JPS61111461A - 電縫管溶接部の超音波探傷方法 - Google Patents
電縫管溶接部の超音波探傷方法Info
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- JPS61111461A JPS61111461A JP59232491A JP23249184A JPS61111461A JP S61111461 A JPS61111461 A JP S61111461A JP 59232491 A JP59232491 A JP 59232491A JP 23249184 A JP23249184 A JP 23249184A JP S61111461 A JPS61111461 A JP S61111461A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、電縫溶接部に発生する冷接欠陥を検出するた
めの超音波探傷方法に関するものである。
めの超音波探傷方法に関するものである。
(従来の技術)
従来電縫管における溶接部の欠陥を超音波探傷する方法
として、第8図に示すような管周斜角探傷法が一般に行
われている。第8図において、探触子から発振された超
音波ビーム5は、水4を介して管材1内に入射角iで入
射し、屈折角θで屈折し進行して、欠陥があればそこで
反射して、また同じ経路をもどり探触子3にて受信され
る。
として、第8図に示すような管周斜角探傷法が一般に行
われている。第8図において、探触子から発振された超
音波ビーム5は、水4を介して管材1内に入射角iで入
射し、屈折角θで屈折し進行して、欠陥があればそこで
反射して、また同じ経路をもどり探触子3にて受信され
る。
このような管周斜角探傷における探触子は、従来一般に
周波数fが2.25 MHz以上5MHz以下で、第8
図の屈折角θが、37’以上900以下になるように設
定して、溶接部2の欠陥を検出している。管材が鋼の場
合は、入射角iが16.30以上27.3’以下となる
ように設定すれば、屈折角θが前記範囲となる。
周波数fが2.25 MHz以上5MHz以下で、第8
図の屈折角θが、37’以上900以下になるように設
定して、溶接部2の欠陥を検出している。管材が鋼の場
合は、入射角iが16.30以上27.3’以下となる
ように設定すれば、屈折角θが前記範囲となる。
また、溶接部2を確実に検査するために、電磁誘導方式
・光学方式・ペイントマーク方式・磁気マーク方式およ
び目視方式等により溶接部2を検出し、探傷子3を溶接
部2に倣わせており、更に溶接部2の検出および倣い精
度全考慮して、探触子3を一定の間隔で複数個設置して
いる(松尾登、上杉斉、柴田冨士雄:中径ハイテストラ
インパイプの製造について、川崎展鉄技報、Vo1.6
.扁4゜(1974)、P、149〜P、166)。
・光学方式・ペイントマーク方式・磁気マーク方式およ
び目視方式等により溶接部2を検出し、探傷子3を溶接
部2に倣わせており、更に溶接部2の検出および倣い精
度全考慮して、探触子3を一定の間隔で複数個設置して
いる(松尾登、上杉斉、柴田冨士雄:中径ハイテストラ
インパイプの製造について、川崎展鉄技報、Vo1.6
.扁4゜(1974)、P、149〜P、166)。
従来、このような超音波探傷法では、溶接部2に存在す
るペネトレータは確実に検出することができるが、溶接
部2のほか溶接部近傍の母材部も探傷するために、第9
図に示すように、溶接部2に存在するペネトレータCと
同時に、有害度の低い介在物AおよびBも検出される。
るペネトレータは確実に検出することができるが、溶接
部2のほか溶接部近傍の母材部も探傷するために、第9
図に示すように、溶接部2に存在するペネトレータCと
同時に、有害度の低い介在物AおよびBも検出される。
冷接欠陥は、溶接入熱が低いときに発生するもので、数
ミクロン以下の微細なFeO”f主とする酸化物が、群
上なして夾雑している欠陥である。
ミクロン以下の微細なFeO”f主とする酸化物が、群
上なして夾雑している欠陥である。
冷接欠陥が溶接部に存在すると靭性が著しく低下する。
このように有害な冷接欠陥は従来の超音波探傷法および
その他の非破壊検査法でも検出することができないとさ
れている(■W、 Stumm : Magnet i
c、 5tray−flux meas
urement for testing we
ldedtubes on 1ine 、 N0N−D
ESTRUCTIVE TESTING。
その他の非破壊検査法でも検出することができないとさ
れている(■W、 Stumm : Magnet i
c、 5tray−flux meas
urement for testing we
ldedtubes on 1ine 、 N0N−D
ESTRUCTIVE TESTING。
Voj!、9.Al 、(1976)、P3〜P8■権
藤永、佐藤剛、芳賀博世、桜井謙輔、青木和雄、山田作
穂:高周波電縫溶接機構、製鉄研究、第297号、(1
979)、P84〜P93)。
藤永、佐藤剛、芳賀博世、桜井謙輔、青木和雄、山田作
穂:高周波電縫溶接機構、製鉄研究、第297号、(1
979)、P84〜P93)。
従って従来は抜取りサンプルについて、疲労試験あるい
はシャルピー衝撃試験等の破壊試験全行い、破面全顕微
鏡観察して、冷却欠陥の有無を判断してい友。
はシャルピー衝撃試験等の破壊試験全行い、破面全顕微
鏡観察して、冷却欠陥の有無を判断してい友。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、前記従来法の問題点全解決するためになされ
たものであって、従来の非破壊検査法では、検出不可能
であった有害度の高い冷接欠陥金、超音波探傷法により
的確に検出し、これによって電縫溶接部の良否を確実に
判定することを目的と本発明は電縫溶接部に対して、入
射角が00以上20’以下、周波数が25 MHz以上
500MHz以下の超音波ta+と、入射角が150以
上27’以下、周波数が2MHz以上10 MHz以下
の超音波(blと金、同時に又は相前後して入射し、前
記(alによる反射エコーにより冷接欠陥・ペネトレー
タおよび介在物を検出し、前記(blによる反射エコー
によ一すペネトレータ・介在物を検出して、前記(a)
。
たものであって、従来の非破壊検査法では、検出不可能
であった有害度の高い冷接欠陥金、超音波探傷法により
的確に検出し、これによって電縫溶接部の良否を確実に
判定することを目的と本発明は電縫溶接部に対して、入
射角が00以上20’以下、周波数が25 MHz以上
500MHz以下の超音波ta+と、入射角が150以
上27’以下、周波数が2MHz以上10 MHz以下
の超音波(blと金、同時に又は相前後して入射し、前
記(alによる反射エコーにより冷接欠陥・ペネトレー
タおよび介在物を検出し、前記(blによる反射エコー
によ一すペネトレータ・介在物を検出して、前記(a)
。
(blの超音波による検出の差異により、冷接欠陥のみ
を検出すること全特徴とする。
を検出すること全特徴とする。
本発明者らは、種々の実験を重ねた結果、高周波数によ
る一探パルス反射法で探傷することにより、微細な冷接
欠陥から高SN比(欠陥信号とノイズとの比)の反射エ
コーが得られ、かつ溶接部近傍にペネトレータ・介在物
が存在する場合には合わせて検出され、また低周波数に
よる一探パルス反射法で探傷することにより、ペネトレ
ータと介在物が検出されることを見出した。
る一探パルス反射法で探傷することにより、微細な冷接
欠陥から高SN比(欠陥信号とノイズとの比)の反射エ
コーが得られ、かつ溶接部近傍にペネトレータ・介在物
が存在する場合には合わせて検出され、また低周波数に
よる一探パルス反射法で探傷することにより、ペネトレ
ータと介在物が検出されることを見出した。
第1図に示すように、探触子3″f:電縫管1の外表面
法線7の方向に設置し、超音波ビーム5を溶接部2直上
の外表面側から肉厚方向へ垂直入射した。周波数fは、
2.25〜600 MHzの範囲の超音波を使用して、
冷接欠陥・ペネトレータおよび介・住換からの反射エコ
ー高さとノイズエコー高さを調査した。その結果は第2
図に示す如(であった。
法線7の方向に設置し、超音波ビーム5を溶接部2直上
の外表面側から肉厚方向へ垂直入射した。周波数fは、
2.25〜600 MHzの範囲の超音波を使用して、
冷接欠陥・ペネトレータおよび介・住換からの反射エコ
ー高さとノイズエコー高さを調査した。その結果は第2
図に示す如(であった。
すなわち、冷接欠陥Wについては周波数が20MHz以
下のものは、超音波がほとんど反射して戻ってくること
はなかったが、25 MHz以上500MHz以下のも
のは、SN比が10 dB以上であり、600 MHz
のものは超音波がほとんど反射して戻ってくることはな
かった。ベネトレータPおよび介在物工については、周
波数fが15 MHz以下のものは、超音波がほとんど
反射して戻ってくることはなかったが、20MHz以上
500 MHz以下のものはSN比が10 dB以上で
あ!J、600MHzのものは超音波がほとんど反射し
て戻ってくることはなかった。
下のものは、超音波がほとんど反射して戻ってくること
はなかったが、25 MHz以上500MHz以下のも
のは、SN比が10 dB以上であり、600 MHz
のものは超音波がほとんど反射して戻ってくることはな
かった。ベネトレータPおよび介在物工については、周
波数fが15 MHz以下のものは、超音波がほとんど
反射して戻ってくることはなかったが、20MHz以上
500 MHz以下のものはSN比が10 dB以上で
あ!J、600MHzのものは超音波がほとんど反射し
て戻ってくることはなかった。
また周波数f ”z 50 MHzとし、第1図にて超
音波ビーム5が電縫管1の外表面法線7に対する管周方
向の傾き角1(本発明ではこれを入射角楓とする。)が
00〜20’の範囲になるよう探触子3の傾きを変えて
、冷接欠陥・ペネトレータおよび介在物からの反射エコ
ー高さとノイズエコー高さ全調査した。結果は、第5図
に示す如くであった。
音波ビーム5が電縫管1の外表面法線7に対する管周方
向の傾き角1(本発明ではこれを入射角楓とする。)が
00〜20’の範囲になるよう探触子3の傾きを変えて
、冷接欠陥・ペネトレータおよび介在物からの反射エコ
ー高さとノイズエコー高さ全調査した。結果は、第5図
に示す如くであった。
すなわち入射角iがQO以上120以下では、冷接欠陥
W・ペネトレータPおよび介在物I’t、SN比が10
dB以上で検出できることが判明した。
W・ペネトレータPおよび介在物I’t、SN比が10
dB以上で検出できることが判明した。
SN比が10dB以上であれば、従来の管周斜角探傷と
同様に安定した自動超音波探傷が可能であり、分解能や
SN比のことを考慮すると、周波数fが25MH7,以
上500MHz以下の範囲の超音波全使用し、法線に対
する入射角i’io’以上12゜以下の範囲になるよう
に超音波全入射させることによって、ベネトレータおよ
び介在物も検出されるが、冷接欠陥全確実に検出可能で
ある。
同様に安定した自動超音波探傷が可能であり、分解能や
SN比のことを考慮すると、周波数fが25MH7,以
上500MHz以下の範囲の超音波全使用し、法線に対
する入射角i’io’以上12゜以下の範囲になるよう
に超音波全入射させることによって、ベネトレータおよ
び介在物も検出されるが、冷接欠陥全確実に検出可能で
ある。
第8図に示すように、探触子3fj!:入射角1が19
0になるように設置し、超音波5を電縫鋼管1の外表面
側から斜角入射した。周波数fは0.5〜20MHzの
範囲の超音波を使用して、冷接欠陥・ペネトレータおよ
び介在物からの反射エコー! 高さとノイズ−・−高
さを調査した。その結果は第4図に示す如(であった。
0になるように設置し、超音波5を電縫鋼管1の外表面
側から斜角入射した。周波数fは0.5〜20MHzの
範囲の超音波を使用して、冷接欠陥・ペネトレータおよ
び介在物からの反射エコー! 高さとノイズ−・−高
さを調査した。その結果は第4図に示す如(であった。
すなわち、冷接欠陥Wについては、いずれの周波数の場
合も超音波がほとんど反射して戻って(ることはなかっ
た。ペネトレータPおよび介在物Iについては、周波数
fがIMHzMHz以下は、超音波がほとんど反射して
戻ってくることはなかつ念が、2MHz以上10 MH
z以下のものはSN比が10 dB以上であり、15M
Hz以上のものは超音波がほとんど反射して戻ってくる
ことはなかった。
合も超音波がほとんど反射して戻って(ることはなかっ
た。ペネトレータPおよび介在物Iについては、周波数
fがIMHzMHz以下は、超音波がほとんど反射して
戻ってくることはなかつ念が、2MHz以上10 MH
z以下のものはSN比が10 dB以上であり、15M
Hz以上のものは超音波がほとんど反射して戻ってくる
ことはなかった。
また、周波数f f 5 MHzとし、第8図に示す入
射角Iヲ08〜300の範囲になるように、探触子3の
傾きを変えて冷接欠陥・ペネトレータおよび介在物から
の反射エコー高さとノイズエコー高さ全調査した。結果
は第5図に示す如くであった。
射角Iヲ08〜300の範囲になるように、探触子3の
傾きを変えて冷接欠陥・ペネトレータおよび介在物から
の反射エコー高さとノイズエコー高さ全調査した。結果
は第5図に示す如くであった。
すなわち、冷接欠陥Wはいずれの入射角の場合も超音波
がほとんど戻ってくることはなかった。
がほとんど戻ってくることはなかった。
ペネトレータPおよび介在物工については、入射角iが
14°以下のものは超音波がほとんど反射して戻ってく
ることはなかったが、150以上270以下のものはS
N比が10 dB以上であり、280以上のものは超音
波がほとんど反射して戻ってくることはなかった。分解
能やSN比を考慮すると、入射角1ris’以上27’
以下の範囲になるように超音波全入射させることによっ
て、ベネトレータおよび介在物を確実に検出可能である
。
14°以下のものは超音波がほとんど反射して戻ってく
ることはなかったが、150以上270以下のものはS
N比が10 dB以上であり、280以上のものは超音
波がほとんど反射して戻ってくることはなかった。分解
能やSN比を考慮すると、入射角1ris’以上27’
以下の範囲になるように超音波全入射させることによっ
て、ベネトレータおよび介在物を確実に検出可能である
。
前記の如く、25 MHz以上500MHz以下の高周
波数超音波によって、冷接欠陥・ペネトレータおよび介
在物が検出可能であり、2MHz以上10MHz以下の
低周波数超音波によって、ペネトレータおよび介在物が
検出可能であるために、前記両者の検出力の差、つまり
高周波数超音波で検出され、低周波数超音波で検出され
ない欠陥の場合は、冷接欠陥とみなすことができ、確実
に冷接欠陥のみを検出可能である。
波数超音波によって、冷接欠陥・ペネトレータおよび介
在物が検出可能であり、2MHz以上10MHz以下の
低周波数超音波によって、ペネトレータおよび介在物が
検出可能であるために、前記両者の検出力の差、つまり
高周波数超音波で検出され、低周波数超音波で検出され
ない欠陥の場合は、冷接欠陥とみなすことができ、確実
に冷接欠陥のみを検出可能である。
(実施例)
以下本発明の実施例を示す。
表1に示すように、試験片としては種々の外径・肉厚の
炭素鋼電縫鋼管で、介在物が存在する管材および冷接欠
陥又はペネトレータが発生するような入熱で溶接したも
の全周いた。第6図に本発明全実施する定めの装置例を
示す。
炭素鋼電縫鋼管で、介在物が存在する管材および冷接欠
陥又はペネトレータが発生するような入熱で溶接したも
の全周いた。第6図に本発明全実施する定めの装置例を
示す。
高周波数用探触子3Aの入射角i’i0’とし、低周波
数用探触子3Bの入射角1を19°として溶接部2を確
実に探傷するために、第6図に示すように、一般的な電
磁誘導方式による溶接部検出器8により溶接部2を検出
し、溶接部倣い制御装置11、溶接部倣い装[12によ
り探触子3Aおよび3B金倣わせているが、その検出及
び倣い精度を考慮して、探触子3Aについては揺動モー
タ9により管周方向に揺動し、探触子3Bについては一
定間隔で複数個設置して、溶接部2の両側全それぞれ1
0」の範囲全探傷した。
数用探触子3Bの入射角1を19°として溶接部2を確
実に探傷するために、第6図に示すように、一般的な電
磁誘導方式による溶接部検出器8により溶接部2を検出
し、溶接部倣い制御装置11、溶接部倣い装[12によ
り探触子3Aおよび3B金倣わせているが、その検出及
び倣い精度を考慮して、探触子3Aについては揺動モー
タ9により管周方向に揺動し、探触子3Bについては一
定間隔で複数個設置して、溶接部2の両側全それぞれ1
0」の範囲全探傷した。
前記の探触子3Aおよび3Bで検出した欠陥信号を、判
定器14により判別し、高周波数用探触子3Aのみから
の欠陥信号は白色のペイントで、低周波数用探触子3B
からの欠陥信号は黄色のペイントでマーキングされるよ
うに設定した。なお、10は管材移動方向、13A、1
3Bは超音波探傷器、I5は記録計を示す。
定器14により判別し、高周波数用探触子3Aのみから
の欠陥信号は白色のペイントで、低周波数用探触子3B
からの欠陥信号は黄色のペイントでマーキングされるよ
うに設定した。なお、10は管材移動方向、13A、1
3Bは超音波探傷器、I5は記録計を示す。
探触子3Aの周波数fは25または500 MHz。
振動子寸法dは0.250inφ焦点距離Fは0.5i
nの点集束型のものを使用し、探傷距離L(第1図参照
)は3IIiI)、入射角iはi Z’ に設定して、
検査速度Vは10m/分で探傷した。探触子3Bの周波
数fは2または10 MHz 、振動子寸法dは101
渇φの7ラツト型のものを使用し、探傷距離りは40
run入射角1は15’または27°に設定して、検査
速度Vは10m/分で探傷した。なお、探触子3Bの設
定は従来法の探傷条件と同じであるために、本発明法と
比較した。また、従来法および本発明法により検出され
た欠陥部を切断試験により調査した。
nの点集束型のものを使用し、探傷距離L(第1図参照
)は3IIiI)、入射角iはi Z’ に設定して、
検査速度Vは10m/分で探傷した。探触子3Bの周波
数fは2または10 MHz 、振動子寸法dは101
渇φの7ラツト型のものを使用し、探傷距離りは40
run入射角1は15’または27°に設定して、検査
速度Vは10m/分で探傷した。なお、探触子3Bの設
定は従来法の探傷条件と同じであるために、本発明法と
比較した。また、従来法および本発明法により検出され
た欠陥部を切断試験により調査した。
その結果、表−1に示すように、従来法では冷接欠陥は
検出不可能であるが本発明法では冷接欠陥全確実に検出
することができた。第7図は一例として煮13の試験片
の探傷結果(ブラウン管図形を示すもので、管材外表面
から2.611I (X )の位置に冷接欠陥からの反
射エコーが認められる。
検出不可能であるが本発明法では冷接欠陥全確実に検出
することができた。第7図は一例として煮13の試験片
の探傷結果(ブラウン管図形を示すもので、管材外表面
から2.611I (X )の位置に冷接欠陥からの反
射エコーが認められる。
以上の実施例は炭素鋼電縫管についてであるが、その他
低合金鋼、ステンレス鋼さらに非鉄金属の溶接部につい
ても同様の欠陥の検出が、本発明法によって可能であっ
た。また、形状は管に限らず、角パイプ等の溶接部につ
いても同様であった。
低合金鋼、ステンレス鋼さらに非鉄金属の溶接部につい
ても同様の欠陥の検出が、本発明法によって可能であっ
た。また、形状は管に限らず、角パイプ等の溶接部につ
いても同様であった。
(発明の効果)
以上詳述したように、本発明の電縫管溶接部の超音波探
傷法によれば、必要以上にベネトレータおよび介在物を
検出することなく、従来の非破壊検査法で検出不可能と
されていた冷接欠陥の検出!□ が確実に可能となり
、寒冷地のような特に厳しい環境下で使用される管材の
検査に寄与すること大であり、電縫管の品質保証度を大
幅に向上することができる。従って従来継目無管しか使
用されていなかった分野にも、電縫管の使用が可能とな
った。
傷法によれば、必要以上にベネトレータおよび介在物を
検出することなく、従来の非破壊検査法で検出不可能と
されていた冷接欠陥の検出!□ が確実に可能となり
、寒冷地のような特に厳しい環境下で使用される管材の
検査に寄与すること大であり、電縫管の品質保証度を大
幅に向上することができる。従って従来継目無管しか使
用されていなかった分野にも、電縫管の使用が可能とな
った。
第1図は本発明方法による冷接欠陥全検出する場合の探
触子と管材の配置の説明図、第2図は周波数金変えた場
合(高周波数領域)の各種欠陥検出特性の図表、第3図
は超音波入射角を変えた場合(高周波数領域)の各種欠
陥検出特性の図表、第4図は周波数を変えた場合(低周
波数領域)の各種欠陥検出特性の図表、第5図は超音波
入射角を変えた場合(低周波数領域)の各種欠陥検出特
性の図表、第6図は本発明の一実施例に使用される装置
構成を示すブロック図、第7図は本発明法による探傷結
果(ブラウン管図形)を示す写真、第8図は従来の管周
斜角探傷法の説明図、第9図は電縫管に発生する欠陥の
説明図である。 l:管材 2:溶接部 3.3A、3B :探触子 4:水 5:超音波ビーム 7:外表面法線 8:溶接部検出器 9:揺動モータ 10:管材移動方向 11:溶接部倣い制御装置12
:溶接部倣い装置 13A、13B:超音波探傷器14:判定器15:記録
計 に入射角 θ:屈折角 A、B :介在物C:ベネトレー
タ L:探傷距離 X:欠陥位置 S:表面エコー F:冷接欠陥エコー P:ペネトレータの検出特性 ■=介在物の検出特性 W:冷接欠陥の検出特性第1図 第2図 凧挾枚チ(MHz) の2伝℃ い、云爾 硝 (吻 ミ 噂 (へ
へ ・1゜ 第7図 第8図 第9図 手続補正書(自発) 昭和59年12月3日
触子と管材の配置の説明図、第2図は周波数金変えた場
合(高周波数領域)の各種欠陥検出特性の図表、第3図
は超音波入射角を変えた場合(高周波数領域)の各種欠
陥検出特性の図表、第4図は周波数を変えた場合(低周
波数領域)の各種欠陥検出特性の図表、第5図は超音波
入射角を変えた場合(低周波数領域)の各種欠陥検出特
性の図表、第6図は本発明の一実施例に使用される装置
構成を示すブロック図、第7図は本発明法による探傷結
果(ブラウン管図形)を示す写真、第8図は従来の管周
斜角探傷法の説明図、第9図は電縫管に発生する欠陥の
説明図である。 l:管材 2:溶接部 3.3A、3B :探触子 4:水 5:超音波ビーム 7:外表面法線 8:溶接部検出器 9:揺動モータ 10:管材移動方向 11:溶接部倣い制御装置12
:溶接部倣い装置 13A、13B:超音波探傷器14:判定器15:記録
計 に入射角 θ:屈折角 A、B :介在物C:ベネトレー
タ L:探傷距離 X:欠陥位置 S:表面エコー F:冷接欠陥エコー P:ペネトレータの検出特性 ■=介在物の検出特性 W:冷接欠陥の検出特性第1図 第2図 凧挾枚チ(MHz) の2伝℃ い、云爾 硝 (吻 ミ 噂 (へ
へ ・1゜ 第7図 第8図 第9図 手続補正書(自発) 昭和59年12月3日
Claims (1)
- 電縫溶接部に対して入射角が0°以上20°以下、周波
数が25MHz以上500MHz以下の超音波(a)と
、入射角が15°以上27°以下、周波数が2MHz以
上10MHz以下の超音波(b)とを、同時に又は相前
後して入射し、前記(a)による反射エコーにより冷接
欠陥・ペネトレータおよび介在物を検出し、前記(b)
による反射エコーによりペネトレータ・介在物を検出し
て、前記(a)、(b)の超音波による検出の差異によ
り、冷接欠陥のみ検出することを特徴とする電縫管溶接
部の超音波探傷方法。
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