专利名称：焊接部的超声波探伤方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无论存在于焊接管等被探伤材料的焊接部的伤痕存在于何处都能够高精度地对该伤痕进行检测的超声波探伤方法及装置。
背景技术：
在焊接管等的焊接部，根据焊接方法、焊接条件不同会产生各种各样的伤痕。该伤痕会导致焊接部的品质降低。因此，使用X射线、超声波对焊接部进行非破坏检查。X射线检查能够容易地检测针孔、夹渣等点状伤痕，虽然检查成效也很大，但是存在检查效率较低、设备成本较高等问题。因此，在埋弧焊(SAW)钢管中，在进行超声波探伤之后，仅对两管端部及利用该超声波探伤判定为存在伤痕的部位进行X射线检查。另一方面，超声波探伤适合检查裂纹伤痕、熔合不良等面状伤痕，在检查效率、设备成本的方面优于X射线检查，因此，除两管端部之外承担整个焊接部的检查。作为以往的焊接部的超声波探伤方法的一个例子，以下概略说明SAW钢管的制造工序中的在线自动探伤方法。在以往的SAW钢管的超声波探伤中，如非专利文献1( “焊接钢管的超声波探伤法”，社团法人日本铁钢协会，日本平成11年2月22日，p. 60-62)所述， 设计成能够没有遗漏地检测在焊接部产生的各种伤痕。该设计通过针对管的内表面及外表面分别配置纵向伤痕(沿焊接部的焊接线方向延伸的伤痕)探伤用及横向伤痕(沿与焊接部的焊接线正交的方向延伸的伤痕)探伤用的多个超声波探头来实现。具体地讲，如图1的(a)所示，配置管的内表面的纵向伤痕探伤用的超声波探头 Al、A2、管的外表面的纵向伤痕探伤用的超声波探头Bi、B2、管的内表面的横向伤痕探伤用的超声波探头C1、C2及管的外表面的横向伤痕探伤用的超声波探头D1、D2来进行超声波探伤。而且，使用涡流式或者光学式的焊缝(焊接线)检测器和焊缝追随机构，能够将上述多个超声波探头始终配置在以焊接部为基准的规定位置，并且将钢管沿长度方向直线输送，来检查整个焊接部。但是，在利用图1的(a)所示的通常的K字状(form)配置的超声波探头进行的超声波探伤中存在以下问题。对于纵向伤痕，通过夹着焊接部从两侧进行超声波探伤，能够抑制伤痕自钢管径向倾斜、伤痕形状的影响。但是，对于横向伤痕，只能够从特定方向(钢管的输送方向或者与输送方向相反的方向)对内外表面的伤痕进行超声波探伤，因此，存在无法抑制上述影响这样的问题。因此，为了满足近年来的检查严格化的要求，如图1的(b)所示，倾向于增设横向伤痕探伤用的超声波探头。具体地讲，如图1的(b)所示，增设管的内表面的横向伤痕探伤用的超声波探头C3、C4及管的外表面的横向伤痕探伤用的超声波探头D3、D4。另外，在图 1的(b)所示的例子中，为了提高管的壁厚方向的超声波波束的密度，也增设纵向伤痕探伤用的超声波探头E1、E2。但是，使配置的超声波探头的数量、连接于各超声波探头的探伤器的数量增加会导致设备成本上升。另外，需要针对每个超声波探头设定焊接部与超声波探头的距离、探伤灵敏度等，因此，在增设超声波探头时，产生直到能够探伤为止需要的调整时间变长这样的问题。另外，利用图1的(a)、图1的(b)所示的配置的超声波探头进行的横向伤痕的超声波探伤利用夹着焊接部的一对超声波探头来探伤(由另一个超声波探头接收一个超声波探头发送出的超声波的回波。例如利用超声波探头C2接收超声波探头Cl发送出的超声波的回波)。因此，需要同时调整这一对超声波探头的位置、探伤条件。同时调整一对超声波探头的位置等非常困难。并且，众所周知，利用图1的(a)、图1的(b)所示的配置的超声波探头进行的横向伤痕的超声波探伤的管端部的未探伤区域变广。例如本发明人在专利文献1(日本国特开2002-22714号公报)中提出了用于解决上述课题的方法。该方法是通过使用配置在焊接部正上方的超声波探头(以下称作焊道上探头)沿焊接部长度方向(焊接线方向)收发超声波来检测横向伤痕的方法。但是，在使用该焊道上探头进行的斜角超声波探伤中，焊接部的焊道宽度方向 (与焊接线正交的方向)上的有效波束宽度较窄。因此，虽然能够对存在于焊道宽度方向的中心的伤痕进行检测，但存在倾向于检测不到存在于自焊道宽度方向中心错开的位置的伤痕的问题，使用焊道上探头进行的斜角超声波探伤的实用化并没有进展。另外，上述“有效波束宽度”的意思是指，在该超声波探头扫描时得到的来自伤痕的回波(伤痕回波)强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为OdB 时规定的强度为_3dB)以上的范围的长度。换言之，只要伤痕存在于该有效波束宽度的范围内，即使该伤痕的位置自与超声波探头的中心相对的位置错开，也能够以规定的强度 (例如-3dB)以上检测该伤痕。在使用焊道上探头进行的斜角超声波探伤中，焊道宽度方向上的有效波束宽度 (扫描超声波探头沿焊道宽度方向时的有效波束宽度)较窄是由焊接部的焊道形状引起的。换言之，如图2所例示那样，由于在焊接部的内外表面残留有焊道(堆高)，因此，同等地检测在焊接部的焊道宽度方向上的不同位置存在的伤痕非常困难。图3表示超声波探头沿焊接部的焊道宽度方向扫描时得到的伤痕回波强度的分布例。具体地讲，图3的(a)及图3的(b)表示回波强度相对于对焊接部的焊道宽度方向中心进行加工后形成的内径1.6mm的纵孔B(参照图3的(c))及对自焊道宽度方向中心错开士5mm的位置分别进行加工后形成的内径1. 6mm的纵孔A、C(参照图3的(c))的分布例。图3的(a)表示超声波探头所具有的振子尺寸为IOmmX IOmm的情况下的分布例，图3 的(b)表示超声波探头所具有的振子尺寸为20mmX IOmm的情况下的分布例。如图3的(a)所示，在超声波探头所具有的振子尺寸为IOmmX IOmm的情况下，相对于各纵孔A C的有效波束宽度(_3dB以上的范围的长度)为4mm左右。在这种情况下，不存在能够检测全部纵孔的超声波探头的扫描位置(焊道宽度方向的位置)。由图3的 (a)可知，若在图3的(a)中空白箭头所示的位置配置超声波探头，则与纵孔B的回波强度相比，纵孔C为-6dB以下的回波强度，纵孔A为-12dB以下的回波强度。另外，由图3的(a)也可知，即使是相同尺寸的纵孔，回波强度的最大值也不同。另一方面，如图3的(b)所示，在将超声波探头所具有的振子的尺寸沿焊道宽度
6方向扩大而为20mmX IOmm的情况下，相对于各纵孔A C的有效波束宽度扩大至15mm左右。因此，只要将超声波探头配置在规定的扫描位置(例如图3的(b)中空白箭头所示的位置)，就能够检测纵孔B和C。但是，由于纵孔A的回波强度较低，因此难以检测。另外，由图3的(b)可知，在扩大振子的尺寸时，在焊道的终端部附近产生的噪音放大，伤痕信号的S/N比降低。下面，具体地说明。图3的(a)及图3的(b)的横轴的两端附近相当于焊道终端部的位置。在图3的(a)的横轴的两端附近，最大为_21dB左右的回波强度(由焊道终端部的形状引起的噪音)在图3的(b)中增加到最大为_13dB左右。由此可知，伤痕信号的S/N比降低。如上所述，结果，在具有单一振子的超声波探头中，全部检测对焊道宽度方向上的不同位置进行加工而形成的伤痕非常困难。因此，需要使用具有多个振子的超声波探头作为使用排列有多个振子的超声波探头谋求防止漏检伤痕的技术，例如能够列举出专利文献2(日本国特许第3674131号公报)所述的技术。在专利文献2所述的技术中， 将多个振子排列在一条直线上，选择该多个振子中的、由一定数量连续的振子构成的振子组来收发超声波，依次切换所选择的振子组。而且，其特征在于，将该切换间距设定为与从一个选择振子组照射出的超声波的实效波束宽度相等或者比实效波束宽度小。另外，上述“实效波束宽度”定义为，超声波的直到等级相对于在超声波探头的中央部分得到的声场强度的峰值降低3dB时的宽度(专利文献2的段落0005)。但是，在专利文献2所述的技术中存在以下问题。超声波探头扫描时得到的伤痕回波强度的分布不能仅仅利用声场强度的分布唯一地决定，超声波探头的扫描方向上的伤痕形状影响很大。图4表示使同一个超声波探头沿管的轴向扫描在加工钢管后形成的轴向伤痕(沿钢管的轴向延伸的伤痕)及周向伤痕(沿钢管的周向延伸的伤痕)时得到的伤痕回波强度的分布例。在上述例子中，由于使用同一个超声波探头，因此，声场强度的分布相同，但是，如图4所示，在伤痕不同时，伤痕回波强度的分布不同。因此，以由声场强度的分布导出的实效波束宽度无法准确地决定上述切换的间距，有可能漏检伤痕。
发明内容
本发明即是鉴于该以往技术的问题点而做成的，其课题在于提供无论存在于焊接管等被探伤材料的焊接部的伤痕存在于何处都能够高精度地检测该伤痕的超声波探伤方法及装置。为了解决上述课题，本发明提供一种焊接部的超声波探伤方法，该方法包括配置步骤，将具有沿着与被探伤材料的焊接部的焊接线正交的方向排列的η个(n ^ 2)振子的超声波探头与上述焊接部相对配置；探伤步骤，选择上述η个振子中的m个(n>m> 1)振子，通过由该选择振子相对于上述焊接部收发超声波来对上述焊接部进行探伤；扫描步骤， 按顺序切换上述选择振子；通过交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤来对上述焊接部进行超声波探伤，其特征在于，在上述扫描步骤中，按顺序切换上述选择振子，使得上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分，在上述探伤步骤中，以使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式针对上述各选择振子预先调整的探伤灵敏度来对上述焊接部进行探伤。另外，在本发明中，“各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度”的意思是指，在各选择振子沿着与焊接部的焊接线正交的方向扫描的情况下得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为OdB时规定的强度为-3dB)以上的范围的长度。另外，在本发明中，“有效波束宽度的范围”的意思是指，在各选择振子沿着与焊接部的焊接线正交的方向扫描的情况下得到的检测对象伤痕的回波强度的分布中，伤痕回波强度为规定的强度(例如将最大强度设为OdB时规定的强度为-3dB)以上的范围。例如， 若上述回波强度的分布以各选择振子的中心为基准地对称，而且，有效波束宽度为4mm，则以各选择振子的中心为基准(原点)，沿着与焊接部的焊接线正交的方向的士2mm的范围是 “有效波束宽度的范围”。并且，在本发明中，“有效波束宽度的范围具有重复的部分”的意思是指，从焊接部的焊接线方向看，有效波束宽度的范围具有重复的部分。采用本发明，在扫描步骤中，按顺序对选择振子进行切换，使得切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分。因此，无论检测对象伤痕存在于与焊接部的焊接线正交的方向上的哪个位置，该检测对象伤痕都位于某个选择振子的有效波束宽度的范围内。因而，该检测对象伤痕的回波强度为规定的强度(例如将利用该选择振子得到的伤痕回波强度的最大值设为OdB时规定的强度为_3dB)以上。另外，采用本发明，在探伤步骤中，以使由切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式针对各选择振子预先调整探伤灵敏度(回波强度的放大率)来对焊接部进行探伤。而且，如上所述，检测对象伤痕位于将探伤灵敏度调整为该最大回波强度大致相等的任一个选择振子的有效波束宽度的范围内。因此，即使利用任一个选择振子对检测对象伤痕的回波进行检测，换言之，无论检测对象伤痕存在于与焊接部的焊接线正交的方向上的哪个位置，都能够得到规定的强度(例如将利用该超声波探头得到的伤痕回波强度的最大值设为OdB时规定的强度为_3dB)以上的伤痕回波强度。 由于能够得到规定强度以上的伤痕回波强度，因此，能够高精度地对检测对象伤痕进行检测。在此，在上述被探伤材料是管，在进行沿着管的轴向(沿着焊接部的焊接线方向) 收发超声波的斜角探伤的情况下，通常，伤痕回波强度与超声波的传播距离成反比地降低。 因此，为了将依据日本JIS Z3060描画的DAC曲线作为阈值地检测伤痕，或者相反地无论超声波的传播距离怎样都使检测伤痕的阈值恒定，采用随着传播距离的增加来提高探伤灵敏度的方法。但是，在使超声波探头与焊接部相对配置的斜角探伤中频繁发生如下的状况。该状况为，无论超声波的传播距离是否是两倍，所谓的1. 0声程的外表面探伤(入射到管中的超声波在管的内表面反射之后，第一次到达管的外表面的时刻的外表面探伤)中的伤痕回波强度都高于所谓的0. 5声程的内表面探伤(入射到管中的超声波最初到达管内表面的时刻的内表面探伤)中的伤痕回波强度。这是由焊接部内外表面的焊道(堆高)形状引起的。即，其原因在于，在超声波经由水等接触介质入射到焊接部时，倾向于因焊道形状而超声波在焊道宽度方向上扩散，另一方面，倾向于在焊接部的内表面反射而传播到外表面的超声波在焊道宽度方向上会聚。因此，为了同等地检测内外表面的伤痕，优选与上述DAC曲线相反，使1.0声程的外表面探伤时的阈值大于0. 5声程的内表面探伤时的阈值。或者，优选使1. 0声程的外表面探伤时的探伤灵敏度低于0. 5声程的内表面探伤时的探伤灵敏度。因而，在被探伤材料是管的情况下，在上述探伤步骤中，优选以下述方式针对上述各选择振子预先调整的管内表面和管外表面的探伤灵敏度来对上述焊接部进行探伤，该方式是使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自管内表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，使由上述切换的各选择振子接收的、来自管外表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，而且，使管外表面的探伤灵敏度低于管内表面的探伤灵敏度(来自管内外表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等)。另外，在上述配置步骤中，优选将上述超声波探头安装在能够沿着上述焊接部的焊接线方向在上述被探伤材料上移动的探头保持件上，将该探头保持件载置在上述被探伤材料上，从而将上述超声波探头与上述焊接部相对配置，在上述探伤步骤中，一边使上述探头保持件沿着上述焊接部的焊接线方向相对于上述被探伤材料相对移动，一边对上述焊接部进行探伤。另外，在该优选的方法中，既可以将被探伤材料固定(静止)，使探头保持件沿着焊接线的方向移动，也可以相反地将探头保持件固定(静止)，使被探伤材料沿着焊接线的方向移动。利用该优选的方法，能够对整个焊接部超声波探伤。还优选，在上述配置步骤中，将一对上述超声波探头配置为自一对上述超声波探头各自所具有的振子发送来的超声波从与上述焊接部的焊接线正交的方向看入射到上述焊接部的大致同一个点，而且，能够利用另一个上述超声波探头所具有的振子接收自一个上述超声波探头所具有的振子发送来的超声波中的、在上述焊接部表面反射的回波。而且，优选本发明的方法还包括耦合评价步骤，在该步骤中，通过一对上述超声波探头交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤，在按顺序使用全部的上述选择振子对上述焊接部进行的一连串超声波探伤结束、开始接下来的一连串超声波探伤之前，自一个上述超声波探头所具有的振子发送超声波，利用另一个上述超声波探头所具有的振子接收该发送来的超声波中的、在上述焊接部表面反射的回波，根据该回波强度评价一对上述超声波探头和上述被探伤材料的声音耦合。采用该优选的方法，一对超声波探头配置为能够利用另一个超声波探头所具有的振子接收自一个超声波探头所具有的振子发送来的超声波中的、在焊接部表面反射的回波。而且，采用上述优选的方法，在耦合评价步骤中，自一个超声波探头所具有的振子发送超声波，利用另一个上述超声波探头所具有的振子接收该发送来的超声波中的、在焊接部表面反射的回波，评价该回波强度。根据该回波强度的大�。换嵩诮橛诔ㄌ酵酚氡惶缴瞬牧现涞慕哟ソ橹手芯砣肫莸龋芄黄兰鄢ㄊ欠裾５厝肷涞胶附硬�。即，能够评价超声波探头和被探伤材料的声音耦合。另外，若声音耦合产生异常(若在上述焊接部表面反射的回波强度为规定的等级以下)，例如发出警报，并且，能够在调整为声音耦合正常之后实施再检查的处理。或者，也能够与在上述焊接部表面反射的回波强度的降低程度相应地实施提高探伤灵敏度的处理。总之，采用上述优选的方法，能够使伤痕检测精度稳定化。另外，为了解决上述课题，本发明也提供一种焊接部的超声波探伤装置，其特征在于，该焊接部的超声波探伤装置包括超声波探头，其与上述焊接部相对配置，具有沿着与被探伤材料的焊接部的焊接线正交的方向排列的η个(n ^ 2)振子；收发控制部件，其选择上述η个振子中的m个(n>m> 1)振子，由该选择振子相对于上述焊接部收发超声波，并且，按顺序切换上述选择振子；上述收发控制部件按顺序切换上述选择振子，使得上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分，在上述收发控制部件中，以使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式针对上述各选择振子预先调整探伤灵敏度。上述超声波探头所具有的η个振子并不限定于在与焊接部的焊接线正交的方向上以一条直线状排列，也可以沿着与焊接部的焊接线正交的方向以锯齿状排列。在被探伤材料是管的情况下，优选在上述收发控制部件中，以下述方式针对上述各选择振子预先调整管内表面和管外表面的探伤灵敏度，该方式是使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自管内表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，使由上述切换的各选择振子接收的、来自管外表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，而且，使管外表面的探伤灵敏度低于管内表面的探伤灵敏度。 本发明的超声波探伤装置优选还包括探头保持件，该探头保持件能够沿着上述焊接部的焊接线的方向在上述被探伤材料上移动，上述超声波探头安装在该探头保持件上。优选上述探头保持件包括框架部、与上述被探伤材料的除焊接部之外的部位相对地安装于上述框架部的一对第1滚动部及与上述被探伤材料的焊接部相对地安装于上述框架部的一对第2滚动部。而且，上述一对第1滚动部沿着与上述焊接部的焊接线正交的方向隔着上述超声波探头地配置，上述各第1滚动部包括沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述超声波探头地分别配置有多个的、能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动的第1滚动辊。另外，上述一对第2滚动部沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述超声波探头地配置，上述各第2滚动部包括能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动的第2滚动辊，上述第2滚动辊能够相对于上述框架部沿着与上述焊接部相对的方向和上述超声波探头一体地移动。采用该优选的构造，探头保持件包括一对第1滚动部。该一对第1滚动部与被探伤材料的除焊接部之外的部位相对地安装于框架部，沿着与焊接部的焊接线正交的方向隔着超声波探头地配置。而且，各第1滚动部具有能够在焊接部的焊接线的方向上滚动的第1 滚动辊。利用以上构造，各第1滚动部所具有的第1滚动辊能够在被探伤材料的除焊接部之外的部位上滚动。因此，探头保持件以及安装在探头保持件上的超声波探头不会受到复杂的焊接部的焊道形状的影响，能够顺畅地移动。另外，采用上述优选的构造，各第1滚动部所具有的第1滚动辊沿着焊接部的焊接线方向隔着超声波探头地分别配置有多个。换言之，在隔着超声波探头的一侧配置有至少共计4个第1滚动辊，在其另一侧也配置有至少共计4个第1滚动辊。因而，假使是配置在一侧的第1滚动辊自被探伤材料的端部露出的状态，配置在另一侧的至少共计4个第1滚动辊也会位于被探伤材料上。因此，即使是配置在一侧的第1滚动辊露出的状态，也能够维持探头保持件的姿态以及超声波探头的姿态。换言之，由于能够使超声波探头移动至被探伤材料的端部，因此，能够缩小被探伤材料的端部的未探伤区域。 并且，采用上述优选的构造，探头保持件包括一对第2滚动部。该一对第2滚动部与被探伤材料的焊接部相对地安装于框架部，沿着焊接部的焊接线的方向隔着超声波探头地配置。而且，各第2滚动部包括能够在焊接部的焊接线的方向上滚动的第2滚动辊。该第2滚动辊能够相对于框架部沿着与焊接部相对的方向和超声波探头一体地移动。利用以上构造，在第2滚动部所具有的第2滚动辊在被探伤材料的焊接部上滚动时，第2滚动辊与焊接部的焊道形状(焊道高度)的变化相应地在与焊接部相对的方向上移动，超声波探头也与第2滚动辊一体地在与焊接部相对的方向上移动。因此，能够将超声波探头和焊接部的焊道表面的距离保持恒定，从而能够使伤痕检测精度稳定化。另外，即使替代上述优选构造的第1滚动部而采用具有以下构造的第1滚动部，也能起到与上述优选的构造同样的作用效果。即，作为上述各第1滚动部的构造，也能够采用包括第3滚动辊和一对第4滚动辊的构造；上述第3滚动辊沿着与上述焊接部的焊接线正交的方向与上述超声波探头相对配置，能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动；上述一对第4滚动辊沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述第3滚动辊地配置，能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动。在此，为了也能高精度地对存在于焊接部的焊道宽度方向上的任何位置的伤痕进行检测，优选向甚至包括焊道终端部在内的整个焊接部与超声波探头之间的空隙中不会产生气泡、湍流地供给接触介质。因此，使接触介质滴下的方式不充分，暂时抑制接触介质的流出，需要使其滞留在上述空隙中。并且，为了不易受到复杂的焊接部的焊道形状的影响， 需要使接触介质滞留。因此，优选上述探头保持件包括接触介质滞留部，该接触介质滞留部围绕上述超声波探头和上述焊接部之间的空隙，用于供接触介质滞留在其内部。还优�。鲜鼋哟ソ橹手土舨吭谟肷鲜龊附硬肯喽缘囊徊嗑哂醒刈庞肷鲜龊附硬肯喽缘姆较蛏焖踝杂傻恼壑骞乖�。采用该优选的构造，不仅能够使接触介质滞留在围绕超声波探头和焊接部之间的空隙的接触介质滞留部的内部，而且，具有折皱构造的接触介质滞留部的折皱构造部追随焊接部的焊道形状地伸缩，因此，不易受到焊接部的焊道形状的影响，能够在稳定的状态下使接触介质滞留。因此，能够使伤痕检测精度稳定化。采用本发明，无论存在于焊接管等被探伤材料的焊接部的伤痕存在于何处，都能够高精度地检测该伤痕。
图1是用于说明以往的焊接部的超声波探伤方法的说明图。图2是表示管的焊接部的截面形状例的图。图3表示超声波探头沿焊接部的焊道宽度方向扫描时得到的伤痕回波强度的分布例。图4表示使同一个超声波探头沿钢管的轴向扫描对钢管加工后形成的轴向伤痕及周向伤痕时得到的伤痕回波强度的分布例。
图5是表示本发明的一个实施方式的焊接部的超声波探伤装置的概略结构的主视图。图6是表示图5所示的超声波探头的概略结构的图。图7是表示安装有图5所示的超声波探头的探头保持件的概略结构的图。图8是表示图6所示的超声波探头所具有的振子的变形例的图。图9是用于说明使用被安装于图7所示的探头保持件的超声波探头对管端部进行探伤的状态的说明图。图10是将使用本发明的超声波探伤装置的情况下的未探伤区域和使用以往的超声波探伤装置的情况下的未探伤区域比较来说明的说明图。图11是使用本发明的超声波探伤装置进行超声波探伤的结果的一例子的图。图12是表示安装有图5所示的超声波探头的探头保持件的变形例的概略构造的后视图。
具体实施例方式下面，适当地参照附图，以被探伤材料是焊接钢管的情况为例说明本发明的一个实施方式。图5是表示本发明的一个实施方式的焊接部的超声波探伤装置的概略结构的主视图。图6是表示图5所示的超声波探头的概略结构的图，图6的(a)表示俯视图，图6的 (b)表示放大俯视图。图7是表示安装有图5所示的超声波探头的探头保持件的概略结构的图，图7的(a)表示主视图，图7的(b)表示后视图，图7的(c)表示侧视图。如图5 图7所示，本实施方式的超声波探伤装置100包括超声波探头1和收发控制部件2。超声波探头1与焊接部Pl相对配置，具有沿着与钢管P的焊接部Pl的焊接线正交的方向排列的η个(η >2)振子11。收发控制部件2选择η个振子11中的m个(η > m > 1)振子11 (将由选择的m个振子11构成的振子的集合体称作选择振子11S)，由该选择振子IlS相对于焊接部Pl收发超声波，并且，按顺序对选择振子IlS进行切换。本实施方式的超声波探伤装置100还包括伤痕判定部3，该伤痕判定部3通过将来自收发控制部件2的输出信号与规定的阈值相比较来对存在于钢管P中的伤痕进行检测。本实施方式的超声波探伤装置100还包括能够沿着焊接部Pl的焊接线的方向在钢管P上移动的探头保持件4，超声波探头1安装在该探头保持件4上。本实施方式的超声波探伤装置100作为如后所述那样用于评价超声波探头1和钢管P的声音耦合的优选构造，包括一对超声波探头1 (ΙΑ、1B)。一对超声波探头1A、IB以大致V字形配置，使得从各自所具有的振子11发送出的超声波从与焊接部Pl的焊接线正交的方向看入射到焊接部Pl的大致同一个点，而且，能够利用另一个超声波探头IB所具有的振子11接收从一个超声波探头IA所具有的振子11发送出的超声波中的、在焊接部Pl表面反射的回波。另外，本实施方式的各超声波探头1配置为相对于壁厚40mm的钢管P自钢管P离开距离L = 70mm。其理由如后所述。并且，各超声波探头1配置为相对于钢管P的法线向焊接线方向倾斜θ 19° (超声波的入射角θ 19° )。由此，折射角45°的横波超声波沿着焊接线方向传播。
如上所述那样使各超声波探头1自钢管P离开距离L = 70mm的理由如下。
折射角45°的横波超声波在壁厚40mm的钢管P中传播时，0. 5声程的传播距离 (入射到钢管P的超声波最先到达钢管P的内表面，反射而返回到入射点为止的传播距离) 是(40mm/sin45° )X2 = 113mm。横波超声波在上述传播距离中传播所需要的时间通过用上述传播距离除以横波超声波在钢中的传播速度3. 2mm/μ sec，成为113/3. 2 = 35. 35 μ sec。1. 25声程的传播距离是0. 5声程的传播距离的2. 5倍。因此，横波超声波在1. 25 声程的传播距离中传播所需要的时间tl为tl = 35. 35X2. 5 = 88. 4 μ sec。另一方面，从自一个超声波探头1发送出的超声波在钢管P的表面反射的时刻到该超声波到达另一个超声波探头1并反射、再返回到钢管P表面的时刻为止的传播距离是上述距离L的两倍，为2L。在介于各超声波探头1和钢管P之间的接触介质是水时，超声波在上述传播距离中传播所需要的时间t2通过用上述传播距离除以超声波在水中的传播速度1. 5mm/μ sec, 成为t2 = 2L/1.5。若t2 > tl，则由另一个超声波探头1反射而由一个超声波探头1接收的回波(形状回波)在时间上出现得比伤痕回波晚，因此，能够与伤痕回波相区别。换言之，伤痕检测精度不可能因上述形状回波而降低。鉴于以上理由，满足t2 > tl的距离设定为L = 70謹。本实施方式的各超声波探头1具有在与焊接部Pl的焊接线正交的方向(焊道宽度方向)上以一条直线状排列的16个相同的矩形的振子11 (11-1 11-16)(即，本实施方式中η = 16)。本实施方式的各振子11的长度Ll = 10mm、宽度Wl = 0. 9mm，各振子11隔开0. Imm的间隔地排列。即，各振子11的与焊接线正交的方向的排列间距为1. 0mm。各超声波探头1以振子11-8及11-9与焊接部Pl的焊道宽度方向中心相对的方式配置。本实施方式的收发控制部件2包括发送部21、接收部22和控制部23。另外，为了方便起见，在图5中仅图示了连接于一个超声波探头IA的收发控制部件2，但实际上，在另一个超声波探头IB上也连接有同样的收发控制部件2。发送部21包括脉冲发生器211和延迟回路212。脉冲发生器211分别连接于各振子11，供给用于从各振子11发送超声波的脉冲信号。延迟回路212用于设定从各脉冲发生器211供给到各振子11的脉冲信号的延迟时间(发送延迟时间)。接收部22包括接收器221、延迟回路222、波形合成回路223和放大器224。接收器221分别连接于各振子11，用于将由各振子11接收到的回波放大。延迟回路222用于设定由各接收器221放大的回波的延迟时间(接收延迟时间)。波形合成回路223用于合成由各延迟回路222设定了延迟时间的回波。放大器224用于将由波形合成回路223合成的回波放大。放大器224的放大率(探伤灵敏度)如后所述那样针对各选择振子IlS预先调整，使得利用由控制部23切换的各选择振子IlS分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。控制部23按顺序切换所排列的η个振子11中的、由收发超声波的m个振子11构成的选择振子11S。此时，控制部23按顺序对选择振子IlS进行切换，使得切换的各选择振子IlS相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分。另外，控制部23进行决定用于构成各选择振子IlS的各振子11的由延迟回路212 或者延迟回路222设定的延迟时间的动作。在本实施方式中，由于从构成各选择振子IlS 的各振子11同时收发超声波，因此，对于各振子11设定相同的发送延迟时间和接收延迟时间。并且，控制部23进行针对各选择振子IlS切换放大器224的放大率(探伤灵敏度)的动作。具体地讲，放大器224的放大率能够切换。另外，控制部23根据切换的选择振子IlS向放大器2M输出用于切换放大率的控制信号，使放大器224的放大率为针对各选择振子IlS预先决定的放大率。针对该各选择振子IlS的放大率如上所述那样使由切换的各选择振子IlS分别接收的来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等地预先决定。另外，如上所述，本实施方式的各超声波探头1具有16个振子11，因此，做成只要是由15个以下的任意数量的振子11构成的选择振子11S，能够从构成各选择振子IlS的各振子11同时收发超声波。但是，在焊接部Pi的焊道宽度方向上的各选择振子lis的开口宽度(=构成选择振子IlS的振子11的数量X各振子11的排列间距)过大时，像参照图 3的(b)之前说明的那样，伤痕信号的S/N降低。因而，在本实施方式中，由连续的10个振子11构成各选择振子lis(即，本实施方式中m= 10)。换言之，本实施方式的各选择振子 IlS的开口宽度为10讓(=10个XL 0讓)。如上所述，各选择振子IlS的开口宽度为10mm，构成各选择振子IlS的各振子11 的长度Ll = 10mm。因而，与参照图3的(a)之前说明的振子的尺寸为IOmmX IOmm的情况同样，各选择振子IlS相对于加工焊接部Pl而形成的内径1. 6mm的纵孔的焊道宽度方向上的有效波束宽度约为4mm。因此，在本实施方式中，将控制部23对选择振子IlS进行的切换间距设定为3mm，使得切换的各选择振子IlS相对于检测对象伤痕(内径1. 6mm的纵孔) 的有效波束宽度的范围具有重复的部分。采用本实施方式的超声波探伤装置100进行的超声波探伤，一边使超声波探头1 沿着焊接部Pi的焊接线的方向相对于钢管P相对移动一边按照以下的探伤循环来进行。而且，本实施方式的控制部23通过像以下的探伤循环的步骤1 3那样使选择的振子11每 3个地错开(即，选择振子IlS的切换间距为3mm)来切换选择振子11S。探伤循环(1)步骤1 利用由振子11-1 11-10这10个振子构成的选择振子IlS进行超声波探伤。(2)步骤2 利用由振子11-4 11-13这10个振子构成的选择振子IlS进行超声波探伤。(3)步骤3 利用由振子11-7 11-16这10个振子构成的选择振子IlS进行超声波探伤。通过重复上述步骤1 3对整个钢管P进行超声波探伤。另外，如上所述，针对各选择振子IlS切换的放大器2M的放大率具体地讲如下那
14样预先决定。即，以利用在上述步骤1中切换的由振子11-1 11-10构成的选择振子IlS 收发超声波时得到的、图3的(C)所示的纵孔C的最大回波强度是规定的强度(例如在CRT 上为80%的强度)的方式决定放大器224的放大率。另外，以利用在上述步骤2中切换的由振子11-4 11-13的振子构成的选择振子IlS收发超声波时得到的、图3的(c)所示的纵孔B的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80%的强度)的方式决定放大器224的放大率。并且，以利用在上述步骤3中切换的由振子11-7 11-16的振子构成的选择振子IlS收发超声波时得到的、图3的(c)所示的纵孔A的最大回波强度是与上述大致相等的强度(例如在CRT上为80%的强度)的方式决定放大器224的放大率。 如上所述，针对各选择振子IlS切换的放大器224的放大率预先决定。而且，控制部23也根据切换的选择振子IlS切换放大器224的放大率，使放大器224的放大率为针对各选择振子IlS预先决定的放大率。由 于本实施方式的超声波探伤装置100具有上述构造，因此，无论检测对象伤痕存在于与焊接部Pl的焊接线正交的方向上的哪个位置，都能够得到规定的强度(例如将利用超声波探头1得到的伤痕回波强度的最大值设为OdB时规定的强度为_3dB)以上的伤痕回波强度，因此，能够高精度地对检测对象伤痕进行检测。另外，在本实施方式中，作为优选构造，放大器224的钢管P内表面及钢管P外表面的放大率(探伤灵敏度)满足下述3个条件地分别针对各选择振子IlS预先调整。第1 个条件是利用由控制部23切换的各选择振子IlS分别接收的、来自钢管P内表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等这样的条件。第2个条件是利用由控制部23切换的各选择振子IlS接收的、来自钢管P外表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等这样的条件。第3个条件是钢管P外表面的放大率低于钢管P内表面的放大率这样的条件。具体地讲，在放大器224中设定有与1. 0声程的外表面探伤相对应的探伤栅极 (gate)以及与0.5声程的内表面探伤相对应的探伤栅极。另外，放大器224还具有与各探伤栅极相对应的、用于分别设定各自的放大率的放大回路(外表面探伤用的放大回路及内表面探伤用的放大回路)。于是，放大器224利用与各探伤栅极相对应的上述各放大回路将波形合成回路223的输出信号中的、存在于各探伤栅极内的信号放大。如上所述，以使利用在步骤1 3中切换的各选择振子IlS收发超声波时得到的纵孔A C的内表面的最大回波强度大致相等的方式预先决定针对各选择振子IlS切换的内表面探伤用的放大回路的放大率。而且，控制部23根据切换的选择振子IlS切换内表面探伤用的放大回路的放大率，使内表面探伤用的放大回路的放大率为针对各选择振子IlS 预先决定的放大率。同样，以使利用在步骤1 3中切换的各选择振子IlS收发超声波时得到的纵孔A C的外表面的最大回波强度大致相等的方式预先决定针对各选择振子IlS 切换的外表面探伤用的放大回路的放大率。而且，控制部23根据切换的选择振子IlS切换外表面探伤用的放大回路的放大率，使外表面探伤用的放大回路的放大率为针对各选择振子IlS预先决定的放大率。外表面探伤用的放大回路的放大率整体被设定得低于内表面探伤用的放大回路的放大率(例如低出3 IOdB左右)，使得纵孔A C的内表面的最大回波强度和外表面的最大回波强度大致相等。由此，作为伤痕判定部3中的阈值，能够在外表面探伤时和内表面探伤时使用相同的阈值。于是，能够利用伤痕判定部3同等地检测内外表面的伤痕。
另外，在本实施方式中，作为优选构造，在按顺序使用全部的选择振子IlS对焊接部Pl进行的一连串超声波探伤(上述步骤1 3)结束、开始接下来的一连串超声波探伤之前，评价超声波探头1和钢管P的声音耦合。具体地讲，自一个超声波探头IA所具有的振子11-4 11-13发送超声波，利用另一个超声波探头IB所具有的振子11-4 11-13接收该发送来的超声波中的、在焊接部Pl表面反射的回波，评价该回波强度的大小。上述动作利用对连接于一个超声波探头IA的收发控制部件2及连接于另一个超声波探头IB的收发控制部件2这两者进行控制的控制部件(未图示)来控制。而且，若在上述焊接部Pl表面反射的回波的强度在规定的等级以下，则利用上述控制部件发出警报。利用该构造，在调整为声音耦合正常之后，能够实施再检查的处理，从而能够使伤痕检测精度稳定化。另外，在本实施方式中，对超声波探头1具有在焊道宽度方向上以一条直线状排列的多个相同的振子11的构造进行了例示，但本发明并不限定于此。例如，也能够使用如图8的(a)所示具有在焊道宽度方向上以一条直线状排列的多个不均勻宽度的振子11A、 IlB (振子IlA的宽度和振子IlB的宽度不同)的超声波探头，如图8的(b)所示具有沿着焊道宽度方向以锯齿状排列的多个振子IlC的超声波探头。但是，在使用图8的(a)、图8的(b)所示的超声波探头的情况下，与使用本实施方式的超声波探头1的情况同样，也需要按顺序对选择振子进行切换，使得切换的各选择振子(图8中实施了阴影的振子)相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分。另外，需要针对各选择振子预先调整探伤灵敏度，使得由切换的各选择振子分别接收的来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等。下面，对本实施方式的超声波探伤装置100所具有的探头保持件4的具体构造进行说明如图7所示，本实施方式的探头保持件4包括框架部41、一对第1滚动部42及一对第2滚动部43。一对第1滚动部42与钢管P的除焊接部Pl之外的部位相对地安装在框架部41上。一对第2滚动部43与钢管P的焊接部Pl相对地安装在框架部41上。一对第1滚动部42沿着与焊接部Pl的焊接线正交的方向(图7中的Y方向)隔着超声波探头1地配置。各第1滚动部42利用轴构件411安装在框架部41上。而且，各第1滚动部42具有沿着焊接部Pl的焊接线的方向(图7中的X方向)隔着超声波探头1 地分别配置有多个(在本实施方式中，在隔着超声波探头1的一侧和另一侧各自有两个) 的第1滚动辊421。在本实施方式中，作为第1滚动辊421，采用能够在焊接部Pl的焊接线的方向上滚动的向心轴承。一对第2滚动部43沿着焊接部Pl的焊接线的方向隔着超声波探头1地配置。各第2滚动部43包括能够在焊接部Pl的焊接线的方向上滚动的第2滚动辊431。第2滚动辊431能够相对于框架部41沿着与焊接部Pl相对的方向(图7中的Z 方向)和超声波探头1 一体地移动。具体地讲，超声波探头1安装在壳体44内，第2滚动辊431安装在壳体44的下表面。而且，该壳体44借助直线导轨45安装在框架部41上。利用该构造，壳体44能够相对于框架部41沿着与焊接部Pl相对的方向移动，因此，第2滚动辊431和超声波探头1也能够沿着与焊接部Pl相对的方向一体移动。另外，本实施方式的探头保持件4作为优选构造包括接触介质滞留部46，该接触介质滞留部46围绕超声波探头1和焊接部Pl之间的空隙，用于供接触介质(本实施方式中是水)滞留在其内部。接触介质滞留部46在与焊接部Pl相对的一侧具有沿着与焊接部 Pl相对的方向伸缩自由的折皱构造。
具体地讲，本实施方式的接触介质滞留部46包括自设置在壳体44下表面的开口部441延伸到壳体44内的内壁部461、及围绕开口部441地安装在壳体44下表面的折皱构造部462。被内壁部461围绕的空隙(壳体44的内部)通过设置在壳体44内的接触介质供给通路442与壳体44的外部相连通。从壳体44的外部供给到接触介质供给通路442中的接触介质W(图7的(c)中施加了阴影的部分)流入到被内壁部461围绕的空隙中，从开口部441流出到壳体44的外部。此时，由于开口部441和焊接部Pl之间的空隙被折皱构造部462所围绕，因此，接触介质W不会立即滴下而滞留。采用具有以上说明的构造的本实施方式的探头保持件4，各第1滚动部42所具有的第1滚动辊421能够在钢管P的除焊接部Pl之外的部位上滚动。因此，探头保持件4以及安装在探头保持件4上的超声波探头1不会受到复杂的焊接部Pl的焊道形状的影响，能够顺畅地移动。另外，采用本实施方式的探头保持件4，在沿着焊接部P的焊接线的方向的隔着超声波探头1的一侧配置有共计4个第1滚动辊421，在其另一侧也配置有共计4个第1滚动辊421。因而，如图9所示，假使是配置在一侧的第1滚动辊421自钢管P的端部露出的状态，配置在另一侧的共计4个第1滚动辊421也会位于钢管P上。因此，即使是配置在一侧的第1滚动辊421露出的状态，也能够维持探头保持件4的姿态以及超声波探头1的姿态。 换言之，由于能够使超声波探头1移动至钢管P的端部，因此，能够缩小钢管P的端部的未探伤区域。更具体地说明，采用本实施方式的探头保持件4，即使是从超声波探头1出射的超声波的入射点在钢管P的极靠近管端的状态，也能够探伤。因此，如图10的(a)所示，在焊接部Pl的壁厚为IOmm的情况下，能够对位于距管端30mm左右位置的外表面伤痕进行探伤。相对于此，如图10的(b)所示，在使用上述通常的K字状配置的超声波探头进行的超声波探伤中，需要将超声波探头Dl、D2配置为与钢管P的除焊接部Pl之外的部位相对。另外，超声波探头D1、D2与焊接部Pl的中心的距离通常为60mm 80mm左右。并且， 在对横向伤痕进行探伤的情况下，通常自超声波探头Dl、D2俯视倾斜45°地发送超声波。 因此，假使是超声波探头Dl、D2与钢管P的极靠近管端相对的状态，超声波的入射点也会距管端60mm 80mm左右，距管端60mm 80mm左右的区域成为未探伤区域。并且，在以往通常使用的包括4个向心轴承的探头保持件上安装有超声波探头Dl、D2的情况下，无法使超声波探头D1、D2与钢管P的极靠近管端的位置相对，上述未探伤区域会进一步扩大。另外，采用本实施方式的探头保持件4，在第2滚动部43所具有的第2滚动辊431 在钢管P的焊接部Pl上滚动时，第2滚动辊431与焊接部Pl的焊道形状(焊道高度)的变化相应地在与焊接部Pl相对的方向上移动。随之，超声波探头1与第2滚动辊431 —体地在与焊接部Pl相对的方向上移动。因此，能够将超声波探头1和焊接部Pl的焊道表面的距离保持恒定，从而能够使伤痕检测精度稳定化。并且，采用本实施方式的探头保持件4，不仅能够使接触介质滞留在围绕超声波探头ι和焊接部Pl之间的空隙的接触介质滞留部46的内部，而且，接触介质滞留部46的折皱构造部462追随焊接部Pl的焊道形状地伸缩，因此，不易受到焊接部Pl的焊道形状的影响，能够在稳定的状态下使接触介质滞留。因此，能够使伤痕检测精度稳定化。图11是表示使用具有以上说明的结构的超声波探伤装置100对图3的(c)所示的纵孔A C进行超声波探伤的结果的图。另外，图11中的横轴表示焊道宽度方向的位置， 纵轴表示从波形合成回路223输出的各纵孔的最大回波强度。 由图11可知，采用本实施方式的超声波探伤装置100，无论内外表面的伤痕存在于何处(焊道宽度方向位置)，都能够高精度地检测该伤痕。另外，在本实施方式中，对探头保持件4所具有的各第1滚动部42具有沿着焊接部Pl的焊接线的方向隔着超声波探头1地分别配置有多个第1滚动辊421的构造进行了说明。但是，本发明并不限定于此，也能够采用图12所示的具有第1滚动部42A的探头保持件4A。图12是表示探头保持件的变形例的概略构造的后视图。如图12所示，本变形例的探头保持件4A所具有的各第1滚动部42A包括第3滚动辊422和一对第4滚动辊423。 第3滚动辊422沿着与焊接部Pl的焊接线正交的方向(图12中的Y方向)与超声波探头 1相对配置。一对第4滚动辊423沿着焊接部Pl的焊接线的方向(图12中的X方向)隔着第3滚动辊422地配置。在本变形例中，作为第3滚动辊422和第4滚动辊423，采用能够在焊接部Pl的焊接线的方向上滚动的向心轴承。采用本变形例的探头保持件4A，即使是在焊接部P的沿着焊接线方向的隔着超声波探头1的一侧配置的两个第4滚动辊423自钢管P的端部露出的状态下，配置在其另一侧的两个第4滚动辊423和两个第3滚动辊422 (共计4个滚动辊)也会位于钢管P上。因此，即使是配置在一侧的两个第4滚动辊423露出的状态下，也能够维持探头保持件4A的姿态以及超声波探头1的姿态。换言之，由于能够使超声波探头1移动至钢管P的端部，因此，能够与使用上述探头保持件4的情况同样地缩小钢管P的端部的未探伤区域。
权利要求
1.一种焊接部的超声波探伤方法，该方法包括配置步骤，将具有沿着与被探伤材料的焊接部的焊接线正交的方向排列的η个(η >2) 振子的超声波探头与上述焊接部相对配置；探伤步骤，选择上述η个振子中的m个(n>m> 1)振子，通过由该选择振子相对于上述焊接部收发超声波来对上述焊接部进行探伤； 扫描步骤，按顺序切换上述选择振子；通过交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤来对上述焊接部进行超声波探伤，其特征在于，在上述扫描步骤中，按顺序切换上述选择振子，使得上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分；在上述探伤步骤中，以使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式针对上述各选择振子预先调整的探伤灵敏度来对上述焊接部进行探伤。
2.根据权利要求1所述的焊接部的超声波探伤方法，其特征在于， 上述被探伤材料是管；在上述探伤步骤中，以下述方式针对上述各选择振子预先调整的管内表面和管外表面的探伤灵敏度对上述焊接部进行探伤，该方式是使由上述切换的各选择振子分别接收到的、来自管内表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，使由上述切换的各选择振子接收到的、来自管外表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，而且，使管外表面的探伤灵敏度低于管内表面的探伤灵敏度。
3.根据权利要求1或2所述的焊接部的超声波探伤方法，其特征在于，在上述配置步骤中，将上述超声波探头安装在能够沿着上述焊接部的焊接线方向在上述被探伤材料上移动的探头保持件上，将该探头保持件载置在上述被探伤材料上，从而将上述超声波探头与上述焊接部相对配置；在上述探伤步骤中，一边使上述探头保持件沿着上述焊接部的焊接线方向相对于上述被探伤材料相对移动，一边对上述焊接部进行探伤。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的焊接部的超声波探伤方法，其特征在于，在上述配置步骤中，将一对上述超声波探头配置为自一对上述超声波探头各自所具有的振子发送出的超声波从与上述焊接部的焊接线正交的方向看入射到上述焊接部的大致同一个点，而且，能够利用另一个上述超声波探头所具有的振子接收自一个上述超声波探头所具有的振子发送出的超声波中的、在上述焊接部表面反射的回波；该焊接部的超声波探伤方法还包括耦合评价步骤，在该步骤中，通过一对上述超声波探头交替地重复上述探伤步骤和上述扫描步骤，在按顺序使用全部的上述选择振子对上述焊接部进行的一连串超声波探伤结束、开始接下来的一连串超声波探伤之前，自一个上述超声波探头所具有的振子发送超声波，利用另一个上述超声波探头所具有的振子接收该发送来的超声波中的、在上述焊接部表面反射的回波，根据该回波强度评价一对上述超声波探头和上述被探伤材料的声音耦合。
5.一种焊接部的超声波探伤装置，其特征在于， 该焊接部的超声波探伤装置包括超声波探头，其与上述焊接部相对配置，具有沿着与被探伤材料的焊接部的焊接线正交的方向排列的η个(η彡2)振子；收发控制部件，其选择上述η个振子中的m个(n>m> 1)振子，由该选择振子相对于上述焊接部收发超声波，并且，按顺序切换上述选择振子；上述收发控制部件按顺序切换上述选择振子，使得上述切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分；在上述收发控制部件中，以使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式针对上述各选择振子预先调整探伤灵敏度。
6.根据权利要求5所述的焊接部的超声波探伤装置，其特征在于， 上述η个振子沿着与上述焊接部的焊接线正交的方向以锯齿状排列。
7.根据权利要求5或6所述的焊接部的超声波探伤装置，其特征在于， 上述被探伤材料是管；在上述收发控制部件中，以下述方式针对上述各选择振子预先调整管内表面和管外表面的探伤灵敏度，该方式是使由上述切换的各选择振子分别接收的、来自管内表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，使由上述切换的各选择振子接收的、来自管外表面的检测对象伤痕的最大回波强度大致相等，而且，使管外表面的探伤灵敏度低于管内表面的探伤灵敏度。
8.根据权利要求5 7中任一项所述的焊接部的超声波探伤装置，其特征在于，该焊接部的超声波探伤装置还包括探头保持件，该探头保持件能够沿着上述焊接部的焊接线的方向在上述被探伤材料上移动，上述超声波探头安装在该探头保持件上。
9.根据权利要求8所述的焊接部的超声波探伤装置，其特征在于，上述探头保持件包括框架部、与上述被探伤材料的除焊接部之外的部位相对地安装于上述框架部的一对第1滚动部及与上述被探伤材料的焊接部相对地安装于上述框架部的一对第2滚动部；上述一对第1滚动部沿着与上述焊接部的焊接线正交的方向隔着上述超声波探头地配置；上述各第1滚动部包括沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述超声波探头地分别配置有多个的、能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动的第1滚动辊；上述一对第2滚动部沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述超声波探头地配置； 上述各第2滚动部包括能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动的第2滚动辊； 上述第2滚动辊能够相对于上述框架部沿着与上述焊接部相对的方向和上述超声波探头一体地移动。
10.根据权利要求8所述的焊接部的超声波探伤装置，其特征在于，上述探头保持件包括框架部、与上述被探伤材料的除焊接部之外的部位相对地安装于上述框架部的一对第1滚动部及与上述被探伤材料的焊接部相对地安装于上述框架部的一对第2滚动部；上述一对第1滚动部沿着与上述焊接部的焊接线正交的方向隔着上述超声波探头地配置；上述各第1滚动部包括第3滚动辊和一对第4滚动辊；上述第3滚动辊沿着与上述焊接部的焊接线正交的方向与上述超声波探头相对配置，能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动；上述一对第4滚动辊沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述第3滚动辊地配置， 能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动；上述一对第2滚动部沿着上述焊接部的焊接线的方向隔着上述超声波探头地配置； 上述各第2滚动部包括能够在上述焊接部的焊接线的方向上滚动的第2滚动辊； 上述第2滚动辊能够相对于上述框架部沿着与上述焊接部相对的方向和上述超声波探头一体地移动。
11.根据权利要求8 10中任一项所述的焊接部的超声波探伤装置，其特征在于， 上述探头保持件包括接触介质滞留部，该接触介质滞留部围绕上述超声波探头和上述焊接部之间的空隙，用于供接触介质滞留在其内部；上述接触介质滞留部在与上述焊接部相对的一侧具有沿着与上述焊接部相对的方向伸缩自由的折皱构造。
全文摘要
本发明提供一种无论存在于焊接管等被探伤材料的焊接部的伤痕存在于何处都能够高精度地对该伤痕进行检测的焊接部的超声波探伤方法及装置。超声波探伤装置(100)包括超声波探头(1)，其与焊接部相对配置，具有沿着与被探伤材料(P)的焊接部(P1)的焊接线正交的方向排列的n个(n≥2)振子(11)；收发控制部件(2)，其选择n个振子中的m个(n＞m≥1)振子，由该选择振子相对于焊接部收发超声波，并且，按顺序对选择振子进行切换。收发控制部件按顺序对选择振子进行切换，使得切换的各选择振子相对于检测对象伤痕的有效波束宽度的范围具有重复的部分，在收发控制部件中，以使得由切换的各选择振子分别接收的、来自检测对象伤痕的最大回波强度大致相等的方式对各选择振子预先调整探伤灵敏度。
文档编号G01N29/24GK102282463SQ200980154828
公开日2011年12月14日 申请日期2009年11月18日 优先权日2008年11月19日
发明者堀切巧, 大久保宽之, 山野正树 申请人:住友金属工业株式会社
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