JP3388316B2 - 超音波検査方法 - Google Patents
超音波検査方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波による検査
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超音波による板厚検査は、超音波
を板の一面から直接伝播させ、他面から反射して戻って
きた超音波を受信して伝播時間を測定し、その伝播時間
と超音波速度とから面に垂直方向の板厚を測定してい
る。また、一般に、超音波が伝播する厚さが厚くなると
強度が減衰するが、波長が長い（周波数が低い）ほど伝
播し易いと考えられていた。
を板の一面から直接伝播させ、他面から反射して戻って
きた超音波を受信して伝播時間を測定し、その伝播時間
と超音波速度とから面に垂直方向の板厚を測定してい
る。また、一般に、超音波が伝播する厚さが厚くなると
強度が減衰するが、波長が長い（周波数が低い）ほど伝
播し易いと考えられていた。
【０００３】例えば、特殊なＨ鋼で構成される覆工板
は、Ｈ鋼のウエブ厚を管理することで、その廃棄基準が
決められているが、超音波による板厚検査を適用しよう
とすると、Ｈ鋼のウエブ面は、覆板や側板で周囲が覆わ
れているので、ウエブ面に直接超音波を伝播できず、従
来の超音波による板厚検査を行なえなかった。そこで、
覆工板の検査においては、覆板や側板を取り外して、ウ
エブ面を検査していた。
は、Ｈ鋼のウエブ厚を管理することで、その廃棄基準が
決められているが、超音波による板厚検査を適用しよう
とすると、Ｈ鋼のウエブ面は、覆板や側板で周囲が覆わ
れているので、ウエブ面に直接超音波を伝播できず、従
来の超音波による板厚検査を行なえなかった。そこで、
覆工板の検査においては、覆板や側板を取り外して、ウ
エブ面を検査していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】＜イ＞本発明は、被検
査体の厚さ又は径を超音波で容易に検査することにあ
る。 ＜ロ＞また、本発明は、被検査体の表面形状を超音波で
容易に検査することにある。 ＜ハ＞また、本発明は、被検査体の腐蝕状態を超音波で
容易に検査することにある。
査体の厚さ又は径を超音波で容易に検査することにあ
る。 ＜ロ＞また、本発明は、被検査体の表面形状を超音波で
容易に検査することにある。 ＜ハ＞また、本発明は、被検査体の腐蝕状態を超音波で
容易に検査することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明は、超音波探触
子から超音波を被検査体に伝播し、超音波探触子へ戻っ
てきた反射波を受信する超音波検査方法において、超音
波の伝播方向と直交する方向の被検査体の厚さ又は径を
有する伝播路を透過できる最小の周波数の超音波を被検
査体に伝播させ、伝播路を透過し反射して戻ってきた反
射波を受信して、その反射波の強度から伝播路を検査す
ることを特徴とする、超音波検査方法、又は、超音波探
触子から超音波を被試験体のＨ鋼に伝播し、超音波探触
子へ戻ってきた反射波を受信する超音波検査方法におい
て、超音波の伝播方向に直交する方向のウエブの厚さを
透過できる最小の周波数の超音波を被検査体に伝播さ
せ、ウエブを透過し反射して戻ってきた反射波を受信し
て、その反射波の強度からウエブを検査することを特徴
とする、超音波検査方法、又は、前記超音波検査方法に
おいて、超音波の伝播方向に直交する方向の厚さが３ｍ
ｍ〜５ｍｍの被試験体の場合、超音波の周波数を７〜１
０ＭＨｚとすることを特徴とする、超音波検査方法にあ
る。
子から超音波を被検査体に伝播し、超音波探触子へ戻っ
てきた反射波を受信する超音波検査方法において、超音
波の伝播方向と直交する方向の被検査体の厚さ又は径を
有する伝播路を透過できる最小の周波数の超音波を被検
査体に伝播させ、伝播路を透過し反射して戻ってきた反
射波を受信して、その反射波の強度から伝播路を検査す
ることを特徴とする、超音波検査方法、又は、超音波探
触子から超音波を被試験体のＨ鋼に伝播し、超音波探触
子へ戻ってきた反射波を受信する超音波検査方法におい
て、超音波の伝播方向に直交する方向のウエブの厚さを
透過できる最小の周波数の超音波を被検査体に伝播さ
せ、ウエブを透過し反射して戻ってきた反射波を受信し
て、その反射波の強度からウエブを検査することを特徴
とする、超音波検査方法、又は、前記超音波検査方法に
おいて、超音波の伝播方向に直交する方向の厚さが３ｍ
ｍ〜５ｍｍの被試験体の場合、超音波の周波数を７〜１
０ＭＨｚとすることを特徴とする、超音波検査方法にあ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
の形態を説明する。
【０００７】＜イ＞超音波検査
超音波検査は、超音波探触子から超音波を被検査体に伝
播させ、被検査体を伝播して戻ってきた超音波の反射波
を受信して被検査体を検査するものである。
播させ、被検査体を伝播して戻ってきた超音波の反射波
を受信して被検査体を検査するものである。
【０００８】被検査体（検査の対象物）は、超音波が伝
播する方向と平行な表面を有し、表面間の距離が所定の
長さ（間隔）であり、超音波が伝播方向と直交する面で
反射して戻る形状を有している。被検査体は、例えば、
板状体、又は断面が角形や円形の棒状体であり、超音波
は、板状体を伝播し、又は棒状体の長手方向に沿って伝
播し、伝播方向と直交する面で反射して同一の経路を戻
ることができる。
播する方向と平行な表面を有し、表面間の距離が所定の
長さ（間隔）であり、超音波が伝播方向と直交する面で
反射して戻る形状を有している。被検査体は、例えば、
板状体、又は断面が角形や円形の棒状体であり、超音波
は、板状体を伝播し、又は棒状体の長手方向に沿って伝
播し、伝播方向と直交する面で反射して同一の経路を戻
ることができる。
【０００９】例えば、図１の覆工板３のように、覆板７
や側板８で覆われているＨ鋼４のウエブ５を被検査体と
し、超音波探触子２でウエブ５の一端から超音波を導入
し、超音波がウエブ内を伝播し、ウエブの途中や他端付
近から反射してウエブ内を逆に伝播して戻り、その戻っ
てきた超音波を超音波探触子２で受信する。
や側板８で覆われているＨ鋼４のウエブ５を被検査体と
し、超音波探触子２でウエブ５の一端から超音波を導入
し、超音波がウエブ内を伝播し、ウエブの途中や他端付
近から反射してウエブ内を逆に伝播して戻り、その戻っ
てきた超音波を超音波探触子２で受信する。
【００１０】図２と図３にウエブの厚さが３ｍｍと５ｍ
ｍの腐蝕の無いＨ鋼を被検査体として用い、超音波の周
波数を５ＭＨｚ（Ａ）、７ＭＨｚ（Ｂ）、８ＭＨｚ
（Ｃ）、１０ＭＨｚ（Ｄ）の４種類とした時の受信波の
波形を、横軸が伝播距離（反射部までの往復距離）、縦
軸が強度（ゲイン）のグラフを示している。
ｍの腐蝕の無いＨ鋼を被検査体として用い、超音波の周
波数を５ＭＨｚ（Ａ）、７ＭＨｚ（Ｂ）、８ＭＨｚ
（Ｃ）、１０ＭＨｚ（Ｄ）の４種類とした時の受信波の
波形を、横軸が伝播距離（反射部までの往復距離）、縦
軸が強度（ゲイン）のグラフを示している。
【００１１】図３のように、厚さが５ｍｍのＨ鋼の場
合、いずれの周波数でも、横軸の中央付近ではゲインが
少なく、横軸の右側ではウエブの他端から反射してきた
反射波が示されている。それに対して、図２のように、
厚さが３ｍｍのＨ鋼の場合、５ＭＨｚの超音波（図２
（Ａ））では横軸全体に波形（雑音）があり、ウエブの
他端から反射してきた反射波のピークは他の波形（雑
音）と識別が困難である。７ＭＨｚ、８ＭＨｚ、１０Ｍ
Ｈｚの周波数では、他の波形（雑音）が少なくなり、右
側にウエブの他端から反射してきた反射波が大きくな
り、識別が可能になっている。他の波形（雑音）は、超
音波がウエブの他端に到達せずに、ウエブの途中の領域
から反射してくる波と考えられる。
合、いずれの周波数でも、横軸の中央付近ではゲインが
少なく、横軸の右側ではウエブの他端から反射してきた
反射波が示されている。それに対して、図２のように、
厚さが３ｍｍのＨ鋼の場合、５ＭＨｚの超音波（図２
（Ａ））では横軸全体に波形（雑音）があり、ウエブの
他端から反射してきた反射波のピークは他の波形（雑
音）と識別が困難である。７ＭＨｚ、８ＭＨｚ、１０Ｍ
Ｈｚの周波数では、他の波形（雑音）が少なくなり、右
側にウエブの他端から反射してきた反射波が大きくな
り、識別が可能になっている。他の波形（雑音）は、超
音波がウエブの他端に到達せずに、ウエブの途中の領域
から反射してくる波と考えられる。
【００１２】このように、被検査体を伝播する超音波の
周波数は、被検査体の厚さや径（板厚、棒の太さ）と相
関関係があり、所定厚や径の被検査体を透過できる最小
の周波数（尖頭周波数）が存在することを示している。
周波数は、被検査体の厚さや径（板厚、棒の太さ）と相
関関係があり、所定厚や径の被検査体を透過できる最小
の周波数（尖頭周波数）が存在することを示している。
【００１３】超音波の周波数と被検査体の厚さや径（板
厚、棒の太さ）との相関関係を利用することにより、被
検査体の厚さや径を測定することができる。例えば、ウ
エブの一端から各周波数の超音波を伝播させ、反射波の
波形を調べ、尖頭周波数を見出す。この尖頭周波数は、
被検査体の厚さや径と関係しているので、被検査体の厚
さや径を知ることができる。
厚、棒の太さ）との相関関係を利用することにより、被
検査体の厚さや径を測定することができる。例えば、ウ
エブの一端から各周波数の超音波を伝播させ、反射波の
波形を調べ、尖頭周波数を見出す。この尖頭周波数は、
被検査体の厚さや径と関係しているので、被検査体の厚
さや径を知ることができる。
【００１４】超音波の周波数は、板厚や径が３ｍｍ付近
の場合、７〜１０ＭＨｚの範囲が好ましく、７〜８ＭＨ
ｚが特に好ましい。
の場合、７〜１０ＭＨｚの範囲が好ましく、７〜８ＭＨ
ｚが特に好ましい。
【００１５】＜ロ＞超音波検査装置
超音波検査装置１は、超音波を発信し、戻って来た超音
波を受信し、受信波を分析又は表示できるものであれば
よい。超音波検査装置１は、例えば図１のように、超音
波探触子２を備え、超音波探触子２により超音波を発信
すると共に戻ってきた超音波を受信する。
波を受信し、受信波を分析又は表示できるものであれば
よい。超音波検査装置１は、例えば図１のように、超音
波探触子２を備え、超音波探触子２により超音波を発信
すると共に戻ってきた超音波を受信する。
【００１６】超音波検査装置１は、例えば、複数の超音
波周波数の発信、ゲート、又、受信感の調整などの機能
を備え、デジタル装置で設定値を記録できると便利であ
る。
波周波数の発信、ゲート、又、受信感の調整などの機能
を備え、デジタル装置で設定値を記録できると便利であ
る。
【００１７】超音波検査においては、超音波探触子２か
ら被検査体へ超音波を効率良く伝播させ、逆に戻って来
る超音波を効率良く受信する必要がある。そこで、被検
査体の表面が荒れている場合には、例えば、表面を磨
き、グリセリンを塗布して超音波探触子２を配置する。
ら被検査体へ超音波を効率良く伝播させ、逆に戻って来
る超音波を効率良く受信する必要がある。そこで、被検
査体の表面が荒れている場合には、例えば、表面を磨
き、グリセリンを塗布して超音波探触子２を配置する。
【００１８】＜ハ＞被検査体の表面の形状や腐蝕の検査
方法 超音波検査方法の一例として、被検査体をＨ鋼のウエブ
として、図１のように、超音波探触子を覆工板のウエブ
の中心に合わせる。超音波検査装置は、ＵＩ−２２（三
菱電機株式会社製）を使用し、超音波探触子は、７ＭＨ
ｚを使用した。超音波検査装置の設定項目を表１に示
す。
方法 超音波検査方法の一例として、被検査体をＨ鋼のウエブ
として、図１のように、超音波探触子を覆工板のウエブ
の中心に合わせる。超音波検査装置は、ＵＩ−２２（三
菱電機株式会社製）を使用し、超音波探触子は、７ＭＨ
ｚを使用した。超音波検査装置の設定項目を表１に示
す。
【００１９】
【表１】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の板厚２．８ｍｍのウエブサ
ンプルを検査した受信波の出力波形であり、ウエブがス
トレートで表面の腐蝕がないため、薄くても雑音レベル
が低く、底面から反射してくる反射波（エコー）は、２
１０ｍｍ付近であり、明確なエコーが見られる。
ンプルを検査した受信波の出力波形であり、ウエブがス
トレートで表面の腐蝕がないため、薄くても雑音レベル
が低く、底面から反射してくる反射波（エコー）は、２
１０ｍｍ付近であり、明確なエコーが見られる。
【００２０】図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の板厚３ｍｍの
ウエブサンプルを検査した出力波形であり、ウエブの形
状が凹状になっており、雑音レベルが大きく、２１０ｍ
ｍ付近の底面からのエコーが得られ難いことを示してい
る。
ウエブサンプルを検査した出力波形であり、ウエブの形
状が凹状になっており、雑音レベルが大きく、２１０ｍ
ｍ付近の底面からのエコーが得られ難いことを示してい
る。
【００２１】なお、図４〜図５は、テストピースとして
製作したものであり、図６〜図１２は、覆工板のサンプ
ルであり、各図は、図２〜図３と同様に、横軸が伝播距
離（反射部までの往復距離）、縦軸が強度（ゲイン）の
グラフを示している。
製作したものであり、図６〜図１２は、覆工板のサンプ
ルであり、各図は、図２〜図３と同様に、横軸が伝播距
離（反射部までの往復距離）、縦軸が強度（ゲイン）の
グラフを示している。
【００２２】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の板厚３ｍｍの
ウエブサンプルを検査した出力波形であり、ウエブの形
状が中央部に大きな傷がある場合を示しており、１２０
ｍｍ付近に大きなエコーがあり、これがウエブ中央部の
欠陥からの反射波であり、雑音レベルが大きく、２１０
ｍｍ付近の底面からのエコーがえられ難いことを示して
いる。
ウエブサンプルを検査した出力波形であり、ウエブの形
状が中央部に大きな傷がある場合を示しており、１２０
ｍｍ付近に大きなエコーがあり、これがウエブ中央部の
欠陥からの反射波であり、雑音レベルが大きく、２１０
ｍｍ付近の底面からのエコーがえられ難いことを示して
いる。
【００２３】図５及び図６がウエブが通常の腐食により
減肉になるモデルに近い。
減肉になるモデルに近い。
【００２４】図７は、ウエブに腐食がない良品のＨ鋼を
測定した際の受信波の出力波形であり、横軸が反射して
くるまでの反射時間であり、縦軸が相対強度である。出
力波形の強度は、１５０ｍｍ〜２００ｍｍ付近の雑音エ
コーレベルが１０％以下になるように調整してある。
測定した際の受信波の出力波形であり、横軸が反射して
くるまでの反射時間であり、縦軸が相対強度である。出
力波形の強度は、１５０ｍｍ〜２００ｍｍ付近の雑音エ
コーレベルが１０％以下になるように調整してある。
【００２５】ウエブの下部付近の底面から反射してくる
反射波（エコー）は、２００ｍｍ付近であり、その付近
をゲートとして表１の数値に設定し、ウエブの良否を判
定する。ゲートの起点を１７５ｍｍ、幅を５０ｍｍ、レ
ベルを６０％としてあるので、判定基準として１７５ｍ
ｍ〜２２５ｍｍの波が６０％を超えたもののみ良品とす
ることができる。また、ウエブの下部付近の底面から反
射してきたエコーの立ち上がりが鋭いほど良品であるこ
とを示している。
反射波（エコー）は、２００ｍｍ付近であり、その付近
をゲートとして表１の数値に設定し、ウエブの良否を判
定する。ゲートの起点を１７５ｍｍ、幅を５０ｍｍ、レ
ベルを６０％としてあるので、判定基準として１７５ｍ
ｍ〜２２５ｍｍの波が６０％を超えたもののみ良品とす
ることができる。また、ウエブの下部付近の底面から反
射してきたエコーの立ち上がりが鋭いほど良品であるこ
とを示している。
【００２６】図８は、ウエブ中央部に欠陥のある出力波
形を示している。図７に比べて８０ｍｍ付近に大きなエ
コーがあり、これがウエブ中央部の欠陥からの反射波で
ある。しかし、底面からのエコーがゲートを超えている
ので、ウエブ内の伝播路は所定値以上あり、欠陥は小さ
いと判断される。
形を示している。図７に比べて８０ｍｍ付近に大きなエ
コーがあり、これがウエブ中央部の欠陥からの反射波で
ある。しかし、底面からのエコーがゲートを超えている
ので、ウエブ内の伝播路は所定値以上あり、欠陥は小さ
いと判断される。
【００２７】図９は、ウエブ中央部に欠陥のある出力波
形があり、底面からのエコーがゲートを超えていないの
で、ウエブ内の伝播路は所定値以下であり、欠陥は大き
く、不良品と判断される。ウエブ表面の腐食が大きいと
推測される。
形があり、底面からのエコーがゲートを超えていないの
で、ウエブ内の伝播路は所定値以下であり、欠陥は大き
く、不良品と判断される。ウエブ表面の腐食が大きいと
推測される。
【００２８】図１０は、ウエブ中央部にエコーがかなり
見られ、底面からのエコーが減衰して、ゲートを超えて
いないので、ウエブの欠陥は大きく、不良品と判断され
る。ウエブ表面の腐食が大きいと推測される。
見られ、底面からのエコーが減衰して、ゲートを超えて
いないので、ウエブの欠陥は大きく、不良品と判断され
る。ウエブ表面の腐食が大きいと推測される。
【００２９】図１１は、１５０ｍｍ付近のウエブ中央部
のエコーのレベルが１０％以上になっているので、感度
調整が必要である。また、底面からのエコーが階段状に
なっているので、良品とは異なる。
のエコーのレベルが１０％以上になっているので、感度
調整が必要である。また、底面からのエコーが階段状に
なっているので、良品とは異なる。
【００３０】図１２は、図１１の１５０ｍｍ付近のエコ
ーレベルを１０％以下に調整した波形である。その結
果、底面からのエコーが１５％程度になり、ゲートを超
えていないので、ウエブの欠陥は大きく、不良品と判断
される。ウエブ表面の腐食が大きいと推測される。
ーレベルを１０％以下に調整した波形である。その結
果、底面からのエコーが１５％程度になり、ゲートを超
えていないので、ウエブの欠陥は大きく、不良品と判断
される。ウエブ表面の腐食が大きいと推測される。
【００３１】以上のように、被検査体に所定の周波数の
超音波を伝播させ、その受信波形を求めることにより、
伝播方向と平行な表面の形状や腐蝕状態を知ることがで
きる。
超音波を伝播させ、その受信波形を求めることにより、
伝播方向と平行な表面の形状や腐蝕状態を知ることがで
きる。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 ＜イ＞被検査体に超音波を伝播させて尖頭周波数を見出
すことにより、被検査体の厚さ又は径を容易に検査する
ことができる。 ＜ロ＞超音波の反射波形により、直接、目で確かめるこ
とができない個所でも、被検査体の側面の形状や腐蝕の
状態を容易に検査することができる。 ＜ハ＞Ｈ鋼のウエブの表面形状を容易に検査することが
できる。
できる。 ＜イ＞被検査体に超音波を伝播させて尖頭周波数を見出
すことにより、被検査体の厚さ又は径を容易に検査する
ことができる。 ＜ロ＞超音波の反射波形により、直接、目で確かめるこ
とができない個所でも、被検査体の側面の形状や腐蝕の
状態を容易に検査することができる。 ＜ハ＞Ｈ鋼のウエブの表面形状を容易に検査することが
できる。
【図１】超音波検査装置の説明図
【図２】ウエブが３ｍｍ厚のストレートな被検査体の出
力波形図
力波形図
【図３】ウエブが５ｍｍ厚のストレートな被検査体の出
力波形図
力波形図
【図４】ウエブがストレートな被検査体の出力波形図
【図５】ウエブが凹状の被検査体の出力波形図
【図６】ウエブの中間部に大きな傷がある被検査体の出
力波形図
力波形図
【図７】ウエブ形状が良い被検査体の出力波形図
【図８】ウエブの中間部に欠陥があるが良品の被検査体
の出力波形図
の出力波形図
【図９】ウエブの中間部に大きな欠陥がある不良品の被
検査体の出力波形図
検査体の出力波形図
【図１０】ウエブの中間部に反射エコーが多い不良品の
被検査体の出力波形図
被検査体の出力波形図
【図１１】雑音エコーレベルを下げるて感度調整を必要
とする出力波形図
とする出力波形図
【図１２】図１１の波形において感度調整をした出力波
形図
形図
１・・・超音波検査装置
２・・・超音波探触子
３・・・覆工板
４・・・Ｈ鋼
５・・・ウエブ
６・・・フランジ
７・・・覆板
８・・・側板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 17/02
G01B 17/00
G01N 29/10 501
Claims (3)
- 【請求項１】超音波探触子から超音波を被検査体に伝播
し、超音波探触子へ戻ってきた反射波を受信する超音波
検査方法において、超音波の伝播方向と直交する方向の
被検査体の厚さ又は径を有する伝播路を透過できる最小
の周波数の超音波を被検査体に伝播させ、伝播路を透過
し反射して戻ってきた反射波を受信して、その反射波の
強度から伝播路を検査することを特徴とする、超音波検
査方法。 - 【請求項２】超音波探触子から超音波を被試験体のＨ鋼
に伝播し、超音波探触子へ戻ってきた反射波を受信する
超音波検査方法において、超音波の伝播方向に直交する
方向のウエブの厚さを透過できる最小の周波数の超音波
を被検査体に伝播させ、ウエブを透過し反射して戻って
きた反射波を受信して、その反射波の強度からウエブを
検査することを特徴とする、超音波検査方法。 - 【請求項３】請求項１〜請求項２のいずれかに記載の超
音波検査方法において、超音波の伝播方向に直交する方
向の厚さが３ｍｍ〜５ｍｍの被試験体の場合、超音波の
周波数を７〜１０ＭＨｚとすることを特徴とする、超音
波検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14558099A JP3388316B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 超音波検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14558099A JP3388316B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 超音波検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337850A JP2000337850A (ja) | 2000-12-08 |
| JP3388316B2 true JP3388316B2 (ja) | 2003-03-17 |
Family
ID=15388389
Family Applications (1)
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