一种管体的超声波探伤装置和超声波探伤方法，能够从内表面侧外表面毫无遗漏地检测位于电焊钢管等焊接部的壁厚内部的数１００μｍ以下的微小缺陷，进而在钢管的尺寸变换时也能够容易设定最佳条件。将线性阵列探头的一部分振子组用作发射用振子组而发射在上述焊接部以斜角聚焦的发射波束，将与上述发射用振子组不同的部分振子组用作接收用振子组，在上述发射波束的聚焦位置上形成以斜角聚焦的接收波束，接收来自上述焊接部的缺陷回波。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于通过超声波探伤高精度地检测在焊接钢管的焊接 部产生的微小的缺陷的。
技术介绍
在焊接钢管中焊接部的品质非常重要，在制造工序中一般通过超 声波斜角探伤进行焊接部的在线探伤。该方法如下使超声波相对于 被检测件倾斜地入射，由缺陷反射的反射波检测被检测件的内外表面 缺陷和内部缺陷。通常，例如在电焊钢管中适用由5MHz且具有45。 折射角的超声波束进行的反射法，检测出mm级的大小的缺陷，例如 熔化不良，熔蚀、由夹杂物引起的裂纹等缺陷。另一方面，最近以来对焊接钢管的品质要求变得严格，要求检测 比以往更小的缺陷。例如，在电焊钢管中冷接缺陷、微小穿透裂纹、 在激光焊接钢管中气孔等中，上述缺陷的大小为数10ym-数100um， 非常微小。并且，产生位置是沿着焊接线从内表面至外表面的任意部 位都有产生的可能性，因缺陷的位置不同，超声波束的入射点和回归 点不同。由于上述影响，因而用以往实用的超声波探伤法不能检测的 情况较多，要求能够精度更高地进行检测的技术。作为检测焊接钢管的微小缺陷的方法，至今公开有如下现有技术。 在专利文献1中，在斜角探伤中使用频率在8MHz以上的点聚焦型探 头，提高相对于穿透裂纹的检测能力。并且，在专利文献2中，通过 阵列探头形成焦点束而提高检测能力，利用扇形扫描仪对焊接部的内 表面侧至外表面侧进行扫描而能够检测气孔。并且，在专利文献3中，设超声波的频率为25MHz以上、500MHz 以下，以入射角0。以上、20°以下从管外表面侧向焊接部入射，由此 能够检测数ym以下的微细的FeO成群夹杂的冷接缺陷。并且，在专 利文献4中，使用多个频率为20MHz-80MHz的点聚焦型探头，使聚焦 位置距焊缝正上方成3mm以下间距地进行配置，由此能够检测出 O.lmm以上的气孔。其中，在"
技术实现思路
"中，由于引用下述专利文献5，从而在此 一并记载。专利文献l:日本特开昭60 — 205356号公报 专利文献2:日本特开平11 — 183446号公报 专利文献3:日本特开昭61 — 111461号公报 专利文献4:日本特开平7 — 35729号公报 专利文献5:日本特开平4一274756号公报但是，在上述公开技术中，存在如下所述的问题。首先在专利文 献1的方法中，由于聚焦的超声波的波束宽度狭窄，因而要毫无遗漏 地对焊接部的深度方向(钢管的壁厚方向)进行探伤，需要很多通道， 设备成本变高，此外钢管尺寸变化时的位置调整等非常麻烦。并且， 在缺陷形状不是气孔而是如穿透裂纹或冷接一样以面状位于壁厚内部 的情况下，反射波在与入射方向不同的方向行进，因而检测变得困难。并且，在专利文献2的方法中，由于阵列探头l个即可，尺寸变 换时的设定也可以通过电子方式进行，因而虽然没有在专利文献1所 示的前者的问题，但关于后者的问题依然没有解决。并且在缺陷形状如上所述为面状的情况下，例如在电焊钢管中由 于在焊缝部作用有干扰，因而从焊缝正上方观察的缺陷的宽度为100 um以下，非常细小，即使在专利文献3和专利文献4的方法中，实际上来自缺陷的反射波非常弱而检测困难的情况较多。并且，由于表面回波附近的1 2mm左右因表面回波的反响成为失效带，因而在缺 陷的位置位于外表面附近的情况下存在不能检测的问题。由此，检测在焊接钢管的管轴方向的焊接部产生的数100um程 度以下的微小缺陷的技术，如果是以在线方式测定切出焊接部的试样 的C扫描法就可以，但还未确立以不破坏且在线方式高精度、稳定地 检测数lOOiim程度以下的缺陷的技术。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题作出的，其目的在于提供管体的超声波探 伤装置和超声波探伤方法，第一目的在于能够从内表面至外表面毫无 遗漏地检测出位于电焊钢管等焊接部的壁厚内部的数100um以下的 微小缺陷，第二目的在于进而在钢管的尺寸变换时也能够容易设定最 佳条件。为了解决上述课题，具体提供如下方案。本专利技术的第一专利技术的一种管体的超声波探伤装置，其特征在于， 发射接收部，具有以相对于管体的管轴方向焊接部的焊接面和上述管 体的内表面分别以33.2°至56.8°的范围内的角度入射的方式发射超 声波的发射部、和接收相对于上述焊接面上的正反射方向向-12°至16 °的范围内的方向反射的一部分或全部反射波的接收部，上述发射部 和上述接收部由沿管体圆周方向配置的一个或两个以上的阵列探头上 的不同的振子组构成；和控制部，进行控制以在上述阵列探头上改变与上述发射部和上述 接收部对应的振子组或改变上述阵列探头的角度，从而在上述管体的 厚度方向上进行扫描，并且，控制各发射和接收中超声波相对于管体 的入射角，以使向上述焊接面和上述内表面的入射角度和上述焊接面 上的反射波的角度维持在发射和接收各自规定的范围内。并且本专利技术的第二专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述控制部，通过使上述振 子组中的各振子的发射时序或接收时序的至少一方偏离，控制向上述 管体的入射角和焦点位置，以将向上述焊接面和上述内表面的入射角 度和上述焊接面上的反射波的角度维持在上述各自规定的范围内。并且本专利技术的第三专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，将发射侧的超声波或接收侧 的超声波的至少一方相对于上述管体的入射角保持为一定。并且本专利技术的第四专利技术的管体的超声波探伤装置，在第三专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述控制部，控制各振子的 发射或接收的至少一方，以使超声波向上述管体的入射角为一定。并且本专利技术的第五专利技术的管体的超声波探伤装置，在第四专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述控制部，根据上述管体 的曲率使振子组中的各振子的发射时序或接收时序的至少一方偏离， 由此控制向上述管体的入射角和焦点位置。并且本专利技术的第六专利技术的管体的超声波探伤装置，在第三专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述阵列探头，沿着上述管 体圆周方向具有曲率地配置振子组。并且本专利技术的第七专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述发射部或接收部的至少一方，发射聚焦系数为5dB以上、50dB以下的超声波。并且本专利技术的第八专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，在上述阵列探头上，设有用于使发射波束和接收波束在管体的管轴方向上聚焦的声透镜，将该声 透镜的焦点距离设定为越是靠近焊接部越短，越是远离焊接部越长。并且本专利技术的第九专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述发射接收部由多个阵列 探头形成，并且在各阵列探头上具有发射部和接收部。并且本专利技术的第十专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术的 管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述发射接收部的发射部和 接收部由各自的阵列探头构成。并且本专利技术的第十一专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术 的管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述发射接收部的发射部 和接收部由各自的阵列探头构成，上述控制部改变来自各阵列探头的 发射波束和接收波束的偏向角。并且本专利技术的第十二专利技术的管体的超声波探伤装置，在第一专利技术 的管体的超声波探伤装置中，其特征在于，上述控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种管体的超声波探伤装置，其特征在于，包括：发射接收部，具有以相对于管体的管轴方向焊接部的焊接面和所述管体的内表面分别以３３．２°至５６．８°的范围内的角度入射的方式发射超声波的发射部、和接收相对于所述焊接面上的正反射方向向－１２°至１６°的范围内的方向反射的一部分或全部反射波的接收部，所述发射部和所述接收部由沿管体圆周方向配置的一个或两个以上的阵列探头上的不同的振子组构成；和控制部，进行控制以在所述阵列探头上改变与所述发射部和所述接收部对应的振子组或改变所述阵列探头的角度，从而在所述管体的厚度方向上进行扫描，并且，控制各发射和接收中超声波相对于管体的入射角，以使向所述焊接面和所述内表面的入射角度和所述焊接面上的反射波的角度维持在发射和接收各自规定的范围内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：饭塚幸理，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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