JPS60253968A - 検査すべき部品中の欠点の選択的検出方法と設備 - 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】 本発明は公知の（特に冶金学的または幾何学的な）性質
の、肉眼で見える少なくとも一つの不連続を示す検査す
べき部品中にある顕微鏡的欠点の選択的（好ましくは自
動的）検出方法と設備に関する。

本発明は溶接された金属管の（特に超音波によるまたは
渦電流による）非破壊検査に特に適用されるがこれに限
るものではない。

よく知られているように、溶接された管は、適当な断面
（一般に円形）の管に形成せられ次いでほぼ縦方向（直
線状またはらせん状の）の溶着ビードを示すように接合
された縦方向の縁に沿って溶接された帯鋼である。これ
ら帯鋼は非常に種々な性質と相違のものがあり（特にフ
ェライトまたはオーステナイト鋼）、そして種々の製造
技術（主として連続鋳造またはインゴット鋳造）から作
られたものである。さて、一つの帯鋼はその製造、様式
およびその性質の相違にしたがって、多かれ少なかれ大
量の内因性の介在物（たとえば珪酸塩、アルミン酸塩、
チタンの炭化物）を含有している。これらは非破壊検査
技術に、特に超音波束に対し内部欠点として反応する。

その結果、溶接された管は、課せられた仕様書に実際上
合致しかつ使用上全く満足を与えるに適しているにもか
かわらす、間違って取り除かれることがある。実際、溶
接された管は、受は入れられるためには、高い品質水準
を要求する先端的用途（たとえば原子核の分野）に対し
ても、主として（史には、もっばら）それらの溶着ビー
ドに関するきひしい仕様書に満足であるへきである。籾
で、現在手を用いて処置しない限り（そして溶着ビード
を肉眼で印を付けることを条件として−しかしいつもそ
うではないが）、溶着ビードに対する欠点の位置および
それに沿う熱的に影響を受ける区域に関係して欠点を見
分けることは不可能てあ６゜そして溶着ビードに欠点の
ある溶接管と非の打ちところなく溶接されているがその
基の帯鋼が本質的欠点を示している溶接管とを区別せず
に棄却している。その結果、問題の管の真の欠点を代表
しない不自然に過剰な不良品の率を生じ、その結果は重
大である。

本発明は、溶接された管（好ましくは円形のもの、しか
し必ずしもそうでなくてもよい）の溶着ビードが示す内
部欠点（および対応する熱的に影響を受ける区域）の選
択的検出を適切に可能ならしむることによりこの不都合
を抑制することを目的とし、かつこれを容易に自動化し
得る様式により行なうこと目的とする。

本発明は公知の性質の肉眼で見える少なくとも一つの不
連続（溶着ビード、溝われ−−〜−）を示す管状または
非管状の部品の極めて一般的な範囲内にあるものであっ
て、この不連続に対するそれらの位置によって限定され
た予め定められた区域を別々に検査しようと欲するもの
である。溶接された管の範囲内においては、本発明はそ
の上、溶着ビードおよび熱的に影響を受ける関連区域の
ほかに基の帯鋼の検査にも実際適用されることができる
。

本発明は、この目的のために、公知の性質の肉眼で見え
る少なくとも一つの不連続を示す検査すべき部品中の顕
微鏡的欠点の選択的検出方法を提案するものであり、こ
の方法は与えられた検査線に沿ってこの部品に対する相
対的移動により行なうものであり、その特徴とするとこ
ろは、この検査線が一つの不連続に会う−ｒ間を読み取
り、そして該瞬間を参照することにより定められた与え
られた時間間隔中で断続的に、部品内に存在する欠点を
探すことである。

本発明は、特に管の検査、特に溶接された管の検査に適
用される。そしてこの検査を行なうために選ばれた線は
、慣例的には、管の全容積を被うように非常に接近した
らせんよりなるらせん状の線である。本発明は溶着ビー
ドとそれに沿う熱的に影響される区域とを主として包含
する一つの角セクター上で検査が行なわれることを推奨
する。更に本発明は、肉眼で見える不連続と顕微鏡的欠
点か超音波衝撃に応答して受けられた反響の分析によっ
て検出されることを推奨するか、必すしもそれたけによ
るものではない。欠点ついては二つの場合がある。即ち
一連の衝撃に応答して受けられた反響を断続的に分析す
るかまたはこのような衝撃を不連続に発するかである。

欠点についてのように不連続について超音波衝撃の発射
により処理されるとき、これらの衝撃は検査線が走破さ
れる速度に好ましくは制御された頻度と同期化されるこ
とが好都合である。らせん状の検査線の場合、この頻度
はこの速度の周成分に直線的に連結されていることが更
に一層推奨される。

この方法を実施するため、公知の性質の、肉眼で見える
少なくとも一つの不連続を示す検査すべき−っの部品中
の顕微鏡的欠点の選択的検出設備を提案するものであっ
て、それは与えられた一つの検査線に沿ってこの部品に
対して相対運動をするよう取りつけられた一つの欠点セ
ンサーを含むものであって、その特徴とするところは、
欠点センサーに一つの断続運転集団が連結されているこ
と、および欠点センサーには、それがこの不連続を検出
するとき、該欠点センサーの断続運転集団に解放信号を
伝達するよう予定されたこの不連続を感知する検出器が
連結されており、この集団はあらかじめ定められた一つ
の時間間隔ごとにこの信号に応答するセンサーを、近い
時間の変位において、解放するよう適応されている。こ
の設備は自動的であることが好都合である。

欠点センサーと不連続検出器は、センサー（および検出
器）と検出すべき部品間の相対速度に制御された同期衝
撃の発生器により好ましくは同期化された超音波変換器
（たとえば同形式の）であることが好都合である。溶接
された管の場合、検出器は溶着ビードを検出し得るよう
な特性で選ばれるであろう。好ましくは軸に近い一つの
方向に沿って配列された超音波変換器が問題であろうが
一方欠点センサーは好ましくは横方向平面内に配列され
た超音波変換器であろう。回転運動せしめられる回転子
（センサーと検出器を備えた）を横切って移動運動せし
められる管の場合、このセンサーの衝撃および検出器の
衝撃は、たとえばきざみを付けられた一つの車輪と一つ
の接近している検出器によって、あるいは光学的符号器
によって、この回転子の回転速度にしたがい同期化され
ることが好都合である。欠点センサーの制卸回路は超音
波衝撃または生じた反響の処理を断続的に制御する。

後者の場合制御回路は、検査すべき部品上の限定された
種々な検査区域に対応する種々な実理方法にしたがい反
響の一つの分岐を確実にするのが好都合である。センサ
ーの数または検出器の数は一つに限られない。

好ましい実施態様においては、本発明による設備は、現
在行なわれているような部品の容積の完全な検査、即ち
本発明にしたがう選択的検査を、選択的に確実にし得る
よう計画された古典的検査設備である。

本発明のその他の目的、特徴および利点は非限定的実施
例として記載された次の実施例から、付図を参照するこ
とにより、明らかになるであろう。付図において、 第１図は本発明の一つの設備の簡単化された図式図であ
る。

第２図はそこに現われる主な信号の時間の経過による進
行を示す図である。

第３図は他の実施態様による本発明の一つの設備の簡単
化された一つの透視図である。

第４図は簡単化された一つの図式図である。

第１図は、たとえば縦方向直線状の溶着ビード２を示す
、溶接された管１の検査に適応された本発明の一つの設
備の簡単化された一つの形態を、例としてかつ図式的に
示すものである。

結合された選択的検出設備３は自動的であり、主として
欠点センサー４を含み、それには一つの制御と処理の回
路５が結合されており、それ自体はまた管１に対して配
置されかつ解放・待機装置６の制御下にある。溶着ビー
ド２を形成する不連続を感知する検出器７は、史に管１
に対して配置されている。７には、前記の解放・待機装
置に結合された制御と処理の回路８が結合されている。

欠点センサー４と検出器７は、鎖線で図式化された一つ
の同一可動支持体９の上に実際上存在している。

この例においては、センサー４と検出器７は超音波変換
器を構成する全部の二つである。それらに割当てられた
仕事を考慮すれば、検出器は軸平面内に配置され、検出
器は好ましくは横断平面内に配置されることが好都合で
ある。これら変換器は一般に管の表面に対してほぼ２０
’の角をなす。センサー４は、その配置を考慮に入れる
と、軸方向に（縦方向に）配置された欠点を主として検
出するよう適応されている。即ち、特に検出器に好都合
なのは実。礫土この形式の欠点である。変形としては、
横方向に（横断方向に）配置された欠点を検出するため
、一つの補助検出器がそれに結合される。図に示されて
いない他の実施変形によれば、検出器７とセンサー４は
渦電流に対する正確な探針である。

機械的問題と、起るかも知れない超音波干渉の問題のた
めに、検出器７とセンサー４が発する超音波束が異なる
横断面内で管を遮断するように、７と４が配置されるこ
とが好ましい。

解放・待機装置６は、これら変換器４と７および管１の
間の相対速度と共に好ましくは変化する、好ましくは後
者の角成分と共に変化する、一つの頻度に従って同期化
された超音波衝撃を、センサー４と検出器７のために制
御する。この速度は互で示される同期衝撃を発生するよ
う適応された速度検出器１０によって検出される、そし
てその同期衝撃の頻度は変換器と管の間の相対速度と共
に、好ましくは線の法則ｌこしたかつて変化する。これ
ら衝撃東は装置６１こ伝達される。それらはセンサー４
の活動の解放にもとつく。信頼し得る検査結果を得るた
めには、衝撃力の頻度は問題の超音波装置の反復頻度と
同じ程度の大きさであることが好都合である（即ち超音
波変換器４と７により一秒間に受けられる励起数と同程
度の大きさ）。従来方法ではこの頻度は約Ｉ　Ｑ　ＫＨ
ｚである。場合によっては、適当な最終頻度を得るよう
に、衝撃具を頻度増幅器に加えてもよい。

速度検出器１０は、第１図の場合では、即ち管はその軸
に沿って移動運動ぜしめられるが変換器は回転運動せし
められる場合では、変換器の回転に固定された一つの歯
車に対して配置された接近検出器である。たとえば、毎
分６０００回転の速度で変換器を運転し歯車上に１００
個の切れ込みを作る。こうすれば所望の１０　ＫＨｚの
頻度を得ることかできる。

運転に際しては、第１図の設備は第２図に示された時間
過程における展開を有する信号によって走破される。衝
撃具は検出器７を励起するため、装置６と回路８によっ
て考慮される。検出器７は反響として信号ａ１を受ける
。その背景騒音の水準は溶着ビード２によつη構成され
た冶金学的不連続を通過するとき参照水準である瞬間ｔ
ｏを超えるまで増大する。そのとき回路８は装置６に解
放信号ａ２を伝達する。この信号を受けた後、装置６は
、与えられた間隔（１゜−ｔｏ）に対応する衝撃具の予
め定められた数の後、与えられた時間間隔（ｔ２”ｌ）
に対応する衝撃具（信号Ｃ）の第二の予め定められた数
の間、回路５を解放する。そのときセンサー４は、溶着
ビード２とそれに接する熱的影響を受けた区域しか被わ
ないように、アンプリチ、１−ドの角セクターα上で管
を検査する。このアンプリチュードは実際上、標準欠点
を示す管と標定することにより限定される。たとえば、
直径５０ｒｙｕｎの管ではアンプリチードαは約３０°
である。

このようにして、回路５の出力側迭において、溶着ビー
ドの中または付近で前記の起るかも知れない欠点しか考
慮に入れない測定信号を得る。

実施態様の一つの変形においては、センサー４は永久に
励起され、そして回路５は、角セクターαまたはその補
角に対応する二つの処理回路のいづれか一つに向けて測
定信号を送る。

角セクターが限定される精度は、歯車の回転によって発
せられる衝撃の数屯にあきらかに依存する。

実施態様の一つの変形においては、回転が変換器４と７
に加えられるよりもむしろ管に加えられるとき、衝撃具
は光学的符号器によって発生せられる。

第３図と第４図はらせん状の（虚構の）線（Ｌ）に沿っ
て検査されるべき管１の完全なまたは選択的検査を所望
により行なうよう適応された一つの設備を示す。

第３図は回転子１２が回転するよう取りつけられた固定
子１１に対して軸方向に滑動する管１を示す。回転子１
２は二対の超音波変換器１３．１４と１５．１６を持っ
ており、それらは異なる平面内に配置され、そして横方
向と縦方向に配列された欠点を数個の角においてそれぞ
れ検出するよう適応されている。一つの水の膜１７はこ
れら変換器と管１の間に確実に永久に維持される。この
形態は古典的なものであり、現在、管の在来の測定に用
いられている。

変換器１３から１６までの各々には、制御および処理回
路１８．１９．２０および２１がそれぞれ結合されてい
る。変換器１３には更に第二の制御および処理回路２２
が結合されている。

第４図から明らかなように、第１図の要素１０と６と同
様な、速度検出器２３と解放・待機装＠２４が、センサ
ー１５と１６に結合された回路２０と２１の入力側に結
合されたスイッチ２５によって選択される二つの可能な
る様式にしたがって、回路１８〜２２に結合されている
。

通常の態様（Ｎ）においては、装置２４は速度検出器２
３からの衝撃上に応じて回路１８〜２１の同期化された
励起を出力側２６から発する。

四つの変換器１３〜１６は管１のすべての欠点を検出し
、そして図に示されてない手段に従って、対応する測定
信号を発する。回路２４はこの場合、同期化の役割たけ
しかしない。

再開時（Ｒ）では、管１は新らしい検査サイクルを受け
、変換器１３は第１図の検出器のように不連続検出器と
して更に用いられ、そしてそのとき結合された回路２２
は、変換器１３によって受けられた反響を、溶着ビード
が検出されたとき装置２４に解放信号を伝達するように
処理する。この装置２４はそのとき、速度検出器２３に
よって発せられたあらかじめ定められた衝撃数によって
限定された、等しいが変位した時間間隔のあいた、ある
同一区域に対応する管上の同−角セクターα１と偽を連
続的に探診せしめるように、出力側２７と２８から変換
器１５と１６の断続的解放を行なう。

第４図の図式は読み取りを容易ならしめるため簡単化さ
れているのに注意すべきである。したがって回路１８〜
２１からの出力線はいづれも図に示されていない。更に
また変換器は作用によってグループ別けされているが、
それらは第３図においては対ごとに正反対である。

実際、変換器（５，８および１８〜２１）の制御回路と
処理回路は本発明に容易に適応し得る社来の回路であり
、従ってそれらを用いるため技術者に特別の教示を必要
としない。同様に同期化装置、解放装置および待機装置
は、それらの役割と目的につき上に述べた指示を考慮す
れば困難なく実現し得る。

前記の記述は説明のためにのみ提案されたものであり、
かつ本発明の範囲を出ることな（多数の変法が技術者に
より提案され得ることは言うまでもない。

本発明は薄い壁の円形の溶接管（たとえば１９ａｍの直
径と１．８　ｍｍの厚さを有する）の検査に特によく適
応されるが、他の種類の部品にも一般化され得る。場合
によっては、センサーと検出器の出力信号の補正を、そ
れらの配列と検査すべき部品の外表面に対するそれらの
距離における起り得る変化に応じて、用意するのが好都
合である。溶着ビードの検査の場合、検出器は結合され
た構造物の差異を感知するべきことに注意を盟する。本
発明の実施は、溶接操作によって導入されたこの構造変
化が後で行なわれるかも知れない熱処理によって一層弱
められるたけになおさら微妙である。

センサーと検出器が管のまわりに回転運動せしめられる
とき、結合された回路とそれらの電気的結合は、特に公
知の回転コンデンサーまたは回転自己インダクター、あ
るいはまたトラック上を滑るプランによる回転接点を含
むことに注意すべきである。

本発明の簡単化された一つの態様においては、速度検出
器１０または２３によって構成せられる時間基礎は、一
つの変形においては、センサー（と検出器）と部品間の
相対運動に無関係であることができ、課せられた一定の
頻度で同期衝撃を発することができる。

欠点センサーは欠点を検出するようにしかし肉眼で見え
る不連続を検出しないように配置され配列されることに
注意すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの設備の簡単化された図式図であ
る。 第２図はそこに現われる主な信号の時間の経過による進
行を示す図である。 第３図は他の実施態様による本発明の一つの設備の簡単
化された一つの透視図である。 第４図は簡単化された一つの図式図である。 特許出願人　ソンエテ・アノニム・ヴアルレク 同　安　遅　智　ｆ（（％、Ｔアヲ 手続補正書 昭和２ρ年タ月シフ日 事件との関係　オｉＢ鱈ハ東友 住＝所」呂−五 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、公知の性質の肉眼で見える少なくとも一つの不連続
   を示す検査すべき部品中の顕微鏡的欠点の選択的検出方
   法において、与えられた検査線に沿ってこの部品に対す
   る検出および制御手段が相対的移動するとき、この検査
   線が一つの不連続に出会う瞬間を検出し、そして該瞬間
   を参照して限定された与えられた時間間隔の間、部品中
   の起り得る欠点を断続的に探査することよりなる前記方
   法。 ２、　検査すべき部品か、熱的に影響を受けた二つの区
   域によって沿われている溶着ビードを含む溶接された金
   属管であり、そして検査線・がらせん状の線であるとき
   、このらせん状の線か溶着ビードに出会う瞬間を検出し
   、そしてこの瞬間を参照して限定された時間間隔のあい
   た、該ビード上にほぼ中心を有する一〇の角セクターの
   探査を行なうように、起り得る欠点を探すことよりなる
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、超音波衝撃の一つの連続列に応答して受けられる反
   響の時間経過の分析により、検査線が不連続に出会う瞬
   間を検出することよりなる特許請求の範囲第２項に記載
   の方法。 ４、超音波衝撃の不連続列に応答して受けられる反響の
   分析により、起り得る欠点を探すことよりなる特許請求
   の範囲第２項に記載の方法。 ５、超音波衝撃の一つの連続列に応答して受けられる反
   響の断続的分析により、起り得る欠点を探すことよりな
   る特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ６、検査線が不連続に出会う瞬間を検出しそして、同期
   化された衝撃の列に応答して受けられる反響の分析によ
   り、起り得る欠点を探すことよりなる特許請求の範囲第
   ２項に記載の方法。 ７、検査すべき部品が管であり、検量線がらせん状の線
   であるとき、この検査線が描かれた角速度”に同期化さ
   れた衝撃の頻度を制御することよりなる特許請求の範囲
   第６項に記載の方法。 ８．　公知の性質の肉眼で見える少なくとも一つの不連
   続を示す検査すべき部品中の顕微鏡的欠点の選択的検出
   設備において、該設備は、与えられた検資線に沿ってこ
   の部品に対する相対運動をするよう取付けられた少なく
   とも一つの欠点センサーを含み、この欠点センサーに結
   合して、一つの断続的運転集団と、この不連続が検出さ
   れたとき該欠点センサーの断続的運転集団に一つの信号
   を伝達するよう予定されたこの不連続を感知しつる一つ
   の検出器とを含み、この集団は、近い時間のすれにおい
   て、予め定められた時間間隔ことに、この信号に応答す
   るセンサーを解放するよう適合されていることよりなる
   前記の設備。 ９　欠点センサーと不連続を感知する検出器は、一つの
   解放・待機装置ｌこまって同期化された超音波変換器で
   ある特許請求の範囲第８項の設備。 １０、変換器は一つの支持体によって支えられ、該解放
   ・待機装置は、検査すべき部品に対する支持体の相対速
   度を感知するーっの速度検出器により発せられる同期化
   衝撃から、これらの変換器を同期化することよりなる特
   許請求の範囲第９項に記載の設備。 １１、支持体は一つの管に対してらせん状運動を描き、
   該速度検出器は相対速度の角成分を感知することよりな
   る、管の検査に予定された特許請求の範囲第１０項に記
   載された設備。 １２、欠点センサーは一つの管を横切る平面内に配列さ
   れ、そして不連続を感知する検出器は軸方向の平面内に
   配列されることよりなる、管の検査に予定された特許請
   求の範囲第９項に記載された設備。 １３、欠点センサーは運動集団によって断続的に励起さ
   れることよりなる特許請求の範囲第８項に記載の設備。 １４、運転集団は二つの処理手段のいづれか一つに向っ
   て断続的に、欠点センサーの戻り信号を伝達することよ
   りなる特許請求の範囲第８項に記載の設備。 １５　一つの同一横方向平面内に配列された二つの超音
   波変換器の第１の対と、軸方向の平面内に配列された二
   つの超音波変換器の第２の対とを含み、溶接された一つ
   の管の全容積の検査を行なうよう適合された特許請求の
   範囲第８項に記載の設備において、第１の対の変換器は
   、それらを連続的に解放するよう適合された一つの同一
   断続運転集団に、それらに管の同−角セクターを探査せ
   しめるように結合され、そして第２の対の変換器の一つ
   は更に不連続検出器に結合され、そして一つのスイッチ
   は、管の全検査のための同期化の出力側かあるいは管の
   選択的検量のための断続運転の出力側かにおいて、第１
   の対の変換器を運転集団に結合することよりなる前記設
   備。