JPH0116383B2 - - Google Patents
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- JPH0116383B2 JPH0116383B2 JP58023522A JP2352283A JPH0116383B2 JP H0116383 B2 JPH0116383 B2 JP H0116383B2 JP 58023522 A JP58023522 A JP 58023522A JP 2352283 A JP2352283 A JP 2352283A JP H0116383 B2 JPH0116383 B2 JP H0116383B2
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- steel piece
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 51
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 8
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
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- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
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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
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
- G01N29/0618—Display arrangements, e.g. colour displays synchronised with scanning, e.g. in real-time
-
- 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
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
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-
- G—PHYSICS
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- 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
-
- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は角鋼片の超音波斜角探傷法に関し、所
望の探傷領域を精度よく設定できると共に、欠陥
位置推定精度を向上し得るようにしたものであ
る。
望の探傷領域を精度よく設定できると共に、欠陥
位置推定精度を向上し得るようにしたものであ
る。
斜角探傷により角鋼片の内部或いは表面層を探
傷し、検出した欠陥の位置を推定する必要がある
場合には、探触子と角鋼片との位置関係、超音波
ビームの伝播方向（屈折角）、角鋼片の入射面か
らの反射エコーと欠陥エコーとの検出時間差より
求めた路程から演算によつて求められる。しかし
ながら実際の角鋼片には表面凹凸やたおれ等の形
状不整があるため、欠陥位置推定精度が劣化す
る。例えば第１図に示すように超音波ビームＳを
入射する角鋼片１の表面に凹凸があれば、超音波
ビームＳの入射位置により設定上の入射角と実際
上の入射角βは夫々異なり、また第２図ａ，ｂに
示すように同一位置から入射する場合でも、角鋼
片１によつてその位置での面形状が異なるため
に、設定上の入射角と実際上の入射角βは異な
る。その結果屈折角θも変化し、計算上の角鋼片
１中での超音波ビームＳの伝播方向と違つてく
る。また第３図に示すように角鋼片１にたおれの
ある場合（標準の角鋼片１ａに対して実際の角鋼
片１ｂ）は、例えば角鋼片１の超音波入射面に隣
接する側面下半部分の探傷領域ａを走査範囲ｂで
セクター走査にて探傷しているつもりが、同図に
示す如く角鋼片１ｂの側面中央部或いは角鋼片１
ｂの底面及び側面を探傷している場合があり、欠
陥位置推定以前の問題も生じうる。同様のことは
超音波入射面の形状不整による屈折角θの変化に
よつても起こる。従つて、角鋼片１の斜角探傷す
る場合所望の探傷域に超音波ビームＳを導くこと
が困難となり、さらにはその検出欠陥位置を精度
よく推定することができなかつた。
傷し、検出した欠陥の位置を推定する必要がある
場合には、探触子と角鋼片との位置関係、超音波
ビームの伝播方向（屈折角）、角鋼片の入射面か
らの反射エコーと欠陥エコーとの検出時間差より
求めた路程から演算によつて求められる。しかし
ながら実際の角鋼片には表面凹凸やたおれ等の形
状不整があるため、欠陥位置推定精度が劣化す
る。例えば第１図に示すように超音波ビームＳを
入射する角鋼片１の表面に凹凸があれば、超音波
ビームＳの入射位置により設定上の入射角と実際
上の入射角βは夫々異なり、また第２図ａ，ｂに
示すように同一位置から入射する場合でも、角鋼
片１によつてその位置での面形状が異なるため
に、設定上の入射角と実際上の入射角βは異な
る。その結果屈折角θも変化し、計算上の角鋼片
１中での超音波ビームＳの伝播方向と違つてく
る。また第３図に示すように角鋼片１にたおれの
ある場合（標準の角鋼片１ａに対して実際の角鋼
片１ｂ）は、例えば角鋼片１の超音波入射面に隣
接する側面下半部分の探傷領域ａを走査範囲ｂで
セクター走査にて探傷しているつもりが、同図に
示す如く角鋼片１ｂの側面中央部或いは角鋼片１
ｂの底面及び側面を探傷している場合があり、欠
陥位置推定以前の問題も生じうる。同様のことは
超音波入射面の形状不整による屈折角θの変化に
よつても起こる。従つて、角鋼片１の斜角探傷す
る場合所望の探傷域に超音波ビームＳを導くこと
が困難となり、さらにはその検出欠陥位置を精度
よく推定することができなかつた。
また、探傷目的即ち表面層探傷であるか内部探
傷であるかによつて、探傷ゲートをかける範囲が
変わるのであるが、従来の内部探傷法では探傷領
域ａのみの探傷データを得るためのゲートのかけ
方として、第４図に示すように角鋼片１の入射表
面からの反射エコーS1の立ち上がりから該反射エ
コーS1のもれ込みの影響の少なくなるところにゲ
ート起点ｃを設定し、角鋼片１の幅Ｂを基準に底
面からの反射エコーB1の影響の少ないところま
でをゲート範囲として予め設定する固定ゲート方
式と、第５図に示すように探触子２により底面か
らの反射エコーB1を常時検知し（B1エコーのト
ラツキング）、その反射エコーB1から一定寸法ｌ
だけ手前となるようにゲート終点ｄを制御する変
動ゲート方式とが用いられている。後述の方式を
用いることにより、角鋼片１の形状不整のいかん
に係わらず底面側の表面層の不感帯域（表面から
の深さ）を一定に保つことができる。ところが、
角鋼片１の内部探傷において表面不感帯を少なく
するため或いは表面層探傷するために、角鋼片１
を斜角探傷する場合には、底面からの反射エコー
B1又はこれに相当する側面からの反射エコーが
ほとんどないため、垂直探傷時の底面からの反射
エコーB1のトラツキングのような変動ゲート方
式は使えない。この斜角探傷において、固定ゲー
ト方式にすることは、前述の角鋼片１の形状不整
による超音波伝播方向の不確定性のため、垂直探
傷の場合以上に問題が多い。例えば第６図に示す
ようにたおれのある角鋼片１ｂに対し、たおれの
ない標準の角鋼片１ａと同様に内部探傷用のゲー
トをかけていると、角鋼片１ｂを内部と共に表面
も探傷してしまい、表面欠陥Ｆをその欠陥エコー
F1により内部欠陥として誤検出する惧れがある。
傷であるかによつて、探傷ゲートをかける範囲が
変わるのであるが、従来の内部探傷法では探傷領
域ａのみの探傷データを得るためのゲートのかけ
方として、第４図に示すように角鋼片１の入射表
面からの反射エコーS1の立ち上がりから該反射エ
コーS1のもれ込みの影響の少なくなるところにゲ
ート起点ｃを設定し、角鋼片１の幅Ｂを基準に底
面からの反射エコーB1の影響の少ないところま
でをゲート範囲として予め設定する固定ゲート方
式と、第５図に示すように探触子２により底面か
らの反射エコーB1を常時検知し（B1エコーのト
ラツキング）、その反射エコーB1から一定寸法ｌ
だけ手前となるようにゲート終点ｄを制御する変
動ゲート方式とが用いられている。後述の方式を
用いることにより、角鋼片１の形状不整のいかん
に係わらず底面側の表面層の不感帯域（表面から
の深さ）を一定に保つことができる。ところが、
角鋼片１の内部探傷において表面不感帯を少なく
するため或いは表面層探傷するために、角鋼片１
を斜角探傷する場合には、底面からの反射エコー
B1又はこれに相当する側面からの反射エコーが
ほとんどないため、垂直探傷時の底面からの反射
エコーB1のトラツキングのような変動ゲート方
式は使えない。この斜角探傷において、固定ゲー
ト方式にすることは、前述の角鋼片１の形状不整
による超音波伝播方向の不確定性のため、垂直探
傷の場合以上に問題が多い。例えば第６図に示す
ようにたおれのある角鋼片１ｂに対し、たおれの
ない標準の角鋼片１ａと同様に内部探傷用のゲー
トをかけていると、角鋼片１ｂを内部と共に表面
も探傷してしまい、表面欠陥Ｆをその欠陥エコー
F1により内部欠陥として誤検出する惧れがある。
本発明は上記問題点を解消したものである。
まず、本発明の概要を説明すると、角鋼片の内
部または表面層を超音波斜角探傷法によつて探傷
するとき、まず超音波入射面に隣接する側面下部
のコーナ付近を斜角探傷する。そしてコーナ部か
らの反射エコーが最大となるときの超音波ビーム
走査位置を検知し、その走査位置を基準にして所
望の探傷領域が探傷できるように超音波ビーム走
査範囲および探傷ゲート範囲を補正し、その後実
際の探傷を行なうのである。
部または表面層を超音波斜角探傷法によつて探傷
するとき、まず超音波入射面に隣接する側面下部
のコーナ付近を斜角探傷する。そしてコーナ部か
らの反射エコーが最大となるときの超音波ビーム
走査位置を検知し、その走査位置を基準にして所
望の探傷領域が探傷できるように超音波ビーム走
査範囲および探傷ゲート範囲を補正し、その後実
際の探傷を行なうのである。
以下、電子セクター＋リニア走査で角鋼片の超
音波入射面に隣接する側面下半部分の表面層を探
傷するときの方法を具体的に説明する。
音波入射面に隣接する側面下半部分の表面層を探
傷するときの方法を具体的に説明する。
第７図に示すように超音波ビームＳの入射点Ｏ
を角鋼片１の入射面中央とすると、コーナ部から
の反射エコーが最大となるのは、超音波ビームＳ
が下部コーナの曲率中心Ａを通るときであり、そ
のときの標準状態（角鋼片１ａの場合）における
屈折角θcは計算上次式で求まる。
を角鋼片１の入射面中央とすると、コーナ部から
の反射エコーが最大となるのは、超音波ビームＳ
が下部コーナの曲率中心Ａを通るときであり、そ
のときの標準状態（角鋼片１ａの場合）における
屈折角θcは計算上次式で求まる。
θc＝arc tanＢ−2R／２（Ｂ−Ｒ）
Ｂ：角鋼片の幅
Ｒ：コーナの曲率半径
角鋼片１に形状不整がある場合（角鋼片１ｂの
場合）には、コーナ部からの反射エコーが最大と
なる屈折角θpは変動する。例えば幅Ｂが155mm、
曲率半径Ｒが18mmの角鋼片１で、許容できるたお
れ角αが±3゜とすると、標準状態で、θp＝θc＝
23.5゜に対して屈折角θpは20.9゜〜25.9゜の範囲の値
をとる。よつてこの場合は屈折角θが18゜〜28゜程
度の走査範囲ｆでまずセクター＋リニア走査する
ことにより、コーナエコーがピークになる屈折角
θpを検知できる。
場合）には、コーナ部からの反射エコーが最大と
なる屈折角θpは変動する。例えば幅Ｂが155mm、
曲率半径Ｒが18mmの角鋼片１で、許容できるたお
れ角αが±3゜とすると、標準状態で、θp＝θc＝
23.5゜に対して屈折角θpは20.9゜〜25.9゜の範囲の値
をとる。よつてこの場合は屈折角θが18゜〜28゜程
度の走査範囲ｆでまずセクター＋リニア走査する
ことにより、コーナエコーがピークになる屈折角
θpを検知できる。
このコーナピーク検出のためのセクター＋リニ
ア走査は連続的に微小角変化させていけば正確に
コーナエコーが最大となる屈折角θpを求めるこ
とができるが、アレイ型探触子の分割幅の制約、
超音波ビーム偏向のための制御等の問題を加味
し、経済的には0.5゜ピツチ程度で探傷し、その内
で最大エコー高さとなるときの屈折角θを近似的
に反射エコーが最大となる屈折角θpとみなす。
或いは精度を上げるため各屈折角θとエコー高さ
の関係を放物線近似し、その放物線のピークとな
るときの屈折角θを最大となる屈折角θpとして
もよい。
ア走査は連続的に微小角変化させていけば正確に
コーナエコーが最大となる屈折角θpを求めるこ
とができるが、アレイ型探触子の分割幅の制約、
超音波ビーム偏向のための制御等の問題を加味
し、経済的には0.5゜ピツチ程度で探傷し、その内
で最大エコー高さとなるときの屈折角θを近似的
に反射エコーが最大となる屈折角θpとみなす。
或いは精度を上げるため各屈折角θとエコー高さ
の関係を放物線近似し、その放物線のピークとな
るときの屈折角θを最大となる屈折角θpとして
もよい。
このようにしてコーナエコーが最大となる位置
を検知すれば、次はこの屈折角θpを基準に探傷
領域ａである超音波入射面に隣接する側面の下半
部分の表面層を探傷するため屈折角θiを補正す
る。すなわち形状不整のない標準の角鋼片１ａか
ら計算で求めた屈折角θcと実測の屈折角θpとの
差Δθ＝θp−θc分を、探傷領域ａを探傷するため
予め決めてあつた屈折角θiに加える。例えば計算
上θc＝23.5゜から4゜ピツチで８回のセクター＋リニ
ア走査（θ1＝23.5゜、θ2＝27.5゜、θ3＝31.5゜、…
θ8＝
51.5゜）する予定のとき、θp＝25゜なる値を得たと
すれば、走査予定の屈折角θ1〜θ8の各値にΔθ＝
15゜を加え、走査する屈折角θi′を、θ1′＝25゜、θ
2′＝
29.0゜、θ3′＝33゜、…θ8′＝53゜とする。つまり電
子走
査の場合、屈折角θi′に合わせアレイ型探触子の
各エレメントの遅延時間を制御する必要があり、
まず屈折角θが18゜〜28゜となる走査範囲ｆを0.5゜
ピツチでセクター＋リニア走査し、計算機によつ
て屈折角θとエコー高さの関係を放物線近似する
ことによつてコーナ位置を示す屈折角θpを算出
したあと、予め決めた屈折角θiに差Δθを加え、
その補正した屈折角θi′で探傷できるように各エ
レメントの遅延時間を制御すればよい。
を検知すれば、次はこの屈折角θpを基準に探傷
領域ａである超音波入射面に隣接する側面の下半
部分の表面層を探傷するため屈折角θiを補正す
る。すなわち形状不整のない標準の角鋼片１ａか
ら計算で求めた屈折角θcと実測の屈折角θpとの
差Δθ＝θp−θc分を、探傷領域ａを探傷するため
予め決めてあつた屈折角θiに加える。例えば計算
上θc＝23.5゜から4゜ピツチで８回のセクター＋リニ
ア走査（θ1＝23.5゜、θ2＝27.5゜、θ3＝31.5゜、…
θ8＝
51.5゜）する予定のとき、θp＝25゜なる値を得たと
すれば、走査予定の屈折角θ1〜θ8の各値にΔθ＝
15゜を加え、走査する屈折角θi′を、θ1′＝25゜、θ
2′＝
29.0゜、θ3′＝33゜、…θ8′＝53゜とする。つまり電
子走
査の場合、屈折角θi′に合わせアレイ型探触子の
各エレメントの遅延時間を制御する必要があり、
まず屈折角θが18゜〜28゜となる走査範囲ｆを0.5゜
ピツチでセクター＋リニア走査し、計算機によつ
て屈折角θとエコー高さの関係を放物線近似する
ことによつてコーナ位置を示す屈折角θpを算出
したあと、予め決めた屈折角θiに差Δθを加え、
その補正した屈折角θi′で探傷できるように各エ
レメントの遅延時間を制御すればよい。
次に探傷ゲート範囲の補正の方法であるが、コ
ーナエコー最大となる屈折角θpを算出したあと
は、θ1′＝θpからセクター＋リニア走査する。こ
のθ1′＝θpは前述のようにコーナエコーが最大と
なるときであり、垂直探傷時における底面から反
射エコーB1のトラツキング（第５図参照）と同
手法によつてコーナエコーの手前でゲート終点ｄ
となるようにする。コーナ部以外の側面の探傷領
域ａのゲート範囲の求め方を以下に示す。
ーナエコー最大となる屈折角θpを算出したあと
は、θ1′＝θpからセクター＋リニア走査する。こ
のθ1′＝θpは前述のようにコーナエコーが最大と
なるときであり、垂直探傷時における底面から反
射エコーB1のトラツキング（第５図参照）と同
手法によつてコーナエコーの手前でゲート終点ｄ
となるようにする。コーナ部以外の側面の探傷領
域ａのゲート範囲の求め方を以下に示す。
第８図に示すように、屈折角θpが算出されれ
ば角鋼片１ｂのたおれ角αは近似的に次式で表わ
される。
ば角鋼片１ｂのたおれ角αは近似的に次式で表わ
される。
tanα＝tanθp−tanθc
屈折角θi′＝θi＋Δθのとき、入射点Ｏから側表
面までの路程Xi′＝は X′i＝Ｂ／2sinθi′＋ω／sinθi′ ω≒Ｂ／2tanθi（tanθp−tanθc） Xi′≒Ｂ／2sinθi′（tanθp−tanθc／tanθi＋１
） ω＝点Ｄから角鋼片１ａまでの寸法（第８図参
照） ここで予め計算で求められる屈折角θiのときの
入射点Ｏから側表面までの路程Xi＝は、 Xi＝Ｂ／2sinθi 故に路程変化ΔXiは、ΔXi＝Xi′−Xiで表わさ
れる。従つてこの路程変化ΔXiを計算機で算出
し、各屈折角θiでのゲート終点ｄを決定する。ゲ
ート起点ｃについてはゲート終点ｄより探傷領域
ａを差し引きすることにより求められる。
面までの路程Xi′＝は X′i＝Ｂ／2sinθi′＋ω／sinθi′ ω≒Ｂ／2tanθi（tanθp−tanθc） Xi′≒Ｂ／2sinθi′（tanθp−tanθc／tanθi＋１
） ω＝点Ｄから角鋼片１ａまでの寸法（第８図参
照） ここで予め計算で求められる屈折角θiのときの
入射点Ｏから側表面までの路程Xi＝は、 Xi＝Ｂ／2sinθi 故に路程変化ΔXiは、ΔXi＝Xi′−Xiで表わさ
れる。従つてこの路程変化ΔXiを計算機で算出
し、各屈折角θiでのゲート終点ｄを決定する。ゲ
ート起点ｃについてはゲート終点ｄより探傷領域
ａを差し引きすることにより求められる。
なお、前記実施例では角鋼片１の表面層を探傷
域とする場合について説明したが、内部探傷の場
合でもまた底面側を探傷領域とする場合でも同様
にコーナ位置を基準にして走査範囲およびゲート
範囲を補正することができる。走査方式について
も電子セクター＋リニア走査に限定されるもので
なく、一般的なセクター走査、リニア走査におい
ても適用可能である。
域とする場合について説明したが、内部探傷の場
合でもまた底面側を探傷領域とする場合でも同様
にコーナ位置を基準にして走査範囲およびゲート
範囲を補正することができる。走査方式について
も電子セクター＋リニア走査に限定されるもので
なく、一般的なセクター走査、リニア走査におい
ても適用可能である。
以上のように本発明によれば、コーナ近傍を斜
角探傷することによりコーナ位置を検知し、その
コーナ位置を基準にして超音波ビームの走査範囲
及び探傷ゲート範囲を補正し、斜角探傷するの
で、所望の探傷領域を精度よく確実に探傷でき、
しかも欠陥位置の推定が必要な場合は、その位置
検出精度も著しく向上できる。
角探傷することによりコーナ位置を検知し、その
コーナ位置を基準にして超音波ビームの走査範囲
及び探傷ゲート範囲を補正し、斜角探傷するの
で、所望の探傷領域を精度よく確実に探傷でき、
しかも欠陥位置の推定が必要な場合は、その位置
検出精度も著しく向上できる。
第１図乃至第３図は従来の問題点説明用の図、
第４図及び第５図は夫々従来の探傷方法を示す
図、第６図は同探傷方法の問題点説明用の図、第
７図は本発明のコーナ位置の検知方法及び走査範
囲の補正方法を示す図、第８図は同探傷ゲート範
囲の補正方法を示す図である。 １……角鋼片、Ｓ……超音波。
第４図及び第５図は夫々従来の探傷方法を示す
図、第６図は同探傷方法の問題点説明用の図、第
７図は本発明のコーナ位置の検知方法及び走査範
囲の補正方法を示す図、第８図は同探傷ゲート範
囲の補正方法を示す図である。 １……角鋼片、Ｓ……超音波。
Claims (1)
- １ 超音波を用い、角鋼片の超音波入射面に隣接
する側面下部のコーナ近傍を斜角探傷することに
よつてコーナ位置を検知し、そのコーナ位置を基
準にして超音波ビームの走査範囲及び探傷ゲート
範囲を補正し、斜角探傷することを特徴とする角
鋼片の超音波斜角探傷法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023522A JPS59148860A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 角鋼片の超音波斜角探傷法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023522A JPS59148860A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 角鋼片の超音波斜角探傷法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59148860A JPS59148860A (ja) | 1984-08-25 |
| JPH0116383B2 true JPH0116383B2 (ja) | 1989-03-24 |
Family
ID=12112775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023522A Granted JPS59148860A (ja) | 1983-02-14 | 1983-02-14 | 角鋼片の超音波斜角探傷法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59148860A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4523579B2 (ja) * | 2006-12-15 | 2010-08-11 | 株式会社神戸製鋼所 | 冷間鍛造用線材の製造方法 |
| CN105223270A (zh) * | 2014-06-26 | 2016-01-06 | 上海金艺检测技术有限公司 | 消除方钢内部缺陷检测系统圆角扫查盲区的检测方法 |
-
1983
- 1983-02-14 JP JP58023522A patent/JPS59148860A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59148860A (ja) | 1984-08-25 |
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