JP2682390B2 - 溶接部の超音波探傷装置 - Google Patents
溶接部の超音波探傷装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、溶接管の溶接部にお
ける微小ブローホールを検出するための溶接部の超音波
探傷装置に関する。
ける微小ブローホールを検出するための溶接部の超音波
探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接部のブローホールを検出する方法と
しては、従来一般にＸ線透過法が採用されている。この
Ｘ線透過法は、検査ヵ所にフイルムを貼ってＸ線を溶接
部に照射させ、Ｘ線の透過線量の差異に基づいて欠陥を
識別するため、ブローホールに対する検出能は優れてい
るが、検査能率が極めて悪く、全長全数検査することは
困難である。さらに、Ｘ線透過法は、フイルム等の消耗
コストが高く、また、放射線に対する安全管理等の問題
を有している。
しては、従来一般にＸ線透過法が採用されている。この
Ｘ線透過法は、検査ヵ所にフイルムを貼ってＸ線を溶接
部に照射させ、Ｘ線の透過線量の差異に基づいて欠陥を
識別するため、ブローホールに対する検出能は優れてい
るが、検査能率が極めて悪く、全長全数検査することは
困難である。さらに、Ｘ線透過法は、フイルム等の消耗
コストが高く、また、放射線に対する安全管理等の問題
を有している。
【０００３】一方、金属表面にレーザビームを照射して
シーム溶接するレーザ溶接においては、溶接部の溶接欠
陥を検出する方法として、突合せ部位の溶け込み不良を
レーザビームを照射するノズルの先端に設けられた温度
センサからの出力に基づいて検知する方法（特開平２−
２５５２８８号公報）、溶接加工中の物体を保持する保
持部に付設された鍔を有し、該鍔を超音波に対し減衰の
少ない液体中に浸して、超音波センサは前記液体中を伝
播する超音波信号を検出する装置（特開平３−８５８１
号公報）、予め良好な溶接部の形状を計測してその値を
記憶装置に記憶しておき、溶接品質判定に供する溶接継
手部の形状を計測し、その値を記憶装置の値と比較照合
し、溶接品質の良否を判定する方法（特開平３−１８９
０８３号公報）等が提案されている。
シーム溶接するレーザ溶接においては、溶接部の溶接欠
陥を検出する方法として、突合せ部位の溶け込み不良を
レーザビームを照射するノズルの先端に設けられた温度
センサからの出力に基づいて検知する方法（特開平２−
２５５２８８号公報）、溶接加工中の物体を保持する保
持部に付設された鍔を有し、該鍔を超音波に対し減衰の
少ない液体中に浸して、超音波センサは前記液体中を伝
播する超音波信号を検出する装置（特開平３−８５８１
号公報）、予め良好な溶接部の形状を計測してその値を
記憶装置に記憶しておき、溶接品質判定に供する溶接継
手部の形状を計測し、その値を記憶装置の値と比較照合
し、溶接品質の良否を判定する方法（特開平３−１８９
０８３号公報）等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電気抵抗溶接では、ア
ップセットの突き合わせ力によって、ブローホールは密
着されるため発生しない。しかしながら、レーザ溶接管
の溶接部においては、通常の電気抵抗溶接に比べて溶接
時のアップセットを行わないため、雰囲気ガスを溶接部
に巻き込むためブローホールが発生し易く、溶接状態に
よって０．１〜１ｍｍ程度のブローホールが点在または
連続して発生することがある。これに対して超音波によ
るレーザ溶接部に発生するブローホールの検出は、その
形状が球状欠陥であるため、超音波の反射量が極めて小
さく困難であった。
ップセットの突き合わせ力によって、ブローホールは密
着されるため発生しない。しかしながら、レーザ溶接管
の溶接部においては、通常の電気抵抗溶接に比べて溶接
時のアップセットを行わないため、雰囲気ガスを溶接部
に巻き込むためブローホールが発生し易く、溶接状態に
よって０．１〜１ｍｍ程度のブローホールが点在または
連続して発生することがある。これに対して超音波によ
るレーザ溶接部に発生するブローホールの検出は、その
形状が球状欠陥であるため、超音波の反射量が極めて小
さく困難であった。
【０００５】また、上記特開平２−２５５２８８号公報
に開示の方法は、溶接突合わせ部位の溶け込み不良を検
出するもので、溶接部のブローホールを検出することは
不可能である。また、特開平３−８５８１号公報に開示
の装置は、レーザ溶接時にアコースティックエミッショ
ンにより発生する超音波（約１５０ＫＨｚ）が内部欠陥
の有無により変化するのを利用したもので、溶接部のブ
ローホールを検出することは不可能である。さらに、特
開平３−１８９０８３号公報に開示の方法は、溶接品質
の良否を判定できるが、前記と同様に溶接部のブローホ
ールを検出することは不可能である。
に開示の方法は、溶接突合わせ部位の溶け込み不良を検
出するもので、溶接部のブローホールを検出することは
不可能である。また、特開平３−８５８１号公報に開示
の装置は、レーザ溶接時にアコースティックエミッショ
ンにより発生する超音波（約１５０ＫＨｚ）が内部欠陥
の有無により変化するのを利用したもので、溶接部のブ
ローホールを検出することは不可能である。さらに、特
開平３−１８９０８３号公報に開示の方法は、溶接品質
の良否を判定できるが、前記と同様に溶接部のブローホ
ールを検出することは不可能である。
【０００６】この発明の目的は、溶接部に発生する０．
１ｍｍ以上のブローホールを超音波探傷試験により連続
的に検出できる溶接部の超音波探傷装置を提供すること
にある。
１ｍｍ以上のブローホールを超音波探傷試験により連続
的に検出できる溶接部の超音波探傷装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべくレーザ溶接管の溶接部に発生するブローホ
ールに対して、超音波探傷試験を種々試験し検討した。
その結果、周波数帯域が広帯域で周波数２０〜８０ＭＨ
ｚの点集束型探触子を用い、超音波の点集束位置を溶接
部肉厚方向に３ｍｍ以下のピッチになるように複数個の
探触子を溶接線に沿う直線上に配置することによって、
溶接部の０．１ｍｍ以上のブローホールを超音波探傷に
より連続的に検出できることを究明し、この発明に到達
した。
を達成すべくレーザ溶接管の溶接部に発生するブローホ
ールに対して、超音波探傷試験を種々試験し検討した。
その結果、周波数帯域が広帯域で周波数２０〜８０ＭＨ
ｚの点集束型探触子を用い、超音波の点集束位置を溶接
部肉厚方向に３ｍｍ以下のピッチになるように複数個の
探触子を溶接線に沿う直線上に配置することによって、
溶接部の０．１ｍｍ以上のブローホールを超音波探傷に
より連続的に検出できることを究明し、この発明に到達
した。
【０００８】すなわちこの発明は、溶接管の溶接部に発
生するブローホールを超音波探傷により検出する溶接部
の超音波探傷装置において、周波数帯域が広帯域で周波
数２０〜８０ＭＨｚの点集束型探触子を用い、超音波の
点集束位置が溶接部肉厚方向に３ｍｍ以下のピッチとな
るよう複数個の探触子を溶接線に沿って配置することを
特徴とする溶接部の超音波探傷装置である。
生するブローホールを超音波探傷により検出する溶接部
の超音波探傷装置において、周波数帯域が広帯域で周波
数２０〜８０ＭＨｚの点集束型探触子を用い、超音波の
点集束位置が溶接部肉厚方向に３ｍｍ以下のピッチとな
るよう複数個の探触子を溶接線に沿って配置することを
特徴とする溶接部の超音波探傷装置である。
【０００９】
【作用】この発明においては、周波数帯域が広帯域で周
波数２０〜８０ＭＨｚとすることによって、Ｓ／Ｎ比の
良い短い波長の超音波を発生させ、かつ、点集束型探触
子を用いてビームを絞ることによって、従来超音波では
困難とされていた微小なブローホールの検出が可能とな
る。さらに、超音波の点集束位置が溶接部肉厚方向に３
ｍｍ以下のピッチになるように複数個の探触子を溶接線
に沿う直線上に配置するから、溶接部の肉厚方向全体に
亘って０．１ｍｍ以上のブローホールを連続的に検出す
ることができる。
波数２０〜８０ＭＨｚとすることによって、Ｓ／Ｎ比の
良い短い波長の超音波を発生させ、かつ、点集束型探触
子を用いてビームを絞ることによって、従来超音波では
困難とされていた微小なブローホールの検出が可能とな
る。さらに、超音波の点集束位置が溶接部肉厚方向に３
ｍｍ以下のピッチになるように複数個の探触子を溶接線
に沿う直線上に配置するから、溶接部の肉厚方向全体に
亘って０．１ｍｍ以上のブローホールを連続的に検出す
ることができる。
【００１０】この発明において、周波数帯域を広帯域と
したのは、Ｓ／Ｎ比を向上させ、かつ、パルス幅を小さ
くして不感帯を短くし、溶接部の肉厚方向全体に亘って
探傷可能とするためである。また、周波数を２０〜８０
ＭＨｚとしてのは、２０ＭＨｚ未満では０．５ｍｍ以下
のブローホールの検出が困難となり、８０ＭＨｚを超え
ると超音波の減衰が激しくなってＳ／Ｎ比が低下するた
めである。さらに、探触子として点集束型を用いたの
は、ビームを集中させることによって微小欠陥検出のＳ
／Ｎ比を向上させるためである。
したのは、Ｓ／Ｎ比を向上させ、かつ、パルス幅を小さ
くして不感帯を短くし、溶接部の肉厚方向全体に亘って
探傷可能とするためである。また、周波数を２０〜８０
ＭＨｚとしてのは、２０ＭＨｚ未満では０．５ｍｍ以下
のブローホールの検出が困難となり、８０ＭＨｚを超え
ると超音波の減衰が激しくなってＳ／Ｎ比が低下するた
めである。さらに、探触子として点集束型を用いたの
は、ビームを集中させることによって微小欠陥検出のＳ
／Ｎ比を向上させるためである。
【００１１】
実施例１ 以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図
５に基づいて説明する。図１は水浸法超音波探傷法にお
ける探触子と被検材である鋼管との配置関係を示す模式
図、図２は水浸法超音波探傷法における受信エコー波形
図、図３は被検材の鋼管の溶接線に沿って配置する複数
の探触子の配置例を示すもので、（ａ）図は先頭、
（ｂ）図は真中、（ｃ）図は最後の探触子の配置の模式
図、図４は図３（ｂ）におけるブローホールの大きさと
エコー高さとの関係を示すグラフ、図５は点集束位置か
ら外れた場合の感度変化量のグラフである。
５に基づいて説明する。図１は水浸法超音波探傷法にお
ける探触子と被検材である鋼管との配置関係を示す模式
図、図２は水浸法超音波探傷法における受信エコー波形
図、図３は被検材の鋼管の溶接線に沿って配置する複数
の探触子の配置例を示すもので、（ａ）図は先頭、
（ｂ）図は真中、（ｃ）図は最後の探触子の配置の模式
図、図４は図３（ｂ）におけるブローホールの大きさと
エコー高さとの関係を示すグラフ、図５は点集束位置か
ら外れた場合の感度変化量のグラフである。
【００１２】図１において、１は周波数帯域幅が広帯域
の点集束型水浸用垂直探触子、２は被検材であるレーザ
溶接鋼管、３はレーザ溶接鋼管２のレーザ溶接部、４は
レーザ溶接部３に形成されたブローホール、５は接触媒
質の水である。図１の水浸法超音波探傷法により、直径
５ｍｍ、点集束距離２５ｍｍの周波数帯域幅が広帯域の
点集束型水浸用垂直探触子１を、レーザ溶接部３に０．
３ｍｍのブローホールを有する直径５０．８ｍｍ、肉厚
６．０ｍｍのレーザ溶接鋼管２に対し水距離１３ｍｍで
配置し、点集束型水浸用垂直探触子１から垂直にレーザ
溶接部３に超音波ビームを送信したところ、図２に示す
受信エコーが得られた。なお、図２中のＴは送信パル
ス、Ｓは表面エコー、Ｆは欠陥エコー、Ｂは底面エコー
を示す。図２に示すとおり、０．３ｍｍのブローホール
をＳ／Ｎ比良く検出している。
の点集束型水浸用垂直探触子、２は被検材であるレーザ
溶接鋼管、３はレーザ溶接鋼管２のレーザ溶接部、４は
レーザ溶接部３に形成されたブローホール、５は接触媒
質の水である。図１の水浸法超音波探傷法により、直径
５ｍｍ、点集束距離２５ｍｍの周波数帯域幅が広帯域の
点集束型水浸用垂直探触子１を、レーザ溶接部３に０．
３ｍｍのブローホールを有する直径５０．８ｍｍ、肉厚
６．０ｍｍのレーザ溶接鋼管２に対し水距離１３ｍｍで
配置し、点集束型水浸用垂直探触子１から垂直にレーザ
溶接部３に超音波ビームを送信したところ、図２に示す
受信エコーが得られた。なお、図２中のＴは送信パル
ス、Ｓは表面エコー、Ｆは欠陥エコー、Ｂは底面エコー
を示す。図２に示すとおり、０．３ｍｍのブローホール
をＳ／Ｎ比良く検出している。
【００１３】上記点集束型水浸用垂直探触子１は、図３
に示すとおり、被検材であるレーザ溶接鋼管２のレーザ
溶接部３の溶接線に沿って３個を直線に並べ、先頭の点
集束型水浸用垂直探触子１-1は、（ａ）図に示すとお
り、水距離Ｘ、管肉厚中における超音波ビームの点集束
位置ｘで、真中の点集束型水浸用垂直探触子１-2は、、
（ｂ）図に示すとおり、水距離Ｙ、管肉厚中における超
音波ビームの点集束位置ｙで、最後の点集束型水浸用垂
直探触子１-3は、（ｃ）図に示すとおり、水距離Ｚ、管
肉厚中における超音波ビームの点集束位置ｚで配置し、
各点集束型水浸用垂直探触子１-1、１-2、１-3が点集束
位置から所定範囲をカバーすることにより、レーザ溶接
鋼管２の肉中を均一に探傷できるよう構成する。
に示すとおり、被検材であるレーザ溶接鋼管２のレーザ
溶接部３の溶接線に沿って３個を直線に並べ、先頭の点
集束型水浸用垂直探触子１-1は、（ａ）図に示すとお
り、水距離Ｘ、管肉厚中における超音波ビームの点集束
位置ｘで、真中の点集束型水浸用垂直探触子１-2は、、
（ｂ）図に示すとおり、水距離Ｙ、管肉厚中における超
音波ビームの点集束位置ｙで、最後の点集束型水浸用垂
直探触子１-3は、（ｃ）図に示すとおり、水距離Ｚ、管
肉厚中における超音波ビームの点集束位置ｚで配置し、
各点集束型水浸用垂直探触子１-1、１-2、１-3が点集束
位置から所定範囲をカバーすることにより、レーザ溶接
鋼管２の肉中を均一に探傷できるよう構成する。
【００１４】直径５ｍｍ、点集束距離２５ｍｍの周波数
帯域幅が広帯域の点集束型水浸用垂直探触子１を、直径
５０．８ｍｍ、肉厚６．０ｍｍのレーザ溶接鋼管２に対
し水距離１３ｍｍで配置し、点集束型水浸用垂直探触子
１から垂直にレーザ溶接部３に超音波ビームを送信して
探傷した場合のブローホールの大きさとエコー高さとの
関係および点集束位置から肉厚方向に±０〜２ｍｍ離れ
た位置でのエコー高さを調査した。その結果を図４およ
び図５に示す。図４に示すとおり、微小なブローホール
に対し、Ｓ／Ｎ比良く検出している。また、図５に示す
とおり、点集束位置から肉厚方向に±１．５ｍｍずれる
ことによって、−３ｄＢの感度低下を示した。
帯域幅が広帯域の点集束型水浸用垂直探触子１を、直径
５０．８ｍｍ、肉厚６．０ｍｍのレーザ溶接鋼管２に対
し水距離１３ｍｍで配置し、点集束型水浸用垂直探触子
１から垂直にレーザ溶接部３に超音波ビームを送信して
探傷した場合のブローホールの大きさとエコー高さとの
関係および点集束位置から肉厚方向に±０〜２ｍｍ離れ
た位置でのエコー高さを調査した。その結果を図４およ
び図５に示す。図４に示すとおり、微小なブローホール
に対し、Ｓ／Ｎ比良く検出している。また、図５に示す
とおり、点集束位置から肉厚方向に±１．５ｍｍずれる
ことによって、−３ｄＢの感度低下を示した。
【００１５】上記のとおり構成したことによって、例え
ば、直径５０．８ｍｍ、肉厚６．０ｍｍのレーザ溶接鋼
管２のレーザ溶接部３の超音波探傷を行うに際し、各点
集束型水浸用垂直探触子１-1、１-2、１-3の水距離Ｘを
１９ｍｍ、Ｙを１３ｍｍ、Ｚを７ｍｍに調整し、管肉厚
中における超音波ビームの点集束位置ｘを１．５ｍｍ、
ｙを３ｍｍ、ｚを４．５ｍｍに設定すれば、各点集束型
水浸用垂直探触子１-1、１-2、１-3は±１．５ｍｍをカ
バーすることとなり、鋼管２の肉中を均一にＳ／Ｎ比高
く探傷することができる。
ば、直径５０．８ｍｍ、肉厚６．０ｍｍのレーザ溶接鋼
管２のレーザ溶接部３の超音波探傷を行うに際し、各点
集束型水浸用垂直探触子１-1、１-2、１-3の水距離Ｘを
１９ｍｍ、Ｙを１３ｍｍ、Ｚを７ｍｍに調整し、管肉厚
中における超音波ビームの点集束位置ｘを１．５ｍｍ、
ｙを３ｍｍ、ｚを４．５ｍｍに設定すれば、各点集束型
水浸用垂直探触子１-1、１-2、１-3は±１．５ｍｍをカ
バーすることとなり、鋼管２の肉中を均一にＳ／Ｎ比高
く探傷することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明によれば、
従来超音波探傷では困難といわれていたレーザ溶接鋼管
の溶接部の微小なブローホールを、Ｓ／Ｎ比よく連続的
に検出することができ、レーザ溶接鋼管の溶接部を超音
波探傷による連続自動検出を行うことが可能となる。
従来超音波探傷では困難といわれていたレーザ溶接鋼管
の溶接部の微小なブローホールを、Ｓ／Ｎ比よく連続的
に検出することができ、レーザ溶接鋼管の溶接部を超音
波探傷による連続自動検出を行うことが可能となる。
【図１】水浸法超音波探傷法における探触子と被検材で
ある鋼管との配置関係を示す模式図である。
ある鋼管との配置関係を示す模式図である。
【図２】水浸法超音波探傷法における受信エコー波形図
である。
である。
【図３】被検材の鋼管の溶接線に沿って配置する複数の
探触子の配置例を示すもので、（ａ）図は先頭、（ｂ）
図は真中、（ｃ）図は最後の探触子の配置図である。
探触子の配置例を示すもので、（ａ）図は先頭、（ｂ）
図は真中、（ｃ）図は最後の探触子の配置図である。
【図４】ブローホールの大きさとエコー高さとの関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】集束位置から外れた場合の感度変化量のグラフ
である。
である。
１、１-1、１-2、１-3 点集束型水浸用垂直探触子 ２ レーザ溶接鋼管 ３ レーザ溶接部 ４ ブローホール ５ 水 Ｔ 送信パルス Ｓ 表面エコー Ｆ 欠陥エコー Ｂ 底面エコー Ｘ、Ｙ、Ｚ 水距離 ｘ、ｙ、ｚ 管肉厚中における超音波ビームの点集束位
置
置
Claims (1)
- 【請求項１】 溶接管の溶接部に発生するブローホール
を超音波探傷により検出する溶接部の超音波探傷装置に
おいて、周波数帯域が広帯域で周波数２０〜８０ＭＨｚ
の点集束型探触子を用い、超音波の点集束位置が溶接部
肉厚方向に３ｍｍ以下のピッチとなるよう複数個の探触
子を溶接線に沿って配置することを特徴とする溶接部の
超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5202668A JP2682390B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 溶接部の超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5202668A JP2682390B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 溶接部の超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735729A JPH0735729A (ja) | 1995-02-07 |
| JP2682390B2 true JP2682390B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16461176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5202668A Expired - Fee Related JP2682390B2 (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | 溶接部の超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2682390B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4544240B2 (ja) | 2005-11-21 | 2010-09-15 | 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 |
| 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 |
| JP4910768B2 (ja) | 2007-02-28 | 2012-04-04 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 超音波探傷の校正方法及び管体の品質管理方法及び製造方法 |
| 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 |
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1993
- 1993-07-22 JP JP5202668A patent/JP2682390B2/ja not_active Expired - Fee Related
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