JP2005262218A - 溶接部の検査方法、溶接方法及び溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多層溶接施工の溶接部の検査方法であって、放射線透過試験や超音波探傷試験の適用が困難な場合にも適用可能であり、検査時間が短く自動化が容易であるとともに、各溶接層間や溶接層内部に生じる欠陥の検出にも有効である溶接部の検査方法、該検査方法を用いた溶接方法、及び該溶接方法の実施に使用される溶接装置を提供する。
【解決手段】 多層溶接施工の溶接部の検査方法であって、各溶接層の形成毎に、該溶接層について渦電流探傷試験を行うことを特徴とする溶接部の検査方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶接部の検査方法、該検査方法を用いた溶接方法、及び該溶接方法の実施に使用される溶接装置に関する。より詳細には、多層溶接施工の溶接部を、渦電流探傷試験（ＥＣＴ）を適用して検査することを特徴とする溶接部の検査方法、該検査方法を用いた溶接方法、及び該溶接方法の実施に使用される溶接装置に関する。

圧力容器等に使用される厚板ステンレス鋼の溶接では、溶接層を２層以上重ねる多層溶接施工（多層盛）が行われている。多層溶接施工による溶接の体積検査（非破壊検査）法としては、放射線透過試験（ＲＴ）が用いられている（特許第２８４８４９４号公報）。又、施工現場での溶接のようにＲＴの適用が困難な場合には、超音波探傷試験（ＵＴ）が用いられている。

しかし、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接等、材料特性上ＵＴの適用が困難な場合がある。この場合には、溶接施工時の各溶接層に対して浸透探傷試験（ＰＴ）を行う多層ＰＴが適用される。ここで、ＰＴとは、検査対象物に浸透液を塗布し、毛管現象で該検査対象物表面の傷内部を該浸透液で満たし、表面の余剰浸透液を拭き取った後、現像粉末を該表面に吹付け指示模様を得て観察する方法であり、検査対象物の表面の開口傷の有無を検査することができる。多層ＰＴは、多層溶接施工時の各溶接層についてこのＰＴを行い、ＲＴやＵＴによる体積検査の代替とするものである。

しかし、ＰＴは検査対象物の表面の開口傷しか検出できず、溶接層毎にＰＴを行っても各溶接層内の欠陥を検出することができない。従って、十分な体積検査とは言い難い。

さらに、ＰＴには、被検査体に浸透液（浸透探傷剤）を塗布し、汚れを残さないように拭き取る必要があるので、検査時間は長くなり又自動化も困難である。又拭き取り紙等の廃棄物が発生し、拭き取りが不十分な場合は汚れが溶接部に残る問題が発生することもある。さらに又、高温環境下で適用ができない、再現性が困難である、写真等による記録のため記録の保管が煩雑になる、等の問題も指摘されている。

金属材料の非破壊検査に用いられる手法としては、前記のＲＴ、ＵＴやＰＴの他に、渦電流探傷試験（ＥＣＴ）が知られている。この方法は、交流を流したコイルを検査対象物（誘導体）に近づけ、該検査対象物内に電磁誘導により渦電流を発生させ、この電流の変化を検出することによって、該検査対象物の欠陥の有無を検出する方法であり、薄板の溶接部の検査方法（健全性診断方法）等への適用が知られている（特開平５−２２３７８８号公報）。

しかし、ＥＣＴの検出可能領域は表面近傍に限られるため、厚板ステンレス鋼等の多層溶接施工後の完成検査としては、検出性の観点から適用が困難とされていた。そこで、ＲＴやＵＴの適用が困難な場合に適用可能であって、かつ従来の多層ＰＴが有する問題がない溶接部の体積検査方法の開発が望まれていた。
特開平５−２２３７８８号公報 特許第２８４８４９４号公報

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼厚板の溶接の体積検査を施工現場で行う場合のように、ＲＴやＵＴの適用が困難な場合に用いられる溶接部の検査方法であって、従来の多層ＰＴの有する前記の問題がない、すなわち検査時間が短く自動化が容易であるとともに、各溶接層内部に生じる欠陥の検出にも有効である等のすぐれた特徴を有する溶接部の検査方法を提供することを課題とする。本発明はさらに、該検査方法を用いた溶接方法、及び該溶接方法の実施に使用される溶接装置を提供することを課題とする。

本発明は、多層溶接施工の各溶接層の形成毎に、該溶接層についてＥＣＴを行うことを特徴とする構成により、前記の課題を達成するものである。本発明者は、検討の結果、ＰＴに変えてＥＣＴを用い、かつ各溶接層の形成毎にＥＣＴを行うことにより、前記の従来技術の問題が解決されることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、請求項１において、多層溶接施工の溶接部の検査方法であって、各溶接層の形成毎に、該溶接層についてのＥＣＴを行うことを特徴とする溶接部の検査方法を提供する。多層溶接施工とは、同溶接部に溶接施工を繰り返して、多層の溶接層を形成することを特徴とする溶接施工方法を意味し、前記のように圧力容器の製造における厚板ステンレス鋼の溶接等に応用されている。

本発明の溶接部の検査方法は、溶接層の形成毎に該溶接層についてのＥＣＴを行うことを特徴とする。ＥＣＴの条件は、特に限定されず、薄板の検査に適用される公知の溶接部用のＥＣＴと同様な条件で実施可能である。

ＥＣＴは、高速かつ簡便な体積検査方法であり、本発明者は、溶接層の形成毎にＥＣＴを行っても、検査時間が特に長くなることはなく、又自動化も容易であることを見出した。すなわち、検査時間が長くなる、自動化が困難であるとの、多層ＰＴの問題が解決される。

又、多層溶接施工の各溶接層のそれぞれは薄いので、ＥＣＴの検出性が問題となることが少ない。すなわち、溶接層毎にＥＣＴを行うことにより、検出性の観点から体積検査が困難であるとの従来技術の問題が解決される。

さらにＥＣＴは、周波数の選択により、深さ方向の感度が調節可能であるとの特徴を有する。そこで、溶接部の厚みに応じて使用周波数を適切に選択することにより、溶接層間の溶け込み不足等各溶接層間に生じる欠陥や溶接層内部に生じる欠陥の検出にも有効である。従って、多層ＰＴの問題、すなわち各溶接層表面の開口傷のみ検出可能であり体積検査としては不十分であるとの問題も解決される。

本発明は、請求項２において、溶接層の形成工程、及び該溶接層の形成工程終了毎に該溶接層についてのＥＣＴを行う検査工程を、複数回繰り返すことを特徴とする溶接方法を提供する。溶接層の形成工程及び検査工程を複数回繰り返すのであるから、本発明の溶接方法は多層溶接施工を行うものである。

本発明の溶接方法は、溶接層の形成毎にＥＣＴが行われることを特徴とする前記の溶接部の検査方法を使用するので、該検査方法について述べた効果と同じ効果、すなわち、検査時間が短く自動化が容易である、溶接層間や溶接層内部の欠陥の検出にも有効である等の効果を奏する。従って、本発明の溶接方法により、欠陥の少なく信頼性の高い溶接を、高い生産性で行うことができる。

本発明は、請求項３において、多層溶接施工に用いられる溶接装置であって、溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段を有することを特徴とする溶接装置を提供する。この装置は、溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段を共に有し、溶接施工手段により溶接層を形成し、その後形成された該溶接層のＥＣＴを渦電流探傷試験手段により行い、さらにこれを繰り返すことにより、前記の本発明の溶接方法を実施することができる。

溶接施工手段により行われる溶接の種類は、通常の多層溶接施工に用いられるものであれば特に限定されず、アーク溶接、ガス溶接、抵抗溶接、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接等が挙げられる。渦電流探傷試験手段とは、通常ＥＣＴプローブ及びその付属装置からなるものであるが、該手段は、溶接施工手段により溶接層が形成された後、直ちにＥＣＴを行うことができるように配置されることが、施工時間の短縮、生産性の向上のために好ましい。

特に、溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段が連動するように設けられているものが好ましい。ここで連動するように設けられているとは、溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段が一体として動き、溶接施工手段が、ある部分Ａを溶接後他の部分の溶接を行うために移動するとき、この溶接施工手段の動きと一体となって渦電流探傷試験手段が部分Ａへ移動し、部分ＡについてＥＣＴを行うことができるように、両者が配置されていることを意味する。

請求項４は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の溶接装置であって、溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段が連動するように設けられていることを特徴とする溶接装置を提供するものである。前記のように、ＥＣＴは自動化が容易である。そこで、溶接施工手段も自動化されると、溶接部の形成工程及び検査工程が共に自動化され、生産性が大きく向上し好ましい。すなわち、溶接部用ＥＣＴプローブと自動溶接機とを組み合わせた装置は、本発明の溶接装置のより好ましい態様である。

本発明の溶接部の検査方法は、ＲＴやＵＴが適用困難な多層溶接施工の溶接部の検査に適用され、従来の多層ＰＴに代わる体積検査方法であり、検査時間が短く、自動化が容易であるので、溶接の生産性を向上させるものである。又、廃棄物の発生もなく、被検査体とは非接触で検査が行われるので、被検査体に汚れが残る問題もない。

又、各溶接層表面の開口傷のみではなく、各溶接層間や溶接層内部に生じる欠陥の検出にも有効であり、優れた体積検査法である。

さらに、多層ＰＴは浸透液を塗布する必要上高温環境下での適用ができなかったが、ＥＣＴによる本発明の溶接部の検査方法では、高温環境下での適用が可能である。

本発明の溶接部の検査方法は、さらに、再現性に優れる、検出結果が電気信号として得られるので記録性に優れる等の特徴を有する。

本発明の溶接方法は、この優れた検査方法を使用するものであり、本発明の溶接装置もこの優れた検査方法を実施する手段を有するものであるので、本発明の溶接方法により、又本発明の溶接装置を用いることにより、欠陥の少なく信頼性の高い溶接を、高い生産性で行うことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、図を用いて説明するが、この形態は本発明の一例であり、本発明の範囲はこの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の溶接装置の一例を示す概念図である。図１の例の溶接装置は、溶接施工手段としての自動溶接機１と、渦電流探傷試験手段としてのＥＣＴ装置４を有するものである。自動溶接機１は溶接トーチ２を有し、溶接トーチ２により溶接が行われる。この例において、溶接法は特に限定されないが、例えばアーク溶接の場合は、溶接トーチ２はアーク発生手段であり、電子ビーム溶接の場合は電子ビーム発生手段、ガス溶接の場合はガスバーナーである。自動溶接機１は溶接トーチ２に、アークや電子ビームを発生するための電流やガス溶接のためのガスを供給し、かつその制御をする機能を有する。

ＥＣＴ装置４は、ＥＣＴプローブ３を有し、ＥＣＴプローブ３は交流を流すコイルを有し、検査対象物内に渦電流を発生させるとともに、この電流の変化を検出する機能を有するものである。ＥＣＴ装置４は、ＥＣＴプローブ３に渦電流を発生させるための交流を供給し、又ＥＣＴプローブ３で検出された信号を処理するものである。

溶接母材６１及び６２は、それらの側面が合わされるように配置され、その突き合わされた部分に、溶接線５が置かれ、溶接トーチ２により溶接線５が溶融され固化することにより溶接層が形成される。溶接トーチ２は、溶接線に沿って図中の矢印の方向に走査されるが、溶接トーチ２とＥＣＴプローブ３は連動しており、ＥＣＴプローブ３も溶接線に沿って図中の矢印の方向に走査され、形成された溶接部についてのＥＣＴが行われる。このように、図１の例の溶接装置により、自動溶接による溶接施工と同時に、ＥＣＴによる検査が実施され、これを多層溶接施工時の各層に適用することにより、体積検査が可能となる。

図２は、図１の例の溶接装置に使用されるＥＣＴプローブ３の斜視図である。前記のように、ＥＣＴプローブ３は、交流を流すコイルを使用して、時間的に変化する磁場を金属等導体からなる被検査材に加えたとき、被検査材に生じる渦電流あるいは磁化が、被検査材に存在する割れ等の欠陥により変化する原理を利用したものである。この場合、コイルと被検査材との間隔であるリフトオフは、渦電流センサの出力特性に影響する重要なパラメータである。従って、リフトオフを一定に保つために、一対のガイドロールを有するセンサ治具（図示されていない）にＥＣＴプローブ３は付設され、ガイドロールの下面に対して、所定の高さ上方に底面が位置するようにＥＣＴプローブ３を固定している。

ＥＣＴプローブ３は、コア７に、渦電流の変化を検出する検出コイル８と渦電流を発生させるための励磁コイル９とが巻付けられてなるコイルを構成要素として有するものである。又回転型プローブであって、溶接線方向に前進しながら回転して検出を行う。なお、この例ではＥＣＴプローブ３と被検査材との間に適当なリフトオフを設けているが、リフトオフを設けずに被検査材と軽く接触させて診断することも可能であり、又回転型プローブに変えて他のプローブ、例えば点接触型のプローブを使用することも可能である。

本発明の溶接装置の一例を示す概念図である。 本発明に用いられるＥＣＴプローブの斜視図である。

符号の説明

１ 自動溶接機
２ 溶接トーチ
３ ＥＣＴプローブ
４ ＥＣＴ装置
５ 溶接線
６１、６２ 溶接母材
７ コア
８ 検出コイル
９ 励磁コイル

Claims (4)

1. 多層溶接施工の溶接部の検査方法であって、各溶接層の形成毎に、該溶接層についての渦電流探傷試験を行うことを特徴とする溶接部の検査方法。
2. 溶接層の形成工程、及び該溶接層の形成工程終了毎に該溶接層についての渦電流探傷試験を行う検査工程を、複数回繰り返すことを特徴とする溶接方法。
3. 多層溶接施工に用いられる溶接装置であって、溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段を有することを特徴とする溶接装置。
4. 溶接施工手段及び渦電流探傷試験手段が連動していることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
   
   

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