[发明专利]超声波探伤方法以及超声波探伤装置

说明书

技术领域

本发明涉及超声波探伤方法以及超声波探伤装置，其用于使用超声波对在钢管等管状被探伤件上存在的裂纹进行探伤。尤其，本发明涉及在对相对于管状被探伤件的轴向具有各种倾斜角度的裂纹(倾斜裂纹)进行手动探伤时能够容易地评价关于管状被探伤件的壁厚方向的倾斜裂纹的位置、倾斜裂纹的倾斜角度的超声波探伤方法以及超声波探伤装置、以及在进行手动探伤时不改变超声波探头对管状被探伤件的姿势就能够得到可靠性高的探伤结果的超声波探伤装置。

背景技术

近年来，随着对管的高质量要求提高，存在管的无损检查基准变严格的倾向。

例如，作为代表性管的无缝管，是通过利用穿轧机对钢坯穿孔形成空心管坯，并利用芯棒式无缝管轧机等压制该空心管坯制造而成。在该无缝管上，存在相对于轴向具有各种倾斜角度的裂纹(以下适当地称为“倾斜裂纹”)。

该倾斜裂纹被认为因如下情况产生：在钢坯上原本就存在的纵向裂纹在上述制造工序中沿轴向发生变形，或者在用于维持空心管坯的轧制中心(path center)的导块的引导面上存在的裂纹转印。因而，倾斜裂纹相对于无缝管轴向的倾斜角度根据无缝管的管径或其产生原因的不同而变化。即，在无缝管上存在具有各种倾斜角度的倾斜裂纹。

存在无缝管的使用环境年年变恶劣的倾向，因此要求其具有高质量，从而对高精度检测上述倾斜裂纹也在变得严格。

以往提出了用于对在无缝管上存在的倾斜裂纹进行探伤的各种方法。

例如，专利文献1(日本国特开昭55-116251号公报)提出了如下方法：根据作为检测对象的倾斜裂纹的位置和倾斜角度以合适的位置和倾斜角度配置超声波探头，从而对倾斜裂纹进行探伤。

可是，专利文献1所述的方法存在如下问题：由于需要每次根据作为检测对象的倾斜裂纹的倾斜角度来改变超声波探头的倾斜角度，极费工夫。而且，要想通过一次探伤作业检测出如上所述在无缝管中存在的具有各种倾斜角度的倾斜裂纹，需要准备多个超声波探头并以各不相同的倾斜角度进行配置。即，存在超声波探头的配置设定、校准等繁琐并且需要大型装置、导致费用高涨这样的问题。

为了解决上述专利文献1所述的方法中的问题点，专利文献2(日本国特开昭61-223553号公报)提出了应用呈一列排列多个振子(超声波发送接收用元件)的阵列型超声波探头的探伤方法。更具体地说，使上述振子的排列方向与管的轴向一致，并且超声波探头偏离管轴心配置，从而在管内传输超声横波。而且是如下方法：通过电子扫描来改变由超声波探头发送接收的超声波的倾斜角度(相对于管轴向的倾斜角度)，从而对具有各种倾斜角度的倾斜裂纹进行探伤，其中所述电子扫描电气控制由各个振子产生的超声波的发送接收定时。

可是，在专利文献2所述的方法中，主要存在如下两个课题(第1课题和第2课题)。

<第1课题>

在专利文献2所述的方法中，即使是相同大小的倾斜裂纹，来自倾斜裂纹的反射回波的强度也会根据倾斜裂纹的倾斜角度而不同。这是因为：即使以倾斜裂纹的延伸方向与从超声波探头发送的超声波的传输方向(从包含超声波的入射点的管的切平面的法线方向观察的传输方向)正交的方式根据各个倾斜裂纹的倾斜角度并通过电子扫描改变了超声波的倾斜角度，外表面折射角(对存在于管外表面的外表面裂纹的入射角)和内表面折射角(对存在于管内表面的内表面裂纹的入射角)也会根据各个倾斜裂纹的倾斜角度(根据超声波的传输方向)发生变化。如果来自倾斜裂纹的反射回波的强度根据倾斜裂纹的倾斜角度而不同，则会存在导致漏掉有害的裂纹或者将不需要检测的微小裂纹过度地检测出来的担心。

<第2课题>

在通过专利文献2所述的电气控制阵列型超声波探头的各个振子产生的超声波的发送接收定时的电子扫描来改变由超声波探头发送接收的超声波的倾斜角度时，需要在管的特定部位重复与作为检测对象的倾斜裂纹的倾斜角度对应的次数的电子扫描。即，例如检测分别具有3个不同的倾斜角度的倾斜裂纹，需要在管的特定部位重复3次电子扫描，与检测具有一个方向的倾斜角度的裂纹的情况相比，探伤效率降低至1/3。如此，在专利文献2所述的方法中，存在探伤效率根据作为检测对象的倾斜裂纹的倾斜角度数量而降低这样的问题。