JPH0148503B2 - - Google Patents

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JPH0148503B2
JPH0148503B2 JP56138464A JP13846481A JPH0148503B2 JP H0148503 B2 JPH0148503 B2 JP H0148503B2 JP 56138464 A JP56138464 A JP 56138464A JP 13846481 A JP13846481 A JP 13846481A JP H0148503 B2 JPH0148503 B2 JP H0148503B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電縫管などの金属材の溶接部を検出す
る溶接部検出装置に関する。
近年、電縫管などの溶接鋼管は金属技術の進歩
により継ぎ目（シーム部）の信頼性が著しく向上
している。溶接鋼管は継ぎ目なし鋼管に比べ低価
格であるため、油井管やラインパイプとして多く
用いられるようになつている。溶接鋼管の製造工
程において溶接部の検査が行われる。溶接部の検
査項目としては水圧試験や超音波試験がある。こ
の検査を行なうにあたつて溶接部が所定位置にく
るようにしなければならない。この位置合せ作業
は２個のターニングローラー上に鋼管を載置し、
鋼管を低速で回転させることにより行なわれる。
この位置合せ作業を行なうため溶接部を検出する
ことが必要となる。
従来、溶接部の検出は検査員の目視により行な
つている。しかしながら、鋼管表面より目視によ
り溶接部を探すことは難しく熟練を要し、作業能
率が悪いという欠点を有する。
このため溶接部を自動的に検出する装置の開発
が強く要望され、各種方法が提案されている。
その１つの方法として、例えば特開昭51−
133073号公報に記載されているような渦流方式は
溶接部を焼きなまし処理していない鋼管には有効
であるが、しかし、焼きなまし処理した鋼管では
溶接部と非溶接部の透磁率の差が小さくなり、溶
接部の検出が難しいという欠点がある。
他の方法としては、例えば特開昭50−36186号
公報に記載されているように圧電形超音波探触子
を用いて超音波の減衰度によつて検出する超音波
方式がある。本発明者達はこの超音波方式を用い
て実験したところ、溶接部と非溶接部における超
音波の減衰量にはほとんど差がなく溶接部の検出
が不可能であつた。この原因について本発明者達
は失敗を繰り返しながら種々の実験と検討を行つ
た結果、溶接部の組成に原因があることを見い出
した。
したがつて、本発明の目的は超音波方式による
溶接部の検出を実現し得る溶接部検出装置を提供
することにある。
本発明の特徴とするところは金属材に横波モー
ドの超音波を発生させ、金属材中を伝播した横波
超音波の減衰量により溶接部を検出するようにし
たことにある。
第１図に本発明の実施例を示す。
第１図は電縫管の溶接部を検出する場合の実施
例で、鋼管１に対向して内部に直流コイル５を巻
装した断面Ｅ字形電磁石鉄心３が配置されてい
る。鉄心３の中央脚先端（鋼管対向面）には送受
信コイル４が設けられている。直流コイル５は励
磁電源６により励磁され、送受信コイル４はパル
ス発生器７によりパルス電流を供給される。送受
信コイル４で受信した受信信号は増幅器８で増幅
され、比較器９へ加えられる。比較器９は時間制
御回路１１が出力を発生している間だけ比較動作
を行い、受信信号レベルが設定値Ｌ以下のとき出
力を生じてリレー回路１０を駆動する。時間制御
回路１１はパルス発生回路７を送信パルスＴを生
じてから一定時間だけ出力を生じる。この一定時
間は鋼管の肉厚や超音波の減衰量などによつて決
定される。
次に、その動作を説明する。
まず、直流コイル５を励磁電源６で励磁し、鋼
管１に直流磁界を加える。この状態において送受
信コイル４にパルス発生回路７からパルス電流を
与えると、変化磁界により鋼管１の送受信コイル
対向面に渦電流が発生する。この渦電流と直流磁
界との相互作用により鋼管１の外面に変化歪が発
生し、この変化歪が超音波（横波モード超音波）
として底面（内面）に向けて伝播する。鋼管１の
肉厚内を伝播した超音波は内面で反射する。内面
からの反射波が外面に到ると、その反射波（変化
歪）と直流磁界との相互作用で誘導電流が発生す
る。この誘導電流による変化磁界を送受信コイル
４で検出する。送受信コイル４には変化磁界の大
きさに比例した大きさのパルス状電圧が誘起され
る。超音波は鋼管１の肉厚を減衰しながら、外面
と内面との間を往復する。したがつて、送受信コ
イルには例えば第４図に示したようにパルス発生
回路７より送信パルスＴを与えた後に、反射波
B1，B2，B3が外面に到達する毎にパルス状電圧
が誘起される。
発明者達の実験によると、横波超音波は溶接部
と非溶接部とで反射波の減衰量が異なり、溶接部
で著しく減衰することが確認された。それ故に、
比較器９の設定値Ｌを適当な値に選定することに
より反射波のレベルと溶接部と非溶接部を識別で
きる。比較器９は反射波レベルが設定値Ｌ以下の
とき出力を生じリレー回路１１を駆動する。この
ように動作を行い溶接部を検出する。
さて、次に上述の説明において溶接部で反射波
が著しく減衰する理由を詳細に述べる。
一般に電縫管は第２図に示したような工程で製
造される。コイル状に巻かれた帯鋼１３が巻きほ
どかれ、フオーミングミル１２Ａ，１２Ｂで成形
された後に抵抗溶接される。このように、突き合
せ溶接された鋼管の溶接部の組織を調べてみると
第３図に示したようになつている。すなわち、溶
接部では溶融部を中心として組織が山状の流れに
なつている。一方、非溶接部（母材）では内外面
に対して平行な組織の流れとなつている。
本発明者達が溶接部、非溶接部に第３図ａ，ｂ
に示したように磁界を各々与え、縦波（同図ａ）
と横波（同図ｂ）の電磁超音波を発生させて実験
したところ、第４図に示すように、横波では溶接
部で著しい反射波Ｂの減衰がみられた。これに対
し、縦波では第４図に示す如く溶接部と溶接部と
で反射波Ｂのレベル差がみられなかつた。この原
因は種々検討した結果、第３図に示すように横波
では組織の流れが導波管のような役割を果し、超
音波が溶接面と平行に発生させると、矢印の如く
散乱するのに対して、縦波では組織の流れに影響
されないためであることが確認された。鋼管を焼
きなまし処理しても、第３図に示した組織の流れ
は変化せず、それ故に焼きなまし材でも溶接部の
検出可能であることを確認している。
本発明は以上のようにして溶接部の検出を行う
ものであるが、特開昭50−36186号公報に記載さ
れている超音波方式は接触媒質として水を使用し
ているところから縦波のため検出し得ないのであ
る。縦波であることは横波が液体中には存在しな
いことから明らかである。本発明は電縫管などの
溶接部には第３図に示したように、組織の流れに
きわだつた特徴があり、これにより横波モードの
超音波が減衰することを発見し、この横波モード
の超音波を用いることによつて溶接部を検出する
ことができるのである。
そして、上述の実施例は鋼管に電磁的に超音波
を発生させているので、鋼管と非接触で簡単に検
出することができる。
以上説明したように本発明によれば、金属材中
を伝播した横波超音波が溶接部で減衰量が増大す
ることにより、容易に溶接部が検出できるように
なつた。
なお、上述の実施例では鋼管に電磁石によつて
直流磁界を与えているが永久磁石であつても良
く、また鋼管でなくとも突き合せ溶接する鋼帯の
溶接部を検出できるのは明らかなことである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は鋼管の製造装置の概略構成図、第３図、第４
図は本発明の原理を説明するための波形図、第５
図は縦波超音波と横波超音波の発生原理を説明す
るための構成図である。 １…鋼管、２…溶接部、３…電磁石鉄心、４…
送受信コイル、５…直流コイル、６…励磁電源、
７…パルス発生器、８…増幅器、９…比較器、１
０…リレー回路、１１…時間制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 溶接部を有する金属材の溶接面と平行な方向
    に横波超音波を発生させる電磁超音波発生装置
    と、前記金属材中を伝播した横波超音波を検出す
    る超音波検出装置と、前記超音波検出装置より検
    出された横波超音波の信号レベルを判別するレベ
    ル検出装置とを有し、前記横波超音波の信号レベ
    ルがあらかじめ設定されたレベル以下まで減衰し
    たことをもつて溶接部を検出するようにしたこと
    を特徴とする溶接部検出装置。
JP56138464A 1981-09-04 1981-09-04 溶接部検出装置 Granted JPS5841347A (ja)

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JP56138464A JPS5841347A (ja) 1981-09-04 1981-09-04 溶接部検出装置
US06/411,880 US4481824A (en) 1981-09-04 1982-08-26 Weld detector
DE8282108057T DE3276724D1 (en) 1981-09-04 1982-09-01 Weld detector
EP82108057A EP0074085B1 (en) 1981-09-04 1982-09-01 Weld detector

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