JPH0215822B2 - - Google Patents
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- JPH0215822B2 JPH0215822B2 JP58023814A JP2381483A JPH0215822B2 JP H0215822 B2 JPH0215822 B2 JP H0215822B2 JP 58023814 A JP58023814 A JP 58023814A JP 2381483 A JP2381483 A JP 2381483A JP H0215822 B2 JPH0215822 B2 JP H0215822B2
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、音響放出による溶接欠陥の検出方法
に関するものである。更に詳しくは、本発明は、
溶接中のアークの後方で、凝固後の溶接金属が
700℃〜500℃の温度範囲にある時、溶接トーチと
連動したAEセンサー(アコーステイツク・エミ
ツシヨンセンサー)により欠陥から放出される音
響信号を検出することによつて溶接欠陥を検出す
る方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting weld defects by acoustic emission. More specifically, the present invention includes:
Behind the arc during welding, the weld metal after solidification is
Relating to a method for detecting welding defects by detecting acoustic signals emitted from the defects by an AE sensor (acoustic emission sensor) in conjunction with a welding torch when the temperature range is between 700℃ and 500℃. It is something.
サブマージアーク溶接がMIG溶接等、大電流
溶接で溶け込みの深い溶接をする場合、溶接欠陥
として、高温割れを生じやすいことは周知の通り
である。この高温割れは、溶接金属の凝固温度範
囲またはその直下の温度で発生し、縦割れ、横割
れ、ルート割れあるいは顕微鏡で認められるよう
な微細なもので各種あるが、いずれも機械的性質
の低下を招く極めて危険なものである。この高温
割れは、溶接金属だけでなく、それに隣接した熱
影響部の結晶粒粗大域にも生ずることがあり、こ
れらの部分での内部欠陥は、外観検査では発見が
困難である。更に、溶接対象となる圧力容器等、
その板厚が極厚化するに従い、現状の非破壊検査
方法では、溶接の各層間ごとに検査を行なうこと
が困難であり、全層溶接終了後の検査にならざる
を得ず、欠陥が検出されたとしてもその補修に要
する工数、品質の低下に影響していた。 It is well known that when submerged arc welding is performed with high current and deep penetration, such as MIG welding, hot cracking is likely to occur as a welding defect. These hot cracks occur at or just below the solidification temperature range of the weld metal, and include vertical cracks, horizontal cracks, root cracks, and microscopic cracks that can be seen under a microscope. This is extremely dangerous as it can lead to These hot cracks may occur not only in the weld metal but also in coarse grain areas in the heat affected zone adjacent to the weld metal, and internal defects in these areas are difficult to detect by visual inspection. Furthermore, pressure vessels etc. to be welded,
As the plate thickness becomes extremely thick, it is difficult to inspect each weld layer by layer using current non-destructive inspection methods, and inspection must be performed after all layers have been welded, causing defects to be detected. Even if they were repaired, the number of man-hours required for repair and quality would be reduced.
それ故に、従来より実時間での溶接欠陥検出の
行なえる方法が要求されていたが、これまで確実
な手法はなかつた。 Therefore, there has been a demand for a method that can detect welding defects in real time, but until now there has been no reliable method.
ここにおいて、本発明は、各種のノイズに影響
されず、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、溶接トーチの後方で溶接
金属の冷却過程700℃〜500℃の温度範囲を監視す
るとともに、欠陥の程度と発生位置をアークノイ
ズやフラツクスの割れ音等に影響されないで確実
にかつ実時間で検出するようにした点に特徴があ
る。 The method according to the present invention monitors the temperature range of 700°C to 500°C during the cooling process of the weld metal behind the welding torch, and reliably determines the extent and location of defects without being affected by arc noise, cracking noise of flux, etc. The feature is that the detection is done quickly and in real time.
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第1図は、本発明の第1の方法を実現するた
めの装置の一例を示す構成説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing an example of an apparatus for implementing the first method of the present invention.
この図において、1は母材、2はフラツクス
層、3は溶接トーチ、4はフラツクスホツパノズ
ル、5は溶接金属である。ここでは、サブマージ
アーク溶接に適用した場合を例にして示してあ
る。 In this figure, 1 is a base material, 2 is a flux layer, 3 is a welding torch, 4 is a flux hopper nozzle, and 5 is a weld metal. Here, an example of application to submerged arc welding is shown.
溶接トーチ3の直下のアーク点より、トーチの
溶接進行方向(矢印方向)に関して、後方の距離
l0の位置には、音響放出音検出用のマスターセン
サーMが設置され、また、このマスターセンサー
Mの直前であつて、トーチからの間隔距離l1の位
置には、同様の第1のスレーブセンサーS1が設置
され、また、マスターセンサーMの後方であつ
て、トーチからの間隔距離l2の位置には、同様の
第2のスレーブセンサーS2が設置されている。 Distance behind the arc point directly below welding torch 3 in the welding direction of the torch (arrow direction)
A master sensor M for detecting acoustic emission sound is installed at the position l 0 , and a similar first slave sensor M is installed immediately in front of this master sensor M and at a distance l 1 from the torch. A sensor S 1 is installed, and behind the master sensor M and at a spacing distance l 2 from the torch, a similar second slave sensor S 2 is installed.
ここで、l0、l1、l2は、溶接トーチ3のスピー
ドV(cm/sec)、溶接トーチ後方で溶接トーチ通
過後、溶接金属が700℃まで冷却するのに要する
時間t1(sec)、同様に溶接金属が500℃まで冷却す
るのに要する時間t2(sec)とすれば、(1)式、(2)式
の関係式で規定される。 Here, l 0 , l 1 , and l 2 are the speed V (cm/sec) of the welding torch 3, and the time t 1 (sec) required for the weld metal to cool down to 700°C after passing through the welding torch behind the welding torch. ), similarly, if the time required for the weld metal to cool down to 500°C is t 2 (sec), it is defined by the relational expressions (1) and (2).
(l0+l1)/2=V×t1 ……(1)
(l0+l2)/2=V×t2 ……(2)
従つて、予じめ、V、t1、t2を計測しておくこ
とによつて、l0、l1、l2(cm)を求めることができ
る。なお、一般的には、l0=l1+l2/2にしておく。 (l 0 +l 1 )/2=V×t 1 …(1) (l 0 +l 2 )/2=V×t 2 …(2) Therefore, in advance, V, t 1 , t 2 By measuring , l 0 , l 1 , and l 2 (cm) can be determined. Note that, generally, l 0 =l 1 +l 2 /2.
これらの各センサーM,S1,S2は、母材1の表
面側に、継手線に沿つて一列に配置され、溶接の
進行に伴つて溶接トーチ3と共に、相互位置関係
を変えずに一体的に開先17に沿つて移動する。 These sensors M, S 1 and S 2 are arranged in a line along the joint line on the surface side of the base metal 1, and as welding progresses, they are integrated with the welding torch 3 without changing their mutual positional relationship. It moves along the groove 17.
6は、これら各センサーM,S1,S2からの検出
信号を処理する信号処理装置であり、その出力デ
ータは記録装置7によつて記録表示される。すな
わち、信号処理装置6内において、スレーブセン
サーS1,S2の検出結果に基づく雑音除去と、マス
ターセンサーMの検出結果に基づく音響放出音の
大きさに関係する量、例えば、リングダウンカウ
ント、電圧実効値、エネルギー等の計測および時
間的な判別が行なわれる。音響放出の発生位置
は、ある一定の長さaをもつて表わされる。すな
わち、これは、第1図において、マスターセンサ
ーMとスレーブセンサーS1,S2との各々の中点か
らマスターセンサーM寄りの領域として表わされ
(3)式の通りとなる。 Reference numeral 6 denotes a signal processing device that processes detection signals from each of these sensors M, S 1 and S 2 , and the output data thereof is recorded and displayed by a recording device 7 . That is, within the signal processing device 6, noise removal is performed based on the detection results of the slave sensors S 1 and S 2 , and quantities related to the magnitude of the acoustic emission sound based on the detection results of the master sensor M, such as a ring-down count, Measurement of voltage effective value, energy, etc., and temporal determination are performed. The location where the acoustic emission occurs is represented by a certain length a. That is, in FIG. 1, this is represented as an area closer to master sensor M from the midpoint of each of master sensor M and slave sensors S 1 and S 2 .
Equation (3) is obtained.
a=l0+l2/2−l0+l1/2=l2−l1/2……
(3)
(3)式で表わされる長さaは、溶接トーチ3の後
方で、溶接金属が700℃から500℃まで冷却するの
に要する時間(t2−t1)に、溶接トーチ3が進行
する距離{V×(t2−t1)}に相当する。換言すれ
ば、マスターセンサーMが溶接トーチ3と共に第
1図の右側から進んできて同図の符号aで示され
た領域の右側に達したとき溶接金属が700℃で、
更に進んで時間(t2−t1)後にその領域の左側に
達し、そのときの溶接金属が500℃となるように
設定される。 a=l 0 +l 2 /2-l 0 +l 1 /2=l 2 -l 1 /2...
(3) The length a expressed by equation (3) is the length of the welding torch 3 during the time (t 2 - t 1 ) required for the weld metal to cool from 700°C to 500°C behind the welding torch 3. It corresponds to the traveling distance {V×(t 2 −t 1 )}. In other words, when the master sensor M advances from the right side of FIG. 1 together with the welding torch 3 and reaches the right side of the area indicated by the symbol a in the figure, the weld metal is at 700°C.
Proceeding further, the temperature is set so that the left side of the area is reached after a time (t 2 −t 1 ), and the weld metal at that time becomes 500°C.
これらの検知結果が、記録装置7によつて溶接
材毎のデータとして記録される。更に、欠陥が有
害なものと判定された場合には、マーカー16に
よつて、有害欠陥発生位置にマーキングを行な
う。これによつて、後工程での手入れ位置を指示
することができる。なお、マーカー16は、セン
サーM,S1,S2等と共に一体となつて移動するよ
うに構成されている。 These detection results are recorded by the recording device 7 as data for each welding material. Further, if the defect is determined to be harmful, the position where the harmful defect occurs is marked with the marker 16. With this, it is possible to instruct the position to be cleaned in a subsequent process. Note that the marker 16 is configured to move together with the sensors M, S 1 , S 2 and the like.
信号処理装置6において、各センサーM,S1,
S2がとらえた信号は、それぞれ前置増幅器8、フ
イルター9、主増幅器10を通り、これらによつ
て信号中の必要な周波数成分のみが電気的処理の
し易いように増幅され、時間差比較回路11に印
加される。ここで、マスターセンサーMからの検
出信号は、両スレーブセンサーS1,S2の検出信号
と各々信号到着順位の比較がなされ、その結果に
よつて、マスターセンサーMの検出信号が第1到
着順位であるときのみ、これを欠陥発生信号とし
て取出す。これ以外のときは、雑音として除去す
る。時間差比較回路11に入力される各センサー
M,S1,S2からの各信号は、例えば第4図のA〜
Fの6種類があるが、この内E及びFに示すよう
にマスターセンサーMからの信号の到着が両スレ
ーブセンサーS1,S2からの信号よりも早いとき
に、欠陥検出信号として出力する。時間差比較回
路11から出力される欠陥検出信号は、信号検出
回路12へ送られ、ここで、AE波による音響放
出音の大きさを把握して有害の程度を知るため
に、欠陥検出信号(AE波)についてリングダウ
ンカウント数、実効電圧値又はエネルギー値を求
める。リングダウンカウント数は、AE波が所定
のしきい値を正(又は負)勾配で切る回数を計数
することにより求める。また、実効電圧値はAE
波の実効電圧に比例した直流出力を求めることで
得られる。 In the signal processing device 6, each sensor M, S 1 ,
The signals captured by S 2 pass through a preamplifier 8, a filter 9, and a main amplifier 10, and these amplify only the necessary frequency components in the signal so that they can be easily processed electrically, and the time difference comparator circuit 11. Here, the detection signal from the master sensor M is compared with the detection signals of both slave sensors S 1 and S 2 in terms of signal arrival order, and based on the result, the detection signal from the master sensor M is ranked first in the order of arrival. Only when this is the case, this is taken out as a defect occurrence signal. In other cases, it is removed as noise. Each signal from each sensor M, S 1 , S 2 inputted to the time difference comparison circuit 11 is, for example, A to A in FIG.
There are six types F, and among these, as shown in E and F, when the signal from the master sensor M arrives earlier than the signals from both slave sensors S 1 and S 2 , it is output as a defect detection signal. The defect detection signal output from the time difference comparison circuit 11 is sent to the signal detection circuit 12, where the defect detection signal (AE Find the ringdown count, effective voltage value, or energy value for the wave). The ring-down count number is determined by counting the number of times the AE wave crosses a predetermined threshold with a positive (or negative) slope. Also, the effective voltage value is AE
It can be obtained by finding the DC output proportional to the effective voltage of the wave.
更に、エネルギー値はAE波をV(t)で表す
と、∫{V(t)}2dtで表される概念であり、次の
方法により得られる。第5図に示すように、AE
波(第5図a)を二剰検波して二剰検波信号(第
5図b)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5図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5図d)を積算し、積算された信号(第5図
e)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
たリングダウンカウント数、実効電圧値又はエネ
ルギー値を有害度評価回路14へ送る。有害度評
価回路14は、送られてくる検出結果を判定し、
有害度を評価し、その結果を記録装置7に出力す
る。また、同時に、有害欠陥として評価された場
合は、マーカー作動回路15を介してマーカー1
6の作動を指令する。 Furthermore, the energy value is a concept expressed as ∫{V(t)} 2 dt when the AE wave is expressed as V(t), and can be obtained by the following method. As shown in Figure 5, AE
The wave (FIG. 5a) is subjected to double detection to obtain a double detection signal (FIG. 5b). Then, the double detection signal is subjected to envelope detection, the envelope detection signal (Fig. 5c) is discriminated using a predetermined threshold value, the discriminated envelope detection signal is subjected to voltage-frequency conversion, and then the frequency The converted signals (FIG. 5d) are integrated, and the integrated signal (FIG. 5e) is output as an energy value indicating the relative magnitude of energy. The ringdown count, effective voltage value, or energy value obtained as described above is sent to the harmfulness evaluation circuit 14. The toxicity evaluation circuit 14 judges the sent detection results,
The degree of toxicity is evaluated and the result is output to the recording device 7. At the same time, if it is evaluated as a harmful defect, the marker 1 is sent to the marker via the marker activation circuit 15.
Command the operation of 6.
このような一連の動作によつて、マスターセン
サーMの近傍の、溶接金属部の冷却過程700℃〜
500℃の温度範囲内のみの音響放出音だけを取出
し、溶接欠陥の程度とその位置を適確に検出する
ことができる。 Through this series of operations, the cooling process of the weld metal near the master sensor M is 700℃~
By extracting only the acoustic emissions within a temperature range of 500°C, it is possible to accurately detect the extent and location of welding defects.
ここで、溶接金属の監視域を溶接金属温度700
℃〜500℃の一部とした理由を、次に第2図を参
照しながら説明する。 Here, set the weld metal monitoring range to weld metal temperature 700
The reason why it is included as a part of the temperature range from .degree. C. to 500.degree. C. will be explained next with reference to FIG.
第2図は、ASTM−A387鋼の溶接時のマスタ
ーセンサーが第1到着となつたAE信号のリング
ダウンカウントを時間−温度曲線とともに溶接金
属のCCT曲線上に表示したものである。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。このグラフにおいて、横軸は溶接
トーチがAEセンサー位置を通過した時点を0と
した時の経過時間を秒単位で表わしたものであ
り、トーチ通過後、1秒から1万秒までをlogス
ケールで表示してある。縦軸は、溶接金属の温度
(Temp)と、マスターセンサーが第1到着とな
つたAE信号のリングダウンカウントの累計値で
ある。曲線Tempは、溶接金属の冷却曲線で、
1500℃から170℃付近まで変化しているのを示す。
また、曲線#2163及び#2161は、AEリングダウ
ンカウントの累積値を示す曲線で、#2163は、高
温割れによる欠陥溶接部のデータであり、#2161
は健全溶接部のデータである。 Figure 2 shows the ring-down count of the first AE signal from the master sensor during welding of ASTM-A387 steel, displayed on the CCT curve of the weld metal along with the time-temperature curve. this
In the 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 intermediate structure. The region M is the martensite region. In this graph, the horizontal axis represents the elapsed time in seconds, with the time when the welding torch passes the AE sensor position as 0, and the time from 1 second to 10,000 seconds after the welding torch passes is expressed on a log scale. It is displayed. The vertical axis is the temperature of the weld metal (Temp) and the cumulative value of the ring-down count of the AE signal that first arrived at the master sensor. The curve Temp is the cooling curve of the weld metal.
It shows that the temperature changes from 1500℃ to around 170℃.
In addition, curves #2163 and #2161 are curves showing the cumulative value of AE ringdown counts, #2163 is data on defective welds due to hot cracking, and #2161 is data on defective welds due to hot cracking.
is the data for a sound weld.
#2161と#2163のデータにおいて、その差が明
瞭に表われているのは、この例においては、溶接
トーチ通過後約18秒から25秒の間であり、これは
温度範囲約700℃〜500℃であつて、この温度範囲
において、欠陥溶接部の累績リングダウンカウン
トが急増している。一方健全溶接部からの信号に
は、さほどの変化は認められず、両データの比較
から、割れに伴うAE信号がこの温度範囲におい
て多発していることが分かつた。 In the data for #2161 and #2163, the difference is clearly visible between about 18 seconds and 25 seconds after passing the welding torch, which corresponds to a temperature range of about 700℃ to 500℃. ℃, and in this temperature range, the cumulative ring-down count of defective welds increases rapidly. On the other hand, no significant change was observed in the signal from the sound weld, and a comparison of both data revealed that AE signals associated with cracking occur frequently in this temperature range.
測温結果からすると、この溶接条件の場合、マ
スターセンサー位置を溶接トーチが通過後約20秒
付近は、この溶接金属の場合、ベイナイト変態の
開始時期に相当するが、この時期健全溶接部の
AEには急増のきざしはなく、ベイナイト変態に
かかわるAE信号はごく少ないといえる。 According to the temperature measurement results, under these welding conditions, the period around 20 seconds after the welding torch passes the master sensor position corresponds to the start of bainite transformation for this weld metal, but at this time the sound weld is
There is no sign of a rapid increase in AE, and it can be said that there are very few AE signals related to bainite transformation.
このように、第2図に示す実験結果から、溶接
欠陥からの信号が顕著なのは、溶接金属冷却過程
における約700℃〜500℃の温度範囲であり、溶接
トーチ後方で溶接金属がこの温度範囲にある様に
マスターセンサーMによる計測監視域を設定すれ
ば、高温割れ等の欠陥検出を確実に行なうことが
できる。 In this way, the experimental results shown in Figure 2 show that the signals from weld defects are noticeable in the temperature range of approximately 700°C to 500°C during the weld metal cooling process, and that the weld metal reaches this temperature range behind the welding torch. If the measurement monitoring area by the master sensor M is set in a certain manner, defects such as hot cracking can be reliably detected.
なお、第2図にASTM−387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音がノイズ
となる可能性がある。従つて、AE信号により鋼
の欠陥検出を行うには約700℃〜500℃の温度範囲
で計測すればよい。 Figure 2 shows the properties of ASTM-387 steel, but in general, steel exhibits properties as an elastic solid;
The temperature that has the ability to generate "sound" due to large local plastic deformation, etc. is approximately 700 degrees Celsius or lower, and
At temperatures below approximately 500°C, the sound of slag peeling may become noise. Therefore, in order to detect defects in steel using AE signals, it is sufficient to measure in a temperature range of approximately 700°C to 500°C.
第3図は、本発明の第2の方法を実現するため
の装置の一例を示す構成説明図である。この図に
おいて、第1図と同一符号のブロツクは同一機能
をなすもので、この例もサブマージアーク溶接に
適用した場合を例示する。 FIG. 3 is a configuration explanatory diagram showing an example of an apparatus for realizing the second method of the present invention. In this figure, blocks with the same reference numerals as in FIG. 1 have the same functions, and this example also illustrates a case where the block is applied to submerged arc welding.
この装置においては、トーチ直下のアーク点よ
りトーチの溶接進行方向(矢印方向)に関して後
方の距離lo1の第1の位置に、第1のマスターセ
ンサーM1を配置するとともに、更にトーチから
後方の距離lo2(M1から△l隔てた後方位置)の
第2の位置に、第2のマスターセンサーM2を配
置させたものである。また、第1のマスターセン
サーM1の直前には間隔距離△l1を隔てて、溶接
トーチからl1の距離に第1のスレーブセンサーS1
を配置するとともに、第2のマスターセンサー
M2の直後にも間隔距離△l2を隔てて、溶接トー
チからl2の距離に第2のスレーブセンサーS2を配
置させたものである。ここで、第1のマスターセ
ンサーM1と、第1のスレーブセンサーS1の中点
は、溶接金属冷却過程700℃になる位置に相当し、
また、第2のマスターセンサーM2と第2のスレ
ーブセンサーS2の中点は、溶接金属冷却過程500
℃になる位置に相当するように、それぞれ選定さ
れている。 In this device, the first master sensor M 1 is placed at a first position at a distance lo 1 behind the arc point directly below the torch in the welding direction (arrow direction) of the torch, and further behind the torch. A second master sensor M 2 is placed at a second position at a distance lo 2 (rear position separated by Δl from M 1 ). In addition, a first slave sensor S 1 is arranged immediately before the first master sensor M 1 at a distance of △l 1 and at a distance of l 1 from the welding torch.
and a second master sensor
Immediately after M 2 , a second slave sensor S 2 is also arranged at a distance of l 2 from the welding torch, separated by a spacing distance Δl 2 . Here, the midpoint between the first master sensor M 1 and the first slave sensor S 1 corresponds to the position where the weld metal cooling process reaches 700°C,
Also, the midpoint between the second master sensor M 2 and the second slave sensor S 2 is the weld metal cooling process 500
They are each selected to correspond to the position where the temperature is ℃.
トーチスピードをV(cm/sec)、溶接トーチ後
方で溶接トーチ通過後溶接金属が700℃まで冷却
するのに要する時間t1(sec)、同様に溶接金属が
500℃まで冷却するのに要する時間t2(sec)とす
れば、l01(cm)、l02(cm)、l1(cm)、l2(cm)、△
l1
(cm)、△l2(cm)は、(4)式〜(7)式に示す関係で表
わすことができる。 The torch speed is V (cm/sec), the time required for the weld metal to cool down to 700℃ after passing through the welding torch behind the welding torch is t 1 (sec), and similarly the weld metal is
If the time required to cool down to 500℃ is t 2 (sec), then l 01 (cm), l 02 (cm), l 1 (cm), l 2 (cm), △
l 1
(cm) and Δl 2 (cm) can be expressed by the relationships shown in equations (4) to (7).
△l1+l1=l01 ……(4)
△l2+l02=l2 ……(5)
l1+l01/2=V×t1 ……(6)
l1+l02/2=V×t2 ……(7)
第1、第2のマスターセンサーM1,M2及び第
1、第2のスレーブセンサーS1,S2は、全て溶接
金属5中において、冷却中に生じる欠陥に基づく
音響放出音を検出するもので、母材1表面側に継
手線に沿つて一列に配列され、溶接の進行に伴つ
てトーチ3と共に相対位置関係を変えずに一体的
に移動するようになつている。なお、マスターセ
ンサーとスレーブセンサーとの距離△l1、△l2は、
各センサーのレスポンスと信号処理系の分解能に
よつて下限を定められ、この下限範囲でなるべく
小さい値に選ばれるが、通常センサ直径の2倍程
度である。 △l 1 +l 1 =l 01 ...(4) △l 2 +l 02 =l 2 ...(5) l 1 +l 01 /2=V×t 1 ...(6) l 1 +l 02 /2=V ×t 2 ...(7) The first and second master sensors M 1 and M 2 and the first and second slave sensors S 1 and S 2 all detect defects that occur during cooling in the weld metal 5. They are arranged in a line along the joint line on the surface side of the base material 1, and as welding progresses, they move together with the torch 3 without changing their relative positional relationship. ing. Note that the distances △l 1 and △l 2 between the master sensor and slave sensor are
The lower limit is determined by the response of each sensor and the resolution of the signal processing system, and the value is selected as small as possible within this lower limit range, but is usually about twice the sensor diameter.
信号処理装置6は、各センサーからの信号を入
力しており、スレーブセンサーS1,S2からの検出
信号に基づく雑音除去および、マスターセンサー
M1,M2の検出信号による音響放出音の大きさと
発生位置の検知を行ない、この検知結果を記録装
置7に出力する。記録装置7は、検知結果を各溶
接部材毎のデータとして記録する。また、有害欠
陥が検出された場合、マーカー作動回路15を介
して、マーカー16により有害欠陥発生位置にマ
ーキングを行なう。 The signal processing device 6 inputs the signals from each sensor, and performs noise removal based on the detection signals from the slave sensors S 1 and S 2 and the master sensor.
The magnitude and generation position of the acoustic emission sound are detected using the detection signals M 1 and M 2 , and the detection results are output to the recording device 7 . The recording device 7 records the detection results as data for each welding member. Further, when a harmful defect is detected, the position where the harmful defect occurs is marked with a marker 16 via the marker activation circuit 15.
信号処理装置6において、まず、マスターセン
サーM1,M2の検知音のうち、第1マスターセン
サーM1の位置より前方のトーチ寄りで発生した
音響成分をスレーブセンサーS1の検知出力との相
対的到着順位の比較により除去し、また、同様に
マスターセンサーM1,M2の検知音のうち、第2
のマスターセンサーM2の位置より後方で発生し
た音響成分をスレーブセンサーS2の検知出力との
比較により除去する。即ち、マスターセンサー
M1,M2の組の検出信号が第4図のE及びFの状
態あるとき(M1,M2の検知信号がS1及びS2の検
知信号より早いとき)にのみそれらの信号を信号
検出回路12に出力する。これにより前者の音響
成分の大半を占めるアークノイズと、後者の音響
成分の大半を占めるフラツクスの割れ、あるいは
フラツクスはつり音等を雑音として除去し、溶接
トーチより後方で溶接金属が冷却過程700℃〜500
℃の範囲内のみを監視領域とする。更に、信号処
理装置6では、前記のように、雑音を除去したマ
スターセンサーM1,M2の検知信号により、距離
(l02−l01)内の範囲内のみで発生した音響放出音
から、欠陥の有害度と位置とを検出し、これを記
録装置7へ出力する。欠陥発生位置は、先にその
音響放出音を検知した方のマスターセンサーから
の距離Xとして、(8)式で求められる。 In the signal processing device 6, first, among the sounds detected by the master sensors M 1 and M 2 , acoustic components generated near the torch ahead of the position of the first master sensor M 1 are compared with the detection output of the slave sensor S 1 . Similarly, among the sounds detected by master sensors M 1 and M 2 , the second
The acoustic components generated behind the position of the master sensor M2 are removed by comparison with the detection output of the slave sensor S2 . i.e. master sensor
Only when the detection signals of M 1 and M 2 are in the states E and F in Figure 4 (when the detection signals of M 1 and M 2 are earlier than the detection signals of S 1 and S 2 ), those signals are It is output to the signal detection circuit 12. This eliminates arc noise, which accounts for most of the acoustic components of the former, and cracking of flux, which accounts for most of the acoustic components of the latter, as well as crackling noises, etc., while the weld metal cools down to 700℃ behind the welding torch. 500
The monitoring area is only within the range of ℃. Furthermore, as described above, the signal processing device 6 uses the detection signals of the master sensors M 1 and M 2 from which noise has been removed to detect the acoustic emission sound generated only within the distance (l 02 −l 01 ). The degree of harmfulness and position of the defect are detected and outputted to the recording device 7. The defect occurrence position is determined by equation (8) as the distance X from the master sensor that detected the acoustic emission sound first.
X=(l02−l01)−△t・VAE/2 ……(8)
ただし、
△t:マスターセンサーM1,M2での音響放出音
の検出時間差
VAE:溶接金属ないし母材を音響放出音が伝播す
るときの速度
第3図においては、信号処理装置6は、次のよ
うに構成されている。すなわち、各センサーM1,
M2,S1,S2がとらえた信号は、それぞれ前置増
巾器8、フイルター9、主増巾器10を通つて、
信号中の必要な周波数成分のみが電気的処理のし
やすい様に増巾され、時間差比較回路11に印加
される。ここで、マスターセンサーとスレーブセ
ンサーへの信号到着順位から、欠陥信号か、雑音
かの判別を行なう。そして、欠陥信号を認められ
たものだけが、信号検出回路12と、位置標定回
路13に送られる。位置標定回路13では、時間
差比較回路11で計測されたマスターセンサー
M1,M2への信号到着時間差Δtから、欠陥の発生
位置を演算し、その結果を有害度評価回路14に
送る。信号検出回路12では、第1図の実施例と
同様に、AE波による音響放出音の大きさを把握
して有害の程度を知るために、欠陥検出信号
(AE波)についてリングダウンカウント数、実効
電圧値又はエネルギー値を求め、その結果を有害
度評価回路14に送る。有害度評価回路14で
は、位置標定回路13と、信号検出回路12とか
ら送られてくる情報に基づき、検出された欠陥の
有害度を判定し、記録装置7に出力するととも
に、手直しが必要と判断された欠陥部について
は、マーカー作動回路15を動作させ、位置標定
回路13で演算された位置に、マーカー16でマ
ーキングを行なう。 X = (l 02 - l 01 ) - △t・V AE /2 ... (8) However, △t: Detection time difference of acoustic emission sound at master sensors M 1 and M 2 V AE : Weld metal or base metal In FIG. 3, the signal processing device 6 is configured as follows. That is, each sensor M 1 ,
The signals captured by M 2 , S 1 , and S 2 pass through a preamplifier 8, a filter 9, and a main amplifier 10, respectively.
Only the necessary frequency components in the signal are amplified to facilitate electrical processing and applied to the time difference comparison circuit 11. Here, it is determined whether the signal is a defective signal or noise based on the order in which the signal arrives at the master sensor and slave sensor. Then, only the detected defective signals are sent to the signal detection circuit 12 and the position locating circuit 13. In the position location circuit 13, the master sensor measured by the time difference comparison circuit 11
The location of the defect is calculated from the signal arrival time difference Δt to M 1 and M 2 , and the result is sent to the hazard evaluation circuit 14 . Similar to the embodiment shown in FIG. 1, the signal detection circuit 12 calculates the ring-down count number, The effective voltage value or energy value is determined and the result is sent to the hazard evaluation circuit 14. The harmfulness evaluation circuit 14 determines the harmfulness of the detected defect based on the information sent from the position locating circuit 13 and the signal detection circuit 12, outputs it to the recording device 7, and determines whether correction is necessary. Regarding the determined defective part, the marker operation circuit 15 is operated to mark the position calculated by the position locating circuit 13 with the marker 16.
この手法において、溶接金属の監視域を溶接金
属温度700℃〜500℃の範囲とした理由は、第2図
を用いて説明した第1図のものと同様である。 In this method, the reason why the weld metal monitoring range is set to the weld metal temperature range of 700° C. to 500° C. is the same as that of FIG. 1 explained using FIG. 2.
以上説明したように、本発明の方法によれば、
溶接欠陥を各種のノイズに影響されず、ほゞリア
ルタイムで確実に検出することができる。従つ
て、最適なタイミングで、溶接欠陥を手直しする
ことができ、行程、品質、コスト上の悪影響をミ
ニマムにすることができる。 As explained above, according to the method of the present invention,
Welding defects can be reliably detected in almost real time without being affected by various noises. Therefore, welding defects can be corrected at the optimal timing, and negative effects on process, quality, and cost can be minimized.
第1図及び第3図はいずれも本発明の方法を実
現するための装置の一例を示す構成説明図、第2
図は本発明の基礎のひとつとなつた実験結果の一
例を示す線図である。第4図はマスターセンサー
及びスレーブセンサーの各検知信号の相対関係を
示したタイムチヤート、第5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。
1……母材、2……フラツクス、3……溶接ト
ーチ、5……溶接金属、6……信号処理装置、
M,M1,M2……マスターセンサー、S1,S2……
スレーブセンサー。
1 and 3 are configuration explanatory diagrams showing an example of an apparatus for realizing the method of the present invention, and FIG.
The figure is a diagram showing an example of the experimental results that are one of the basis of the present invention. FIG. 4 is a time chart showing the relative relationship between the detection signals of the master sensor and the slave sensor, and FIG. 5 is a time chart showing the waveforms of each signal in the processing process for determining the energy value. 1...Base metal, 2...Flux, 3...Welding torch, 5...Weld metal, 6...Signal processing device,
M, M 1 , M 2 ... Master sensor, S 1 , S 2 ...
slave sensor.
Claims (1)
ーチのアーク直下点より後方側に、前記溶接トー
チとともに相対位置関係を変えずに一体的に移動
する第1のスレーブセンサー、マスターセンサ
ー、第2のスレーブセンサーを順次配置し、前記
第1と第2のスレーブセンサーの配置位置は前記
第1のスレーブセンサーとマスターセンサーとの
中点が溶接金属冷却過程700℃付近に相当すると
ともに、第2のスレーブセンサーとマスターセン
サーとの中点が溶接金属冷却過程500℃付近に相
当するように選定され、前記各センサーは溶接中
に母材と溶接金属中を伝播してくる溶接金属の冷
却中に発生する溶接欠陥からの音響放出音をとら
え、前記マスターセンサーによる検出信号と、第
1、第2のスレーブセンサーによる検出信号との
信号到着順位を比較し、マスターセンサーによる
検出信号が第1到着順位であるときのみ当該信号
を抽出し、この信号のエネルギー、リングダウン
カウント、あるいは電圧実効値の値から溶接欠陥
の程度と位置を判定することを特徴とする溶接欠
陥検出方法。 2 予じめ定められた溶接速度で移動する溶接ト
ーチのアーク直下点より後方側に、前記溶接トー
チとともに相対位置関係を変えずに一体的に移動
する第1のスレーブセンサー、第1のマスターセ
ンサー、第2のマスターセンサー、第2のスレー
ブセンサーを順次配置し、前記第1のマスターセ
ンサーの配置位置は溶接金属冷却過程700℃付近
に相当し、前記第2のマスターセンサーの配置位
置は溶接金属冷却過程500℃付近に相当するよう
にそれぞれ選定され、前記各センサーは溶接中に
母材と溶接金属中を伝播してくる溶接金属の冷却
中に発生する溶接欠陥からの音響放出音をとら
え、第1、第2のマスターセンサーによる検出信
号と、第1、第2のスレーブセンサーによる検出
信号との信号到着順位を比較し、第1、第2のマ
スターセンサーの検出信号が第1到着順位である
ときのみ当該検出信号を抽出し、この信号を処理
して溶接欠陥の程度と位置とを判定することを特
徴とする溶接欠陥検出方法。[Claims] 1. A first slave sensor that moves integrally with the welding torch, without changing its relative position, toward the rear of the point directly below the arc of the welding torch that moves at a predetermined welding speed. , a master sensor, and a second slave sensor are arranged in sequence, and the arrangement position of the first and second slave sensors is such that the midpoint between the first slave sensor and the master sensor corresponds to around 700°C during the weld metal cooling process. At the same time, the midpoint between the second slave sensor and the master sensor is selected to correspond to around 500°C during the weld metal cooling process, and each of the sensors is configured to detect the weld metal that propagates through the base metal and weld metal during welding. The acoustic emission sound from the welding defect that occurs during cooling of the metal is captured, and the signal arrival order of the detection signal by the master sensor and the detection signals by the first and second slave sensors is compared, and the detection signal by the master sensor is detected. A welding defect detection method, comprising: extracting the signal only when the signal is in the first arrival order, and determining the extent and position of the welding defect from the energy, ringdown count, or effective voltage value of this signal. 2. A first slave sensor and a first master sensor that move integrally with the welding torch without changing their relative position to the rear side of the point directly below the arc of the welding torch that moves at a predetermined welding speed. , a second master sensor, and a second slave sensor are sequentially arranged, the first master sensor is arranged at a position corresponding to the weld metal cooling process at around 700°C, and the second master sensor is arranged at a position corresponding to the weld metal cooling process. Each of the sensors is selected to correspond to a cooling process of around 500°C, and each sensor captures the acoustic emission sound from a welding defect that occurs during cooling of the weld metal that propagates through the base metal and weld metal during welding, The signal arrival orders of the detection signals from the first and second master sensors and the detection signals from the first and second slave sensors are compared, and the detection signals from the first and second master sensors are in the first arrival order. A welding defect detection method characterized by extracting the detection signal only at certain times and processing this signal to determine the extent and position of the welding defect.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023814A JPS59150337A (en) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Detection of weld defect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58023814A JPS59150337A (en) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Detection of weld defect |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59150337A JPS59150337A (en) | 1984-08-28 |
| JPH0215822B2 true JPH0215822B2 (en) | 1990-04-13 |
Family
ID=12120809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58023814A Granted JPS59150337A (en) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Detection of weld defect |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59150337A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6243565A (en) * | 1985-08-21 | 1987-02-25 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Real-time monitoring method for welding defects |
| JP4891588B2 (en) * | 2005-10-11 | 2012-03-07 | 落合刃物工業株式会社 | Tea leaf picking device |
| US12517095B2 (en) * | 2021-08-09 | 2026-01-06 | The Esab Group Inc. | Performing consumable diagnostics via spectral analysis |
| JP7739244B2 (en) * | 2022-09-15 | 2025-09-16 | 株式会社東芝 | Damage assessment system, damage assessment device, damage assessment method, and computer program |
-
1983
- 1983-02-17 JP JP58023814A patent/JPS59150337A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59150337A (en) | 1984-08-28 |
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