JPH0215822B2 - - Google Patents
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- JPH0215822B2 JPH0215822B2 JP58023814A JP2381483A JPH0215822B2 JP H0215822 B2 JPH0215822 B2 JP H0215822B2 JP 58023814 A JP58023814 A JP 58023814A JP 2381483 A JP2381483 A JP 2381483A JP H0215822 B2 JPH0215822 B2 JP H0215822B2
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- welding
- weld metal
- signal
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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
- G01N29/14—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 using acoustic emission techniques
-
- 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
- G01N2291/02854—Length, thickness
-
- 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
- G01N2291/02881—Temperature
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- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、音響放出による溶接欠陥の検出方法
に関するものである。更に詳しくは、本発明は、
溶接中のアークの後方で、凝固後の溶接金属が
700℃〜500℃の温度範囲にある時、溶接トーチと
連動したAEセンサー（アコーステイツク・エミ
ツシヨンセンサー）により欠陥から放出される音
響信号を検出することによつて溶接欠陥を検出す
る方法に関するものである。
に関するものである。更に詳しくは、本発明は、
溶接中のアークの後方で、凝固後の溶接金属が
700℃〜500℃の温度範囲にある時、溶接トーチと
連動したAEセンサー（アコーステイツク・エミ
ツシヨンセンサー）により欠陥から放出される音
響信号を検出することによつて溶接欠陥を検出す
る方法に関するものである。
サブマージアーク溶接がMIG溶接等、大電流
溶接で溶け込みの深い溶接をする場合、溶接欠陥
として、高温割れを生じやすいことは周知の通り
である。この高温割れは、溶接金属の凝固温度範
囲またはその直下の温度で発生し、縦割れ、横割
れ、ルート割れあるいは顕微鏡で認められるよう
な微細なもので各種あるが、いずれも機械的性質
の低下を招く極めて危険なものである。この高温
割れは、溶接金属だけでなく、それに隣接した熱
影響部の結晶粒粗大域にも生ずることがあり、こ
れらの部分での内部欠陥は、外観検査では発見が
困難である。更に、溶接対象となる圧力容器等、
その板厚が極厚化するに従い、現状の非破壊検査
方法では、溶接の各層間ごとに検査を行なうこと
が困難であり、全層溶接終了後の検査にならざる
を得ず、欠陥が検出されたとしてもその補修に要
する工数、品質の低下に影響していた。
溶接で溶け込みの深い溶接をする場合、溶接欠陥
として、高温割れを生じやすいことは周知の通り
である。この高温割れは、溶接金属の凝固温度範
囲またはその直下の温度で発生し、縦割れ、横割
れ、ルート割れあるいは顕微鏡で認められるよう
な微細なもので各種あるが、いずれも機械的性質
の低下を招く極めて危険なものである。この高温
割れは、溶接金属だけでなく、それに隣接した熱
影響部の結晶粒粗大域にも生ずることがあり、こ
れらの部分での内部欠陥は、外観検査では発見が
困難である。更に、溶接対象となる圧力容器等、
その板厚が極厚化するに従い、現状の非破壊検査
方法では、溶接の各層間ごとに検査を行なうこと
が困難であり、全層溶接終了後の検査にならざる
を得ず、欠陥が検出されたとしてもその補修に要
する工数、品質の低下に影響していた。
それ故に、従来より実時間での溶接欠陥検出の
行なえる方法が要求されていたが、これまで確実
な手法はなかつた。
行なえる方法が要求されていたが、これまで確実
な手法はなかつた。
ここにおいて、本発明は、各種のノイズに影響
されず、溶接金属凝固後、出来るだけ早い時期に
溶接欠陥を検出できる方法を提供しようとするも
のである。
されず、溶接金属凝固後、出来るだけ早い時期に
溶接欠陥を検出できる方法を提供しようとするも
のである。
本発明に係る方法は、溶接トーチの後方で溶接
金属の冷却過程700℃〜500℃の温度範囲を監視す
るとともに、欠陥の程度と発生位置をアークノイ
ズやフラツクスの割れ音等に影響されないで確実
にかつ実時間で検出するようにした点に特徴があ
る。
金属の冷却過程700℃〜500℃の温度範囲を監視す
るとともに、欠陥の程度と発生位置をアークノイ
ズやフラツクスの割れ音等に影響されないで確実
にかつ実時間で検出するようにした点に特徴があ
る。
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は、本発明の第１の方法を実現するた
めの装置の一例を示す構成説明図である。
る。第１図は、本発明の第１の方法を実現するた
めの装置の一例を示す構成説明図である。
この図において、１は母材、２はフラツクス
層、３は溶接トーチ、４はフラツクスホツパノズ
ル、５は溶接金属である。ここでは、サブマージ
アーク溶接に適用した場合を例にして示してあ
る。
層、３は溶接トーチ、４はフラツクスホツパノズ
ル、５は溶接金属である。ここでは、サブマージ
アーク溶接に適用した場合を例にして示してあ
る。
溶接トーチ３の直下のアーク点より、トーチの
溶接進行方向（矢印方向）に関して、後方の距離
l0の位置には、音響放出音検出用のマスターセン
サーＭが設置され、また、このマスターセンサー
Ｍの直前であつて、トーチからの間隔距離l1の位
置には、同様の第１のスレーブセンサーS1が設置
され、また、マスターセンサーＭの後方であつ
て、トーチからの間隔距離l2の位置には、同様の
第２のスレーブセンサーS2が設置されている。
溶接進行方向（矢印方向）に関して、後方の距離
l0の位置には、音響放出音検出用のマスターセン
サーＭが設置され、また、このマスターセンサー
Ｍの直前であつて、トーチからの間隔距離l1の位
置には、同様の第１のスレーブセンサーS1が設置
され、また、マスターセンサーＭの後方であつ
て、トーチからの間隔距離l2の位置には、同様の
第２のスレーブセンサーS2が設置されている。
ここで、l0、l1、l2は、溶接トーチ３のスピー
ドＶ（cm／sec）、溶接トーチ後方で溶接トーチ通
過後、溶接金属が700℃まで冷却するのに要する
時間t1（sec）、同様に溶接金属が500℃まで冷却す
るのに要する時間t2（sec）とすれば、(1)式、(2)式
の関係式で規定される。
ドＶ（cm／sec）、溶接トーチ後方で溶接トーチ通
過後、溶接金属が700℃まで冷却するのに要する
時間t1（sec）、同様に溶接金属が500℃まで冷却す
るのに要する時間t2（sec）とすれば、(1)式、(2)式
の関係式で規定される。
（l0＋l1）／２＝Ｖ×t1 ……(1)
（l0＋l2）／２＝Ｖ×t2 ……(2)
従つて、予じめ、Ｖ、t1、t2を計測しておくこ
とによつて、l0、l1、l2（cm）を求めることができ
る。なお、一般的には、l0＝l1＋l2／２にしておく。
とによつて、l0、l1、l2（cm）を求めることができ
る。なお、一般的には、l0＝l1＋l2／２にしておく。
これらの各センサーＭ，S1，S2は、母材１の表
面側に、継手線に沿つて一列に配置され、溶接の
進行に伴つて溶接トーチ３と共に、相互位置関係
を変えずに一体的に開先１７に沿つて移動する。
面側に、継手線に沿つて一列に配置され、溶接の
進行に伴つて溶接トーチ３と共に、相互位置関係
を変えずに一体的に開先１７に沿つて移動する。
６は、これら各センサーＭ，S1，S2からの検出
信号を処理する信号処理装置であり、その出力デ
ータは記録装置７によつて記録表示される。すな
わち、信号処理装置６内において、スレーブセン
サーS1，S2の検出結果に基づく雑音除去と、マス
ターセンサーＭの検出結果に基づく音響放出音の
大きさに関係する量、例えば、リングダウンカウ
ント、電圧実効値、エネルギー等の計測および時
間的な判別が行なわれる。音響放出の発生位置
は、ある一定の長さａをもつて表わされる。すな
わち、これは、第１図において、マスターセンサ
ーＭとスレーブセンサーS1，S2との各々の中点か
らマスターセンサーＭ寄りの領域として表わされ
(3)式の通りとなる。
信号を処理する信号処理装置であり、その出力デ
ータは記録装置７によつて記録表示される。すな
わち、信号処理装置６内において、スレーブセン
サーS1，S2の検出結果に基づく雑音除去と、マス
ターセンサーＭの検出結果に基づく音響放出音の
大きさに関係する量、例えば、リングダウンカウ
ント、電圧実効値、エネルギー等の計測および時
間的な判別が行なわれる。音響放出の発生位置
は、ある一定の長さａをもつて表わされる。すな
わち、これは、第１図において、マスターセンサ
ーＭとスレーブセンサーS1，S2との各々の中点か
らマスターセンサーＭ寄りの領域として表わされ
(3)式の通りとなる。
ａ＝l0＋l2／２−l0＋l1／２＝l2−l1／２……
(3) (3)式で表わされる長さａは、溶接トーチ３の後
方で、溶接金属が700℃から500℃まで冷却するの
に要する時間（t2−t1）に、溶接トーチ３が進行
する距離｛Ｖ×（t2−t1）｝に相当する。換言すれ
ば、マスターセンサーＭが溶接トーチ３と共に第
１図の右側から進んできて同図の符号ａで示され
た領域の右側に達したとき溶接金属が700℃で、
更に進んで時間（t2−t1）後にその領域の左側に
達し、そのときの溶接金属が500℃となるように
設定される。
(3) (3)式で表わされる長さａは、溶接トーチ３の後
方で、溶接金属が700℃から500℃まで冷却するの
に要する時間（t2−t1）に、溶接トーチ３が進行
する距離｛Ｖ×（t2−t1）｝に相当する。換言すれ
ば、マスターセンサーＭが溶接トーチ３と共に第
１図の右側から進んできて同図の符号ａで示され
た領域の右側に達したとき溶接金属が700℃で、
更に進んで時間（t2−t1）後にその領域の左側に
達し、そのときの溶接金属が500℃となるように
設定される。
これらの検知結果が、記録装置７によつて溶接
材毎のデータとして記録される。更に、欠陥が有
害なものと判定された場合には、マーカー１６に
よつて、有害欠陥発生位置にマーキングを行な
う。これによつて、後工程での手入れ位置を指示
することができる。なお、マーカー１６は、セン
サーＭ，S1，S2等と共に一体となつて移動するよ
うに構成されている。
材毎のデータとして記録される。更に、欠陥が有
害なものと判定された場合には、マーカー１６に
よつて、有害欠陥発生位置にマーキングを行な
う。これによつて、後工程での手入れ位置を指示
することができる。なお、マーカー１６は、セン
サーＭ，S1，S2等と共に一体となつて移動するよ
うに構成されている。
信号処理装置６において、各センサーＭ，S1，
S2がとらえた信号は、それぞれ前置増幅器８、フ
イルター９、主増幅器１０を通り、これらによつ
て信号中の必要な周波数成分のみが電気的処理の
し易いように増幅され、時間差比較回路１１に印
加される。ここで、マスターセンサーＭからの検
出信号は、両スレーブセンサーS1，S2の検出信号
と各々信号到着順位の比較がなされ、その結果に
よつて、マスターセンサーＭの検出信号が第１到
着順位であるときのみ、これを欠陥発生信号とし
て取出す。これ以外のときは、雑音として除去す
る。時間差比較回路１１に入力される各センサー
Ｍ，S1，S2からの各信号は、例えば第４図のＡ〜
Ｆの６種類があるが、この内Ｅ及びＦに示すよう
にマスターセンサーＭからの信号の到着が両スレ
ーブセンサーS1，S2からの信号よりも早いとき
に、欠陥検出信号として出力する。時間差比較回
路１１から出力される欠陥検出信号は、信号検出
回路１２へ送られ、ここで、AE波による音響放
出音の大きさを把握して有害の程度を知るため
に、欠陥検出信号（AE波）についてリングダウ
ンカウント数、実効電圧値又はエネルギー値を求
める。リングダウンカウント数は、AE波が所定
のしきい値を正（又は負）勾配で切る回数を計数
することにより求める。また、実効電圧値はAE
波の実効電圧に比例した直流出力を求めることで
得られる。
S2がとらえた信号は、それぞれ前置増幅器８、フ
イルター９、主増幅器１０を通り、これらによつ
て信号中の必要な周波数成分のみが電気的処理の
し易いように増幅され、時間差比較回路１１に印
加される。ここで、マスターセンサーＭからの検
出信号は、両スレーブセンサーS1，S2の検出信号
と各々信号到着順位の比較がなされ、その結果に
よつて、マスターセンサーＭの検出信号が第１到
着順位であるときのみ、これを欠陥発生信号とし
て取出す。これ以外のときは、雑音として除去す
る。時間差比較回路１１に入力される各センサー
Ｍ，S1，S2からの各信号は、例えば第４図のＡ〜
Ｆの６種類があるが、この内Ｅ及びＦに示すよう
にマスターセンサーＭからの信号の到着が両スレ
ーブセンサーS1，S2からの信号よりも早いとき
に、欠陥検出信号として出力する。時間差比較回
路１１から出力される欠陥検出信号は、信号検出
回路１２へ送られ、ここで、AE波による音響放
出音の大きさを把握して有害の程度を知るため
に、欠陥検出信号（AE波）についてリングダウ
ンカウント数、実効電圧値又はエネルギー値を求
める。リングダウンカウント数は、AE波が所定
のしきい値を正（又は負）勾配で切る回数を計数
することにより求める。また、実効電圧値はAE
波の実効電圧に比例した直流出力を求めることで
得られる。
更に、エネルギー値はAE波をＶ（ｔ）で表す
と、∫｛Ｖ（ｔ）｝2dtで表される概念であり、次の
方法により得られる。第５図に示すように、AE
波（第５図ａ）を二剰検波して二剰検波信号（第
５図ｂ）を得る。そして、二剰検波信号を包絡線
検波し、包絡線検波信号（第５図ｃ）を所定のし
きい値で弁別し、弁別された包絡線検波信号を電
圧−周波数変換し、次に、周波数変換された信号
（第５図ｄ）を積算し、積算された信号（第５図
ｅ）を相対的なエネルギーの大きさを示すエネル
ギー値として出力する。以上のようにして得られ
たリングダウンカウント数、実効電圧値又はエネ
ルギー値を有害度評価回路１４へ送る。有害度評
価回路１４は、送られてくる検出結果を判定し、
有害度を評価し、その結果を記録装置７に出力す
る。また、同時に、有害欠陥として評価された場
合は、マーカー作動回路１５を介してマーカー１
６の作動を指令する。
と、∫｛Ｖ（ｔ）｝2dtで表される概念であり、次の
方法により得られる。第５図に示すように、AE
波（第５図ａ）を二剰検波して二剰検波信号（第
５図ｂ）を得る。そして、二剰検波信号を包絡線
検波し、包絡線検波信号（第５図ｃ）を所定のし
きい値で弁別し、弁別された包絡線検波信号を電
圧−周波数変換し、次に、周波数変換された信号
（第５図ｄ）を積算し、積算された信号（第５図
ｅ）を相対的なエネルギーの大きさを示すエネル
ギー値として出力する。以上のようにして得られ
たリングダウンカウント数、実効電圧値又はエネ
ルギー値を有害度評価回路１４へ送る。有害度評
価回路１４は、送られてくる検出結果を判定し、
有害度を評価し、その結果を記録装置７に出力す
る。また、同時に、有害欠陥として評価された場
合は、マーカー作動回路１５を介してマーカー１
６の作動を指令する。
このような一連の動作によつて、マスターセン
サーＭの近傍の、溶接金属部の冷却過程700℃〜
500℃の温度範囲内のみの音響放出音だけを取出
し、溶接欠陥の程度とその位置を適確に検出する
ことができる。
サーＭの近傍の、溶接金属部の冷却過程700℃〜
500℃の温度範囲内のみの音響放出音だけを取出
し、溶接欠陥の程度とその位置を適確に検出する
ことができる。
ここで、溶接金属の監視域を溶接金属温度700
℃〜500℃の一部とした理由を、次に第２図を参
照しながら説明する。
℃〜500℃の一部とした理由を、次に第２図を参
照しながら説明する。
第２図は、ASTM−A387鋼の溶接時のマスタ
ーセンサーが第１到着となつたAE信号のリング
ダウンカウントを時間−温度曲線とともに溶接金
属のCCT曲線上に表示したものである。この
CCT曲線において、Ac3はカーボンを０としたと
き平衡を保持しながら加熱した際にフエライトが
オーステナイトに変わるときの温度、Ｆはフエラ
イトの析出する領域、Ａはオーステナイトの領
域、Zwは中間組織の領域、Ｍはマルテンサイト
の領域である。このグラフにおいて、横軸は溶接
トーチがAEセンサー位置を通過した時点を０と
した時の経過時間を秒単位で表わしたものであ
り、トーチ通過後、１秒から１万秒までをlogス
ケールで表示してある。縦軸は、溶接金属の温度
（Temp）と、マスターセンサーが第１到着とな
つたAE信号のリングダウンカウントの累計値で
ある。曲線Tempは、溶接金属の冷却曲線で、
1500℃から170℃付近まで変化しているのを示す。
また、曲線＃2163及び＃2161は、AEリングダウ
ンカウントの累積値を示す曲線で、＃2163は、高
温割れによる欠陥溶接部のデータであり、＃2161
は健全溶接部のデータである。
ーセンサーが第１到着となつたAE信号のリング
ダウンカウントを時間−温度曲線とともに溶接金
属のCCT曲線上に表示したものである。この
CCT曲線において、Ac3はカーボンを０としたと
き平衡を保持しながら加熱した際にフエライトが
オーステナイトに変わるときの温度、Ｆはフエラ
イトの析出する領域、Ａはオーステナイトの領
域、Zwは中間組織の領域、Ｍはマルテンサイト
の領域である。このグラフにおいて、横軸は溶接
トーチがAEセンサー位置を通過した時点を０と
した時の経過時間を秒単位で表わしたものであ
り、トーチ通過後、１秒から１万秒までをlogス
ケールで表示してある。縦軸は、溶接金属の温度
（Temp）と、マスターセンサーが第１到着とな
つたAE信号のリングダウンカウントの累計値で
ある。曲線Tempは、溶接金属の冷却曲線で、
1500℃から170℃付近まで変化しているのを示す。
また、曲線＃2163及び＃2161は、AEリングダウ
ンカウントの累積値を示す曲線で、＃2163は、高
温割れによる欠陥溶接部のデータであり、＃2161
は健全溶接部のデータである。
＃2161と＃2163のデータにおいて、その差が明
瞭に表われているのは、この例においては、溶接
トーチ通過後約18秒から25秒の間であり、これは
温度範囲約700℃〜500℃であつて、この温度範囲
において、欠陥溶接部の累績リングダウンカウン
トが急増している。一方健全溶接部からの信号に
は、さほどの変化は認められず、両データの比較
から、割れに伴うAE信号がこの温度範囲におい
て多発していることが分かつた。
瞭に表われているのは、この例においては、溶接
トーチ通過後約18秒から25秒の間であり、これは
温度範囲約700℃〜500℃であつて、この温度範囲
において、欠陥溶接部の累績リングダウンカウン
トが急増している。一方健全溶接部からの信号に
は、さほどの変化は認められず、両データの比較
から、割れに伴うAE信号がこの温度範囲におい
て多発していることが分かつた。
測温結果からすると、この溶接条件の場合、マ
スターセンサー位置を溶接トーチが通過後約20秒
付近は、この溶接金属の場合、ベイナイト変態の
開始時期に相当するが、この時期健全溶接部の
AEには急増のきざしはなく、ベイナイト変態に
かかわるAE信号はごく少ないといえる。
スターセンサー位置を溶接トーチが通過後約20秒
付近は、この溶接金属の場合、ベイナイト変態の
開始時期に相当するが、この時期健全溶接部の
AEには急増のきざしはなく、ベイナイト変態に
かかわるAE信号はごく少ないといえる。
このように、第２図に示す実験結果から、溶接
欠陥からの信号が顕著なのは、溶接金属冷却過程
における約700℃〜500℃の温度範囲であり、溶接
トーチ後方で溶接金属がこの温度範囲にある様に
マスターセンサーＭによる計測監視域を設定すれ
ば、高温割れ等の欠陥検出を確実に行なうことが
できる。
欠陥からの信号が顕著なのは、溶接金属冷却過程
における約700℃〜500℃の温度範囲であり、溶接
トーチ後方で溶接金属がこの温度範囲にある様に
マスターセンサーＭによる計測監視域を設定すれ
ば、高温割れ等の欠陥検出を確実に行なうことが
できる。
なお、第２図にASTM−387鋼の特性を示した
が、一般に、鋼が弾性固体としての性質を示し、
局部的に大きな塑性変形等により「音」を発生す
る能力をもつのは、約700℃以下であり、また、
約500℃以下においてはスラグの剥離音がノイズ
となる可能性がある。従つて、AE信号により鋼
の欠陥検出を行うには約700℃〜500℃の温度範囲
で計測すればよい。
が、一般に、鋼が弾性固体としての性質を示し、
局部的に大きな塑性変形等により「音」を発生す
る能力をもつのは、約700℃以下であり、また、
約500℃以下においてはスラグの剥離音がノイズ
となる可能性がある。従つて、AE信号により鋼
の欠陥検出を行うには約700℃〜500℃の温度範囲
で計測すればよい。
第３図は、本発明の第２の方法を実現するため
の装置の一例を示す構成説明図である。この図に
おいて、第１図と同一符号のブロツクは同一機能
をなすもので、この例もサブマージアーク溶接に
適用した場合を例示する。
の装置の一例を示す構成説明図である。この図に
おいて、第１図と同一符号のブロツクは同一機能
をなすもので、この例もサブマージアーク溶接に
適用した場合を例示する。
この装置においては、トーチ直下のアーク点よ
りトーチの溶接進行方向（矢印方向）に関して後
方の距離lo1の第１の位置に、第１のマスターセ
ンサーM1を配置するとともに、更にトーチから
後方の距離lo2（M1から△ｌ隔てた後方位置）の
第２の位置に、第２のマスターセンサーM2を配
置させたものである。また、第１のマスターセン
サーM1の直前には間隔距離△l1を隔てて、溶接
トーチからl1の距離に第１のスレーブセンサーS1
を配置するとともに、第２のマスターセンサー
M2の直後にも間隔距離△l2を隔てて、溶接トー
チからl2の距離に第２のスレーブセンサーS2を配
置させたものである。ここで、第１のマスターセ
ンサーM1と、第１のスレーブセンサーS1の中点
は、溶接金属冷却過程700℃になる位置に相当し、
また、第２のマスターセンサーM2と第２のスレ
ーブセンサーS2の中点は、溶接金属冷却過程500
℃になる位置に相当するように、それぞれ選定さ
れている。
りトーチの溶接進行方向（矢印方向）に関して後
方の距離lo1の第１の位置に、第１のマスターセ
ンサーM1を配置するとともに、更にトーチから
後方の距離lo2（M1から△ｌ隔てた後方位置）の
第２の位置に、第２のマスターセンサーM2を配
置させたものである。また、第１のマスターセン
サーM1の直前には間隔距離△l1を隔てて、溶接
トーチからl1の距離に第１のスレーブセンサーS1
を配置するとともに、第２のマスターセンサー
M2の直後にも間隔距離△l2を隔てて、溶接トー
チからl2の距離に第２のスレーブセンサーS2を配
置させたものである。ここで、第１のマスターセ
ンサーM1と、第１のスレーブセンサーS1の中点
は、溶接金属冷却過程700℃になる位置に相当し、
また、第２のマスターセンサーM2と第２のスレ
ーブセンサーS2の中点は、溶接金属冷却過程500
℃になる位置に相当するように、それぞれ選定さ
れている。
トーチスピードをＶ（cm／sec）、溶接トーチ後
方で溶接トーチ通過後溶接金属が700℃まで冷却
するのに要する時間t1（sec）、同様に溶接金属が
500℃まで冷却するのに要する時間t2（sec）とす
れば、l01（cm）、l02（cm）、l1（cm）、l2（cm）、△
l1
（cm）、△l2（cm）は、(4)式〜(7)式に示す関係で表
わすことができる。
方で溶接トーチ通過後溶接金属が700℃まで冷却
するのに要する時間t1（sec）、同様に溶接金属が
500℃まで冷却するのに要する時間t2（sec）とす
れば、l01（cm）、l02（cm）、l1（cm）、l2（cm）、△
l1
（cm）、△l2（cm）は、(4)式〜(7)式に示す関係で表
わすことができる。
△l1＋l1＝l01 ……(4)
△l2＋l02＝l2 ……(5)
l1＋l01／２＝Ｖ×t1 ……(6)
l1＋l02／２＝Ｖ×t2 ……(7)
第１、第２のマスターセンサーM1，M2及び第
１、第２のスレーブセンサーS1，S2は、全て溶接
金属５中において、冷却中に生じる欠陥に基づく
音響放出音を検出するもので、母材１表面側に継
手線に沿つて一列に配列され、溶接の進行に伴つ
てトーチ３と共に相対位置関係を変えずに一体的
に移動するようになつている。なお、マスターセ
ンサーとスレーブセンサーとの距離△l1、△l2は、
各センサーのレスポンスと信号処理系の分解能に
よつて下限を定められ、この下限範囲でなるべく
小さい値に選ばれるが、通常センサ直径の２倍程
度である。
１、第２のスレーブセンサーS1，S2は、全て溶接
金属５中において、冷却中に生じる欠陥に基づく
音響放出音を検出するもので、母材１表面側に継
手線に沿つて一列に配列され、溶接の進行に伴つ
てトーチ３と共に相対位置関係を変えずに一体的
に移動するようになつている。なお、マスターセ
ンサーとスレーブセンサーとの距離△l1、△l2は、
各センサーのレスポンスと信号処理系の分解能に
よつて下限を定められ、この下限範囲でなるべく
小さい値に選ばれるが、通常センサ直径の２倍程
度である。
信号処理装置６は、各センサーからの信号を入
力しており、スレーブセンサーS1，S2からの検出
信号に基づく雑音除去および、マスターセンサー
M1，M2の検出信号による音響放出音の大きさと
発生位置の検知を行ない、この検知結果を記録装
置７に出力する。記録装置７は、検知結果を各溶
接部材毎のデータとして記録する。また、有害欠
陥が検出された場合、マーカー作動回路１５を介
して、マーカー１６により有害欠陥発生位置にマ
ーキングを行なう。
力しており、スレーブセンサーS1，S2からの検出
信号に基づく雑音除去および、マスターセンサー
M1，M2の検出信号による音響放出音の大きさと
発生位置の検知を行ない、この検知結果を記録装
置７に出力する。記録装置７は、検知結果を各溶
接部材毎のデータとして記録する。また、有害欠
陥が検出された場合、マーカー作動回路１５を介
して、マーカー１６により有害欠陥発生位置にマ
ーキングを行なう。
信号処理装置６において、まず、マスターセン
サーM1，M2の検知音のうち、第１マスターセン
サーM1の位置より前方のトーチ寄りで発生した
音響成分をスレーブセンサーS1の検知出力との相
対的到着順位の比較により除去し、また、同様に
マスターセンサーM1，M2の検知音のうち、第２
のマスターセンサーM2の位置より後方で発生し
た音響成分をスレーブセンサーS2の検知出力との
比較により除去する。即ち、マスターセンサー
M1，M2の組の検出信号が第４図のＥ及びＦの状
態あるとき（M1，M2の検知信号がS1及びS2の検
知信号より早いとき）にのみそれらの信号を信号
検出回路１２に出力する。これにより前者の音響
成分の大半を占めるアークノイズと、後者の音響
成分の大半を占めるフラツクスの割れ、あるいは
フラツクスはつり音等を雑音として除去し、溶接
トーチより後方で溶接金属が冷却過程700℃〜500
℃の範囲内のみを監視領域とする。更に、信号処
理装置６では、前記のように、雑音を除去したマ
スターセンサーM1，M2の検知信号により、距離
（l02−l01）内の範囲内のみで発生した音響放出音
から、欠陥の有害度と位置とを検出し、これを記
録装置７へ出力する。欠陥発生位置は、先にその
音響放出音を検知した方のマスターセンサーから
の距離Ｘとして、(8)式で求められる。
サーM1，M2の検知音のうち、第１マスターセン
サーM1の位置より前方のトーチ寄りで発生した
音響成分をスレーブセンサーS1の検知出力との相
対的到着順位の比較により除去し、また、同様に
マスターセンサーM1，M2の検知音のうち、第２
のマスターセンサーM2の位置より後方で発生し
た音響成分をスレーブセンサーS2の検知出力との
比較により除去する。即ち、マスターセンサー
M1，M2の組の検出信号が第４図のＥ及びＦの状
態あるとき（M1，M2の検知信号がS1及びS2の検
知信号より早いとき）にのみそれらの信号を信号
検出回路１２に出力する。これにより前者の音響
成分の大半を占めるアークノイズと、後者の音響
成分の大半を占めるフラツクスの割れ、あるいは
フラツクスはつり音等を雑音として除去し、溶接
トーチより後方で溶接金属が冷却過程700℃〜500
℃の範囲内のみを監視領域とする。更に、信号処
理装置６では、前記のように、雑音を除去したマ
スターセンサーM1，M2の検知信号により、距離
（l02−l01）内の範囲内のみで発生した音響放出音
から、欠陥の有害度と位置とを検出し、これを記
録装置７へ出力する。欠陥発生位置は、先にその
音響放出音を検知した方のマスターセンサーから
の距離Ｘとして、(8)式で求められる。
Ｘ＝（l02−l01）−△ｔ・VAE／２ ……(8)
ただし、
△ｔ：マスターセンサーM1，M2での音響放出音
の検出時間差 VAE：溶接金属ないし母材を音響放出音が伝播す
るときの速度 第３図においては、信号処理装置６は、次のよ
うに構成されている。すなわち、各センサーM1，
M2，S1，S2がとらえた信号は、それぞれ前置増
巾器８、フイルター９、主増巾器１０を通つて、
信号中の必要な周波数成分のみが電気的処理のし
やすい様に増巾され、時間差比較回路１１に印加
される。ここで、マスターセンサーとスレーブセ
ンサーへの信号到着順位から、欠陥信号か、雑音
かの判別を行なう。そして、欠陥信号を認められ
たものだけが、信号検出回路１２と、位置標定回
路１３に送られる。位置標定回路１３では、時間
差比較回路１１で計測されたマスターセンサー
M1，M2への信号到着時間差Δtから、欠陥の発生
位置を演算し、その結果を有害度評価回路１４に
送る。信号検出回路１２では、第１図の実施例と
同様に、AE波による音響放出音の大きさを把握
して有害の程度を知るために、欠陥検出信号
（AE波）についてリングダウンカウント数、実効
電圧値又はエネルギー値を求め、その結果を有害
度評価回路１４に送る。有害度評価回路１４で
は、位置標定回路１３と、信号検出回路１２とか
ら送られてくる情報に基づき、検出された欠陥の
有害度を判定し、記録装置７に出力するととも
に、手直しが必要と判断された欠陥部について
は、マーカー作動回路１５を動作させ、位置標定
回路１３で演算された位置に、マーカー１６でマ
ーキングを行なう。
の検出時間差 VAE：溶接金属ないし母材を音響放出音が伝播す
るときの速度 第３図においては、信号処理装置６は、次のよ
うに構成されている。すなわち、各センサーM1，
M2，S1，S2がとらえた信号は、それぞれ前置増
巾器８、フイルター９、主増巾器１０を通つて、
信号中の必要な周波数成分のみが電気的処理のし
やすい様に増巾され、時間差比較回路１１に印加
される。ここで、マスターセンサーとスレーブセ
ンサーへの信号到着順位から、欠陥信号か、雑音
かの判別を行なう。そして、欠陥信号を認められ
たものだけが、信号検出回路１２と、位置標定回
路１３に送られる。位置標定回路１３では、時間
差比較回路１１で計測されたマスターセンサー
M1，M2への信号到着時間差Δtから、欠陥の発生
位置を演算し、その結果を有害度評価回路１４に
送る。信号検出回路１２では、第１図の実施例と
同様に、AE波による音響放出音の大きさを把握
して有害の程度を知るために、欠陥検出信号
（AE波）についてリングダウンカウント数、実効
電圧値又はエネルギー値を求め、その結果を有害
度評価回路１４に送る。有害度評価回路１４で
は、位置標定回路１３と、信号検出回路１２とか
ら送られてくる情報に基づき、検出された欠陥の
有害度を判定し、記録装置７に出力するととも
に、手直しが必要と判断された欠陥部について
は、マーカー作動回路１５を動作させ、位置標定
回路１３で演算された位置に、マーカー１６でマ
ーキングを行なう。
この手法において、溶接金属の監視域を溶接金
属温度700℃〜500℃の範囲とした理由は、第２図
を用いて説明した第１図のものと同様である。
属温度700℃〜500℃の範囲とした理由は、第２図
を用いて説明した第１図のものと同様である。
以上説明したように、本発明の方法によれば、
溶接欠陥を各種のノイズに影響されず、ほゞリア
ルタイムで確実に検出することができる。従つ
て、最適なタイミングで、溶接欠陥を手直しする
ことができ、行程、品質、コスト上の悪影響をミ
ニマムにすることができる。
溶接欠陥を各種のノイズに影響されず、ほゞリア
ルタイムで確実に検出することができる。従つ
て、最適なタイミングで、溶接欠陥を手直しする
ことができ、行程、品質、コスト上の悪影響をミ
ニマムにすることができる。
第１図及び第３図はいずれも本発明の方法を実
現するための装置の一例を示す構成説明図、第２
図は本発明の基礎のひとつとなつた実験結果の一
例を示す線図である。第４図はマスターセンサー
及びスレーブセンサーの各検知信号の相対関係を
示したタイムチヤート、第５図はエネルギー値を
求めるための処理過程の各信号の波形を示すタイ
ムチヤートである。 １……母材、２……フラツクス、３……溶接ト
ーチ、５……溶接金属、６……信号処理装置、
Ｍ，M1，M2……マスターセンサー、S1，S2……
スレーブセンサー。
現するための装置の一例を示す構成説明図、第２
図は本発明の基礎のひとつとなつた実験結果の一
例を示す線図である。第４図はマスターセンサー
及びスレーブセンサーの各検知信号の相対関係を
示したタイムチヤート、第５図はエネルギー値を
求めるための処理過程の各信号の波形を示すタイ
ムチヤートである。 １……母材、２……フラツクス、３……溶接ト
ーチ、５……溶接金属、６……信号処理装置、
Ｍ，M1，M2……マスターセンサー、S1，S2……
スレーブセンサー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 予じめ定められた溶接速度で移動する溶接ト
ーチのアーク直下点より後方側に、前記溶接トー
チとともに相対位置関係を変えずに一体的に移動
する第１のスレーブセンサー、マスターセンサ
ー、第２のスレーブセンサーを順次配置し、前記
第１と第２のスレーブセンサーの配置位置は前記
第１のスレーブセンサーとマスターセンサーとの
中点が溶接金属冷却過程700℃付近に相当すると
ともに、第２のスレーブセンサーとマスターセン
サーとの中点が溶接金属冷却過程500℃付近に相
当するように選定され、前記各センサーは溶接中
に母材と溶接金属中を伝播してくる溶接金属の冷
却中に発生する溶接欠陥からの音響放出音をとら
え、前記マスターセンサーによる検出信号と、第
１、第２のスレーブセンサーによる検出信号との
信号到着順位を比較し、マスターセンサーによる
検出信号が第１到着順位であるときのみ当該信号
を抽出し、この信号のエネルギー、リングダウン
カウント、あるいは電圧実効値の値から溶接欠陥
の程度と位置を判定することを特徴とする溶接欠
陥検出方法。 ２ 予じめ定められた溶接速度で移動する溶接ト
ーチのアーク直下点より後方側に、前記溶接トー
チとともに相対位置関係を変えずに一体的に移動
する第１のスレーブセンサー、第１のマスターセ
ンサー、第２のマスターセンサー、第２のスレー
ブセンサーを順次配置し、前記第１のマスターセ
ンサーの配置位置は溶接金属冷却過程700℃付近
に相当し、前記第２のマスターセンサーの配置位
置は溶接金属冷却過程500℃付近に相当するよう
にそれぞれ選定され、前記各センサーは溶接中に
母材と溶接金属中を伝播してくる溶接金属の冷却
中に発生する溶接欠陥からの音響放出音をとら
え、第１、第２のマスターセンサーによる検出信
号と、第１、第２のスレーブセンサーによる検出
信号との信号到着順位を比較し、第１、第２のマ
スターセンサーの検出信号が第１到着順位である
ときのみ当該検出信号を抽出し、この信号を処理
して溶接欠陥の程度と位置とを判定することを特
徴とする溶接欠陥検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023814A JPS59150337A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | 溶接欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023814A JPS59150337A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | 溶接欠陥検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150337A JPS59150337A (ja) | 1984-08-28 |
| JPH0215822B2 true JPH0215822B2 (ja) | 1990-04-13 |
Family
ID=12120809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023814A Granted JPS59150337A (ja) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | 溶接欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150337A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6243565A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-25 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 溶接欠陥のリアルタイム監視方法 |
| JP4891588B2 (ja) * | 2005-10-11 | 2012-03-07 | 落合刃物工業株式会社 | 茶葉摘採装置 |
| US12517095B2 (en) * | 2021-08-09 | 2026-01-06 | The Esab Group Inc. | Performing consumable diagnostics via spectral analysis |
| JP7739244B2 (ja) * | 2022-09-15 | 2025-09-16 | 株式会社東芝 | 損傷判定システム、損傷判定装置、損傷判定方法及びコンピュータプログラム |
-
1983
- 1983-02-17 JP JP58023814A patent/JPS59150337A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59150337A (ja) | 1984-08-28 |
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