超声波探伤方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供超声波探伤方法及装置。该超声波探伤装置（１００）包括：超声波探头（１），其与被探伤材料（Ｐ）相对配置，具有沿着规定方向排列的ｎ个（ｎ≥２）振子；收发控制部件（２），其选择ｎ个振子中的ｍ个（ｎ＞ｍ≥１）振子，由该选择振子相对于被探伤材料收发超声波，并且，按顺序对选择振子进行切换。在将振子的排列方向与被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ、将切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为Ｗ１时，收发控制部件以满足Ｐ≤Ｗ１·ｃｏｓθ的切换间距长度Ｐ按顺序对选择振子进行切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够高精度地对存在于管等被探伤材料的各种伤痕进行检测的超声波探伤方法及装置。特别是，本专利技术涉及一种在使用具有多个振子的超声波探头对被探伤材料进行探伤时、在高精度地对检测对象伤痕进行检测的基础之上能够容易地设定适当的振子的切换间距的超声波探伤方法及装置。
技术介绍
在管的超声波探伤过程中，不仅需要检测轴向伤痕(沿管的轴向延伸的伤痕)，也需要检测周向伤痕(沿管的周向延伸的伤痕)、被称作夹层(lamination)的与管的内外表面平行的面状伤痕。如图1的(a)所示，通过由向管P的周向倾斜的超声波探头1’收发超声波，使横波超声波沿管P的周向传播来检测轴向伤痕。另外，如图1的(b)所示，通过由向管P的轴向倾斜的超声波探头1’收发超声波， 使横波超声波沿管P的轴向传播来检测周向伤痕。并且，如图1的(C)所示，通过使纵波超声波沿管的壁厚方向传播来检测夹层。这样，为了对沿不同方向延伸或具有不同形状的各种伤痕进行检测，通常根据各伤痕并用多个超声波探头。以往，对于上述任一个伤痕，如图2所示，为了提高探伤效率，都使用沿着管的轴向排列的多个超声波探头1’(在图2所示的例子中是附图标记Al A4所示的4个超声波探头)，由各超声波探头1’收发超声波，并且，一边使管沿周向旋转一边沿轴向输送(螺旋输送)管，从而进行超声波探伤。例如，超声波探头Al用于对图2中施加了斜线阴影的螺旋状的区域进行探伤，超声波探头A2用于对图2中施加了灰色阴影的螺旋状的区域进行探伤。这样，通过沿着管的轴向排列多个超声波探头1’来实现管的整个面探伤。但是，在图2所示的以往的超声波探伤方法中存在这样的问题，S卩，在相邻的超声波探头1’所分别形成的声场的边界处声场强度降低，由此引起伤痕检测能力降低。图3表示因机械加工而形成在管上的周向伤痕的回波强度的分布例。具体地讲，图3是将通过使形成有周向伤痕的管沿轴向移动而由各超声波探头Al A4得到的伤痕回波强度与周向伤痕的轴向位置相对应地图表化而成的。如图3所示，可知在相邻的超声波探头1’的边界部 (图3中由虚线的圆围成的部分)，伤痕回波强度显著降低。因而可明确，在该边界部，伤痕检测能力也显著降低。为了解决上述问题，例如提出了日本国特许第3674131号公报(专利文献1)所述的技术。在专利文献1所述的技术中，将多个超声波探头排列在一条直线上，选择该多个超声波探头中的、由一定数量的连续的超声波探头构成的探头组来收发超声波，依次切换所选择的探头组。而且，其特征在于，使该切换间距为与多个超声波探头的宽度相应的长度， 并且，与从一个选择探头组照射来的超声波的有效波束宽度相等或者比其小。另外，上述“有效波束宽度”被定义为，直到等级(level)相对于在超声波探头的4中央部分得到的声场强度的峰值下降3dB时的宽度(专利文献1的段落000 。即，“有效波束宽度”是由从超声波探头发出的超声波波束的声场强度的分布决定的值。但是，在将专利文献1所述的技术应用于需要对沿不同的方向延伸或者具有不同形状的各种伤痕进行检测的管的探伤时，存在以下的问题。使超声波探头沿其排列方向(图2所示的例子中是管的轴向)扫描时得到的伤痕回波强度的分布不能仅仅利用声场强度的分布唯一地决定，超声波探头的扫描方向上的伤痕形状也有较大的影响。图4表示使同一个超声波探头沿管的轴向扫描在加工管后形成的轴向伤痕及周向伤痕时得到的伤痕回波强度的分布例。在上述例子中，由于使用同一个超声波探头，因此，声场强度的分布相同。但是，如图4所示，在伤痕不同时，伤痕回波强度的分布不同。因此，用由声场强度的分布导出的有效波束宽度无法准确地决定上述切换间距，有可能发生伤痕漏检。结果，存在不得不对每种伤痕反复试验来决定切换间距这样的问题。
技术实现思路
本专利技术即是鉴于该以往技术的问题点而做成的，其课题在于提供在使用具有多个振子的超声波探头对被探伤材料进行探伤时、在高精度地对检测对象伤痕进行检测的基础之上能够容易地设定适当的振子的切换间距的超声波探伤方法及装置。为了解决上述课题，如权利要求书的权利要求1所述，本专利技术提供一种超声波探伤方法，该方法包括配置步骤，将具有沿着规定方向排列的η个(n ^ 2)振子的超声波探头与被探伤材料相对配置；探伤步骤，选择上述η个振子中的m个(n>m> 1)振子，通过由该选择振子相对于上述被探伤材料收发超声波来对上述被探伤材料进行探伤；扫描步骤，按顺序切换上述选择振子；通过交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤，对上述被探伤材料进行超声波探伤，其特征在于，在上述扫描步骤中，在将上述η个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ )、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为Wl (mm)时，以满足下述式(1)的切换间距长度 P(mm)按顺序切换上述选择振子，P 彡 Wl · COS θ ...⑴在上述探伤步骤中，以针对上述各选择振子预先调整的探伤灵敏度对上述被探伤材料进行探伤，使得由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。另外，在本专利技术中，“η个振子的排列方向与被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度”的意思是指，在被探伤材料是管等截面大致圆形的材料的情况下，η个振子的排列方向与被探伤材料的在超声波的入射点处的切面所成的角度。另外，在本专利技术中，“各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度”的意思是指，在各选择振子沿着振子的排列方向扫描时得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中， 伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为OdB时规定的强度为-3dB)以上的范围 (超声波的入射点处的沿着被探伤材料的表面的范围)的长度。并且，在本专利技术中，“切换间距长度”的意思是指相邻的选择振子之间的距离(振子排列方向上的距离、长度单位)。 采用本专利技术，在扫描步骤中，以满足式(1)的切换间距长度P(mm)按顺序对选择振子进行切换。换言之，按顺序对选择振子进行切换，使得切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围(具有与以各选择振子的中心为基准的有效波束宽度相当的长度的范围)具有重复的部分。因此，无论检测对象伤痕存在于超声波探头的探伤区域内的哪个位置，该检测对象伤痕都位于某个选择振子的有效波束宽度的范围内。因而，该检测对象伤痕的回波强度为规定的强度(例如将利用该选择振子得到的伤痕回波强度的最大值设为OdB时规定的强度为-3dB)以上。另外，采用本专利技术，在探伤步骤中，以针对各选择振子预先调整的探伤灵敏度(回波强度的放大率)对被探伤材料进行探伤，使得由切换的各选择振子分别接收到的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。而且，如上所述，检测对象伤痕位于将探伤灵敏度调整为该最大回波强度大致相等的任一个选择振子的有效波束宽度的范围内。因此，无论利用哪个选择振子对检测对象伤痕的回波进行检测(换言之，无论检测对象伤痕存在于超声波探头的探伤区域内的哪个位置)，都能够得到规定的强度(例如将利用超声波探头得到的伤痕回波强度的最大值设为OdB时规定的强度为_3dB)以上的伤痕回波强度，从而能够高精度地对检测对象伤痕进行检测。如上所述，采用本专利技术，通过设定满足式(1)那样的选择振子的切换间距长度 P (mm)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超声波探伤方法，该方法包括：配置步骤，将具有沿着规定方向排列的ｎ个（ｎ≥２）振子的超声波探头与被探伤材料相对配置；探伤步骤，选择上述ｎ个振子中的ｍ个（ｎ＞ｍ≥１）振子，通过由该选择振子相对于上述被探伤材料收发超声波来对上述被探伤材料进行探伤；扫描步骤，按顺序切换上述选择振子；通过交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤，对上述被探伤材料进行超声波探伤，其特征在于，在上述扫描步骤中，在将上述ｎ个振子的排列方向与上述被探伤材料的超声波所入射的表面所成的角度设为θ（°）、将上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度设为Ｗ１（ｍｍ）时，以满足下述式（１）的切换间距长度Ｐ（ｍｍ）按顺序切换上述选择振子，Ｐ≤Ｗ１·ｃｏｓθ…（１）在上述探伤步骤中，以针对上述各选择振子预先调整的探伤灵敏度对上述被探伤材料进行探伤，使得由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。

【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：山野正树，
申请(专利权)人：住友金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP