JPS59112258A - 異形鋼管の超音波探傷方法 - Google Patents

異形鋼管の超音波探傷方法

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JPS59112258A
JPS59112258A JP57224147A JP22414782A JPS59112258A JP S59112258 A JPS59112258 A JP S59112258A JP 57224147 A JP57224147 A JP 57224147A JP 22414782 A JP22414782 A JP 22414782A JP S59112258 A JPS59112258 A JP S59112258A
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JP
Japan
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flaw detection
probe
deformed steel
rib
steel pipe
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JP57224147A
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English (en)
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Shigeaki Matsumoto
松本 重明
Hisao Yamaguchi
久雄 山口
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01N29/36Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/38Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by time filtering, e.g. using time gates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • GPHYSICS
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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、例えば原子炉に用いらルる伝熱管の様な異形
鋼管の微小欠陥を精度良く検出できる超音波探傷方法に
関するものである。
最近原子炉に用いられる伝熱管は、減肉防止、応力腐食
割れ防止対策として、その断面形状が第1図に示す様な
、外周にリプ(1)の付いたいわゆる異形鋼管(2)が
採用さnる傾向にあるが、このような異形鋼管(2)は
、その使用目的上高度な品質が要求される為、製造段階
における検査も非常に厳しいものが要求される。
しかし、通常の鋼管では超音波探傷を始めとする非破壊
検査法が確立されているが、上記したような異形鋼管で
は、内径が20謹以下の細径のものもあり、またリプが
付いている為に通常の非破壊検査法による検査は非常に
難しく、検査法としては確立していないのが現状である
。しかも、上記異形鋼管における欠陥は製造工程上リプ
付近に多く発生しやすいといった傾向がある。
すなわち、従来の鋼管製造工程における超音波探傷方法
は、所定位置に探触子を配置し、力)つ水を充満させた
タンク内を、鋼管を回転させながら搬送させて微小疵の
探傷を行なうとし1う探触子固定の鋼管スパイラル送り
方式や、探触子を高速回転させて、この中を鋼管を回転
させずに直送りし、鋼管全周を全長にわたって探傷する
とし1う方法が一般的に行なわnている。
しかし、第1図に示す様な断面形状を存する異形鋼管で
は、下記に示す理由により、従来の超音波探傷方法は採
用できない。
■、形状が複雑(リブ付)であると共に、長尺(約20
m)であることから、従来法のように鋼管を回転させる
ことは不可能である。
■3通常鋼管の超音波探傷に適用されてし)る斜角探傷
を行った場合(探触子は回転せず)には、第2図に示す
知くリブによる妨害エコーがモニターゲート内に発生し
欠陥との弁別が困難である。また、上記妨害エコーによ
る探傷不可能域(図示せず)が出来る。
■、探触子回転法による探傷の場合においても、当然リ
プによる妨害エコーがモニターゲート内に発生し、欠陥
との弁別が困難である。
また、今回対象としている異形鋼管のサイズは外径約2
5慎以下、内径も20諭前後である為、内面に探触子を
挿入して探傷することは困難である。
本発明は、上記実情に鑑みて成されたもので、異形鋼管
の微小欠陥を外面から探傷可能な超音波探傷方法を提供
せんとするものである。
すなわち、本発明は、外周に’tL数のリブを有する異
形鋼管を全没又は局部水浸法により超音波探傷する方法
において、前記異形鋼管の外周に、この外周同一平面上
で所定角度を存して配置さnた垂直探傷用探触子と4個
以上の振動子を内蔵した探触子とからなる一対又は複数
対の探触子を、前記異形鋼管の軸方向に沿う相対移動お
よび外周に沿う相対回動が可能な様に設け、先ず前記垂
直探傷用探触子にてリブを検出し、所定時間後に後続の
探触子が前記検出したリブと対応する位置にある間、こ
の探触子のモニターゲート回路を開操作し、前記探触子
の互いに向きあうよう半径方向に配置した少なくとも2
個の振動子による周方向表面波探傷と、リプ長手方向に
互いに交差状での入射可能に配置した少なくとも2個の
振動子にょろりプ長手方向の斜角探傷によりリブ及びリ
ブ基部近傍の内外面の欠陥を探傷することを要旨とする
異形鋼管の超音波探傷方法である。
以下、本発明を第3図以降の添付図面に基づいて詳細に
説明する。
先ず、本発明の原理を第3図に基づいて説明する。
図面において、(3)は垂直探傷用探触子、(4)はリ
ブ(1)部からの表面波探傷と、長手方向の斜角探傷が
行なえるよう4個以上の振動子を内蔵した探触子であり
、こ−nら両探触子(3)(4)を異形鋼管(2)の外
周同一平面上で角度ψだけ離して配置し、こ1tら両探
触子(3)(4)を同速度で例えば時計回多方向に回転
させる。この時、探触子(3)からの探傷信号の変化に
より・リブ(1)を検知し、後続の探触子(4)が前記
リブ(1)に近づく所定時間後に探触子(4)の探傷信
号のモニターゲート回路を開けば、リブ(1)部及び母
材部の微小欠陥の探傷が行なえることになる。
次に、上記した妬く垂直探傷用探触子(3)でその位置
を検知したリブ(1)を、後続の探触子(4)で探傷す
る場合について述べる。なお、本実施例では異形鋼管(
2)の有するリブ(1)のうち1つのリブ(1)につい
てのみ拡大図を用いて説明する。
上記探触子(4)に内蔵された4個以上(本実施例では
4個)の振動子(5)〜(8)のうち2個の振動子(5
)(6)は表面波探傷用の小さな振動子であり、との探
触子(4)内において、リブ(1)の外端上方で互いに
向きあうよう半径方向に配置され、リブ(1)の外端部
に向けて超音波ビームを入射し、表面波探傷を行なうも
のである。この場合、リブ(1)の曲率により、上記振
動子(5)(6)から照射さnた超音波ビームは、入射
点において、入射点(a)とリブ(1)の曲率中心点(
b)を結ぶ直線に対して入射角度1t、:L2に持つこ
とになり、下記0式が成立する。
Ox/5ini  =  O□/蜘θ      ・・
・・・・■但し、   CI=  水中の音速 c2:  表面波の音速 θ : 屈折角 つまり、上記0式よシ、θが90度以上になる入射角1
1r 12であおば、表面波5IJS2 がリブ(1)
の外表面を伝播することになる。なお、水と鋼の場合に
おける上記入射角1t、i、はほぼ27度である。また
、本@明者の英数結果にょnば、探傷に必要な周波数は
、リブ(1)の幅が1〜2霞と狭いこと、深さ0.1瓢
程度の欠陥を検出する必要があることから、7MHz以
上の周波数が良好であった。更に%振動子(51(6)
の径も1011IllI以下の小さいものがよく、超音
波ビーム形状も点又ハ線状に集束させたものが良いこと
が確認できた。
また、上記振動子(5)〜(8)のうち他の2個の振動
子(7)(8)は、リブ(1)の長手方向の斜角探傷を
行うために設けら几たものであシ、探触子(4)内にお
いて、リブ(1)の長手方向上方前後に互いに交差状で
超音波の入射が可能なように配置されている。これら2
個の振動子(7)(83によ楓リプ(1)の内外表面に
おける周方向欠陥を検出するものである。この時、2個
の振動子(ア)(8)の角度を適宜選択することにより
横波、縦波の両方の斜角探傷が行なえる。
次に第3図を用いて、更に定量的に説明する。
第3図に示す如く、垂直探傷用探触子(3)と探触子(
4)の超音波ビーム入射点の間隔をψ、異形鋼管(2)
の母材部腺外径をD−1前記夫々の探触子(3)(4)
の回転数をR(r、 p、 s)とすると、探触子(3
)(4)の速度v(+I++5/s)は、 v = RXπ×D となり、前記垂直探傷用探触子(3)がリブ(Llを通
過後、探触子(4)が前記リブ(1)を通過するのに要
する時間Sは、 5=((rD)X(ψ/360))/vで求めらnる。
従って、垂直探傷用探触子(3)がリブ(1)を検出後
8秒後に探触子(4)のモニターゲートを開ければ良い
ことになる。
実際には、第5図に示す配置にて探傷するものである。
すなわち、回転可能な如く探触子(3)(4)を配置し
た探傷部(9)の前後に搬送ローラα0)を多数配設し
、とnら搬送ローラ<10)Vcよ多異形鋼管(2)を
直進させなから両探触子(31(4)をこの異形鋼管(
2)の回りを回転させ、異形鋼管(2)の夫々のリブ(
1)部の有害欠陥を検出するのである。この場合、探触
子(4)には4個の振動子(5)〜(8)が内蔵さnて
いるが、これら4個の振動子(5)〜(8)は互いに向
き合って配設されている為、同時に励振させると互いに
干渉を生ずる虞れがあるので順次時間分割し励振するほ
うがよい。
上記した搬送ローラ叫としては第6図に示す如く、異形
鋼−#(2)の上下に、この異形鋼管(2)の外周面に
沿う凹湾曲面を備え、かつその中心部にリブ(1)に嵌
合する環状溝(11)を有する鼓形状のものが望ましい
、すなわち、上記環状溝α0でリブ(1)ヲガイドする
為、異形鋼管(2)は回転せずに直進さnることになる
からである。
本発明方法を実験結果に基づいて更に説明する。
第7図は、表面波による探傷結果を示したものであり、
同図(イ)はリブ(1)の外端部から表面波を伝播させ
て、リブ(1)の外端中央長手方向に設けた0゜1+o
+深さ×5燗長さの人工欠陥(O)、およびリブ(1)
の付根部に設けた0、 1 tran深さ×5鴫長さの
人工欠陥(d)(eXf) ((d)(e)(f)は長
手方向に場所を要えて0°。
45.90  の位置に設けである)ft探傷した結果
を示したものである。
第7図(イ)より明らかな如く、人工欠陥(0)(d)
(θ)(f)は共にコーナーエコーレベル(ノイズ)よ
りも?諾いレベルで検出が可能であった。
第7図(ロ)は、上記第7図(イ)と同じ人工欠陥(、
)(、L)(eXf)を設けた異形鋼管(2)を、第7
図(イ)の反対側(母材側)から表面波による探傷を行
ンよった結果を示したものである。
第7図(ロ)より明らかな如く、入射点に最も近い人工
欠陥(f)が最も良好に検出でき℃いるのがわかる。
第8図は、本発明方法により、異形鋼管(2)における
リブ〔1〕部の各部に設けた人工欠陥を探傷した結果(
探傷器ブラウン管波形)を示している。図中下部より矢
印で示した波形が人工欠陥からの反射エコーであり、い
ずれも良好に人工欠陥の探傷が行なえているのがわかる
なお、第8図中屋1〜煮3は表面波により探傷した場合
、A4〜A6は周方向の斜角探傷を行なった場合、A7
〜A10は軸方向の斜角探傷を行なった場合である。
以上述べた如く、本発明方法によnば、リブを有する異
形鋼管におけるリプ部の周および軸方間に発生した微小
欠陥の検出を、すべてのリブについて1工程の探傷で精
度良く行なうことができ、リブ付き鋼管の品質検査に大
なる効果を有する発明である。
なJ6、本実施例では、リブ先端が丸形のものについて
説明したが、これに限るものではなく、平担なものであ
ってもよいことは本発明の内容から明らかである。、ま
た本実施例では、両探触子金時計回り方向に回転させ念
ものについて説明したが反時計回り方向に回転させたり
、又両方向から回転させて探傷してもよいことは勿論で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はリブ付異形鋼管の断面図、第2図は異形鋼管の
リブによる防害エコーの発生を示す説明図、第3図は本
発明方法の原理を説明するための図、第4図は一万の探
触子に内蔵さルる振動子の配置を説明するための図面で
あり、同図(イ)は表面波によ)探傷する場合、同図(
ロ)は斜角探傷の場合、第5図は本発明方法により探傷
する場合の配置状態を示す概略説明図、第6図は搬送ロ
ーラの一実施例を示す図面、第7図(イ)(ロ)は表面
波による探傷結果を示した図面、第8図は本発明方法に
より欠陥を探傷した場合の欠陥からの反射エコーを示し
た図面である。 (1)はリブ、(2)は異形鋼管、(3)は垂直探傷用
探触子、(4)は探触子、(5)〜(8)は振動子。 特許出願人  住友金属工原株式会社 第5図 第6図 337− 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、外周に適数のリプを有する異形鋼管を全没又は
    局部水浸法により超音波探傷する方法において、前記異
    形鋼管の外周に、この外周同一平面上で所定角度を存し
    て配置された垂直探傷用探触子と4個以上の振動子を内
    蔵した探触子とからなる一対又は複数対の探触子を、前
    記異形鋼管の軸方向に沿う相対移動および外周に沿う相
    対回動が可能な様に設け、先ず前記垂直探傷用探触子に
    てリプを検出し、所定時間後に後続の探触子が前記検出
    したリプと対応する位置にある間、この探触子のモニタ
    ーゲート回路を開操作し、前記探触子の互いに同きあう
    よう半径方向に配置した少なくとも2個の振動子による
    周方向表面波探傷と、リプ長手方向に互いに交差状での
    入射可能に配置した少なくとも2個の振動子によるリプ
    長手方向の斜角探傷によりリプ及びリプ基部近傍の内外
    面の欠陥全探傷することを特徴とする異形鋼管の超音波
    探傷方法。
JP57224147A 1982-12-20 1982-12-20 異形鋼管の超音波探傷方法 Pending JPS59112258A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578647A1 (fr) * 1985-03-06 1986-09-12 Alsthom Atlantique Dispositif de controle des defauts de frettes de rotors de machines electriques

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578647A1 (fr) * 1985-03-06 1986-09-12 Alsthom Atlantique Dispositif de controle des defauts de frettes de rotors de machines electriques

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