JPS6315549B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波探傷法及び超音波探触子に関す
る。

鋼材等の内部欠陥を非破壊で探傷する方法とし
て超音波探傷試験法がある。これは一対の電極間
に水晶等の誘電体を挾み、該電極にパルス電圧を
印加して誘電体に固有の振動を発生させ、この振
動を被検材に伝搬させ欠陥内部からの反射波を検
出することにより探傷を行なうものである。被検
材の探傷面に対して垂直方向から超音波を伝搬さ
せ、その反射波を測定するいわゆる垂直探触子に
よつて近距離音場内の欠陥を探傷する場合、振動
子の各エレメントからの音波の干渉により複雑な
音場が形成され、これに伴ない欠陥による反射波
（以下傷エコーという）も複雑化し、本来１個し
かない欠陥を２個或いは３個とあたかも傷が複数
個存在するかの如く誤認させるような測定結果が
出たり、或いは傷エコーの高さすなわち、傷の評
価を見誤らせる虞れがあり、検出精度を著しく害
していた。

このため、超音波探傷法においては振動子の電
極の形状や振動子の構造或いは背面ダンパ部材、
形態等について各種の改良を加え、できる限り前
記干渉縞を消失させて音場を単純化する試みがな
されている。例えば、電極の形状を８枚の花弁状
に形成したいわゆる菊型電極の振動子が提案さ
れ、かかる振動子は試作段階においては優秀な性
能を有するものとして大いに期待されたが、電極
の形状が複雑なために製作技術上の再現性に問題
があり、実用化には至らなかつた。このため、現
状では前述の干渉の問題があるにも拘らず依然と
して円形平面電極の探触子が実用機として使用さ
れている。

本発明は上述の問題を全く新らしい試みによつ
て解決すべくなされたもので、被検材と同質部材
の板材に所定の径の孔を多数穿設した多孔板マス
クを形成し、かかる多孔板マスクを被検材と超音
波振動子の接物面との間に介在させて探傷を行な
うようにした超音波探傷法及び前記多孔板マスク
を探触子の接物面に密着配設した超音波探触子を
提供するものである。

以下本発明を添附図面の一実施例に基づいて詳
述する。

第１図において、多孔板マスク１は被検材例え
ば各種鉄鋼、合金鋼等から成る工業材料と同質の
部材で構成されており、所定の寸法径ｄの貫通孔
２が所定のピツチｌで縦横に均等に多数穿設され
ている。但し、ここに同質部材とは同一規格の材
質に限定するものではなく、音響学的に被検材と
同等の効果を有するものであればよい。例えば、
被検材がSUS304から成る鋼材である場合には、
前記マスク用材としてはこれと同質のSUS304の
他に、普通炭素鋼、或はオーステナイト鋼等の材
料から成るものを使用してもよい。また、多孔板
マスクの板厚は１mm以下がよく、好ましくは0.2
〜0.7mm程度のものが適当である。更に、多孔板
マスク１に穿設する孔２の直径ｄは被検材の材質
等によつて決定される超音波の波長とほぼ同等の
長さとし、かかる孔２を多数形成する。そして、
各孔の配置は孔径の２〜５倍のピツチｌ（＝2d）
（ここに、ピツチｌは隣接する孔の中心距離をい
う）で、縦、横に均等に配置することが適当であ
る。例えば、探傷深度が20mmの鋼材を被検材と
し、超音波の振動数が5MHzの振動子を使用する
ものとすると、鋼材中における超音波の波長は約
1.2mmとなる。従つて、かかる被検材の探傷に使
用する多孔板マスク１としては直径約1.0mmの孔
を約２mmのピツチで縦、横に均等に穿設したもの
が適当である。このように、使用する振動子の超
音波の波長に応じて最適な多孔板マスク１を形成
する。

このようにして形成した多孔板マスク１を第２
図に示すように被検材３の上にマシン油４を介し
て密着配設し、更に、この多孔板マスク１の上に
超音波振動子５の接物面５ａを密着当接させる。
そして、この超音波振動子５を多孔板マスク２に
密着させながら移行させて欠陥の探傷を行なう。
この場合、必要に応じて多孔板マスク１の孔２を
ワツクス或はグリース等の潤滑剤で満すことによ
り、超音波の伝搬をよくすることができる。

第３図は本発明の超音波探触子の一実施例を示
す図で、ケーシング６の中に振動子５を装着し、
接物面５ａに多孔板マスク１を密着配設したもの
である。保護板７は多孔板マスク１を保護するた
めのもので、ケーシング６に着脱自在に装着し得
るようになつており、多孔板マスク１を接物面５
ａに密着固定する。この保護板７は耐久性のある
硬質金属薄板で構成されている。勿論、振動子５
の接物面５ａに多孔板マスク１を着脱自在に装着
してもよく、或いは固設してもよい。このように
して超音波探触子８を構成する。

次に、本発明の超音波探傷法及び超音波探触子
を近距離音場内の欠陥検出に使用した場合の一例
を示す。欠陥検出に使用した走査図形用試験片１
０は第４図に示すように材質SM42、大きさ100
×100×30（mm）の盤体に図のように上面１０ａか
ら深さ25mmとなるように底面１０ｂより4φの平
底ドリル穴１０ｃを明けてこれを模疑欠陥とした
ものである。そして、欠陥直上の位置０を零と
し、感度を変えることなく左右（矢印Ａ，A′方
向）に探触子を走査する。尚、測定感度は最大エ
コーが80％となるように設定してある。かかる試
験片に対して従来の円形平面電極型の探触子によ
る探傷結果は第５図に示すようなグラフとなる。
第６図は被検材と前記従来の探触子との間に本発
明の多孔板マスク１を介在させて探傷した場合の
探傷結果を示すグラフである。また、多孔板マス
ク１を装着した本発明の超音波探触子を使用した
場合の探傷結果も第６図と同様のグラフとなる。
これらの第５図、第６図のグラフから明らかなよ
うに本発明の探傷法及び探触子によればピークエ
コーは只１つのみであり、しかもその位置は探触
子の真下にある。これに対して従来の探傷法及び
探触子の場合は明らかにピークエコーが複数（２
つ）存在しており、あたかも２つの欠陥が並んで
存在しているかの如くに識別される。しかも、そ
れらの位置は実際の欠陥の位置から数ミリも離れ
た位置に見掛上存在している。

第７図は多孔板マスク１の孔径ｄとピツチｌと
を前記第６図の場合のｄ＝１mm、ｌ＝２mmからｄ
＝２mm、ｌ＝３mmに変えた場合のエコーの形状を
示すグラフである。これらの第６図と第７図との
グラフから明らかなように多孔板マスク１に形成
する孔の直径ｄは使用する超音波の波長に近い値
であるものが好結果を与えていることから、孔径
としては使用する超音波の波長もしくはこれに近
い値に設定することが好ましい。また、多孔板マ
スク１の板厚としては前述したように１mm以下好
ましくは0.2〜0.7mm位のものが干渉効果、加工
性、耐久性等の点から望ましい。

以上説明したように本発明によれば、被検材と
振動子の接物面との間に多孔板マスクを介挿させ
るという極めて簡単な手段でありながら、この多
孔板マスクが一種のメカニカルフイルタとして作
用して、超音波探傷において検査精度を低下させ
ていた音波干渉を著しく低下させることができ、
検査精度が極めて向上し、超音波探傷法本来のも
つ検査性能を十分に発揮させることができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波探傷法及び超音波
探触子に使用する多孔板マスクの一実施例を示す
平面図、第２図は本発明に係る超音波探傷法の一
実施例を示す図、第３図は本発明に係る超音波探
触子の一実施例を示す断面図、第４図は近距離音
場内の欠陥検出用の試験片の一実施例を示す図、
第５図は従来の超音波探触子による近距離音場内
の欠陥検出信号の一例を示すグラフ、第６図及び
第７図は本発明に係る超音波探傷法及び超音波探
触子による近距離音場内の欠陥検出信号の一例を
示すグラフである。 １……多孔板マスク、２……孔、３……被検
材、４……マシン油、５……超音波振動子、６…
…ケーシング、７……保護カバー、１０……試験
片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 使用する超音波の波長にほぼ相当する直径を
   有する貫通孔を被検材と同質部材の薄板に二次元
   的に所定のピツチで穿設形成した多孔板マスクを
   被検材と超音波振動子の接物面との間に密着させ
   て介在させることを特徴とする超音波探傷法。 ２ 使用する超音波の波長にほぼ相当する直径を
   有する貫通孔を被検材と同質部材の薄板に二次元
   的に所定のピツチで穿設形成した多孔板マスクを
   超音波振動子の接物面に密着配設したことを特徴
   とする超音波探触子。