JPH04142456A - 金属管の超音波探傷法 - Google Patents

金属管の超音波探傷法

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JPH04142456A
JPH04142456A JP2265916A JP26591690A JPH04142456A JP H04142456 A JPH04142456 A JP H04142456A JP 2265916 A JP2265916 A JP 2265916A JP 26591690 A JP26591690 A JP 26591690A JP H04142456 A JPH04142456 A JP H04142456A
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JP
Japan
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incident angle
fed
probe
flaw detection
metal tube
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JP2265916A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Shikada
弘 鹿田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0428—Mode conversion
    • 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

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、例えば溶接管、継目無管等の金属管の超音波
探傷法に関する。
〔従来の技術〕
金属管の内部欠陥、表面疵又は溶接欠陥等を検出するた
めに従来より渦流探傷法又は超音波探傷法等の非破壊検
査法が採用されている。
〔発明が解決しようとする課題] ところが上述の探傷法では、管径りに対する肉厚tの比
、t/Dが20%を越えるような小径厚肉管の欠陥検出
を行うことができなかった。特に渦流探傷法はその浸透
深さに限度があり、厚肉管の内部欠陥の検出は不可能で
あった。
また、超音波探傷法により探傷を行う場合は、後述する
問題点がある。
表1にt/Dを変えて超音波探傷を行った場合の内面入
射角θ、及び外面入射角θを示す。
表1よりt/Dの増大に従って内面入射角θ。
が増大し、内外面の入射角に差異が生じることが解る。
これにより内外面の反射エコーの高さに差異が生しる。
さらにt/Dが20%以上になると内面でスキップする
ことなく、外面のみでスキップすることになり、内面に
ビームが当たらなくなる。
そして、内面にビームを当てるため、内面入射角θFが
45°になるように入射角を決める内面補正を行った場
合もt/Dが20%以上になると外面入射角θが非常に
小さくなり、そのエコー高さが低下する。
超音波探傷装置においては1つの探触子により内外面を
同時に探傷する場合、上述した如く内外面のエコーの高
さの差が著しく異なると感度の設定が困難になり、内外
面の何れかが正しく測定できず、感度超過によりS/N
比が低下し、疵の検出精度が悪くなるという問題があっ
た。
表、1 但し、D=管外径、t:肉厚 そこで、特開昭56−49955号公報の発明では超音
波の入射角が夫々異なる複数個の探触子を鋼管の周囲に
配置して内面及び外面の各欠陥を各別に検出している。
ところが従来の回転型超音波探傷装置は探傷効率を上げ
るために多数の探触子(略20〜30チヤンネル)を配
置しており、さらに入射角の異なる探触子を配置するこ
とにすると、探触子、アンプ及び信号処理装置の設置費
用が高くつくという問題があった。
そして特開昭55−140148号公報の発明ではDA
C(距離振幅補償)を行うことにしているが、この方法
でも外面欠陥のエコーレベルは非常に小さく、S/N比
の低下は避けられなかった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、内面
入射角及び外面入射角が40〜506の範囲となる入射
角にて、1つの焦点型垂直探触子より金属管に横波及び
縦波の2つのモードの超音波を入射することにより、感
度設定が適正に実施でき、S/N比及び検出精度が向上
する金属管の超音波探傷法を提供することを目的とする
。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る金属管の超音波探傷法は、内面入射角及び
外面入射角が40〜50°の範囲となる入射角にて、焦
点型垂直探触子より金属管に横波及び縦波の2つのモー
トの超音波を入射することを特徴とする。
〔作用〕
本発明に係る探傷法においては焦点型探触子を使用する
ので、平面型探触子と異なり、小径の金属管に対しても
効率良く超音波ビームを入射することができる。また入
射角を選定することにより、横波及び縦波の2つのモー
ドの超音波を金属管に入射して、これらによる2経路の
ビームが管外面に入射する角度のいずれかを内面角と同
しり、40〜50″の範囲内にすることができる。そし
て外面の2経路の反射エコーが合算されたエコーの高さ
と内面の反射エコーの高さとが略等しくなって、感度設
定が適正に実施でき、S/N比及び検出精度が向上する
。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。
第1図は本発明に係る超音波探傷法の実施状態を示す断
面図である。図中1は金属管であり、2は探触子である
。探触子2は点焦点型又は線焦点型の垂直探触子である
。
平面型探触子では、小径の金属管に対しては超音波ビー
ムが入射する時に拡散による減衰が著しいので、小径管
に対しても効率良く超音波ビームを入射できる焦点型探
触子を使用する。
金属管1及び探触子2は水浸されており、探触子2はこ
れより発振される超音波ビームの焦点が金属管1の外面
に位置するように配置する。
探触子2から金属管lに超音波を入射する角度θ、は探
触子2から金属管1に横波及び縦波の2つのモードの超
音波を入射できるようにθ〜14.73 ”の範囲にす
る。
探触子2より金属管1に入射した横波は、第1図ta+
に示したように0.5スキツプで内面に入射角θFにて
入射する。
次にこの横波は内面にて反射して1.0スキツプで外面
に入射し、ここで縦波にモード変換して外面を直射する
。このとき縦波は、外面に入射角θ1にて入射する。一
方、探触子2より金属管1に入射した縦波は、第1図(
c+に示したように外面を直射し、そこで横波にモード
変換して0.5スキ・7プで内面に入射し、反射して1
.0スキツプで外面に入射角θにて入射する。
本発明では内面入射角θ、と、外面入射角θ1及び/又
はθとが40〜50″の範囲になるように入射角θ、を
選定する。
この入射角θ、の選定は以下のようにして行う。
金属管として鋼管の探傷を行う場合入射角θ1、内面入
射角θ2、外面入射角θ1及びθについて以下の関係式
が成立する。
但し、 1480 :水中音速(+m/5ec)3230 :鋼
管中の横波の音速(s+/5ec)5900 :鋼管中
の縦波の音速(剛/5ec)D :管の外径 t :管の肉厚 なお、鋼管以外の金属管の探傷を行う場合は、上述の式
の鋼管中の横波及び縦波の音速の数値の代わりに、該当
する金属管中の横波及び縦波の音速の数値を代入する。
そして上述の式(11,(21,(31,(41より内
面入射角θ、と外面入射角θ、及び/又はθとが40〜
50″の範囲となる入射角θ、を選択する。
表2に鋼管の肉厚/外径比、t/Dが20〜25%の場
合の入射角θ1、内面入射角θ、及び外面入射角θ1を
示す。
表2より内面入射角θF#外面入射角θL#45゜とな
る最適の入射角θ、を選択する。
第2図に入射角及び屈折角と音圧往復通過率との関係を
示したグラフを示す、入射角の範囲が表2に示した9、
5@〜10.75  °の範囲にあるとき、探触子から
発振される横波及び縦波の音圧往復通過率は夫々略4%
、略9%である。本発明の実施例では探触子から発振さ
れた横波は管の内面に入射し、縦波は管の外面に入射す
るが、管外面への入射経路はスキップ点てモード変換が
生しる複合モードの経路であり、また0、5スキツプで
直射する管内面への入射と比較して非常に長いビーム路
程になっているので、上述のように音圧往復通過率に差
があっても結果的には管の内外面のエコー高さは同等レ
ベル(±3dB以内)になる。
(以下余白) 第3図に縦波及び横波の入射角と音圧反射率との関係を
示したグラフを示す、音圧反射率が低いとモード変換が
生じ易い。本発明の実施例の入射角の範囲では音圧反射
率は40±8%であり、かなりモード変換が生し易い角
度になっていることが解る。
次に具体的な数値を挙げて説明する。
〔数値例〕
外径38.1mm、肉厚8,5 vna (t / D
 =22.3%)である小径厚肉管について表2より求
めた最適入射角10.25°にて超音波を入射し、探傷
を行った。
このときの内面入射角θtは44.5 ’ 、外面入射
角θ、は45.2 ’であり、両者は略等しい。
第4図に本発明方法、従来の単一モードによる方法及び
単一モードで内面補正を行う方法により探傷を行った場
合のCR7表示波形を示すグラフを示す、第4図より従
来の方法と比較して本発明方法の場合は、外面の2経路
の反射エコーが合算されたエコーの高さと内面の反射エ
コーの高さとが略等しく、1つの探触子で内面及び外面
の両方の探傷を正確に実施できることが解った。
さらに、S/N比は3以上であることが要求されている
が、この場合のS/N比は5以上であることが解った。
なお、本発明では内面探傷は横波モードにより行うので
、問題ないが、外面探傷については縦波モードも使用し
、縦波は波長が横波に比べて長いため、疵の検出精度に
対する影響が問題視された(一般に疵の最小検出限界は
波長のAと言われている)が、JIS 、 API 、
^STMの規格で対比試験片の人工疵は肉厚の5%又は
10%と定められており、本発明の対象は小径厚肉管で
あるから人工疵の長さが肉厚の10%である場合はもと
より5%の場合においても深いため、S/N比が良好な
状態で検出できることをTa認した。
〔効果〕
本発明においては内面入射角及び外面入射角が40〜5
0″の範囲となる入射角にて、焦点型垂直探触子より金
属管に横波及び縦波の2つのモードの超音波を入射する
ので、外面の2経路の反射エコ−が合算されたエコーの
高さと内面の反射エコーの高さとが略等しくなって、感
度設定が適正に実施でき、S/N比及び検出精度が向上
する。また1つの探触子により金属管の内外面の両方の
探傷を実施できるので、装置の設置が簡便であり、費用
がかからない等、本発明は優れた効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波探傷法の実施状態を示す断
面図、第2図は入射角及び屈折角と音圧往復通過率との
関係を示したグラフ、第3図は縦波及び横波の入射角と
音圧反射率との関係を示したグラフ、第4図は本発明方
法、従来の単一モードによる方法及び単一モードで内面
補正を行う方法により探傷を行った場合のCRT表示波
形を示すグラフである。 ■・・・金属管 2・・・探触子 特 許 出願人  住友金属工業株式会社代理人 弁理
士  河  野  登  夫第 図 第 ] 図 (c) 一一一一縦波 □横波

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、内面入射角及び外面入射角が40〜50°の範囲と
    なる入射角にて、焦点型垂直探触子より金属管に横波及
    び縦波の2つのモードの超音波を入射することを特徴と
    する金属管の超音波探傷法。
JP2265916A 1990-10-02 1990-10-02 金属管の超音波探傷法 Pending JPH04142456A (ja)

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