JPH0215022B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0215022B2 JPH0215022B2 JP58023813A JP2381383A JPH0215022B2 JP H0215022 B2 JPH0215022 B2 JP H0215022B2 JP 58023813 A JP58023813 A JP 58023813A JP 2381383 A JP2381383 A JP 2381383A JP H0215022 B2 JPH0215022 B2 JP H0215022B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- welding
- sensor
- defects
- weld metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02881—Temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アコーステツクエミツシヨン(AE)
を利用して溶接部の欠陥を実時間で検出する溶接
欠陥検出方法に関するものである。更に詳しく
は、本発明は、アコーステツクエミツシヨンセン
サー(AEセンサーと呼ぶ)を固定設置し、ここ
から得られる信号を処理して、溶接金属凝固後、
出来るだけ早い時期に溶接部の欠陥を検出できる
ようにした溶接欠陥検出方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides acoustic transmission (AE)
The present invention relates to a welding defect detection method for detecting defects in welds in real time using More specifically, in the present invention, an acoustic emission sensor (referred to as an AE sensor) is fixedly installed, a signal obtained from the sensor is processed, and after the weld metal solidifies,
The present invention relates to a welding defect detection method that allows defects in welded parts to be detected as early as possible.
例えば鋼の溶接において、複数個のAEセンサ
ーを対象物に固定し、溶接欠陥が発する音を検知
し、その時間差から欠陥位置を想定する手法は、
従来より種々のものが存在している。しかしなが
ら、従来のこの種の手法における共通する根本的
な欠点は、確固たるノイズの除去技術を備えてお
らず、この為に誤まつた欠陥位置を標定する恐れ
があつた。ここで、溶接に伴うノイズとしては、
周知の通りアーク・ノイズ、溶滴とモルテンプー
ルとの衝突にともなう振動ノイズ、スラグあるい
はスケールの割れあるいは剥離にともなうノイズ
等がある。これらの各種のノイズかアコーステツ
クエミツシヨン(以下AEと略す)源となり得る
ものである。 For example, when welding steel, the method of fixing multiple AE sensors to the target object, detecting the sound emitted by welding defects, and estimating the defect location from the time difference is as follows.
Various types have conventionally existed. However, a common fundamental drawback of this type of conventional method is that it does not have a robust noise removal technique, which may lead to incorrect defect location. Here, the noise associated with welding is:
As is well known, there are arc noises, vibration noises caused by collisions between droplets and molten pools, and noises caused by cracking or peeling of slag or scale. These various types of noise can be sources of acoustic emission (hereinafter abbreviated as AE).
この種のノイズに対する対策として、従来、欠
陥が発する者の周波数をとらえるフイルターを使
用するとともに適当な閾値を設定する手法も提案
されているが、完全ではなかつた。 As a countermeasure against this type of noise, a method has been proposed that uses a filter that catches the frequency of the person emitting the defect and sets an appropriate threshold value, but this method is not perfect.
ここにおいて、本発明は、各種のノイズの影響
を受けず、溶接金属凝固後出来るだけ早い時期に
溶接欠陥を検出できる方法を提供しようとするも
のである。 Here, the present invention attempts to provide a method that is not affected by various noises and can detect weld defects as early as possible after solidification of weld metal.
本発明に係る方法は、450〜750℃の温度範囲に
ある溶接金属が発する一定レベル以上の表面波信
号を主として処理するようにした点に特徴があ
る。 The method according to the present invention is characterized in that it mainly processes surface wave signals above a certain level emitted by weld metal in a temperature range of 450 to 750°C.
本発明は、種々の実験結果から、高温割れ等の
欠陥は常時AEを発するわけではなく、溶接金属
が力を受け持ち始める温度であるところのほゞ
750℃以下から音を放射しはじめるという事実及
び、鋼種により幾分の差はあるものの、溶接金属
温度450℃以上を監視範囲にしておけば、マルテ
ンサイト変態あるいはスラグ、スケールの割れ、
剥離にともなう音、即ち欠陥検出にとつては雑音
を除去できるという事実に基づいている。 Based on various experimental results, the present invention has found that defects such as hot cracks do not always emit AE, and that defects such as hot cracks do not always emit AE, but almost always occur at the temperature at which the weld metal begins to bear the force.
Although there are some differences depending on the type of steel and the fact that sound starts to be emitted from below 750℃, if the weld metal temperature is kept within the monitoring range of 450℃ or higher, martensitic transformation, slag, scale cracking, etc.
This is based on the fact that the sound associated with peeling, ie, the noise for defect detection, can be eliminated.
第1図は、前記した事実の一例を示す実験結果
である。この図は、サブマージド・アーク溶接に
おいて、ASTM−A387 Grade 22相当の溶接金
属のCCT(Continuous Cooling Transfer)曲線
上に、溶接金属の温度曲線(Temp)および同一
溶接ビードにおける高温割れ発生部のAEリング
ダウン・カウントの累積値(#2163)と健全溶接
部のAEリングダウン・カウントの累積値
(#2161)を重ねて示したものである。なお、こ
のCCT曲線において、Ac3はカーボンを0とした
とき平衡を保持しながら加熱した際にフエライト
がオーステナイトに変わるときの温度、Fはフエ
ライトの析出する領域、Aはオーステナイトの領
域、Zwは中間組織の領域、Mはマルテンサイト
の領域である。この鋼種の場合、切換にともなう
AEは、ほぼ700℃以下でかつ500℃以上の温度範
囲に集中して発生し、また、中間組織の発生にと
もなうAEは欠陥にともなうAEに比べて極く少な
い事が認められる。 FIG. 1 shows experimental results showing an example of the above-mentioned fact. This figure shows the CCT (Continuous Cooling Transfer) curve of the weld metal equivalent to ASTM-A387 Grade 22 in submerged arc welding, the temperature curve (Temp) of the weld metal, and the AE ring of the hot cracking area in the same weld bead. The cumulative value of the down count (#2163) and the cumulative value of the AE ring down count (#2161) of a sound weld are shown superimposed. In this CCT curve, Ac 3 is the temperature at which ferrite changes to austenite when heated while maintaining equilibrium when the carbon content is 0, F is the region where ferrite precipitates, A is the austenite region, and Zw is the temperature where ferrite changes to austenite. The mesostructure region, M, is the martensite region. In the case of this steel type, due to switching
AE mainly occurs in the temperature range of approximately 700°C or lower and 500°C or higher, and it is also recognized that AE associated with the generation of intermediate structures is extremely rare compared to AE associated with defects.
なお、第1図にASTM−387 Grada 22相当の
鋼の特性を示したが、一般に、鋼が弾性固体とし
ての性質を示し、局部的に大きな塑性変形等によ
り「音」を発生する能力をもつのは、約700℃以
下であり、また、約500℃以下においてはスラグ
の剥離者がノイズとなる可能性がある。従つて、
AE波により鋼の欠陥検出を行うには約750℃〜
450℃の温度範囲で計測すればよい。 Figure 1 shows the properties of steel equivalent to ASTM-387 Grada 22, but in general, steel exhibits properties as an elastic solid and has the ability to generate "sound" due to localized large plastic deformation. The temperature is approximately 700°C or lower, and slag peeling may cause noise at approximately 500°C or lower. Therefore,
Approximately 750℃ to detect defects in steel using AE waves
It is sufficient to measure within a temperature range of 450℃.
このようにして、一般に溶接金属温度750〜450
℃の範囲を監視範囲とするAE計測法を採用すれ
ば、ほゞすべての溶接法において、またほゞ全て
の鋼種において、高温割れ等の溶接欠陥検出が
ほゞ実時間で可能となる。 In this way, generally weld metal temperature 750~450
If an AE measurement method with a monitoring range of °C is adopted, welding defects such as hot cracking can be detected in almost real time for almost all welding methods and for almost all steel types.
また、多層溶接の場合、前層において発生した
欠陥に溶接アークが近接した時、急激な熱応力の
変化によりアーク・ノイズのレベルをはるかに超
える音を発する場合がある。従つて、溶接トーチ
近傍も監視範囲にしておけば、前層で見逃がした
欠陥の検出も可能となり、高い検出率を得ること
ができる。 Furthermore, in the case of multilayer welding, when the welding arc approaches a defect that has occurred in the previous layer, a sudden change in thermal stress may generate a sound that far exceeds the level of arc noise. Therefore, if the vicinity of the welding torch is also included in the monitoring range, defects missed in the previous layer can be detected, and a high detection rate can be obtained.
第2図は本発明の方法を実現するための装置の
一例を示す構成ブロツク図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of an apparatus for implementing the method of the present invention.
この図において、11,12,13……はAE
センサーで、溶接対象物に所定間隔で一次元ある
いは二次元に配置され、これらの配置位置の情報
は、予じめ記憶手段を有する計算機6に入力され
る。21,22,23……はAEセンサーからの
各信号を増巾するプリアンプ、31,32,33
……は各プリアンプからの信号を入力するフイル
ターで、300〜700KHzのバンドパスフイルターが
最適である。これらの各フイルターからの出力信
号は、それぞれメインアンプ41,42,43…
…を介して信号処理回路5に印加される。この信
号処理回路5は、時間差測定器と、リングダウン
カウント計数器あるいはAE波エネルギー測定器
とを含んで構成されている。ここで、時間差測定
器は、2個以上のセンサーを使用し、一次元セン
サー配置の場合、あるセンサーが信号を受信した
後、二番目にあるセンサーが信号を受信するまで
の時間差を測定し、また、3個以上のセンサーを
使用する二次元センサー配置の場合、あるセンサ
ーが信号を受信した後、三番目にあるセンサーが
信号を受信するまでの二組の時間差を順次測定す
る。リングダウンカウント計数器は、第1到着信
号がある設定閾値を正(又は負)勾配で切る回数
を計数し、第一到着センサー番号と時間差測定結
果及び計数結果とで一組のデータを構成し、この
データを計算機6に出力する。また、AE波エネ
ルギー測定器を設けた場合にはAE波のエネルギ
ー値を求めるが、エネルギー値とはAE波をV
(t)で表すと、
∫{V(t)}2dtで表される概念であり、例えば第
3図に示すように、メインアンプ41,42……
で増幅された後のAE波(第3a)を二剰検波し
て二剰検波信号(第3b)を得る。そして、二剰
検波信号を包絡線検波し、包絡線検波信号(第3
c)を所定のしきい値で弁別し、弁別された包絡
線検波信号を電圧−周波数変換し、次に、周波数
変換された信号(第3d)を積算し、積算された
信号(第3e)を相対的なエネルギーの大きさを
示すエネルギー値として出力する。以上のように
して得られたエネルギー値は、リングダウンカウ
ント計数器の場合と同様に、第一到着センサ番号
と時間差測定結果と共に一組のデータを構成し、
このデータを計算機6に出力する。 In this figure, 11, 12, 13... are AE
The sensors are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the object to be welded at predetermined intervals, and information on these arrangement positions is input in advance to a computer 6 having a storage means. 21, 22, 23... are preamplifiers that amplify each signal from the AE sensor, 31, 32, 33
... is a filter that inputs the signal from each preamplifier, and a 300-700KHz bandpass filter is optimal. The output signals from each of these filters are sent to main amplifiers 41, 42, 43, respectively.
It is applied to the signal processing circuit 5 via... This signal processing circuit 5 includes a time difference measuring device and a ring-down count counter or an AE wave energy measuring device. Here, the time difference measuring device uses two or more sensors, and in the case of a one-dimensional sensor arrangement, measures the time difference between when one sensor receives a signal and when the second sensor receives a signal, Furthermore, in the case of a two-dimensional sensor arrangement using three or more sensors, the time difference between the two sets is sequentially measured after one sensor receives a signal until the third sensor receives a signal. The ring-down count counter counts the number of times the first arrival signal crosses a certain set threshold with a positive (or negative) slope, and configures a set of data with the first arrival sensor number, the time difference measurement result, and the counting result. , outputs this data to the computer 6. In addition, when an AE wave energy measuring device is installed, the energy value of the AE wave is determined.
(t) is a concept expressed as ∫{V(t)} 2 dt. For example, as shown in FIG. 3, main amplifiers 41, 42...
The AE wave (3rd a) after being amplified is subjected to double detection to obtain a double detected signal (3rd b). Then, the double detection signal is subjected to envelope detection, and the envelope detection signal (third
c) is discriminated using a predetermined threshold, the discriminated envelope detection signal is subjected to voltage-frequency conversion, and then the frequency-converted signal (3rd d) is integrated, and the integrated signal (3rd e) is output as an energy value indicating the relative magnitude of energy. The energy value obtained in the above manner constitutes a set of data together with the first arrival sensor number and the time difference measurement result, as in the case of the ringdown count counter,
This data is output to the computer 6.
計算機6は、溶接条件により設定されているト
ーチスピード、溶接スタート位置、溶接スタート
時刻を入力され記憶しており、これにより時々
刻々のトーチ位置を計算し、一次元センサー配置
の場合、トーチ位置±20mm、二次元センサー配置
の場合、トーチ位置を中心とする半径20mmの円内
に相当する時間差範囲の組と、そうあるべき第一
到着センサー番号を算出し、一定短時間記憶し
(この時間は通常0.5〜1secが妥当だがトーチスピ
ードと要求精度により最適に選定される)、記憶
パージ後、新データを記憶し、この操作を繰り返
す。 The calculator 6 inputs and stores the torch speed, welding start position, and welding start time set according to the welding conditions, and calculates the torch position from time to time based on this information.In the case of a one-dimensional sensor arrangement, the torch position ± 20mm, in the case of a two-dimensional sensor arrangement, calculate the set of time difference ranges corresponding to a circle with a radius of 20mm centered on the torch position and the first arrival sensor number that should be there, and store it for a certain period of time (this time is (Usually 0.5 to 1 sec is appropriate, but it is optimally selected depending on torch speed and required accuracy) After memory purge, new data is stored and this operation is repeated.
また、この計算機6には、予じめ溶接入熱、被
溶接物の形状等から決まる溶接トーチと、450℃
〜750℃にある溶接金属間の距離範囲が入力され
ている。これにより、計算機6は、時々刻々のト
ーチ位置を前記距離範囲から450〜750℃にある溶
接金属に関して、そうあるべき刻々の第一到着セ
ンサー番号と時間差範囲の組を算出、一定短時間
記憶する。記憶パージ、新データ記憶は前記と同
様になされる。 In addition, this calculator 6 includes a welding torch that is determined in advance based on welding heat input, the shape of the workpiece, etc., and a 450℃
The distance range between weld metals at ~750°C has been entered. Thereby, the calculator 6 calculates the set of the first arrival sensor number and the time difference range that should be the momentary torch position for the weld metal that is 450 to 750°C from the distance range, and stores it for a certain period of time. . Memory purge and new data storage are performed in the same manner as described above.
計算機6は、信号処理回路5から出力される一
組のデータが、前記したいずれかの第一到着セン
サー番号及び時間差条件と合つていれば、これを
正しい信号をみなし、第一到着センサー番号と時
間差データから算出される位置を、インターフエ
ース7を介して表示装置(あるいは印字装置)8
にリングダウンカウント計数結果(或いはエネル
ギー値)とともに表示又は印字する。 If the set of data output from the signal processing circuit 5 meets any of the first arrival sensor numbers and time difference conditions described above, the computer 6 regards this as a correct signal and sets it as the first arrival sensor number. The position calculated from the time difference data is displayed on the display device (or printing device) 8 via the interface 7.
Display or print the ring down count result (or energy value).
なお、この装置において、センサー配置をその
ままとし、溶接終了後、従来法によつて監視すれ
ば、低温割れの監視も行なうことができる。 In addition, in this device, if the sensor arrangement is left as is and monitoring is performed using a conventional method after welding is completed, it is also possible to monitor cold cracking.
以上説明したように、本発明によればAEセン
サーを溶接対象物に複数個固定配置して、AEセ
ンサーの出力に基づいてAE波を検出して溶接欠
陥を検出すると共に、最初にAE波を受信したAE
センサーと各AEセンサーの受信時間差とに基づ
いて欠陥個所を検出するようにしたので、AEセ
ンサーを移動させる必要もなく、更に、各種ノイ
ズの影響を受けず、実時間で溶接欠陥を確実に検
出することのできる手法が提供できる。 As explained above, according to the present invention, a plurality of AE sensors are fixedly arranged on the object to be welded, and AE waves are detected based on the output of the AE sensors to detect welding defects. Received AE
Since the defect location is detected based on the reception time difference between the sensor and each AE sensor, there is no need to move the AE sensor, and it is not affected by various noises, making it possible to reliably detect welding defects in real time. We can provide a method that can do this.
第1図は本発明の基礎となつた実験結果の一例
を示す線図、第2図は本発明に係る方法を実現す
るための装置の一例を示す構成ブロツク図であ
る。第3図はエネルギー値を求めるための処理過
程の各信号の波形を示すタイムチヤートである。
11,12,13,14……AEセンサ、21,
22,23,24……プリアンプ、31,32,
33,34……フイルター、41,42,43,
44……メインアンプ、5……信号処理回路、6
……計算機、7……インターフエース、8……表
示装置。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the experimental results that form the basis of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of an apparatus for implementing the method according to the present invention. FIG. 3 is a time chart showing the waveforms of each signal in the processing process for determining the energy value. 11, 12, 13, 14...AE sensor, 21,
22, 23, 24... preamplifier, 31, 32,
33, 34... Filter, 41, 42, 43,
44... Main amplifier, 5... Signal processing circuit, 6
...Calculator, 7...Interface, 8...Display device.
Claims (1)
ンサーを複数個設置し、該アコーステツクエミツ
シヨンセンサーが受信した信号の中から、450℃
〜750℃の温度範囲にある溶接金属が発する一定
レベル以上の受信信号を検出して、当該受信信号
に基づいて溶接金属の欠陥を検出すると共に、最
初に受信したアコーステツクエミツシヨンセンサ
ー及び各アコーステツクエミツシヨンセンサーが
信号を受信した時間差に基づいて溶接欠陥位置を
求めることを特徴とする溶接欠陥検出方法。1. Install multiple acoustic emission sensors on the object to be welded, and select from the signals received by the acoustic emission sensors at 450°C.
A reception signal of a certain level or higher emitted by weld metal in the temperature range of ~750℃ is detected, and defects in the weld metal are detected based on the reception signal, and the acoustic emission sensor and each acoustic A welding defect detection method characterized by determining a welding defect position based on the time difference between when a transmission sensor receives a signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023813A JPS59150336A (en) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Detection of welding defect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023813A JPS59150336A (en) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Detection of welding defect |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150336A JPS59150336A (en) | 1984-08-28 |
| JPH0215022B2 true JPH0215022B2 (en) | 1990-04-10 |
Family
ID=12120776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023813A Granted JPS59150336A (en) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Detection of welding defect |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150336A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007047094A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Railway Technical Res Inst | Structure damage determination method and apparatus using one-dimensional orientation AE source |
-
1983
- 1983-02-17 JP JP58023813A patent/JPS59150336A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59150336A (en) | 1984-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4144766A (en) | Apparatus for the in-situ detection and location of flaws in welds | |
| EP2712420B1 (en) | Furnace structural integrity monitoring systems and methods | |
| US4699007A (en) | Method of and apparatus for ultrasonic flaw detection | |
| CN107064939A (en) | Circuit for sounding | |
| KR20240145459A (en) | Improvements in and related to ultrasonic probes | |
| JP2024073506A (en) | System and method for estimating both thickness and wear state of refractory materials in metallurgical furnaces - Patents.com | |
| JPH0215022B2 (en) | ||
| JPH0215822B2 (en) | ||
| JPH0763694A (en) | Nondestructive inspection apparatus for spot-welded part | |
| JP3379386B2 (en) | Refractory wear evaluation method and apparatus, and refractory management method and apparatus | |
| JP3252724B2 (en) | Refractory thickness measurement method and apparatus | |
| JPH0215021B2 (en) | ||
| JPH10185654A (en) | Method for detecting liquid level of furnace melt | |
| JP3833591B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method | |
| JPS58143264A (en) | Detection of weld defect by acoustic release | |
| JP2010266339A (en) | Rail fatigue detection system | |
| Stepanova et al. | Acoustic-emission procedure for rejecting defects in multiple-pass girth welds | |
| JP4411734B2 (en) | Hot ultrasonic thickness gauge and thickness measurement method | |
| TWI900024B (en) | Methods for detecting softened tissue, estimating remaining lifespan, and selecting subjects for examination | |
| JP2006300854A (en) | Pipe thickness measuring device | |
| RU2003092C1 (en) | Ultrasonic method of detecting heat-treatment flaws of hardware | |
| JPH0376864B2 (en) | ||
| JP2004205502A (en) | Film thickness measuring method | |
| JP2004226232A (en) | Ultrasonic signal processing method and ultrasonic measuring device | |
| JP3212733B2 (en) | AE occurrence location device |