(57)【要約】      （修正有）【課題】鋼板端部、端部近傍の欠陥を検出する超音波探傷法を提供する。【解決手段】探触子から超音波を鋼板表面に入射する際、底面で反射した超音波が、鋼板端部（端面、端面近傍）を探傷するように、鋼板表面から斜角に入射させ、好ましくは、探触子はアレイ探触子の複数の探触子列で、入射角を変えるセクタスキャンと入射点を変えるリニアスキャンを併用して、鋼板表面に超音波を入射する際の斜角を３７〜６５°として探傷し、更に、これらの探触子列の反射波を合成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板端部の超音波探傷法であって、探触子から超音波を鋼板表面に入射する際、底面で反射した超音波が、鋼板端部を探傷するように、鋼板表面から斜角に入射させることを特徴とする超音波探傷法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板等の端部（端面、端面近傍）にある欠陥を超音波を用いて検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製品の内質欠陥を非破壊で検出する方法の一つとして垂直超音波探傷法が用いられている。垂直超音波探傷法は、鋼板面に垂直に超音波を入射し、そのエコーを検出する方法で、鋼板端部や端部近傍にある内質欠陥の検出精度は鋼板中央部にある場合に対し、低下する。
【０００３】
特許文献１は、鋼板端部の内部欠陥を検出する超音波探傷法に関し、検出精度を向上させるため、鋼板外側へ超音波ビームの一部を強制的に漏洩させながら該鋼板端部を走査したり、探触子の底面の一部を被検査鋼板の外周から張出させて走査することが提案されている。
【０００４】
鋼板端部の欠陥検出には磁粉探傷法も用いられる。磁粉探傷法は、磁化された磁粉の指示模様を検査者が目視で観察して評価を行うため習熟を要し、また段取りに手間が掛かるため、特許文献２に記載されているような自動磁粉探傷装置が提案されている。
【特許文献１】特開平２−６７４４号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている鋼板端部の超音波探傷法の場合、シャー垂れによって端部の直角度が損なわれると被検体と探触子を音響結合するための水膜が、維持できなくなるため検出感度が低下する。
【０００６】
図１１は、超音波を用いて、シャー垂れのある鋼板端部を垂直探傷法で欠陥検出する様子を説明する図で、鋼板１００の上表面１０２と探触子２００の間の水膜４００はシャー垂れ１０１に沿って落下してしまうので音響結合が維持できず、図１２に示すように反射波において端面欠陥１４の検出信号５０とノイズ６０の識別が困難となる。
【０００７】
また、磁粉探傷法の自動化は、鋼板端面の傷が問題となるスラブの場合、肉厚が変動するため容易でなく、作業者の習熟度に検査結果が依存し、また複雑な作業工程により検査時間が長時間となり、鋼板製造の全過程を通じての生産性の向上が図れないという問題点は解決されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、超音波を用いて、鋼板端部の傷を短い検査時間で、かつ高い検出感度で検出する方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題は、以下の手段により達成できる。
１  鋼板端部の超音波探傷法であって、探触子から超音波を鋼板表面に入射する際、底面で反射した超音波が、鋼板端部を探傷するように、鋼板表面から斜角に入射することを特徴とする超音波探傷法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鋼板端部やその近傍にある微細欠陥を、磁粉探傷法と比較して短い検査時間で、且つ検出感度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は超音波斜角探傷法により鋼板端部の欠陥を検出することを特徴とする。
【００１２】
図１は本発明に係る超音波斜角探傷法の一実施例を説明する図で、１は被検体である鋼板、１１は上面、１２は下面、１３は鋼板１を切断した際等に生じるシャー垂れ、２は超音波検出器の探触子、３は斜角入射波、４は鋼板の上面１と探触子２を音響結合するための水膜４、１４は鋼板１の端部の欠陥を示す。
【００１３】
本発明では探触子２を、鋼板１のシャー垂れ１３の影響を受けず、鋼板１の上面１１と探触子２の音響結合のための水膜４が安定して得られる位置に配置し、入射される超音波３が鋼板１の下面１２に反射して欠陥１４を検出するように入射角θまたは入射点を調整する。入射角θは、鋼材中での屈折角が３７〜６５°となるようにするのが好ましい。
【００１４】
図２に反射波を示す。欠陥１４の検出信号６は鋼板端部と上面、下面との交点である上下の隅角部（以下、コーナ）からの反射波ｔ１、ｔ２の間で観察されので、ｔ１、ｔ２間にゲートを設けることが好ましい。５は送信波を示す。
【００１５】
本発明に係る超音波探傷法では鋼板端部の板厚上下方向の全長が探傷できるように、入射角θが一定の探触子を用いて鋼板端部と直角をなす水平方向に移動したり、多ｃｈ化した探触子を用いる必要がある。
【００１６】
図３に、探触子２を多ｃｈ化して超音波を入射する状況を模式的に示す。図４は図３に示した探触子２の各ｃｈ毎に得られる反射波を模式的に示す図で、（ａ）はｃｈ１，（ｂ）はｃｈ２，（ｃ）はｃｈ３，（ｄ）はｃｈ４，（ｅ）はｃｈ５で得られる反射波を示す。
【００１７】
（ａ）〜（ｅ）の各反射波ではコーナ１５、１６からのコーナエコー７ａ、７が観察されるため、これらを避けてゲートを設定することが欠陥検出信号の識別上好ましい。
【００１８】
鋼板端部に凹凸がある場合、超音波が反射し、ノイズが増加するので欠陥検出精度は低下する。このような場合は複数の探触子からなるアレイ探触子を用いて、入射角を変えられるセクタスキャンと入射点を変えるリニアスキャンを併用して探傷し、更に、信号処理によりノイズを低減させることが好ましい。
【００１９】
セクタスキャンはアレイ探触子の個々の振動子の発信時間を制御して、超音波を干渉させ入射角を変化させ、リニアスキャンはアレイ探触子の一部の振動子を、逐次、発信させ入射点を移動させるもので、両者を組み合わせることにより、欠陥検出精度が向上する。
【００２０】
図５、６はアレイ探触子を用いた探傷において、セクタスキャンとリニアスキャンを組み合わせて欠陥を検出する方法を説明する模式図である。探触子２は複数の探触子からなるアレイ探触子で、複数の探触子列２１ａ，２１ｂのそれぞれに含まれる探触子の間でセクタスキャンを行いながら、これら探触子列２１ａ，２１ｂ自体をリニアスキャンする（図５）。
【００２１】
信号処理は探触子列２１ａの反射波（ａ）における欠陥検出時間を、探触子列２１ｂによる反射波（ｂ）における欠陥検出時間に合わせるように遅延させ、両者を合成する。得られた合成波（ｃ）では、欠陥検出信号６が増幅されるのに対し、ノイズ８が打消し合うため、Ｓ／Ｎ比が向上し（図６）、欠陥検出感度が向上する。
【００２２】
尚、鋼板端部を鋼板表面における板幅方向や板長さ方向の全長にわたって探傷する場合は、探触子を、鋼板端部に平行となるように移動する。
【００２３】
また、本発明は鋼板端部近傍の中心偏析などの微細な内部欠陥の検出にも有効である。本発明は鋼板だけでなく、略直方体であればプラスチックなどの材質であっても同様の作用効果が得られる。
【実施例】
【００２４】
本発明の効果を確認するため、図７に示す試験体１に対して探傷試験を行った。試験体１は長さ２００ｍｍ×幅３６０ｍｍ×板厚１９ｍｍの直方体で、その端部の板厚の１／２に長さ、幅および深さが種々の寸法の人工ノッチからなるａ〜ｆの６種類の模擬欠陥を設けた。図８に人工ノッチの寸法を示す。寸法において「深さ」が鋼板端部表面からノッチ底までの距離を示す。
【００２５】
探傷試験は超音波斜角探傷法（本発明例）と、アレイ探触子にセクタスキャンとリニヤスキャンを組合わせた超音波垂直探傷法（従来法）、二分割探触子を用いた超音波垂直探傷法（従来法）を行った。入射角θは、鋼材中での屈折角が３７〜６５°の範囲内となるように調整した。
【００２６】
図９は実施例に用いた探傷法を模式的に示す説明図で（ａ）はアレイ探触子にセクタスキャンとリニヤスキャンを組合わせた超音波垂直探傷法（従来法）、（ｂ）はセクタスキャンとリニヤスキャンを組合わせた斜角探傷法（本発明例）、（ｃ）は二分割探触子を用いた超音波垂直探傷法（従来例）を示す。
【００２７】
図１０に端部表面からの深さが１ｍｍと最も浅い人工ノッチｃの試験結果を模式的に示す。図においてＳは表面（上面）エコー、Ｂは底面（下面）エコー、Ｆは人工ノッチｃの欠陥エコーを示す。図から明らかなように欠陥に対して斜角に超音波を入射する本発明例（ｂ）が、最も感度良く欠陥を検出した。欠陥に対して垂直に超音波を入射する比較例（ａ）はセクタスキャンとリニヤスキャンを組合わせても表面（上面）エコーＳと欠陥エコーFを見分けにくく、二分割探触子を用いた超音波垂直探傷法（従来例）では欠陥エコーＦが得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る超音波探傷法の一例を説明する模式図。
【図２】図１の超音波探傷法で得られる反射波を説明する模式図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す図。
【図４】図３の実施形態で得られる反射波を説明する模式図で（ａ）〜（ｅ）はコーナエコーとゲート波の関係を示す。
【図５】本発明の他の実施形態を示す図。
【図６】図５の実施形態で得られる反射波を示し、（ａ）（ｂ）は探触子列の反射波、（ｃ）は両者の合成波を示す。
【図７】実施例に用いた試験体を説明する図。
【図８】試験体の人工ノッチを説明する図。
【図９】実施例に用いた探傷方法を説明する模式図で、（ａ）は従来法、（ｂ）は発明法、（Ｃ）は従来法を示す。
【図１０】図９の各方法で得られた反射波を説明する模式図で、（ａ）は従来法、（ｂ）は発明法、（Ｃ）は従来法による反射波を示す。
【図１１】従来例。
【図１２】図１１の従来例で得られる反射波を説明する模式図。
【符号の説明】
【００２９】
１                      鋼板
１１                    鋼板上面
１２                    鋼板下面
１３                    シャー垂れ
１４                    欠陥
１５                    コーナ
１６                    同上
２                      探触子
３                      入射波
４                      水膜
５                      送信波
６                      欠陥検出信号
７、７ａ                コーナエコー
８                      ノイズ
ａ〜ｆ                  人工ノッチ
Ｆ                      欠陥エコー
Ｓ                      表面（上面）エコー
Ｂ                      底面（下面）エコー
１００                  鋼板（従来例）
１０１                  シャー垂れ（同上）
１０２                  上面（同上）
１４０                  欠陥
２００                  探触子（同上）
４００                  水膜（同上）
５０                    欠陥検出信号（同上）
６０                    ノイズ（同上）
【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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【図９】
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【図１０】
2005201800.tif 000012
【図１１】
2005201800.tif 000013
【図１２】
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