JPH09274020A - 鋼材の超音波検査方法 - Google Patents
鋼材の超音波検査方法Info
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- JPH09274020A JPH09274020A JP8084907A JP8490796A JPH09274020A JP H09274020 A JPH09274020 A JP H09274020A JP 8084907 A JP8084907 A JP 8084907A JP 8490796 A JP8490796 A JP 8490796A JP H09274020 A JPH09274020 A JP H09274020A
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- Japan
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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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
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- 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】
【課題】 垂直超音波探傷法により得られる欠陥部から
の反射信号波の波形を解析することにより、鋼材の内部
に存在する非金属介在物の大きさ、とくにその体積を判
定し得る方法を提供する。 【解決手段】 超音波探傷の欠陥部反射信号波に絶対値
が所定の値より大きいピークが検出された場合に、その
前後の一連のピークの中で絶対値が最大のピークを選別
してその位置と振幅を判定し、次いで該最大ピークの前
後で連続してしきい値を超えるピークの先端位置ｔ1と
後端位置ｔ2を定め、ｔ1からｔ2の範囲において反射信
号波の波形ｆ(t)を積分して次式で定義される面積Ｓを
算出する。 【数３】
の反射信号波の波形を解析することにより、鋼材の内部
に存在する非金属介在物の大きさ、とくにその体積を判
定し得る方法を提供する。 【解決手段】 超音波探傷の欠陥部反射信号波に絶対値
が所定の値より大きいピークが検出された場合に、その
前後の一連のピークの中で絶対値が最大のピークを選別
してその位置と振幅を判定し、次いで該最大ピークの前
後で連続してしきい値を超えるピークの先端位置ｔ1と
後端位置ｔ2を定め、ｔ1からｔ2の範囲において反射信
号波の波形ｆ(t)を積分して次式で定義される面積Ｓを
算出する。 【数３】
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直超音波探傷法
を用いて、鋼材の内部に存在する微小な非金属介在物を
検査する方法に関する。
を用いて、鋼材の内部に存在する微小な非金属介在物を
検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年鉄鋼製品の品質に対する要求が厳し
くなるとともに、鋼材の内部に存在する微小な非金属介
在物の数や大きさを検出する技術の重要性が高まってい
る。とくに、非金属介在物には圧延によって変形し易い
ものとし難いものがあり、前者は断面積は大きくても厚
みが薄く、後者は断面積が小さくても体積が大きい。こ
れらは、鋼材の特性に対してそれぞれ異なった影響を与
えるので、非金属介在物の大きさとして、断面積のみな
らずその厚みや体積を知ることも重要になっている。
くなるとともに、鋼材の内部に存在する微小な非金属介
在物の数や大きさを検出する技術の重要性が高まってい
る。とくに、非金属介在物には圧延によって変形し易い
ものとし難いものがあり、前者は断面積は大きくても厚
みが薄く、後者は断面積が小さくても体積が大きい。こ
れらは、鋼材の特性に対してそれぞれ異なった影響を与
えるので、非金属介在物の大きさとして、断面積のみな
らずその厚みや体積を知ることも重要になっている。
【０００３】鋼材中の非金属介在物の数や大きさを正確
に測定する方法としては、従来光学顕微鏡による方法が
一般的であったが、非破壊でかつ迅速に検査を行うとい
う目的から、近年超音波探傷法が注目されている。
に測定する方法としては、従来光学顕微鏡による方法が
一般的であったが、非破壊でかつ迅速に検査を行うとい
う目的から、近年超音波探傷法が注目されている。
【０００４】垂直超音波探傷法においては、探触子から
被検査物の表面に垂直に入射されたパルス状の超音波
が、被検査物の表面、欠陥部(非金属介在物)界面等で反
射されて探触子で検知される。このような測定により、
各測定点で欠陥の有無を判定することは可能であるが、
単一の測定で欠陥部の大きさを判断することは不可能で
あった。
被検査物の表面に垂直に入射されたパルス状の超音波
が、被検査物の表面、欠陥部(非金属介在物)界面等で反
射されて探触子で検知される。このような測定により、
各測定点で欠陥の有無を判定することは可能であるが、
単一の測定で欠陥部の大きさを判断することは不可能で
あった。
【０００５】従来、超音波探傷法で欠陥部の大きさを判
定する方法としては、被検査物の表面で探触子を走査し
て各格子点で測定を行い、欠陥部反射波の検出される格
子点の拡がりから欠陥の大きさを判定する方法が一般的
である。しかし、この方法では微小な欠陥の場合に、格
子間隔を小さくとる必要があり、その結果、測定する格
子点の総数を極めて多くする必要がある。
定する方法としては、被検査物の表面で探触子を走査し
て各格子点で測定を行い、欠陥部反射波の検出される格
子点の拡がりから欠陥の大きさを判定する方法が一般的
である。しかし、この方法では微小な欠陥の場合に、格
子間隔を小さくとる必要があり、その結果、測定する格
子点の総数を極めて多くする必要がある。
【０００６】また、微小な欠陥の場合には反射波の検出
感度を高める必要があり、欠陥部の周辺では散乱エコー
を検知するため、欠陥部の大きさの正確な判定が困難に
なるという問題があった。
感度を高める必要があり、欠陥部の周辺では散乱エコー
を検知するため、欠陥部の大きさの正確な判定が困難に
なるという問題があった。
【０００７】さらに、このような方法では欠陥部(非金
属介在物)の検査面に平行な断面積を測定することはで
きても、その厚みや体積を知ることは不可能であり、超
音波探傷法で欠陥部の厚みや体積を判定する方法が得ら
れていないのが現状である。
属介在物)の検査面に平行な断面積を測定することはで
きても、その厚みや体積を知ることは不可能であり、超
音波探傷法で欠陥部の厚みや体積を判定する方法が得ら
れていないのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
って、鋼材の内部に存在する微小な非金属介在物を垂直
超音波探傷法を用いて検査するに際して、欠陥部からの
反射信号波の波形を解析することにより、当該非金属介
在物の大きさ、とくにその体積等を判定する方法を提供
することを目的とする。
な従来技術の問題点を解決するためになされたものであ
って、鋼材の内部に存在する微小な非金属介在物を垂直
超音波探傷法を用いて検査するに際して、欠陥部からの
反射信号波の波形を解析することにより、当該非金属介
在物の大きさ、とくにその体積等を判定する方法を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものであって、その要旨は、垂
直超音波探傷法を用い、鋼材の内部に存在する非金属介
在物からの反射信号波を解析して該非金属介在物の大き
さを検査するに際して、前記反射信号波に絶対値が所定
のしきい値より大きいピークが検出された場合に、その
前後の一連のピークの中で絶対値が最大のピークを選別
してその位置と振幅を判定し、次いで該最大ピークの前
後で連続してしきい値を超えるピークの先端位置ｔ1と
後端位置ｔ2を定め、ｔ1からｔ2の範囲において前記反
射信号波の波形ｆ(t)を積分して次式で定義される面積
Ｓを算出することにより、該非金属介在物の大きさを判
定することを特徴とする鋼材の超音波検査方法である。
解決するためになされたものであって、その要旨は、垂
直超音波探傷法を用い、鋼材の内部に存在する非金属介
在物からの反射信号波を解析して該非金属介在物の大き
さを検査するに際して、前記反射信号波に絶対値が所定
のしきい値より大きいピークが検出された場合に、その
前後の一連のピークの中で絶対値が最大のピークを選別
してその位置と振幅を判定し、次いで該最大ピークの前
後で連続してしきい値を超えるピークの先端位置ｔ1と
後端位置ｔ2を定め、ｔ1からｔ2の範囲において前記反
射信号波の波形ｆ(t)を積分して次式で定義される面積
Ｓを算出することにより、該非金属介在物の大きさを判
定することを特徴とする鋼材の超音波検査方法である。
【００１０】
【数２】
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明を実施するための
垂直超音波探傷装置の例を示す図である。超音波探傷装
置は、探触子１、超音波探傷器５、操作駆動部７、信号
演算処理部１０から構成されている。被検査材４は水２
内に検査面を水平にして浸漬、静置され、探触子の先端
部は、超音波ビーム３の集束レンズの水に換算した焦点
距離だけ検査部分から離して水に浸漬される。
垂直超音波探傷装置の例を示す図である。超音波探傷装
置は、探触子１、超音波探傷器５、操作駆動部７、信号
演算処理部１０から構成されている。被検査材４は水２
内に検査面を水平にして浸漬、静置され、探触子の先端
部は、超音波ビーム３の集束レンズの水に換算した焦点
距離だけ検査部分から離して水に浸漬される。
【００１２】探触子の位置は、マイクロコンピュータ６
により制御される走査駆動部７によって設定される。探
触子を平面上ＸＹ方向に移動させ、各測定点でパルス状
の超音波ビームを被検査材に入射して、被検査材の表面
及び欠陥部(非金属介在物)から反射して返ってきた反射
波のパルス信号を探触子１で受信する。
により制御される走査駆動部７によって設定される。探
触子を平面上ＸＹ方向に移動させ、各測定点でパルス状
の超音波ビームを被検査材に入射して、被検査材の表面
及び欠陥部(非金属介在物)から反射して返ってきた反射
波のパルス信号を探触子１で受信する。
【００１３】図２(ａ)は、垂直超音波探傷法における信
号波形の概念図で、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ部の信号波
形の拡大図である。図２に見られるように、欠陥部の反
射信号波は最大ピークの前後に連続して複数の波高の小
さいピークを伴っている。
号波形の概念図で、図２(ｂ)は図２(ａ)のＡ部の信号波
形の拡大図である。図２に見られるように、欠陥部の反
射信号波は最大ピークの前後に連続して複数の波高の小
さいピークを伴っている。
【００１４】このように複数のピークが生じる理由は、
波形のフーリエ成分の減衰特性が異なること以外に、欠
陥部の上下の界面で入射ビームが反射されることや、上
下の界面で複数回反射した後探触子で受信されること等
があげられる。とくに非金属介在物の形状は多様であ
り、最大ピークの周囲に現われる小ピークの形態は一様
でないことが多い。
波形のフーリエ成分の減衰特性が異なること以外に、欠
陥部の上下の界面で入射ビームが反射されることや、上
下の界面で複数回反射した後探触子で受信されること等
があげられる。とくに非金属介在物の形状は多様であ
り、最大ピークの周囲に現われる小ピークの形態は一様
でないことが多い。
【００１５】本発明の発明者らは、このような信号波形
を解析して非金属介在物の大きさ（断面積、厚み、体積
など）を判定する方法を案出したもので、以下その解析
方法を図２(ｂ)に基づいて説明する。
を解析して非金属介在物の大きさ（断面積、厚み、体積
など）を判定する方法を案出したもので、以下その解析
方法を図２(ｂ)に基づいて説明する。
【００１６】まず、予め反射信号のノイズレベルを判定
して、振幅０の基準線の両側にノイズレベルより大きい
所定のしきい値＋ｂ、−ｂを設定する。
して、振幅０の基準線の両側にノイズレベルより大きい
所定のしきい値＋ｂ、−ｂを設定する。
【００１７】欠陥部信号波に±ｂより大きいピークが検
出された場合に、その前後の一連のピークの中で絶対値
が最大のピークＰ0を選別し、その位置Ｄ(表面反射波か
らの遅れ時間)と振幅ｄを判定し記録する。次いで該最
大ピークに先行する小ピークＮ-1、Ｐ-1…のピーク高さ
がしきい値±ｂを超えるか否かを順次判定する。このよ
うに、最大ピークに連続先行してしきい値を超えるピー
クの先端位置（信号波形が基準線と交わる時刻ｔ1）を
定める。
出された場合に、その前後の一連のピークの中で絶対値
が最大のピークＰ0を選別し、その位置Ｄ(表面反射波か
らの遅れ時間)と振幅ｄを判定し記録する。次いで該最
大ピークに先行する小ピークＮ-1、Ｐ-1…のピーク高さ
がしきい値±ｂを超えるか否かを順次判定する。このよ
うに、最大ピークに連続先行してしきい値を超えるピー
クの先端位置（信号波形が基準線と交わる時刻ｔ1）を
定める。
【００１８】同様に、最大ピークに後続する小ピークＮ
1、Ｐ1、Ｎ2、Ｐ2…のピーク高さがしきい値±ｂを超え
るか否かを順次判定して、最大ピークに連続してしきい
値を超えるピークの後端位置ｔ2を定める。
1、Ｐ1、Ｎ2、Ｐ2…のピーク高さがしきい値±ｂを超え
るか否かを順次判定して、最大ピークに連続してしきい
値を超えるピークの後端位置ｔ2を定める。
【００１９】次いで、ｔ1からｔ2の範囲において、信号
波形ｆ(t)の積分を行い前出の(１)式で定義される面積
Ｓを算出する。
波形ｆ(t)の積分を行い前出の(１)式で定義される面積
Ｓを算出する。
【００２０】このように、本発明の解析方法は各走査点
における信号波形に、所定のしきい値±ｂより大きいピ
ークが検出された場合に、信号処理装置例えばマイクロ
コンピュータの演算部において下記の４つの数値を算定
し、メモリーに記録することを特徴とする。
における信号波形に、所定のしきい値±ｂより大きいピ
ークが検出された場合に、信号処理装置例えばマイクロ
コンピュータの演算部において下記の４つの数値を算定
し、メモリーに記録することを特徴とする。
【００２１】最大ピーク位置 Ｄ 最大ピーク高さ ｄ 欠陥部信号の範囲 △ｔ＝ｔ2−ｔ1 欠陥部信号波の面積 Ｓ なお、同一走査点で複数の欠陥部信号ピーク群が検出さ
れた場合には、それぞれのピーク群について上記の解析
を行い、メモリーに記録する。
れた場合には、それぞれのピーク群について上記の解析
を行い、メモリーに記録する。
【００２２】なお、図２(ｃ)に示すように最大ピークが
正信号の場合に、負の小ピークが小さく正の小ピークが
大きく現われるような場合がある。このような場合に
は、負のしきい値−ｂを小さく設定するか、又は正の小
ピークＰ-1、Ｐ-2…、Ｐ1、Ｐ2…についてのみ前記の判
定を行って、欠陥部信号の先端位置ｔ1及び後端位置ｔ2
を定めることができる。
正信号の場合に、負の小ピークが小さく正の小ピークが
大きく現われるような場合がある。このような場合に
は、負のしきい値−ｂを小さく設定するか、又は正の小
ピークＰ-1、Ｐ-2…、Ｐ1、Ｐ2…についてのみ前記の判
定を行って、欠陥部信号の先端位置ｔ1及び後端位置ｔ2
を定めることができる。
【００２３】本解析方法で得られた最大ピーク位置Ｄ
が、欠陥部の表面からの深さを表わす指標であることは
周知のとおりである。最大ピーク高さｄは欠陥部（非金
属介在物）の検査面への投影面積に対応し、欠陥部信号
の範囲△ｔは欠陥部の検査面に垂直な方向の厚みに対応
する指標として利用することができる。また、後出の実
施例に示すように、欠陥部信号波の面積Ｓは非金属介在
物の体積を表わす指標として有用である。
が、欠陥部の表面からの深さを表わす指標であることは
周知のとおりである。最大ピーク高さｄは欠陥部（非金
属介在物）の検査面への投影面積に対応し、欠陥部信号
の範囲△ｔは欠陥部の検査面に垂直な方向の厚みに対応
する指標として利用することができる。また、後出の実
施例に示すように、欠陥部信号波の面積Ｓは非金属介在
物の体積を表わす指標として有用である。
【００２４】
【実施例】探触子を自動走査させる機能を有する水浸垂
直超音波探傷器（自動Ｃスキャン）を用い、各走査点に
おける反射波の信号波形をマイクロコンピュータで演算
処理して、本発明の超音波方法による鋼材内の非金属介
在物の検査を行った。
直超音波探傷器（自動Ｃスキャン）を用い、各走査点に
おける反射波の信号波形をマイクロコンピュータで演算
処理して、本発明の超音波方法による鋼材内の非金属介
在物の検査を行った。
【００２５】被検査材は低炭アルミキルド鋼の連続鋳造
鋳片で、比較的非金属介在物の多い連連鋳継目片より複
数個のサンプルを採取した。超音波探傷器の測定条件
は、 探傷周波数：７５ＭＨｚ 表面からの焦点位置：１．５mm 走査ピッチ１００μm 走査面積：５０×２０mm である。
鋳片で、比較的非金属介在物の多い連連鋳継目片より複
数個のサンプルを採取した。超音波探傷器の測定条件
は、 探傷周波数：７５ＭＨｚ 表面からの焦点位置：１．５mm 走査ピッチ１００μm 走査面積：５０×２０mm である。
【００２６】各走査点における信号波形を処理するため
に、しきい値±ｂを該信号の最大ノイズレベルの２倍と
し、該しきい値を超える欠陥部反射波のピークが検出さ
れた場合に、前記の解析方法により、最大ピーク位置
Ｄ、最大ピーク高さｄ，欠陥部信号の範囲△ｔ、欠陥部
信号波の面積Ｓの値をコンピュータで演算し、メモリー
に記録した。
に、しきい値±ｂを該信号の最大ノイズレベルの２倍と
し、該しきい値を超える欠陥部反射波のピークが検出さ
れた場合に、前記の解析方法により、最大ピーク位置
Ｄ、最大ピーク高さｄ，欠陥部信号の範囲△ｔ、欠陥部
信号波の面積Ｓの値をコンピュータで演算し、メモリー
に記録した。
【００２７】一方、本発明の検査方法と従来の光学顕微
鏡による検査方法（以下「従来法」という）とを比較す
るために、本発明の検査が終了したサンプル材を表面か
らの深さ１．０〜２．０mmの範囲にわたって、５μづつ
研削して逐次検査面を更新し、各検査面での光学顕微鏡
の画像をコンピュータで画像処理し、一定の大きさ以上
の介在物についてその立体構造を判定し、介在物の存在
位置と楕円体換算の非金属介在物の体積を算出して、コ
ンピュータに記録した。
鏡による検査方法（以下「従来法」という）とを比較す
るために、本発明の検査が終了したサンプル材を表面か
らの深さ１．０〜２．０mmの範囲にわたって、５μづつ
研削して逐次検査面を更新し、各検査面での光学顕微鏡
の画像をコンピュータで画像処理し、一定の大きさ以上
の介在物についてその立体構造を判定し、介在物の存在
位置と楕円体換算の非金属介在物の体積を算出して、コ
ンピュータに記録した。
【００２８】このようにして、一定以上の大きさ（例え
ば５０μ以上）のものについては個々の非金属介在物に
対して本発明の方法による測定結果と従来法による測定
結果を対比させることができる。
ば５０μ以上）のものについては個々の非金属介在物に
対して本発明の方法による測定結果と従来法による測定
結果を対比させることができる。
【００２９】図３に、本発明の方法における欠陥部信号
波の面積Ｓと従来法による介在物体積との関係の例を示
す。図の各点は、同一位置での本法と従来法での測定結
果を対比させたものである。図３に見られるように、本
発明の方法で欠陥部信号波の面積Ｓを求めることによ
り、かなり精度良く非金属介在物の体積を推定し得るこ
とが明らかになった。
波の面積Ｓと従来法による介在物体積との関係の例を示
す。図の各点は、同一位置での本法と従来法での測定結
果を対比させたものである。図３に見られるように、本
発明の方法で欠陥部信号波の面積Ｓを求めることによ
り、かなり精度良く非金属介在物の体積を推定し得るこ
とが明らかになった。
【００３０】
【発明の効果】本発明により、鋼材内部（表面から数mm
の範囲）に存在する非金属介在物の大きさとくにその体
積に関する情報を、非破壊でかつ迅速に得ることができ
るようになった。また、本法を鋳片や中間製品の検査に
適用することにより、最終製品の表面欠陥の発生の可能
性を予測することが容易になった。
の範囲）に存在する非金属介在物の大きさとくにその体
積に関する情報を、非破壊でかつ迅速に得ることができ
るようになった。また、本法を鋳片や中間製品の検査に
適用することにより、最終製品の表面欠陥の発生の可能
性を予測することが容易になった。
【図１】本発明を実施するための垂直超音波探傷装置の
例を示す図。
例を示す図。
【図２】垂直超音波探傷法における信号波形の概念図。
【図３】本発明の方法における欠陥部信号波の面積Ｓと
従来法による非金属介在物の体積との関係の例を示す
図。
従来法による非金属介在物の体積との関係の例を示す
図。
１ 探触子 ２ 水 ３ 超音波ビーム ４ 被検査材 ５ 超音波探傷器 ６ マイクロコンピュータ ７ 走査駆動部 ８ メモリー ９ 出力装置 １０ 信号演算処理部
Claims (1)
- 【請求項１】 垂直超音波探傷法を用い、鋼材の内部に
存在する非金属介在物からの反射信号波を解析して該非
金属介在物の大きさを検査するに際して、前記反射信号
波に絶対値が所定のしきい値より大きいピークが検出さ
れた場合に、その前後の一連のピークの中で絶対値が最
大のピークを選別してその位置と振幅を判定し、次いで
該最大ピークの前後で連続してしきい値を超えるピーク
の先端位置ｔ1と後端位置ｔ2を定め、ｔ1からｔ2の範囲
において前記反射信号波の波形ｆ(t)を積分して次式で
定義される面積Ｓを算出することにより、該非金属介在
物の大きさを判定することを特徴とする鋼材の超音波検
査方法。 【数１】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8084907A JPH09274020A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 鋼材の超音波検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8084907A JPH09274020A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 鋼材の超音波検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09274020A true JPH09274020A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13843816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8084907A Withdrawn JPH09274020A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 鋼材の超音波検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09274020A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472143C1 (ru) * | 2011-08-16 | 2013-01-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Способ ультразвукового контроля |
| RU2662464C1 (ru) * | 2017-11-08 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Способ ультразвукового контроля |
-
1996
- 1996-04-08 JP JP8084907A patent/JPH09274020A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2472143C1 (ru) * | 2011-08-16 | 2013-01-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Способ ультразвукового контроля |
| RU2662464C1 (ru) * | 2017-11-08 | 2018-07-26 | Акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Способ ультразвукового контроля |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030701 |