(57)【要約】【課題】探傷感度および探傷の安定性の向上を図ることができる超音波探傷装置を提供する。【解決手段】探傷位置の前後に配置され、移動する板状または帯状の検査体Ｓを巻き掛けて案内する１対の案内ロール４１、４２と、検査体Ｓの片面側に検査体幅方向に配列された複数の送受信探触子１２と、他面側に配置された反射体２０とを備え、少なくとも検査体Ｓ、送受信探触子１２および反射体２０が水中にあって、検査体Ｓをこれの長手方向に送りながら前記送受信探触子１２で走査し、欠陥を検出する超音波探傷装置において、前記案内ロール４１、４２の間にあって探傷位置に近くかつ探傷位置の前後に配置された１対の支持ロール３０、３２を備え、検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離を前記送受信探触子１２と検査体表面との間におくようにして前記支持ロール３０、３２が検査体Ｓを支持している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
探傷位置の前後に配置され、移動する板状または帯状の検査体を巻き掛けて案内する１対の案内ロールと、検査体の片面側に検査体幅方向に配列された複数の送受信探触子と、他面側に配置された反射体とを備え、少なくとも検査体、送受信探触子および反射体が水中にあって、検査体をこれの長手方向に送りながら前記送受信探触子で走査し、欠陥を検出する超音波探傷装置において、前記案内ロールの間にあって探傷位置に近くかつ探傷位置の前後に配置された１対の支持ロールを備え、検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離を前記送受信探触子と検査体表面との間におくようにして前記支持ロールが検査体を支持していることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
板状または帯状の検査体の片面側に検査体幅方向に配列された複数の送受信探触子と、他面側に配置された反射体とを備え、検査体、送受信探触子および反射体が水中にあって、検査体をこれの長手方向に送りながら前記送受信探触子で走査し、欠陥を検出する超音波探傷装置において、前記反射体が移動する検査体を巻き掛けて案内するロール状の１対の反射体からなり、複数の円周溝がロール軸方向に一定ピッチで設けられており、さらに前記反射体が互いに前記ピッチの半ピッチだけロール軸方向にずれるようにして検査体の移動方向に間隔をおいて配置されており、前記送受信探触子が検査体透過エコーと円周溝の溝底面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離をおいて前記溝底面に対向して配置されていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
送受信探触子から検査体表面までの距離Ｌｐが、
１／２・｛Ｌ−（１−Ｃｗ／Ｃｓ）ｔ｝＜Ｌｐ＜Ｌ−ｔ
または
１／３・｛Ｌ−（１−Ｃｗ／Ｃｓ）ｔ｝＜Ｌｐ＜１／２・｛Ｌ−（１−Ｃｗ／Ｃｓ）ｔ｝
ここで、Ｌ：送受信探触子から反射体の反射面までの距離    ｔ：検査体の厚みＣｓ：検査体中の音速    Ｃｗ：水中の音速
である請求項１または請求項２記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、板状または帯状の検査体の欠陥を透過法により検出する超音波探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板、アルミニウム板などの板状または帯状の検査体の超音波探傷では、透過法が広く採用されている。透過法は、送信探触子から超音波を検査体に送信し、検査体を通過した超音波を受信探触子で受信し、超音波透過エコー強度により欠陥を検出する。板状または帯状の検査体では、複数の探触子を検査体幅方向に１列に配置し、これら探触子で検査体をこれの長手方向に送りながら走査し、検査体全面にわたり探傷することが行われている。
【０００３】
透過法の一つに、図５に示すように送受信探触子１２を検査体Ｓの片面側に、反射板２８を他面側に配置する方法（以下、反射板法という）がある。反射板法では、送受信探触子１２から送信された超音波は、探触子−検査体−反射板−検査体−探触子の経路で送受信探触子１２に戻ってくる。図６に示すように送受信探触子に対向する位置に欠陥Ｆがある場合、欠陥がない場合と比較して欠陥部での散乱などにより透過強度が低下する。この透過強度を検出し、これがあらかじめ検出したい欠陥の大きさや種類に応じて定められた閾値よりも低い場合には、欠陥があると判定する。同時に、欠陥の大きさおよび位置も検出する。
【０００４】
反射板法には、超音波が欠陥を２度通過するため通常の透過法と比較して探傷感度が高いことや、探触子が１つで済むという利点がある。しかしこの反面、検査体が送受信探触子と反射板との間の中央付近にあるとき、多重反射エコーにより欠陥が検出できないという問題がある。送受信探触子から送信された超音波には、図７に示すように検査体を透過し、反射板で反射する検査体透過エコー▲１▼と、検査体表面で多重反射する多重反射エコー▲２▼、▲３▼、▲４▼とがある。例えば、検査体が送受信探触子と反射板との間の中央付近にある場合、図８に示すように検査体透過エコー▲１▼と多重反射エコー▲３▼とが重なり合い、反射板からの反射エコーを特定できず、欠陥検出が困難になり探傷の安定性を欠くという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記問題を解決し、超音波探傷の安定性の向上を図ることができる超音波探傷装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の超音波探傷装置は、探傷位置の前後に配置され、移動する板状または帯状の検査体を巻き掛けて案内する１対の案内ロールと、検査体の片面側に検査体幅方向に配列された複数の送受信探触子と、他面側に配置された反射体とを備え、少なくとも検査体、送受信探触子および反射体が水中にあって、検査体をこれの長手方向に送りながら前記送受信探触子で走査し、欠陥を検出する超音波探傷装置において、前記案内ロールの間にあって探傷位置に近くかつ探傷位置の前後に配置された１対の支持ロールを備え、検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離を前記送受信探触子と検査体表面との間におくようにして前記支持ロールが検査体を支持している。
【０００７】
上記第１の超音波探傷装置は、送受信探触子と検査体との間の距離が検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離（以下、エコー分離距離という）となっている。また、検査体は支持ロールで支持されているので、上記エコー分離距離が確実に保たれる。この結果、超音波探傷の安定性が向上する。
【０００８】
この発明の第２の超音波探傷装置は、板状または帯状の検査体の片面側に検査体幅方向に配列された複数の送受信探触子と、他面側に配置された反射体とを備え、検査体、送受信探触子および反射体が水中にあって、検査体をこれの長手方向に送りながら前記送受信探触子で走査し、欠陥を検出する超音波探傷装置において、前記反射体が移動する検査体を巻き掛けて案内するロール状の１対の反射体からなり、複数の円周溝がロール軸方向に一定ピッチで設けられており、さらに前記反射体が互いに前記ピッチの半ピッチだけロール軸方向にずれるようにして検査体の移動方向に間隔をおいて配置されており、前記送受信探触子が検査体透過エコーと円周溝の溝底面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離をおいて前記溝底面に対向して配置されている。
【０００９】
上記第２の超音波探傷装置は、送受信探触子と検査体との間の距離が検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとが重なり合わない距離となっている。また、検査体はロール状の反射体で支持されているので、上記エコー分離距離が確実に保たれる。この結果、超音波探傷の安定性が向上する。
【００１０】
上記第１および第２の超音波探傷装置において、送受信探触子から検査体表面までの距離Ｌｐを、
１／２・｛Ｌ−（１−Ｃｗ／Ｃｓ）ｔ｝＜Ｌｐ＜Ｌ−ｔ
または
１／３・｛Ｌ−（１−Ｃｗ／Ｃｓ）ｔ｝＜Ｌｐ＜１／２・｛Ｌ−（１−Ｃｗ／Ｃｓ）ｔ｝
ここで、Ｌ：送受信探触子から反射体の反射面までの距離    ｔ：検査体の厚み
Ｃｓ：検査体中の音速    Ｃｗ：水中の音速
とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、それぞれ第１発明の超音波探傷装置の実施の形態を示している。以下、鋼板製造ラインに設けられた超音波探傷装置による帯状鋼板の超音波探傷を例として説明する。
【００１２】
超音波探傷装置は、水Ｗを満した水槽４０を備えており、水中に鋼板Ｓの移動方向に間隔をおいて１対の案内ロール４１、４２が配置されている。案内ロール４１、４２は、移動する鋼板Ｓを巻き掛けて案内する。
【００１３】
上記案内ロール４１、４２の間に、送受信探触子１２が鋼板Ｓの上方に、反射体２０が下方にそれぞれ配置されている。送受信探触子１２は複数の送受信探触子が鋼板Ｓを鋼板幅方向に沿って覆うように１列に並んでおり、それぞれが反射体２０に対向している。送受信探触子１２から鋼板（検査体）表面までの距離Ｌｐが、
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となるように、送受信探触子１２および反射体２０が配置されている。ただし、Ｌは送受信探触子１２から反射体２０の反射面までの距離、ｔは鋼板の厚み、Ｃｓは検査体中の音速、Ｃｗは水中の音速である。
【００１４】
式（１）は鋼板が反射体寄りにある場合（図１の場合）、また式（２）は鋼板が送受信探触子寄りにある場合（図２の場合）における距離Ｌｐの制限条件を表わしている。すなわち、式（１）の左辺は鋼板透過エコーと鋼板表面で２回反射された多重反射エコーとが重なり合わない条件を表わし、右辺は鋼板Ｓが反射体２０に接触しない条件を表わしている。式（２）の左辺は鋼板透過エコーと鋼板表面で３回反射された多重反射エコーとが重なり合わない条件を表わし、右辺は鋼板透過エコーと鋼板表面で２回反射された多重反射エコーとが重なり合わない条件を表わしている。
【００１５】
図１に示す装置おいて、送受信探触子１２は探傷装置本体１０の発振器および受信器（いずれも図示しない）に接続されている。前記案内ロール４１、４２の間かつ探傷位置の前後近くに、１対の支持ロール３０、３２が配置されている。支持ロール３０、３２は、距離Ｌｐが上記式（１）の左辺の条件を満たすようにして鋼板Ｓを送受信探触子１２側から支持している。
【００１６】
また、図２に示す装置において、前記案内ロール４１、４２の間かつ探傷位置の前後近くに、支持ロール３０、３２および支持ロール３４、３６が配置されている。支持ロール３０、３２は上記式（２）の左辺の条件を満たすように鋼板Ｓを送受信探触子１２側から支持している。支持ロール３４、３６は、上記式（２）の右辺の条件を満たすように鋼板Ｓを反射体２０側から支持する位置に配置されている。なお、送受信探触子１２を鋼板Ｓの下方に、反射体２０を鋼板Ｓの上方に配置するようにしてもよい。
【００１７】
上記のように構成された超音波探傷装置において、鋼板Ｓをこれの長手方向に送りながら鋼板幅方向に配列された複数の送受信探触子１２で走査し、鋼板全面にわたり探傷する。探傷結果は、ディスプレイ１６に表示される。
【００１８】
探傷位置の前後に配置された支持ロール３０、３２で通板中の鋼板Ｓを支持することにより、鋼板Ｓは送受信探触子１２に対し前記エコー分離距離が確実に保たれる。また、支持ロール３０、３２は鋼板Ｓの振れを防ぐ。この結果、検出すベき鋼板透過エコーと鋼板表面からの多重反射エコーとの重なり合いが防止され、超音波探傷の安定性が向上する。
【００１９】
図３は、第２発明の超音波探傷装置の実施の形態を示している。この実施の形態で、図１に示す装置、部材と同様のものには同一の参照符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【００２０】
水槽４０内に、ロール状の１対の反射体２２、２３が鋼板Ｓの移動方向に間隔をおいて配置されている。反射体２２、２３は、図４に示すように複数の円周溝２４がロール軸方向に一定ピッチで設けられており、溝底面２５は反射面となっている。送受信探触子１２と鋼板表面との距離は、前記エコー分離距離となっている。反射体２２、２３は、互いに前記ピッチの半ピッチだけロール軸方向にずれるようにして鋼板Ｓの移動方向に間隔をおいて配置されている。複数の送受信探触子１２のそれぞれが円周溝２４の溝底面２５に対向して配置されている。
【００２１】
上記のように構成された超音波探傷装置において、反射体２２、２３は移動する鋼板Ｓを巻き掛けて案内する。送受信探触子１２から送信された超音波は、鋼板１２の反射体２２、２３への巻付き部を透過し、円周溝２４の溝底面２５で反射され、再び鋼板Ｓを透過し、送受信探触子１２に戻る。反射体２２、２３は、互いに前記ピッチの半ピッチだけロール軸方向にずれるようにして配置されているので、鋼板Ｓは対となった２個の反射体２２、２３により全幅にわたって探傷される。送受信探触子１２と鋼板表面との距離は前記エコー分離距離となっているので、前記鋼板透過エコーと鋼板表面からの多重反射エコーとの重なり合いが防止される。また、反射体２２、２３は移動する鋼板Ｓを巻き掛けて案内するので、鋼板Ｓの反射体巻付き部での振れが小さい。この結果、検出すベき鋼板透過エコーと鋼板表面からの多重反射エコーとの重なり合いが防止され、超音波探傷の安定性が向上する。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の第１および第２の超音波探傷装置は、送受信探触子と検査体との間の距離が検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとが重なり合わないエコー分離距離となっている。また、検査体は支持ロールまたはロール状の反射体で支持されているので、上記エコー分離距離が確実に保たれる。この結果、検出すベき検査体透過エコーと検査体表面からの多重反射エコーとの重なり合いが防止され、超音波探傷の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の超音波探傷装置を模式的に示す装置構成図である。
【図２】第１発明の他の態様であり、超音波探傷装置を模式的に示す装置構成図である。
【図３】第２発明の超音波探傷装置を模式的に示す装置構成図である。
【図４】第２発明の超音波探傷装置に用いられる反射体の正面図である。
【図５】超音波探傷の透過法を説明する図面である。
【図６】透過法による欠陥検出を説明する図面である。
【図７】反射板からの反射波および検査体からの多重反射波を模式に示す図面である。
【図８】送信波、反射板からの反射波、および検査体からの多重反射波の反射波強度信号図である。
【符号の説明】
１０  超音波探傷装置本体            １２  送受信探触子
２０  反射体                        ２２、２３  反射体
２４  円周溝                        ２５  溝底面
２８  反射板                        ３０、３２、３４、３６  支持ロール
４０  水槽                          ４１、４２  案内ロール
４３、４５  デフレクターロール      ４４  水切り
Ｓ  検査体          Ｆ  欠陥
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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