焊接部的超聲波探傷方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種無論存在于焊接管等被探傷材料的焊接部的傷痕存在于何處都能夠高精度地對該傷痕進行檢測的焊接部的超聲波探傷方法及裝置。超聲波探傷裝置（１００）包括：超聲波探頭（１），其與焊接部相對配置，具有沿著與被探傷材料（Ｐ）的焊接部（Ｐ１）的焊接線正交的方向排列的ｎ個（ｎ≥２）振子（１１）；收發控制部件（２），其選擇ｎ個振子中的ｍ個（ｎ＞ｍ≥１）振子，由該選擇振子相對于焊接部收發超聲波，并且，按順序對選擇振子進行切換。收發控制部件按順序對選擇振子進行切換，使得切換的各選擇振子相對于檢測對象傷痕的有效波束寬度的范圍具有重復的部分，在收發控制部件中，以使得由切換的各選擇振子分別接收的、來自檢測對象傷痕的最大回波強度大致相等的方式對各選擇振子預先調整探傷靈敏度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及無論存在于焊接管等被探傷材料的焊接部的傷痕存在于何處都能夠高精度地對該傷痕進行檢測的超聲波探傷方法及裝置。
技術介紹
在焊接管等的焊接部，根據焊接方法、焊接條件不同會產生各種各樣的傷痕。該傷痕會導致焊接部的品質降低。因此，使用X射線、超聲波對焊接部進行非破壞檢查。X射線檢查能夠容易地檢測針孔、夾渣等點狀傷痕，雖然檢查成效也很大，但是存在檢查效率較低、設備成本較高等問題。因此，在埋弧焊(SAW)鋼管中，在進行超聲波探傷之后，僅對兩管端部及利用該超聲波探傷判定為存在傷痕的部位進行X射線檢查。另一方面，超聲波探傷適合檢查裂紋傷痕、熔合不良等面狀傷痕，在檢查效率、設備成本的方面優于X射線檢查，因此，除兩管端部之外承擔整個焊接部的檢查。作為以往的焊接部的超聲波探傷方法的一個例子，以下概略說明SAW鋼管的制造工序中的在線自動探傷方法。在以往的SAW鋼管的超聲波探傷中，如非專利文獻1( “焊接鋼管的超聲波探傷法”，社團法人日本鐵鋼協會，日本平成11年2月22日，p. 60-62)所述， 設計成能夠沒有遺漏地檢測在焊接部產生的各種傷痕。該設計通過針對管的內表面及外表面分別配置縱向傷痕(沿焊接部的焊接線方向延伸的傷痕)探傷用及橫向傷痕(沿與焊接部的焊接線正交的方向延伸的傷痕)探傷用的多個超聲波探頭來實現。具體地講，如圖1的(a)所示，配置管的內表面的縱向傷痕探傷用的超聲波探頭 Al、A2、管的外表面的縱向傷痕探傷用的超聲波探頭Bi、B2、管的內表面的橫向傷痕探傷用的超聲波探頭C1、C2及管的外表面的橫向傷痕探傷用的超聲波探頭D1、D2來進行超聲波探傷。而且，使用渦流式或者光學式的焊縫(焊接線)檢測器和焊縫追隨機構，能夠將上述多個超聲波探頭始終配置在以焊接部為基準的規定位置，并且將鋼管沿長度方向直線輸送，來檢查整個焊接部。但是，在利用圖1的(a)所示的通常的K字狀(form)配置的超聲波探頭進行的超聲波探傷中存在以下問題。對于縱向傷痕，通過夾著焊接部從兩側進行超聲波探傷，能夠抑制傷痕自鋼管徑向傾斜、傷痕形狀的影響。但是，對于橫向傷痕，只能夠從特定方向(鋼管的輸送方向或者與輸送方向相反的方向)對內外表面的傷痕進行超聲波探傷，因此，存在無法抑制上述影響這樣的問題。因此，為了滿足近年來的檢查嚴格化的要求，如圖1的(b)所示，傾向于增設橫向傷痕探傷用的超聲波探頭。具體地講，如圖1的(b)所示，增設管的內表面的橫向傷痕探傷用的超聲波探頭C3、C4及管的外表面的橫向傷痕探傷用的超聲波探頭D3、D4。另外，在圖 1的(b)所示的例子中，為了提高管的壁厚方向的超聲波波束的密度，也增設縱向傷痕探傷用的超聲波探頭E1、E2。但是，使配置的超聲波探頭的數量、連接于各超聲波探頭的探傷器的數量增加會導致設備成本上升。另外，需要針對每個超聲波探頭設定焊接部與超聲波探頭的距離、探傷靈敏度等，因此，在增設超聲波探頭時，產生直到能夠探傷為止需要的調整時間變長這樣的問題。另外，利用圖1的(a)、圖1的(b)所示的配置的超聲波探頭進行的橫向傷痕的超聲波探傷利用夾著焊接部的一對超聲波探頭來探傷(由另一個超聲波探頭接收一個超聲波探頭發送出的超聲波的回波。例如利用超聲波探頭C2接收超聲波探頭Cl發送出的超聲波的回波)。因此，需要同時調整這一對超聲波探頭的位置、探傷條件。同時調整一對超聲波探頭的位置等非常困難。并且，眾所周知，利用圖1的(a)、圖1的(b)所示的配置的超聲波探頭進行的橫向傷痕的超聲波探傷的管端部的未探傷區域變廣。例如本專利技術人在專利文獻1(日本國特開2002-22714號公報)中提出了用于解決上述課題的方法。該方法是通過使用配置在焊接部正上方的超聲波探頭(以下稱作焊道上探頭)沿焊接部長度方向(焊接線方向)收發超聲波來檢測橫向傷痕的方法。但是，在使用該焊道上探頭進行的斜角超聲波探傷中，焊接部的焊道寬度方向 (與焊接線正交的方向)上的有效波束寬度較窄。因此，雖然能夠對存在于焊道寬度方向的中心的傷痕進行檢測，但存在傾向于檢測不到存在于自焊道寬度方向中心錯開的位置的傷痕的問題，使用焊道上探頭進行的斜角超聲波探傷的實用化并沒有進展。另外，上述“有效波束寬度”的意思是指，在該超聲波探頭掃描時得到的來自傷痕的回波(傷痕回波)強度的分布中，傷痕回波強度為規定的強度(例如將最大強度設為OdB 時規定的強度為_3dB)以上的范圍的長度。換言之，只要傷痕存在于該有效波束寬度的范圍內，即使該傷痕的位置自與超聲波探頭的中心相對的位置錯開，也能夠以規定的強度 (例如-3dB)以上檢測該傷痕。在使用焊道上探頭進行的斜角超聲波探傷中，焊道寬度方向上的有效波束寬度 (掃描超聲波探頭沿焊道寬度方向時的有效波束寬度)較窄是由焊接部的焊道形狀引起的。換言之，如圖2所例示那樣，由于在焊接部的內外表面殘留有焊道(堆高)，因此，同等地檢測在焊接部的焊道寬度方向上的不同位置存在的傷痕非常困難。圖3表示超聲波探頭沿焊接部的焊道寬度方向掃描時得到的傷痕回波強度的分布例。具體地講，圖3的(a)及圖3的(b)表示回波強度相對于對焊接部的焊道寬度方向中心進行加工后形成的內徑1.6mm的縱孔B(參照圖3的(c))及對自焊道寬度方向中心錯開士5mm的位置分別進行加工后形成的內徑1. 6mm的縱孔A、C(參照圖3的(c))的分布例。圖3的(a)表示超聲波探頭所具有的振子尺寸為IOmmX IOmm的情況下的分布例，圖3 的(b)表示超聲波探頭所具有的振子尺寸為20mmX IOmm的情況下的分布例。如圖3的(a)所示，在超聲波探頭所具有的振子尺寸為IOmmX IOmm的情況下，相對于各縱孔A C的有效波束寬度(_3dB以上的范圍的長度)為4mm左右。在這種情況下，不存在能夠檢測全部縱孔的超聲波探頭的掃描位置(焊道寬度方向的位置)。由圖3的 (a)可知，若在圖3的(a)中空白箭頭所示的位置配置超聲波探頭，則與縱孔B的回波強度相比，縱孔C為-6dB以下的回波強度，縱孔A為-12dB以下的回波強度。另外，由圖3的(a)也可知，即使是相同尺寸的縱孔，回波強度的最大值也不同。另一方面，如圖3的(b)所示，在將超聲波探頭所具有的振子的尺寸沿焊道寬度6方向擴大而為20mmX IOmm的情況下，相對于各縱孔A C的有效波束寬度擴大至15mm左右。因此，只要將超聲波探頭配置在規定的掃描位置(例如圖3的(b)中空白箭頭所示的位置)，就能夠檢測縱孔B和C。但是，由于縱孔A的回波強度較低，因此難以檢測。另外，由圖3的(b)可知，在擴大振子的尺寸時，在焊道的終端部附近產生的噪音放大，傷痕信號的S/N比降低。下面，具體地說明。圖3的(a)及圖3的(b)的橫軸的兩端附近相當于焊道終端部的位置。在圖3的(a)的橫軸的兩端附近，最大為_21dB左右的回波強度(由焊道終端部的形狀引起的噪音)在圖3的(b)中增加到最大為_13dB左右。由此可知，傷痕信號的S/N比降低。如上所述，結果，在具有單一振子的超聲波探頭中，全部檢測對焊道寬度方向上的不同位置進行加工而形成的傷痕非常困難。因此，需要使用具有多個振子的超聲波探頭作為使用排列有多個振子的超聲波探頭謀求防止漏檢傷痕的技術，例如能夠列舉出專利文獻2(日本國特許第3674131號公本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種焊接部的超聲波探傷方法，該方法包括：配置步驟，將具有沿著與被探傷材料的焊接部的焊接線正交的方向排列的ｎ個（ｎ≥２）振子的超聲波探頭與上述焊接部相對配置；探傷步驟，選擇上述ｎ個振子中的ｍ個（ｎ＞ｍ≥１）振子，通過由該選擇振子相對于上述焊接部收發超聲波來對上述焊接部進行探傷；掃描步驟，按順序切換上述選擇振子；通過交替地重復上述探傷步驟和上述掃描步驟來對上述焊接部進行超聲波探傷，其特征在于，在上述掃描步驟中，按順序切換上述選擇振子，使得上述切換的各選擇振子相對于檢測對象傷痕的有效波束寬度的范圍具有重復的部分；在上述探傷步驟中，以使由上述切換的各選擇振子分別接收的、來自檢測對象傷痕的最大回波強度大致相等的方式針對上述各選擇振子預先調整的探傷靈敏度來對上述焊接部進行探傷。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山野正樹，
申請(專利權)人：住友金屬工業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP