[发明专利]超声波探伤方法及无缝管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用超声波来探查存在于钢管等管状被探伤件内表面中的内表面伤痕的超声波探伤方法、以及使用该方法制造无缝管的方法，特别是涉及可以无论管状被探伤件的壁厚与外径之比和内表面伤痕的倾斜角度如何、都能以相同程度的检测能力检测相对于管状被探伤件的轴向具有各种倾斜角度的内表面伤痕的超声波探伤方法、以及使用该方法制造无缝管的方法。

背景技术

近年来，随着对管的高品质化要求的提高，存在管的无损检查标准倾向于严格化。

例如，作为代表性管的无缝管可这样制造，即，通过利用穿轧机对钢坯进行穿孔而形成中空壳，并利用芯棒式无缝管轧机等轧制该中空壳，从而制造无缝管。在该无缝管中存在相对于轴向具有各种倾斜角度的伤痕(以下，适当地称作“倾斜伤痕”)。

一般说来，该倾斜伤痕是因钢坯中原本存在的纵向裂痕在上述制造工序中沿轴向受到变形而产生，或者是因用于维持中空壳的轧道中心的导块(guide shoe)的引导面上存在的伤痕转印而产生。因此，倾斜伤痕相对于无缝管轴向的倾斜角度因无缝管的管径、倾斜伤痕的产生原因的差异而变化。即，在无缝管中存在具有各种倾斜角度的倾斜伤痕。

由于无缝管的使用环境倾向于逐年严格化，因此要求其高品质化，也严格要求高精度地检测出上述倾斜伤痕。

但是，以往，提出了各种用于探查存在于无缝管中的倾斜伤痕的方法。

例如，在日本国特开昭55-116251号公报(以下，称作专利文献1)中提出一种这样的方法：根据作为检测对象的倾斜伤痕的位置及倾斜角度，以适当的位置及倾斜角度配置超声波探头，从而探查倾斜伤痕。

但是，专利文献1所述的方法存在这样的问题：由于每次都需要根据作为检测对象的倾斜伤痕的倾斜角度来改变超声波探头的倾斜角度，因此极为费时费力。另外，若要用一次探伤作业检测出如上述那样存在于无缝管中的、具有各种倾斜角度的倾斜伤痕，需要准备许多个超声波探头，并将它们以各不相同的倾斜角度配置。即，存在超声波探头的配置设定和校正等较为复杂、并且必须需要大型装置、导致成本上升这样的问题。

为了解决上述专利文献1所述的方法中的问题点，在日本国特开昭61-223553号公报(以下，称作专利文献2)中提出了一种应用阵列型超声波探头的探伤方法，该阵列型超声波探头将多个振子(超声波接收发送用元件)排列成一列。更具体地讲，是如下这样的方法：通过使上述振子的排列方向与管的轴向一致，并使超声波探头相对于管的轴心偏心地配置该超声波探头，从而使超声横波传播到管内。并且，通过对由各振子接收发送超声波的接收发送时机进行电气控制的电子扫描，改变由超声波探头接收发送的超声波的倾斜角度(相对于管轴向的倾斜角度)，从而探查具有各种倾斜角度的倾斜伤痕。

但是，在专利文献2所述的方法中，主要存在以下问题。

图1是表示本发明的发明人通过实验确认的、应用阵列型超声波探头的探伤方法中的倾斜伤痕的倾斜角度(倾斜伤痕的延伸方向与管轴向的夹角)与反射波强度的关系的一个例子。更具体地说明，图1表示：在使与专利文献2所述的构造相同的阵列型超声波探头相对于管的轴心偏心地配置该超声波探头时的偏心量为恒定值的状态下，为了使倾斜伤痕的延伸方向与自超声波探头发送超声波的传播方向(从包括超声波的入射点在内的管的节平面的法线方向看到的传播方向)正交而相应于各倾斜伤痕的倾斜角度利用电子扫描来改变超声波的倾斜角度的情况下的、在各倾斜伤痕处的反射波强度(使倾斜角度为0°的倾斜伤痕的反射强度为0dB时的相对强度)。如图1所示，本发明的发明人发现了这样的问题：在专利文献2所述的方法中，即使是同样大小的倾斜伤痕(深0.5mm×长25mm)，相应于倾斜伤痕的倾斜角度不同，反射波的强度也不同。

本发明的发明人认为这是由于：为了使倾斜伤痕的延伸方向与自超声波探头发送超声波的传播方向正交，在使阵列型超声波探头的偏心量为恒定值的状态下，相应于各倾斜伤痕的倾斜角度利用电子扫描来改变超声波的倾斜角度，从而在管的超声波传播面上，入射到管内的超声波(超声波光束的中心线)到达管内表面的点处的管的法线与上述超声波(超声波光束的中心线)的夹角(内表面折射角)、以及入射到管内的超声波(超声波光束的中心线)到达管外表面的点处的管的法线与上述超声波(超声波光束的中心线)的夹角(外表面折射角)由于如下而发生变化，即(1)超声波探头的偏心量；(2)电子扫描引起的超声波的倾斜角度；(3)管的壁厚t与外径D之比(t/D)。