JPS633254A - 角ビレツト超音波探傷装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、角ビレットの欠陥検出を行なう超音波探傷
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１）図は例えば実開昭５６−５８４５３号公報に示さ
れた従来の角ビレット超音波探傷装置の探触子配置を示
す図であり９図において（１）は被検材である角ビレッ
ト、＋２］は角ビレットｆｉ＋の四面に当接する如く配
置された垂直探触子、（３）は垂直探触子（２）を装置
した鞍型案内板、θ１　は垂直探触子１２）の指向角、
Ｒは垂直探触子（２Ａ）のビーム中心線（画線）である
。

第１２図は、第１）図と比較して角ビレット（１）のそ
れぞれの面に当接する垂直探触子（２）の数を多くした
ものである。ｔおθ２は垂直探触子（２）の指向角であ
る。

第１３図は、第１２図に比較して角ビレット＋１）の四
面それぞれにおける平坦部のほぼ両端に縦波斜角探触子
（４）を加えたものであり、縦波斜角探触子（４）の超
音波ビームの中心は垂線ＲよりもθＯだけ外側つまり相
対する面のコーナ部の方へ向くようにしである。

次に動作について説明する。第１）図において。

垂直探触子（２）から角ビレット（１）内に入射された
超音波は、その伝播領域となる音場内に存在するパイプ
状欠陥、非金属介在物等の欠陥で反射されて再び垂直探
触子（２）に帰還し、この反射波を検出して欠陥の有無
を検査するものである。角ビレット＋１）の面Ａに当接
する２つの垂直探触子（２Ａ）から入射される超音波に
より欠陥の有無を検査し得る領域は９面Ａから反射され
る表面エコーの影響が薄れるあたり（面Ａから４Ｑ１）
ｍ〜６０鰭離れたあたり）より相対する而Ｃまでであり
、その領域を斜線部で示す。この場合において使用され
る垂直探触子（２Ａ）の指向角θ１は、かなり大きいも
のが使用され９面Ａ側の垂直探触子（２Ａ）から入射さ
れる超音波ビームの拡がりは２両端が相対する面Ｃの両
側コーナ部まで、また内側は、角ビレット（１）の中心
付近で交差する程度とする。これを他の面、８面、０面
、９面に配置されている垂直探触子（２Ｂ）　（２Ｃ）
　（２Ｄ）につい℃も同様に行なうことにより、角ビレ
ット（１）の断面における探傷可能領域を略全域にわた
って形成することができる様にしたものである。

第１２図は、より小さな欠陥を対象として検査するため
、第１）図を改良したものである。すなわち、垂直探触
子（２）の指向角０２が０１に比べて小さいものを選び
、超音波ビームの拡がりを押えることにより、第１）図
と比較して、より小さな欠陥よで検出し得る様にするも
のである。この場合、垂直探触子１個あたりの探傷可能
領域は小さくなるので、各面に配置する垂直探触子の必
要数は当然ながら多くなる。

第１３図は、角ビレット（１）のコーナ部も、より小さ
な欠陥を対象として検査するため、第１２図をさらに改
良したものである。第１２図の探触子配置では・角ビレ
ット（１）のコーナ部分を避けた水平部分より、相対す
る面に向かって指向角の鋭いビームを出して探傷しよう
とするため、各面の両端に配置されている垂直探触子の
超音波ビームはコーナ部まで拡がらず、コーナ部が未探
傷領域として残ってしまう。それを補うため、角ビレッ
トｔｌ＋のそれぞれの面の両端に、超音波ビームの中心
方向が垂線Ｒよりもθ０だけ外側を向いた縦波斜角探触
子（４）を追加配置させることにより、コーナ部におい
ても高い欠陥検出能を得るようにしたものである。

角ビレットの超音波探傷は、第１）図の基本的な探傷装
置から、より小さな欠陥まで検出しようとする最近の動
向では、第１２図または第１３図の探傷装置が主流とな
っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の探触子配置では、断面中央部に大きな欠し超音波
散乱減衰が大きい被検材を探傷する場合。

垂直探触子（２）の探傷可能領域が、角ビレット（１）
の中心トｒ近より探触子が接材する面と相対する面まで
であるため、断面中央部に大きな欠陥のある被検材では
、その大きな欠陥に妨害されて相対する面に近い領域は
探傷できなかったり、また、内部組織が粗大化している
材料では、中央部を通過する超音波の減衰は大きくなり
、相対する面に近い領域では小さな欠陥は検出できなく
なる。よってこのような被検材を探傷しようとする場合
、意図した探傷可能領域を確保できないという問題点が
あった。

この発明は上記のようｔ問題点を解消するためになされ
たもので、断面中央部に大きな欠陥が存在する被検材や
、材料の内部組織が粗大化し、超音波散乱減衰の大きい
被検材について、意図した探傷可能領域を確保できる角
ビレット超音波探傷装置を得ることを目的とする。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加え角ビレッ
ト超音波探傷装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る角ビレット超音波探傷装置は。

鞍型案内部に装着される超音波探触子とし℃、角ビレッ
トの四面それぞれにおける平坦部のほぼ両端に、超音波
ビームの中心方向が、垂線よりも３度〜１０度外側を向
いた第１の縦波斜角探触子と。

超音波ビームの中心方向が垂線よりも６０°〜９０゜内
側を向いた第２の縦波斜角探触子を配置させたものであ
る。

また、この発明の別の発明に係る角ビレット超音波探傷
装置は、角ビレットの四面それぞれにおける平坦部に垂
直探触子を追加配置し、さらにデータ処理部に、垂直探
触子と、第一の縦波斜角探触子と第二の縦波斜角探触子
の三種の超音波探触子から得られる探傷データをそれだ
れ使用するか否かを入力選択する切換操作スイッチを加
えたものである。

〔作　用〕

この発明における角ビレット超音波探傷装置は。

二種類の縦波斜角探触子ｉこより、角ビレットの断面方
向については中心部の内部組織に影響されることなく、
中心部だけを除いた全断面にわたって探傷することがで
きる。

また、この発明の別の発明においては、切換操作スイッ
チによる選択により、被検材として中心部を避けて探傷
したい角ビレットと、中心部の影響がなく従来通り全断
面探傷したい角ビレットが混在して搬送される検査ライ
ンにおいてほぼ全ての角ビレットについて探傷を実施す
ることができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す角ビレット超音波探
傷装置における超音波探触子の配置図である。

図において、（１）は被検材である角ビレット、（３）
は鞍型案内板、（４）は角ビレット（１］の四面それぞ
れにおける平坦部のほぼ両端に配置され、超音波ビーム
の中心が垂線よりも外側を向くようにした第１の縦波斜
角探触子（以下コーナ用探触子と呼ぶ）。

（５）はコーナ用探触子とほぼ同じ位置に配置され超音
波ビームの中心が垂線よりも内側を向くようにした第２
の縦波斜角探触子（以下１表皮下用探触子と呼ぶ）であ
る。

第２図は、角ビレット（１）のＡ面側から見た超音波探
触子の配置図である。

第３図は、角ビット１）１のＡ面にあるコーナ用探触子
（４Ａ）の探傷領域を示す図であり、超音波ビームの中
心が垂線Ｒよりもθ０だけ外側、つまり相対するｍｌの
コーナ部の方へ向くようにしである。

第４図は、角ビレット（１）の４つの面ｌこある全ての
コーナ用探触子（４）の探傷領域を示す図である。

第５図は、角ビレット（１）のＡ面にある表皮下用探触
子（５Ａ）のうち、右側の探触子のみの探傷領域を示す
図であり、超音波ビームの中心が垂線Ｒよりもθ１だけ
内側を向くようになっている。

第６図は、角ビレット（１）の４つの面にある全ての表
皮下用探触子（５）の探傷領域を示す図である。

第７図は、角ビレット（１）の４つの面にある全℃のコ
ーナ用探触子（４）と表皮下用探触子の探傷領域を合わ
せた図である。

第８図は、この発明の他の実施例を示す角ビレット超音
波探傷装置に８ける超音波探触子の配置を示す図であり
、第１図と比べて、垂直探触子（２）゛を追加配置しで
ある。

第９図は、第８図を角ビレット（ｌ）のＡｉ側から見た
超音波探触子の配置図である。

第１０図は、この発明の他の実施例に８ける角ビレット
超音波探傷装置のデータ処理系統を示すブロック図であ
る。

図において（６）は垂直探触子（２〕に対する送信およ
び受信増幅部１７１）１コーナ用探触子（４）に対する
送信および受信増幅部、（８）は表皮下用探触子（５）
に対する送信および受信増幅部、（９）はそれぞれの送
信及び受信増幅部［６１，＋７＋、　＋８１から送られ
てきたデータをまとめて処理を行なうデータ処理部、α
１はデータ処理部（９）に３種類の探触子のうち表皮下
用探触子（５］とコーナ用探触子（４）のみのデータを
使用して処理するか、コーナ用探触子（４）と垂直探触
子（２）のデータのみを使って処理するかを切換える信
号を出力するための切換操作スイッチ、（ｌυは結果を
出力、記録する出力機器である。

次にこの発明である第１図の動作について説明する。第
１図に示すコーナ用探触子（４）の動作は第３図と第４
図にて説明する。第３図においてコーナ用探触子（４Ａ
）は超音波ビームの中心が垂線Ｒに対して５度〜１０度
外側を向（ようにしてあり。

超音波ビームは角ビレット（１）の中心部を通過するこ
となく、斜線部の探傷を行なうことができる。

全てのコーナ用探触子の探傷可能領域をあわせたのが第
４図の斜線部である。第４図の探傷可能領域で抜けてい
るのは中心部を除（と、８部である。

８部を探傷するために従来のように垂直探触子を使用す
ると超音波が中心部を通過した後に８部に到達する探傷
方法であるため中心部に大きな欠陥があれば欠陥に妨害
されるし、内部組織が粗大化している材料では超音波が
十分到達できない。

よってこの発明では第５図に示すような表皮下用探触子
（５）を使用して第４図に示す８部を探傷する。第５図
において表皮下用探触子（５Ａ）は超音波ビームの中心
が垂線Ｒに対して６０度〜９０度内側を向（ようにして
あり、超音波ビームは角ビレット（１）の中心部を通過
することな（０図の斜線部の探傷を行なうことができる
。全ての表皮下用探触子（５）の探傷可能領域をあわせ
たのが、第６図の斜線部である。

よって第７図に示すように、角ビレット（１）のそれぞ
れの面の平坦部のほぼ両端にコーナー用探触子（４）と
９表皮下用探触子（５）を配置することにより。

中心部の状態に影響されずに、中心部以外の全面探傷を
行ｔうことができる。

次にこの発明の他の実施例である第８図〜第１０図の動
作について説明する。第８図に示すよう１乙鞍型案内板
（３）には、垂直探触子（２）、コーナ用探触子＋４１
．Ｅよび表皮下用探触子（５］の三種類の超音波探触子
が装着されている。

この実施例の動作を第１０図に示す。図において、垂直
探触子（２）から得られたデータは垂直探触子用の送信
および受信増幅部（６）を経由して、データ処理部（９
）にはいる。同様にコーナ用探触子（４）から得られた
データはコーナ用探触子（４）の送信および受信増幅部
（７）を５表皮下用探触子（５）から得られたデータは
表皮下用探触子（５）の送信および受信増幅部（８）を
径で、データ処理部（９）にはいる。このときデータ処
理部（９）は、切換操作スイッチα１より。

三種類の探触子のうち表皮下用探触子（５）とコーナ用
探触子（４）のみのデータを使用して、ビレットの中心
部を避けた探傷を行なうか、コーナ用探触子（４）と垂
直探触子（２）のデータのみを使用した従来の探傷方法
である全面探傷を行なうかの切換信号を受け、この切換
信号によりデータ処理部（９）はそれぞれの送信および
受信増幅Ｈ＋６１．　＋７１．　（８１からのデータを
使いわけて処理を行ない、結果を出力機器ａυに出力す
る。

上記に示すように１表皮下用探触子（５ン、コーナ用探
触子（４）、垂直用探触子（２）の三種の探触子を使い
わけることにより９通常は全面探傷を行ないながら、中
心部を避けて探傷したい被検材の場合は。

切換操作で、中心部の影響を避けた探傷を行ｔうことが
できる。

なお上記実施例では、角ビレット（１）の各面の両端に
１個ずつ、コーナ用探触子（４）と表皮下用探触子（５
）を、配置した例を示したが、コーナ用探触子（４）ま
たは表皮下用探触子（５）の数を複数個にして。

さらに精度よ（、コーナ部または表皮下の探傷を行なう
ことも考えられる。また、鞍型案内板（３）に装着され
る表皮下用探触子（５）の位置は、各面の端である必要
はな（、配置される表皮下用探触子（５）の数および表
皮下用探触子（５ンの屈折角θ１の大きさによっては、
各面の端でなく、内側に表皮下用探触子（５）を配置す
ることも考えられる。また、三種類の探触子を切換信号
により使い分ける方法として０表皮下用探触子（５）の
みを使用／不使用とし。

他の二種の探触子は常に使用するというケースも考えら
れるが、いずれも類似の結果を期待できるので、この発
明の適用はまぬがれない。

〔発明の効果〕

この発明は１以上説明したとおり、角ビレット探傷装置
における超音波探触子の配置として、角・ビレット各面
の平坦部の端付近に超音波ビームの中心が垂線よりも外
側を向くようにした第１の縦波斜角探触子と、超音波ビ
ームの中心が垂線よりも内側を向くようにした第２の縦
波斜角探触子を取り付けるという構成により、中心部に
太きｔ欠陥がある。または、内部組織が粗大化している
ようｔ角ビレットを探傷する場合に、中心部に影響され
ずに、中心部を除いた残りのほぼ全領域を探傷できると
いう効果がある。

また、この発明の別の発明は角ビレット各面の平坦部に
垂直探触子を追加配置し、三種類の探触子のデータの使
いわけを指示する切換操作スイッチを加えた構成にする
ことにより１通常の全断面探傷をする場合には、垂直探
触子と超音波ビームの中心が垂線よりも外側を向いた第
１の縦波斜角探触子で探傷を行ない、中心部に大きな欠
陥があったり、または内部組織が粗大化している角ビレ
ットであり、中心部を除いて探傷したい場合には。

超音波ビームの中心が垂線よりも外側を向いた第１の縦
波斜角探触子と、超音波ビームの中心が垂線よりも内側
を向いた第２の縦波斜角探触子で探傷を行なうように、
被検材により使いわけることができ、結果としてほとん
どの角ビレットを対象に探傷できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す角ビレット探傷装
置における超音波探触子の断面方向の配置を示す断面配
置図、第２図は角ビレットの長手方向の超音波探触子配
置を示す上面視図、第３図〜第７図はこの発明の実狗例
における超音波探触子の超音波ビーム概念図、第８図は
この発明の他の実施例を示す角ビレット探傷装置におけ
る超音波探触子の断面方向の配置を示す断面配置図、第
９図は第８図における長手方向の超音波探触子配置を示
す上面視図、第１０図は、データ処理系統を示すブロッ
ク図、第１）図、第１２図および第１３図は従来の角ビ
レット探傷装置における超音波探触子の配置と超音波ビ
ームの概念図である。 図において、（１）は角ビレット、ｔ２＋は垂直探触子
。 （３）は鞍型案内板、（４）は第一の縦波斜角探触子、
（５）は第二の縦波斜角探触子、（６）は垂直探触子用
の送信および受信増幅部、（７）は第１の縦波斜角探触
子（４）用の送信および受信増幅部、（８）は第２の縦
波斜角探触子（５）用の送信および受信増幅部、（９）
はデータ処理部、α１は切換操作スイッチ、Ｕυは出力
機器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）角ビレットの四面に超音波探触子を当接して探傷
   する角ビレット探傷装置において、角ビレットの四面そ
   れぞれの平坦部の両端付近に、超音波ビームの中心が垂
   線よりも外側を向くようにした第１の縦波斜角探触子お
   よび超音波ビームの中心が垂線よりも内側を向くように
   した第２の縦波斜角探触子を配置したことを特徴とする
   角ビレット超音波探傷装置。
2. （２）角ビレットの四面に超音波探触子を当接して探傷
   する角ビレット探傷装置において、角ビレットの四面そ
   れぞれの平坦部に垂直探触子と、角ビレットの四面それ
   ぞれの平坦部の両端付近に、超音波ビームの中心が垂線
   よりも外側を向くようにした第１の縦波斜角探触子と超
   音波ビームの中心が垂線よりも内側を向くようにした第
   ２の縦波斜角探触子を配置し、さらに前記垂直探触子と
   第１の縦波斜角探触子および第２の縦波斜角探触子の三
   種の超音波探触子から得られる探傷データをそれぞれ使
   用するか否かを入力選択する切換操作スイッチとを備え
   たことを特徴とする角ビレット超音波探傷装置。