JPS59148862A - 電子リニア走査による角鋼片の垂直内部探傷法 - 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】 本発明は角鋼片の内部欠陥を有効に検出するための電子
リニア走査による角鋼片の垂直内部探傷法に関する。

従来における鋼片の内部探傷は１例えば第１図に示す如
く角鋼片（Ａ）の−表面に対して複数個の探触子（功を
配置し、各探触子（動部く探傷範囲を分担させ、結果と
して角鋼片（Ａ）の全内部を探傷するようにしている。

。しかしこの従来方法では次のキリな問題があった。

（１）探傷範囲を複数個の探触子（匂で分担させている
ため、探傷範囲内で感度変化かあ、る。

（ＩＤ　　探傷範囲が狭い。

（１１６探触子（鴫の数を増やせないために、超音波ビ
ームを絞れず、探傷性能が悪い。

（Ｉψ　角鋼片（Ａ）の断面のサイズを変Ｗするたびに
各探触子（劫を動かすか、探傷ヘッドを交換しなければ
ならず、上記変更に対応する作業が面倒である。

本発明は上記問題点を解決したものであって。

角鋼片の探傷範囲内での感度変化を少なくすると共に、
探傷性能を向上させ、しかも、角鋼片の断面のサイズを
変Ｗした際におけゐ対応作業を容易化することを目的と
する。

まず、本発明の詳細な説明すると、第２図に示すように
、電子走査アレイ型探触子（１）を、角鋼片（２）の軸
方向に垂直な面内でその角鋼片（２）表面から所定の距
、離（直接接触を含む）で且つ該表面に対して平行にセ
ットし、との探触子ｆｌ）を使用して電子リニア走査す
ることＫよって、角鋼片（２）の内部を探傷するのであ
る。

次に、大発明で使用する電子走査アレイ型探触子につき
説明する。電子走査アレイ型探触子（１）は第３図に示
すように、多数の振動子素子（ニレメン））＋３１を基
体（４）平面上忙−列に配列させ、その表面にコーティ
ング（５）を施して構成される。該探触子ｔｌ）からの
超音波ビーム（８）の制御は、各素子（３）の送受波の
タイミングを遅延時間制御回路で調整することにより行
なわれる。例えば第４図（１）に示すように遅延時間を
設定しない場合には、その超音波ビーム（Ｉｌｌｌｌは
単一の大口径振動子からの波面と等価な波面を形成する
が、この遅延時間を適宜に設定すると、第４図（ｌ　ａ
）のようにビーム（檜を煩けだ秒、第４図（１ｂ）のよ
うに絞ったりあるいは第４図（ト）のようにビーム（（
至）を絞って傾ける波面を自在に形成することができる
。

この電子走査アレイ型振動子（４）の特徴は次の通りで
ある。

機械的走査に比べて高速走査が容易である。

特に、超音波ビーム（８）を絞らない場合には、−回の
探傷範囲が広くなるために、走査ピッチを大きくでき、
従って、より高速の探傷が可能である。

（ＩＤ　　鋭い指向性 電子走査プレイ型探触子（１）は多数の振動子素子（３
）を同時に動作させるため、全体としては大口径の振動
子と同じであり、指向性の鋭い超音波ビーム（檜を作る
ことができる。

（１１リ　　電子収束 電子走査プレイ型探触子＋１）は、前述の通り。

送受波信号に所定の遅延時間を与えることＫより、凹面
振動子やレンズ付き′振動子と同様にビーム（（至）を
細く絞り分解能を上げた探傷を可能にする。そしてこの
焦点距離は任意に設定できるため、角−片（２）の探傷
領域にビーム（鴫を収束させることＫよって微小な欠陥
の検出精度を向上させることができると同時に、欠陥位
置推定精度も向上する。参考として、鋼片探傷時の超音
波ビーム径とφ２の横穴に対するｓ／ｉの関係を第５図
に示す。

電子走査プレイ型探触子＋１＋を用いて電子リニア走査
により垂直探傷する場合には、第２図に示すように、探
触子ｆｉ＋を所定の状態でセットして、入射面に垂直に
入射される超音波ビーム（ｓ）を平行移動させ乍ら垂直
探傷していくものである力）、この・場合の走査回路例
を第６図に示す。原図は、総素子数６４個のプレイ型探
触子口）を１６個の素子（３）を１セツトとして電子リ
ニア走査する時の例を示すもので、探触子（１）と送受
信器（６）とを、遅延回路（７）及びリードリレー回路
（８）を介して接続し、リードリレー回路（８）の切換
スイッチで順次送受信の素子（３）をずらし、超音波ビ
ーム（匂を走査させるのである。

次に、前記電子リニア走査を行なうための探触子（１）
のセット方法について説明する。

電子走査アレイ型探触子＋１１に詔いては、グレーティ
ングローブの発生を防ぐために必要とされる振動子素子
間隔ｄは、超音波ビーム（檜の最大−斜角を±００とす
れば。

λ λ：超超音波伝播媒質中波長 で表わされる。よって超音波ビーム（員の傾斜角を大き
くするためには、波長λが一定ではその索子間隔ｄを小
さくしなければならない。即ち％素子中を小さくする必
要がある。

一被検材である角鋼片（２）と探触子［１’ｌとの音響
結合方式は、直接接触方式と水浸方式とがある。直接接
触方式は、第７図に示す如く探触子（１）と角鋼片（２
）の超音波入射面が水（またはその他の液体）の接触媒
質（９）の薄膜を介して接触する方式である。

この方式では接触媒質（９）の厚さ、角鋼片（２）の超
音波入射面のあらさ及び形状不整により、超音波ビーム
（Ｓ）の送受の能率が変動し易い。しかし後述する水浸
方式に比べ接触媒質（９）の供給が容易でざる。

水浸方式は、探触子（１）から放射された超音波ビーム
（−をある程度長い距離の水（またはその他の液体）中
を伝播させた後、角鋼片！２）に入射させる方式であり
、第８図（ａ）に示すような水槽貫通方式と。

第８図（ｂ）　（ａ］に示すような局部水浸方式とがあ
る。

この方式では超音波ビーム１曲はまず水中に発射される
ため、、直接接触に比べて超音波ビーム（８）の送受は
安定する。

電子走査アレイ型探触子（１）のセット方式にけ次に示
すような２面方式と４面方式の２方式がある。

まず、２面方式は、第９図に示すように、角鋼片（２）
の隣接する２表面に対して夫々平行に探触子（１）をセ
ットする方式である。又ｓ４４面方は、第１０図に示す
よう傾、角鋼片（２）の４表面に対Ｉ７て４個の探触子
Ｆ１１を夫々平行にセットする方式である。なお、探傷
時ＶＣｄ、角鋼片（２）を搬送する場合と、探触子（１
）を移動させる場合との２つの場合がある。

ところで、上記両方式では、各探触子（１）の超音波ビ
ーム（Ｓ）の干渉を防止する方法として、時分割方法と
、ずらし方法とがある。時分割方法は、探触子を角鋼片
（２）の軸方向に関して同一位置に配置する方法である
。又、ずらし方法は、各探触子（１）の超音波ビーム（
８）が相互に干渉なくなるまで、各探触子（１）を角鋼
片（２）の軸方向に関してずらす方法である。

４面方式は２面方式に比較して、角鋼片（２）の各表面
近傍までその内部探傷を行える利点があり。

２面方式は４面方式に比較して、角鋼片（２）内部の探
傷範囲（至）が小さいと太う欠点があるが、４面方式と
比較して、角鋼片（２）周囲の探触子（１）の個数が少
ないので、角鋼片（２）の搬送ライン等を簡略化できる
利点がある。特に、２面方式による時分割方法を採用し
た場合には、４面方式による時分割方法と比較して、超
音波ビーム（８）のパルス発生数を多くでき、精密な探
傷を行える利点がある。又。

２面方式によるずらし方法を採用した場合には、４面方
式によるずらし方法と比較して、角鋼片（２）の軸方向
に関して離れた探触子（１）が２個と少ないので、角鋼
片（２）の軸方向端部における不感帯域を小さくできる
利点がある。

４−両方式において角鋼片（２）の上記歪感帯域を小さ
くするようＫしたのが、第１１図に示すものであって１
時分割方法とずらし方法とが混合されている。即ち、角
鋼片（２）の軸方向に関して一対の装着体ｔｌｏ）　Ｑ
ｌ）がずらして配置されており、各装着体（１０）ｔｔ
ｅにおける角鋼片（２）の表面と対応する下端面又は上
端面はＶ形状に凹設されて、各端面には、角鋼片（２）
の上側２面又は下側２面に対して夫々平行とされる探触
子（１）が配置されている。両袋着体（１０）α力の角
鋼片（２）の軸方向に関する距＃は、両袋着体（１０）
Ｑｌの探触子＋１）の超音波ビーム（藺が干渉しない距
離とされ、又、各装着体＋１０）　Ｑｌ）　においてけ
両探触子＋１＋から交互に超音波ビーム（Ｂｌが発信さ
れる。

上記のものにより、角鋼片（２）の内部探傷を行う際に
は、第１１図（ａ）で示すようＫｓまず、探傷開始時に
、一方の装着体（１０）と角鋼片（２）の軸方向の一端
部を対応させた後、第１１図（ｂ）　（Ｑ）　Ｋ示すよ
うに。

角鋼片（２）を搬送して、探傷するのである。上記のよ
うにすれば、角鋼片（２）の軸方向端部における不感帯
域を小さくできるのであるが、角鋼片（２）の搬送を第
１１図（、）　（ｂ）の各状態で一旦停止しなはればな
らず、探傷作業が複雑化するき云う欠点もある。

第１１図は探傷法の他側を示すもので、角鋼片（２）の
軸方向に関して同一位置にある３個の探触□子［１１が
、角鋼片（２）の３表面に対して夫々平行に配置され、
これらの内、真中に位置する探触子＋１１から発信され
た超音波ビーム（８）を１両側に位置する面接触子ｆｉ
ｌにより受信するようにしている。従って。

角鋼片（２）内部に、表面に対して大゛きく傾いた欠陥
＠がある場合でも、該欠陥（イ）の検出を容易に行える
。

又、第１０図に示すように、４面方式による時分割方法
で探傷を行う場合等に、対向する一対の探触子（１＋に
より超音波ビーム（功の送受信を行うようにすれば、透
過波の大きさを検出すること妬より、内部欠陥の検出を
行ったり、カップリングの監視を行ったりすることがで
きる。

以上詳述したよう傾、大発明によれば、電子走査プレイ
型探触子を電子リニア走査することＫよって、角鋼片内
部を垂直探傷するので、従来に比較して、探傷範囲内で
の感度変化が少ないと共に。

探傷範囲を広くできる。又、超音波ビームを収束できる
と共に、その焦点距離を任意に股、定できるので、角鋼
片内部の微小な欠陥でも精度良く検出できる。更に、探
傷する角鋼片の断面のサイズを変更した場合でも、この
変更に対応させて探触子の使用素子位置の指定を変更す
るだけでよく、探触子のヘッドを交換しなくてもよいの
で、上記変更に対応する作業を容易に行える。大発明は
上記各種の利点を有し、実益大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法を示す図、第２図は大発明の概要を示
す図、第３図は電子走査アレイ型探触子の斜視図、第４
図は探触子による超音波ビームの制御態様を示す図、第
５図は角鋼片探傷時の超音波ビーム径と２横穴に対する
８／ｙの関係を示す図、第６図は電子リニア走査を行う
ための回路構成例を示す図、第７図は直接接触方式によ
る音響結合方式を示す図、第８図は水浸方式による音響
結合方式を示す図、第９図乃至第１２図の各図は探触子
のセット状態の各側を示す図である。 ＋１１・・・電子走査アレイ型探触子、（２）・・・角
鋼片。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所手続補正書
岨発） 昭和５８年３月２４日 １１１［件の表示 昭和５８年　特許　順第２３５２４１；’２・−発　　
　明　　の名称 電子リニア走査による角−片の垂直内部探傷法３、補Ｉ
Ｌをする名 ’ＩＩＭとの関係　　特許出願人 ４代理人　雛５７７ ６　補１１の対象 ７、補正の内容 （１）　明細書第６頁５行目から８行目に「超音゛波・
・・・・・する」とあるを「垂直探傷時にはｔｆｉ−ｏ
＝０であり、ｄく＾とする」と訂正する◎ （２）　　同第１０頁３行目に「第１１図」とある全「
第１２図」と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　電子走査プレイ型探−子を用いる垂直内部探傷法で
   あって、上記探触子を、角鋼片軸方向に垂直な面内でそ
   の角鋼片表面から所定の距離で且つ該表面に対して平行
   にセットし、探触子を電子リニア走査することｋよって
   、角鋼片内部を探傷することを特徴とする電子リニア走
   査による角鋼片の垂直内部探傷法。