(57)【要約】【課題】超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定可能な方法を提供する。【解決手段】本発明に係る金属材料の結晶粒度分布の測定方法は、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係を取得するステップと、被測定材Ｐに超音波を入射し、第１底面エコー及び第２底面エコーを検出すると共に、林状エコーの出現範囲を複数に区分した各ゲートでそれぞれ林状エコーを検出するステップと、被測定材について各ゲートで検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、被測定材について検出した第１底面エコーと第２底面エコーとの強度差に基づき補正するステップと、被測定材についての各ゲートでの補正後の林状エコーの強度と、前記取得した相関関係とに基づき、各ゲートでの結晶粒度を算出するステップとを含む。【選択図】図４
2010236886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を用いて金属材料からなる被測定材の結晶粒度分布を測定する方法であって、
被測定材と同種の金属材料からなり、少なくとも超音波の伝搬経路において結晶粒度が均一で、なお且つ、互いの結晶粒度が異なる複数の基準サンプルを準備する第１ステップと、
前記各基準サンプルにそれぞれ超音波を入射し、前記各基準サンプルについて第１底面エコー、第２底面エコー及び林状エコーをそれぞれ検出する第２ステップと、
前記各基準サンプルについて検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、前記各基準サンプルについて検出した第１底面エコーと第２底面エコーとの強度差に基づき補正する第３ステップと、
前記各基準サンプルについての補正後の林状エコーの強度と、前記各基準サンプルの前記超音波の伝搬経路における結晶粒度とに基づき、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係を取得する第４ステップと、
被測定材に超音波を入射し、第１底面エコー及び第２底面エコーを検出すると共に、林状エコーの出現範囲を複数に区分した各ゲートでそれぞれ前記林状エコーを検出する第５ステップと、
前記被測定材について前記各ゲートで検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、前記被測定材について検出した第１底面エコーと第２底面エコーとの強度差に基づき補正する第６ステップと、
前記被測定材についての前記各ゲートでの補正後の林状エコーの強度と、前記第４ステップで取得した相関関係とに基づき、前記各ゲートでの結晶粒度を算出する第７ステップとを含むことを特徴とする金属材料の結晶粒度分布の測定方法。
【請求項２】
前記第５ステップにおいて、５以上に略均等に区分した各ゲートでそれぞれ前記林状エコーを検出することを特徴とする請求項１に記載の金属材料の結晶粒度分布の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼等の金属材料の結晶粒度分布を超音波を用いて測定する方法に関し、特に、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定可能な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料中に部分的に粒径の大きい（粒度番号が小さい）結晶粒が存在すると、靱性等の機械的特性が低下したり、選択的に腐食することによって耐食性が低下する場合がある。さらに、金属材料が耐熱鋼の場合、混粒の比率（混粒率）が大きいと、不均一なクリープ変形が生じて、クリープ破断延性及びクリープ疲労特性が低下し、目標とするクリープ破断絞りが確保できない。
【０００３】
このため、金属材料の品質評価・品質保証として、金属材料中の平均結晶粒度だけではなく、結晶粒度の分布、具体的には混粒の有無や混粒率を測定することが重要である。従来、これらの測定は、ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に規定されているように、金属材料を切断し、その切断面の金属組織を顕微鏡で観察することにより行われていた。
なお、「混粒」とは、１視野内において、最大頻度をもつ粒度番号の粒からおおむね３以上異なった粒度番号の粒が偏在し、これらの粒が約２０％以上の面積を占める状態にあるものをいう。また、「混粒率」とは、観察した視野数Ｎのうちで、混粒と判定される視野数をｎとしたときに、下記の式（１）で定義される値を意味する。
混粒率＝（ｎ／Ｎ）×１００（％）  ・・・（１）
【０００４】
しかしながら、上記の測定方法では、金属材料を切断する必要があるため、歩留まりが低下したり、測定に長時間を要するといった問題がある。さらに、上記の測定方法では、金属材料の一部を切断して観察するため、金属材料全体（全長）の品質評価・品質保証ができないという問題がある。
【０００５】
そこで、金属材料を切断することなく金属材料中の結晶粒度を測定する方法として、超音波を用いた方法が種々提案されている。従来提案されている測定方法を大別すると、下記の（１）〜（３）に示す方法となる。
（１）底面エコーの強度から金属材料中を伝搬する超音波の減衰量を求め、この減衰量から結晶粒度を測定する方法（例えば、特許文献１〜４参照）
（２）底面エコーを周波数解析し、この周波数と結晶粒度との関係から結晶粒度を測定する方法（例えば、特許文献５参照）
（３）林状エコー（結晶粒界で反射した超音波）を周波数解析し、この周波数と結晶粒度との関係から結晶粒度を測定する方法（例えば、特許文献６、７参照）
【０００６】
上記（１）〜（３）の方法によれば、金属材料を切断する必要がないため、歩留まりが低下することもない上、迅速に測定可能である。
また、超音波の入射点を金属材料の表面に沿って移動させることにより、当該移動方向の結晶粒度の分布を測定可能である。換言すれば、見かけ上、金属材料全体（全長）の品質評価・品質保証が可能である。
しかしながら、上記（１）〜（３）の方法は全て、超音波伝搬方向の平均結晶粒度を測定するものである。従って、上記（１）〜（３）の方法で測定可能な結晶粒度の分布は、超音波伝搬方向の平均結晶粒度の１次元的な分布に過ぎない。このため、切断面の金属組織を顕微鏡で観察する方法が一断面ではあっても２次元的な結晶粒度の分布を評価できるのに比べて、上記（１）〜（３）の方法は、金属材料の品質評価・品質保証として、精度的に不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５３−１２６９９１号公報
【特許文献２】特開昭６１−５９２５６号公報
【特許文献３】特開２００２−９０３５４号公報
【特許文献４】特開平６−２５８２９９号公報
【特許文献５】特開平８−７５７１３号公報
【特許文献６】特開昭６１−２６８５６号公報
【特許文献７】特開平４−９５８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、金属材料の結晶粒度分布の測定方法であって、特に超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定可能な方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討し、以下に述べる知見を得た。
図１は、金属材料中の超音波の伝搬挙動を説明する説明図である。図１に示すように、金属材料Ｍに入射した超音波は、その一部が結晶粒界で反射することにより、減衰しながら伝搬する。結晶粒界で反射した超音波は林状エコーとして、また、底面（入射面と反対側の端面）で反射した超音波は底面エコーとして、それぞれ観測される。
【００１０】
図２は、金属材料中の結晶粒度が均一（結晶粒の大きさが均一）である場合に検出される林状エコー及び底面エコーを模式的に説明する説明図である。図２（ａ）は、金属材料中の結晶粒が均一に粗い場合を示す。図２（ｂ）は、金属材料中の結晶粒が均一に細かい場合を示す。図２（ａ）、（ｂ）の下図は、超音波の伝搬挙動を説明する説明図であり、上図は超音波探触子１で検出されるエコー波形を模式的に示す図である。なお、図２において、Ｓエコーは表面エコー（金属材料Ｍの表面で反射した超音波）を意味し、Ｂ１エコーは、最初に検出される底面エコー（第１底面エコー）を意味し、Ｂ２エコーは２つ目に検出される底面エコー（第２底面エコー）を意味する。他の図面においても、これらの語句は同じ意味で使用する。
図２（ａ）に示すように、金属材料Ｍ中の結晶粒が粗いと、超音波探触子１から金属材料Ｍに入射した超音波の結晶粒界での反射量が多くなる（つまり、林状エコーの強度が大きくなる）分、伝搬する超音波の減衰も大きくなる。その結果、底面での超音波の反射量が少なくなる（つまり、底面エコー（Ｂ１エコー、Ｂ２エコー）の強度が小さくなる）。逆に、図２（ｂ）に示すように、金属材料Ｍ中の結晶粒が細かいと、林状エコーの強度が小さくなり、底面エコー（Ｂ１エコー、Ｂ２エコー）の強度が大きくなる。
【００１１】
図３は、金属材料中の結晶粒度が不均一（結晶粒の大きさが不均一）である場合と結晶粒度が均一（結晶粒の大きさが均一）である場合に検出される林状エコー及び底面エコーを模式的に説明する説明図である。図３（ａ）は、金属材料Ｍが、超音波の入射面側に粗い結晶粒が偏在した部分（粗粒部）を有し、底面側に細かい結晶粒が偏在した部分（細粒部）を有する場合を示す。図３（ｂ）は、金属材料Ｍが、超音波の入射面側に図３（ａ）と同じ細粒部を有し、底面側に図３（ａ）と同じ粗粒部を有する場合を示す。図３（ｃ）は、これら粗粒部及び細粒部の中間の粗さの結晶粒が金属材料Ｍ中に均一に存在する場合を示す。
図３に示すように、底面エコー（Ｂ１エコー、Ｂ２エコー）の強度は、金属材料Ｍ中の結晶粒度の分布が図３（ａ）〜（ｃ）の何れの場合であっても同程度となる。従って、前述した（１）及び（２）の方法のように、底面エコーを利用して結晶粒度を測定する方法では、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定することはできない。
【００１２】
一方、図３に示すように、林状エコー（図３に示す例では、ＳエコーとＢ１エコーとの間に出現する林状エコー）の出現態様は、金属材料Ｍ中の結晶粒度の分布が図３（ａ）〜（ｃ）の何れの場合であるかに応じて異なる。図３（ｃ）の場合、ＳエコーとＢ１エコーとの間に低強度の林状エコーがまんべんなく出現し、図３（ａ）、（ｂ）の場合には、粗粒部に対応する領域で図３（ｃ）よりも強度の大きな林状エコーが出現する。
【００１３】
従って、本発明者は、上記のような林状エコーの出現態様を評価すれば、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定できることを見出した。具体的には、林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係を予め取得しておく。そして、ＳエコーとＢ１エコーとの間を複数のゲートに区分し、各ゲートで検出した林状エコーの強度を前記相関関係に基づいて結晶粒度に換算すれば、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定できると考えた。
【００１４】
しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、同じ粗粒部を有する金属材料Ｍであっても、その粗粒部の位置に応じて、出現する林状エコーの強度は異なる。つまり、超音波（入射した超音波及びエコー）は金属材料中を伝搬する過程において減衰するため、同じ粗粒部で出現する林状エコーであっても、林状エコーの伝搬距離（超音波が入射面に入射してから林状エコーが入射面に戻るまでの伝搬距離）に応じて、出現する林状エコーの強度は異なったものになる。図３（ａ）に示すように、粗粒部が超音波の入射面側に位置する場合、林状エコーの伝搬距離は短いため、林状エコーの強度は大きくなる。一方、図３（ｂ）に示すように、粗粒部が底面側に位置する場合、林状エコーの伝搬距離は長いため、林状エコーの強度は小さくなる。従って、検出した林状エコーの強度をそのまま単純に結晶粒度に換算することはできない。
【００１５】
そこで、本発明者は、さらに鋭意検討した結果、超音波の伝搬過程における減衰は、Ｂ１エコーとＢ２エコーとの強度差によって表されるため、林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、Ｂ１エコーとＢ２エコーとの強度差に基づいて補正すれば、補正後の林状エコーの強度を精度良く結晶粒度に換算できることを見出した。
【００１６】
本発明は、以上に説明した本発明者の知見に基づき完成されたものである。
すなわち、本発明は、超音波を用いて金属材料からなる被測定材の結晶粒度分布を測定する方法であって、以下の第１〜第７ステップを含むことを特徴とする。
（１）第１ステップ
被測定材と同種の金属材料からなり、少なくとも超音波の伝搬経路において結晶粒度が均一で、なお且つ、互いの結晶粒度が異なる複数の基準サンプルを準備する。
（２）第２ステップ
各基準サンプルにそれぞれ超音波を入射し、各基準サンプルについて第１底面エコー、第２底面エコー及び林状エコーをそれぞれ検出する。
（３）第３ステップ
各基準サンプルについて検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、各基準サンプルについて検出した第１底面エコーと第２底面エコーとの強度差に基づき補正する。
（４）第４ステップ
各基準サンプルについての補正後の林状エコーの強度と、各基準サンプルの超音波の伝搬経路における結晶粒度とに基づき、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係を取得する。
（５）第５ステップ
被測定材に超音波を入射し、第１底面エコー及び第２底面エコーを検出すると共に、林状エコーの出現範囲を複数に区分した各ゲートでそれぞれ前記林状エコーを検出する。
（６）第６ステップ
被測定材について各ゲートで検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、被測定材について検出した第１底面エコーと第２底面エコーとの強度差に基づき補正する。
（７）第７ステップ
被測定材についての各ゲートでの補正後の林状エコーの強度と、第４ステップで取得した相関関係とに基づき、各ゲートでの結晶粒度を算出する。
【００１７】
本発明によれば、第１ステップ〜第４ステップを実行することにより、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係が取得される。この補正後の林状エコーの強度は、林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を補正したものであるため、林状エコーの伝搬距離に影響されず、結晶粒度と強い相関関係を有することが期待できる。
【００１８】
次に、本発明によれば、第５ステップを実行することにより、林状エコーの出現範囲（例えば、表面エコーと第１底面エコーとの間）を複数に区分した各ゲートでそれぞれ林状エコーが検出される。そして、本発明によれば、第６ステップを実行することにより、前述した相関関係を取得する際と同様に、各ゲートで検出した林状エコーが補正され、第７ステップを実行することにより、各ゲートでの補正後の林状エコーの強度と、前記相関関係とに基づき、各ゲートでの結晶粒度が算出される。つまり、超音波の伝搬方向を複数に区分した各ゲートでそれぞれ結晶粒度が算出される。換言すれば、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布が測定されることになる。
【００１９】
なお、前記第５ステップにおいては、略均等に５以上（より好ましくは１０以上）に区分した各ゲートでそれぞれ林状エコーを検出することが好ましい。
【００２０】
斯かる好ましい構成によれば、超音波の伝搬方向を略均等に５以上に区分した各ゲートで林状エコーを検出するため、超音波の伝搬方向を略均等に５以上に区分した各ゲート毎に結晶粒度を測定することになる。つまり、超音波の伝搬方向について２０％以下の領域毎に結晶粒度を測定することになる。従って、斯かる好ましい構成によれば、前述したＪＩＳ  Ｇ  ０５５１に準じた混粒の判定が可能になるという利点を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る金属材料の結晶粒度分布の測定方法によれば、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を測定可能であるという優れた利点を有する。さらに、超音波の入射点を金属材料の表面に沿って移動させれば、少なくとも２次元的な結晶粒度の分布を評価できるため、精度の高い金属材料の品質評価・品質保証が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、金属材料中の超音波の伝搬挙動を説明する説明図である。
【図２】図２は、金属材料中の結晶粒度が均一である場合に検出される林状エコー及び底面エコーを模式的に説明する説明図である。
【図３】図３は、金属材料中の結晶粒度が不均一である場合と結晶粒度が均一である場合に検出される林状エコー及び底面エコーを模式的に説明する説明図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る方法における林状エコーの補正方法を説明する説明図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る方法における基準サンプルについての補正前後の林状エコーを模式的に説明する説明図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る方法によって得られる補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例及び比較例の試験によって検出されたエコー波形の一例を示す。
【図８】図８は、本発明の実施例及び比較例の試験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について、被測定材が鋼管であり、鋼管の肉厚方向に超音波を入射する場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
本実施形態に係る結晶粒度分布の測定方法では、後述するように複数の基準サンプルを用意し、この基準サンプルを用いて、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度（本実施形態では粒度番号）との相関関係を予め取得する。そして、被測定材について検出し、補正した林状エコーの強度と、前記相関関係とに基づき、結晶粒度を算出する。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る方法における林状エコーの補正方法を説明する説明図である。
図４に示すように、本実施形態に係る方法では、超音波探触子１から、被測定材である鋼管Ｐの肉厚方向に超音波を入射し、第１底面エコー（Ｂ１エコー）及び第２底面エコー（Ｂ２エコー）を検出すると共に、林状エコーの出現範囲を複数に区分した各ゲート（Ｇ１、Ｇ２、Ｇｎ等）でそれぞれ前記林状エコーを検出する。
【００２６】
具体的には、超音波探触子１から出力される受信信号に対し、例えば、表面エコー（Ｓエコー）とＢ１エコーとの間の時間範囲を略均等に１０個に区分したものに相当するゲートＧ１〜Ｇ１０を設定する。そして、各ゲートＧ１〜Ｇ１０内で受信信号をピークホールドし、各ゲートＧ１〜Ｇ１０内で最大の強度を有する林状エコーを検出する。
【００２７】
次に、本実施形態に係る方法では、各ゲートＧ１〜Ｇ１０で検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、Ｂ１エコーとＢ２エコーとの強度差に基づき補正する。
【００２８】
具体的には、ゲートＧｎ（本実施形態ではｎ＝１〜１０）で検出した林状エコーの強度をｈｎ、Ｂ１エコーの強度をＢ１、Ｂ２エコーの強度をＢ２、Ｂ１エコーを検出してからＢ２エコーを検出するまでの経過時間をＴ（超音波の鋼管Ｐ肉厚方向の往復伝搬時間に相当する）、Ｓエコーを検出してからゲートＧｎで林状エコーを検出するまでの経過時間をｔｎとすると、補正後の林状エコーの強度ｈｎ’は、以下の式（２）で表される。
ｈｎ’＝ｈｎ＋（Ｂ１−Ｂ２）・ｔｎ／Ｔ  ・・・（２）
【００２９】
上記の式（２）は、超音波の伝搬過程における減衰量（強度低下量）が伝搬距離（伝搬時間）に比例するという前提に基づく補正式である。つまり、この前提によれば、伝搬時間ＴのときにＢ１−Ｂ２の強度低下が生じるのであれば、伝搬時間ｔｎのときには（Ｂ１−Ｂ２）・ｔｎ／Ｔの強度低下が生じることになる。従って、この強度低下量を補正前の林状エコーの強度ｈｎに加算する上記式（２）の補正を行えば、補正後の林状エコーの強度ｈｎ’は、林状エコーの伝搬距離（伝搬時間）の影響を除外したものとなる。
なお、Ｓエコーを検出してからゲートＧｎで林状エコーを検出するまでの経過時間ｔｎとしては、Ｓエコーを検出してから実際に林状エコーを検出するまでの経過時間に限らず、Ｓエコーを検出してからゲートＧｎの中心時刻までの経過時間を用いることも可能である。
【００３０】
最後に、本実施形態に係る方法では、以上のようにして算出した各ゲートＧ１〜Ｇ１０での補正後の林状エコーの強度ｈ１’〜ｈ１０’と、前述のように予め取得した補正後の林状エコーの強度及び結晶粒度の相関関係とに基づき、各ゲートＧ１〜Ｇ１０での結晶粒度を算出する。すなわち、前記相関関係を用いて、補正後の林状エコーの強度ｈ１’〜ｈ１０’にそれぞれ対応する結晶粒度を算出する。これにより、超音波の伝搬方向、すなわち鋼管Ｐの肉厚方向についての結晶粒度分布が測定されることになる。
【００３１】
以下、前述した相関関係の取得方法について、具体的に説明する。
相関関係を取得するに際し、まず、被測定材である鋼管Ｐと同種の金属材料からなり、少なくとも超音波の伝搬経路において結晶粒度（本実施形態では粒度番号）が均一で、なお且つ、互いの結晶粒度が異なる複数の基準サンプルを準備する。
具体的には、基準サンプルとして鋼管を準備するのであれば、少なくとも超音波の入射点から肉厚方向に向けて結晶粒度が均一であるものを準備する。結晶粒度が均一であるとは、基準サンプルの切断面の金属組織を顕微鏡で観察する方法で評価した場合に、混粒に該当しないものを意味する。そして、各基準サンプルの結晶粒度が互いに異なるものを準備する。
【００３２】
次に、各基準サンプルにそれぞれ超音波を入射し、各基準サンプルについて第１底面エコー（Ｂ１エコー）、第２底面エコー（Ｂ２エコー）及び林状エコーをそれぞれ検出する。各基準サンプルが鋼管である場合には、被測定材である鋼管Ｐの場合と同様に、基準サンプルの肉厚方向に超音波を入射する。そして、Ｂ１エコー及びＢ２エコーを検出すると共に、例えば鋼管Ｐの場合と同様に、表面エコー（Ｓエコー）とＢ１エコーとの間の時間範囲を複数に区分した各ゲートでそれぞれ林状エコーを検出する。
【００３３】
次に、図５に示すように、各基準サンプルについて検出した林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を、各基準サンプルについて検出したＢ１エコーとＢ２エコーとの強度差に基づき補正する。具体的な補正方法については、図４を参照して説明した鋼管Ｐについて検出した林状エコーの補正方法と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３４】
最後に、各基準サンプルについての補正後の林状エコーの強度と、各基準サンプルの超音波の伝搬経路における結晶粒度とに基づき、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係を求める。
具体的には、基準サンプルの結晶粒度が超音波の伝搬経路において仮に完全に均一であるとすれば、各ゲートでの補正後の林状エコーの強度は同一の値（図５に示すｈ）となる。従って、この補正後の林状エコー強度ｈと、顕微鏡で観察する方法で算出した結晶粒度との相関関係を求めればよいことになる。しかしながら、実際には、各ゲートでの補正後の林状エコーの強度が同一の値となるケースは少ないため、例えば、各ゲートでの補正後の林状エコーの強度を平均化した値と、顕微鏡で観察する方法で算出した結晶粒度との相関関係を求めればよい。
また、基準サンプルについては、必ずしも複数のゲートを設定して各ゲートで林状エコーの強度を検出する必要はなく、例えば、表面エコー（Ｓエコー）とＢ１エコーとの間に位置する１つのゲートで林状エコーを検出してもよい。そして、林状エコーの補正に用いる、Ｓエコーを検出してからこの１つのゲートで林状エコーを検出するまでの経過時間としては、Ｓエコーを検出してから実際に林状エコーを検出するまでの経過時間に限らず、Ｓエコーを検出してからこの１つのゲートの中心時刻までの経過時間を用いることも可能である。
【００３５】
以上のようにして、図６に示すような、補正後の林状エコーの強度と結晶粒度との相関関係が取得される。そして、この相関関係を用いて、前述のように鋼管Ｐの肉厚方向についての結晶粒度分布が測定される。
【００３６】
以上に説明した本実施形態に係る結晶粒度分布測定方法によれば、超音波の伝搬方向（鋼管Ｐの肉厚方向）についての結晶粒度分布を測定可能であるという優れた利点を有する。また、超音波の入射点を鋼管Ｐの軸方向に沿って移動させれば、２次元的な結晶粒度の分布を評価でき、さらに超音波の入射点を鋼管Ｐの周方向に沿っても移動させれば、３次元的な結晶粒度の分布を評価できるため、精度の高い鋼管Ｐの品質評価・品質保証が可能である。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
＜実施例＞
外径５７．２ｍｍ、肉厚１０．８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼からなる鋼管を水浸させ、超音波探触子から鋼管の肉厚方向に超音波を入射して、鋼管の結晶粒度（粒度番号）を測定する試験を行った。超音波探触子としては、振動子径が１５．８ｍｍ、焦点距離が５０．８ｍｍのラインフォーカス型で、検査周波数が１０ＭＨｚのものを用いた。また、林状エコーを検出するゲートの数は１０とした。
【００３８】
＜比較例＞
実施例と同じ鋼管に対し、実施例と同じ超音波探触子を用いて、前述した特許文献２に記載の方法で鋼管の結晶粒度（粒度番号）を測定する試験を行った。
【００３９】
＜試験結果＞
図７は、実施例及び比較例の試験によって検出されたエコー波形の一例を示す。図８は、実施例及び比較例の試験結果を示す。なお、図８には、顕微鏡で観察する方法で鋼管の結晶粒度（粒度番号）を算出した結果も図示した。また、参考例として、本発明において林状エコーの伝搬距離に応じた該林状エコーの強度低下分を補正しなかった場合に得られる鋼管の結晶粒度（粒度番号）の測定結果も図示した。図８中の数値は、位置の欄を除き、全て粒度番号を意味する。図８の位置の欄に記載の数値は、大きいほど、鋼管の内面側に近づく位置であることを意味する。つまり、「１」は鋼管の最外面側の位置を、「１０」は鋼管の最内面側の位置を示す。
【００４０】
図８に示すように、実施例で得られた結晶粒度の値は、顕微鏡で観察する方法で算出した結晶粒度の値と近似しており、本発明によれば、超音波の伝搬方向についての結晶粒度分布を精度良く測定可能であることが分かる。これに対し、比較例では、超音波伝搬方向の平均結晶粒度しか得られず、鋼管の品質評価・品質保証として、精度的に不十分である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・超音波探触子
Ｐ・・・被測定材（鋼管）
【図４】
2010236886.tif 000003
【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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