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技術 非破壊検査装置

出願人 東芝プラントシステム株式会社
発明者 小川健三
出願日 2015年9月7日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2015-175666
公開日 2017年3月16日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-053637
状態 特許登録済
技術分野 超音波による材料の調査、分析
主要キーワード 設置角度α 矩形部材 補助台車 オシログラフ 配管周囲 遮蔽版 空中超音波 感度調整用
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年3月16日)のものです。
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図面 (19)

課題

超音波送受信用の探触子プローブ)を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置する形態の探傷方法欠陥検出精度を向上する。

解決手段

非破壊検査装置は、第1探触子、第2探触子、遮蔽部材具備する。第1探触子は検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する。第2探触子は前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する。遮蔽部材は前記第1の探触子および前記第2の探触子の間に設けられ、前記第1の探触子から前記第2の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズ遮蔽する。

概要

背景

金属の配管溶接部位非破壊検査する技術としては、例えばVT外観検査)、PT(浸透探傷試験)、MT磁粉探傷試験)、UT超音波探傷試験)、RT放射線透過試験)等があるが、この中で、配管溶接後の高温の状態の溶接部位の探傷試験を直ちに行える点で、検査対象物探触子プローブ)を接触させない空中超音波による溶接部位の探傷検査方法非接触型の空中超音波探傷法)が用いられる。

従来の非接触型の空中超音波探傷法は、送信探触子を検査対象物の面の真上に配置し、超音波を送信探触子から真下に発射し検査対象物の内部を透過した透過波を受信探触子で受信し、受信した透過波の波形から、検査対象物の内部の状態を把握することが一般的である。

従来の探傷法の場合、超音波が検査対象物の触媒を介して直接入力されることから、表面で反射した反射波は空中へ向かうため、受信探触子に入ることがなく、受信探触子は検査対象物の内部を透過した透過波のみを受信でき、表面反射波のようなノイズ成分の影響を考慮する必要がなかった。

近年、溶接後の高温の溶接部位から離れた位置に送受信用の探触子を配置し、溶接部位に向けて斜めに超音波を送受信するV反射法、V透過法およびタンデム反射法などが注目されている。

概要

超音波送受信用の探触子(プローブ)を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置する形態の探傷方法欠陥検出精度を向上する。非破壊検査装置は、第1探触子、第2探触子、遮蔽部材具備する。第1探触子は検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する。第2探触子は前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する。遮蔽部材は前記第1の探触子および前記第2の探触子の間に設けられ、前記第1の探触子から前記第2の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズ遮蔽する。

目的

本発明が解決しようとする課題は、超音波送受信用の探触子を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置する形態の探傷方法の欠陥検出精度を向上することができる非破壊検査装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する第1探触子と、前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する第2探触子と、前記第1の探触子および前記第2の探触子の間に設けられ、前記第1の探触子から前記第2の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズ遮蔽する遮蔽部材とを具備する非破壊検査装置

請求項2

前記面と垂直な線分に対して、前記第1探触子を正の角度で傾斜させて配置し、前記第2探触子を正の角度で傾斜させて配置した請求項1記載の非破壊検査装置。

請求項3

前記面と垂直な線分に対して、前記第1探触子を正の角度で傾斜させて配置し、前記第2探触子を負の角度で傾斜させて配置した請求項1記載の非破壊検査装置。

請求項4

前記遮蔽部材が、平板または湾曲した板状の部材である請求項1記載の非破壊検査装置。

請求項5

前記部材の厚みを、前記部材から前記面までの間隔以上にした請求項4記載の非破壊検査装置。

請求項6

前記遮蔽部材の幅を、前記第2探触子の幅以上とした請求項1記載の非破壊検査装置。

請求項7

前記第1探触子および前記第2探触子を、前記超音波の送信方向と前記透過波受信方向とがほぼ平行になるように配置した請求項1記載の非破壊検査装置。

請求項8

前記第1探触子および前記第2探触子を、前記溶接線から伸ばした垂線に対してV字状に配置した請求項1記載の非破壊検査装置。

請求項9

前記遮蔽部材を、前記溶接部位と前記第2探触子との間に配置した請求項7または請求項8いずれか記載の非破壊検査装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、配管溶接部位検査する非破壊検査装置に関する。

背景技術

0002

金属の配管の溶接部位を非破壊検査する技術としては、例えばVT外観検査)、PT(浸透探傷試験)、MT磁粉探傷試験)、UT超音波探傷試験)、RT放射線透過試験)等があるが、この中で、配管溶接後の高温の状態の溶接部位の探傷試験を直ちに行える点で、検査対象物探触子プローブ)を接触させない空中超音波による溶接部位の探傷検査方法非接触型の空中超音波探傷法)が用いられる。

0003

従来の非接触型の空中超音波探傷法は、送信探触子を検査対象物の面の真上に配置し、超音波を送信探触子から真下に発射し検査対象物の内部を透過した透過波を受信探触子で受信し、受信した透過波の波形から、検査対象物の内部の状態を把握することが一般的である。

0004

従来の探傷法の場合、超音波が検査対象物の触媒を介して直接入力されることから、表面で反射した反射波は空中へ向かうため、受信探触子に入ることがなく、受信探触子は検査対象物の内部を透過した透過波のみを受信でき、表面反射波のようなノイズ成分の影響を考慮する必要がなかった。

0005

近年、溶接後の高温の溶接部位から離れた位置に送受信用の探触子を配置し、溶接部位に向けて斜めに超音波を送受信するV反射法、V透過法およびタンデム反射法などが注目されている。

先行技術

0006

特開2013−231681公報

発明が解決しようとする課題

0007

上述した従来の技術の場合、超音波が検査対象物の表面に斜めに当たることから、表面で反射した反射波が表面を伝って受信探触子に入ることがあり、反射波の影響で溶接部位の欠陥検出精度が低下することがある。

0008

本発明が解決しようとする課題は、超音波送受信用の探触子を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置する形態の探傷方法欠陥検出精度を向上することができる非破壊検査装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

実施形態の非破壊検査装置は、第1探触子、第2探触子、遮蔽部材具備する。第1探触子は検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する。第2探触子は前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する。遮蔽部材は前記第1の探触子および前記第2の探触子の間に設けられ、前記第1の探触子から前記第2の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズ遮蔽する。

図面の簡単な説明

0010

第1実施形態の非破壊検査装置の構成を示す図である。
非破壊検査装置の構成を示す図である。
超音波探傷試験の原理を示す図である。
感度調整用貫通孔反射エコーを示す図である。
溶接部位に傷などが存在した場合の反射エコーを示す図である。
遮蔽板なしの場合のデータ計測結果を示す図である。
遮蔽板ありで遮蔽板を面から5mm浮かせた状態の場合のデータ計測結果を示す図である。
遮蔽板ありで遮蔽板にゴム板を取り付けてゴム板を面から1mm浮かせた状態の場合のデータ計測結果を示す図である。
第2実施形態の構成例を示す軸方向断面図である。
図9側方断面図である。
余盛りを示す図である。
遮蔽板ありで、余盛りがある場合のデータ計測結果を示す図である。
遮蔽板ありで、余盛りがない場合のデータ計測結果を示す図である。
遮蔽板なしで、余盛りがある場合のデータ計測結果を示す図である。
遮蔽板なしで、余盛りがない場合のデータ計測結果を示す図である。
第3実施形態の構成例を示す軸方向断面図(平面図)である。
(a)は図16の正面図、(b)は(a)を軸方向に90°回転させたときの正面断面図である。
遮蔽板の変形例を示す軸方向断面図である。

実施例

0011

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態の非破壊検査装置の構成を示す図である。

0012

図1乃至図3に示すように、第1実施形態の非破壊検査装置は、非接触型の超音波センサ部1、移動機構10、データ処理システム2を有している。

0013

移動機構10は、検査対象物または試験体としての金属製の配管21の円周方向に沿って固定された穴付きレール20とこの穴付きレールにガイドされて移動する台車部17と、非接触型の超音波センサ部1の探触子13a、14aを支持するステー15とを有しており、穴付きレール20上を移動するように設けられている。

0014

穴付きレール20の穴は、例えば溶接部全円周に均等に210点(ピッチ約4mm)設ける。検査対象物または試験体は、配管21などのような筒状部材管状部材)の他、平板矩形部材であってもよい。

0015

台車部17には、ロータリエンコーダ11が設けられている。ロータリエンコーダ11は、穴付きレール20の穴を歯車12、16の歯がかみながら回転することで、初期位置から配管周囲の移動方向Pへ台車部17が移動した距離をカウントする。

0016

台車部17の後部には、台車部17の移動を補助するための補助台車18が連結されている。台車部17および補助台車18には、移動用車輪17a、18aが設けられている。

0017

つまりこの移動機構10は、始点から非接触型の超音波センサ部1を配管21の周囲の移動方向Pに移動した距離を計測しつつ移動させる。始点から距離を測定することで、配管21表面の周方向の位置を特定できる。

0018

配管21は、例えば圧力配管炭素鋼鋼管であり、この例ではφ250A×Sch80、肉厚15.1mm(およそ20mm程度)のパイプを用いるものとする。ここに示した配管21の例は一例であり、他の肉厚および径のものにも適用できる。

0019

配管21には、2本の配管21どうしを連結するために配管21の端部に沿って溶接した溶接部位X(溶接線)が設けられている。溶接部位Xの中心位置(溶接中心位置31)から前後2cm程度が溶接範囲32となる。

0020

穴付きレール20は、溶接部位Xから配管21の長手方向に一定の距離だけ離間した位置に配置されている。

0021

移動機構10には、ステー15を介して非接触型の超音波センサ部1が載置されている。非接触型の超音波センサ部1は、2本の探触子(超音波送信用の探触子13aと超音波受信用の探触子14a)と、遮蔽部材としての遮蔽板30とを有している。

0022

非接触型の超音波センサ部1は、探触子13a、14aを、溶接部位(溶接線)から離れた位置に配置するタンデム反射法を用いたものであり、検査対象物の溶接線の片側に、探触子13a、14aを配置することから、直管の配管21に屈曲管接合するような場合に有効に用いられる。この探触子13a、14aは非接触型のため、接触型のものより大きく、例えば20mm角から40mm角に形成されている。

0023

探触子13a、14aは配管21の面または面と直交する方向に対して所定の角度で傾斜してほぼ平行に配置されている。図3の例では、例えば傾斜角度θは、配管21の面と直交する線分に対して+6°〜+9°(好ましくは+7°〜+8°の範囲)としている。この範囲であれば、垂直に送信した場合より、斜めに送信する方が効率よく超音波を配管21に透過できる。

0024

アーム13の先端部には超音波送信用の第1探触子としての探触子13aが設けられている。アーム14の先端には超音波受信用の第2探触子としての探触子14aが設けられている。アーム13、14を介して各探触子13a、14aはパルス発生器3、プリアンプ4等と通電されている。

0025

探触子13aおよび探触子14aは、配管21の探傷面21aから離間し(浮かせて)、探傷面21aに垂直な線分(または方向)Hに対して所定の傾斜角度θ(+6°〜+9°好ましくは+7°〜+8°の範囲)、探傷面21aからは−81°〜−83°の範囲)で管軸方向(円周方向(溶接方向または移動方向P)と直交する方向)に一列に配置されている。

0026

この例はタンデム反射法の例であり、探傷面21aと垂直な線分Hに対して、探触子13aを正の角度(+θ)で傾斜させて配置し、探触子14aを正の角度(+θ)で傾斜させて配置している。

0027

つまり探触子13aは配管21の探傷面21aに非接触でかつ探傷面21aに設けられた溶接部位Xの方向へ向けて配置されている。探触子14aは探触子13aと離間し探傷面21aに非接触でかつ溶接部位Xの方向へ向けて配置されている。

0028

探触子13aは超音波(パルス波)を発信(発射)する。探触子14aは探触子13aにより発信された超音波が配管21の内層を透過した透過波を受信する。

0029

探触子14aは溶接中心位置31から配管21の長手方向(図に向かって左側)に所定距離33(例えば10cm程度)離間した位置でかつ配管21の面から離間して配置されるように穴付きレール20と台車部17を含めた移動機構10の機器セッティングされている。

0030

つまり2つの探触子13a、14aは、溶接部位Xを挟んで配置するのではなく、共に溶接部位Xから配管21の長手方向に横にずれた位置に、超音波の送受方向を斜め平行に向けて配置されている。

0031

ステー15には、面の方向に向けて(下垂して)遮蔽板30が設けられている。したがって遮蔽板30は探触子13a、14aとの位置関係を維持したまま探触子13a、14aと共に移動するように設けられている。

0032

遮蔽板30は探触子13aと探触子14aとの間に、互いの探触子13a、14aを板面で仕切るように配置されている。なお、遮蔽版30は探触子13aまたは14aの側面に直接貼りつける場合もある。

0033

つまり遮蔽板30は探触子13a、14aとの間を仕切り、探触子13a、14aとの位置関係を維持して移動可能に配置されている。探触子13aから発射された超音波の99.998%は反射されるため、遮蔽板30は探触子13aから探触子14aに面を伝って伝搬する表面反射ノイズを遮蔽する。

0034

遮蔽板30は、探触子13aから発射された超音波が配管21の表面で反射した一部の反射波(表面反射波とも言う)が表面を伝って探触子14aにより受信されなくするための超音波遮蔽板である。

0035

遮蔽板30には、例えばゴム、紙、硝子プラスチック、金属、布などの固体を用いる。この他、遮蔽板30としては、例えばプラスチックの容器液体を入れたものであってもよい。

0036

遮蔽板30の最下端の位置(面からの高さ)は、配管21の探傷面21aから探触子13a、14aまでの高さよりも低く設定している。つまり探触子13a、14aの下端よりも下に伸ばした位置とする。遮蔽板30の幅は、探触子13a、14aの幅よりも広い幅とする。遮蔽板30の幅は、少なくとも受信側の探触子14aの幅以上とする。

0037

遮蔽板30の厚みは、基材に応じて変えるものとする。基材が例えばゴム素材などの柔軟なものの場合で配管21の面にほぼ接するような場合は1mm程度の厚みでよい。また基材が金属などであり、配管21の面との間に2mm程度の隙間がある場合は隙間以上の厚み(例えば3mm、4mm、5mmなど)とするのが好ましい。つまり基材(部材)の厚みを、基材(部材)から探傷面21aまでの間隔以上にする。

0038

換言すると、超音波センサ部1は、配管21の探傷面21aに設けられた溶接線と直交する方向に所定距離離れた位置に面から離間し探傷面21aに対して傾斜して配置された超音波送信用の探触子13aと超音波受信用の探触子14aと、これら探触子13a、14aとの間に、探触子13a、14aとの位置関係を維持して移動可能に配置された遮蔽板30とを有し、探傷面21aに対して探触子13aが送信した超音波が探傷面21aで反射した表面反射波を遮蔽しつつ、配管21の内部を透過した透過波を探触子14aが受信するよう構成されている。

0039

データ処理システム2は、パルス発生器3、プリアンプ4、コンピュータ5、モニタなどの表示装置6を有している。パルス発生器3はバースト波を1パルス出力し、アーム13を通じて探触子13aから超音波(パルス波)を発生する。

0040

プリアンプ4は、非接触型の超音波センサ部1により得られた透過波(アナログ信号)を増幅する信号増幅部として機能する。プリアンプ4は、この例では、周波数フィルター付きの80dBプリアンプなどを使用する。

0041

コンピュータ5は、CPU、メモリハードディスク装置通信インターフェース等を備えた汎用のものである。ハードディスク装置には、オペレーティングシステム(OS)の他、プリアンプ4により増幅された透過波の信号をサンプリングしてグラフィック処理して波形として可視化し、表示装置6へ出力するソフトウェアインストールされている。

0042

なお透過波の信号を可視化するには、コンピュータの他に、例えばオシロスコープまたはオシログラフなどを接続してもよい。

0043

ソフトウェアは、ロータリエンコーダ11によりカウントされた、配管21の円周方向の移動機構10の移動位置のデータを読み込んで、そのとき入力された透過波の波形と移動位置のデータとを対応付けてメモリに記憶する機能を有している。表示装置6は、コンピュータ5から入力された透過波の信号の波形を画面に表示する。

0044

データ処理システム2は、非接触型の超音波センサ部1により得られた透過波と移動機構10により移動された配管21の円周方向の位置データとを出力(可視化)する。

0045

ここで、図3を参照して非破壊検査装置の動作原理について説明する。
この実施形態では、図3に示すように、配管21の探傷面21aに対して超音波を斜めに送受信する。配管21の溶接部位Xは、超音波に対して、配管21の母材である鋼板とほぼ同じ音響特性のため溶接部位X自体の反射の影響はほぼ生じない。

0046

この例のように、タンデム反射法の場合、探傷面21aに対して探触子13aが超音波を斜めに送信することから、配管21の内部に入る透過波と探傷面21aに反射して探傷面21aに沿って伝搬する表面反射波が生じる。

0047

この表面反射波が探触子14aによって受信された場合、配管21の内部を透過した透過波に対するノイズとなり、これが影響して溶接部位Xにおける探傷精度が低下するため、表面反射波が探触子14aに受信されることを極力避ける必要がある。

0048

そこで、この例では、探触子13a、14aとの間を仕切るように遮蔽板30を設けている。この遮蔽板30により、探傷面21aに沿って伝搬する表面反射波が遮蔽されるので、表面反射波は探触子14aに受信されなくなる。

0049

一方、鋼板内層にキズ51が存在する場合、探触子13aから斜めに発せられた超音波が配管21の内部に入り透過波となり鋼板内層を伝搬し、一部の透過波は溶接部位Xの影響を受けつつ探触子14aにより受信される。また他の一部の透過波は溶接部位Xの内側にあるキズ51で反射しエコー52(反射波)となり、探触子14aにより受信される。

0050

結果として、探触子13aから斜めに発せられた超音波のうち、探傷面21aに沿って伝搬する表面反射波は遮蔽板30によりカット(遮蔽)され、鋼板内層に進入して伝搬した主要の透過波50が探触子14aにより受信される。透過波には鋼板内層に入りその底部21bやキズ51で反射したエコー52または溶接部位Xとの境界屈折したエコー53なども含まれる。

0051

超音波の種類は、縦波横波、二次クリーピング波がある。縦波は横波よりも音速が高く深い欠陥の検出に適する。二次クリーピング波は横波が鋼板内層の底面21b(下面)で反射する際に生じる変換波であり、底面21b側の浅い欠陥の検出に適する。

0052

キズ51の位置はビーム入射角路程から求めることができる。またキズ51の形状についてはエコー52の高さや広がりから推察できる。

0053

したがって、縦波、横波、二次クリーピング波を併用することで、キズ51の箇所について概略のサイジングを行うことができる。またエコー52の波形が現れたときの、配管21の周囲の穴付きレール20上を非接触型の超音波センサ部1が始点から移動した位置から、配管21の溶接部位Xの帯におけるキズ51の位置(場所)をピンポイントで特定することができる。

0054

ここで、配管の内層の異常の有無での波形の違いについて説明する。
図4は感度調整用に貫通させた孔の検出波形の例であり、入力されたパルスのほとんどが反射されていることを示す。通常、溶接部位やその他の箇所に異常がなければ、ノイズ波形以外何も検出されない。但し、試験の場合は端面反射波のみ検出される。

0055

表示装置6に表示された波形をオペレータ視認により確認し、波形に異常がないことを確認した後、続いて、移動機構10をレール20の穴1つ分移動し、次のパルスを発信する。この作業を順に繰り返し行い、配管21の周囲を全周にわたり計測およびチェックする。

0056

そして、あるタイミング(位置)で、図5に示すように、通常の端面反射波(振動波形91)以外の波形42が現れた場合、その波形42は透過波が層内の欠陥部位に反射して生じたものと推定でき、溶接部位Xの位置と配管21周囲の移動位置とから欠陥の位置をピンポイントで特定することができる。

0057

次に、本実施形態の非破壊検査装置の動作を説明する。
予め設定した検査条件において、移動機構10を始点(移動位置0)に移動する。この移動によりロータリエンコーダ11からコンピュータ5へ位置データが送られ、メモリに記憶される。

0058

そして、コンピュータ5からの指示で、パルス発生器3からバースト波を1パルス出力すると、バースト波が探触子13aへ伝達されて探触子13aから超音波(パルス波)を発信する。

0059

この超音波(パルス波)は、配管21の探傷面21aに対して斜めに送信され、配管21の内層を伝わり、鋼板内層を透過した透過波が探触子14aにより受信されてプリアンプ4へ出力される。

0060

プリアンプ4は、入力された透過波の信号を増幅してコンピュータ5へ出力する。コンピュータ5は、プリアンプ4により増幅された透過波の信号をサンプリングしてグラフィック処理して波形として可視化し表示装置6へ出力し、表示装置6の画面に、透過波の波形が表示される。この際、コンピュータ5は、透過波の波形データと始点からの移動距離のデータとを対応させてメモリに記憶する。

0061

ここで、遮蔽板30が無い状態(遮蔽板なし)と遮蔽板30を取り付けた状態(遮蔽板あり)で得られた各波形を比較して効果を説明する。
検査条件を以下に示す。

0062

ビーム角度6.5°〜7°、電圧200V、探触子13aから出力するパルス波の発信周波数を300KHz〜900KHz(100KHz刻み)の範囲のうちの、例えば300KHzラインフォーカスとし、利得を82dBとした。

0063

(遮蔽板あり)では、遮蔽板30を厚み0.3mmのアルミ板とし、試験体(鋼板などの金属平板の一部にキズまたは孔の欠陥部を形成)の面から5mm浮かせた状態とアルミ板の下端部に厚み4mmのゴム板を取り付けて面から1mm程度浮かせた状態(面との隙間を1mm程度とした状態)との2つのケースで計測した。

0064

図6に示すように、(遮蔽板なし)の場合、試験体の端面からの反射波である端面エコー91と欠陥部からの反射波である欠陥エコー92を含む信号が超音波センサ部によって受信されるが受信信号全体に表面反射ノイズ93がのってしまい、エコーの違いを識別することができない。

0065

図7に示すように、(遮蔽板ありで遮蔽板を面から5mm浮かせた状態)の場合、幾らかの表面反射ノイズ93の影響によりエコーの山が複数存在するが、これら複数の山の中から一番早い位置のエコーの山が欠陥エコー92であり、それから遅れた位置の複数の山が5mmの隙間を通じて探触子14aに受信された端面エコー91であることがわかる。

0066

図8に示すように、(遮蔽板ありで遮蔽板にゴム板を取り付けてゴム板を面から1mm浮かせた状態)の場合、手前(向かって左)に山が1つ存在し、それから離れた位置に山が1つ存在し、手前の山が欠陥エコー92であり、それから遅れた位置の山が端面エコー91であると判断でき、欠陥の位置を識別することができる。

0067

なお、この例では、試験体である金属平板の長さが短かったため、端面エコー91が表示されたが、試験体の長さが長いものの場合は、端面エコー91は表示されないため、欠陥エコー92が出た位置から欠陥の位置をより正確に識別することができる。

0068

このようにこの第1実施形態によれば、配管21の探傷面21aから浮かせかつ探傷面21aに対して傾斜させて探触子13a、14aを配置し、探触子13aと探触子14aとの間に遮蔽板30を配置し、探傷の際に、探傷面21aを伝わる表面反射波を遮蔽板30が遮蔽することで、表面反射波の影響を受けることなく、溶接部位Xの内部のキズの位置を精度よく検出することができる。

0069

すなわち、超音波送受信用の探触子(探触子13a、14a)を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置するタンデム反射法の欠陥検出精度を向上することができる。

0070

次に、図9乃至図15を参照して第2実施形態(V透過法の構成例)について説明する。上記第1実施形態では、タンデム反射法の例について説明したが、本発明は溶接部位Xを挟んで探触子13a、14aを配置するV透過法にも適用できるため、以下、その構成例を説明する。

0071

図9図10に示すように、V透過法の構成例は、溶接部位Xを挟んで探触子13a、14aを配置し、探傷面21aと垂直な線分Hに対して、探触子13aを正の角度(+θ)で傾斜させて配置し、探触子14aを負の角度(-θ)で傾斜させて配置する。この例では溶接部位Xに溶接欠陥Xaが存在するものとする。

0072

また遮蔽板30は、探触子13aと探触子14aとの間を仕切るように探触子13a、14aを支持するステー15(図3参照)に支持されており、探触子13aおよび探触子14aとの位置関係を維持して移動可能に配置されている。

0073

図11に示すように、試験体としての平板に溶接部位Xがある。この溶接部位Xにおいて、探傷面21aより高く盛ってある部分を余盛りAという。

0074

溶接部位Xを挟んで探触子13aと探触子14を配置するV透過法の場合、表面反射波は余盛りAを乗り越えて伝わるため、このようなケースでも表面反射波の影響が生じるため、遮蔽板30を設け、表面反射波を遮蔽する必要がある。

0075

この例では、遮蔽板30を、溶接部位Xと探触子14aとの間に配置し、余盛りAを乗り越えて伝搬する表面反射波が、探触子14aに受信される前に遮蔽板30にて遮蔽するものとする。

0076

このV透過法において、余盛りAの有無と遮蔽板30の有無でそれぞれデータを計測し効果を確認したところ、図12図15のような結果が得られた。

0077

図12に示すように、遮蔽板ありで、溶接部位Xに余盛りAがある場合、エコーの山が間隔をおいて2つでき、端面エコー91と欠陥エコー92との違いを識別することができる。

0078

図13に示すように、遮蔽板ありで、溶接部位Xに余盛りAがない場合、端面エコー91が減衰するため、端面エコー91の山が小さくなり、欠陥エコー92をより識別しやすくなる。

0079

図14に示すように、遮蔽板なしで、溶接部位Xに余盛りAがある場合、余盛りの部分で表面反射波の伝搬状況が変わり、例えば乱反射のようになり、波形が広がるため、欠陥の判別が難しくなる。

0080

図15に示すように、遮蔽板なしで、溶接部位Xに余盛りAがない場合、欠陥エコー92の山よりも端面エコー91の山の方が大きくなるため、端面エコー91の山を欠陥エコー92の山として誤認しやすくなる。

0081

この第2実施形態によれば、第1実施形態と同様な効果が得られると共に、V透過法では、溶接部位Xに余盛りAがある場合、溶接部位X(余盛りA)と探触子14aとの間に遮蔽板30を配置することで、余盛りAを乗り越えた表面反射波が遮蔽板30にて遮蔽されるので、探触子14aで受信される信号がノイズの影響を受け難くなり、溶接部位Xにおける欠陥の検出精度を向上することができる。

0082

次に、図16図17を参照して第3実施形態(V反射法の構成例)について説明する。上記第1および第2実施形態では、タンデム反射法およびV透過法の例について説明したが、本発明は配管21の周方向の溶接線Bに対して探触子13a、14aをV字状に配置するV反射法にも適用できるため、以下、その構成例を説明する。

0083

図16図17(a)、図17(b)に示すように、V反射法の例は、配管21の溶接部位Xから溶接線Bと直交する方向に一定の距離離間し、超音波の送信方向受信方向を溶接線Bに向けてV字状に位置し、かつ探傷面21aから浮かせてかつ傾斜するように探触子13a、14aを配置し、探傷面21aと垂直な線分Hに対して、探触子13aを正の角度(+θ)で傾斜させて配置し、探触子14aを負の角度(-θ)で傾斜させて配置する。

0084

図16に示すように、角度θは探傷面21aと垂直な線分Hに対する探触子13a、14aの傾斜角度である。図17(a)に示すように、角度αは軸線に対する探触子13a、14aどうしの開き角度であり、設定しやすい例えば45°程度が好ましい。図17(b)に示すように、角度βは溶接面Bに対して超音波を発射または入射する傾斜角度であり、例えば7.5°前後が好ましい。

0085

この例では反時計回りを正の方向、時計回りの方向を負の方向と定義する。傾斜角度は正の角度(+θ)と負の角度(-θ)を逆にしてもよい。

0086

また遮蔽板30は、探触子13aと探触子14aとの間を仕切るように探触子13a、14aを支持するステー15(図3参照)に支持されており、探触子13aおよび探触子14aとの位置関係を維持して移動可能に配置されている。

0087

この第3実施形態によれば、第1実施形態および第2実施形態と同様な効果が得られると共に、試験体が配管21などの場合、第1実施形態および第2実施形態の場合には曲率によって反射する信号が配管21の周方向に逃げるため、探触子14aで受信される信号の量が少なくなっていたが、このV反射法を用いることで、探触子13a、14aを適切な角度にセットすることで、配管21の周方向に逃げていた信号まで探触子14aで受信できるようになるので、溶接部位Xにおける溶接欠陥Xaの検出精度を向上することができる。

0088

また、V反射法は、配管21だけでなく、平板の溶接部位についても適用することができる。但し、平板は、配管21の曲率がないケースであり、曲面のように周方向へ逃げる信号がないため、配管21とは検出精度に差は生じない。

0089

V反射法における探触子13a、14aの設置角度αは、セッティングの容易さから設置角度αを45°または30°といった角度で行うことが多いが、セッティングを配管21の曲率に最適な角度に変更することで、欠陥の検出精度を向上することができる。

0090

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0091

上記実施形態では、遮蔽部材30を平板の板状部材の例で示したが、この他、遮蔽部材30は探触子14aを囲むように湾曲した形状の部材や筒状の部材であってもよい。
また例えば図18に示すように、遮蔽板30の配管21に対向する先端部30aを、配管21の外周の形状(円周形状または曲面)に沿う曲面形状にしてもよい。このように遮蔽板30の先端部30aを曲面とすることで、配管21の外周面と遮蔽板30の底部との間隔が一定になり、超音波(表面反射ノイズ)の遮蔽に、より有効である。

0092

また上記実施形態に示したコンピュータのハードディスク装置にインストールしたソフトウェア(プログラム)を、コンピュータ読取可能な電子媒体:electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせるようにしてもよい。

0093

電子媒体としては、例えばCD−ROM等の記録媒体フラッシュメモリリムーバブルメディア:Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。

0094

X…溶接部位、Xa…溶接欠陥、X1…非接触型の超音波センサ部、2…データ処理システム、3…パルス発生器、4…プリアンプ、5…コンピュータ、6…表示装置、10…移動機構、11…ロータリエンコーダ、12,16…歯車、13,14…アーム、13a,14a…探触子、15…ステー、17…台車部、20…穴付きレール、21…配管、21a…探傷面、21b…底面、30…遮蔽板、30a…先端部。

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