JPS62102152A - 超音波探傷方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば溶接部の如き検査物内部の欠陥の有無
を超音波によって検出する超音波探傷方法に係り、特に
上記検査物内部の欠陥信号とその欠陥以外の擬似欠陥信
号とを区別し得るようにした超音波探信方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、溶接部内にお【ノるブロウホール等の欠陥の有
無を検出するためには、超音波探傷方法が使用されてい
る。ところで、上記超音波探傷は、探傷器から一定周期
で送信されるパルス電気信号を探触子により超音波に変
換し、その超音波が検査物中を伝播する途中で、その内
部に欠陥部がある場合にそこで一部反射されて再び探触
子にとらえられ、これを探傷器で受信することによって
上記欠陥の存在を検知するようにしたものであって、上
記受信信号は通常、探（［のＣＲＴ画面上で直接確認す
るか、レコーダにアナログ信号のまま記録するか、アナ
ログ信号をＡ／Ｄ変換してコンピュータに入力してデー
タ処理することによって検査物中の欠陥の有無が判定さ
れる。

ところが、この種の探傷方法においては、超音波は反ｇ
Ａ源があればすべて反射されて受信されるため、検査物
の検査部分が複雑な形状を有する場合には、欠陥からの
信号であるのか、検査部分の凹凸形状によって反射され
て来た信号なのか区別できない場合がある等の問題があ
る。従来においては、上記形状の凹凸による信号は、検
査物への超音波入射位置の測定、および入射点から反射
源までの超音波伝播時間の測定によって、欠陥による信
号と区別されている。しかしながら、検査部分の大きさ
が、焦点をもつ探触子の焦点での超音波ビーム径と同程
度か数倍、或は超音波波長と同程度か数倍程度の小さな
領域であったり、検査部分の凹凸形状部に非常に接近し
た位置に欠陥があった場合には、前述の如き方法では欠
陥信号と擬似欠陥信号との区別が困難であるという不都
合がある。

（発明の目的） 本発明はこのような点に鑑み、球状欠陥の探（セに際し
て検査部分の凹凸形状に起因する擬似欠陥信号と正しい
欠陥信号とを確実に区別して、探傷の信頼性を向上する
とができる超音波探傷方法を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、複数個の超音波探触子および超音波探［から
なる複数チャンネルの探傷装置を用い、その各探傷装置
の探触子によって同一検査部を互いに異なった方向から
探傷し、各チャンネルの探傷装６からの出力信号を判定
回路に入力し、その判定回路で論理判断を行なわせるこ
とにより擬似欠陥信号と球状欠陥信号を区別することを
特徴とするものである。

すなわち、検査部分の微少な凹凸形状部に超音波が入射
した場合には、その入射方向すなわち探傷方向によって
、凹凸部から反射して来る信号はその強度が大きく異な
ったり、全く反射して、来なかったりする。ところが、
球状欠陥は超音波反射の方向の依存性がないため、どの
チャンネルでも同じような信号強度でとらえることがで
きる。本発明はこのような点に看目し、個々のチャンネ
ルからの信号の組合わせを論理判断させることによって
、欠陥と擬似欠陥信号とを区別し得るようにしたもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
Ｊる。

第１図は、第２図のようにデユープ１の管端にプラグ２
を取付けて溶接したものにおいて、その溶接後の溶接部
３を超音波探傷する場合を示す図であって、複数の超音
波探傷子４ａ、４ｂ、４ｃと超音波探傷器５ａ、５ｂ、
５ｃの組からなる複数のチャンネル１．ｎ、Ｉ［Ｉが用
いられ（本実施例においては３チヤンネルの例を示す）
、各チャンネルの超音波探触子４ａ、４ｂ、４ｃが、そ
れぞれ異なる方向から溶接部３の同一点に焦点が合うよ
うに配設されている。

そこで、円柱対称の溶接部を回転させて円周に沿って探
傷を行なう場合、その溶接部に普通プロウホール、或は
ボアーまたはポロシティ−と呼ばれる球状欠陥６が存在
すれば、その同一の球状欠陥６が３つの超音波探触子４
ａ、４ｂ、４ｃでとらえられ、その欠陥信号が各超音波
探傷器５　ａ。

５ｂ、５ｃにそれぞれ個別に受信される。上記超音波探
Ｓ器５ａ、５ｂ、５ｃに受信された受信信号は、コンパ
レータ７ａ、７ｂ、７ｃによってあらかじめ設定された
しきい値以上の大ぎざの信号のみが出力され、この出力
信号が判定回路８に入力される。

ところで、前記溶接部３には、その底部に溶接部形状に
起因するノツチ９が存在しているため、その先端から端
部エコーと呼ばれる擬似欠陥信号が発生し、その大きさ
と発生位置は通常前記球状欠陥６と区別が困難であるが
、ノツチ先端の位；６と形状は、溶接状況によって円周
上で微妙に異なっているため、そこから発生する擬似欠
陥信号は円周上の探信位置によって大きさが異なり、ま
た探傷の方向によっても異なるものとなる。

第３図は、各チャンネル１．　Ｉｌ、　ＩＩＩの探傷器
５ａ、５ｂ、５ｃからのアナログ信号を示すもので、横
軸は溶接部の一周を回転角度で表わしたものである。

上記アナログ信号の中には球状欠陥６からの反射信号と
ノツチ部９の先端からの擬似欠陥信号を含んでおり、こ
のアナログ信号は各チャンネル毎にコンパレータ７ａ、
７ｂ、７Ｃに入力され、ここでしきい値８以上の信号の
みが取り出して判定回路８に入力される。第４図は各コ
ンパレータ７ａ、７ｂ、７ｃから出力された信号を示す
。

第４図をみれば、各コンパレータ７ａ、７ｂ。

７Ｃからのアナログ信号のうち、ノツチ部５からの端部
エコー（擬似欠陥信号ｂ）の円周上の発生位置が各チャ
ンネル毎に異なり、一方真の欠陥信号Ｃは、球状欠陥６
が探傷の方向依存性がないので、溶接部円周上の同一位
置で、全てのチャンネルで検出される。したがって、第
４図の如き信号を各チャンネル毎に判定回路８に入力さ
せることによって、欠陥信号であるか擬似欠陥信号であ
るか判定することができる。

上記判定回路８は、第５図に示すように構成されており
、コンパレータ７ａ、７ｂ、７ｃからの出力信号がレベ
ル変換器１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおいてそれぞれＴＴ
ＬディジタルＩＣレベル（０〜５Ｖ）に変換され、その
レベル変換器１０ａ、ｉｏｂ、　１ｏｃからの信号がイ
ンバータ１１ａ、ｌｌｂ、１１ｃを通して反転され、ラ
ッチ回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃのセット端子Ｓに入力
される。上記ラッチ回路１２ａ、１２ｂ、１２ｃはその
セット端子Ｓに一度信号が入力される゛と、リセット端
子Ｒにリセット信すが入力されるまでＱＥ子に出力を保
持し続ける。そして、このラッチ出力Ｑ、Ｑ、Ｑ３は３
人力ＡＮＤ回路１３に入力され、そこで欠陥信号か擬似
欠陥信号かが判定される。す°なわち、球状欠陥がとら
えられると、３つのチャンネル１．　ＩＩ、　ＩＩＩの
全てからＡＮＤ回路１３に信号が入力され、ＡＮＤ回路
１３からはｌ−１信号（５ボルト）を出力し、それ以外
の信号の組合せの場合はすべて出力信号はＯで、上記Ｈ
信号によって球状欠陥の存在を確認Ｊることができる。

そこで、一定時間後、クロック信号発生器１４からのリ
セット信号がインバータ１１を介してラッチ回路１２ａ
、１２ｂ、１２ｃのリセット端子Ｒに入力し、ラッチ出
力がリセットされ、次の信号の判定のために準備される
。

そこで、上記探傷方法と信号処理方法の全体の流れにつ
いて説明する。

すなわち、円柱対称の溶接部３を回転させるか探触子４
ａ、４ｂ、４ｃを回転させるかして、溶接部の円周に沿
って探傷を行ない、一方りロック信号発生固１４は０．
５に１１２〜３にＩＩＺの周波数で一定周期のパルス状
のクロック信号αを発生するようにしである（第７図）
。

そこで、このクロック信号αがまず１つ発生すると、０
　、３　ｍ５ｅｃ　〜２　ｍ５ｅｃ後に次のクロック信
号が発生するまでに次のような信号処理が行なわれる。

すなわち、上記り０ツク信号αが発生すると、これが３
つの遅延回路ｉｓａ、１５ｂ、１５Ｃに入力され（第６
図）、これによって夫々所定の遅延時間を経て個々のチ
ャンネルの探傷器５ａ、５ｂ、５ｃに遅延りＯツク信号
β　、β　、β３を出力する。しかして、各探傷器５ａ
、５ｂ、５ｃはそれぞれ上記遅延クロック信号β　、β
２゜β３によって個々のチャンネル毎に起動され、溶接
部３の同一点を個別に探傷する。なお、チャンネル毎に
クロック信号の遅延時間が異なるのは、同一点に同時に
超音波信号が入射することにより相互に干渉することを
避けるためである。

上述のようにして探傷器５ａ、５ｂ、５ｃが溶接部３か
らの信号を受信すると、それらのアナログ信号がコンパ
レータ７ａ、７ｂ、７ｃに出力され、上記コンパレータ
７ａ、７ｂ、７ｃにＪ３いて所定のしきい値ａと比較さ
れ、しきい値８以上の探傷受信信号γ１．γ２．γ３の
みがコンパレータ７ａ、７ｂ、７ｃからそれぞれ出力さ
れる。上記コンパレータ７ａ、７ｂ、７ｃから出力され
たしきい値以上の探傷受信信号γ　、γ２．γ３はＡ／
Ｄ変換３１６ａ、１６ｂ、１６Ｃおよび判定回路８に送
られ、Ａ／Ｄ変換Ｗ１６ａ、１６ｂ。

１６ｃでは上記探傷受信信号γ　、γ２．γ３を各チャ
ンネル毎にｎビットのデジタル信号に変換してメモリ回
路１７ａ、１７ｂ、１７ｃに入力し、そこで記憶せしめ
られる。一方、判定回路８に入力された探傷受信信号γ
　、γ２．γ３は、判定回路８により論理判断され、前
述のような欠陥信号と判定された場合のみ、Ｈ信号（５
ボルト）ａが出力される。そして、上記判定回路８から
のＨ信号によりメモリ回路１７ａが起動され、記憶した
ｎビットのデジタル信号ηが出力され、メモリ回路から
は正しい欠陥信号のみが出力される。

そして、次のりＯツク信号αが発生すると、判定回路８
とメモＩＪ回路１７ａ、１７ｂ、１７Ｃはリセットされ
、次の探傷信号を受入れるための待機状態となる。

このようにして、これらの探傷および信号処理がクロッ
ク信号αの周期Ｑ、３ｍ５ｅｃ〜２　ｍ５ｅｃで繰返さ
れ、その間溶接部は一定の速さで回転し、探傷位置が次
々と移って行き、溶接部が１回転することによって探傷
が終了する。

なお、上記実施例においては探触子４ａ、４ｂ。

４Ｃが溶接部の同一点に超音波を入射するようにしたも
のを示したが、第８図に示すように、溶接部円周上の異
なる点にそれぞれ異なる入射方向で超Ｂ波を入射させる
ようにしてもよい。この場合、同−探傷点に同時に超音
波が入射することがないので、第６図に示したような遅
延回路１５ａ。

１５ｂ、１５ｃを設ける必要はなく、各探触子の探傷点
の円周上の位Ｕずれを考慮し、一度３６０°−周の探傷
結果を各チャンネル毎にコンピュータに記憶させ、その
後結果を探傷スタート点の位置補正をして比較し、欠陥
信号か擬似欠陥信号かを判断するようにしてもよい。

また、探傷すべき溶接部形状は円柱対象である必要はな
く、第９図のごとき平面状の継手溶接部であっても、或
は第１０図のごときＬ型のすみ自溶接部であってもよい
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては複数個の超音波
探触子および超音波探傷器からなる複数チャンネルの探
傷装置を用い、その各探傷装置の探触子によって同一検
査部を互いに異なった方向から探傷し、各チＶンネルの
探傷装置がらの出力信号を判定回路に入力し、その判定
回路で論理判断を行なわせることにより擬似欠陥信号と
球状欠陥信号を区別するようにしたので、球状欠陥の場
合超音波反射の方向依存性がないという特性を利用して
、他の擬似欠陥と上記球状欠陥とを確実に区別してその
球状欠陥を検出づることができ、超音波探傷の信頼性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波探傷方法を説明するための概略
構成図、第２図は本発明方法を適用し得る検査物の一例
を示す分解斜視図、第３図は第２図に示す方法によって
超音波探傷した場合の探傷のアナログ受信信号を示す図
、第４図は第３図の信号のしきい値以上の信号のみが取
り出された信号を示寸図、第５図は判定回路の概略構成
図、第６図は探傷信号の処理装置の系統図、第７図は第
６図の各部の出力信号のタイムチャート、第８図は本発
明の他の実施例を示す図、第９図および第１０図はそれ
ぞれ本発明を適用し得る検査物の他の実施例を示す斜視
図である。 １・・・デユープ、２・・・プラグ、３・・・溶接部、
４ａ。 ４ｂ、４ｃ・・・超音波探触子、５ａ、５ｂ、５ｃｍ超
音波探巾各、６・・・球状欠陥、７ａ、７ｂ、７ｃ・・
・コンパレータ、８・・・判定回路、９・・・ノツチ部
、１１ａ、ｌｌｂ、１１Ｃ・・・インバータ、１２ａ。 １２ｂ、１２ｃ・・・ラッチ回路、１５ａ、１５ｂ。 １５　ｃ−・・遅延回路、１７ａ、１７　ｂ、１７ｃｍ
・・メモリ回路。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第３図 ＝ 第５＠ ’Ｉｎ　　− 丁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個の超音波探触子および超音波探傷器からなる
   複数チャンネルの探傷装置を用い、その各探傷装置の探
   触子によって同一検査部を互いに異なつた方向から探傷
   し、各チャンネルの探傷装置からの出力信号を判定回路
   に入力し、その判定回路で論理判断を行なわせることに
   より擬似欠陥信号と球状欠陥信号を区別することを特徴
   とする、超音波探傷方法。 ２、同一検査部を探傷する各チャンネルの探傷装置から
   の出力信号がほぼ同一強度である場合に、球状欠陥があ
   るとの判断を行なうことを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載の超音波探傷方法。 ３、探触子による同一検査部の互いに異なつた方向から
   の探傷は、互いに時間的にずらされることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の超音波探傷方法。