JPH0552820A - 電縫鋼管の欠陥弁別方法 - Google Patents

電縫鋼管の欠陥弁別方法

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JPH0552820A
JPH0552820A JP3244685A JP24468591A JPH0552820A JP H0552820 A JPH0552820 A JP H0552820A JP 3244685 A JP3244685 A JP 3244685A JP 24468591 A JP24468591 A JP 24468591A JP H0552820 A JPH0552820 A JP H0552820A
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JP
Japan
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defect
defects
electric resistance
welding
resistance welded
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JP3244685A
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Katsunori Nagao
勝則 永尾
Akio Takahashi
昭夫 高橋
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating 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
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電縫鋼管における溶接部近傍の欠陥の弁別を
精度良くしかも迅速に行う。 【構成】 超音波探傷情報(欠陥エコー高さ,欠陥
エコー継続長さ,ビーム路程の差)と製管情報(ア
ーキング結果,溶接入熱の変動,使用帯鋼の材質,
製管の内面形状)とを組み合わせて、検出した欠陥を
溶接欠陥,材料欠陥,形状欠陥に分類し、溶接欠陥につ
いては更に冷接,ペネトレータ,アーキングに種類分け
し、材料欠陥については更にフッククラック,介在物に
種類分けする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電縫鋼管の溶接部近傍
に発生する欠陥を弁別する方法に関し、特に超音波探傷
情報と製管情報とを組み合わせて精度良く欠陥の種類を
弁別する電縫鋼管の欠陥弁別方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電縫鋼管は一般的に、帯鋼を成形ロール
群に通して両端の端縁が互いに対向する円筒状に成形す
る成形工程と、対向端縁近傍に溶接電流を通電し、抵抗
熱により加熱しながらスクイズロール間に通し、加熱状
態にある端縁同士を突き合わせて溶接せしめる溶接工程
と、溶接により生じる溶接ビードを切削除去し、サイザ
ロール等の仕上げロールに通して外形を整える仕上げ工
程とを含む一連の工程をこの順に経て製造される。
【0003】以上の如く製造される電縫鋼管にあって
は、溶接部近傍に欠陥が生じ易く、この欠陥を仕上げ工
程の中途において可逆的早期に検出し、この検出結果を
溶接工程にフィードバックして溶接時の品質管理に利用
することが行われている。この欠陥検出は、仕上げ工程
の中途を所定の経路に沿って送導される電縫鋼管に対
し、超音波を用いた探傷装置にて実施されており、この
超音波探傷にて得られる情報に基づいて、検出された欠
陥の種類を弁別している。
【0004】このような欠陥弁別については従来から種
々の方法が提案されている。代表的な弁別方法として、
以下に示す2つの方法がある。特開昭60-98364号公報等
に開示された第1の方法は、電縫鋼管と探触子とを管軸
方向に一定速度で相対移動させて探傷を行うと共に、欠
陥から反射した欠陥エコーの超音波パルスより測定した
欠陥継続長さと、この欠陥エコーの周波数スペクトルの
周波数帯域幅またはピーク数との組み合わせにより欠陥
を弁別している。
【0005】また、特開昭61-111461 号公報等に開示さ
れた第2の方法は、電縫鋼管の溶接部に対して、入射角
が0°以上20°以下, 周波数が25MHz 以上500MHz以下の
第1超音波と、入射角が15°以上27°以下, 周波数が2
MHz 以上 10MHz以下の第2超音波とを同時または相前後
して入射し、第1超音波による反射エコーにより冷接欠
陥,ペネトレータ及び介在物を検出し、第2超音波によ
る反射エコーによりペネトレータ及び介在物を検出し、
第1,第2超音波による検出結果の差異に基づいて冷接
欠陥のみを検出している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の弁別方法では何れも超音波探傷結果における情報に
基づいてのみ欠陥を弁別しているので、その弁別精度が
低く、欠陥検出環境が少し悪化すると正確な弁別を行え
ないという問題がある。第1の方法では、検出された欠
陥エコーの継続長さと周波数帯域幅とにより単純に欠陥
の弁別が可能であるとしている。しかしながら、一対探
傷の場合にはエコー高さ,ビーム路程の差等の超音波探
傷情報と、溶接入熱の変動,帯鋼の材質等の製管情報と
が、欠陥の弁別には不可欠であると考えられ、上記情報
のみで欠陥の弁別を行い得るとは考え難い。また、第2
の方法では、同様に弁別の基盤となる情報が不足してい
るだけでなく高周波の超音波を使用しているので、装置
のコストが嵩む、減衰が大きくて弁別対象の電縫鋼管の
板厚に制限がある等の課題がある。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、超音波探傷情報と製管情報との組み合わせに基
づいて、電縫鋼管の溶接部近傍の欠陥の種類を弁別する
ことにより、欠陥検出環境に種々の制約がある場合に
も、精度が高い弁別結果を迅速に得ることができる電縫
鋼管の欠陥弁別方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電縫鋼管の
欠陥弁別方法は、1対の探触子を用いた超音波探傷法に
より、電縫鋼管の溶接部近傍の欠陥を弁別する方法にお
いて、欠陥エコー高さ,欠陥エコー継続長さ,ビーム路
程の差を含む超音波探傷情報と、アーキング検出結果,
溶接入熱の変動,使用帯鋼の材質,ビード切削後の電縫
鋼管の内面形状を含む製管情報とを組み合わせて前記欠
陥の弁別を行うことを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の電縫鋼管の欠陥弁別方法では、まず1
組の探触子を用いた超音波探傷により欠陥の有無を検出
する。そして超音波探傷結果の情報と製管情報との組み
合わせに基づいて、検出した欠陥の種類を弁別する。欠
陥エコー高さ,欠陥エコー継続長さ,ビーム路程の差に
より、有害である溶接欠陥とあまり有害でない材料欠
陥,形状欠陥とにある程度弁別する。アーキング検出結
果により溶接欠陥を特定する。溶接入熱の変動により溶
接欠陥を特定する。使用帯鋼の材質により材料欠陥及び
溶接欠陥を特定する。ビード切削後の電縫鋼管の内面形
状により形状欠陥を特定する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
【0011】図1は電縫鋼管の製造ラインを示す模式図
である。この製造ラインには、その上流側から下流側に
かけて、帯鋼Kを円筒状に成形する成形ロール群1、円
筒状に成形された帯鋼Kの両端縁を溶接して電縫鋼管P
とする溶接装置2、電縫鋼管Pを送導するプルアウトロ
ール群3、電縫鋼管Pの溶接部を熱処理する熱処理装置
4、溶接部を冷却する水冷槽5、電縫鋼管Pの外径仕上
げを行うサイザロール群6、電縫鋼管Pを切断する切断
機7がこの順に配設されている。溶接装置2と熱処理装
置4との間のプルアウトロール群3内には、電縫鋼管P
の溶接部近傍の欠陥を検出すべく超音波探傷を行う探傷
装置8が設けられている。また、探傷装置8の上流側近
傍には、溶接によって発生するビードを切削した後の電
縫鋼管Pの内面形状をモニタする内面ビード監視装置9
が配設されている。更に、溶接装置2には、アーキング
(一時的に溶接電流が短絡する現象)を検出するアーキ
ング検出器10が接続されている。
【0012】このような構成の製造ラインにおける電縫
鋼管Pの製造手順について簡単に説明する。素材である
帯鋼Kは、成形ロール群1に通されてその幅方向両側の
端縁が互いに対向する円筒状に成形された後、溶接装置
2に送給される。溶接装置2に送給された帯鋼Kは、そ
の対向端縁近傍を溶接電流の通電に伴う抵抗熱により加
熱されながら一対のスクイズロール(図示せず)間に挟
持され、加熱状態にある端縁同士が突き合わされて電縫
鋼管Pとなり、電縫鋼管Pはプルアウトロール群3によ
り下流側に送導される。送導された電縫鋼管Pは、まず
熱処理装置4に通されて溶接部が熱処理され、水冷槽5
に通されて溶接部が冷却され、次いでサイザロール群6
に通されて所定の外径を有するように仕上げ圧延され、
最後に切断機7にて所定の長さに切断される。
【0013】製造される電縫鋼管Pに対して、製造ライ
ン中に、溶接部近傍の欠陥が検出されその種類が弁別さ
れる。図2は探傷装置8内における超音波を用いた1対
探傷の実施状態を示す模式図である。電縫鋼管Pの上方
には、溶接部Wを挟んで2個の探触子8a, 8bが等間隔に
配置されている。探触子8a, 8bから発生した超音波ビー
ムが電縫鋼管P内に入射されて内部を伝播する(図中
A,B)。そして、欠陥が存在する場合には、その欠陥
によりこれらの超音波ビームが反射して欠陥エコーが生
じるが、本実施例ではその欠陥エコーを探傷装置8内に
設けたブラウン管画面に表示する。また、製管情報を得
るために、内面ビード監視装置9にて電縫鋼管Pの内面
形状が監視され、アーキング検出器10にてアーキングの
有無が検出される。
【0014】次に、本発明の要旨である欠陥の弁別方法
について説明する。本発明では、超音波探傷情報と製管
情報とに基づいて欠陥を弁別する。図3はこの弁別の流
れを示す模式図である。超音波探傷情報(欠陥エコー
高さ,欠陥エコー継続長さ,ビーム路程の差)と製
管情報(アーキング検出器10の検出結果,溶接入熱
の変動,使用帯鋼の材質,内面ビード監視装置9の
監視結果)とを組み合わせて、検出した欠陥を溶接欠
陥,材料欠陥,形状欠陥に分類し、更に溶接欠陥につい
ては冷接,ペネトレータ,アーキングに種類分けし、材
料欠陥についてはフッククラック,介在物に種類分けす
る。以下、欠陥の弁別に用いる超音波探傷情報と、発生
する欠陥の種類とについて説明する。
【0015】図4は、各探触子8a, 8bから発生した超音
波ビームA,B(図2参照)が、欠陥にて反射された欠
陥エコーを探傷装置8内のブラウン管画面に表示した状
態を示している。図中(a) は一方の探触子8aからの超音
波ビームAに対する欠陥エコーを示し、(b) は他方の探
触子8bからの超音波ビームBに対する欠陥エコーを示し
ている。欠陥エコー高さは欠陥の種類によって異なり、
また両エコーの差(Δh)も欠陥の種類に依存する。図
4に示す例では、エコー(a) はH(High)レベル、エコー
(b) はL(Low) レベルであるといえる。
【0016】図5は、欠陥エコー高さの経時変化を示し
ており、ある定められたエコー高さHを越える時間Lを
欠陥エコー継続長さと称する。また、図6は、各探触子
8a,8bから発生した超音波ビームA,Bが欠陥Dに到達
するまでの経路を示しており、各超音波ビームA,Bの
ビーム路程は夫々La ,Lb であり、La −Lb の絶対
値をビーム路程の差と称する。
【0017】図7は、欠陥の種類を模式的に示してい
る。図中D1 は溶接欠陥である冷接(溶接入熱の過少が
原因)またはアーキング(溶接中に溶接点にスケール等
が食い込んで一時的に溶接電流が短絡することが原因)
を示している。またD2 は溶接欠陥であるペネトレータ
(溶接入熱の過多または特にMn/Si比が関与する使用帯
鋼の材質が原因)を示している。またD3 は材料欠陥で
あるフッククラック(圧延により生じる組織の流れ状態
を表すメタルフローM上の介在物が溶接工程で発生する
アプセットによりメタルフローMに沿って割れることが
原因)を示している。またD4 は材料欠陥である介在物
を示している。更にD5 は形状欠陥であるビード高(溶
接工程で発生するビードを工具にて切削する際の調整不
足が原因)を示している。
【0018】3種類の超音波探傷情報(欠陥エコー高
さ,欠陥エコー継続長さ,ビーム路程の差)と4種
類の製管情報(アーキング検出器10の検出結果,溶
接入熱の変動,使用帯鋼の材質,内面ビード監視装
置9の監視結果)とを組み合わせた欠陥の具体的な弁別
基準を下記第1表に示す。
【0019】
【表1】
【0020】例えば、第1表中において、2個の探触子
8a, 8bともに欠陥エコー高さがHレベルであり、欠陥エ
コー継続長さは短く、ビーム路程の差はあまりなく、製
管情報の中の溶接入熱が著しく低い状態である場合に
は、この欠陥は溶接欠陥のうちの冷接であると弁別でき
る。同様にして、超音波探傷情報と製管情報との組み合
わせに基づき、第1表に応じて、他の欠陥についてもそ
の分類及び種類の弁別を行うことが可能である。
【0021】次に、本発明を利用して具体的に欠陥の弁
別を行った例について説明する。その弁別結果を下記第
2表に示す。
【0022】
【表2】
【0023】14本のサンプル電縫鋼管を対象にして欠陥
弁別を実施した。何れのサンプル電縫鋼管も、外径が22
9.1 mm, 肉厚が9.5 mmであった。また探傷条件は、2個
の探触子が共に入射角22.5°, 周波数5.0MHzとし、探傷
速度が20m/min.として、局部水浸法を用いた。また、欠
陥エコー高さについてのレベル基準は、API で定められ
たN10ノッチ疵を基準に感度設定を行い、人工欠陥から
のエコー高さ以上の欠陥エコーをHレベル、その半分の
レベルをLレベルと設定した。欠陥エコー継続長さは管
軸方向に1mm単位にて計測し、ビーム路程は0.5 mm単位
にて計測した。また、アーキング結果はアーキング発生
に伴ってデュアルタイムにて検出し、溶接入熱は適正条
件の±10%以内を適正範囲とみなして0.1 sec.単位にて
計測した。
【0024】全サンプル電縫鋼管について、第2表に示
す欠陥の弁別結果は切断試験結果と一致した。以上によ
り、本発明の弁別方法では精度良く欠陥を弁別できるこ
とが立証された。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明の電縫鋼管の欠陥
弁別方法では、超音波探傷情報と製管情報とを組み合わ
せて欠陥の弁別を行うので、精度良くしかも迅速に欠陥
の弁別を行うことができ、この結果、製造ラインにおけ
る電縫鋼管の品質向上に大幅に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電縫鋼管の製造ラインを示す模式図である。
【図2】超音波探傷の実施状態を示す模式図である。
【図3】超音波探傷情報と製管情報との組み合わせによ
り欠陥の弁別を行う流れを示す模式図である。
【図4】超音波探傷における欠陥エコーのブラウン管表
示を示す模式図である。
【図5】超音波探傷における欠陥エコー継続長さを説明
するための模式図である。
【図6】超音波探傷におけるビーム路程を示す模式図で
ある。
【図7】各種の欠陥を示す模式図である。
【符号の説明】
2 溶接装置 8 探傷装置 8a 探触子 8b 探触子 9 内面ビード監視装置 10 アーキング検出器 K 帯鋼 P 電縫鋼管 W 溶接部 D 欠陥
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1対の探触子を用いた超音波探傷法によ
    り、電縫鋼管の溶接部近傍の欠陥を弁別する方法におい
    て、欠陥エコー高さ,欠陥エコー継続長さ,ビーム路程
    の差を含む超音波探傷情報と、アーキング検出結果,溶
    接入熱の変動,使用帯鋼の材質,ビード切削後の電縫鋼
    管の内面形状を含む製管情報とを組み合わせて前記欠陥
    の弁別を行うことを特徴とする電縫鋼管の欠陥弁別方
    法。
JP3244685A 1991-08-28 1991-08-28 電縫鋼管の欠陥弁別方法 Pending JPH0552820A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015004669A (ja) * 2013-05-21 2015-01-08 Jfeスチール株式会社 電縫管の超音波探傷装置及び方法ならびに品質保証方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015004669A (ja) * 2013-05-21 2015-01-08 Jfeスチール株式会社 電縫管の超音波探傷装置及び方法ならびに品質保証方法

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