JP3765417B2 - Ultrasonic flaw detection method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、溶接継手部等の内部欠陥を非破壊で検査する超音波探傷方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、溶接継手部等の内部欠陥を非破壊で検査する手段として、超音波探傷検査(UT)が知られている。この超音波探傷検査は、被検査体の表面に探触子を密着させ、この探触子から被検査体に入射させた超音波の反射によって欠陥を検出する非破壊検査であり、入射させた超音波の反射を検出するまでの時間によって欠陥の位置を知ることができる。
【0003】
図7は超音波探傷方法の一例を示す図であり、(a) は超音波探傷方法の模式図、(b) はその探傷波形の模式図である。この超音波探傷方法は、一般にTOFD(Time of Fright Diffraction)法と呼ばれている。図示する例は、このTOFD法によって溶接継手部101を超音波探傷検査する例であり、溶接継手部101の両側部に超音波探触子102A,102Bを設け、一方の超音波探触子102Aから溶接継手部101の溶接線方向と直交する方向に超音波を入射し、その反射を他方の超音波探触子102Bで受けて超音波探傷検査を行っている。
【0004】
この例の場合、溶接継手部101から所定距離離れた位置から発信した超音波によって、被検査体100の全板厚方向を検査するように構成されている。図示する左側が送信探触子102Aであり、右側が受信探触子102Bである。送信探触子102Aから発した超音波が被検査体100の表面を伝わって受信探触子102Bで検出されるラテラル波aと、被検査体100の底面で反射した底面波bと、これらの間で欠陥103に反射した回折波の上端波cと下端波dとを受信探触子102Bで検知し、この信号によって、欠陥103の存在と欠陥103の位置を検出している。また、この例の場合、溶接継手部101に沿って超音波探触子102A,102Bを移動させることにより、全線の超音波探傷を繰り返す例を示している。
【0005】
この種の従来技術として、被検査体へ入射して回折した超音波から欠陥の位置を検出するTOFD法と、被検査体へ入射して反射した超音波のエコーから欠陥の位置を検出する反射エコー法とを同時に行うことにより、欠陥の板面方向の位置及び板厚方向の位置を容易に高精度で検出しようとするものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
また、他の従来技術として、複数の振動子を連続的に配列した一体構造のアレイ型超音波探触子のうち1又は2以上の探触子を利用し、機械操作が不要な電子走査によって、被検査対象部位全体の欠陥検出を高速かつ高精度で行えるようにしたものがある(例えば、特許文献2参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−13114号公報(第2頁、図1)
【0008】
【特許文献2】
特開2001−324484号公報(第2頁、図5)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記TOFD法の場合、1組の探触子を用いて溶接線方向に走査するのみであり、欠陥を送受信探触子間隔の中点位置(探傷部中心)として算出することから、走査直交方向(溶接線幅方向)の欠陥立置を正確に検出することができない。つまり、従来の一般的なTOFD法では、探傷部の中心線からの欠陥のずれ位置(Δy)が分からなかった。
【0010】
そのため、欠陥が探傷部の中心から走査直角方向にずれた位置を検出するためには、溶接継手部の溶接線と直交する探触子方向の走査(Bスキャン)を追加して行っていた。したがって、欠陥位置を検出するために、多くの時間と労力を要している。しかも、前記溶接線方向のみの走査を行った場合、走査直角方向の誤差だけでなく、直角深さ方向についても欠陥位置に若干の誤差が生じている。
【0011】
さらに、前記特許文献1のように、TOFD法と反射エコー法とを同時に行うようにする場合、超音波探傷装置が複雑になるとともに大型となり、多くの費用を要してしまう。
【0012】
また、前記特許文献2のように、複数の振動子を連続的に配列した一体構造のアレイ型超音波探触子で電子走査を行うようにする場合、利用する振動子の選択や、被検査対象部位の板厚方向に超音波ビームの交点を結ぶように複雑な制御を行う必要があり、複雑な制御を行う制御機が必要になるとともに、被検査体に応じた制御を行うように調整しなければならない。そのため、多くの費用と時間を要してしまう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
そこで、前記課題を解決するために、本願発明の超音波探傷方法は、所定厚さの被検査体の一方の面から送信探触子により超音波を発信し、該超音波の直射による欠陥からの回折波と、該超音波の被検査体他面での一回反射による欠陥からの回折波とを前記送信探触子に対して同一面側でかつ探傷部を挟んだ位置に配置された受信探触子により受信し、該受信したそれぞれの回折波の伝搬時間差から欠陥の位置を求めている。このようにすれば、欠陥へ直射された超音波の回折波と、被検査体の他面で一回反射した超音波が欠陥で回折した回折波とに伝搬時間差を持たせることができ、この伝搬時間の差から欠陥が探傷部の走査直交方向にずれた量を検出することができる。
【0014】
一方、本願発明の超音波探傷装置は、所定厚さの被検査体の一方の面から超音波を発信する送信探触子と、該送信探触子から発信した超音波の直射による欠陥からの回折波、及び該超音波の被検査体他面での一回反射による欠陥からの回折波を受信するように前記送信探触子に対して同一面側でかつ探傷部を挟んだ位置に配置された受信探触子と、該受信探触子で受信したそれぞれの回折波の伝搬時間差から欠陥の位置を求める制御機を設けている。このようにすれば、送信探触子から発信した超音波が直接欠陥で回折した回折波と、被検査体の他面で反射して欠陥で回折した回折波とで、伝搬時間に差を持たせることができるので、この時間差から制御機で欠陥位置の走査直交方向にずれた量を迅速に検出することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、探傷部として板状の被検査体の溶接継手部を例にし、欠陥をその溶接継手部内の「点」として説明する。
【0016】
図1は第1参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図示するように、この第1参考例では、被検査体1の探傷部2を挟んで2つの送信探触子3,4と受信探触子5,6とが設けられている。この第1参考例では、同じ欠陥eからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、それぞれ組となった超音波探触子7,8を走査直角方向にずらせて配置している。
【0017】
図1(b) に示す下側の送信探触子3と受信探触子5とで1組となった超音波探触子7は、探傷部2を中心とする左右対称位置に距離S1 で設けられており、上側の送信探触子4と受信探触子6とで1組となった超音波探触子8は、探傷部2の中心fから距離ΔS分が離れた位置gを中心とする左右対称位置に距離S2 で設けられている。このように2組の超音波探触子7,8を探傷部2の中心fからの距離ΔS分が異なるように配置することにより、各組において送信探触子3,4から発信した超音波9,10が欠陥eで回折した回折波11,12が受信探触子5,6で受信されるまでの伝搬時間に差を持たせることができる。このように配置される超音波探触子7,8としては、2組以上の超音波探触子7,8を探傷部2の中心fから距離が異なるように配置すればよい。
【0018】
また、この第1参考例では、下側の1組となった超音波探触子7と、上部の1組となった超音波探触子8とが、探傷部2の溶接線方向(走査方向)にも所定距離ΔDだけずらして設けられている。このようにずらして設けることにより、各送信探触子3,4から発信した超音波9,10の回折波11,12を、組となった各受信探触子5,6で安定して受信できるようにしている。
【0019】
この第1参考例において、超音波探触子7,8で走査する超音波探傷方法を以下に説明する。
【0020】
前記したように配置された各超音波探触子7,8によって超音波9,10を発信して欠陥eで回折した回折波11,12は、回折波11,12が走査直角方向のどの位置からのものかを推測する軌跡として、探触子配置および回折波伝播時間(距離)より楕円の関数として算出される。そのため、異なった位置に配設された各超音波探触子7,8によって探傷すると、その結果は、それぞれ異なった楕円軌跡13,14として算出される。
【0021】
この楕円軌跡13,14を算出する数式としては、以下の[数1][数2]によって求めることができる。
【0022】
超音波探触子7について、探触子間距離:S1、回折波伝搬距離:W1とすると、楕円軌跡13は、[数1]で求めることができる。
【0023】
【数1】
y2/a2+z2/b2=1 ・・・(1)
a=W1/2、b=1/2√(W1 2−S1 2)
y:スキャン直角方向、z:深さ方向。
【0024】
超音波探触子8について、探触子間距離:S2、回折波伝搬距離:W2とすると、楕円軌跡14は、[数2]で求めることができる。
【0025】
【数2】
(y−ΔS)2/a2+z2/b2=1 ・・・(2)
a=W2/2、b=1/2√(W2 2−S2 2)
y:スキャン直角方向、z:深さ方向。
【0026】
そして、それぞれの超音波探触子7,8による楕円軌跡13,14を算出した結果から、超音波探触子7と超音波探触子8とを溶接線方向にずらした距離ΔD分で補正することにより、軌跡13と軌跡14との交点pを検出することができる。これらは図示しない制御機によって行われる。
【0027】
この交点pが、欠陥eで回折した回折波11,12の走査直角方向の位置であり、欠陥eが探傷部2の中心fから走査直角方向にずれた量Δyとして検出することができる。
【0028】
つまり、配置位置が異なる2組の超音波探触子7,8を用いて、各組の超音波探触子7,8から得られる走査直角方向の欠陥予想軌跡の交点pから欠陥eの位置を求めている。
【0029】
したがって、探触子3,4,5,6を1方向(溶接線方向)に走査するだけで、両受信探触子5,6によって受信する回折波11,12の伝搬時間差で、欠陥eの位置Δyを検出することができる。
【0030】
なお、この第1参考例では、各超音波探触子7,8を溶接線方向に所定距離ΔDだけずらして配設しているが、両超音波探触子7,8を1列に配置して検出するようにしてもよい。この場合は、走査方向の補正を行うことなく楕円軌跡13,14の交点pを求めることができる。
【0031】
図2は第2参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図示するように、この第2参考例では、被検査体1の探傷部2を挟んで1つの送信探触子15と2つの受信探触子16,17とが距離S1 ,S2 で設けられている。この第2参考例では、同じ欠陥eからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、走査直角方向に配置距離を異ならせた受信探触子16,17を2つ設けている。
【0032】
この第2参考例によれば、1つの送信探触子15から発信した超音波18が欠陥eで回折した回折波19,20を、異なる距離に設けた2つの受信探触子16,17で受信することにより、両受信探触子16,17によって受信する欠陥eからの回折波19,20の伝搬時間差で、欠陥eの位置Δyを検出することができる。
【0033】
この第2参考例の場合も、前記第1参考例と同様に、数式1,2により各受信探触子16,17の配置位置における回折波19,20から異なる楕円軌跡21,22を求め、その楕円軌跡21,22の交点pを求めることにより欠陥eの位置Δyを検出している。
【0034】
なお、この第2参考例の場合、探触子15,16,17が走査直角方向の同一ライン上設けられているので、探触子15,16,17を1方向(溶接線方向)に走査するだけでよいが、前記第1参考例と同様に2つの受信探触子16,17を溶接線方向にずらして配置した場合、前記したようにして、受信探触子16,17をずらした量ΔD(図1(b) )を補正して欠陥eの位置を検出すればよい。
【0035】
また、これら第1,第2参考例のように、送信探触子3,4,15と受信探触子5,6,16,17とを設ける以外に、1つの受信探触子と2つ以上の送信探触子、または、2つの受信探触子と2つ以上の送信深触子を用いることによっても、回折波の伝搬時間差から同様に走査直角方向の欠陥eの位置を検出することが可能である。
【0036】
さらに、1つの送信探触子と3つ以上の別配置した受信探触子とを設けて超音波探傷すれば、より検出精度を向上させることが可能である。このことは、3つ以上の送信探触子と1つの受信探触子とを設けても同様である。
【0037】
図3は第3参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図示するように、この第3参考例では、被検査体1の探傷部2を挟んで送信探触子23と受信探触子24とが設けられており、この第3参考例では、同じ欠陥eからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、受信探触子24が走査直角方向に近接又は離間する前後移動可能とすることにより、探触子23,24の間隔が変化するようにしている。
【0038】
この第3参考例によれば、受信探触子24を前後方向に移動させ、移動させた位置の各計測点(距離S1 ,S2 ,S3 )で、超音波25が欠陥eで回折した回折波26,27,28を受信し、受信した回折波26,27,28の伝搬時間の差から欠陥eの位置Δyを求めている。この例では、受信探触子24の移動範囲中間部の距離S2 と前後端部の距離S1 ,S3 とで回折波26,27,28を検出している。
【0039】
この第3参考例の場合も、前記第1参考例と同様に、数式1,2を用いて、各回折波26,27,28を受信する位置での探触子23,24の各配置における回折波26,27,28から楕円軌跡29,30,31を求め、その楕円軌跡29,30,31の交点pを求めることにより欠陥eの位置Δyを検出している。
【0040】
なお、この第3参考例では、受信探触子24を前後移動させているが、送信探触子23を前後移動させるように構成してもよい。
【0041】
また、この第3参考例では、1つの送信探触子23と1つの受信探触子24とを用いているが、1つの送信探触子23と複数の受信深触子24、または複数の送信探触子23と1つの受信探触子24とを設け、送信、受信のどちらかの探触子23,24を前後移動させ、各計測点(例えば、一定のピッチ毎の所定位置)で回折波26,27,28を計測する構成であっても同様の効果を得ることができる。
【0042】
図4は本願発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を示す正面図である。図5は同超音波探傷方法の一回反射した超音波による回折波を説明するための正面図である。図4に示すように、この実施形態では、被検査体1の探傷部2を挟んで送信探触子32と受信探触子33とが距離S1 で設けられている。この実施形態では、同じ欠陥eからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、送信探触子32から発信した超音波34が直接欠陥eで回折した回折波35と、被検査体1の他面(裏面)で一回反射した超音波36が欠陥eで回折した回折波37とを受信探触子33で受信するようにしている。
【0043】
この実施形態において利用する一回反射した超音波36は、図5に示すように、限られた厚みの被検査体1の裏面で反射して欠陥eにより回折した超音波36が反射しなかった場合の楕円軌跡38を求め、その楕円軌跡38が被検査体1の裏面位置で反射した楕円軌跡39として求めている。
【0044】
この実施形態の場合、前記第1参考例と同様に数式1,2を用いて、送信探触子32から直射した超音波34による回折波35は、超音波探触子側に頂点を有する楕円軌跡40として求め、被検査体1の裏面で一回反射した超音波36による回折波37は、前記したように被検査体1の裏面側から発信された超音波36のように反超音波探触子側に頂点を有する楕円軌跡39として求め、これら頂点が逆向きの楕円軌跡40,39の交点pを求めることにより欠陥eの位置Δyを検出している。
【0045】
このような方法によれば、1組の超音波探触子32,33によって、同じ欠陥eからの回折波の伝播時間に差を持たせて、欠陥eの位置Δyを検出することができる。
【0046】
図6は第4参考例に係る超音波探傷方法を示す正面図である。この第4参考例では、TOFD法において、欠陥eの位置を求める際に、超音波の縦波だけの探傷結果を利用するのではなく、縦波で送信された超音波が欠陥eにおいて回折する際に発生する横波を受信して、得られた探傷結果の縦波と横波の音速差を利用することで、同じ欠陥eからの伝播時間差で欠陥eの3次元位置を検出するものである。
【0047】
図示するように、被検査体1の探傷部2を挟んで送信探触子41と受信探触子42とが設けられ、送信探触子41から縦波の超音波43を発信し、この超音波43が欠陥eで回折した縦波の回折波44と、横波の回折波45とが受信探触子42で受信される。
【0048】
この送信探触子41に縦波斜角探触子を用い、回折後の縦波と横波を受信する受信探触子42に、縦波検出を主目的とした縦波斜角探触子、横波検出を主目的とした横波斜角探触子を用いれば、それぞれの探触子41,42で回折後の縦波及び横波を効率よく受信することができる。
【0049】
このように受信探触子42で縦波の回折波44と横波の回折波45とを受信し、これらの回折波44,45の音速差から欠陥eの位置Δyを検出する制御機を設ければ、回折波44,45の縦波と横波との音速差を利用して、欠陥eが探傷部2の走査直交方向にずれた量を効率良く検出して欠陥eの位置Δyを特定することができる。
【0050】
つまり、この第4参考例によれば、超音波の縦波と横波とも伝播経路及び伝播距離は両者とも同じであるが、音速が異なる波が同一経路を伝搬していることを利用し、少なくとも2つの異なる伝搬時間(異なる超音波のモード)を利用して、欠陥eの探傷部中心fからのずれ量を求めている。
【0051】
この縦波で回折した超音波の伝搬時間tLLは[数3]に示す式で表され、回折後の横波モード変換した超音波の伝搬時間tLSは[数4]に示す式で表される。
【0052】
【数3】
【0053】
【数4】
【0054】
数式中の、W1 ,W2 :図中の距離、VL :縦波音速、VS :横波音速、である。そして、これら数式[数3][数4]より、図中の距離W1 ,W2 は、下記数式[数5][数6]となる。
【0055】
【数5】
【0056】
【数6】
【0057】
ここで、図6の配置で反射源が得られた場合、反射源位置(y、z)は、下記数式[数7][数8]を満足することとなる。
【0058】
【数7】
【0059】
【数8】
【0060】
そのため、これら数式[数7][数8]に数式[数5][数6]を代入することで、反射源位置(yF 、zF )を求めることができる。これらは図示しない制御機によって行われる。
【0061】
このようにして、超音波43が回折した回折波の縦波44と横波45との音速差を利用することにより、欠陥eが探傷部2の中心f位置からずれた位置Δyを検出することができる。
【0062】
さらに、縦波で入射した超音波43が回折後も縦波で伝搬した際、エコーの受信が予想される範囲、及び縦波で入射した超音波43が回折後横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲を、TOFD探傷画面の時間軸上に表示するようにすれば、検査員が画面を見ながら欠陥eを特定する波形選択を支援することができる。
【0063】
一方、この第4参考例において、送信探触子41から横波の超音波を送信し、この超音波が欠陥eにおいて回折する際に発生する縦波の超音波と横波の超音波とを受信探触子42で受信するようにしてもよい。この場合、送信探触子41に横波斜角探触子を用い、回折後の縦波と横波を受信する受信探触子42に、縦波検出を主目的とした縦波斜角探触子、横波検出を主目的とした横波斜角探触子を用いれば、それぞれの探触子41,42で回折後の横波及び縦波を効率よく受信することができる。このようにしても、受信した際に得られる回折波の縦波と横波との音速差により、欠陥eの3次元位置を検出することができる。
【0064】
その上、前記縦波で入射した超音波が回折後に縦波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲と、縦波で入射した超音波が回折後に横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲とを、回折波を表示する探傷画面の時間軸上に表示するようにすれば、検査員が探傷画面を見ながら回折波を選択する時に支援することができる。
【0065】
以上のような実施形態によれば、TOFD法で探触子方向の走査(Bスキャン)を行わなくても走査直角方向の欠陥eのずれ位置(Δy)を検出することができるとともに、深さ方向の位置についても検出精度が向上するので、超音波探傷試験により欠陥eの位置を正確に検出する検査精度の向上が可能である。その上、溶接継手部等の欠陥部分を補修する場合でも、特定された欠陥eの位置を直接的に補修すればよく、補修作業の無駄を省き、効率良く作業を進めることができる。
【0066】
しかも、送信探触子3,4,15,23,32,41と受信探触子5,6,17,24,33,42との組合わせと、その回折波19,20,26〜28,35,37,44,45の伝搬時間差や音速差によって探傷部2における欠陥eを安定して検出することが可能であるので、例えば、船積みのLPGやLNGタンクのように、曲率半径数十mの線溶接継手等も安定して超音波探傷検査ができる超音波探傷装置を実現することができるとともに、その自動化も実現可能な超音波探傷装置となる。
【0067】
なお、上述した各参考例を実施形態と組合わせて実施することも可能であり、検査対象や条件に応じて適宜組合わせて使用すればよい。また、上述した実施形態において、超音波探触子の配置数及び探触子を増やすことにより、さらに計測精度を向上させることが可能であり、この場合も検査対象や条件に応じて適宜増やせばよい。
【0068】
さらに、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【0069】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。
【0070】
送信探触子から発信した超音波が欠陥で回折する回折波の伝搬時間に差を持たせ、この伝搬時間の差から欠陥が探傷部の走査直角方向にずれた量を容易に検出して、迅速な超音波探傷作業を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。
【図2】 第2参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。
【図3】 第3参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。
【図4】 本願発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を示す正面図である。
【図5】 図4に示す超音波探傷方法の一回反射した超音波による回折波を説明するための正面図である。
【図6】 第4参考例に係る超音波探傷方法を示す正面図である。
【図7】 (a) は超音波探傷方法の一例を示す模式図であり、(b) はその探傷波形の模式図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus for nondestructively inspecting internal defects such as welded joints.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ultrasonic flaw detection (UT) is known as means for nondestructively inspecting internal defects such as welded joints. This ultrasonic flaw detection inspection is a nondestructive inspection in which a probe is brought into close contact with the surface of an object to be inspected, and defects are detected by reflection of ultrasonic waves incident on the object to be inspected from the probe. The position of the defect can be known from the time until the reflection of the ultrasonic wave is detected.
[0003]
FIG. 7 is a diagram showing an example of the ultrasonic flaw detection method, where (a) is a schematic diagram of the ultrasonic flaw detection method, and (b) is a schematic diagram of the flaw detection waveform. This ultrasonic flaw detection method is generally called a TOFD (Time of Flight Diffraction) method. The illustrated example is an example in which the ultrasonic inspection of the welded
[0004]
In the case of this example, the entire plate thickness direction of the inspected
[0005]
As a conventional art of this kind, for detecting the TOFD method for detecting the position of the defect from the ultrasonic wave folding times to enter the object to be inspected, the location of the defect from ultrasound echoes reflected incident on the inspection object There is one that attempts to detect the position of the defect in the plate surface direction and the position in the plate thickness direction with high accuracy by performing the reflection echo method simultaneously (for example, see Patent Document 1).
[0006]
Further, as another conventional technique, one or two or more probes of an integrated type ultrasonic probe in which a plurality of transducers are continuously arranged are used, and electronic scanning that does not require mechanical operation is performed. In some cases, the defect detection of the entire inspection target site can be performed at high speed and with high accuracy (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-13114 A (2nd page, FIG. 1)
[0008]
[Patent Document 2]
JP 2001-324484 A (2nd page, FIG. 5)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the TOFD method, only scanning in the welding line direction is performed using a pair of probes, and the defect is calculated as the midpoint position (flaw detection center) of the transmission / reception probe interval. Defect placement in the orthogonal direction (welding line width direction) cannot be detected accurately. That is, in the conventional general TOFD method, the displacement position (Δy) of the defect from the center line of the flaw detection part was not known.
[0010]
For this reason, in order to detect the position where the defect is shifted in the direction perpendicular to the scanning from the center of the flaw detection portion, scanning in the probe direction (B scan) perpendicular to the weld line of the weld joint is added. Therefore, much time and labor are required to detect the defect position. In addition, when scanning is performed only in the welding line direction, some errors are generated in the defect position not only in the scanning perpendicular direction but also in the perpendicular depth direction.
[0011]
Further, when the TOFD method and the reflection echo method are performed simultaneously as in
[0012]
Further, as in
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above-described problem, the ultrasonic flaw detection method of the present invention transmits ultrasonic waves from one surface of an object to be inspected with a predetermined thickness using a transmission probe, and detects defects caused by direct irradiation of the ultrasonic waves. The diffracted wave of the ultrasonic wave and the diffracted wave from the defect caused by a single reflection on the other surface of the inspection object are arranged on the same surface side with respect to the transmission probe and at a position sandwiching the flaw detection portion. The position of the defect is obtained from the propagation time difference between the received diffracted waves. In this way, it is possible to give a propagation time difference between the diffracted wave of the ultrasonic wave directly applied to the defect and the diffracted wave of the ultrasonic wave reflected once on the other surface of the inspection object. From the difference in propagation time, it is possible to detect the amount of defect displacement in the scanning orthogonal direction of the flaw detection portion.
[0014]
On the other hand, the ultrasonic flaw detection apparatus of the present invention is a transmission probe that transmits ultrasonic waves from one surface of an object to be inspected of a predetermined thickness, and a defect caused by direct irradiation of ultrasonic waves transmitted from the transmission probe. Arranged at the position on the same surface side of the transmission probe and with the flaw detection part sandwiched so as to receive a diffracted wave and a diffracted wave from a defect caused by a single reflection of the ultrasonic wave on the other surface of the inspection object a receiving probe that is, there is provided a controller for determining the position of the defect from the propagation time difference of the diffracted wave respectively received by the receiving probe. In this way, there is a difference in propagation time between the diffracted wave directly diffracted by the defect from the ultrasonic wave transmitted from the transmission probe and the diffracted wave reflected from the other surface of the inspection object and diffracted by the defect. Therefore, the amount of deviation of the defect position in the scanning orthogonal direction can be quickly detected from the time difference by the controller.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description , a welded joint part of a plate-like object to be inspected is taken as an example of the flaw detection part, and the defect is described as a “point” in the welded joint part.
[0016]
FIG. 1 is a drawing showing an ultrasonic flaw detection method according to a first reference example , wherein (a) is a front view and (b) is a plan view. As shown in the figure, in the first reference example , two
[0017]
The
[0018]
In the first reference example , the
[0019]
In the first reference example , an ultrasonic flaw detection method of scanning with the
[0020]
By each
[0021]
Formulas for calculating the
[0022]
For
[0023]
[Expression 1]
y 2 / a 2 + z 2 / b 2 = 1 (1)
a = W 1/2, b = 1 / 2√ (
y: scan perpendicular direction, z: depth direction.
[0024]
For
[0025]
[Expression 2]
(Y−ΔS) 2 / a 2 + z 2 / b 2 = 1 (2)
a = W 2/2, b = 1 / 2√ (
y: scan perpendicular direction, z: depth direction.
[0026]
Then, based on the result of calculating the
[0027]
The intersection point p is the position of the scanning perpendicular direction of the diffraction waves 11 and 12 diffraction defective e, can be detected as an amount Δy defects e is offset from the center f of the
[0028]
That is, using two sets of
[0029]
Therefore, only by scanning the
[0030]
In the first reference example , the
[0031]
FIG. 2 is a drawing showing an ultrasonic flaw detection method according to a second reference example , where (a) is a front view and (b) is a plan view. As shown in the figure, in the second reference example , one
[0032]
According to the second reference example, one of the diffraction waves 19 and 20
[0033]
In the case of this second reference example, similarly to the first reference example, an
[0034]
In the case of this second reference example , the
[0035]
Further, as in the first and second reference examples , in addition to providing the transmission probes 3, 4, 15 and the reception probes 5, 6, 16, 17, one reception probe and two more transmit probe, or by the use of two receive probe and two or more transmission depth probe, for detecting the position of the same scanning direction perpendicular defects e from the propagation time difference between the diffraction wave It is possible.
[0036]
Furthermore, if one ultrasonic probe and three or more separately arranged reception probes are provided for ultrasonic flaw detection, detection accuracy can be further improved. This is the same even when three or more transmission probes and one reception probe are provided.
[0037]
FIG. 3 is a drawing showing an ultrasonic flaw detection method according to a third reference example , wherein (a) is a front view and (b) is a plan view. As shown in the figure, in this third reference example , a
[0038]
According to the third reference example , the
[0039]
In the case of this third reference example, similarly to the first reference example, using
[0040]
In the third reference example , the
[0041]
In the third reference example , one
[0042]
FIG. 4 is a front view showing an ultrasonic flaw detection method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a front view for explaining a diffracted wave by an ultrasonic wave reflected once by the ultrasonic flaw detection method. As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
[0043]
Ultrasonic 36 reflected once utilized in this embodiment, as shown in FIG. 5, no
[0044]
For implementation form of this, the first using
[0045]
Lever by such a method, by a set of
[0046]
FIG. 6 is a front view showing an ultrasonic flaw detection method according to a fourth reference example . In the fourth reference example , when the position of the defect e is obtained in the TOFD method, the ultrasonic wave transmitted by the longitudinal wave is diffracted at the defect e instead of using the flaw detection result of only the longitudinal wave of the ultrasonic wave. The three-dimensional position of the defect e is detected by the difference in propagation time from the same defect e by receiving the transverse wave generated at the time and utilizing the difference in the sound speed between the longitudinal wave and the transverse wave of the obtained flaw detection result.
[0047]
As shown in the figure, a
[0048]
A longitudinal wave oblique angle probe mainly used for longitudinal wave detection is used as a
[0049]
Thus receives the diffraction waves 45 of the diffraction waves 44 and shear vertical wave at the receiving
[0050]
That is, according to this fourth reference example , the propagation path and propagation distance of both the longitudinal wave and the transverse wave of the ultrasonic wave are the same, but the fact that waves having different sound speeds propagate through the same path, Using two different propagation times (different ultrasonic modes), the amount of deviation of the defect e from the flaw detection center f is obtained.
[0051]
This longitudinal wave diffraction ultrasound propagation time t LL is represented by the formula shown in
[0052]
[Equation 3]
[0053]
[Expression 4]
[0054]
In the formula, W 1 and W 2 are distances in the figure, V L is longitudinal wave sound velocity, and V S is transverse wave sound velocity. From these mathematical formulas [Equation 3] and [Equation 4], the distances W 1 and W 2 in the figure are represented by the following mathematical equations [Equation 5] and [Equation 6].
[0055]
[Equation 5]
[0056]
[Formula 6]
[0057]
Here, when the reflection source is obtained with the arrangement of FIG. 6, the reflection source position (y, z) satisfies the following mathematical formulas [Equation 7] and [Equation 8].
[0058]
[Expression 7]
[0059]
[Equation 8]
[0060]
Therefore, the reflection source position (y F , z F ) can be obtained by substituting the equations [Equation 5] and [Equation 6] into these equations [Equation 7] and [Equation 8]. These are performed by a controller (not shown).
[0061]
In this way, by utilizing the acoustic velocity difference between the
[0062]
Furthermore, when the
[0063]
On the other hand, in the fourth reference example , a transverse wave ultrasonic wave is transmitted from the
[0064]
In addition, the reception of echo is expected when the ultrasonic wave incident on the longitudinal wave propagates in the longitudinal wave after diffraction, and the reception of the echo when the ultrasonic wave incident on the longitudinal wave propagates in the transverse wave after diffraction. There the expected range, if to display on the time axis of the inspection window to view the diffraction waves can inspector to assist when selecting the diffraction waves while watching the inspection window.
[0065]
According to the embodiment as described above, the displacement position (Δy) of the defect e in the direction perpendicular to the scanning can be detected without performing scanning in the probe direction (B scan) by the TOFD method, and the depth Since the detection accuracy also improves for the position in the direction, the inspection accuracy for accurately detecting the position of the defect e can be improved by the ultrasonic flaw detection test. In addition, even when a defective portion such as a welded joint is repaired, the position of the identified defect e need only be repaired directly, and the work can be efficiently performed with no waste of repair work.
[0066]
In addition, a combination of the
[0067]
Incidentally, it is also possible to implement in combination with the embodiment of the reference example described above, it may be used in combination as appropriate depending on the inspection object and conditions. In the above-described embodiment, it is possible to further improve the measurement accuracy by increasing the number of ultrasonic probes arranged and the number of probes. In this case as well, if the number is appropriately increased according to the inspection object and conditions. Good.
[0068]
Furthermore, the implementation form described above is an embodiment, various modifications within a range that does not impair the gist of the present invention can be, the present invention is not limited to the embodiments described above.
[0069]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form described above, and has the following effects.
[0070]
Ultrasonic wave transmitted from the transmitting probe is to have a difference in propagation time of the diffraction waves folding times the defect, the amount of defects from the difference between the propagation time is shifted in the scanning direction perpendicular flaw detection portion readily detected Thus, it is possible to perform a quick ultrasonic flaw detection work.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing an ultrasonic flaw detection method according to a first reference example, wherein FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a plan view.
FIG. 2 is a drawing showing an ultrasonic flaw detection method according to a second reference example, wherein (a) is a front view and (b) is a plan view.
FIG. 3 is a drawing showing an ultrasonic flaw detection method according to a third reference example, wherein (a) is a front view and (b) is a plan view.
FIG. 4 is a front view showing an ultrasonic flaw detection method according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view for explaining a diffracted wave by ultrasonic waves reflected once by the ultrasonic flaw detection method shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a front view showing an ultrasonic flaw detection method according to a fourth reference example.
FIG. 7A is a schematic diagram showing an example of an ultrasonic flaw detection method, and FIG. 7B is a schematic diagram of the flaw detection waveform.
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