JPH1123538A - ステンレス溶接鋼管のシーム位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーステナイト系ステンレス鋼または２相系
ステンレス鋼からなる電縫溶接鋼管やレーザー溶接鋼管
に対し、そのシーム位置を安定して高精度で検出し併せ
て探傷も行う。 【解決手段】 溶体化熱処理前の溶接鋼管１の、溶接線
２を挟む両側に超音波振動子３，３を溶接線２に向けて
移動可能に対称に配置し、超音波振動子３，３から発振
され溶接線から反射するエコーが同一スキップになると
きの超音波振動子３，３の位置を検出し、検出された超
音波振動子３，３の位置の中央を溶接線中心として求め
ることにより、溶接鋼管１のシーム位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、オーステナイト
系ステンレス鋼または二相系ステンレス鋼からなる電縫
溶接鋼管またはレーザー溶接鋼管等の溶接鋼管のシーム
位置を検出するための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼または二
相系ステンレス鋼からなる電縫溶接鋼管、レーザー溶接
鋼管、ＴＩＧ溶接鋼管、プラズマ溶接鋼管等のような高
エネルギー溶接によって製造された溶接鋼管に対し、溶
接後に、溶接部のポストアニーリング、熱処理前の超音
波探傷、プローブ型（上置型）渦流探傷、放射線探傷等
の非破壊検査を実施する際に、溶接部の位置決めのため
にシーム位置を検出することが必要である。

【０００３】このような溶接鋼管に対する溶接部のシー
ム位置検出方法に関しては、従来から種々の方法が提案
されており、例えば、特公昭５８−３５２４６号公報に
開示されているように、溶接直後に、蛍光ペイントによ
って溶接線から周方向の一定位置に管全長にわたってマ
ーキングするマーキング方式（以下、先行技術１とい
う）、特開平３−８５８６号公報に開示されているよう
に、磁化したときの磁力線密度を検知する電磁場を用い
る方式（以下、先行技術２という）、特公平４−３９８
８３号公報に開示されているように、電縫管の溶接後の
ビードリム部で光を乱反射させることにより、シーム位
置を検出する可視光を用いる光学方式（以下、先行技術
３という）、および、特開平２−９６６０２号公報に開
示されているように、溶接部を含む赤外線強度を測定
し、その中心をシーム中心としてシーム位置を検出する
赤外線を用いる光学方式（以下、先行技術４という）等
が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１のマーキング方式においては、シーム倣い精度が、
オンラインで行われるマーキングの幅によって決まるの
で、マーキング幅を一定に且つ細く保ちマーキング精度
を一定にすることが困難であり、従って、シーム倣い精
度が悪い。先行技術２の電磁場を用いる方式において
は、精度的に数ｍｍのオーダーまでしか精度を出すのが
難しい。

【０００５】先行技術３の電磁場を用いる方式において
は、ビードトリム跡の中心を求めるものであるために、
溶接点からビードトリム位置までのシーム捩じれが生じ
ていた場合、または、ビードが左右対称にトリムされな
かった場合には、誤差として測定されることになる問題
がある。また、先行技術４の赤外線を用いる光学方式に
おいては、造管速度の変化に対して、例えば、厚肉材で
造管速度が低下したときには、周方向への熱拡散が増大
するために、赤外線強度パターンがなだらかになり、精
度を一定に保つことが困難になる。

【０００６】オーステナイト系ステンレス鋼または二相
系ステンレス鋼からなる電縫溶接鋼管、レーザー溶接鋼
管等の溶接鋼管においては、溶接ままの状態で、溶接部
に対し超音波を発振すると、溶接部から反射エコーが得
られる。その原理は、溶接部が母材部に比べてフェライ
ト率が高いために、音響インピーダンスが異なり、音波
が反射するためと、溶接部に発生したδフェライトが、
反射源になるためである。

【０００７】そこで、上記溶接鋼管に対し、溶接部を熱
処理する前に、溶接部の超音波斜角探傷を行おうとする
と、特開昭６１−３４４６０号公報の「ステンレス電縫
鋼管の超音波探傷法」にも記載されているように、３．
２φのドリルホールまたは肉厚の１０％深さのノッチ人
工疵と同等またはそれ以上の境界面エコーが観測され探
傷が困難になる。

【０００８】このような、ステンレス溶接鋼管に対する
パルス反射法による超音波探傷が、上述した反射源のた
めに困難になる理由は、得られたエコーが、欠陥によっ
て発生したエコーか、または、鋼管の組織に起因したエ
コーかを区別することができないためである。

【０００９】特開昭５８−１９８７５５号公報には、上
述した問題を解決し、パルス反射法により超音波探傷を
行う方法として、超音波探触子を偏心させ管周方向に斜
角入射させることによって境界面エコーを低下させる方
法が提案されている。

【００１０】しかしながら、上記斜角入射させる方式
は、管軸方向に短い疵に対しては有効であるが、管軸方
向に長い疵の場合には、境界面エコーと同様に疵からの
エコーも低下する結果、本来見逃しの許されない長い溶
け込み不足などの重大欠陥を見逃すおそれがあり、高精
度の探傷を行うことができない。

【００１１】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、オーステナイト系ステンレス鋼または二相系
ステンレス鋼からなる電縫溶接鋼管、レーザー溶接鋼管
等の溶接鋼管に対し、溶接後、溶体化熱処理を施す前の
状態において、そのシーム位置を安定して高精度で検出
することができ、併せて、高精度の探傷も行うことがで
きるステンレス溶接鋼管のシーム位置検出方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、オーステナイト系ステンレス鋼または二相系ステン
レス鋼からなる溶接鋼管の溶接線を挟む両側に、超音波
振動子を、溶接線に向けて移動可能に対称に配置し、前
記溶接線の両側に配置された超音波振動子の各々によっ
て発振され、前記溶接線から反射するエコーが同一スキ
ップになるときの前記超音波振動子の位置を検出し、検
出された前記溶接線両側の超音波振動子の位置の中央を
溶接線中心として求めることによって前記溶接鋼管のシ
ーム位置を検出することに特徴を有するものである。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記溶接線の両
側に配置された超音波振動子によって前記溶接線から反
射するエコーが同一スキップになるときの前記超音波振
動子の位置によって、前記溶接鋼管のシーム位置を検出
すると共に、透過法によって溶接部の探傷を行うことに
特徴を有するものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明を図面を参照しな
がら説明する。図１は、この発明の方法の一実施態様を
示す、溶接鋼管のシーム位置検出状態を示す斜視図であ
る。図面に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼
または二相系ステンレス鋼からなる電縫溶接鋼管１の溶
接線２を挟み、その両側の管表面上に、対称にマニュピ
ュレータ（または探触子ホルダー）４に取り付けられた
超音波探触子３，３を配置する。

【００１５】超音波探触子３，３の各々には、ねじ棒６
を介しスキップ調整用の小型モータおよび位置検出用の
エンコーダ５（またはポテンショメータ）が取り付けら
れており、超音波探触子３，３は、小型モータの駆動に
よるねじ棒６の回転により、溶接線２に向けて移動可能
になっている。７は、超音波探触子３，３の各々に導線
８を介して接続された超音波探傷器である。

【００１６】電縫溶接鋼管１の溶接線２を挟み、その両
側の管表面上に対称に配置された超音波探触子３，３か
ら発振され、電縫溶接鋼管１の溶接線内面側または外面
側から反射する超音波のエコーが最大になるように、小
型モータを駆動して超音波探触子３，３を移動せしめ、
スキップを調整する。

【００１７】このようにしてスキップが調整された超音
波探触子３，３の位置を、エンコーダ５またはポテンシ
ョメータにより読み取り、その中央値を求めることによ
って、シーム位置が求められる。

【００１８】上述したように、溶接線２の両側に配置さ
れた超音波探触子３，３は、同一スキップに合わせられ
ているので、シーム位置の検出だけではなく、透過法に
よる溶接部の探傷を併せて行うことができる。このよう
な、透過法による探傷ができるのは、超音波探触子３，
３からの反射エコーが、電縫溶接鋼管１の溶接線内面側
および外面側から得られ、そして、境界面での反射が全
反射ではないためである。探傷を行う際には、４チャン
ネル（片側２チャンネル）の探触子を使用し、且つ、溶
接線において焦点を結ぶポイントフォーカス探触子を使
用することが好ましい。

【００１９】

【実施例】次に、この発明を、実施例により更に説明す
る。 〔実施例１〕溶接部の熱処理が未実施で、溶接ビードが
除去されているステンレス電縫溶接鋼管（ＳＵＳ３０
４、外径：４０６ｍｍ、肉厚：６ｍｍ）の溶接線を挟
み、その両側の管表面上に対称に下記超音波探触子を配
置し、本発明方法によってシーム位置を検出した。な
お、探触子位置を読み取るエンコーダは０．１ｍｍピッ
チで出力するように設定した。

【００２０】超音波探触子：ミニチュア型斜角探触子 周波数 ：４ＭＨｚ 振動子寸法：８×９ｍｍ 屈折角 ：４５度 接触媒質 ：グリセリン 小型モータを駆動させ、溶接線両側の探触子を共に外面
狙いの１．０スキップでピークになるようにしたとこ
ろ、ほぼ直径３．２ｍｍのドリルホールと同等のエコー
が得られ、これによってシーム位置を検出することがで
きた。

【００２１】このようにして行われたシーム位置の検出
精度を確認すべく、ピークエコーが得られる位置におい
て、溶接線両側のエンコーダからの信号を読み取り、求
められた溶接線中心と、実際の溶接線中心とがどの程度
一致するかを、溶接線５か所について断面検鏡により測
定したところ、両者のずれ量は、最大０．４ｍｍ、標準
偏差０．１４ｍｍで、極めて僅かであった。

【００２２】〔実施例２〕上述したステンレス電縫管の
溶接部の探傷を、本発明方法により、下記超音波探触子
を使用して行った。

【００２３】超音波探触子：ポイントフォーカスプロー
ブ ５Ｚ１０ＩＰＦ４０ 周波数 ：５ＭＨｚ 振動子径 ：１０ｍｍ 上記超音波探触子を、溶接線に対向する位置に配置し、
１組は１．０スキップ外面狙い、他の１組は１．５スキ
ップ内面狙いに設定した。

【００２４】透過法による探傷とシーム位置検出とを同
時に行うことが可能か否かを確認するために、下記表１
の４つのサイクルによって、図２に示すように、シーム
位置の検出および探傷を行った。なお、溶接線を挟む一
方の側をＡ側とし、他方の側をＢ側とした。

【００２５】

【表１】 （注）４サイクル後は、再び１サイクル目に戻る。

【００２６】上記のようにして行われた探傷が有効であ
ることを確認するために、溶接部の内面および外面に、
長手方向に１０％深さのノッチ疵（Ｌきず：長さ２５ｍ
ｍ）を加工した試験片を使用した。その結果、ポイント
フォーカスプローブの超音波単探触子を使用したことに
より、疵が存在する箇所でエコーが約６ｄＢ減少した。
従って、本発明方法により探傷が可能であることが示さ
れた。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
オーステナイト系ステンレス鋼または二相系ステンレス
鋼からなる電縫溶接鋼管、レーザー溶接鋼管等の溶接鋼
管に対し、溶接後、溶体化熱処理を施す前の状態におい
て、そのシーム位置を安定的に高精度で検出することが
でき、併せて、高精度の探傷も行うことができる、工業
上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法の一実施態様を示す、溶接鋼管
のシーム位置検出状態を示す斜視図である。

【図２】この発明方法による探傷サイクルを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 電縫溶接鋼管 ２ 溶接線 ３ 超音波探触子 ４ マニュピュレータ ５ 小型モータおよびエンコーダ ６ ねじ棒 ７ 超音波探傷器 ８ 導線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーステナイト系ステンレス鋼または二
   相系ステンレス鋼からなる溶接鋼管の溶接線を挟む両側
   に、超音波振動子を、溶接線に向けて移動可能に対称に
   配置し、前記溶接線の両側に配置された超音波振動子の
   各々によって発振され、前記溶接線から反射するエコー
   が同一スキップになるときの前記超音波振動子の位置を
   検出し、そして、検出された前記溶接線両側の超音波振
   動子の位置の中央を溶接線中心として求めることによっ
   て、前記溶接鋼管のシーム位置を検出することを特徴と
   する、ステンレス溶接鋼管のシーム位置検出方法。
2. 【請求項２】 前記溶接線の両側に配置された超音波振
   動子によって前記溶接線から反射するエコーが同一スキ
   ップになるときの前記超音波振動子の位置によって、前
   記溶接鋼管のシーム位置を検出すると共に、透過法によ
   って溶接部の探傷を行う請求項１記載の方法。