JPH11326289A - Method and apparatus for ultrasonic flaw detection of cylindrical body - Google Patents
Method and apparatus for ultrasonic flaw detection of cylindrical bodyInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ロールやロー
ラ等の金属の円柱体の表面や表面直下に存在する割れ等
の欠陥を、表面波により検出する円柱体の超音波探傷方
法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic flaw detection method and apparatus for detecting defects such as cracks or the like existing on the surface or directly below a surface of a metal cylinder such as a rolling roll or a roller by surface waves. .
【0002】[0002]
【従来の技術】圧延ロールやローラ等の金属の円柱体の
表面や表面直下に存在する割れ等の欠陥の検出には、特
開平4−276547や特開平5−288734に見ら
れるように、表面波を用いた超音波探傷方法(表面波探
傷と称する)が用いられている。この表面波探傷では、
回転する円柱体の表面に、水等の接触媒質の膜を介して
表面波プローブ(接触子)を接触させ、該表面波プロー
ブから円柱体回転方向と逆方向に向かって表面波を伝播
させると共に、円柱体表面のうち、表面波が伝播する部
分の接触媒質の膜を除去するようにして、円柱体の表面
や表面直下に存在する欠陥を検出するようにしている。
この表面波探傷では、通常、単板の超音波振動子と、く
さびとから構成される超音波プローブを表面波プローブ
として用いている。2. Description of the Related Art Defects such as cracks existing on the surface of a metal cylindrical body such as a rolling roll or a roller or directly below the surface are detected as described in JP-A-4-27647 and JP-A-5-288734. An ultrasonic flaw detection method using waves (referred to as surface wave flaw detection) has been used. In this surface wave inspection,
A surface wave probe (contact) is brought into contact with the surface of the rotating cylindrical body through a couplant such as water, and the surface wave is propagated from the surface wave probe in a direction opposite to the rotating direction of the cylindrical body. The couplant film is removed from the surface of the cylindrical body where the surface wave propagates, and defects existing on the surface of the cylindrical body or directly below the surface are detected.
In this surface acoustic wave flaw detection, an ultrasonic probe composed of a single-plate ultrasonic transducer and a wedge is usually used as a surface acoustic wave probe.
【0003】前記特開平4−276547や特開平5−
288734に見られる表面波探傷では、回転する円柱
体100の表面に表面波プローブ(図示省略)をあてが
い、この表面波プローブを円柱体の軸方向に走査して、
円柱体の全面を探傷している。このとき表面波プローブ
が円柱体100の表面に描く軌跡は、図9に示す如く螺
旋状となるので、以下、螺旋走査と称する。The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
In the surface wave flaw detection shown in FIG. 288734, a surface wave probe (not shown) is applied to the surface of the rotating cylindrical body 100, and the surface wave probe is scanned in the axial direction of the cylindrical body.
The entire surface of the cylinder is being inspected. At this time, the trajectory drawn by the surface acoustic wave probe on the surface of the cylindrical body 100 has a spiral shape as shown in FIG. 9, and is hereinafter referred to as a spiral scan.
【0004】図9に示すような螺旋走査のピッチPは、
円柱体100の回転数R(rpm)と、プローブの軸方
向への送り速度V(mm/秒)によって決まり、次式の
とおりとなる。The pitch P of the spiral scan as shown in FIG.
It is determined by the rotational speed R (rpm) of the cylindrical body 100 and the feed speed V (mm / sec) of the probe in the axial direction, and is represented by the following equation.
【0005】P=V×60/R …(1)P = V × 60 / R (1)
【0006】例えば、回転数R=25rpm、送り速度
V=5mm/秒のときには、ピッチP=12mmとな
る。For example, when the rotational speed R is 25 rpm and the feed speed V is 5 mm / sec, the pitch P is 12 mm.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、単板の超音
波振動子とくさびから構成された表面波プローブから送
受信される表面波ビームは、例えばビーム強度がピーク
の強度に対して6dB以内の範囲の有限のビーム幅Wを
もっており、円柱体100の表面をくまなく探傷するた
めには、ビーム幅Wを螺旋走査のピッチPよりも大きく
する必要がある。又、探傷を短時間で効率良く行うため
には、ビーム幅Wが大きいほどよい。A surface wave beam transmitted and received from a surface acoustic wave probe composed of a single-plate ultrasonic transducer and a wedge has, for example, a beam intensity within a range of 6 dB or less with respect to the peak intensity. The beam width W needs to be larger than the pitch P of the helical scan in order to thoroughly inspect the surface of the columnar body 100 for flaws. In order to perform flaw detection efficiently in a short time, the larger the beam width W is, the better.
【0008】図10は、単板の超音波探傷子とくさびか
ら構成された従来の表面波プローブ(2Z10×30
S)から送受信される表面波ビームのビーム幅を、縦ド
リル孔を用いて実測した結果である。ビーム強度がピー
クの強度に対して6dB以内の範囲は約20mmであ
り、ビーム幅Wは約20mmと言えるが、この範囲内で
のビーム強度の変動は大きく、均一な感度で探傷が行わ
れているとは言い難い。又、なるべく均一の感度で探傷
を行うために、例えばビーム強度がピーク強度に対して
3dB以内の範囲をビーム幅と定義すると、図10の場
合には、この範囲が2つに分かれてしまうため、ビーム
幅は極めて小さい値になってしまう。FIG. 10 shows a conventional surface acoustic wave probe (2Z10 × 30) composed of a single-plate ultrasonic flaw detector and a wedge.
It is the result of actually measuring the beam width of the surface wave beam transmitted and received from S) using a vertical drill hole. The range where the beam intensity is within 6 dB with respect to the peak intensity is about 20 mm, and the beam width W can be said to be about 20 mm. However, the fluctuation of the beam intensity within this range is large, and flaw detection is performed with uniform sensitivity. It is hard to say that there is. Further, in order to perform flaw detection with as uniform sensitivity as possible, for example, if a range where the beam intensity is within 3 dB from the peak intensity is defined as a beam width, in the case of FIG. 10, this range is divided into two. However, the beam width becomes an extremely small value.
【0009】このように、単板の超音波振動子とくさび
から構成された表面波プローブを用いた探傷では、均一
な感度での探傷が難しいのが実状であり、なるべく均一
な感度で探傷を行おうとすると、螺旋走査の送りピッチ
Pを極めて小さくする必要があり、時間がかかる不能率
な探傷となってしまう問題があった。As described above, in the flaw detection using the surface acoustic wave probe composed of a single-plate ultrasonic vibrator and a wedge, it is actually difficult to detect flaws with uniform sensitivity. If this is to be performed, it is necessary to make the feed pitch P of the spiral scan extremely small, and there is a problem that time-consuming and ineffective flaw detection is required.
【0010】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、圧延ロールやローラ等の金属の円柱
体の表面や表面直下に存在する割れ等の欠陥を表面波に
より検出する際に、円柱体全体を均一な感度で、しかも
短時間で能率良く探傷することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is intended to detect a defect such as a crack existing on the surface of a metal cylindrical body such as a rolling roll or a roller or just below the surface by a surface wave. Another object of the present invention is to efficiently detect flaws in the entire cylindrical body with uniform sensitivity in a short time.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、回転する円柱
体の表面に、接触媒質を介して表面波を送受信する表面
波プローブを接触させ、該表面波プローブから円柱体に
対して、その回転方向と逆方向に表面波を伝播させると
共に、円柱体表面や表面直下に存在する欠陥からの反射
波を受信することにより、該欠陥を検出する円柱体の超
音波探傷方法において、前記表面波プローブとして、複
数の超音波振動子を並べて構成したリニアアレイ型プロ
ーブを用いることにより、前記課題を解決したものであ
る。According to the present invention, a surface wave probe for transmitting and receiving a surface wave via a couplant is brought into contact with the surface of a rotating cylindrical body, and the surface wave probe applies the surface wave to the cylindrical body. The ultrasonic wave flaw detection method for detecting a defect by detecting a defect by transmitting a surface wave in a direction opposite to the rotation direction and receiving a reflected wave from a defect existing immediately below the surface of the cylinder or the surface. This problem has been solved by using a linear array type probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged as a probe.
【0012】更に、前記複数の超音波振動子をグループ
分けし、各グループ内の対応振動子毎に、同時に超音波
を送受信するようにして、特に迅速な探傷を可能とした
ものである。Further, the plurality of ultrasonic transducers are divided into groups, and ultrasonic waves are transmitted and received simultaneously for each corresponding transducer in each group, thereby enabling particularly quick flaw detection.
【0013】本発明は、又、回転する円柱体の表面に、
接触媒質を介して表面波を送受信する表面波プローブを
接触させ、該表面波プローブから円柱体に対して、その
回転方向と逆方向に表面波を伝播させると共に、円柱体
表面や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信する
ことにより、該欠陥を検出する円柱体の超音波探傷装置
において、前記表面波プローブを、くさびと、複数の超
音波振動子を並べて構成された振動子アレイとから構成
されるリニアアレイ型プローブとすることにより、同じ
く前記課題を解決したものである。[0013] The present invention also relates to a rotating cylindrical body,
A surface wave probe that transmits and receives surface waves via a couplant is brought into contact with the surface wave probe, and the surface wave propagates from the surface wave probe to the cylinder in a direction opposite to the rotation direction, and exists on the surface of the cylinder or directly below the surface. By receiving a reflected wave from a defect to be detected, in the cylindrical ultrasonic inspection device for detecting the defect, the surface acoustic wave probe, a wedge, and a transducer array configured by arranging a plurality of ultrasonic transducers. The above-mentioned problem is also solved by using a linear array type probe composed of:
【0014】更に、好適には、前記くさびが、円柱体表
面に接触媒質を介して接触させる底面と、該底面の法線
に対して、法線が次式 θi=sin-1(Cw/Cr) …(2) (Cw:くさび内での超音波の速度、Cr:円柱体での
表面波の速度)で規定される入射角θiで交差する傾斜
面とを有し、該傾斜面に前記超音波振動子の超音波送受
面を貼付するようにしたものである。Further, preferably, the wedge has a bottom surface brought into contact with the surface of the cylindrical body via a couplant, and a normal line to the normal line of the bottom surface is represented by the following equation: θi = sin −1 (Cw / Cr) (2) (Cw: velocity of the ultrasonic wave in the wedge, Cr: velocity of the surface wave in the cylindrical body) having an inclined surface intersecting at an incident angle θi. The ultrasonic transmitting / receiving surface of the ultrasonic vibrator is attached.
【0015】本願発明に係わる超音波探傷に用いる表面
波プローブ20は、図1に示すように、主に超音波振動
子アレイ22と、例えば樹脂製のくさび24から構成さ
れ、必要に応じてダンピング材26が用いられる。As shown in FIG. 1, a surface acoustic wave probe 20 used for ultrasonic inspection according to the present invention is mainly composed of an ultrasonic transducer array 22 and a wedge 24 made of, for example, a resin. A material 26 is used.
【0016】前記超音波振動子アレイ22には、例えば
ニオブ酸鉛系磁器、チタン酸鉛系磁器、ニオブ酸リチウ
ム系磁器、チタン酸バリウム系磁器、ジリコン酸チタン
酸鉛系磁器、0−3型コンポジット振動子(圧電ゴ
ム)、1−3型コンポジット振動子(エポキシ樹脂の板
に小さな柱状のPZTが多数並んで入っている振動
子)、3−1型コンポジット振動子(PZTの板に貫通
穴を多数あけて、ここにエポキシ樹脂等を流し込んで固
めた振動子)等の機械的Qの低い圧電振動子を用いるこ
とができる。ここで機械的Q値とは、共鳴振動の鋭さを
表す量であり、Q値が大きい物程、振動の持続時間が長
い。The ultrasonic transducer array 22 includes, for example, lead niobate porcelain, lead titanate porcelain, lithium niobate porcelain, barium titanate porcelain, lead zirconate titanate porcelain, and type 0-3. Composite vibrator (piezoelectric rubber), 1-3 type composite vibrator (vibrator with many small columnar PZTs arranged in epoxy resin plate), 3-1 type composite vibrator (through hole in PZT plate) A piezoelectric vibrator having a low mechanical Q, such as a vibrator hardened by pouring an epoxy resin or the like therein, can be used. Here, the mechanical Q value is an amount representing the sharpness of the resonance vibration, and the longer the Q value, the longer the duration of the vibration.
【0017】又、ダンピング材26を用いる場合には、
タングステン等の比重の大きな粉をエポキシ樹脂等に混
ぜて固めた物体を、超音波振動子アレイ22の背面に貼
って、超音波振動子アレイ22に発生した超音波振動を
制動することができる。When the damping material 26 is used,
An object obtained by mixing a powder having a large specific gravity, such as tungsten, with an epoxy resin or the like and hardening the same is attached to the back surface of the ultrasonic vibrator array 22, and the ultrasonic vibration generated in the ultrasonic vibrator array 22 can be damped.
【0018】前記くさび24は、超音波振動が前出
(2)式を満足して被検体に入射するように入射角θi
を与えるが、例えばポリスチロール樹脂、ポリイミド樹
脂、アクリル樹脂、ふっ素樹脂(いわゆるテフロン)等
を用いることができる。The wedge 24 has an incident angle θi such that the ultrasonic vibration satisfies the above expression (2) and enters the subject.
However, for example, a polystyrene resin, a polyimide resin, an acrylic resin, a fluorine resin (so-called Teflon) or the like can be used.
【0019】図2は、超音波振動子アレイ22を平面的
に示した図であり、幅WAの超音波振動子22iを、隙
間なくN個並べて構成されている。FIG. 2 is a plan view showing the ultrasonic transducer array 22 in which N ultrasonic transducers 22i having a width WA are arranged without gaps.
【0020】図3は、このようにして構成された表面波
プローブ20から送受信される表面波のビーム幅Wを、
縦ドリル孔を用いて測定した結果である。表面波プロー
ブ20を構成する超音波振動子アレイ22としてはチタ
ン酸鉛系磁器を用い、幅WAが1.5mmの超音波振動
子22iを(N=)20個隙間なく並べて構成してい
る。くさび24としては、ポリイミド樹脂で製作された
ものを用いている。FIG. 3 shows the beam width W of the surface acoustic wave transmitted and received from the surface acoustic wave probe 20 constructed as described above.
It is the result measured using the vertical drill hole. As the ultrasonic transducer array 22 constituting the surface acoustic wave probe 20, lead titanate-based porcelain is used, and 20 (N =) ultrasonic transducers 22i having a width WA of 1.5 mm are arranged without gaps. The wedge 24 is made of polyimide resin.
【0021】前記表面波プローブ20には、図4に示す
ように、例えば4台の超音波探傷回路31〜34が接続
されており、20個の超音波振動子を、隣接する5素子
を単位とした4個のグループI、II、III 、IVに分け、
グループ内の5素子を共通の1台の超音波探傷回路に接
続している。4台の超音波探傷回路31〜34は同期が
とられ、4つのグループI〜IVへ同時に表面波を送信す
るための電気パルスを送信し、又、4つのグループI〜
IVがとらえた信号を同時に受信し、適当なレベルに増幅
する。As shown in FIG. 4, for example, four ultrasonic flaw detection circuits 31 to 34 are connected to the surface acoustic wave probe 20, and 20 ultrasonic transducers are connected to five adjacent elements. Divided into four groups I, II, III, IV
Five elements in the group are connected to one common ultrasonic testing circuit. The four ultrasonic flaw detection circuits 31 to 34 are synchronized, transmit electric pulses for transmitting surface waves to four groups I to IV at the same time, and have four groups I to
The signals received by the IV are simultaneously received and amplified to an appropriate level.
【0022】図3に示すように、この表面波プローブ2
0から送受信される表面波ビームには、強度のばらつき
がほとんどなく、約30mmの広いビーム幅の範囲にわ
たって均一な感度で探傷が可能であることが確認でき
た。As shown in FIG. 3, this surface wave probe 2
It was confirmed that the surface wave beam transmitted and received from 0 had almost no variation in intensity, and that flaw detection was possible with uniform sensitivity over a wide beam width range of about 30 mm.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0024】本実施形態は、超音波の伝播媒体となる水
等の液体を、表面波プローブと被検体である圧延ロール
との間に供給する探傷装置において実施可能であり、特
に、図5に示す如く、圧延ロール110について、その
表面上を表面波プローブ20を走査移動させて探傷する
のに適した例を挙げて説明する。The present embodiment can be implemented in a flaw detector which supplies a liquid such as water as a propagation medium of an ultrasonic wave between a surface acoustic wave probe and a rolling roll as a test object. In particular, FIG. As shown, the rolling roll 110 will be described with an example suitable for flaw detection by scanning and moving the surface acoustic wave probe 20 on the surface thereof.
【0025】本実施形態は、ロール回転装置、表面波プ
ローブ20、プローブホルダ50、給水装置80を備え
ている。This embodiment includes a roll rotating device, a surface acoustic wave probe 20, a probe holder 50, and a water supply device 80.
【0026】前記ロール回転装置は、表面欠陥の検査を
行う被検体である圧延ロール110を、その円周方向C
に回転させる。このロール回転装置としては、周知の適
当な装置を用いればよく、図面の煩雑化を避けるため
に、図示を省略している。The roll rotating device moves the rolling roll 110, which is to be inspected for surface defects, in the circumferential direction C
Rotate to. A well-known appropriate device may be used as the roll rotating device, and is not illustrated in order to avoid complication of the drawing.
【0027】前記表面波プローブ20は、前記チタン酸
鉛系磁器を振動子として、幅WAが1.5mmの超音波
振動子22iをN=20個隙間なく並べて構成してい
る。この表面波プローブ20は、該プローブ表面と被検
体である圧延ロール110との間に水ギャップが形成さ
れることにより、表面波を圧延ロール110の表面に伝
播させて、その表面欠陥を検出可能である。The surface acoustic wave probe 20 is composed of the lead titanate-based porcelain as vibrators and N = 20 ultrasonic vibrators 22i having a width WA of 1.5 mm arranged without gaps. The surface wave probe 20 can detect a surface defect by transmitting a surface wave to the surface of the rolling roll 110 by forming a water gap between the probe surface and the rolling roll 110 as an object. It is.
【0028】前記プローブホルダ50は、圧延ロール1
10の上方に位置する固定構造部70に対して摺動可能
なガイド76の下部に取り付けられた保持機構部60に
備えられている。該保持機構部60には、前後各一対、
計4個のローラ62が備えられ、探傷を行うときには、
これらのローラ62が圧延ロール110の表面に当接
し、回転することにより、探傷走査を安定させる。この
4個のローラ62の間に、前記プローブホルダ50が取
り付けられている。The probe holder 50 includes a rolling roll 1
The holding mechanism 60 is provided below the guide 76 that is slidable with respect to the fixed structure 70 positioned above the holding mechanism 60. The holding mechanism 60 includes a pair of front and rear
A total of four rollers 62 are provided, and when performing flaw detection,
These rollers 62 contact the surface of the rolling roll 110 and rotate, thereby stabilizing flaw detection scanning. The probe holder 50 is mounted between the four rollers 62.
【0029】前記固定構造部70には、前記保持機構部
60をガイド76に沿って昇降させる動力を供給するた
めのモータ72と、その取り付けベース74が備えられ
ている。該モータ72の動力の伝達方法は、従来周知の
適当な手段を用いればよく、図面の煩雑化を避けるた
め、図示は省略する。The fixed structure 70 is provided with a motor 72 for supplying power for moving the holding mechanism 60 up and down along a guide 76, and a mounting base 74 thereof. As a method of transmitting the power of the motor 72, a conventionally known appropriate means may be used, and illustration is omitted to avoid complication of the drawing.
【0030】前記保持機構部60の前方(図の右方)に
は、ロール110の表面に残留した接触媒質が表面波の
伝播路上に流れ込まないように、該接触媒質を取り除く
ためのスクレーパ90が設けられている。A scraper 90 for removing the couplant is provided in front of the holding mechanism 60 (to the right in the figure) so that the couplant remaining on the surface of the roll 110 does not flow into the surface wave propagation path. Is provided.
【0031】前記プローブホルダ50は、保持機構部6
0との間にばね等の弾性体を介装することにより、圧延
ロール110の表面方向に付勢して支持される。詳細に
は、保持機構部60に対して上下に摺動可能に遊嵌する
棒状体66の先端にプローブホルダ50が取り付けら
れ、該棒状体66の周囲の適当な位置に、図示しないば
ねが設けられ、常にプローブホルダ50を下方に付勢し
ている。The probe holder 50 includes a holding mechanism 6
By interposing an elastic body such as a spring between the rolling roll 110 and the rolling roll 110, the rolling roll 110 is urged and supported in the surface direction. More specifically, the probe holder 50 is attached to the tip of a rod-shaped body 66 that fits loosely up and down with respect to the holding mechanism 60, and a spring (not shown) is provided at an appropriate position around the rod-shaped body 66. Therefore, the probe holder 50 is constantly urged downward.
【0032】前記プローブホルダ50には、前記表面波
プローブ20が設けられており、該表面波プローブ20
と圧延ロール110との間に所定のギャップを形成する
ため、表面波プローブ20よりも下方の圧延ロール11
0側に突出する一対の倣いローラ52が設けられてい
る。具体的には、図6に示すように、前記プローブホル
ダ50に水平方向に沿って軸54が設けられ、これに前
記倣いローラ52がに配設されている。The probe holder 50 is provided with the surface wave probe 20.
In order to form a predetermined gap between the rolling roll 110 and the rolling roll 110,
A pair of copying rollers 52 protruding to the 0 side are provided. Specifically, as shown in FIG. 6, a shaft 54 is provided in the probe holder 50 along the horizontal direction, and the copying roller 52 is disposed on the shaft 54.
【0033】このように、プローブホルダ50に軸支さ
れた倣いローラ52が、前記ばねによる付勢を受けて、
常時圧延ロール110の表面に当接する。この構成によ
って、プローブホルダ50は、表面波プローブ20と圧
延ロール110とのギャップが一定値を維持するよう
に、前記表面波プローブ20を保持する。As described above, the copying roller 52 pivotally supported by the probe holder 50 is urged by the spring,
It is always in contact with the surface of the rolling roll 110. With this configuration, the probe holder 50 holds the surface acoustic wave probe 20 such that the gap between the surface acoustic wave probe 20 and the rolling roll 110 maintains a constant value.
【0034】図7に詳細に示すように、前記プローブホ
ルダ50の内部には給水装置80が備えられている。該
給水装置80は、導管82から導かれた水を収容部84
に一旦収容し、これを該収容部84の底部に設けられた
放出口86より放出し、表面波プロープ20と圧延ロー
ル110の間に、気泡のない水の層を形成する。給水装
置は、従来既知の適当な手段を用いて構成すればよいの
で、詳しい説明は省略する。As shown in detail in FIG. 7, a water supply device 80 is provided inside the probe holder 50. The water supply device 80 stores the water guided from the conduit 82 into the accommodation portion 84.
And is discharged from a discharge port 86 provided at the bottom of the storage portion 84 to form a water layer without bubbles between the surface wave probe 20 and the rolling roll 110. Since the water supply device may be configured using conventionally known appropriate means, detailed description will be omitted.
【0035】前記表面波プローブ20には、4台の超音
波探傷回路31〜34が接続されており、図4で説明し
たように、20個の超音波振動子22iを、隣接する5
素子を単位とした4個のグループI〜IVに分け、グルー
プ内の5素子を共通の1台の超音波探傷回路に接続して
いる。4台の超音波探傷回路は同期がとられ、4つのグ
ループI〜IVへ同時に表面波を照射するための電気パル
スを送信し、又、4つのグループI〜IVがとらえた信号
を同時に受信し、欠陥の判定が可能なレベルまで増幅す
る。Four ultrasonic testing circuits 31 to 34 are connected to the surface acoustic wave probe 20, and as described with reference to FIG.
Elements are divided into four groups I to IV, and five elements in the group are connected to one common ultrasonic inspection circuit. The four ultrasonic inspection circuits are synchronized, transmit electric pulses for irradiating surface waves to four groups I to IV at the same time, and simultaneously receive signals captured by the four groups I to IV. , To a level at which a defect can be determined.
【0036】[0036]
【実施例】前記実施形態を用いて、被検材として微小な
欠陥を有する圧延ロールを選び、その回転数R=25r
pm、表面波プローブ20の軸方向への送り速度V=1
2mm/秒(このときの螺旋走査のピッチP=28.8
mm)として、50回の探傷を行い、欠陥エコー高さの
再現性を調べた。対比例として、従来の単板の超音波振
動子とくさびから構成された表面波プローブ(2Z10
×30S)も探傷装置に装着し、同じ被検材を探傷した
ときの欠陥エコー高さの再現性も併せて示した。なお、
表面波のビーム幅を勘案して、従来プローブを用いた場
合には回転数R=50rpm、表面波プローブの軸方向
への送り速度V=7.5mm/秒(このときの螺旋走査
のピッチP=18mm)として探傷を行った。この結果
を、図8に示す。EXAMPLE Using the above embodiment, a roll having minute defects was selected as a test material, and its rotation speed R = 25r.
pm, feed speed V = 1 in the axial direction of the surface wave probe 20
2 mm / sec (helical scanning pitch P = 28.8 at this time)
mm), flaw detection was performed 50 times, and the reproducibility of the defect echo height was examined. As a comparative example, a surface acoustic wave probe (2Z10) composed of a conventional single-plate ultrasonic transducer and a wedge.
× 30S) was also attached to the flaw detector, and the reproducibility of the defect echo height when the same test piece was flaw-detected was also shown. In addition,
In consideration of the beam width of the surface wave, when the conventional probe is used, the rotation speed R = 50 rpm, the feed speed V in the axial direction of the surface wave probe V = 7.5 mm / sec (the pitch P of the helical scan at this time) = 18 mm) for flaw detection. The result is shown in FIG.
【0037】図8から明らかなように、本実施形態装置
(実線A)で探傷を行った際には、欠陥エコー高さにほ
とんど変化がないのに対して、従来装置(破線B)で
は、最大で6dB程度の欠陥エコー高さの変化が見ら
れ、本発明により均一な感度でロール全面を探傷可能な
ことが分かる。As is apparent from FIG. 8, when the flaw detection is performed by the present embodiment (solid line A), the defect echo height hardly changes, whereas in the conventional device (broken line B), A change in the defect echo height of about 6 dB at the maximum is observed, and it can be seen that the entire surface of the roll can be flaw-detected with uniform sensitivity according to the present invention.
【0038】又、上記の対比では、本実施形態装置と従
来装置との間で、超音波振動子の全体の幅が同一となる
条件で実施したが、探傷に要した時間は、表面波プロー
ブの被検材の着脱の時間を除くと、本実施形態装置で約
167秒、従来装置で266秒であり、本実施形態装置
は、極めて効率良く探傷が可能なことが分かる。Further, in the above comparison, the ultrasonic transducer was used under the condition that the entire width of the ultrasonic transducer was the same between the apparatus of the present embodiment and the conventional apparatus. Excluding the time required for attaching / detaching the test material, it is about 167 seconds in the apparatus of the present embodiment and 266 seconds in the conventional apparatus.
【0039】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は前記実施形態に示したものに限られるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof.
【0040】例えば表面波プローブを構成する部材であ
る超音波振動子22i、くさび24、ダンピング材26
の具体的な材料は、前記実施形態に示したものに限定さ
れず、同様の機能を有するものであれば任意の材料を利
用できる。For example, the ultrasonic transducer 22i, the wedge 24, and the damping material 26 which are members constituting the surface acoustic wave probe
Are not limited to those shown in the above embodiment, and any material having the same function can be used.
【0041】又、前記実施形態では、接触媒体として水
を用いる場合を示したが、油等の他の液体を用いてもよ
い。Further, in the above embodiment, the case where water is used as the contact medium has been described, but other liquids such as oil may be used.
【0042】又、本発明の適用対象は、圧延ロールに限
られず、金属等からなるローラ等の円柱体であれば特に
制限されない。The object to which the present invention is applied is not limited to a rolling roll, and is not particularly limited as long as it is a cylindrical body such as a roller made of metal or the like.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明によれば、圧延ロールやローラ等
の金属の円柱体の表面や表面直下に存在する割れ等の欠
陥を表面波により検出する際に、円柱体全面を均一な速
度で、しかも短時間で能率良く探傷することが可能とな
る。According to the present invention, when detecting defects such as cracks or the like existing on the surface or just below the surface of a metal cylindrical body such as a rolling roll or a roller by a surface wave, the entire surface of the cylindrical body can be detected at a uniform speed. In addition, flaw detection can be performed efficiently in a short time.
【図1】本発明で用いられる表面波プローブの構成例を
示す断面図FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a surface acoustic wave probe used in the present invention.
【図2】図1の矢視II方向から見た平面図FIG. 2 is a plan view seen from the direction of arrow II in FIG. 1;
【図3】本発明に係る表面波プローブのビームプロフィ
ル及びビーム幅を示す線図FIG. 3 is a diagram showing a beam profile and a beam width of the surface acoustic wave probe according to the present invention.
【図4】本発明に係る超音波振動子アレイのグループ分
け及び超音波探傷回路との接続例を示す回路図FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of grouping of ultrasonic transducer arrays according to the present invention and connection with an ultrasonic testing circuit;
【図5】本発明の実施形態の全体構成を示す正面図FIG. 5 is a front view showing the overall configuration of the embodiment of the present invention.
【図6】前記実施形態のプローブホルダ部分を示す側面
図FIG. 6 is a side view showing a probe holder part of the embodiment.
【図7】同じく給水装置部分を示す断面図FIG. 7 is a cross-sectional view showing a water supply unit.
【図8】本発明の実施形態と従来装置における欠陥エコ
ー高さの再現性を比較して示す線図FIG. 8 is a diagram showing a comparison of the reproducibility of the defect echo height between the embodiment of the present invention and the conventional apparatus.
【図9】表面波プローブの円柱体表面に対する走査状態
を示す平面図FIG. 9 is a plan view showing a scanning state of the surface acoustic wave probe on the surface of the cylindrical body.
【図10】従来の表面波プローブにおけるビームプロフ
ィル及びビーム幅を示す線図FIG. 10 is a diagram showing a beam profile and a beam width in a conventional surface acoustic wave probe.
20…表面波プローブ 22…超音波振動子アレイ 22i…超音波振動子 24…くさび 31〜34…超音波探傷回路 50…プローブホルダ 52…倣いローラ 60…保持機構部 62…ローラ 80…給水装置 100…円柱体 110…圧延ロール Reference Signs List 20 surface acoustic wave probe 22 ultrasonic transducer array 22i ultrasonic transducer 24 wedge 31-34 ultrasonic testing circuit 50 probe holder 52 copying roller 60 holding mechanism 62 roller 80 water supply device 100 … Cylindrical body 110… Rolling roll
Claims (4)
て表面波を送受信する表面波プローブを接触させ、該表
面波プローブから円柱体に対して、その回転方向と逆方
向に表面波を伝播させると共に、円柱体表面や表面直下
に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、該
欠陥を検出する円柱体の超音波探傷方法であって、 前記表面波プローブとして、複数の超音波振動子を並べ
て構成されたリニアアレイ型プローブを用いることを特
徴とする円柱体の超音波探傷方法。1. A surface wave probe for transmitting and receiving a surface wave via a couplant is brought into contact with the surface of a rotating cylindrical body, and the surface wave probe contacts the cylindrical body in a direction opposite to the rotation direction. A method for ultrasonic inspection of a cylindrical body for detecting a defect by receiving a reflected wave from a defect existing immediately below the surface of the cylindrical body or the surface, and transmitting a plurality of supersonic waves as the surface wave probe. An ultrasonic flaw detection method for a cylindrical body, comprising using a linear array type probe constituted by arranging ultrasonic transducers.
において、前記複数の超音波振動子をグループ分けし、
各グループ内の対応振動子毎に、同時に超音波を送受信
するようにしたことを特徴とする円柱体の超音波探傷方
法。2. The method of claim 1, wherein the plurality of ultrasonic transducers are divided into groups.
An ultrasonic flaw detection method for a cylindrical body, wherein ultrasonic waves are transmitted and received simultaneously for each corresponding transducer in each group.
て表面波を送受信する表面波プローブを接触させ、該表
面波プローブから円柱体に対して、その回転方向と逆方
向に表面波を伝播させると共に、円柱体表面や表面直下
に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、該
欠陥を検出する円柱体の超音波探傷装置であって、 前記表面波プローブが、くさびと、複数の超音波振動子
を並べて構成された振動子アレイとから構成されるリニ
アアレイ型プローブであることを特徴とする円柱体の超
音波探傷装置。3. A surface wave probe for transmitting and receiving a surface wave via a couplant is brought into contact with the surface of the rotating cylindrical body, and the surface wave probe is applied to the cylindrical body in a direction opposite to the rotation direction. While propagating, by receiving a reflected wave from a defect existing immediately below the surface of the cylindrical body or the surface, the ultrasonic flaw detector of the cylindrical body to detect the defect, the surface wave probe, wedge, An ultrasonic flaw detector for a cylindrical body, which is a linear array type probe comprising a transducer array configured by arranging a plurality of ultrasonic transducers.
において、前記くさびが、 円柱体表面に接触媒質を介して接触させる底面と、 該底面の法線に対して、法線が次式 θi=sin-1(Cw/Cr) (Cw:くさび内での超音波の速度、Cr:円柱体での
表面波の速度)で規定される入射角θiで交差する傾斜
面とを有し、該傾斜面に前記超音波振動子の超音波送受
面が貼付されていることを特徴とする円柱体の超音波探
傷装置。4. The ultrasonic flaw detector for a cylindrical body according to claim 3, wherein the wedge has a normal to a bottom surface brought into contact with the surface of the cylindrical body via a couplant and a normal to the bottom surface. With an inclined surface intersecting at an incident angle θi defined by the following equation θi = sin −1 (Cw / Cr) (Cw: velocity of an ultrasonic wave in a wedge, Cr: velocity of a surface wave in a cylindrical body). An ultrasonic flaw detector for a cylindrical body, wherein an ultrasonic transmitting / receiving surface of the ultrasonic vibrator is attached to the inclined surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10128911A JPH11326289A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Method and apparatus for ultrasonic flaw detection of cylindrical body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10128911A JPH11326289A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Method and apparatus for ultrasonic flaw detection of cylindrical body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11326289A true JPH11326289A (en) | 1999-11-26 |
Family
ID=14996424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10128911A Pending JPH11326289A (en) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | Method and apparatus for ultrasonic flaw detection of cylindrical body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11326289A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010008189A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Nippon Steel Corp | Method for diagnosing internal defect in large cast structure and method for extending useful life of large cast structure using same |
CN108088913A (en) * | 2018-01-09 | 2018-05-29 | 东莞理工学院 | For the piezoelectric supersonic guided wave probe of rail flange of rail flaw detection and its method of detection |
JP2018115979A (en) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 株式会社神戸製鋼所 | Inspection method |
CN112630611A (en) * | 2020-12-14 | 2021-04-09 | 华南理工大学 | Test method for detecting uniformity of basin-type insulator by ultrasonic longitudinal wave reflection method |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP10128911A patent/JPH11326289A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010008189A (en) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Nippon Steel Corp | Method for diagnosing internal defect in large cast structure and method for extending useful life of large cast structure using same |
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CN108088913A (en) * | 2018-01-09 | 2018-05-29 | 东莞理工学院 | For the piezoelectric supersonic guided wave probe of rail flange of rail flaw detection and its method of detection |
CN108088913B (en) * | 2018-01-09 | 2023-08-25 | 东莞理工学院 | Piezoelectric ultrasonic guided wave probe and flaw detection method for rail bottom flaw detection |
CN112630611A (en) * | 2020-12-14 | 2021-04-09 | 华南理工大学 | Test method for detecting uniformity of basin-type insulator by ultrasonic longitudinal wave reflection method |
CN112630611B (en) * | 2020-12-14 | 2022-04-22 | 华南理工大学 | A test method for detecting the uniformity of basin insulators by ultrasonic longitudinal wave reflection method |
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