JPH05333000A - 超音波探傷装置 - Google Patents
超音波探傷装置Info
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- JPH05333000A JPH05333000A JP4136605A JP13660592A JPH05333000A JP H05333000 A JPH05333000 A JP H05333000A JP 4136605 A JP4136605 A JP 4136605A JP 13660592 A JP13660592 A JP 13660592A JP H05333000 A JPH05333000 A JP H05333000A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 欠陥からの多重反射エコーにより鋼材の表面
近傍に存在する微小欠陥を確実に検出し、探傷結果の定
量的評価が可能となる。 【構成】 液中に浸漬された被検査材に相対させて超音
波を送受信する高周波数集束型探触子と、一定ピッチで
方形走査するためのスキャナーと、スキャナーを駆動す
るためのモーターと、高周波数集束型探触子からの信号
を受ける超音波探傷器と、モーターへの動作指示と欠陥
信号の演算処理および作図処理をするマイクロコンピュ
ータと、マイクロコンピュータからの処理結果を一括表
示する出力装置と、前記データを保存する記憶装置で構
成されている。 【効果】 表面近傍に存在する微小欠陥を確実に検出で
き、各欠陥の定量的評価が可能であり、被検査材全体の
欠陥分布情報が得られ、品質評価精度が向上する。
近傍に存在する微小欠陥を確実に検出し、探傷結果の定
量的評価が可能となる。 【構成】 液中に浸漬された被検査材に相対させて超音
波を送受信する高周波数集束型探触子と、一定ピッチで
方形走査するためのスキャナーと、スキャナーを駆動す
るためのモーターと、高周波数集束型探触子からの信号
を受ける超音波探傷器と、モーターへの動作指示と欠陥
信号の演算処理および作図処理をするマイクロコンピュ
ータと、マイクロコンピュータからの処理結果を一括表
示する出力装置と、前記データを保存する記憶装置で構
成されている。 【効果】 表面近傍に存在する微小欠陥を確実に検出で
き、各欠陥の定量的評価が可能であり、被検査材全体の
欠陥分布情報が得られ、品質評価精度が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材の表面近傍（皮
下）に存在する微小欠陥を検出し、定量的評価するため
の超音波探傷装置に関するものである。
下）に存在する微小欠陥を検出し、定量的評価するため
の超音波探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、サワーガス用のラインパイプ等、
使用条件の厳しい製品が増加し、品質の均一性に対する
要求が強くなってきている。特に、水素誘起割れ（以下
ＨＩＣと記す）等で問題となる１０〜５００μｍ程度の
大きさのＡｌ2 Ｏ3 系の微小介在物は表面直下１mm以内
に存在し、またＭｎＳ系の微小介在物は肉厚中央部に存
在することが多い。
使用条件の厳しい製品が増加し、品質の均一性に対する
要求が強くなってきている。特に、水素誘起割れ（以下
ＨＩＣと記す）等で問題となる１０〜５００μｍ程度の
大きさのＡｌ2 Ｏ3 系の微小介在物は表面直下１mm以内
に存在し、またＭｎＳ系の微小介在物は肉厚中央部に存
在することが多い。
【０００３】一般的な超音波探傷方法として被検査材の
表面から垂直に超音波を入射する垂直法では、日本学術
振興会・日刊工業新聞社発行（昭和５２年１２月２０
日）の「超音波探傷法（改訂新版）」と題する文献中の
１７９〜１８０頁において論じられているように、肉厚
中央部の欠陥は十分検出可能であるが、表面から数mm以
内の皮下に存在する欠陥は送信パルス（水浸法の場合は
表面エコー）による探傷不能領域いわゆる不感帯が生じ
て、探傷できない部位が残るという不都合がある。
表面から垂直に超音波を入射する垂直法では、日本学術
振興会・日刊工業新聞社発行（昭和５２年１２月２０
日）の「超音波探傷法（改訂新版）」と題する文献中の
１７９〜１８０頁において論じられているように、肉厚
中央部の欠陥は十分検出可能であるが、表面から数mm以
内の皮下に存在する欠陥は送信パルス（水浸法の場合は
表面エコー）による探傷不能領域いわゆる不感帯が生じ
て、探傷できない部位が残るという不都合がある。
【０００４】図２は従来の水浸垂直超音波探傷法を示
す。探触子１から水２を介して超音波ビーム３を被検査
材４内に垂直入射したときの超音波探傷器５のブラウン
管図形６としては、超音波ビーム３が入射した点Ｓに
て、表面エコーＳ1 が現れ、裏面側にて底面エコーＢ1
が現れる。この場合、表面近傍２mm以内は表面エコーＳ
1の不感帯（図２の交差斜線部）となり探傷不能であっ
た。鋼材表面および皮下に存在する欠陥を検出する手段
としては、前記文献に論じられているように表面波を使
用して表層部のみを探傷する超音波探傷法がある。この
探傷法は波長の２倍以内（例えば周波数が１０MHz の場
合には０．６mm程度である）に存在する欠陥は検出可能
であるが、一般的な垂直探傷法の不感帯を確実に補える
ものではない。周波数を低くすることにより表面波の浸
透深さは深くなるが、検出特性が低下する。
す。探触子１から水２を介して超音波ビーム３を被検査
材４内に垂直入射したときの超音波探傷器５のブラウン
管図形６としては、超音波ビーム３が入射した点Ｓに
て、表面エコーＳ1 が現れ、裏面側にて底面エコーＢ1
が現れる。この場合、表面近傍２mm以内は表面エコーＳ
1の不感帯（図２の交差斜線部）となり探傷不能であっ
た。鋼材表面および皮下に存在する欠陥を検出する手段
としては、前記文献に論じられているように表面波を使
用して表層部のみを探傷する超音波探傷法がある。この
探傷法は波長の２倍以内（例えば周波数が１０MHz の場
合には０．６mm程度である）に存在する欠陥は検出可能
であるが、一般的な垂直探傷法の不感帯を確実に補える
ものではない。周波数を低くすることにより表面波の浸
透深さは深くなるが、検出特性が低下する。
【０００５】また、超音波による欠陥評価法としては例
えば日本鉄鋼協会発行（１９８２年３月５日）の鉄と鋼
（Vol.６８，No. ５）の文献中の４０９頁において示さ
れているように、探傷結果のＢスコープ図（側面図およ
び断面図）およびＣスコープ図（平面図）を表示した
り、欠陥面積・欠陥面積率を自動演算する超音波探傷装
置はあるが、これらは欠陥の全体的な概略状況を示唆す
るのみで、どの程度の微細欠陥がどれくらい分布してい
たかという重要な探傷情報が欠落していた。従って、皮
下に存在する微小欠陥およびＨＩＣを確実に検出し、定
量的評価が可能な超音波探傷装置が望まれている。
えば日本鉄鋼協会発行（１９８２年３月５日）の鉄と鋼
（Vol.６８，No. ５）の文献中の４０９頁において示さ
れているように、探傷結果のＢスコープ図（側面図およ
び断面図）およびＣスコープ図（平面図）を表示した
り、欠陥面積・欠陥面積率を自動演算する超音波探傷装
置はあるが、これらは欠陥の全体的な概略状況を示唆す
るのみで、どの程度の微細欠陥がどれくらい分布してい
たかという重要な探傷情報が欠落していた。従って、皮
下に存在する微小欠陥およびＨＩＣを確実に検出し、定
量的評価が可能な超音波探傷装置が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の欠点をなくすためになされたもので、欠陥か
らの多重反射エコーにより鋼材の表面から２mm以内の領
域に存在する微小欠陥を確実に検出し、探傷結果の定量
的評価が可能な超音波探傷装置を提供することを目的と
する。
従来技術の欠点をなくすためになされたもので、欠陥か
らの多重反射エコーにより鋼材の表面から２mm以内の領
域に存在する微小欠陥を確実に検出し、探傷結果の定量
的評価が可能な超音波探傷装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、液中に浸漬さ
れた被検査材に相対させて超音波を送受信する高周波数
集束型探触子（以下探触子と記す）と、被検査材の表面
上をＸ・Ｙ方向に一定ピッチで方形走査するためのスキ
ャナーと、スキャナーを駆動するためのモーターの演算
処理と、探触子からの信号を受ける超音波探傷器と、モ
ーターへの動作指示と欠陥信号〔例えば欠陥の位置（Ｘ
方向、Ｙ方向、深さ方向）・長さ・幅・面積・エコー反
射強度・個数・面積率・合計面積等〕および作図処理
〔例えばＢスコープ図・Ｃスコープ図・三次元図（Ｘ・
Ｙ面におけるエコー反射強度）・音圧分布図（Ｘ・Ｙ面
におけるエコー反射強度の等高線図）〕するマイクロコ
ンピュータと、マイクロコンピュータからの処理結果を
表示する出力装置と、前記データを保存する記憶装置で
構成されていることを特徴とする超音波探傷装置であ
る。
れた被検査材に相対させて超音波を送受信する高周波数
集束型探触子（以下探触子と記す）と、被検査材の表面
上をＸ・Ｙ方向に一定ピッチで方形走査するためのスキ
ャナーと、スキャナーを駆動するためのモーターの演算
処理と、探触子からの信号を受ける超音波探傷器と、モ
ーターへの動作指示と欠陥信号〔例えば欠陥の位置（Ｘ
方向、Ｙ方向、深さ方向）・長さ・幅・面積・エコー反
射強度・個数・面積率・合計面積等〕および作図処理
〔例えばＢスコープ図・Ｃスコープ図・三次元図（Ｘ・
Ｙ面におけるエコー反射強度）・音圧分布図（Ｘ・Ｙ面
におけるエコー反射強度の等高線図）〕するマイクロコ
ンピュータと、マイクロコンピュータからの処理結果を
表示する出力装置と、前記データを保存する記憶装置で
構成されていることを特徴とする超音波探傷装置であ
る。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の詳細を図面により説明する。
図１は本発明の一実施例である超音波探傷装置の全体概
略図を示す。超音波探傷装置は探触子１の走査駆動部
７、超音波送受信部８、信号演算処理部９で構成されて
いる。Ｘ・Ｙスキャナー１０の探触子ポジショナー１１
に探触子１を取り付ける。水距離Ｌ（探触子１と被検査
材４との距離）は被検査材４の表面で超音波ビーム３が
集束するように、探触子ポジショナー１１に取り付けら
れたモーター１２をＺ方向（上下方向）に移動させて設
定する。超音波探傷器５から高圧電気パルスを探触子１
に加え、超音波ビーム３を被検査材４に入射し、被検査
材４の表面および欠陥から反射して帰ってきた信号は前
記探触子１で受信され、超音波探傷器５により増幅され
る。
図１は本発明の一実施例である超音波探傷装置の全体概
略図を示す。超音波探傷装置は探触子１の走査駆動部
７、超音波送受信部８、信号演算処理部９で構成されて
いる。Ｘ・Ｙスキャナー１０の探触子ポジショナー１１
に探触子１を取り付ける。水距離Ｌ（探触子１と被検査
材４との距離）は被検査材４の表面で超音波ビーム３が
集束するように、探触子ポジショナー１１に取り付けら
れたモーター１２をＺ方向（上下方向）に移動させて設
定する。超音波探傷器５から高圧電気パルスを探触子１
に加え、超音波ビーム３を被検査材４に入射し、被検査
材４の表面および欠陥から反射して帰ってきた信号は前
記探触子１で受信され、超音波探傷器５により増幅され
る。
【０００９】探触子１は、マイクロコンピュータ１４に
よりＸ・Ｙスキャナー１０に取り付けられたモーター１
５に指示を与えることにより、図１に示した一点鎖線で
描いたような範囲１８を一定のピッチでＸおよびＹ方向
に連続的に方形走査を行う。各走査位置での位置情報と
探傷ゲート内の欠陥信号レベルおよび欠陥深さ情報をマ
イクロコンピュータ１４に取り込み、例えば各欠陥の位
置・長さ・幅・面積・エコー反射強度および被検査材４
内に存在する欠陥の個数・面積率・合計面積等の欠陥評
価パラメータを自動演算処理する。また、マイクロコン
ピュータ１４により欠陥分布情報を得るために例えばＢ
スコープ図・Ｃスコープ図と、更にエコー反射強度分布
情報を得るための三次元図・音圧分布図を自動演算処理
し、前記欠陥評価パラメータと共に一括してブラウン管
およびプリンター等の出力装置１６に表示する。探傷デ
ータは記憶装置１７に保存する。
よりＸ・Ｙスキャナー１０に取り付けられたモーター１
５に指示を与えることにより、図１に示した一点鎖線で
描いたような範囲１８を一定のピッチでＸおよびＹ方向
に連続的に方形走査を行う。各走査位置での位置情報と
探傷ゲート内の欠陥信号レベルおよび欠陥深さ情報をマ
イクロコンピュータ１４に取り込み、例えば各欠陥の位
置・長さ・幅・面積・エコー反射強度および被検査材４
内に存在する欠陥の個数・面積率・合計面積等の欠陥評
価パラメータを自動演算処理する。また、マイクロコン
ピュータ１４により欠陥分布情報を得るために例えばＢ
スコープ図・Ｃスコープ図と、更にエコー反射強度分布
情報を得るための三次元図・音圧分布図を自動演算処理
し、前記欠陥評価パラメータと共に一括してブラウン管
およびプリンター等の出力装置１６に表示する。探傷デ
ータは記憶装置１７に保存する。
【００１０】次に、本発明装置を用いての実測例につい
て述べる。本発明者等は種々の実験を重ね、超音波波形
を解析した結果、探触子１の周波数ｆ・焦点距離Ｆおよ
び水距離Ｌ等の探傷条件の最適化によって、つまり周波
数ｆが１５MHz 以上５０MHz以下、且つ焦点距離Ｆが１
２．７mm以上２５．４mm以下で超音波ビームを点集束し
た探触子１を用いて被検査材４の表面を含む皮下２mmの
範囲で超音波ビーム３が集束するように水距離Ｌを設定
することにより、表面エコーＳ1 による不感帯が著しく
減少し、表面から２mm以内に存在する微小欠陥から多重
反射エコーが得られることを見出した。従って、この多
重反射エコーを検出することにより、表面エコーＳ1 内
に隠れていた微小欠陥を検出できるとの確信を得た。な
お、パルス幅が狭く周波数帯域が広い探触子を使用する
ことにより表面エコーＳ1 の不感帯をより少なくするこ
とが可能である。
て述べる。本発明者等は種々の実験を重ね、超音波波形
を解析した結果、探触子１の周波数ｆ・焦点距離Ｆおよ
び水距離Ｌ等の探傷条件の最適化によって、つまり周波
数ｆが１５MHz 以上５０MHz以下、且つ焦点距離Ｆが１
２．７mm以上２５．４mm以下で超音波ビームを点集束し
た探触子１を用いて被検査材４の表面を含む皮下２mmの
範囲で超音波ビーム３が集束するように水距離Ｌを設定
することにより、表面エコーＳ1 による不感帯が著しく
減少し、表面から２mm以内に存在する微小欠陥から多重
反射エコーが得られることを見出した。従って、この多
重反射エコーを検出することにより、表面エコーＳ1 内
に隠れていた微小欠陥を検出できるとの確信を得た。な
お、パルス幅が狭く周波数帯域が広い探触子を使用する
ことにより表面エコーＳ1 の不感帯をより少なくするこ
とが可能である。
【００１１】一例として、周波数ｆ：２５MHz 、振動子
寸法Ｄ：１０mmφ、焦点距離Ｆ：２５．４mmの点集束広
帯域型の探触子１を、被検査材４の表面で超音波ビーム
３が集束するように水距離Ｌを２５．４mmに設定し、探
傷ゲートを表面エコーＳ1 の立ち上がりから０．２〜
２．５mmの範囲に設定し、Ｘ・Ｙスキャナー１０の走査
ピッチＰを０．１mmとしてＣスキャン探傷した。なお、
被検査材４はＨＩＣ試験後の平板（幅：１０mm、長さ：
１５mm、板厚：９．５mm）を用いた。図３は被検査材探
傷後のＢスコープ図・Ｃスコープ図・音圧分布図および
三次元図を示す。なお、音圧分布図はＣスコープ図の破
線で囲んだ部分の欠陥（表１のNo. ２８の欠陥）を拡大
表示したものである。
寸法Ｄ：１０mmφ、焦点距離Ｆ：２５．４mmの点集束広
帯域型の探触子１を、被検査材４の表面で超音波ビーム
３が集束するように水距離Ｌを２５．４mmに設定し、探
傷ゲートを表面エコーＳ1 の立ち上がりから０．２〜
２．５mmの範囲に設定し、Ｘ・Ｙスキャナー１０の走査
ピッチＰを０．１mmとしてＣスキャン探傷した。なお、
被検査材４はＨＩＣ試験後の平板（幅：１０mm、長さ：
１５mm、板厚：９．５mm）を用いた。図３は被検査材探
傷後のＢスコープ図・Ｃスコープ図・音圧分布図および
三次元図を示す。なお、音圧分布図はＣスコープ図の破
線で囲んだ部分の欠陥（表１のNo. ２８の欠陥）を拡大
表示したものである。
【００１２】表１は各欠陥の位置（ＸおよびＹ方向の位
置はＣスコープ図の左端上部を原点とする）・長さ・幅
・面積・エコー反射強度および被検査材内に存在する欠
陥の個数・面積率・合計面積等の欠陥評価パラメータの
出力結果を示す。本発明装置により、被検査材内の欠陥
分布状況、欠陥レベル評価および各欠陥の定量化が十分
可能である。探傷後、切断試験を詳細に行った結果、表
面直下から２mmの範囲に存在する微小欠陥を確実に検出
できることが確認できた。図４はＣスコープ図のＡ−
Ａ′面を切断試験した結果（表１のNo. １１の欠陥）を
示す。本実測例は点集束広帯域型の探触子を用いて表面
欠陥を検出するものであるが、探触子の選択により肉厚
中心部の欠陥評価が可能である。
置はＣスコープ図の左端上部を原点とする）・長さ・幅
・面積・エコー反射強度および被検査材内に存在する欠
陥の個数・面積率・合計面積等の欠陥評価パラメータの
出力結果を示す。本発明装置により、被検査材内の欠陥
分布状況、欠陥レベル評価および各欠陥の定量化が十分
可能である。探傷後、切断試験を詳細に行った結果、表
面直下から２mmの範囲に存在する微小欠陥を確実に検出
できることが確認できた。図４はＣスコープ図のＡ−
Ａ′面を切断試験した結果（表１のNo. １１の欠陥）を
示す。本実測例は点集束広帯域型の探触子を用いて表面
欠陥を検出するものであるが、探触子の選択により肉厚
中心部の欠陥評価が可能である。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、従来の水浸垂直超音波
探傷法では表面エコーの不感帯となっていた表面から
２．０mm以内に存在する微小欠陥を確実に検出すること
ができ、各欠陥の定量的評価が可能であり、かつ被検査
材全体の欠陥分布情報が得られ、鋼材の表面近傍の品質
評価精度を著しく向上させることができる。
探傷法では表面エコーの不感帯となっていた表面から
２．０mm以内に存在する微小欠陥を確実に検出すること
ができ、各欠陥の定量的評価が可能であり、かつ被検査
材全体の欠陥分布情報が得られ、鋼材の表面近傍の品質
評価精度を著しく向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例である超音波探傷装置の全体
概略図を示す図。
概略図を示す図。
【図２】従来の水浸垂直超音波探傷法を示す図。
【図３】被検査材探傷後のＢスコープ図・Ｃスコープ図
・音圧分布図および三次元図を示す図。
・音圧分布図および三次元図を示す図。
【図４】Ｃスコープ図のＡ−Ａ′面を切断試験した結果
を示す図。
を示す図。
１ 探触子 ２ 水 ３ 超音波ビーム ４ 被検査材 ５ 超音波探傷器 ６ ブラウン管図形 ７ 走査駆動部 ８ 超音波送受信部 ９ 信号演算処理部 １０ Ｘ・Ｙスキャナー １１ 探触子ポジショナー １２ モーター（探触子Ｚ方向移動用） １４ マイクロコンピュータ １５ モーター（Ｘ・Ｙスキャナー移動用） １６ 出力装置 １７ 記憶装置 １８ 走査範囲 Ｓ 超音波ビームが入射した点 Ｓ1 表面エコー Ｂ1 底面エコー
Claims (1)
- 【請求項１】 液中に浸漬された被検査材に相対させて
超音波を送受信する高周波数集束型探触子（１）と、被
検査材の表面上をＸ・Ｙ方向に一定ピッチで方形走査す
るためのＸ・Ｙスキャナー（１０）と、Ｘ・Ｙスキャナ
ー（１０）を駆動するためのモーター（１５）と、高周
波数集束型探触子（１）からの信号を受ける超音波探傷
器（５）と、モーター（１５）への動作指示と欠陥信号
の演算処理および作図処理をするマイクロコンピュータ
（１４）と、マイクロコンピュータ（１４）からの処理
結果を表示する出力装置（１６）と、前記データを保存
する記憶装置（１７）で構成されていることを特徴とす
る超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136605A JPH05333000A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4136605A JPH05333000A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05333000A true JPH05333000A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15179208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4136605A Pending JPH05333000A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05333000A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4823676A (en) * | 1985-10-04 | 1989-04-25 | Fmc Corporation | Autoloader for military vehicle |
| US4823675A (en) * | 1986-08-09 | 1989-04-25 | Kuka Wehrtechnik Gmbh | Apparatus for loading guns, particularly tank howitzers |
| JP2007271267A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Sumiju Shiken Kensa Kk | 水素に起因する損傷及び腐食減肉現象の検査方法 |
| KR101289862B1 (ko) * | 2010-12-13 | 2013-07-24 | 세이프텍(주) | 초음파 자동화 검사 시스템 |
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| WO2022259710A1 (ja) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | コニカミノルタ株式会社 | 波動解析装置、探傷装置、波動解析システム、波動解析方法および、プログラム |
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Citations (2)
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