JPH0128340B2 - - Google Patents
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- JPH0128340B2 JPH0128340B2 JP55185188A JP18518880A JPH0128340B2 JP H0128340 B2 JPH0128340 B2 JP H0128340B2 JP 55185188 A JP55185188 A JP 55185188A JP 18518880 A JP18518880 A JP 18518880A JP H0128340 B2 JPH0128340 B2 JP H0128340B2
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- JP
- Japan
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- waveform
- probe
- reflected
- boundary surface
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- 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
- G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
- G01N29/075—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves by measuring or comparing phase angle
-
- 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
- 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
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4445—Classification of defects
-
- 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
-
- G—PHYSICS
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/056—Angular incidence, angular propagation
-
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- G01N2291/2675—Seam, butt welding
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Health & Medical Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
この発明は、超音波反射波の波形観察に基づく
新規な超音波探傷法に関する。 超音波探傷法の一つとして、探触子から発信さ
れる超音波パルスを溶接部あるいは金属材料内部
などの検査部分に当て、そこからの反射波を再び
探触子で受信するパルス反射法が知らている。こ
こで問題とするのは、そのようなパルス反射法の
うち、発信子と受信子とが同じ一探触子法に属
し、かつ斜角法に属するものである。 ところで、従来一般のそのようなパルス反射法
にあつては、反射波を検波(整流)した信号を表
示することによつて、キズなどの欠陥の有無、あ
るいは金属材料と空気との境界面の位置を知り、
また、探触子を走査することによつて欠陥指示長
さを知ることが行なわれているにすぎない。すな
わち、従来のパルス反射法においては、反射波を
検波(整流)することでその包路線情報のみを抽
出しているので、反射波の直接的な波形(つまり
高周波波形)には境界面の性状に起因して位相の
反転が生じているにも拘わらず、検波(整流)す
ることによりこのような重要な情報が欠落してし
まう。このため、従来の方法では、溶け込み不足
から残存する角部からの反射と溶接部の溶着金属
の境界面たる平面からの反射とを区別することが
できず、重大な欠陥である境界面に残存する角部
を見逃すおそれがあることが判明した。 たとえば、従来のパルス反射法では、第1図に
示すように、鉄骨の柱1と梁2とを裏当て金3を
当てて溶接したものについて、二点鎖線で示す溶
接部分4を探触子5を用いて検査する場合、Aに
示すような正常な溶接の母体1と裏当て金3の境
界部と、Bに示すような溶け込み不良の溶接とを
判別しがたい。Aの場合、溶着金属4aと母材1
とが充分に融合し、コーナ部分に曲面状の溶け込
み6が生じているのに対し、Bの場合には、溶着
金属4aと母体1とが充分に融合せず、コーナ部
分は全溶け込み溶接を形成せず、角部を残存する
欠陥7を生じさせている。このような場合、探触
子5から得られる反射波の直接表示波形、すなわ
ち探触子5からの出力を検波、整流せずにそのま
ま直接的に表示した波形は、溶け込み6部分底面
(境界面)からの反射波と角部を残存する欠陥7
部分からの反射波とでは、それぞれの形状が相異
なることから、互いに位相が反転した状態にある
ことが本出願人の検討結果から明らかになつてい
る。しかし、探触子5による従来方法では、Aの
場合もBの場合も同一に表示してしまい、判別が
しがたいのである。 この発明は、以上の点を考慮してなされたもの
で、従来法で見逃されていた上のような欠陥をも
確実に見出すことができる全く新しい超音波探傷
法を提供するものである。 この発明による方法は、被検査体の溶接部の溶
着金属の境界面に向けて超音波を45゜の屈折角を
持たせて発信すると、上記の如く正常な溶け込み
6部分底面(境界面)からの反射波と溶け込み不
良により角部を残存する欠陥7の部分からの反射
波とが、それぞれの直接表示波形において互いに
位相が反転した状態にあるという発見に基づいて
なされたものである。すなわち、この発明は、超
音波を45゜の屈折角を持たせて被検査体の溶接部
の溶着金属の境界面に向けて発し、該境界面から
の反射波を受信することで欠陥を検出する際に、
該反射波の直接表示波形の位相が反転したことを
検知することで前記境界面に角部を残存する欠陥
の存在を検出するという点に特徴がある。 そこでまず、この発明の起点となつた実験例を
説明することによつて、この発明の原理を明らか
にする。 第2図Aに示す平面8から反射した超音波と、
同図Bに示す角9から反射した超音波の各高周波
波形について、探触子5からの超音波が試験材1
0に入つて行く角度(屈折角θ)を45゜にして実
験を行なつたところ、次の第1表および第3図の
ような結果を得た。
新規な超音波探傷法に関する。 超音波探傷法の一つとして、探触子から発信さ
れる超音波パルスを溶接部あるいは金属材料内部
などの検査部分に当て、そこからの反射波を再び
探触子で受信するパルス反射法が知らている。こ
こで問題とするのは、そのようなパルス反射法の
うち、発信子と受信子とが同じ一探触子法に属
し、かつ斜角法に属するものである。 ところで、従来一般のそのようなパルス反射法
にあつては、反射波を検波(整流)した信号を表
示することによつて、キズなどの欠陥の有無、あ
るいは金属材料と空気との境界面の位置を知り、
また、探触子を走査することによつて欠陥指示長
さを知ることが行なわれているにすぎない。すな
わち、従来のパルス反射法においては、反射波を
検波(整流)することでその包路線情報のみを抽
出しているので、反射波の直接的な波形(つまり
高周波波形)には境界面の性状に起因して位相の
反転が生じているにも拘わらず、検波(整流)す
ることによりこのような重要な情報が欠落してし
まう。このため、従来の方法では、溶け込み不足
から残存する角部からの反射と溶接部の溶着金属
の境界面たる平面からの反射とを区別することが
できず、重大な欠陥である境界面に残存する角部
を見逃すおそれがあることが判明した。 たとえば、従来のパルス反射法では、第1図に
示すように、鉄骨の柱1と梁2とを裏当て金3を
当てて溶接したものについて、二点鎖線で示す溶
接部分4を探触子5を用いて検査する場合、Aに
示すような正常な溶接の母体1と裏当て金3の境
界部と、Bに示すような溶け込み不良の溶接とを
判別しがたい。Aの場合、溶着金属4aと母材1
とが充分に融合し、コーナ部分に曲面状の溶け込
み6が生じているのに対し、Bの場合には、溶着
金属4aと母体1とが充分に融合せず、コーナ部
分は全溶け込み溶接を形成せず、角部を残存する
欠陥7を生じさせている。このような場合、探触
子5から得られる反射波の直接表示波形、すなわ
ち探触子5からの出力を検波、整流せずにそのま
ま直接的に表示した波形は、溶け込み6部分底面
(境界面)からの反射波と角部を残存する欠陥7
部分からの反射波とでは、それぞれの形状が相異
なることから、互いに位相が反転した状態にある
ことが本出願人の検討結果から明らかになつてい
る。しかし、探触子5による従来方法では、Aの
場合もBの場合も同一に表示してしまい、判別が
しがたいのである。 この発明は、以上の点を考慮してなされたもの
で、従来法で見逃されていた上のような欠陥をも
確実に見出すことができる全く新しい超音波探傷
法を提供するものである。 この発明による方法は、被検査体の溶接部の溶
着金属の境界面に向けて超音波を45゜の屈折角を
持たせて発信すると、上記の如く正常な溶け込み
6部分底面(境界面)からの反射波と溶け込み不
良により角部を残存する欠陥7の部分からの反射
波とが、それぞれの直接表示波形において互いに
位相が反転した状態にあるという発見に基づいて
なされたものである。すなわち、この発明は、超
音波を45゜の屈折角を持たせて被検査体の溶接部
の溶着金属の境界面に向けて発し、該境界面から
の反射波を受信することで欠陥を検出する際に、
該反射波の直接表示波形の位相が反転したことを
検知することで前記境界面に角部を残存する欠陥
の存在を検出するという点に特徴がある。 そこでまず、この発明の起点となつた実験例を
説明することによつて、この発明の原理を明らか
にする。 第2図Aに示す平面8から反射した超音波と、
同図Bに示す角9から反射した超音波の各高周波
波形について、探触子5からの超音波が試験材1
0に入つて行く角度(屈折角θ)を45゜にして実
験を行なつたところ、次の第1表および第3図の
ような結果を得た。
【表】
第3図中、Aは平面8からの反射波を受信して
直接表示した場合の波形、Bは欠陥によつて存在
する角9からの反射波を受信して直接表示した場
合の波形である。ここで、直接表示とは、受信し
た反射波を検波、整流せずにそのまま直接的に表
示することである。AとBの波形には、位相角に
して180゜、すなわち位相反転による波形の違いが
見い出せる。 つぎに、実際の探傷例について設明することに
よつて、この発明の実効性を明らかにする。 探傷例(第4図、第5図参照) 平板11aと11bとを裏当て金12を当てて
突き合わせ溶接したものについて、その溶接部分
13を探傷したところ、溶け込み不良で欠陥14
が生じている場合と正常な溶接部で溶着金属境界
が曲面12を形成している場合とで、第5図に示
すように、反射波の波形に明確な違いが見い出せ
た。すなわち、第5図Aは充分な溶け込みのある
正常な溶接で溶着金属が曲面12(境界面)を形
成している場合の曲面12底部からの反射波の高
周波波形、また同図Bは溶け込み不良で角部を残
存する欠陥14のある溶接における角部からの反
射波の高周波波形であり、両者には位相の反転が
みられる。したがつて、このような波形の位相反
転によつて、突き合わせ継手部分に角部を残存す
る欠陥14が生じているか否かを明確に判別する
ことができた。なお、Aの水平目盛:0.2μsec/
1目盛、垂直目盛:50mV/1目盛、Bの水平目
盛:0.5μsec/1目盛、垂直目盛50mV/1目盛
である。 ところで、上のような探傷例並びに前述した予
備実験においては、第6図に示すような探触子5
および、パルサーレシーバ15aとシンクロスコ
ープ15bとからなる探傷器15を用いたが、そ
れらの仕様は次の第2表のとおりである。
直接表示した場合の波形、Bは欠陥によつて存在
する角9からの反射波を受信して直接表示した場
合の波形である。ここで、直接表示とは、受信し
た反射波を検波、整流せずにそのまま直接的に表
示することである。AとBの波形には、位相角に
して180゜、すなわち位相反転による波形の違いが
見い出せる。 つぎに、実際の探傷例について設明することに
よつて、この発明の実効性を明らかにする。 探傷例(第4図、第5図参照) 平板11aと11bとを裏当て金12を当てて
突き合わせ溶接したものについて、その溶接部分
13を探傷したところ、溶け込み不良で欠陥14
が生じている場合と正常な溶接部で溶着金属境界
が曲面12を形成している場合とで、第5図に示
すように、反射波の波形に明確な違いが見い出せ
た。すなわち、第5図Aは充分な溶け込みのある
正常な溶接で溶着金属が曲面12(境界面)を形
成している場合の曲面12底部からの反射波の高
周波波形、また同図Bは溶け込み不良で角部を残
存する欠陥14のある溶接における角部からの反
射波の高周波波形であり、両者には位相の反転が
みられる。したがつて、このような波形の位相反
転によつて、突き合わせ継手部分に角部を残存す
る欠陥14が生じているか否かを明確に判別する
ことができた。なお、Aの水平目盛:0.2μsec/
1目盛、垂直目盛:50mV/1目盛、Bの水平目
盛:0.5μsec/1目盛、垂直目盛50mV/1目盛
である。 ところで、上のような探傷例並びに前述した予
備実験においては、第6図に示すような探触子5
および、パルサーレシーバ15aとシンクロスコ
ープ15bとからなる探傷器15を用いたが、そ
れらの仕様は次の第2表のとおりである。
【表】
この発明で用いる探傷装置についていえば、探
触子5としては広帯域のものが良い。それは広帯
域の探触子から出る超音波(第7図A)が通常の
ものからのそれ(同図B)に比べて波数が少な
く、波形変化の観察を容易に行なえるからであ
る。また、そのような広帯域探触子5の性能を充
分に生かすため、探傷器15の方も探触子5の公
称周波数の5倍以上の帯域のものを用いるのが良
い。ここでは、1KHz〜35MHzのものを用いた。
なおまた、第8図に示すように、既存の探傷器が
もつ検波信号表示16のほかに、その表示16の
反射波の部分16aを拡大して直接表示する高周
波表示17の機能をもたせるようにすれば、この
発明の利用上きわめて好ましい。 以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、45゜の屈折角を持たせて溶接部の溶着金属の
境界面に向けて超音波を発し、境界面からの反射
波の直接表示波形を観察すれば、この直接表示波
形が位相反転することにより、従来の探傷法で為
しえなかつた溶接部の溶着金属の境界面において
角部を残存する欠陥を確実に検出することができ
る。すなわち、角部を残存する欠陥7,14の生
じ易い箇所は事前におよその見当がつき、かつ、
この箇所に向けて超音波を発するために探触子5
を置くべき位置も屈折角及び被測定体の厚さによ
つて事前に割り出せるので、この位置の周辺で探
触子5を前後(あるいは左右)に移動させ、時間
軸上において溶接部の溶着金属の境界面からの反
射エコーが表示されるべき位置(これも被測定体
の音速、厚さ及び屈折角で事前に割り出せる)に
おけるこの反射エコーの直接表示波形を観察して
いれば、超音波が角部を残存する欠陥7,14に
向けて発せられた時点で反射エコーの直接表示波
形の位相が反転した状態となり、これにより角部
を残存する欠陥7,14の存在を検出することが
できると共に、その位置までも特定することがで
きる。 しかも、このように特定の位置に出現する反射
波の位相が反転したか否かという極めて極端かつ
判別が容易な波形変化により、角部を残存する欠
陥7,14の有無を判別できるので、検査員の経
験、勘等によらず誰であつても確実に角部を残存
する欠陥7,14の検出及びその位置特定ができ
る。すなわち、従来の超音波探傷法で検出し得な
かつた角部を残存する欠陥の検出が可能になるば
かりでなく、この欠陥の検出が確実かつ簡易・迅
速なものとなる。これは、建築現場等均質な労働
力が確保しにくい現場において大変好適な探傷法
であることは言うまでもない。
触子5としては広帯域のものが良い。それは広帯
域の探触子から出る超音波(第7図A)が通常の
ものからのそれ(同図B)に比べて波数が少な
く、波形変化の観察を容易に行なえるからであ
る。また、そのような広帯域探触子5の性能を充
分に生かすため、探傷器15の方も探触子5の公
称周波数の5倍以上の帯域のものを用いるのが良
い。ここでは、1KHz〜35MHzのものを用いた。
なおまた、第8図に示すように、既存の探傷器が
もつ検波信号表示16のほかに、その表示16の
反射波の部分16aを拡大して直接表示する高周
波表示17の機能をもたせるようにすれば、この
発明の利用上きわめて好ましい。 以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、45゜の屈折角を持たせて溶接部の溶着金属の
境界面に向けて超音波を発し、境界面からの反射
波の直接表示波形を観察すれば、この直接表示波
形が位相反転することにより、従来の探傷法で為
しえなかつた溶接部の溶着金属の境界面において
角部を残存する欠陥を確実に検出することができ
る。すなわち、角部を残存する欠陥7,14の生
じ易い箇所は事前におよその見当がつき、かつ、
この箇所に向けて超音波を発するために探触子5
を置くべき位置も屈折角及び被測定体の厚さによ
つて事前に割り出せるので、この位置の周辺で探
触子5を前後(あるいは左右)に移動させ、時間
軸上において溶接部の溶着金属の境界面からの反
射エコーが表示されるべき位置(これも被測定体
の音速、厚さ及び屈折角で事前に割り出せる)に
おけるこの反射エコーの直接表示波形を観察して
いれば、超音波が角部を残存する欠陥7,14に
向けて発せられた時点で反射エコーの直接表示波
形の位相が反転した状態となり、これにより角部
を残存する欠陥7,14の存在を検出することが
できると共に、その位置までも特定することがで
きる。 しかも、このように特定の位置に出現する反射
波の位相が反転したか否かという極めて極端かつ
判別が容易な波形変化により、角部を残存する欠
陥7,14の有無を判別できるので、検査員の経
験、勘等によらず誰であつても確実に角部を残存
する欠陥7,14の検出及びその位置特定ができ
る。すなわち、従来の超音波探傷法で検出し得な
かつた角部を残存する欠陥の検出が可能になるば
かりでなく、この欠陥の検出が確実かつ簡易・迅
速なものとなる。これは、建築現場等均質な労働
力が確保しにくい現場において大変好適な探傷法
であることは言うまでもない。
第1図はこの発明の検査対象の一例を示す図、
第2図はこの発明の起点となつた実験を説明する
ための図、第3図はその実験結果を示す波形図、
第4図および第5図はこの発明の適用例を示し、
第4図がその検査対象を示す図、第5図がその波
形図、第6図はこの発明で用いる探傷装置を示す
ブロツクダイヤグラム、第7図は探傷子から出る
超音波の波形図、第8図は探傷装置の好ましい表
示例を示す図である。 4,13……溶接部分(被検査部)、5……探
触子、7,14……角を形成する欠陥、8……平
面、9……角、12……境界面。
第2図はこの発明の起点となつた実験を説明する
ための図、第3図はその実験結果を示す波形図、
第4図および第5図はこの発明の適用例を示し、
第4図がその検査対象を示す図、第5図がその波
形図、第6図はこの発明で用いる探傷装置を示す
ブロツクダイヤグラム、第7図は探傷子から出る
超音波の波形図、第8図は探傷装置の好ましい表
示例を示す図である。 4,13……溶接部分(被検査部)、5……探
触子、7,14……角を形成する欠陥、8……平
面、9……角、12……境界面。
Claims (1)
- 1 探触子から45゜の屈折角を持たせて被検査体
の溶接部の溶着金属の境界面に向つて超音波を発
し、該境界面からの反射波を前記探触子で受信す
ることで欠陥を検出する際に、該反射波の直接表
示波形の位相が反転したことを検知することで、
前記境界面に角部を残存する欠陥の存在を検出す
る超音波探傷法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55185188A JPS57111444A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Ultrasonic flaw detecting method based on observation of waveform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55185188A JPS57111444A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Ultrasonic flaw detecting method based on observation of waveform |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57111444A JPS57111444A (en) | 1982-07-10 |
| JPH0128340B2 true JPH0128340B2 (ja) | 1989-06-02 |
Family
ID=16166384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55185188A Granted JPS57111444A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Ultrasonic flaw detecting method based on observation of waveform |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57111444A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178322A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-09 | Akashi Seisakusho Co Ltd | 音響インピ−ダンスの判定方法および装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53100283A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-01 | Japan National Railway | Supersonic crack detecting digitized method for wheel axels |
-
1980
- 1980-12-29 JP JP55185188A patent/JPS57111444A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57111444A (en) | 1982-07-10 |
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