溶接管20の内周面側領域に斜めに伝
播させ、欠陥Ｋによるエコーを検出して前記領域を探傷
する。また、図13（ｂ）の如く、第１探触子より溶接部
21に遠い位置に配置した第２探触子から、溶接管20に入
射した超音波を溶接管20の内周面で反射させて、溶接部
21の溶接管20の外周面側領域に斜めに伝播させ、欠陥Ｋ
によるエコーを検出して前記領域を探傷する。
【０００５】このような斜角法にあっては、超音波が溶
接部21を斜めに伝播するため、溶接管20の厚さ方向に発
生する面状欠陥は高感度に検出し得るものの、断面積が
小さい球状欠陥の検出感度が低い。
接部21を斜めに伝播するため、溶接管20の厚さ方向に発
生する面状欠陥は高感度に検出し得るものの、断面積が
小さい球状欠陥の検出感度が低い。
【０００６】一方、図14に示したように、垂直法では、
溶接管20の外周面から溶接部21に超音波を、溶接管20の
法線方向に入射し、欠陥Ｋによるエコーを検出して溶接
部21を探傷する。この垂直法にあっては、探触子に備え
られた振動子を周面状に湾曲させておくことによって、
超音波ビームを溶接管20の軸長方向に集束して線状のビ
ームを発生させることができ、この線状ビームで溶接部
21を探傷することによって球状欠陥の検出感度を向上さ
せることができる。
溶接管20の外周面から溶接部21に超音波を、溶接管20の
法線方向に入射し、欠陥Ｋによるエコーを検出して溶接
部21を探傷する。この垂直法にあっては、探触子に備え
られた振動子を周面状に湾曲させておくことによって、
超音波ビームを溶接管20の軸長方向に集束して線状のビ
ームを発生させることができ、この線状ビームで溶接部
21を探傷することによって球状欠陥の検出感度を向上さ
せることができる。
【０００７】しかし、線状ビームを用いても直径が１ｍ
ｍ以下の球状欠陥を検出することは困難であった。その
ため、振動子が球面凹状に成形してある点集束探触子を
用い、超音波ビームを一点に集束させることによって、
１ｍｍ以下の球状欠陥を検出する方法が開発されてい
る。
ｍ以下の球状欠陥を検出することは困難であった。その
ため、振動子が球面凹状に成形してある点集束探触子を
用い、超音波ビームを一点に集束させることによって、
１ｍｍ以下の球状欠陥を検出する方法が開発されてい
る。
【０００８】一方、特開昭62−192653号公報には、溶接
部の蛇行に対応すべく、複数の短冊状の振動子が並設し
てあるアレイ型探触子を用い、斜角法によって溶接管の
溶接部を探傷する方法が開示されている。例えば２８個
の短冊状の振動子を備えるアレイ型探触子を溶接管の周
方向に位置を異ならせて２つ配置し、アレイ型探触子内
の相隣る１９個の振動子を１ブロックとして、該当する
ブロックの振動子を振動させて超音波を発生させ、一方
のアレイ型探触子で溶接部の外周面側を探傷し、他方の
アレイ型探触子で溶接部の内周面側を探傷する。溶接管
の溶接部上には、溶接部の位置を検出する位置検出器が
配置してあり、該位置検出器の検出結果に基づいて、溶
接部からそれぞれのアレイ型探触子までの距離が一定に
なるように振動させるブロックの位置を変更する。これ
によって、溶接部が蛇行しても、それに追随して探傷を
行うことができる。
部の蛇行に対応すべく、複数の短冊状の振動子が並設し
てあるアレイ型探触子を用い、斜角法によって溶接管の
溶接部を探傷する方法が開示されている。例えば２８個
の短冊状の振動子を備えるアレイ型探触子を溶接管の周
方向に位置を異ならせて２つ配置し、アレイ型探触子内
の相隣る１９個の振動子を１ブロックとして、該当する
ブロックの振動子を振動させて超音波を発生させ、一方
のアレイ型探触子で溶接部の外周面側を探傷し、他方の
アレイ型探触子で溶接部の内周面側を探傷する。溶接管
の溶接部上には、溶接部の位置を検出する位置検出器が
配置してあり、該位置検出器の検出結果に基づいて、溶
接部からそれぞれのアレイ型探触子までの距離が一定に
なるように振動させるブロックの位置を変更する。これ
によって、溶接部が蛇行しても、それに追随して探傷を
行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述した点集束探触子
を用いる方法にあっては、１つの点集束探触子が探傷で
きる幅が溶接部の幅より狭いため、溶接管をオンライン
で探傷する場合、１つの点集束探触子を機械的に移動さ
せることによって溶接部を幅方向に走査することができ
ず、複数の点集束探触子を用いる必要がある。この場
合、各点集束探触子から溶接部に入射された超音波の相
互干渉を防ぐため、各点集束探触子を、溶接管の軸長方
向及び周方向に適宜距離を隔てて、即ち斜め方向に配置
しなければならない。
を用いる方法にあっては、１つの点集束探触子が探傷で
きる幅が溶接部の幅より狭いため、溶接管をオンライン
で探傷する場合、１つの点集束探触子を機械的に移動さ
せることによって溶接部を幅方向に走査することができ
ず、複数の点集束探触子を用いる必要がある。この場
合、各点集束探触子から溶接部に入射された超音波の相
互干渉を防ぐため、各点集束探触子を、溶接管の軸長方
向及び周方向に適宜距離を隔てて、即ち斜め方向に配置
しなければならない。
【００１０】ところで、超音波探傷法では、探触子と被
探傷材との間に接触媒質として水を介在させるが、前述
した如く複数の点集束探触子を用いる場合、例えば内周
面に開口を有するドーナツ殻状の容器の外周面に、該容
器の軸長方向及び周方向に適宜距離を隔てて複数の点集
束探触子を取付けたヘッドを用意しておき、該ヘッドを
溶接管に外嵌して溶接管によって前記開口を閉塞した
後、水を供給して探傷ヘッド内を満水状態にし、溶接管
又は探傷ヘッドを軸長方向に移動させて溶接部を探傷す
る。この場合、溶接管の端部にヘッドの一端が達し、容
器の開口から水が漏出する直前で探傷を終了する必要が
あり、ヘッドの軸長方向の長さ分だけ未探傷になり、溶
接管端部に広い未探傷領域が残存するという問題があっ
た。
探傷材との間に接触媒質として水を介在させるが、前述
した如く複数の点集束探触子を用いる場合、例えば内周
面に開口を有するドーナツ殻状の容器の外周面に、該容
器の軸長方向及び周方向に適宜距離を隔てて複数の点集
束探触子を取付けたヘッドを用意しておき、該ヘッドを
溶接管に外嵌して溶接管によって前記開口を閉塞した
後、水を供給して探傷ヘッド内を満水状態にし、溶接管
又は探傷ヘッドを軸長方向に移動させて溶接部を探傷す
る。この場合、溶接管の端部にヘッドの一端が達し、容
器の開口から水が漏出する直前で探傷を終了する必要が
あり、ヘッドの軸長方向の長さ分だけ未探傷になり、溶
接管端部に広い未探傷領域が残存するという問題があっ
た。
【００１１】また、次のような問題もあった。図15は点
集束探触子から溶接管に入射された超音波ビームの溶接
管厚さ方向の距離に対するビーム寸法を示すグラフと、
該超音波ビームで同じ大きさの欠陥を探傷した場合の溶
接管厚さ方向の距離に対するエコー高さを示すグラフと
を対比して表したものである。図15から明らかな如く、
点集束探触子を用いる方法では、同じ大きさの欠陥であ
っても、超音波ビームの集束点から遠くなるにつれて欠
陥のエコー高さが低くなっており、欠陥の誤判定を招来
する虞があった。
集束探触子から溶接管に入射された超音波ビームの溶接
管厚さ方向の距離に対するビーム寸法を示すグラフと、
該超音波ビームで同じ大きさの欠陥を探傷した場合の溶
接管厚さ方向の距離に対するエコー高さを示すグラフと
を対比して表したものである。図15から明らかな如く、
点集束探触子を用いる方法では、同じ大きさの欠陥であ
っても、超音波ビームの集束点から遠くなるにつれて欠
陥のエコー高さが低くなっており、欠陥の誤判定を招来
する虞があった。
【００１２】また、点集束探触子から出射されたビーム
の寸法は、徐々に狭くなった後にしだいに広くなる特性
を有しているため、可及的に高い感度で探傷すべく、超
音波ビームの集束点を溶接管の厚さ方向の略中央に設定
するが、この場合、溶接管の外周面での乱反射によって
生じるノイズエコーに欠陥エコーが埋没してしまう不感
帯が、外周面近傍の比較的広い範囲に発生するという問
題があった。
の寸法は、徐々に狭くなった後にしだいに広くなる特性
を有しているため、可及的に高い感度で探傷すべく、超
音波ビームの集束点を溶接管の厚さ方向の略中央に設定
するが、この場合、溶接管の外周面での乱反射によって
生じるノイズエコーに欠陥エコーが埋没してしまう不感
帯が、外周面近傍の比較的広い範囲に発生するという問
題があった。
【００１３】一方、特開昭62−192653号公報に開示され
た超音波探傷方法では、球状欠陥を高感度に検出するこ
とができない。また、アレイ型探触子を溶接管の軸長方
向に所定距離を隔てて２つ配置するため、両アレイ型探
触子を取り付けるヘッドの軸長方向の寸法が長く、溶接
管の端部の未探傷領域が広い。
た超音波探傷方法では、球状欠陥を高感度に検出するこ
とができない。また、アレイ型探触子を溶接管の軸長方
向に所定距離を隔てて２つ配置するため、両アレイ型探
触子を取り付けるヘッドの軸長方向の寸法が長く、溶接
管の端部の未探傷領域が広い。
【００１４】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは出射された超音波が
線集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ型探触
子を用い、相隣る複数の振動子を励振させて溶接部に入
射される各超音波を、被探傷材の厚さ方向の複数位置に
点集束させることによって、被探傷材の厚さ方向で略同
じ感度で球状欠陥を探傷し得、被探傷材の表面近傍での
不感帯が狭く、被探傷材端部の未探傷領域が可及的に少
ない超音波探傷方法及びその実施に使用する装置を提供
することにある。
であって、その目的とするところは出射された超音波が
線集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ型探触
子を用い、相隣る複数の振動子を励振させて溶接部に入
射される各超音波を、被探傷材の厚さ方向の複数位置に
点集束させることによって、被探傷材の厚さ方向で略同
じ感度で球状欠陥を探傷し得、被探傷材の表面近傍での
不感帯が狭く、被探傷材端部の未探傷領域が可及的に少
ない超音波探傷方法及びその実施に使用する装置を提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る超音波探
傷方法は、超音波を出射する複数の振動子を一列に配し
てなるアレイ型探触子を、溶接部を有する被探傷材に対
向配置し、相隣る複数の振動子を励振させて被探傷材の
溶接部を探傷する方法において、出射された超音波が線
集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ型探触子
を用い、該アレイ型探触子を溶接部に対向させて配置
し、各振動子から溶接部に入射されるそれぞれの超音波
を、被探傷材の厚さ方向の複数位置に点集束させること
を特徴とする。
傷方法は、超音波を出射する複数の振動子を一列に配し
てなるアレイ型探触子を、溶接部を有する被探傷材に対
向配置し、相隣る複数の振動子を励振させて被探傷材の
溶接部を探傷する方法において、出射された超音波が線
集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ型探触子
を用い、該アレイ型探触子を溶接部に対向させて配置
し、各振動子から溶接部に入射されるそれぞれの超音波
を、被探傷材の厚さ方向の複数位置に点集束させること
を特徴とする。
【００１６】第２発明に係る超音波探傷方法は、超音波
を出射する複数の振動子を一列に配してなるアレイ型探
触子を、振動子の配列方向が溶接管の周方向になるよう
に溶接管に対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させ
溶接管の溶接部を探傷する方法において、出射された超
音波が線集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ
型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接部に対向させ
て配置し、各振動子から溶接部に入射されるそれぞれの
超音波を、溶接管の厚さ方向の複数位置に点集束させる
ことを特徴とする。
を出射する複数の振動子を一列に配してなるアレイ型探
触子を、振動子の配列方向が溶接管の周方向になるよう
に溶接管に対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させ
溶接管の溶接部を探傷する方法において、出射された超
音波が線集束するように振動子を湾曲させてあるアレイ
型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接部に対向させ
て配置し、各振動子から溶接部に入射されるそれぞれの
超音波を、溶接管の厚さ方向の複数位置に点集束させる
ことを特徴とする。
【００１７】第３発明に係る超音波探傷方法は、第１又
は第２発明において、超音波を入射して得られる探傷信
号内において欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点
集束させる位置に応じて複数設定し、厚さ方向の各位置
で点集束させて得られる探傷信号について、対応する監
視領域内の信号を抽出し、抽出した信号に基づいて欠陥
の有無を判定することを特徴とする。
は第２発明において、超音波を入射して得られる探傷信
号内において欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点
集束させる位置に応じて複数設定し、厚さ方向の各位置
で点集束させて得られる探傷信号について、対応する監
視領域内の信号を抽出し、抽出した信号に基づいて欠陥
の有無を判定することを特徴とする。
【００１８】第４発明に係る超音波探傷装置は、超音波
を出射する複数の振動子を一列に配してなるアレイ型探
触子を溶接部を有する被探傷材に対向配置し、相隣る複
数の振動子を励振させ被探傷材の溶接部を探傷する装置
において、各振動子は周面状に湾曲させてあり、各振動
子から出射されるそれぞれの超音波を点集束すべく、各
振動子を励振させるパルスを遅延させる遅延手段と、点
集束を被探傷材の厚さ方向の複数位置で行うべく、各位
置に応じて前記パルスを遅延させる遅延時間をそれぞれ
設定する手段と、設定した各遅延時間を前記遅延手段に
与える手段とを備えることを特徴とする。
を出射する複数の振動子を一列に配してなるアレイ型探
触子を溶接部を有する被探傷材に対向配置し、相隣る複
数の振動子を励振させ被探傷材の溶接部を探傷する装置
において、各振動子は周面状に湾曲させてあり、各振動
子から出射されるそれぞれの超音波を点集束すべく、各
振動子を励振させるパルスを遅延させる遅延手段と、点
集束を被探傷材の厚さ方向の複数位置で行うべく、各位
置に応じて前記パルスを遅延させる遅延時間をそれぞれ
設定する手段と、設定した各遅延時間を前記遅延手段に
与える手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】第５発明に係る超音波探傷装置は、第４発
明において、超音波を入射して得られる探傷信号内にお
いて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束させ
る位置に応じて複数設定する手段と、厚さ方向の各位置
で点集束させて得られる探傷信号について、対応する監
視領域内の信号を抽出する手段と、抽出した信号に基づ
いて欠陥の有無を判定する手段とを備えることを特徴と
する。
明において、超音波を入射して得られる探傷信号内にお
いて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束させ
る位置に応じて複数設定する手段と、厚さ方向の各位置
で点集束させて得られる探傷信号について、対応する監
視領域内の信号を抽出する手段と、抽出した信号に基づ
いて欠陥の有無を判定する手段とを備えることを特徴と
する。
【００２０】図４及び図５は本発明の原理を説明する説
明図であり、図４は被探傷材に超音波を入射する場合
を、また図５は被探傷材から受信した探傷信号を遅延さ
せる場合をそれぞれ示している。図４の如く、被探傷材
又はアレイ型探触子の移動方向に直交する方向に一列に
並べてある複数の振動子２，２，…から溶接部に垂直に
入射された超音波は、それぞれ球面波となって溶接部を
その厚さ方向に伝播する。
明図であり、図４は被探傷材に超音波を入射する場合
を、また図５は被探傷材から受信した探傷信号を遅延さ
せる場合をそれぞれ示している。図４の如く、被探傷材
又はアレイ型探触子の移動方向に直交する方向に一列に
並べてある複数の振動子２，２，…から溶接部に垂直に
入射された超音波は、それぞれ球面波となって溶接部を
その厚さ方向に伝播する。
【００２１】このとき、所定深さの複数の集束点Ｃ，
Ｃ，…を設定し、各集束点Ｃ，Ｃ，…から最も近い振動
子２までの距離を半径とする円弧を取り、各振動子２，
２，…から該円弧までの距離を球面波が移動するに要す
る時間をそれぞれ演算し、振動子２，２，…から入射さ
れた各球面波が前記円弧の曲率で伝播するように、送受
信器に振動子へのパルス送信を遅延させる。これによっ
て、各集束点Ｃ，Ｃ，…において全ての球面波がそれぞ
れ交わる。即ち、各振動子２，２，…からの球面波が集
束点Ｃ，Ｃ，…に集束される。
Ｃ，…を設定し、各集束点Ｃ，Ｃ，…から最も近い振動
子２までの距離を半径とする円弧を取り、各振動子２，
２，…から該円弧までの距離を球面波が移動するに要す
る時間をそれぞれ演算し、振動子２，２，…から入射さ
れた各球面波が前記円弧の曲率で伝播するように、送受
信器に振動子へのパルス送信を遅延させる。これによっ
て、各集束点Ｃ，Ｃ，…において全ての球面波がそれぞ
れ交わる。即ち、各振動子２，２，…からの球面波が集
束点Ｃ，Ｃ，…に集束される。
【００２２】一方、各振動子２，２，…は、振動子２，
２，…から出射された超音波が線集束するように湾曲さ
せてある。従って、各振動子２，２，…から入射された
各超音波は集束点Ｃ，Ｃ，…に点集束される。これによ
って、直径が１ｍｍ以下の球状欠陥でも高い感度で検出
される。
２，…から出射された超音波が線集束するように湾曲さ
せてある。従って、各振動子２，２，…から入射された
各超音波は集束点Ｃ，Ｃ，…に点集束される。これによ
って、直径が１ｍｍ以下の球状欠陥でも高い感度で検出
される。
【００２３】そして、図５に示した如く、各振動子２，
２，…によって受信された各探傷信号を、前述した如く
演算した時間を用いて、全探傷信号の立ち上がりが一致
するようにそれぞれ遅延させる。そして、全探傷信号を
重畳して１つの探傷信号を得る。
２，…によって受信された各探傷信号を、前述した如く
演算した時間を用いて、全探傷信号の立ち上がりが一致
するようにそれぞれ遅延させる。そして、全探傷信号を
重畳して１つの探傷信号を得る。
【００２４】図６，図７及び図８は、種々の深さに人工
欠陥が形成してある試験片を点集束法にて集束点の位置
を異ならせて探傷した場合の人工欠陥の位置とＳ／Ｎと
の関係を示すグラフである。１２．７ｍｍの厚さの試験
片に、表面から１ｍｍ，２ｍｍ，…となるように、直径
が０．５ｍｍで先端が球面状の複数の穴（人工欠陥）を
試験片の裏面から開設してある。この試験片に超音波
を、集束点の位置が表面から１ｍｍの深さ（図６）、表
面から５ｍｍの深さ（図７）、表面から１０ｍｍの深さ
（図８）になるように入射して、各人工欠陥を探傷し
た。なお、図６〜８において、横軸は試験片表面から各
人工欠陥の深さを、縦軸はＳ／Ｎ比をそれぞれ示してい
る。
欠陥が形成してある試験片を点集束法にて集束点の位置
を異ならせて探傷した場合の人工欠陥の位置とＳ／Ｎと
の関係を示すグラフである。１２．７ｍｍの厚さの試験
片に、表面から１ｍｍ，２ｍｍ，…となるように、直径
が０．５ｍｍで先端が球面状の複数の穴（人工欠陥）を
試験片の裏面から開設してある。この試験片に超音波
を、集束点の位置が表面から１ｍｍの深さ（図６）、表
面から５ｍｍの深さ（図７）、表面から１０ｍｍの深さ
（図８）になるように入射して、各人工欠陥を探傷し
た。なお、図６〜８において、横軸は試験片表面から各
人工欠陥の深さを、縦軸はＳ／Ｎ比をそれぞれ示してい
る。
【００２５】図６から明らかな如く、試験片の表面から
１ｍｍの深さに超音波を集束した場合、試験片の表面か
ら３ｍｍの深さまでの人工欠陥は高感度で検出すること
ができるものの、それより深くなるにつれて人工欠陥の
検出感度が低下し、試験片の表面から７ｍｍより深い人
工欠陥は検出できない。また、図７から明らかなよう
に、試験片の表面から５ｍｍの深さに超音波を集束した
場合、試験片の表面から４〜７ｍｍの深さまでの人工欠
陥は高感度で検出することができるものの、それより深
くなる又は浅くなるにつれて人工欠陥の検出感度が低下
している。更に、図８から明らかな如く、試験片の表面
から１０ｍｍの深さに超音波を集束した場合、試験片の
表面から８ｍｍより深い人工欠陥は高感度で検出するこ
とができるものの、それより浅くなるにつれて人工欠陥
の検出感度が低下し、試験片の表面から４ｍｍより浅い
人工欠陥は検出できない。
１ｍｍの深さに超音波を集束した場合、試験片の表面か
ら３ｍｍの深さまでの人工欠陥は高感度で検出すること
ができるものの、それより深くなるにつれて人工欠陥の
検出感度が低下し、試験片の表面から７ｍｍより深い人
工欠陥は検出できない。また、図７から明らかなよう
に、試験片の表面から５ｍｍの深さに超音波を集束した
場合、試験片の表面から４〜７ｍｍの深さまでの人工欠
陥は高感度で検出することができるものの、それより深
くなる又は浅くなるにつれて人工欠陥の検出感度が低下
している。更に、図８から明らかな如く、試験片の表面
から１０ｍｍの深さに超音波を集束した場合、試験片の
表面から８ｍｍより深い人工欠陥は高感度で検出するこ
とができるものの、それより浅くなるにつれて人工欠陥
の検出感度が低下し、試験片の表面から４ｍｍより浅い
人工欠陥は検出できない。
【００２６】本発明にあっては、被探傷材が溶接管であ
る場合、超音波を出射する複数の振動子を一列に配して
なるアレイ型探触子を、振動子の配列方向が溶接管の周
方向になるように、溶接管の溶接部に対向させて配置
し、垂直法によって溶接部を探傷する。そして、アレイ
型探触子の全振動子の内の一部であって、相隣る複数の
振動子を励振させる励振領域を振動子の配列方向に移動
させることによって溶接管の周方向に電子走査する場
合、周方向の各走査位置で、例えば、溶接管の外周面近
傍，内周面近傍及び両者の略中央に超音波を集束させて
探傷する。
る場合、超音波を出射する複数の振動子を一列に配して
なるアレイ型探触子を、振動子の配列方向が溶接管の周
方向になるように、溶接管の溶接部に対向させて配置
し、垂直法によって溶接部を探傷する。そして、アレイ
型探触子の全振動子の内の一部であって、相隣る複数の
振動子を励振させる励振領域を振動子の配列方向に移動
させることによって溶接管の周方向に電子走査する場
合、周方向の各走査位置で、例えば、溶接管の外周面近
傍，内周面近傍及び両者の略中央に超音波を集束させて
探傷する。
【００２７】このとき、例えば、厚さが１２．７ｍｍの
溶接管の外周面から１ｍｍの深さに超音波を集束した場
合、溶接管の外周面から３ｍｍの深さまでの探傷信号の
みを通過し得るゲート（監視領域）を、また、溶接管の
外周面から５ｍｍの深さに超音波を集束した場合、溶接
管の外周面から３〜８ｍｍの深さまでの探傷信号のみを
通過し得るゲートを、溶接管の外周面から１０ｍｍの深
さに超音波を集束した場合、溶接管の外周面から８ｍｍ
より深い位置の探傷信号のみを通過し得るゲートをそれ
ぞれ設定し、それらのゲートを通過した信号を用いて探
傷画像を形成し、形成した探傷画像に基づいて欠陥の有
無を判定する。これによって、溶接部の全領域にわたっ
て、溶接管の厚さ方向に略同じ感度で球状欠陥の探傷を
行うことができる。
溶接管の外周面から１ｍｍの深さに超音波を集束した場
合、溶接管の外周面から３ｍｍの深さまでの探傷信号の
みを通過し得るゲート（監視領域）を、また、溶接管の
外周面から５ｍｍの深さに超音波を集束した場合、溶接
管の外周面から３〜８ｍｍの深さまでの探傷信号のみを
通過し得るゲートを、溶接管の外周面から１０ｍｍの深
さに超音波を集束した場合、溶接管の外周面から８ｍｍ
より深い位置の探傷信号のみを通過し得るゲートをそれ
ぞれ設定し、それらのゲートを通過した信号を用いて探
傷画像を形成し、形成した探傷画像に基づいて欠陥の有
無を判定する。これによって、溶接部の全領域にわたっ
て、溶接管の厚さ方向に略同じ感度で球状欠陥の探傷を
行うことができる。
【００２８】このように、溶接部に対向して配置した１
つのアレイ型探触子によって溶接部の全領域を探傷する
ことができるため、アレイ型探触子を取り付けるヘッド
の軸長方向の寸法が可及的に狭く、また、アレイ型探触
子の各振動子が配列方向に直交する方向に湾曲させてあ
るため、アレイ型探触子から出射された超音波が溶接管
の軸長方向に線集束される。これによって、溶接管の端
部の未探傷領域が１ｍｍ以下になる。また、図６から明
らかな如く、溶接管の外周面近傍に超音波を集束させて
探傷した場合、不感帯の領域が狭い。本発明にあって
は、溶接管の周方向に走査する場合、周方向の各位置で
溶接管の外周面近傍に超音波を集束させるため、溶接部
の全領域にわたって不感帯の領域が狭い。
つのアレイ型探触子によって溶接部の全領域を探傷する
ことができるため、アレイ型探触子を取り付けるヘッド
の軸長方向の寸法が可及的に狭く、また、アレイ型探触
子の各振動子が配列方向に直交する方向に湾曲させてあ
るため、アレイ型探触子から出射された超音波が溶接管
の軸長方向に線集束される。これによって、溶接管の端
部の未探傷領域が１ｍｍ以下になる。また、図６から明
らかな如く、溶接管の外周面近傍に超音波を集束させて
探傷した場合、不感帯の領域が狭い。本発明にあって
は、溶接管の周方向に走査する場合、周方向の各位置で
溶接管の外周面近傍に超音波を集束させるため、溶接部
の全領域にわたって不感帯の領域が狭い。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る超音
波探傷装置の構成を示すブロック図であり、図中20は溶
接管、21は溶接部である。溶接管20は搬送装置12によっ
て軸長方向（図中、矢符方向）に搬送されており、溶接
管20の搬送域には、例えば３２個の短冊状の振動子２，
２，…を備え、２５ＭＨｚの超音波を出射するアレイ型
探触子１が、溶接管20から所定距離を隔てて溶接部21と
対向するように配置してある。
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る超音
波探傷装置の構成を示すブロック図であり、図中20は溶
接管、21は溶接部である。溶接管20は搬送装置12によっ
て軸長方向（図中、矢符方向）に搬送されており、溶接
管20の搬送域には、例えば３２個の短冊状の振動子２，
２，…を備え、２５ＭＨｚの超音波を出射するアレイ型
探触子１が、溶接管20から所定距離を隔てて溶接部21と
対向するように配置してある。
【００３０】アレイ型探触子１の各振動子２，２，…の
寸法は略５ｍｍ×０．５ｍｍであり、振動子２，２，…
はその長手方向に所定の曲率となるように湾曲させてあ
る。アレイ型探触子１には振動子２，２，…が、各長辺
が互いに対向するように１列に設けてあり、アレイ型探
触子１は振動子２，２，…が溶接管20の周方向に並ぶよ
うにしてある。これによって、各振動子２，２，…から
溶接管20に入射された超音波ビームは溶接管20の軸長方
向の適宜の位置に線集束される。
寸法は略５ｍｍ×０．５ｍｍであり、振動子２，２，…
はその長手方向に所定の曲率となるように湾曲させてあ
る。アレイ型探触子１には振動子２，２，…が、各長辺
が互いに対向するように１列に設けてあり、アレイ型探
触子１は振動子２，２，…が溶接管20の周方向に並ぶよ
うにしてある。これによって、各振動子２，２，…から
溶接管20に入射された超音波ビームは溶接管20の軸長方
向の適宜の位置に線集束される。
【００３１】アレイ型探触子１の各振動子２，２，…
は、振動子２，２，…に応じた数のチャネルを有する送
受信器３にそれぞれ接続してあり、送受信器３から送信
されたパルスによって励振し、エコーを電気信号に変換
して探傷信号として送受信器３に与える。送受信器３
は、例えば３２チャネルを有し、振動子２，２，…への
パルスの送信及び受信した探傷信号を所定時間だけ遅延
させるディレイ装置４に接続してあり、ディレイ装置４
の各チャネルと送受信器３の各チャネルとの接続は、デ
ィレイボード５によって制御されている。そして、ディ
レイ装置４は、アレイ型探触子１に備えられた３２個の
振動子２，２，…の内、適宜の１６個を励振させる。
は、振動子２，２，…に応じた数のチャネルを有する送
受信器３にそれぞれ接続してあり、送受信器３から送信
されたパルスによって励振し、エコーを電気信号に変換
して探傷信号として送受信器３に与える。送受信器３
は、例えば３２チャネルを有し、振動子２，２，…への
パルスの送信及び受信した探傷信号を所定時間だけ遅延
させるディレイ装置４に接続してあり、ディレイ装置４
の各チャネルと送受信器３の各チャネルとの接続は、デ
ィレイボード５によって制御されている。そして、ディ
レイ装置４は、アレイ型探触子１に備えられた３２個の
振動子２，２，…の内、適宜の１６個を励振させる。
【００３２】ディレイ装置４には、例えば溶接管20の外
周面近傍，内周面近傍及び両者の中央位置に前述した集
束点Ｃをそれぞれ設定した場合の各遅延時間が与えられ
るようになっており、ディレイ装置４は、与えられた各
遅延時間に基づいて、送受信器３に振動子２，２，…へ
のパルス送信を遅延させて溶接部21を探傷させる。そし
て、ディレイ装置４は、送受信器３から与えられた複数
の探傷信号の立ち上がりが一致するようにそれぞれ遅延
させた後、各探傷信号を重畳して１つの探傷信号を生成
し、それをアンプ６に与える。アンプ６は与えられた探
傷信号を増幅しそれを、探傷信号から欠陥に係る領域の
信号を抽出する信号抽出器７に与える。信号抽出器７に
は後述する制御装置９から信号抽出のためのゲート信号
が与えられるようになっており、信号抽出器７は探傷信
号とゲート信号とを重畳させて所要領域の信号を抽出
し、それをアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器８に
与える。Ａ／Ｄ変換器８は与えられた信号をディジタル
信号に変換し、それを制御装置９に与える。
周面近傍，内周面近傍及び両者の中央位置に前述した集
束点Ｃをそれぞれ設定した場合の各遅延時間が与えられ
るようになっており、ディレイ装置４は、与えられた各
遅延時間に基づいて、送受信器３に振動子２，２，…へ
のパルス送信を遅延させて溶接部21を探傷させる。そし
て、ディレイ装置４は、送受信器３から与えられた複数
の探傷信号の立ち上がりが一致するようにそれぞれ遅延
させた後、各探傷信号を重畳して１つの探傷信号を生成
し、それをアンプ６に与える。アンプ６は与えられた探
傷信号を増幅しそれを、探傷信号から欠陥に係る領域の
信号を抽出する信号抽出器７に与える。信号抽出器７に
は後述する制御装置９から信号抽出のためのゲート信号
が与えられるようになっており、信号抽出器７は探傷信
号とゲート信号とを重畳させて所要領域の信号を抽出
し、それをアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器８に
与える。Ａ／Ｄ変換器８は与えられた信号をディジタル
信号に変換し、それを制御装置９に与える。
【００３３】制御装置９は、ディレイボード５に、ディ
レイ装置４の１６チャネルと送受信器３の３２チャネル
との接続位置を、例えばアレイ型探触子１の一端側から
１チャネルずつ他端方向へずれるように移動させること
によって、溶接管20の周方向へ電子走査して溶接部21を
探傷する。このとき、制御装置９は、周方向の探傷位置
を１チャネルずらす都度、その位置で、例えば溶接管20
の外周面近傍，内周面近傍及び両者の中央位置に前述し
た集束点Ｃをそれぞれ設定した場合の各遅延時間をディ
レイ装置４に与える。制御装置９には各集束点Ｃの位置
に応じた複数のゲートが予め設定してあり、制御装置９
はそれぞれの遅延時間をディレイ装置４に与える都度、
対応するゲートを信号抽出器７に与える。一方、制御装
置９は搬送制御装置11に指令を与え、搬送装置12に適宜
の速度で溶接管20を搬送させる。
レイ装置４の１６チャネルと送受信器３の３２チャネル
との接続位置を、例えばアレイ型探触子１の一端側から
１チャネルずつ他端方向へずれるように移動させること
によって、溶接管20の周方向へ電子走査して溶接部21を
探傷する。このとき、制御装置９は、周方向の探傷位置
を１チャネルずらす都度、その位置で、例えば溶接管20
の外周面近傍，内周面近傍及び両者の中央位置に前述し
た集束点Ｃをそれぞれ設定した場合の各遅延時間をディ
レイ装置４に与える。制御装置９には各集束点Ｃの位置
に応じた複数のゲートが予め設定してあり、制御装置９
はそれぞれの遅延時間をディレイ装置４に与える都度、
対応するゲートを信号抽出器７に与える。一方、制御装
置９は搬送制御装置11に指令を与え、搬送装置12に適宜
の速度で溶接管20を搬送させる。
【００３４】制御装置９は、溶接管20の外周面近傍，内
周面近傍及び両者の中央位置を探傷させて抽出させた各
信号がＡ／Ｄ変換器８から与えられた場合、各信号を用
いて後述する探傷画像を形成し、その探傷画像に基づい
て欠陥の有無を判定する。これによって、溶接部21の全
領域にわたって、溶接管20の厚さ方向に略同じ高い感度
で探傷を行うことができる。
周面近傍及び両者の中央位置を探傷させて抽出させた各
信号がＡ／Ｄ変換器８から与えられた場合、各信号を用
いて後述する探傷画像を形成し、その探傷画像に基づい
て欠陥の有無を判定する。これによって、溶接部21の全
領域にわたって、溶接管20の厚さ方向に略同じ高い感度
で探傷を行うことができる。
【００３５】一方、溶接部21に対向して配置した１つの
アレイ型探触子１によって溶接部21の全領域を探傷する
ことができるため、アレイ型探触子１を取り付けるヘッ
ドの軸長方向の寸法が可及的に狭く、また、アレイ型探
触子１の各振動子２，２，…が配列方向に直交する方向
に湾曲させてあるため、アレイ型探触子１から出射され
た超音波が溶接管20の軸長方向に線集束される。これに
よって、溶接管20の端部の未探傷領域が１ｍｍ以下にな
る。更に、溶接管20の外周面近傍にも集束点Ｃを設定し
て探傷を行うため、溶接管20の外周面近傍の不感帯を可
及的に狭くすることができる。
アレイ型探触子１によって溶接部21の全領域を探傷する
ことができるため、アレイ型探触子１を取り付けるヘッ
ドの軸長方向の寸法が可及的に狭く、また、アレイ型探
触子１の各振動子２，２，…が配列方向に直交する方向
に湾曲させてあるため、アレイ型探触子１から出射され
た超音波が溶接管20の軸長方向に線集束される。これに
よって、溶接管20の端部の未探傷領域が１ｍｍ以下にな
る。更に、溶接管20の外周面近傍にも集束点Ｃを設定し
て探傷を行うため、溶接管20の外周面近傍の不感帯を可
及的に狭くすることができる。
【００３６】図２及び図３は、図１に示した制御装置９
によるディレイボード５のチャネル移動、ディレイ装置
４への遅延時間の付与及び信号抽出器７へのゲートの付
与の手順を示すフローチャートである。制御装置９に
は、溶接管20の寸法及び鋼種等のデータ、溶接部21の寸
法のデータ並びに送受信器３及びディレイ装置４のチャ
ネル数のデータ等が予め与えられており、制御装置９
は、溶接部21の寸法に基づいて、ディレイ装置４を接続
させる送受信器３の先頭チャネルＣＨI 及び最大チャネ
ルＣＨM を、また、溶接管20の厚さに基づいて、超音波
を集束させる溶接管20の厚さ方向の数ｎ及びその位置Ｐ
を決定する（ステップＳ１）。
によるディレイボード５のチャネル移動、ディレイ装置
４への遅延時間の付与及び信号抽出器７へのゲートの付
与の手順を示すフローチャートである。制御装置９に
は、溶接管20の寸法及び鋼種等のデータ、溶接部21の寸
法のデータ並びに送受信器３及びディレイ装置４のチャ
ネル数のデータ等が予め与えられており、制御装置９
は、溶接部21の寸法に基づいて、ディレイ装置４を接続
させる送受信器３の先頭チャネルＣＨI 及び最大チャネ
ルＣＨM を、また、溶接管20の厚さに基づいて、超音波
を集束させる溶接管20の厚さ方向の数ｎ及びその位置Ｐ
を決定する（ステップＳ１）。
【００３７】制御装置９は、探傷開始の指令が入力され
るまで待機し（ステップＳ２）、該指令が入力される
と、集束位置Ｎに１を、また励振させる先頭チャネルＣ
I にＣＨI をそれぞれ設定し（ステップＳ３）、先頭チ
ャネルＣI の振動子２から所定数Ｓの振動子２，２，…
を励振させるべくディレイボード５に指令を送信し（ス
テップＳ４）て、送受信器３とディレイ装置４とのチャ
ネルを接続させる。また、制御装置９は、第Ｎ番目の集
束位置に対応する遅延時間及びゲート信号をディレイ装
置４及び信号抽出器７にそれぞれ与え（ステップＳ５，
Ｓ６）てアレイ型探触子１から溶接部21に超音波を入射
させ、Ａ／Ｄ変換器８を介して信号抽出器７から欠陥に
係る信号が与えられる（ステップＳ７）と、その信号を
用いて探傷画像を形成し、その探傷画像に基づいて欠陥
の有無を判定する（ステップＳ８）。
るまで待機し（ステップＳ２）、該指令が入力される
と、集束位置Ｎに１を、また励振させる先頭チャネルＣ
I にＣＨI をそれぞれ設定し（ステップＳ３）、先頭チ
ャネルＣI の振動子２から所定数Ｓの振動子２，２，…
を励振させるべくディレイボード５に指令を送信し（ス
テップＳ４）て、送受信器３とディレイ装置４とのチャ
ネルを接続させる。また、制御装置９は、第Ｎ番目の集
束位置に対応する遅延時間及びゲート信号をディレイ装
置４及び信号抽出器７にそれぞれ与え（ステップＳ５，
Ｓ６）てアレイ型探触子１から溶接部21に超音波を入射
させ、Ａ／Ｄ変換器８を介して信号抽出器７から欠陥に
係る信号が与えられる（ステップＳ７）と、その信号を
用いて探傷画像を形成し、その探傷画像に基づいて欠陥
の有無を判定する（ステップＳ８）。
【００３８】制御装置９は、集束位置Ｎがｎ未満である
か否かを判断し（ステップＳ９）、ｎ未満である場合、
Ｎを（Ｎ＋１）にし（ステップＳ10）た後、ステップＳ
５へ戻り、ステップＳ９で集束位置Ｎがｎであると判断
されるまでステップＳ５〜ステップＳ９の操作を繰り返
す。ステップＳ９で集束位置Ｎがｎであると判断する
と、制御装置９は、ステップＳ11へ移って、（先頭チャ
ネルＣI ＋Ｓ）が最大チャネルＣＨM 未満であるか否か
を判断し、ＣＨM 未満である場合、先頭チャネルＣI を
（ＣI ＋１）にし（ステップＳ12）た後、ステップＳ４
へ戻ってステップＳ４〜ステップＳ12の操作を繰り返
す。制御装置９は探傷終了の指令が与えられたか否かを
判断し（ステップＳ13）、該指令が与えられるまでステ
ップＳ３〜ステップＳ13の操作を繰り返す。
か否かを判断し（ステップＳ９）、ｎ未満である場合、
Ｎを（Ｎ＋１）にし（ステップＳ10）た後、ステップＳ
５へ戻り、ステップＳ９で集束位置Ｎがｎであると判断
されるまでステップＳ５〜ステップＳ９の操作を繰り返
す。ステップＳ９で集束位置Ｎがｎであると判断する
と、制御装置９は、ステップＳ11へ移って、（先頭チャ
ネルＣI ＋Ｓ）が最大チャネルＣＨM 未満であるか否か
を判断し、ＣＨM 未満である場合、先頭チャネルＣI を
（ＣI ＋１）にし（ステップＳ12）た後、ステップＳ４
へ戻ってステップＳ４〜ステップＳ12の操作を繰り返
す。制御装置９は探傷終了の指令が与えられたか否かを
判断し（ステップＳ13）、該指令が与えられるまでステ
ップＳ３〜ステップＳ13の操作を繰り返す。
【００３９】なお、図１に示した超音波探傷装置では搬
送装置12によって溶接管20を搬送するようになっている
が、本発明はこれに限らず、アレイ型探触子１を溶接管
20の軸長方向へ移動させる構成にしてもよいことはいう
までもない。
送装置12によって溶接管20を搬送するようになっている
が、本発明はこれに限らず、アレイ型探触子１を溶接管
20の軸長方向へ移動させる構成にしてもよいことはいう
までもない。
【００４０】
【実施例】次に本発明方法によって予め人工欠陥を形成
してある試験片を探傷した結果について説明する。図９
は探傷した試験片を示す平面図であり、図10は図９に示
した試験片のＸ−Ｘ線による断面図である。図９，図10
に示したように、外径が１１１ｍｍ、厚さが１２．７ｍ
ｍの試験片22に、レーザ溶接によって幅が５ｍｍの溶接
部21が形成してあり、該溶接部21に、試験片22の端部か
ら１．０ｍｍ，７．５ｍｍ，１２．５ｍｍの位置にそれ
ぞれ、試験片22の表面から５ｍｍ，１ｍｍ，２ｍｍの深
さになるように直径が０．５ｍｍの球状人工欠陥を形成
した。
してある試験片を探傷した結果について説明する。図９
は探傷した試験片を示す平面図であり、図10は図９に示
した試験片のＸ−Ｘ線による断面図である。図９，図10
に示したように、外径が１１１ｍｍ、厚さが１２．７ｍ
ｍの試験片22に、レーザ溶接によって幅が５ｍｍの溶接
部21が形成してあり、該溶接部21に、試験片22の端部か
ら１．０ｍｍ，７．５ｍｍ，１２．５ｍｍの位置にそれ
ぞれ、試験片22の表面から５ｍｍ，１ｍｍ，２ｍｍの深
さになるように直径が０．５ｍｍの球状人工欠陥を形成
した。
【００４１】この試験片22の端部から１８ｍｍ隔てた位
置にアレイ型探触子を備えるヘッドを、溶接部21とアレ
イ型探触子とが対向するように配置し、アレイ型探触子
の複数の振動子で前述した如く溶接部21を走査しつつ、
試験片22を矢符方向へ、ヘッドの端部と試験片22の端部
とが一致するまで移動させた。また、アレイ型探触子か
ら試験片22に入射される超音波の集束点の位置は試験片
22の表面から１ｍｍに固定し、それに対応するゲートを
設定した。
置にアレイ型探触子を備えるヘッドを、溶接部21とアレ
イ型探触子とが対向するように配置し、アレイ型探触子
の複数の振動子で前述した如く溶接部21を走査しつつ、
試験片22を矢符方向へ、ヘッドの端部と試験片22の端部
とが一致するまで移動させた。また、アレイ型探触子か
ら試験片22に入射される超音波の集束点の位置は試験片
22の表面から１ｍｍに固定し、それに対応するゲートを
設定した。
【００４２】図11は、図９及び図10に示した溶接部21を
探傷して得た探傷画像を説明する説明図であり、図12
は、探傷画像の形成に用いた信号の波形図である。図12
に示したように、溶接部21を探傷して得られた信号を、
溶接部21の探傷領域に応じて２次元配置し、信号の強度
に応じて濃淡に変換して図11の探傷画像を形成する。図
11，図12から明らかな如く、超音波の集束点の位置を試
験片22の表面近傍にした場合、試験片22の表面から１ｍ
ｍの深さにある直径が０．５ｍｍの球状人工欠陥でも高
い感度で検出することができ、不感帯が狭い。また、試
験片22の端部から１．０ｍｍの位置に設けた球状人工欠
陥でも検出することができ、未探傷領域も狭いことが分
かる。
探傷して得た探傷画像を説明する説明図であり、図12
は、探傷画像の形成に用いた信号の波形図である。図12
に示したように、溶接部21を探傷して得られた信号を、
溶接部21の探傷領域に応じて２次元配置し、信号の強度
に応じて濃淡に変換して図11の探傷画像を形成する。図
11，図12から明らかな如く、超音波の集束点の位置を試
験片22の表面近傍にした場合、試験片22の表面から１ｍ
ｍの深さにある直径が０．５ｍｍの球状人工欠陥でも高
い感度で検出することができ、不感帯が狭い。また、試
験片22の端部から１．０ｍｍの位置に設けた球状人工欠
陥でも検出することができ、未探傷領域も狭いことが分
かる。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述した如く、第１，第２及び第４
発明にあっては、溶接部の全領域にわたって、直径が１
ｍｍ以下の球状欠陥を溶接管の厚さ方向に略同じ高い感
度で探傷を行うことができる。また、溶接部に対向して
配置した１つのアレイ型探触子によって溶接部の全領域
を探傷することができるため、該アレイ型探触子を取り
付けるヘッドの軸長方向の寸法が可及的に狭く、従って
溶接管の端部の未探傷領域が狭い。更に、周方向の各位
置で接管の外周面近傍にも超音波を集束させるため、溶
接部の全領域にわたって不感帯の領域が狭い。
発明にあっては、溶接部の全領域にわたって、直径が１
ｍｍ以下の球状欠陥を溶接管の厚さ方向に略同じ高い感
度で探傷を行うことができる。また、溶接部に対向して
配置した１つのアレイ型探触子によって溶接部の全領域
を探傷することができるため、該アレイ型探触子を取り
付けるヘッドの軸長方向の寸法が可及的に狭く、従って
溶接管の端部の未探傷領域が狭い。更に、周方向の各位
置で接管の外周面近傍にも超音波を集束させるため、溶
接部の全領域にわたって不感帯の領域が狭い。
【００４４】第３及び第５発明にあっては、集束点を溶
接管厚さ方向に位置を異ならせて探傷する都度、溶接管
厚さ方向の位置に応じたゲートを設定するため、Ｓ／Ｎ
が高い欠陥信号を得ることができ、欠陥の見逃し又は誤
判定が防止される等、本発明は優れた効果を奏する。
接管厚さ方向に位置を異ならせて探傷する都度、溶接管
厚さ方向の位置に応じたゲートを設定するため、Ｓ／Ｎ
が高い欠陥信号を得ることができ、欠陥の見逃し又は誤
判定が防止される等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る超音波探傷装置の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】図１に示した制御装置によるディレイボードの
チャネル移動、ディレイ装置への遅延時間の付与及び信
号抽出器へのゲートの付与の手順を示すフローチャート
である。
チャネル移動、ディレイ装置への遅延時間の付与及び信
号抽出器へのゲートの付与の手順を示すフローチャート
である。
【図３】図１に示した制御装置によるディレイボードの
チャネル移動、ディレイ装置への遅延時間の付与及び信
号抽出器へのゲートの付与の手順を示すフローチャート
である。
チャネル移動、ディレイ装置への遅延時間の付与及び信
号抽出器へのゲートの付与の手順を示すフローチャート
である。
【図４】本発明の原理を説明する説明図である。
【図５】本発明の原理を説明する説明図である。
【図６】種々の深さに人工欠陥が形成してある試験片を
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図７】種々の深さに人工欠陥が形成してある試験片を
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図８】種々の深さに人工欠陥が形成してある試験片を
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
点集束法にて集束点の位置を異ならせて探傷した場合の
人工欠陥の位置とＳ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図９】探傷した試験片を示す平面図である。
【図１０】図９に示した試験片のＸ−Ｘ線による断面図
である。
である。
【図１１】図９及び図10に示した溶接部を探傷して得た
探傷画像を説明する説明図である。
探傷画像を説明する説明図である。
【図１２】探傷画像の形成に用いた信号の波形図であ
る。
る。
【図１３】従来の超音波探傷方法を説明する説明図であ
る。
る。
【図１４】従来の超音波探傷方法を説明する説明図であ
る。
る。
【図１５】点集束探触子から溶接管に入射された超音波
ビームの溶接管厚さ方向の距離に対するビーム寸法を示
すグラフと、該超音波ビームで同じ大きさの欠陥を探傷
した場合の溶接管厚さ方向の距離に対するエコー高さを
示すグラフとを対比して表したものである。
ビームの溶接管厚さ方向の距離に対するビーム寸法を示
すグラフと、該超音波ビームで同じ大きさの欠陥を探傷
した場合の溶接管厚さ方向の距離に対するエコー高さを
示すグラフとを対比して表したものである。
１ アレイ型探触子 ２ 振動子 ３ 送受信器 ４ ディレイ装置 ５ ディレイボード ７ 信号抽出器 ９ 制御装置 １１ 搬送制御装置 １２ 搬送装置 Ｃ 集束点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 俊治 大阪府東大阪市角田１丁目９番29号 日本 クラウトクレーマー株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 超音波を出射する複数の振動子を一列に
配してなるアレイ型探触子を、溶接部を有する被探傷材
に対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させて被探傷
材の溶接部を探傷する方法において、 出射された超音波が線集束するように振動子を湾曲させ
てあるアレイ型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接
部に対向させて配置し、各振動子から溶接部に入射され
るそれぞれの超音波を、被探傷材の厚さ方向の複数位置
に点集束させることを特徴とする超音波探傷方法。 - 【請求項２】 超音波を出射する複数の振動子を一列に
配してなるアレイ型探触子を、振動子の配列方向が溶接
管の周方向になるように溶接管に対向配置し、相隣る複
数の振動子を励振させ溶接管の溶接部を探傷する方法に
おいて、 出射された超音波が線集束するように振動子を湾曲させ
てあるアレイ型探触子を用い、該アレイ型探触子を溶接
部に対向させて配置し、各振動子から溶接部に入射され
るそれぞれの超音波を、溶接管の厚さ方向の複数位置に
点集束させることを特徴とする超音波探傷方法。 - 【請求項３】 超音波を入射して得られる探傷信号内に
おいて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束さ
せる位置に応じて複数設定し、厚さ方向の各位置で点集
束させて得られる探傷信号について、対応する監視領域
内の信号を抽出し、抽出した信号に基づいて欠陥の有無
を判定する請求項１又は２記載の超音波探傷方法。 - 【請求項４】 超音波を出射する複数の振動子を一列に
配してなるアレイ型探触子を溶接部を有する被探傷材に
対向配置し、相隣る複数の振動子を励振させ被探傷材の
溶接部を探傷する装置において、 各振動子は周面状に湾曲させてあり、各振動子から出射
されるそれぞれの超音波を点集束すべく、各振動子を励
振させるパルスを遅延させる遅延手段と、点集束を被探
傷材の厚さ方向の複数位置で行うべく、各位置に応じて
前記パルスを遅延させる遅延時間をそれぞれ設定する手
段と、設定した各遅延時間を前記遅延手段に与える手段
とを備えることを特徴とする超音波探傷装置。 - 【請求項５】 超音波を入射して得られる探傷信号内に
おいて欠陥を監視する監視領域を、厚さ方向に点集束さ
せる位置に応じて複数設定する手段と、厚さ方向の各位
置で点集束させて得られる探傷信号について、対応する
監視領域内の信号を抽出する手段と、抽出した信号に基
づいて欠陥の有無を判定する手段とを備える請求項４記
載の超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34009396A JP3165888B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34009396A JP3165888B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185881A true JPH10185881A (ja) | 1998-07-14 |
| JP3165888B2 JP3165888B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=18333655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34009396A Expired - Lifetime JP3165888B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 超音波探傷方法及び超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3165888B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010230314A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Honda Motor Co Ltd | レーザクラッドバルブシートの内部検査方法 |
| JP2010230315A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Honda Motor Co Ltd | レーザクラッドバルブシートの内部検査方法 |
| US8266964B2 (en) | 2007-02-28 | 2012-09-18 | Jfe Steel Corporation | Calibration of an ultrasonic flaw detector and quality control and production methods for a tubular body |
| RU2486502C2 (ru) * | 2011-06-07 | 2013-06-27 | Федеральное государственное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Способ ультразвукового контроля труб |
| JP2015031637A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 新日鐵住金株式会社 | 欠陥検査装置、欠陥検査方法、プログラム及び記憶媒体 |
| CN114019025A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-02-08 | 南通辰同智能科技有限公司 | 高效的多工位轴承滚子超声波探伤设备 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4910769B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管体の品質管理方法及び製造方法 |
| JP4910770B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 管体の超音波探傷装置および超音波探傷方法 |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP34009396A patent/JP3165888B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8266964B2 (en) | 2007-02-28 | 2012-09-18 | Jfe Steel Corporation | Calibration of an ultrasonic flaw detector and quality control and production methods for a tubular body |
| JP2010230314A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Honda Motor Co Ltd | レーザクラッドバルブシートの内部検査方法 |
| JP2010230315A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Honda Motor Co Ltd | レーザクラッドバルブシートの内部検査方法 |
| RU2486502C2 (ru) * | 2011-06-07 | 2013-06-27 | Федеральное государственное учреждение "Научно-учебный центр "Сварка и контроль" при МГТУ им. Н.Э. Баумана" | Способ ультразвукового контроля труб |
| JP2015031637A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 新日鐵住金株式会社 | 欠陥検査装置、欠陥検査方法、プログラム及び記憶媒体 |
| CN114019025A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-02-08 | 南通辰同智能科技有限公司 | 高效的多工位轴承滚子超声波探伤设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3165888B2 (ja) | 2001-05-14 |
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