JPS5847253A - 長尺工作物の自動製品監視方法および装置 - Google Patents

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】 本発明は、材料試験の際に、他の寸法上一様な表面とは
異なる工作物の部位、つまり異形部によって発生する異
形部エコーと欠陥部エコーとを区別することのできる、
長尺工作物の自動製品監視方法、およびこの方法を実施
するための装置に関する。この方法および装置において
、パルス・エコ一方式で作動し、欠陥部を検出する超音
波探触子が少くとも２つ使用され、この探触子は被検工
作物に対して相対運動をする。

例えばひれ付きパイプや多面体状異形部において発生す
る異形部エコーと、欠陥部エコーとを区別することので
きるこの種の装置は公知である（＋′イツ連邦共和国特
許出願公告第２２５１４２６号公報参照）。その際、超
音波材料試験法を用いてノ？イゾの検査を行う場合、・
ξイノのひれの側部や多面体状異形部の縁などで発生し
た妨害エコーが、欠陥部の評価を誤らせることがある。

前述の公報の第４欄第４節に記載されている通り、この
装置には、欠陥部からのエコー信号と異形部縁からのエ
コー信号とが同じ走行時間を有している場合、欠陥部エ
コー信号が抑圧されるという欠点がある。

磁気的あるいは磁気誘導的に、金属の長尺被検物の長い
欠陥部を検出する別の方法も公知である（Ｐイノ連邦共
和国特許出願公告第２６０７７８３号公報参照）。この
方法では、多数の探触子が工作物の被検領域上に隙間な
く配置され、探触子は工作物に対して回転並進的に相対
運動を行なう。

この欠陥部検査法においては、例えば長く延在する溶接
継目のようなパ妨害領域″を検知し、被検材料中の欠陥
部を検出するためにその影響を排除することができる。

この方法の欠点は、長い欠陥部を確実に検出するために
は多数の探触子を設けなければならず、また探触子が被
検物に対して回転的な相対運動を行なわなければならな
いことである。さらにこの方法では、溶接継目中の長い
亀裂を評価することができず、また強磁性の工作物にし
か使用することができない。

金属・ξイノの内壁表面の不均一性を検出する装置も公
知である（ｒイソ連邦共和国特許出願公告第２１４２３
７２号公報参照）。この装置テハ、シームレス圧延ノク
イゾの長い圧延きスカ、・ξイブ内部に配置された容量
性探査装置によって検出される。

この装置は、工作物の欠陥がある面の上で、被検領域な
いし検出されるべき長い欠陥部に対してあや振り運動を
するために、振動的ないし回転的にしか作動することが
できない。

また、この装置は表面欠陥の検出に使用できるだけであ
り、材料欠陥と表面欠陥を一緒に検出することはできな
い。

本発明の基本的課題は、種々の長い欠陥現象を正確かつ
完全に区別することができる、長尺工作物の自動製品監
視方法および装置を提供することである。その際この方
法および装置は、工作物の溶接領域における各種の構造
的長尺欠陥、つまり異形縁部、溶接継目の余盛、アップ
セット突合せ溶接によるノ々ルジ等や、ぼり取りによる
欠陥、つまり切削過剰、残留・々ルジ等を検出し、これ
らを他の材料または製品の欠陥と区別できなければなら
ない。またこの区別過程は、検査装置を付加的に駆動せ
ず、また高価な補助材料も使用せずに、市販の素子を用
いて実現できる最適の検査方法でなければならない。

さらにこの方法は、工作物の被検領域を長手軸方向に少
くとも毎秒１０〜１００ｍの速度で検査できなければな
らない。

本発明によればこの課題は、特許請求の範囲第１項およ
び第５項記載の特徴により解決することができる。

本発明は、溶接ビードあるいは不適当なばり取り処理に
よって生じた工作物表面における寸法上の不均一性に比
べると、溶接欠陥や４シ料欠陥などは比較的短い、とい
う認識を基本としている。また、特別な使用状況、つま
り溶接された・ぐイブ内部のばつを除去する装置が、例
えば深すぎる、または斜めになった切削処理を行ったり
、ノ々ルジを残したりしないように監視するためには、
従来の超音波厚み計は全く使用できないという認識にも
基いている。つまりこの場合、溶接継目領域は、外部に
ある切削済みの余盛でも余りに高温であるため、高価な
接触媒質を用いない限り監視が行なえないのである。こ
の場合にはまた、ノミイブ内に探査装置をどのように配
置するかも問題となる。特に直径の小さいパイプでは、
落下してくるばりの削りくずに妨げられて配置は実質的
に不可能である。

本発明の方法によれば、溶接欠陥を監視するための公知
の超音波探触子を用いて、工作物の下面にあるばり取り
欠陥を溶接装置の後ろから直接に監視し、欠陥部の長さ
を評価することによってこれを他の溶接欠陥や材料欠陥
から区別することができる。この場合溶接装置は、工作
物の監視領域の側で工作物を覆うように配置されている
のである。溶接欠陥および材料欠陥は、第１の閾値を設
けることによって検出することができる。また工作物の
被検領域に治って発生した信号を積分し、積分結果を第
２の閾値と比較することにより、たとえ種々の信号の振
幅が同じであったり、小さがったりしても、長尺欠陥を
その他の欠陥から区別することができる。

探触子を高温の溶接継目の側方に配置することによって
、市販の超音波探触子を通常のように水を介して入力結
合させることができる。工作物に対する超音波探触子の
相対運動は、工作部を次々に送り込むことにより行なわ
れる。この場合、探傷装置を付加的に運動させる必要は
ない。

本発明によれば、工作物の被検領域の両側で発生した検
査信号の積分結果を比較すれば、２つの信号の差として
、長い異形部の非対称性に関する情報を供給することが
できる。長い異形部とは例えば、溶接継目の余盛を切除
する際に生じる傾斜した過剰切削部である。本発明によ
れば、この差値、つまり輪郭部の非対称性を２つの検査
信号によって極めて単純に、かつ別個に表示または通報
することができるので、操作員は切削工具を適切に操作
することができる。

超音波探傷法によって内部欠陥を検出する際には、超音
波の入射角は、公知のように検査目的、被検物の形状あ
るいは異形部の状態などに応じて決定される。所定の製
造品につき、短い材料欠陥は許容され、切欠き状の長い
異形部は検出されることが、実際の試験により明らかに
なっている。閾値のレベルを変えることにより、欠陥に
相応して２つの信号振幅を評価することができる。

次に本発明を図面により実施例について詳細に説明する
。

第１図は、本発明による装置のブロック回路図を示して
いる。金属薄板１０と１１は、突合わせ溶接により領域
１２で溶接され、１つの工作物となっている。溶接領域
１２に発生した余盛は、上部では完全に除去されている
が、下部の余盛は斜めに削り取られ、縁部１４から１３
ニ向って傾斜している。

金属薄板１０．１１の突合わせ溶接と余盛の切除は、図
示していない製造装置によって毎秒５０ｍの速度で連続
的に行なわれる。工作物は図面平面に対して垂直に運動
する。

２つの超音波斜角探触子（ＵＳ探触子）１゜２は、超音
波の入射角を６０度として、余盛除去装置の後ろから、
溶接領域１２０両側に、互いに向い合わせに配置されて
いる。２つの探触子は、送信機２０により励振され、探
触子切換装置２１に制御されて、・ξルス・エコー検査
動作をする。

欠陥部エコー信号と異形部エコー信号とは、受信機３で
受信、増幅され、主増幅器４を介してモニタ６と積分モ
ニタ５に送られる。ランシフは、欠陥、例えばスラブ巻
込みや縁部欠陥が所定の閾値、つまり薄板の厚さの５％
〜１０％を越えると、それを表示する。異形部欠陥、例
えば溶接領域１２の誤った切削処理のような異形部欠陥
が所定の閾値を越えた場合は、ランプ８．９が表示する
。この場合、ランプ８は溶接領域１２の左側部分、ラン
プ９は右側部分の欠陥を表示する。図示のように、縁部
１４から１３に向って傾斜した傾斜切削部がある場合は
、ランプ８だけが点灯する。欠陥切削部の形状が水平で
あれば、２つのランプ８，９が点灯する。

ＵＳ探触子１，２の探傷精度およびその機能は、スクリ
ーン１５を見ながら監視・調整することができる。

第２図は、記録装置１６（第１図参照）により、上述の
欠陥を表わす信号を線図として記録したものである。信
号の振幅は被検工作物の縦断面に涜って示されている。

第２図ａは、縁部１３における材料欠陥１７や欠陥切削
により発生した異形部欠陥１８を表わすエコー信号を示
す。このエコー信号はＵＳ探触子１によって受信された
ものである。

同様に第２図すは、縁部１４における材料欠陥１７や異
形部欠陥１９を表わすエコー信号を示す。

第２図Ｃは積分モニタ５における積分器出力信号の変化
を示している。比較的短い材料欠陥部の信号は、第２図
ａの信号変化部分（つまり１７）の範囲で積分すると、
その積分信号はわずかな上昇１７′を示すのみである。

これに対して、異形部欠陥（縁部１３．１４．　）に起
因する長い欠陥部を示す信号は、積分信号となっても急
激な上昇１８’　、　１９’を示している。

縁部１３における異形部欠陥およびそれにより発生した
信号変化１８　、１８’と、縁部１４における異形部欠
陥および信号変化１９　、１９’との間の非対称性は、
第２図ｄで積分信号１８′と１９′間の差として示され
ている。

以上において詳細に説明した本発明の実施例は、図示し
た溶接余盛の傾斜切削以外にも、工作部の被検領域にお
ける寸法上の欠陥を表示することができる。これらの欠
陥とは例えば、工作物の上下における切削不全、残留・
々ルジ、薄板縁部の心合わせ不全、切削過剰、工具によ
る割れ、工作物の切欠きゃみそである。

本発明による装置は、別の目的、例えば長い溶接継目ま
たは螺旋状の溶接継目をもつ・ξイゾの溶接継目の検査
、あるいはみその平削りや切削の検査のために使用する
こともできる。・本発明による装置は、被検工作物の輪
郭が数学的な意味で安定であれば、つまり円形、直線状
等であれば使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波探傷装置のブロック回路図
、第２図ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ本発明による超音波
探傷装置に記録された信号の線図な示している。 １．２・・・超音波探触子、３・・・受信機、４・・・
主増幅器、５・・・積分モニタ、６・・・モニタ、７，
８゜９・・・ランプ、１０．１１・・・金属薄板、１２
・・・溶接領域、１３．１４・・・縁部、１５・・・ス
クリーン、１６・・・記録装置、１７，１８．１９・・
・欠陥表示信号、２０・・・送信機、２１・・・探触子
切換装置。 Ａ・・・信号振幅、Ｌ・・・工作部の長さ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、材料検査の際に、他の寸法上一様な工作物の表面と
   は異なる部位によって発生する異形部エコー信号と、欠
   陥部エコー信号とを区別することができ、また、・ξル
   ス・エコ一方式で作動し、欠陥部を検出する超音波探触
   子を少くとも２つ有し、かつこの探触子と被検工作物と
   が相対運動を行なう長尺工作物の自動製品監視方法にお
   いて、工作物がその被検領域のみに沿って超音波探触子
   に対して相対運動を行ない、工作物の各面の被検領域上
   に配置された少くとも１つの超音波探触子がこの被検領
   域を連続して探傷し、工作物の被検領域に沿って超音波
   探触子により受信された信号を被検領域の側方で検出し
   、一方ではこの信号を第１の所定閾値と比較し、他方で
   は積分した後第２の所定閾値と比較し、この２つの場合
   において信号が閾値を上回った時、それを別個に通報す
   ることを特徴とする長尺工作物の自動製品監視方法。 ２、積分信号を閾値と比較した評価結果の代わりに、あ
   るいはそれと−緒に、評価結果の振幅を表示、記録し、
   もしくは表示または記録するようにした特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３　積分結果の差を表示し、および／またはそれが第３
   の所定閾値を上回ったことを通報するようにした特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４、積分結果と比較される第２の閾値が、受信されたエ
   コー信号を直接に評価するための第２の所定閾値よりも
   低く設定されている特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれかに記載の方法。 ５　材料検査の際に、他の寸法上一様な工作物の表面と
   は異なる部位によって発生する異形部エコー信号と、欠
   陥部エコー信号とを区別することができ、超音波探触子
   、増幅器、モニタ、および表示、記録または通報装置か
   ら成る、長尺工作物の自動製品監視装置において、１つ
   のモニタが、積分モニタとして構成され、このモニタが
   閾値比較装置およびアナログ出力装置と一緒に、または
   そのどちらかと−緒に積分結果を評価するために設けら
   れていることを特徴とする、長尺工作物の自動製品監視
   装置。 ６、工作物の被検領域の各面に配置された２つの超音波
   探触子が、異なる入射角度を有している特許請求の範囲
   第５項記載の装置。 ７、　通報装置が光学装置である特許請求の範囲第５項
   または第６項記載の装置。 ８、通報装置が音響装置である特許請求の範囲第５項ま
   たは第６項記載の装置。