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JP6197458B2 - Defect inspection apparatus, defect inspection method, program, and storage medium - Google Patents

Defect inspection apparatus, defect inspection method, program, and storage medium Download PDF

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JP6197458B2
JP6197458B2 JP2013162675A JP2013162675A JP6197458B2 JP 6197458 B2 JP6197458 B2 JP 6197458B2 JP 2013162675 A JP2013162675 A JP 2013162675A JP 2013162675 A JP2013162675 A JP 2013162675A JP 6197458 B2 JP6197458 B2 JP 6197458B2
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一司 山中
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Description

本発明は、管軸方向に溶接部が形成された溶接鋼管に含まれる欠陥を検査する欠陥検査装置及び欠陥検査方法、当該欠陥検査方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、当該プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。なお、本明細書においては、本発明における溶接鋼管として電縫鋼管に適用した例について説明を行うが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばアーク溶接鋼管などの他の溶接鋼管であってもよい。   The present invention relates to a defect inspection apparatus and a defect inspection method for inspecting a defect contained in a welded steel pipe in which a weld is formed in the pipe axis direction, a program for causing a computer to execute the defect inspection method, and a computer for storing the program The present invention relates to a readable storage medium. In the present specification, an example in which the present invention is applied to an ERW steel pipe as a welded steel pipe will be described. However, the present invention is not limited to this, and other welded steel pipes such as arc welded steel pipes are used. It may be.

まず、電縫鋼管の一般的な製造方法について説明する。
図16は、一般的な電縫鋼管の製造方法の一例を示す模式図である。
図16(a)に示すように、一般的な電縫鋼管の製造方法においては、帯状の鋼板(帯鋼)201を、方向202に向かって連続的に搬送しながら、多数のロール群(図示せず)により管状に成形し、その突合せ端面203を高周波コイル204による誘導加熱又はコンタクトチップ(図示せず)による直接通電加熱により溶融するとともに、スクイズロール205によりアップセットを加えることで、突合せ端面203を溶接して溶接部210を形成する。このようにして、図16(b)に示すように、溶接部210が管軸方向220に形成された電縫鋼管200が製造される。
First, the general manufacturing method of an electric resistance steel pipe is demonstrated.
FIG. 16 is a schematic view showing an example of a general method for manufacturing an electric resistance welded steel pipe.
As shown in FIG. 16 (a), in a general method for manufacturing an electric resistance welded steel pipe, a plurality of roll groups (FIG. The butt end face 203 is melted by induction heating by a high frequency coil 204 or direct current heating by a contact tip (not shown), and upset is applied by a squeeze roll 205 to form a butt end face. 203 is welded to form a welded portion 210. In this way, as shown in FIG. 16B, the electric resistance welded steel pipe 200 in which the welded portion 210 is formed in the pipe axis direction 220 is manufactured.

電縫鋼管200では溶接部210の品質が非常に重要であり、電縫鋼管200の製造工程においては、一般に超音波斜角探傷によって溶接部210に欠陥が存在するか否かのオンライン探傷が行われている。   In the electric resistance welded pipe 200, the quality of the welded portion 210 is very important, and in the manufacturing process of the electric resistance welded pipe 200, on-line flaw detection is generally performed to determine whether or not there is a defect in the welded portion 210 by ultrasonic oblique angle flaw detection. It has been broken.

図17及び図18は、一般的な超音波斜角探傷法の一例を示す模式図である。
図17及び図18には、図16(b)に示した電縫鋼管200の断面(より詳細には、電縫鋼管200の断面のうちの溶接部210付近)が示されている。
17 and 18 are schematic views showing an example of a general ultrasonic oblique angle flaw detection method.
17 and 18 show a cross section of the electric resistance welded steel pipe 200 shown in FIG. 16B (more specifically, the vicinity of the welded portion 210 in the cross section of the electric resistance welded steel pipe 200).

図17に示す超音波斜角探傷法では、超音波ビームの送受信を行う超音波探傷子251が、電縫鋼管200の外表面200Gの外側であって電縫鋼管200の外表面200Gから所定の距離だけ離れた位置に設置されている。そして、図17に示す超音波斜角探傷法では、この超音波探傷子251から、電縫鋼管200の外表面200Gにおける溶接部210の非形成領域に対して超音波ビームを出力し、当該超音波ビームを電縫鋼管200の内表面200Nで一度反射させて溶接部210に送信し、反射した超音波ビームを超音波探傷子251で受信し、受信した超音波ビームを解析して溶接部210に欠陥が存在するか否かを検査する。   In the ultrasonic oblique angle flaw detection method shown in FIG. 17, an ultrasonic flaw detector 251 that transmits and receives an ultrasonic beam is outside the outer surface 200G of the electric resistance welded pipe 200 and from the outer surface 200G of the electric resistance welded pipe 200 to a predetermined value. It is installed at a position separated by a distance. In the ultrasonic oblique angle flaw detection method shown in FIG. 17, an ultrasonic beam is output from the ultrasonic flaw detector 251 to the non-formation region of the welded portion 210 on the outer surface 200G of the electric resistance welded steel pipe 200. The acoustic beam is reflected once by the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200 and transmitted to the welded portion 210. The reflected ultrasonic beam is received by the ultrasonic flaw detector 251, and the received ultrasonic beam is analyzed and the welded portion 210 is analyzed. Inspect whether or not there is a defect.

図18に示す超音波斜角探傷法は、例えば下記の特許文献1に記載されている手法である。具体的に、図18に示す超音波斜角探傷法では、超音波ビームの送受信を行う超音波探傷子252が、電縫鋼管200の外表面200Gにおける溶接部210の非形成領域に設置されている。そして、図18に示す超音波斜角探傷法では、この超音波探傷子252から溶接部210に直射で超音波ビームを送信し、反射した超音波ビームを超音波探傷子252で受信して、受信した超音波ビームを解析して溶接部210に欠陥が存在するか否かを検査する。   The ultrasonic oblique angle flaw detection method shown in FIG. 18 is a method described in Patent Document 1 below, for example. Specifically, in the ultrasonic oblique angle flaw detection method shown in FIG. 18, an ultrasonic flaw detector 252 that transmits and receives an ultrasonic beam is installed in a region where the welded portion 210 is not formed on the outer surface 200 </ b> G of the electric resistance welded steel pipe 200. Yes. In the ultrasonic oblique angle flaw detection method shown in FIG. 18, an ultrasonic beam is transmitted directly from the ultrasonic flaw detector 252 to the welded portion 210, and the reflected ultrasonic beam is received by the ultrasonic flaw detector 252. The received ultrasonic beam is analyzed to check whether a defect exists in the welded portion 210.

また、下記の特許文献2には、超音波ビームの送信用と受信用とで別の超音波探傷子を設ける、いわゆるタンデム探傷法の技術が開示されている。
また、下記の特許文献3には、溶接鋼管の溶接部の外側上面に超音波探傷子を設ける超音波探傷法の技術が開示されている。
Patent Document 2 below discloses a so-called tandem flaw detection technique in which separate ultrasonic flaw detectors are provided for transmission and reception of ultrasonic beams.
Patent Document 3 below discloses an ultrasonic flaw detection technique in which an ultrasonic flaw detector is provided on the outer upper surface of a welded portion of a welded steel pipe.

特開2006−47026号公報JP 2006-47026 A 特許第4544240号公報Japanese Patent No. 4544240 特開平10−185881号公報JP-A-10-158881

微小な欠陥を検出するためには、なるべく高周波の超音波を利用することが有利であるが、この場合、被検体中での超音波の伝播距離が長いと超音波の減衰が大きくなる。そして、超音波の減衰が大きくなると、超音波の受信信号が小さくなるため、ノイズ成分との区別がしにくくなり、欠陥の検出が困難になる。   In order to detect minute defects, it is advantageous to use high-frequency ultrasonic waves as much as possible. In this case, if the propagation distance of ultrasonic waves in the subject is long, attenuation of the ultrasonic waves becomes large. When the attenuation of the ultrasonic wave increases, the received signal of the ultrasonic wave decreases, so that it is difficult to distinguish from the noise component, and it becomes difficult to detect the defect.

この点、上述した図17や図18等に示す超音波探傷法では、電縫鋼管中における超音波の伝播距離を短くするのにも限界があり、微小な欠陥を検出する手法としては不十分であった。   In this regard, the ultrasonic flaw detection method shown in FIGS. 17 and 18 described above has a limit in shortening the propagation distance of ultrasonic waves in the electric resistance welded steel pipe, and is insufficient as a technique for detecting minute defects. Met.

また、特許文献3には、上述したように溶接鋼管の溶接部の外側上面に超音波探傷子を設ける超音波探傷法の技術が開示されているが、0.5mm以下の表面近くの微小欠陥の検出やその寸法(サイズ)の評価には限界があった。   Further, as described above, Patent Document 3 discloses a technique of an ultrasonic flaw detection method in which an ultrasonic flaw detector is provided on the outer upper surface of a welded portion of a welded steel pipe. Detection and evaluation of its dimensions (size) were limited.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、微小な欠陥の検出も可能とする仕組みを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a mechanism that enables detection of minute defects.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。   As a result of intensive studies, the present inventor has conceived various aspects of the invention described below.

本発明の欠陥検査装置は、管軸方向に溶接部が形成された溶接鋼管に含まれる欠陥を検査する欠陥検査装置であって、前記溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子と、前記溶接鋼管の前記外表面における前記溶接部の外側から入射し、前記溶接鋼管の内表面付近における少なくとも前記溶接部を前記内表面に沿って集束点を変化させながら周方向に走査する超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子から送信する送信手段と、反射した前記超音波ビームを反射超音波ビームとして、前記フェイズドアレイ探触子を介して受信する受信手段と、前記走査した前記内表面の位置を第1方向にとり、前記溶接鋼管の前記外表面から前記内表面に向かう方向を第2方向にとって、前記反射超音波ビームの振幅値に基づく欠陥検査画像を生成する欠陥検査画像生成手段と、前記欠陥検査画像生成手段によって生成された欠陥検査画像をもとに欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定手段とを有し、前記送信手段から送信される超音波ビームの時間波形は、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、前記3つの局所ピークの絶対値のうち前記第2の局所ピークの絶対値が一番大きく、前記欠陥判定手段は、前記欠陥検査画像生成手段によって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信手段が受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有する領域に欠陥が存在しないと判定し、前記欠陥検査画像生成手段によって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信手段が受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第4の局所ピークを有する領域に欠陥が存在していると判定するA defect inspection apparatus according to the present invention is a defect inspection apparatus for inspecting a defect contained in a welded steel pipe in which a weld portion is formed in a pipe axis direction, and is installed outside the outer surface of the welded steel pipe, and includes a plurality of ultrasonic waves A phased array probe in which transducers are arranged, and incident from the outside of the welded portion on the outer surface of the welded steel pipe, and focuses at least the welded portion near the inner surface of the welded steel pipe along the inner surface. Transmitting means for transmitting an ultrasonic beam that scans in the circumferential direction while changing the point from the phased array probe, and the reflected ultrasonic beam as a reflected ultrasonic beam via the phased array probe The receiving means for receiving, the position of the scanned inner surface in the first direction, and the direction from the outer surface to the inner surface of the welded steel pipe in the second direction, A defect inspection image generating means for generating a defect inspection image based on amplitude values of the wave beam, the defect determining means for determining whether a defect on the basis exists a defect inspection image generated by the defect inspection image generating means has the door, time waveforms of the ultrasonic beams transmitted from the transmitting means has a positive or negative of the first local peak, then, the first local peak and of opposite polarity second A third local peak having the same polarity as that of the first local peak, and the absolute value of the second local peak among the absolute values of the three local peaks is one. Ban magnitude rather, the defect determination unit, among the areas of the generated defect inspection image by the defect inspection image generating means, the time waveform of the ultrasonic beam received by the receiving unit is, positive or negative of the first local Has a peak, then Determining that there is no defect in a region having a second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak and then having a third local peak having the same polarity as the first local peak; Of the region of the defect inspection image generated by the defect inspection image generating means, the time waveform of the ultrasonic beam received by the receiving means has a first local peak that is positive or negative, and then the first A second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak, followed by a third local peak having the same polarity as the first local peak, and further thereafter, the first local peak It is determined that a defect exists in a region having a fourth local peak having a polarity opposite to that of the peak .

本発明の欠陥検査方法は、管軸方向に溶接部が形成された溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子を備え、前記溶接鋼管に含まれる欠陥を検査する欠陥検査装置による欠陥検査方法であって、前記溶接鋼管の前記外表面における前記溶接部の外側から入射し、前記溶接鋼管の内表面付近における少なくとも前記溶接部を前記内表面に沿って集束点を変化させながら周方向に走査する超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子から送信する送信ステップと、反射した前記超音波ビームを反射超音波ビームとして、前記フェイズドアレイ探触子を介して受信する受信ステップと、前記走査した前記内表面の位置を第1方向にとり、前記溶接鋼管の前記外表面から前記内表面に向かう方向を第2方向にとって、前記反射超音波ビームの振幅値に基づく欠陥検査画像を生成する欠陥検査画像生成ステップと、前記欠陥検査画像生成ステップによって生成された欠陥検査画像をもとに欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定ステップとを有し、前記送信ステップで送信する超音波ビームの時間波形は、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、前記3つの局所ピークの絶対値のうち前記第2の局所ピークの絶対値が一番大きく、前記欠陥判定ステップは、前記欠陥検査画像生成ステップによって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信ステップで受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有する領域に欠陥が存在しないと判定し、前記欠陥検査画像生成ステップによって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信ステップで受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第4の局所ピークを有する領域に欠陥が存在していると判定するThe defect inspection method of the present invention includes a phased array probe that is installed outside the outer surface of a welded steel pipe in which a weld is formed in the pipe axis direction, and in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged, and the welded steel pipe A defect inspection method using a defect inspection apparatus for inspecting a defect contained in the welded steel pipe, which is incident from outside the welded portion on the outer surface of the welded steel pipe, and at least the welded portion near the inner surface of the welded steel pipe A transmitting step of transmitting from the phased array probe an ultrasonic beam that scans in a circumferential direction while changing a focal point along the surface; and the phased array probe using the reflected ultrasonic beam as a reflected ultrasonic beam. A receiving step for receiving via a contact, and a position of the scanned inner surface in a first direction, and a direction from the outer surface of the welded steel pipe toward the inner surface For the second direction, and the defect inspection image generating step of generating a defect inspection image based on the amplitude value of the reflected ultrasonic beam, or defect is present on the basis of the defect inspection image generated by the defect inspection image generating step A defect determination step for determining whether or not, and the time waveform of the ultrasonic beam transmitted in the transmission step has a positive or negative first local peak, and thereafter, the first local peak and Having a second local peak of opposite polarity, followed by a third local peak of the same polarity as the first local peak, and the second of the absolute values of the three local peaks the absolute value of the local peak top rather large, the defect judgment step, said one area of the defect inspection image generated defect inspection image generated by the step, the time of the ultrasonic beam received by the receiving step The shape has a first local peak that is positive or negative, followed by a second local peak of the opposite polarity to the first local peak, and then after that, the first local peak It is determined that there is no defect in a region having the third local peak of the same polarity, and the time waveform of the ultrasonic beam received in the reception step in the region of the defect inspection image generated by the defect inspection image generation step Has a first local peak that is positive or negative, followed by a second local peak of the opposite polarity to the first local peak, and then the same as the first local peak It is determined that there is a defect in a region having a third local peak with a polarity and then having a fourth local peak with a polarity opposite to the first local peak .

本発明のプログラムは、前記欠陥検査方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのものである。   The program of this invention is for making a computer perform each step in the said defect inspection method.

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムを記憶したものである。   The computer-readable storage medium of the present invention stores the program.

本発明によれば、微小な欠陥の検出も可能となる。   According to the present invention, it is possible to detect minute defects.

本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the defect inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態を示し、図1に示すフェイズドアレイ探触子を用いた欠陥検査の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the embodiment of this invention and shows the mode of the defect inspection using the phased array probe shown in FIG. 本発明の実施形態を示し、図1に示す受信部で受信した、ある1つの反射超音波ビームの受信波形の一例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows an example of the received waveform of a certain reflected ultrasound beam received with the receiving part shown in FIG. 本発明の実施形態を示し、図1に示す送信部から送信された超音波ビーム(送信波)の送信波形の一例を示す図である。It is a figure which shows embodiment of this invention and shows an example of the transmission waveform of the ultrasonic beam (transmission wave) transmitted from the transmission part shown in FIG. 本発明の実施形態を示し、図3−1に示す反射超音波ビームの受信波形となる原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating embodiment of this invention and demonstrating the principle used as the receiving waveform of the reflected ultrasonic beam shown to FIGS. 3-1. 本発明の実施形態を示し、図1に示す欠陥検査画像生成部による欠陥検査画像生成処理を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a defect inspection image generation process by a defect inspection image generation unit illustrated in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を示し、図1に示す欠陥サイズ算出部による欠陥サイズ算出処理を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating a defect size calculation process by a defect size calculation unit illustrated in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る欠陥検査装置による欠陥検査方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the defect inspection method by the defect inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明に係る実施形態の実施例を示し、欠陥検査に用いた電縫鋼管のサンプルを示す図である。It is a figure which shows the Example of embodiment which concerns on this invention, and shows the sample of the ERW steel pipe used for the defect inspection. 図7(a)に示す第1のサンプル鋼管について行った、水浸点集束探傷子を用いた欠陥探傷試験を説明する図である。It is a figure explaining the flaw detection test using the water immersion point focused flaw detector performed about the 1st sample steel pipe shown to Fig.7 (a). 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図1及び図2に示すフェイズドアレイ探触子と、図7(a)及び図8(a)に示す第1のサンプル鋼管との位置関係を示す図である。The example of embodiment which concerns on this invention is shown, and the positional relationship of the phased array probe shown to FIG.1 and FIG.2 and the 1st sample steel pipe shown to FIG. 7 (a) and FIG. 8 (a) is shown. FIG. 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図9に示す実験により得られた欠陥検査画像を示す図である。It is a figure which shows the Example of embodiment which concerns on this invention, and shows the defect inspection image obtained by the experiment shown in FIG. 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図10に示す−4.5°のフェイズドアレイ探触子と第1のサンプル鋼管との位置関係において、本発明に係る欠陥検査方法を用いた実験を説明する図である。FIG. 10 shows an example of the embodiment according to the present invention, and an experiment using the defect inspection method according to the present invention in the positional relationship between the −4.5 ° phased array probe shown in FIG. 10 and the first sample steel pipe. FIG. 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図9においてフェイズドアレイ探触子の位置をY方向に±1.0mm動かして、本発明に係る欠陥検査方法により得られた欠陥検査画像を示す図である。The figure which shows the Example of embodiment which concerns on this invention, and shows the defect inspection image obtained by moving the position of a phased array probe in a Y direction ± 1.0 mm in FIG. 9, and the defect inspection method which concerns on this invention It is. 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図9においてフェイズドアレイ探触子の位置をZ方向に±1.0mm動かして、本発明に係る欠陥検査方法により得られた欠陥検査画像を示す図である。The figure which shows the Example of embodiment which concerns on this invention, and shows the defect inspection image obtained by the defect inspection method which moves the position of a phased array probe in a Z direction in FIG. It is. 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図7(b)に示す第2のサンプル鋼管を使用して、本発明に係る欠陥検査方法を用いた実験結果を示す図である。The example of embodiment which concerns on this invention is shown, It is a figure which shows the experimental result using the defect inspection method which concerns on this invention using the 2nd sample steel pipe shown in FIG.7 (b). 本発明に係る実施形態の実施例を示し、図14に示す実験における欠陥サイズ算出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the Example of embodiment which concerns on this invention, and shows an example of the process sequence of the defect size calculation method in the experiment shown in FIG. 一般的な電縫鋼管の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of a general ERW steel pipe. 一般的な超音波斜角探傷法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a general ultrasonic oblique angle flaw detection method. 一般的な超音波斜角探傷法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a general ultrasonic oblique angle flaw detection method.

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。   Hereinafter, embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置100の概略構成の一例を示す図である。この欠陥検査装置100は、溶接鋼管の一種である電縫鋼管200に含まれる欠陥を検査するための装置である。
また、図2は、本発明の実施形態を示し、図1に示すフェイズドアレイ探触子110を用いた欠陥検査の様子を示す模式図である。なお、図2において、図1に示す構成及び図16(b)に示す構成と同様の構成には、同じ符号を付している。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a defect inspection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. This defect inspection apparatus 100 is an apparatus for inspecting defects included in an electric resistance welded steel pipe 200 which is a kind of welded steel pipe.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of defect inspection using the phased array probe 110 shown in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 and FIG. 16B are denoted by the same reference numerals.

本実施形態においては、欠陥検査装置100は、電縫鋼管200の管軸方向(図2の220)に形成された溶接部210に含まれる欠陥を検査する場合を想定した例について説明を行う。また、図1には、図2に示した電縫鋼管200の断面(より詳細には、電縫鋼管200の断面のうちの溶接部210付近)が示されている。   In this embodiment, the defect inspection apparatus 100 demonstrates the example supposing the case where the defect contained in the welding part 210 formed in the pipe-axis direction (220 of FIG. 2) of the ERW steel pipe 200 is inspected. 1 shows a cross section of the electric resistance welded pipe 200 shown in FIG. 2 (more specifically, the vicinity of the welded portion 210 in the cross section of the electric resistance welded pipe 200).

本実施形態に係る欠陥検査装置100は、図1及び図2に示すように、フェイズドアレイ探触子110と、制御処理装置120を有して構成されている。
また、制御処理装置120は、図1に示すように、被検体条件入力部121と、送受信条件設定部122と、送受信制御部123と、送信部124−1と、受信部124−2と、受信信号処理部125と、欠陥検査画像生成部126と、欠陥判定部127と、欠陥サイズ算出部128と、記録・表示部129を有して構成されている。なお、図1に示す例では、送信部124−1と受信部124−2とが独立した構成として図示しているが、例えば、これらを1つの送受信部124として構成してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the defect inspection apparatus 100 according to the present embodiment is configured to include a phased array probe 110 and a control processing device 120.
As shown in FIG. 1, the control processing device 120 includes a subject condition input unit 121, a transmission / reception condition setting unit 122, a transmission / reception control unit 123, a transmission unit 124-1, a reception unit 124-2, The reception signal processing unit 125, the defect inspection image generation unit 126, the defect determination unit 127, the defect size calculation unit 128, and the recording / display unit 129 are configured. In the example illustrated in FIG. 1, the transmission unit 124-1 and the reception unit 124-2 are illustrated as independent configurations. However, for example, they may be configured as one transmission / reception unit 124.

フェイズドアレイ探触子110は、図1及び図2に示すように、電縫鋼管200の外表面200Gの外側に設置され(より具体的には、電縫鋼管200の外表面200Gの外側であって電縫鋼管200の外表面200Gから所定の距離だけ離れた溶接部210の上方の位置に設置され)、複数の超音波振動子111が配列されて形成されている。ここで、本実施形態においては、フェイズドアレイ探触子110には、例えばM個の超音波振動子111が設けられているものとする。
また、フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200の外表面200Gとの間には、図2に示すように、超音波ビーム112(図1に示す超音波ビーム112−1〜112−N)を効率的に伝播させるための媒体として水が存在している。
また、フェイズドアレイ探触子110の超音波振動子111は、図2に示すように、超音波ビーム112を管軸方向220に集束させるための湾曲面を有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the phased array probe 110 is installed outside the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200 (more specifically, outside the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200). A plurality of ultrasonic transducers 111 are arranged and formed at a position above the welded portion 210 that is a predetermined distance away from the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200. Here, in this embodiment, it is assumed that the phased array probe 110 is provided with, for example, M ultrasonic transducers 111.
Further, between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the electric resistance welded steel pipe 200, as shown in FIG. 2, an ultrasonic beam 112 (ultrasonic beams 112-1 to 112-N shown in FIG. 1). Water is present as a medium for efficiently propagating water.
Further, the ultrasonic transducer 111 of the phased array probe 110 has a curved surface for focusing the ultrasonic beam 112 in the tube axis direction 220 as shown in FIG.

図1に示す被検体条件入力部121は、被検体である電縫鋼管200の条件(被検体条件)を入力する処理を行う。例えば、被検体条件入力部121は、ユーザにより操作入力された被検体条件を制御処理装置120内に入力する処理を行う。ここで、被検体条件としては、例えば、電縫鋼管200の外径(直径)や管厚み、造管速度などが挙げられる。   The subject condition input unit 121 illustrated in FIG. 1 performs a process of inputting conditions (subject conditions) of the electric resistance welded steel pipe 200 that is the subject. For example, the subject condition input unit 121 performs a process of inputting the subject condition input by the user into the control processing device 120. Here, examples of the subject condition include an outer diameter (diameter), a pipe thickness, and a pipe making speed of the electric resistance welded pipe 200.

図1に示す送受信条件設定部122は、被検体条件入力部121により入力された被検体条件に基づいて、送受信条件を設定する処理を行う。例えば、送受信条件設定部122は、送受信条件として、水距離(フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200の外表面200Gとの距離)や、送受信で使用するチャネル数(送受信で使用する超音波振動子111の数)、送信波のエネルギー値、内表面200Nに集束させる送信波の集束深さ・角度範囲・角度切り替えピッチ、受信信号の増幅度、1回の受信で受信信号を収録する時間幅、n回目と(n+1)回目の送受信を行う時間間隔等を設定する。   The transmission / reception condition setting unit 122 illustrated in FIG. 1 performs processing for setting transmission / reception conditions based on the subject condition input by the subject condition input unit 121. For example, the transmission / reception condition setting unit 122 includes, as transmission / reception conditions, a water distance (distance between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200) and the number of channels used for transmission / reception (ultrasound used for transmission / reception). The number of transducers 111), the energy value of the transmission wave, the focusing depth / angle range / angle switching pitch of the transmission wave focused on the inner surface 200N, the amplification degree of the reception signal, and the time for recording the reception signal in one reception The width, the time interval for performing the nth and (n + 1) th transmission / reception, and the like are set.

図1に示す送受信制御部123は、送受信条件設定部122で設定された送受信条件に基づいて、送信部124−1、受信部124−2及びフェイズドアレイ探触子110を制御する。   The transmission / reception control unit 123 illustrated in FIG. 1 controls the transmission unit 124-1, the reception unit 124-2, and the phased array probe 110 based on the transmission / reception conditions set by the transmission / reception condition setting unit 122.

以下の表1に、送受信条件設定部122で設定される送受信条件の一例と、その送受信条件に応じた送受信制御部123による制御内容の一例を示す。   Table 1 below shows an example of the transmission / reception conditions set by the transmission / reception condition setting unit 122 and an example of the contents of control by the transmission / reception control unit 123 according to the transmission / reception conditions.

Figure 0006197458
Figure 0006197458

ここで、本実施形態においては、送受信制御部123は、表1に示す「送受信で使用するチャネル数」の送受信条件に対して、フェイズドアレイ探触子110に設けられているM個の超音波振動子111を設定するものとする。   Here, in the present embodiment, the transmission / reception control unit 123 performs M ultrasonic waves provided in the phased array probe 110 with respect to the transmission / reception condition of “number of channels used in transmission / reception” shown in Table 1. It is assumed that the vibrator 111 is set.

図1に示す送信部124−1は、送受信制御部123による制御に基づいて、フェイズドアレイ探触子110(より具体的には、M個の超音波振動子111)から各超音波ビーム112−1〜112−Nを送信する処理を行う。具体的に、送信部124−1は、電縫鋼管200の外表面200Gにおける溶接部210の外側から入射し、電縫鋼管200の内表面付近(内表面200N付近)における少なくとも溶接部210を内表面200Nに沿って集束点を変化させながら走査する超音波ビーム112−1〜112−Nを、フェイズドアレイ探触子110から送信する。   The transmission unit 124-1 shown in FIG. 1 is based on the control by the transmission / reception control unit 123, and each ultrasonic beam 112-from the phased array probe 110 (more specifically, the M ultrasonic transducers 111). The process which transmits 1-112-N is performed. Specifically, the transmitter 124-1 is incident from the outside of the welded portion 210 on the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200, and includes at least the welded portion 210 near the inner surface (near the inner surface 200N) of the ERW steel pipe 200. Ultrasound beams 112-1 to 112 -N that are scanned while changing the focal point along the surface 200 N are transmitted from the phased array probe 110.

図1に示す受信部124−2は、送受信制御部123による制御に基づいて、反射した各超音波ビーム112−1〜112−Nを各反射超音波ビームとして、フェイズドアレイ探触子110(より具体的には、M個の超音波振動子111)を介して受信する処理を行う。   The receiving unit 124-2 shown in FIG. 1 uses the reflected ultrasonic beams 112-1 to 112-N as reflected ultrasonic beams based on the control by the transmission / reception control unit 123, and the phased array probe 110 (from Specifically, a process of receiving via M ultrasonic transducers 111) is performed.

図1に示す受信信号処理部125は、受信部124−2で受信した各反射超音波ビーム(受信信号)を処理する。例えば、受信信号処理部125は、各反射超音波ビームごとに、M個の超音波振動子111を介して受信したM個の受信信号を加算して、1つの合成受信信号とする処理を行う。   The reception signal processing unit 125 illustrated in FIG. 1 processes each reflected ultrasonic beam (reception signal) received by the reception unit 124-2. For example, the reception signal processing unit 125 performs a process of adding M reception signals received via the M ultrasonic transducers 111 for each reflected ultrasonic beam to form one combined reception signal. .

図1に示す欠陥検査画像生成部126は、超音波ビーム112−1〜112−Nで走査した電縫鋼管200の内表面200Nの位置を第1方向(例えば水平方向)にとり、電縫鋼管200の外表面200Gから内表面200Nに向かう方向を第2方向(例えば鉛直方向)にとって、受信部124−2で受信した各反射超音波ビームの振幅値に基づく欠陥検査画像を生成する処理を行う。ここで、欠陥検査画像生成部126による欠陥検査画像生成処理について、図3−1及び図4を用いて以下に説明する。   The defect inspection image generator 126 shown in FIG. 1 takes the position of the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200 scanned with the ultrasonic beams 112-1 to 112-N in the first direction (for example, the horizontal direction), and uses the ERW steel pipe 200. A process of generating a defect inspection image based on the amplitude value of each reflected ultrasonic beam received by the receiving unit 124-2 is performed with the direction from the outer surface 200G toward the inner surface 200N being a second direction (for example, the vertical direction). Here, the defect inspection image generation processing by the defect inspection image generation unit 126 will be described below with reference to FIGS.

図3−1は、本発明の実施形態を示し、図1に示す受信部124−2で受信した(より具体的には、図1に示す受信信号処理部125で信号処理を行った後の)、ある1つの反射超音波ビームの受信波形の一例を示す図である。
ここで、図3−1の横軸は、受信部124−2で受信した時間を示している。また、図3−1の縦軸は、反射超音波ビームの振幅値を示し、図3−1では、反射超音波ビームの振幅レベルが±100%の範囲に収まるように図示している。
3A illustrates an embodiment of the present invention, and the signal is received by the reception unit 124-2 illustrated in FIG. 1 (more specifically, after the signal processing is performed by the reception signal processing unit 125 illustrated in FIG. 1). FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a received waveform of a certain reflected ultrasonic beam.
Here, the horizontal axis of FIG. 3A represents the time received by the receiving unit 124-2. The vertical axis in FIG. 3A represents the amplitude value of the reflected ultrasonic beam, and FIG. 3A illustrates the amplitude level of the reflected ultrasonic beam within a range of ± 100%.

また、図3−1には、欠陥検査画像を生成する際の白黒の階調の決定における具体例が示されている。図3−1に示す例では、反射超音波ビームの振幅値が正の第1閾値301である20(%)よりも大きい値の位置の色を白色とし、反射超音波ビームの振幅値が前記第1閾値301よりも小さい負の第2閾値302である−20(%)よりも小さい値の位置の色を黒色とする例が示されている。また、図3−1に示す例では、反射超音波ビームの振幅値が、第1閾値301である20(%)と第2閾値302である−20(%)との間の値の位置の色を灰色とする例が示されている。なお、図3−1は、欠陥検査画像を生成する際の白黒の階調の決定における一例を示したものに過ぎず、他の方法によって白黒の階調を決定してもよい。また、本実施形態においては、図3−1において、反射超音波ビームの振幅値が第1閾値301である20(%)よりも大きい値の位置の色を白色と定めているが、この白色範囲のうち、反射超音波ビームの振幅値がより大きいほど白色の濃度を濃くして、白色に階調を持たせる態様も本実施形態に含まれる。同様に、本実施形態においては、図3−1において、反射超音波ビームの振幅値が第2閾値302である−20(%)よりも小さい値の位置の色を黒色と定めているが、この黒色範囲のうち、反射超音波ビームの振幅値がより小さいほど黒色の濃度を濃くして、黒色に階調を持たせる態様も本実施形態に含まれる。   FIG. 3A shows a specific example in determining the black and white gradation when generating the defect inspection image. In the example illustrated in FIG. 3A, the color of the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger than 20 (%) which is the positive first threshold value 301 is white, and the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is the above-described value. An example is shown in which the color at a position smaller than −20 (%), which is a negative second threshold 302 smaller than the first threshold 301, is black. Further, in the example illustrated in FIG. 3A, the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is a value between the first threshold value 301 (20) and the second threshold value 302 (−20). An example in which the color is gray is shown. FIG. 3A is only an example in determining the black and white gradations when generating the defect inspection image, and the black and white gradations may be determined by other methods. Further, in the present embodiment, in FIG. 3A, the color at the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger than 20 (%) which is the first threshold value 301 is defined as white. A mode in which the white density is increased as the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger in the range and the white has a gradation is also included in the present embodiment. Similarly, in the present embodiment, in FIG. 3-1, the color of the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is smaller than −20 (%), which is the second threshold 302, is defined as black. In this black range, an embodiment in which the density of black is increased as the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is smaller, and the gradation is given to black is also included in this embodiment.

また、図3−1では、第1の白色、第1の黒色及び第2の白色が現れる部分が、電縫鋼管200の内表面200Nで反射した反射超音波ビームの受信信号を示し、第2の黒色が現れる部分が、電縫鋼管200の内表面200N付近に存在する欠陥で反射した反射超音波ビームの受信信号を示している。これについて、以下に、図3−2及び図3−3を用いて詳細に説明を行う。   Further, in FIG. 3A, a portion where the first white color, the first black color, and the second white color appear indicates a reception signal of the reflected ultrasonic beam reflected by the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200, and the second The portion where the black color appears shows the reception signal of the reflected ultrasonic beam reflected by the defect existing in the vicinity of the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200. This will be described in detail below with reference to FIGS. 3-2 and 3-3.

図3−2は、本発明の実施形態を示し、図1に示す送信部124−1から送信された超音波ビーム(送信波)の送信波形の一例を示す図である。この図3−2において、横軸は時間を示し、縦軸は送信波の振幅値を示している。図3−2に示すように、超音波ビームの送信波形は、正の極性の第1の局所ピーク321を有し、その後に、負の極性の第2の局所ピーク322を有し、更にその後に、正の極性の第3の局所ピーク323を有するものである。即ち、第2の局所ピーク322を挟んで、その直前に第1の局所ピーク321、直後に第3の局所ピーク323を有するものである。ここで、フェイズドアレイ探触子110の特性上、3つの局所ピークの絶対値のうち、第2の局所ピーク322の絶対値が一番大きな値となる。また、図3−2の例に示すように、超音波ビームの送信波形は、第1の局所ピーク321の前に、負の極性の小さな振幅値の落ち込みを示すことがあるが、このような小さな振幅値の落ち込みの有無は、以下で説明する本願発明の欠陥検査には影響しない。
また、図3−3は、本発明の実施形態を示し、図3−1に示す反射超音波ビームの受信波形となる原理を説明するための図である。
FIG. 3-2 is a diagram illustrating an example of a transmission waveform of an ultrasonic beam (transmission wave) transmitted from the transmission unit 124-1 illustrated in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3-2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amplitude value of the transmission wave. As shown in FIG. 3-2, the transmission waveform of the ultrasonic beam has a first local peak 321 having a positive polarity, followed by a second local peak 322 having a negative polarity, and then And a third local peak 323 having a positive polarity. That is, the first local peak 321 is provided immediately before and the third local peak 323 is provided immediately after the second local peak 322. Here, due to the characteristics of the phased array probe 110, the absolute value of the second local peak 322 is the largest value among the absolute values of the three local peaks. Further, as shown in the example of FIG. 3-2, the transmission waveform of the ultrasonic beam may show a drop of a small amplitude value having a negative polarity before the first local peak 321. The presence or absence of a small amplitude value does not affect the defect inspection of the present invention described below.
FIG. 3C is a diagram for explaining the principle of the reception waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3A according to the embodiment of the present invention.

図3−3(a)は、電縫鋼管200の断面を示す図である。図3−3(a)には、電縫鋼管200の内表面200N付近に欠陥が存在している場合を図示している。
図3−3(b)は、図3−2に示す超音波ビーム(送信波)が、図3−3(a)に示す欠陥の欠陥先端部で反射した反射超音波ビームの受信波形の一例を示している。この図3−3(b)において、横軸は時間を示し、縦軸は当該反射超音波ビームの振幅値を示している。この図3−3(b)に示す反射超音波ビームの受信波形は、図3−2に示す超音波ビーム(送信波)の送信波形に準じたものとなっている。
図3−3(c)は、図3−2に示す超音波ビーム(送信波)が、図3−3(a)に示す電縫鋼管200の内表面200Nで反射した反射超音波ビームの受信波形の一例を示している。この図3−3(c)において、横軸は時間を示し、縦軸は当該反射超音波ビームの振幅値を示している。この図3−3(c)に示す反射超音波ビームの受信波形は、図3−2に示す超音波ビーム(送信波)の送信波形に準じたものとなっている。
FIG. 3A is a diagram illustrating a cross section of the electric resistance welded steel pipe 200. FIG. 3A illustrates a case where a defect exists near the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200. FIG.
FIG. 3B is an example of the received waveform of the reflected ultrasonic beam reflected by the defect tip of the defect shown in FIG. 3A from the ultrasonic beam (transmission wave) shown in FIG. 3B. Is shown. In FIG. 3B, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amplitude value of the reflected ultrasonic beam. The reception waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3-3 (b) is based on the transmission waveform of the ultrasonic beam (transmission wave) shown in FIG. 3-2.
FIG. 3-3 (c) shows the reception of the reflected ultrasonic beam reflected by the inner surface 200N of the electric resistance welded steel pipe 200 shown in FIG. 3-3 (a) from the ultrasonic beam (transmission wave) shown in FIG. 3-2. An example of a waveform is shown. In FIG. 3C, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amplitude value of the reflected ultrasonic beam. The reception waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3-3 (c) is based on the transmission waveform of the ultrasonic beam (transmission wave) shown in FIG. 3-2.

送信波の伝播距離が、電縫鋼管200の内表面200Nよりも欠陥の欠陥先端部までの方が短いため、図3−3(b)に示す反射超音波ビームは、図3−3(c)に示す反射超音波ビームよりも時間的に早く受信部124−2で受信される。
そして、図3−3(a)に示す欠陥を有する電縫鋼管200に対して図3−2に示す超音波ビーム(送信波)を送信した場合には、図3−3(d)に示すように、図3−3(b)に示す反射超音波ビームの受信波形と図3−3(c)に示す反射超音波ビームの受信波形とを合成した受信波形が、実際の反射超音波ビームの受信波形として受信部124−2で受信されることになる。この図3−3(d)に示す反射超音波ビームの受信波形は、図3−1に示す反射超音波ビームの受信波形を模式的に図示したものに相当する。
例えば、図3−3(a)に示す電縫鋼管200において欠陥が存在しない場合には、図3−3(b)に示す反射超音波ビームの受信波形は得られないため、この場合、受信部124−2で受信する反射超音波ビームの受信波形は、図3(c)に示すものとなる。
Since the propagation distance of the transmission wave is shorter to the defect tip of the defect than the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200, the reflected ultrasonic beam shown in FIG. ) And received by the receiving unit 124-2 earlier than the reflected ultrasonic beam shown in FIG.
When the ultrasonic beam (transmission wave) shown in FIG. 3-2 is transmitted to the electric resistance welded steel pipe 200 having the defect shown in FIG. 3-3 (a), it is shown in FIG. 3-3 (d). Thus, the received waveform obtained by synthesizing the received waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3-3 (b) and the received waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3-3 (c) is an actual reflected ultrasonic beam. Is received by the receiving unit 124-2 as a received waveform. The received waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3-3 (d) corresponds to a schematic diagram of the received waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG.
For example, when there is no defect in the electric resistance welded pipe 200 shown in FIG. 3-3 (a), the reception waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3-3 (b) cannot be obtained. The reception waveform of the reflected ultrasonic beam received by the unit 124-2 is as shown in FIG.

図4は、本発明の実施形態を示し、図1に示す欠陥検査画像生成部126による欠陥検査画像生成処理を説明するための模式図である。
図4(a)には、図3−1に示した反射超音波ビームの受信波形のうち、時間が55.4μs〜55.8μsの間のみのものを抽出して図示したものである。図4(a)において、図4(a)に示す反射超音波ビームをWnとし、時間が55.4μsの際の反射超音波ビームWnの振幅値をWn(1)とし、それ以降の反射超音波ビームWnの振幅値をWn(2),・・・とする。また、図4において、反射超音波ビームWnの各振幅値間は、反射超音波ビームWnのサンプリング周期である。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the defect inspection image generation processing by the defect inspection image generation unit 126 shown in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4A shows the extracted waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3A that is extracted only during the period of 55.4 μs to 55.8 μs. Figure 4 (a), the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 4 (a) and W n, time and W n (1) the amplitude of the reflected ultrasound beams W n during 55.4Myuesu, thereafter Let W n (2),... Be the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W n . Further, in FIG. 4, between the amplitude values of the reflected ultrasound beams W n is the sampling period of the reflected ultrasonic beam W n.

図4(b)には、欠陥検査画像を形成するための複数のメッシュからなるメッシュ構造が示されている。このメッシュ構造は、フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200の外表面200Gとの間に介在する水中を超音波ビームが伝播した際の反射超音波ビームWnの振幅値に基づく色を付与するための第1メッシュ群410と、電縫鋼管200の内部を超音波ビームが伝播した際の反射超音波ビームWnの振幅値に基づく色を付与するための第2メッシュ群420からなる。図4(b)に示すメッシュ構造の一番左の列のメッシュ群には、図1に示す超音波ビーム112−1を送信した際のその反射超音波ビームW1の振幅値に基づく色が付与され、図4(b)に示すメッシュ構造の一番右の列のメッシュ群には、図1に示す超音波ビーム112−Nを送信した際のその反射超音波ビームWNの振幅値に基づく色が付与される。即ち、このメッシュ構造は、超音波ビーム112−1〜112−Nで走査した電縫鋼管200の内表面200Nの位置を第1方向である横方向(水平方向)にとり、電縫鋼管200の外表面200Gから内表面200Nに向かう方向を第2方向である縦方向(より具体的には、上から下に向かう鉛直方向)にとっている。また、第2メッシュ群420において、各列ごとの各メッシュの側面の角度は、対応する超音波ビームの屈折角に応じた角度となっている。 FIG. 4B shows a mesh structure including a plurality of meshes for forming a defect inspection image. This mesh structure provides a color based on the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W n when the ultrasonic beam propagates through the water interposed between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200. And a second mesh group 420 for imparting a color based on the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W n when the ultrasonic beam propagates through the interior of the ERW steel pipe 200. The mesh group in the leftmost column of the mesh structure shown in FIG. 4B has a color based on the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W 1 when the ultrasonic beam 112-1 shown in FIG. 1 is transmitted. The mesh group in the rightmost column of the mesh structure shown in FIG. 4B is set to the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W N when the ultrasonic beam 112-N shown in FIG. 1 is transmitted. Based on the color. That is, this mesh structure takes the position of the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200 scanned by the ultrasonic beams 112-1 to 112-N in the horizontal direction (horizontal direction) which is the first direction, and the outside of the ERW steel pipe 200. The direction from the surface 200G toward the inner surface 200N is the vertical direction (more specifically, the vertical direction from top to bottom) as the second direction. In the second mesh group 420, the angle of the side surface of each mesh for each column is an angle corresponding to the refraction angle of the corresponding ultrasonic beam.

例えば、図4(a)に示す反射超音波ビームWnの各振幅値が得られた場合、図4(a)に示す反射超音波ビームWnの各振幅値は、例えば電縫鋼管200の内部を超音波ビームが伝播した際の反射超音波ビームWnの振幅値であるため、図4(b)に示すように、n番目の列のメッシュ群に上から順に、Wn(1)の振幅値に基づく色、Wn(2)の振幅値に基づく色、・・・のようにして色が付与される。同様にして、反射超音波ビームWn-1の振幅値については、図4(b)に示すように、n−1番目の列のメッシュ群に上から順に、Wn-1(1)の振幅値に基づく色、Wn-1(2)の振幅値に基づく色、・・・のようにして色が付与される。このように、図4(b)に示すメッシュ構造には、各反射超音波ビームの時間ごとの各振幅値に基づく色が鉛直方向(列方向)に順次付与されるため、このメッシュ構造の鉛直方向(より具体的には、上から下に向かう方向)は、時間の経過(より具体的には、反射超音波ビームWnを受信部124−2で受信した時刻に関する情報)を示しているともいえる。この図4(b)に示すメッシュ構造は、フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200の外表面200Gとの距離や超音波ビームの伝播速度などから得られる時間情報を考慮して、第1メッシュ群410にはフェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200の外表面200Gとの間に介在する水中を超音波ビームが伝播した際の振幅値に基づく色が付与されるように、また、第2メッシュ群420には電縫鋼管200の内部を超音波ビームが伝播した際の振幅値に基づく色が付与されるように、予め、欠陥検査画像生成部126で設定されているものである。 For example, if the amplitude values of the reflected ultrasound beams W n shown in FIG. 4 (a) is obtained, the amplitude of the reflected ultrasound beams W n shown in FIG. 4 (a), for example, the electric resistance welded steel pipe 200 Since this is the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W n when the ultrasonic beam propagates in the interior, as shown in FIG. 4B, the mesh group in the n th column is sequentially W n (1). A color based on the amplitude value of W n , a color based on the amplitude value of W n (2),... Similarly, with respect to the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W n−1 , as shown in FIG. 4B, the mesh group of the ( n− 1) -th column is sequentially assigned to W n−1 (1). A color based on the amplitude value, a color based on the amplitude value of W n-1 (2),... As described above, since the mesh structure shown in FIG. 4B is sequentially given in the vertical direction (column direction) the color based on the amplitude value of each reflected ultrasonic beam for each time, the vertical direction of the mesh structure is shown. The direction (more specifically, the direction from the top to the bottom) indicates the passage of time (more specifically, information related to the time when the reflected ultrasonic beam W n is received by the receiving unit 124-2). It can be said. The mesh structure shown in FIG. 4B is the first in consideration of time information obtained from the distance between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200, the propagation speed of the ultrasonic beam, and the like. The mesh group 410 is provided with a color based on the amplitude value when the ultrasonic beam propagates through the water interposed between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200, The second mesh group 420 is set in advance by the defect inspection image generation unit 126 so that a color based on the amplitude value when the ultrasonic beam propagates through the ERW steel pipe 200 is given. .

以上のようにして、図4(b)に示すメッシュ構造に、各反射超音波ビームの各振幅値に基づく色を付与すると、例えば図4(c)に示すような欠陥検査画像が得られる。なお、図4(c)に示す欠陥検査画像では、電縫鋼管200の内表面200Nに相当する位置よりも下側の領域については、重要ではないため一部省略している。   As described above, when a color based on each amplitude value of each reflected ultrasonic beam is given to the mesh structure shown in FIG. 4B, for example, a defect inspection image as shown in FIG. 4C is obtained. In the defect inspection image shown in FIG. 4C, the region below the position corresponding to the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200 is not important and is partially omitted.

ここで、再び、図1の説明に戻る。
図1に示す欠陥判定部127は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像に基づいて、欠陥が存在するか否かの判定を行う。具体的に、欠陥判定部127は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像において、電縫鋼管200の内表面200Nから外表面200Gに向かう方向に、第1の白色、第1の黒色、第2の白色の次に第2の黒色が現れる位置に欠陥が存在すると判定する。図4(c)に示す欠陥検査画像では、領域401で示す箇所に欠陥が存在していると判定される。この欠陥判定は、図3−1〜図3−3を用いて以下のように説明することができる。
Here, it returns to description of FIG. 1 again.
The defect determination unit 127 illustrated in FIG. 1 determines whether a defect exists based on the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126. Specifically, the defect determination unit 127 includes a first white color and a first white color in the direction from the inner surface 200N to the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200 in the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126. It is determined that there is a defect at a position where the second black appears after black and second white. In the defect inspection image shown in FIG. 4C, it is determined that a defect exists at the location indicated by the region 401. This defect determination can be described as follows using FIGS. 3-1 to 3-3.

本実施形態においては、送信部124−1は、図3−2に示すような送信波を送信しており、電縫鋼管200の内表面200N付近に欠陥が存在しない場合には、内表面200Nから反射される反射超音波ビームは、送信波と同じ波形のものが受信部124−2で受信される。
また、電縫鋼管200の内表面200N付近に欠陥が存在する場合には、図3−3を用いて説明したように、時刻Bの地点に反射超音波ビームの波形が現れる。この場合、図4(c)に示す欠陥検査画像で考えると、図3−1で示したように、第2の黒色として示されることになる。
In the present embodiment, the transmitter 124-1 transmits a transmission wave as shown in FIG. 3-2, and when there is no defect near the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200, the inner surface 200N. The reflected ultrasonic beam reflected from the beam having the same waveform as the transmitted wave is received by the receiving unit 124-2.
In addition, when there is a defect near the inner surface 200N of the electric resistance welded steel pipe 200, the waveform of the reflected ultrasonic beam appears at the point of time B as described with reference to FIG. In this case, considering the defect inspection image shown in FIG. 4C, the second black color is shown as shown in FIG.

図3−1に示す反射超音波ビームの波形では、右から左に向かう方向が電縫鋼管200の内表面200Nから外表面200Gに向かう方向に相当する。図3−3を用いて説明したように、内表面200Nに相当する振幅値は、図3−1に示す右から左に向かう方向に、第1の白色に係る振幅値、第1の黒色に係る振幅値、第2の白色に係る振幅値で構成される。そして、内表面200N付近に欠陥が存在する場合には、第2の白色に係る振幅値の次に(より具体的には、第2の白色に係る振幅値よりも時間的に前に)、第2の黒色に係る振幅値が出現する。   In the waveform of the reflected ultrasonic beam shown in FIG. 3A, the direction from right to left corresponds to the direction from the inner surface 200N to the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200. As described with reference to FIG. 3C, the amplitude value corresponding to the inner surface 200N is changed from the right to the left shown in FIG. The amplitude value is related to the amplitude value related to the second white color. If there is a defect in the vicinity of the inner surface 200N, next to the amplitude value related to the second white color (more specifically, before the amplitude value related to the second white color), An amplitude value related to the second black color appears.

ここで、再び、図1の説明に戻る。
図1に示す欠陥サイズ算出部128は、欠陥判定部127において欠陥が存在すると判定された場合に、その欠陥のサイズを算出する処理を行う。具体的に、欠陥サイズ算出部128は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像において、第1の白色が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻と第2の白色が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻との中間の時刻をA(図3−1のA)とし、第2の黒色が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最小値(即ち、最も黒色の濃度が高い)の位置に相当する時刻をB(図3−1のB)とし、|A−B|に基づいて欠陥のサイズを算出する。具体的に、図5及び図3−1を用いて説明を行う。
Here, it returns to description of FIG. 1 again.
The defect size calculation unit 128 illustrated in FIG. 1 performs processing for calculating the size of a defect when the defect determination unit 127 determines that a defect exists. Specifically, the defect size calculation unit 128 corresponds to a position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among positions where the first white appears in the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126. The time between the time and the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the second white appears is A (A in FIG. 3A), and the second black appears. The time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is the minimum value (that is, the highest black density) among the positions is B (B in FIG. 3A), and the defect is based on | A-B | Calculate the size of. Specifically, description will be made with reference to FIGS. 5 and 3-1.

図5は、本発明の実施形態を示し、図1に示す欠陥サイズ算出部128による欠陥サイズ算出処理を説明するための模式図である。この図5には、図4(c)に示す欠陥検査画像の領域401における拡大図が示されている。
図5は、図4(b)に示すメッシュで形成されているが、欠陥サイズ算出部128は、まず、図3−1に示すように内表面200Nの内側で欠陥に対応する第2の黒色が出現する反射超音波ビームを抽出する。そして、欠陥サイズ算出部128は、抽出した反射超音波ビームのうち、第2の黒色が内表面から一番時間的に離れている反射超音波ビームWn(図3−1)を選択する。
次いで、欠陥サイズ算出部128は、選択した反射超音波ビームWnにおいて、第1の白色に対応する振幅値のうちの最大の振幅値における時刻と第2の白色に対応する振幅値のうちの最大の振幅値における時刻との中間の時刻をA(図3−1のA)とし、第2の黒色に対応する振幅値のうちの最小の振幅値における時刻をB(図3−1のB)とする。そして、欠陥サイズ算出部128は、|A−B|に基づいて欠陥のサイズSを算出する。
より詳細に、欠陥検査画像の鉛直方向(上下方向)は、図3−1及び図4に示すように反射超音波ビームの時刻に関する情報であるため、欠陥サイズ算出部128は、まず、|A−B|から時間Δtを求める。次いで、欠陥サイズ算出部128は、時間Δtと、電縫鋼管200の鋼材における超音波ビーム(反射超音波ビーム)の音速とに基づいて、欠陥サイズSを算出する。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the defect size calculation processing by the defect size calculation unit 128 shown in FIG. 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 shows an enlarged view of the region 401 of the defect inspection image shown in FIG.
5 is formed with the mesh shown in FIG. 4B, the defect size calculation unit 128 first has a second black color corresponding to the defect inside the inner surface 200N as shown in FIG. 3-1. Extract the reflected ultrasonic beam that appears. Then, the defect size calculation unit 128 selects the reflected ultrasonic beam W n (FIG. 3A) in which the second black color is most distant from the inner surface among the extracted reflected ultrasonic beams.
Next, in the selected reflected ultrasonic beam W n , the defect size calculation unit 128 includes the time at the maximum amplitude value among the amplitude values corresponding to the first white color and the amplitude value corresponding to the second white color. A time intermediate between the time of the maximum amplitude value is A (A in FIG. 3A), and the time at the minimum amplitude value among the amplitude values corresponding to the second black color is B (B in FIG. 3A). ). Then, the defect size calculation unit 128 calculates the defect size S based on | A−B |.
More specifically, since the vertical direction (vertical direction) of the defect inspection image is information regarding the time of the reflected ultrasonic beam as shown in FIGS. 3A and 4, the defect size calculation unit 128 firstly determines | A The time Δt is obtained from −B |. Next, the defect size calculation unit 128 calculates the defect size S based on the time Δt and the sound speed of the ultrasonic beam (reflected ultrasonic beam) in the steel material of the ERW steel pipe 200.

ここで、再び、図1の説明に戻る。
図1に示す記録・表示部129は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像や、欠陥判定部127による欠陥判定結果、欠陥サイズ算出部128による欠陥サイズ算出結果等を、記録したり表示したりする処理を行う。さらに、記録・表示部129は、必要に応じて、各種のデータや各種の情報を記録したり表示したりする処理を行う。
Here, it returns to description of FIG. 1 again.
The recording / display unit 129 shown in FIG. 1 records the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126, the defect determination result by the defect determination unit 127, the defect size calculation result by the defect size calculation unit 128, and the like. Or display. Furthermore, the recording / display unit 129 performs a process of recording and displaying various data and various information as necessary.

次に、本実施形態に係る欠陥検査装置100による欠陥検査方法の処理手順について説明する。   Next, a processing procedure of the defect inspection method by the defect inspection apparatus 100 according to the present embodiment will be described.

図6は、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置100による欠陥検査方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図6に示すフローチャートの説明においては、図1に示す欠陥検査装置100の構成を用いて説明を行う。なお、図6に示すフローチャートの処理を開始するのに当たっては、予め、被検体条件入力部121による被検体条件の入力、及び、送受信条件設定部122による送受信条件の設定がなされているものとする。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the defect inspection method by the defect inspection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. The description of the flowchart shown in FIG. 6 will be made using the configuration of the defect inspection apparatus 100 shown in FIG. In starting the processing of the flowchart shown in FIG. 6, it is assumed that the subject condition is input by the subject condition input unit 121 and the transmission / reception condition is set by the transmission / reception condition setting unit 122 in advance. .

まず、ステップS101において、送受信制御部123は、電縫鋼管200の内表面200Nの集束点位置番号nをn=1からn=Nまでとし、送受信するチャネル数(送受信する超音波振動子111の数)M(各集束点位置nについて同一の値)をそれぞれ設定する。ここで、電縫鋼管200の内表面200Nの集束点位置番号nにおける1〜Nは、図1に示す電縫鋼管200の内表面200Nに示された走査方向に対応する。   First, in step S101, the transmission / reception control unit 123 sets the focal point position number n of the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200 from n = 1 to n = N, and the number of channels to be transmitted / received (the ultrasonic transducer 111 to be transmitted / received). Number) M (the same value for each focusing point position n) is set. Here, 1 to N in the focal point position number n of the inner surface 200N of the electric resistance steel pipe 200 correspond to the scanning direction indicated on the inner surface 200N of the electric resistance steel pipe 200 shown in FIG.

続いて、ステップS102において、送受信制御部123は、送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nに1を設定する。   Subsequently, in step S102, the transmission / reception control unit 123 sets 1 to the number n indicating the focal point position of the ultrasonic beam to be transmitted.

続いて、ステップS103において、送信部124−1は、番号nの集束点位置にM個の超音波振動子111で超音波ビーム112−nを送信する処理を行う。次いで、受信部124−2は、同じM個の超音波振動子111で反射した超音波ビーム112−nを反射超音波ビームとして受信する処理を行う。   Subsequently, in step S103, the transmission unit 124-1 performs a process of transmitting the ultrasonic beam 112-n by the M ultrasonic transducers 111 to the focus point position of the number n. Next, the receiving unit 124-2 performs processing for receiving the ultrasonic beam 112-n reflected by the same M ultrasonic transducers 111 as a reflected ultrasonic beam.

続いて、ステップS104において、受信信号処理部125は、ステップS103においてM個の超音波振動子111を介して受信したM個の受信信号を加算して、1つの合成受信信号(Wn)とする。これを反射超音波ビームWnとする。 Subsequently, in step S104, the reception signal processing unit 125 adds the M received signals received via the M numbers of ultrasonic transducers 111 in step S103, 1 single combined received signal (W n) To do. This is referred to as the reflected ultrasonic beam W n.

続いて、ステップS105において、送受信制御部123は、送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nがNより小さいか否かを判断する。この判断の結果、送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nがNより小さい場合には(S105/YES)、ステップS101で設定された集束点位置の全ての集束点位置については未だ超音波ビームを送信していないと判定し、ステップS106に進む。   Subsequently, in step S105, the transmission / reception control unit 123 determines whether or not the number n indicating the focal point position of the ultrasonic beam to be transmitted is smaller than N. As a result of this determination, if the number n indicating the focal point position of the ultrasonic beam to be transmitted is smaller than N (S105 / YES), all the focal point positions set in step S101 are not yet obtained. It determines with not transmitting the ultrasonic beam, and progresses to step S106.

ステップS106に進むと、送受信制御部123は、送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nに1を加算して、送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nを変更する。そして、変更した送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nについて、ステップS103以降の処理を再度行う。   In step S106, the transmission / reception control unit 123 adds 1 to the number n indicating the focal point position of the transmission target ultrasonic beam to change the number n indicating the focal point position of the transmission target ultrasonic beam. . And the process after step S103 is performed again about the number n which shows the focus point position of the ultrasonic beam of the transmission object changed.

一方、ステップS105の判断の結果、送信対象の超音波ビームの集束点位置を示す番号nがN以上である場合には(S105/NO)、ステップS101で設定された集束点位置の全ての集束点位置について超音波ビームを送信したと判定し、ステップS107に進む。なお、ステップS107に進む際には、反射超音波ビームW1〜WNまでのN個の反射超音波ビームの波形が収集されていることになる。 On the other hand, as a result of the determination in step S105, when the number n indicating the focus point position of the ultrasonic beam to be transmitted is N or more (S105 / NO), all the focus point positions set in step S101 are focused. It is determined that the ultrasonic beam has been transmitted for the point position, and the process proceeds to step S107. Incidentally, so that when the process proceeds to step S107, the reflected ultrasonic beam W 1 to W-waveform of N reflected ultrasound beams to N are gathered.

ステップS107に進むと、欠陥検査画像生成部126は、処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nに1を設定する。 In step S107, the defect inspection image generating unit 126 sets 1 to the number n of the reflected ultrasound beams W n to be processed.

続いて、ステップS108において、欠陥検査画像生成部126は、反射超音波ビームWnの振幅値データを、番号nの超音波ビーム112−nの中心軌跡上に割り当てる処理を行う。例えば、欠陥検査画像生成部126は、反射超音波ビームW1の振幅値データについては、図1に示す番号1の超音波ビーム112−1の中心軌跡112−1C上に割り当て、反射超音波ビームWC(1<C<N)の振幅値データについては、図1に示す超音波ビーム112−Cの中心軌跡112−CC上に割り当て、反射超音波ビームWNの振幅値データについては、図1に示す番号Nの超音波ビーム112−Nの中心軌跡112−NC上に割り当てる。 Subsequently, in step S108, the defect inspection image generating unit 126 performs reflection amplitude value data of the ultrasound beam W n, the process of assigning on the center locus of the ultrasonic beam 112-n of the number n. For example, the defect inspection image generation unit 126 assigns the amplitude value data of the reflected ultrasonic beam W 1 to the central locus 112-1C of the ultrasonic beam 112-1 number 1 shown in FIG. The amplitude value data of W C (1 <C <N) is assigned on the central locus 112-CC of the ultrasonic beam 112-C shown in FIG. 1, and the amplitude value data of the reflected ultrasonic beam W N is shown in FIG. 1 is assigned on the central locus 112-NC of the ultrasonic beam 112-N of number N shown in FIG.

続いて、ステップS109において、欠陥検査画像生成部126は、欠陥検査画像を形成するためのメッシュに、反射超音波ビームWnの振幅値データに基づく色を付与する。具体的には、図3−1及び図4を用いて上述したように、図3−1に示す振幅値と色の階調との関係に基づいて、図4(b)に示すメッシュ構造に、反射超音波ビームWnの振幅値データに基づく色を付与する。 Subsequently, in step S109, the defect inspection image generation unit 126 gives a color based on the amplitude value data of the reflected ultrasonic beam W n to the mesh for forming the defect inspection image. Specifically, as described above with reference to FIGS. 3A and 3B, based on the relationship between the amplitude value and the color gradation shown in FIG. 3A, the mesh structure shown in FIG. , impart color based on the amplitude value data of the reflected ultrasonic beam W n.

続いて、ステップS110において、欠陥検査画像生成部126は、処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nがNより小さいか否かを判断する。この判断の結果、処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nがNより小さい場合には(S110/YES)、ステップS102〜S106の処理を経て収集された反射超音波ビームW1〜WNの全ての反射超音波ビームについては未だ処理が行われていないと判定し、ステップS111に進む。 Subsequently, in step S110, the defect inspection image generating unit 126, the number n of the reflected ultrasound beams W n to be processed is determined whether N is less than. If the number n in the reflected ultrasonic beam W n to be processed is smaller than N as a result of this determination (S110 / YES), the reflected ultrasonic beams W 1 to W N collected through the processing of steps S102 to S106. It is determined that the processing has not yet been performed for all the reflected ultrasonic beams, and the process proceeds to step S111.

ステップS111に進むと、欠陥検査画像生成部126は、処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nに1を加算して、処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nを変更する。そして、変更した処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nについて、ステップS108以降の処理を再度行う。 In step S111, the defect inspection image generating unit 126 adds 1 to the number n of the reflected ultrasound beams W n to be processed, changing the number n of the reflected ultrasound beams W n to be processed. Then, the number n of the reflected ultrasound beams W n to be processed was changed, performs step S108 and subsequent processing again.

一方、ステップS110の判断の結果、処理対象の反射超音波ビームWnにおける番号nがN以上である場合には(S110/NO)、ステップS102〜S106の処理を経て収集された反射超音波ビームW1〜WNの全ての反射超音波ビームについて処理が行われたと判定し、ステップS112に進む。なお、ステップS112に進む際には、例えば図4(b)に示すメッシュ構造に、反射超音波ビームW1〜WNまでの全ての反射超音波ビームの振幅値データに基づく色が付与され、例えば図4(c)に示すような欠陥検査画像が生成されている。 On the other hand, if the number n in the reflected ultrasonic beam Wn to be processed is greater than or equal to N as a result of the determination in step S110 (S110 / NO), the reflected ultrasonic beam collected through the processing in steps S102 to S106. It is determined that processing has been performed for all reflected ultrasonic beams of W 1 to W N, and the process proceeds to step S112. When proceeding to step S112, for example, a color based on the amplitude value data of all the reflected ultrasonic beams W 1 to W N is given to the mesh structure shown in FIG. 4B, For example, a defect inspection image as shown in FIG. 4C is generated.

続いて、ステップS112において、欠陥判定部127は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像に基づいて、欠陥が存在するか否かの判定を行う。具体的に、欠陥判定部127は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像において、電縫鋼管200の内表面200Nから外表面200Gに向かう方向に、第1の白色、第1の黒色、第2の白色の次に第2の黒色が現れる位置に欠陥が存在すると判定する。図4(c)に示す欠陥検査画像では、領域401で示す箇所に欠陥が存在していると判定される。   Subsequently, in step S <b> 112, the defect determination unit 127 determines whether or not a defect exists based on the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126. Specifically, the defect determination unit 127 includes a first white color and a first white color in the direction from the inner surface 200N to the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200 in the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126. It is determined that there is a defect at a position where the second black appears after black and second white. In the defect inspection image shown in FIG. 4C, it is determined that a defect exists at the location indicated by the region 401.

続いて、ステップS113において、欠陥サイズ算出部128は、ステップS112の欠陥判定において、欠陥ありと判定されたか否かを判断する。この判断の結果、ステップS112の欠陥判定において欠陥ありと判定された場合には(S113/YES)、ステップS114に進む。   Subsequently, in step S113, the defect size calculation unit 128 determines whether or not there is a defect in the defect determination in step S112. As a result of this determination, when it is determined that there is a defect in the defect determination in step S112 (S113 / YES), the process proceeds to step S114.

ステップS114に進むと、欠陥サイズ算出部128は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像において、第1の白色が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻と第2の白色が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻との中間の時刻をA(図3−1のA)とし、第2の黒色が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最小値の位置に相当する時刻をB(図3−1のB)とし、|A−B|に基づいて欠陥のサイズを算出する。
上述したように、図5には、図4(c)に示す欠陥検査画像の欠陥領域401における拡大図が示されている。上述したように、図5は、図4(b)に示すメッシュで形成されており、その鉛直方向(上下方向)は、図3−1及び図4に示すように反射超音波ビームの時刻に関する情報である。
欠陥サイズ算出部128は、まず、図3−1に示すように内表面200Nの内側で欠陥に対応する第2の黒色が出現する反射超音波ビームを抽出する。そして、欠陥サイズ算出部128は、抽出した反射超音波ビームのうち、第2の黒色が内表面から一番時間的に離れている反射超音波ビームWn(図3−1)を選択する。
次いで、欠陥サイズ算出部128は、図3−1に示す反射超音波ビームWnにおいて、第1の白色に対応する振幅値のうちの最大の振幅値における時刻と第2の白色に対応する振幅値のうちの最大の振幅値における時刻との中間の時刻をA(図5のAの地点に相当)とし、第2の黒色に対応する振幅値のうちの最小の振幅値における時刻をB(図5のBの地点に相当)とする。そして、欠陥サイズ算出部128は、|A−B|に基づいて欠陥のサイズSを算出する。この際、欠陥検査画像の鉛直方向(上下方向)は、図3−1及び図4に示すように反射超音波ビームの時刻に関する情報であるため、欠陥サイズ算出部128は、まず、|A−B|から時間Δtを求める。次いで、欠陥サイズ算出部128は、時間Δtと、電縫鋼管200の鋼材における超音波ビーム(反射超音波ビーム)の音速とに基づいて、欠陥サイズSを算出する。具体的に、欠陥サイズ算出部128は、S=(電縫鋼管200の鋼材における超音波ビーム(反射超音波ビーム)の音速)×(時間Δt)÷2を計算することにより、欠陥サイズSを算出する。ここで、2で除算しているのは、時間Δtは超音波ビームの往復の時間に相当する量であるため、片道の時間として計算するためである。
In step S114, the defect size calculation unit 128 determines, in the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126, the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the first white appears. An intermediate time between the corresponding time and the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the second white appears is A (A in FIG. 3A), and the second black The time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is a minimum value among the positions where the noise appears is B (B in FIG. 3A), and the size of the defect is calculated based on | A−B |.
As described above, FIG. 5 shows an enlarged view of the defect area 401 of the defect inspection image shown in FIG. As described above, FIG. 5 is formed by the mesh shown in FIG. 4B, and the vertical direction (vertical direction) relates to the time of the reflected ultrasonic beam as shown in FIGS. Information.
The defect size calculation unit 128 first extracts a reflected ultrasonic beam in which a second black color corresponding to the defect appears inside the inner surface 200N as shown in FIG. Then, the defect size calculation unit 128 selects the reflected ultrasonic beam W n (FIG. 3A) in which the second black color is most distant from the inner surface among the extracted reflected ultrasonic beams.
Next, the defect size calculation unit 128 determines the time corresponding to the maximum amplitude value among the amplitude values corresponding to the first white color and the amplitude corresponding to the second white color in the reflected ultrasonic beam W n shown in FIG. A time that is intermediate to the time of the maximum amplitude value among the values is A (corresponding to the point A in FIG. 5), and the time at the minimum amplitude value of the amplitude values corresponding to the second black color is B ( (Corresponding to the point B in FIG. 5). Then, the defect size calculation unit 128 calculates the defect size S based on | A−B |. At this time, since the vertical direction (vertical direction) of the defect inspection image is information on the time of the reflected ultrasonic beam as shown in FIGS. 3A and 4B, the defect size calculation unit 128 first determines | A− Time Δt is obtained from B |. Next, the defect size calculation unit 128 calculates the defect size S based on the time Δt and the sound speed of the ultrasonic beam (reflected ultrasonic beam) in the steel material of the ERW steel pipe 200. Specifically, the defect size calculation unit 128 calculates the defect size S by calculating S = (sonic velocity of the ultrasonic beam (reflected ultrasonic beam) in the steel material of the electric resistance welded pipe 200) × (time Δt) ÷ 2. calculate. Here, the reason for dividing by 2 is that the time Δt is an amount corresponding to the reciprocation time of the ultrasonic beam, and is calculated as a one-way time.

ステップS114の処理が終了した場合、或いは、ステップS113で欠陥なしと判断された場合には(S113/NO)、ステップS115に進む。   When the process of step S114 is completed, or when it is determined that there is no defect in step S113 (S113 / NO), the process proceeds to step S115.

ステップS115に進むと、記録・表示部129は、欠陥検査画像生成部126で生成された欠陥検査画像や、ステップS112の欠陥判定部127による欠陥判定結果、ステップS114の欠陥サイズ算出部128による欠陥サイズ算出結果等を、記録したり表示したりする処理を行う。なお、ステップS113において欠陥なしと判断され、ステップS114の欠陥サイズ算出部128による欠陥サイズ算出処理が行われなかった場合には、その結果の記録や表示は行われない。
その後、図6のフローチャートの処理を終了する。
In step S115, the recording / display unit 129 displays the defect inspection image generated by the defect inspection image generation unit 126, the defect determination result by the defect determination unit 127 in step S112, and the defect by the defect size calculation unit 128 in step S114. Processing for recording or displaying the size calculation result or the like is performed. If it is determined in step S113 that there is no defect and the defect size calculation processing by the defect size calculation unit 128 in step S114 is not performed, the result is not recorded or displayed.
Thereafter, the process of the flowchart of FIG.

以上のステップS101〜S115の処理を得ることにより、本実施形態に係る欠陥検査装置100による欠陥検査方法の処理が終了する。   By obtaining the processes of steps S101 to S115 described above, the process of the defect inspection method by the defect inspection apparatus 100 according to the present embodiment is completed.

[実施例]
次に、上述した本発明の実施形態を踏まえた具体的な実施例について説明を行う。
[Example]
Next, specific examples based on the above-described embodiment of the present invention will be described.

図7は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、欠陥検査に用いた電縫鋼管200のサンプルを示す図である。
具体的に、図7(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1は、その直径が102mm、その管厚みが3.4mm、管軸方向の長さが300mmである。なお、図7(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1では、管軸方向の左端面の位置をX=0mmとし、管軸方向の右端面の位置をX=300mmとするX座標系を設定する。
また、図7(b)に示す第2のサンプル鋼管200−2は、その直径が102mm、その管厚みが3.4mm、管軸方向の長さが600mmである。なお、図7(b)に示す第2のサンプル鋼管200−2では、管軸方向の左端面の位置をX=0mmとし、管軸方向の右端面の位置をX=600mmとするX座標系を設定する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the embodiment according to the present invention and showing a sample of the electric resistance welded steel pipe 200 used for defect inspection.
Specifically, the first sample steel pipe 200-1 shown in FIG. 7A has a diameter of 102 mm, a pipe thickness of 3.4 mm, and a length in the pipe axis direction of 300 mm. In addition, in the 1st sample steel pipe 200-1 shown to Fig.7 (a), the position of the left end surface of a pipe-axis direction is set to X = 0mm, and the position of the right end surface of a pipe-axis direction is set to X = 300mm. Set.
The second sample steel pipe 200-2 shown in FIG. 7B has a diameter of 102 mm, a pipe thickness of 3.4 mm, and a length in the pipe axis direction of 600 mm. In the second sample steel pipe 200-2 shown in FIG. 7B, the X coordinate system in which the position of the left end surface in the tube axis direction is X = 0 mm and the position of the right end surface in the tube axis direction is X = 600 mm. Set.

図8は、図7(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1について行った、水浸点集束探傷子を用いた欠陥探傷試験を説明する図である。   FIG. 8 is a diagram for explaining a defect inspection test using a water immersion point focused flaw detector, which was performed on the first sample steel pipe 200-1 shown in FIG. 7A.

図8(a)には、図7(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1が示されている。ここで、図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1において、管軸方向の左端面の位置をX=0mmとし、管軸方向の右端面の位置をX=300mmとするX座標系は設定されている。   FIG. 8A shows the first sample steel pipe 200-1 shown in FIG. Here, in the first sample steel pipe 200-1 shown in FIG. 8A, the X coordinate where the position of the left end surface in the tube axis direction is X = 0 mm and the position of the right end surface in the tube axis direction is X = 300 mm. The system is set.

この図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1において、X=70mm〜X=230mmの範囲について、図8(c)に示す水浸点集束探傷子を用いて45°斜角探傷による欠陥探傷を行った。この欠陥探傷は、第1のサンプル鋼管200−1の欠陥の位置を確認するための試験であり、水浸点集束探傷子から送信する超音波ビームの周波数を50MHzとして行った。また、この図8(c)に示す水浸点集束探傷子を用いた欠陥探傷では、溶接部210を中心に第1のサンプル鋼管200−1を外周面200Gの周方向に±5°回転させてスキャンした。この欠陥探傷試験の結果得られたCスキャン画像を図8(b)に示す。図8(b)に示すCスキャン画像において、横軸はX座標系(X=70mm〜X=230mm)を示し、縦軸はスキャンの回転範囲(−5°〜+5°)を示している。また、図8(b)に示すCスキャン画像において、白く示された部分が欠陥として検出された部分である。ここで、Cスキャン画像とは、超音波探傷時に一般的に使用される名称であり、探傷する対象である被検体の2次元的な位置と、その位置での奥行き方向の超音波受信信号の最大値を表示したものであり、2次元投影した欠陥の分布を示すものである。なお、50MHzの高周波数の水浸点集束探傷子を用いるこの方法は、分解能が高いので微小な欠陥検出は可能であるが、溶接部210を探傷するためには、電縫鋼管200を周方向に回転させるか、または、探触子を周方向に移動させて探傷を行う必要があるため、オンラインでの実用化は困難である。   In the first sample steel pipe 200-1 shown in FIG. 8 (a), a 45 ° oblique angle flaw detection is performed using the water immersion point converging probe shown in FIG. 8 (c) in the range of X = 70 mm to X = 230 mm. Defect inspection was performed. This defect inspection is a test for confirming the position of the defect in the first sample steel pipe 200-1, and was performed by setting the frequency of the ultrasonic beam transmitted from the water immersion point focused flaw detector to 50 MHz. Further, in the defect inspection using the water immersion point converging probe shown in FIG. 8C, the first sample steel pipe 200-1 is rotated ± 5 ° in the circumferential direction of the outer peripheral surface 200G around the welded portion 210. Scanned. FIG. 8B shows a C-scan image obtained as a result of this defect inspection test. In the C scan image shown in FIG. 8B, the horizontal axis represents the X coordinate system (X = 70 mm to X = 230 mm), and the vertical axis represents the scan rotation range (−5 ° to + 5 °). Further, in the C-scan image shown in FIG. 8B, a white portion is a portion detected as a defect. Here, the C scan image is a name generally used at the time of ultrasonic flaw detection, and a two-dimensional position of a subject to be flaw detected and an ultrasonic reception signal in the depth direction at the position. The maximum value is displayed, and the distribution of defects two-dimensionally projected is shown. This method using the 50 MHz high frequency water immersion point flaw detector can detect minute defects because of its high resolution. However, in order to detect the welded portion 210, the ERW steel pipe 200 is moved in the circumferential direction. Therefore, it is difficult to put the probe into practical use online.

次に、図7(a)及び図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1に対して、本発明に係る欠陥検査方法を用いた実験を行った。   Next, an experiment using the defect inspection method according to the present invention was performed on the first sample steel pipe 200-1 shown in FIGS. 7 (a) and 8 (a).

図9は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図1及び図2に示すフェイズドアレイ探触子110と、図7(a)及び図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1との位置関係を示す図である。図9に示す実験では、フェイズドアレイ探触子110と第1のサンプル鋼管200−1の外表面200Gにおける溶接部210との間の距離(水中伝播距離)を40mmとした。また、図9に示す実験では、第1のサンプル鋼管200−1の溶接部210の中心位置上にフェイズドアレイ探触子110の中心位置がくる場合を0°として、外周面200Gの周方向に−9.0°〜+9.0°の範囲を1.5°刻みにスキャンした。具体的には、第1のサンプル鋼管200−1を外周面200Gの周方向に−9.0°〜+9.0°の範囲で回転させて実験を行った。   FIG. 9 shows an example of the embodiment according to the present invention. The phased array probe 110 shown in FIGS. 1 and 2 and the first sample steel pipe 200 shown in FIGS. 7 (a) and 8 (a). It is a figure which shows the positional relationship with -1. In the experiment shown in FIG. 9, the distance (underwater propagation distance) between the phased array probe 110 and the welded portion 210 on the outer surface 200G of the first sample steel pipe 200-1 was set to 40 mm. Further, in the experiment shown in FIG. 9, the case where the center position of the phased array probe 110 comes on the center position of the welded portion 210 of the first sample steel pipe 200-1 is defined as 0 ° in the circumferential direction of the outer peripheral surface 200G. The range from −9.0 ° to + 9.0 ° was scanned in increments of 1.5 °. Specifically, the experiment was performed by rotating the first sample steel pipe 200-1 in the circumferential direction of the outer peripheral surface 200G in a range of −9.0 ° to + 9.0 °.

図10は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図9に示す実験により得られた欠陥検査画像を示す図である。
ここで、図10(a)には−9.0°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(b)には−7.5°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(c)には−6.0°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(d)には−4.5°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(e)には−3.0°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(f)には−1.5°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(g)には0°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(h)には+1.5°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(i)には+3.0°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(j)には+4.5°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(k)には+6.0°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(l)には+7.5°の場合の欠陥検査画像を示し、図10(m)には+9.0°の場合の欠陥検査画像を示している。
FIG. 10 shows an example of the embodiment according to the present invention, and is a diagram showing a defect inspection image obtained by the experiment shown in FIG.
Here, FIG. 10A shows a defect inspection image in the case of −9.0 °, FIG. 10B shows a defect inspection image in the case of −7.5 °, and FIG. Shows a defect inspection image at −6.0 °, FIG. 10 (d) shows a defect inspection image at −4.5 °, and FIG. 10 (e) shows −3.0 °. FIG. 10 (f) shows a defect inspection image in the case of −1.5 °, FIG. 10 (g) shows a defect inspection image in the case of 0 °, and FIG. h) shows a defect inspection image at + 1.5 °, FIG. 10 (i) shows a defect inspection image at + 3.0 °, and FIG. 10 (j) shows a case at + 4.5 °. FIG. 10 (k) shows a defect inspection image at + 6.0 °, FIG. 10 (l) shows a defect inspection image at + 7.5 °, and FIG. m) is +9.0 Shows a defect inspection image when the.

図9に示す実験では、図10に示すように、外周面200Gの周方向に−6.0°〜+7.5°の範囲で、内表面応答の変化が観察された。内表面応答の変化としては、変形や食い違いなどが観察された。図10に示すように、内表面応答の変化は様々であるが、一方で広範囲で観察できる特徴を持つ。これは、第1のサンプル鋼管200−1を回転することなく、欠陥を評価できる可能性があることを示している。   In the experiment shown in FIG. 9, as shown in FIG. 10, a change in the inner surface response was observed in the range of −6.0 ° to + 7.5 ° in the circumferential direction of the outer peripheral surface 200G. Deformation and discrepancy were observed as changes in the inner surface response. As shown in FIG. 10, the change in the inner surface response varies, but on the other hand, it has a characteristic that it can be observed over a wide range. This indicates that there is a possibility that the defect can be evaluated without rotating the first sample steel pipe 200-1.

図11は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図10に示す−4.5°のフェイズドアレイ探触子110と第1のサンプル鋼管200−1との位置関係において、本発明に係る欠陥検査方法を用いた実験を説明する図である。   FIG. 11 shows an example of the embodiment according to the present invention. In the positional relationship between the −4.5 ° phased array probe 110 and the first sample steel pipe 200-1 shown in FIG. It is a figure explaining the experiment using the defect inspection method which concerns.

図11(a)は、図8(b)に示すCスキャン画像のうち、X=85mm〜X=169mmを含む範囲を抽出したCスキャン画像である。この図11(a)に示すCスキャン画像では、図8(b)に示すCスキャン画像と同様、白く示された部分に欠陥が存在すると考えられることを示している。   FIG. 11A is a C scan image obtained by extracting a range including X = 85 mm to X = 169 mm from the C scan image shown in FIG. The C scan image shown in FIG. 11A shows that a defect is considered to exist in a white portion as in the C scan image shown in FIG.

図11(b)は、本実験におけるフェイズドアレイ探触子110と第1のサンプル鋼管200−1との位置関係を示す図であり、フェイズドアレイ探触子110と第1のサンプル鋼管200−1との相対角度θrを−4.5°に固定して実験を行ったことを示している。   FIG. 11B is a diagram showing the positional relationship between the phased array probe 110 and the first sample steel pipe 200-1 in this experiment. The phased array probe 110 and the first sample steel pipe 200-1 are shown in FIG. It is shown that the experiment was conducted with the relative angle θr to −4.5 ° fixed.

図11(c)は、図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1のX=85mmの地点で、本発明に係る欠陥検査方法を用いて生成した欠陥検査画像を示す図である。また、図11(d)は、図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1のX=99mmの地点で、本発明に係る欠陥検査方法を用いて生成した欠陥検査画像を示す図である。また、図11(e)は、図8(a)に示す第1のサンプル鋼管200−1のX=169mmの地点で、本発明に係る欠陥検査方法を用いて生成した欠陥検査画像を示す図である。なお、図11(c)〜図11(e)に示す実験では、各地点において、送信する超音波ビームの集束深さを第1のサンプル鋼管200−1の内表面200Nに固定するとともに、内表面200Nに沿った超音波ビームの走査における集束角度を−45°〜+45°の範囲として0.5°刻みで走査を行った。   FIG.11 (c) is a figure which shows the defect inspection image produced | generated using the defect inspection method which concerns on this invention in the point of X = 85mm of the 1st sample steel pipe 200-1 shown to Fig.8 (a). . Moreover, FIG.11 (d) is a figure which shows the defect inspection image produced | generated using the defect inspection method which concerns on this invention in the point of X = 99mm of the 1st sample steel pipe 200-1 shown to Fig.8 (a). It is. Moreover, FIG.11 (e) is a figure which shows the defect inspection image produced | generated using the defect inspection method which concerns on this invention in the point of X = 169mm of the 1st sample steel pipe 200-1 shown to Fig.8 (a). It is. In the experiments shown in FIG. 11C to FIG. 11E, the focal depth of the ultrasonic beam to be transmitted is fixed to the inner surface 200N of the first sample steel pipe 200-1 at each point. Scanning was performed in 0.5 ° increments with the focusing angle in the scanning of the ultrasonic beam along the surface 200N in the range of −45 ° to + 45 °.

図11(c)及び図11(e)に示す欠陥検査画像から欠陥が検出された。また、図11(d)に示す欠陥検査画像からは欠陥が検出されなかった。図11(c)〜図11(e)に示す実験結果は、図11(a)に示す欠陥の検出結果に則したものであり、本発明に係る欠陥検査方法を用いた欠陥検査は有効であることが分かった。   Defects were detected from the defect inspection images shown in FIGS. 11 (c) and 11 (e). Further, no defect was detected from the defect inspection image shown in FIG. The experimental results shown in FIGS. 11C to 11E are based on the defect detection results shown in FIG. 11A, and the defect inspection using the defect inspection method according to the present invention is effective. I found out.

次に、実際の製造ラインにおいて生じ得る振動の影響について検証を行った。
実際の製造ラインでは、振動の影響により、フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200との相対距離が±0.5mm程度変化することがある。そこで、図9において、フェイズドアレイ探触子110の位置をY方向及びZ方向に±1.0mm動かして、本発明に係る欠陥検査方法を用いた欠陥検査を行った。
Next, the effect of vibration that could occur in an actual production line was verified.
In an actual production line, the relative distance between the phased array probe 110 and the ERW steel pipe 200 may change by about ± 0.5 mm due to the influence of vibration. Therefore, in FIG. 9, the position of the phased array probe 110 is moved ± 1.0 mm in the Y direction and the Z direction, and defect inspection is performed using the defect inspection method according to the present invention.

図12は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図9においてフェイズドアレイ探触子110の位置をY方向に±1.0mm動かして、本発明に係る欠陥検査方法により得られた欠陥検査画像を示す図である。
ここで、図12(a)にはフェイズドアレイ探触子110をY方向に−1.0mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図12(b)にはフェイズドアレイ探触子110をY方向に−0.5mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図12(c)にはフェイズドアレイ探触子110をY方向に0mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図12(d)にはフェイズドアレイ探触子110をY方向に+0.5mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図12(e)にはフェイズドアレイ探触子110をY方向に+1.0mm動かした場合の欠陥検査画像を示している。
なお、図12(a)〜図12(e)に示す欠陥検査画像では、内表面に相当する位置がずれて示されている。これは、フェイズドアレイ探触子110の位置をY方向に±1.0mm動かして欠陥検査を行った場合でも、欠陥検査画像生成部126で設定されている図4(b)に示すメッシュ構造の鉛直方向の時間設定を変えていないためである。即ち、フェイズドアレイ探触子110をY方向に−1.0mm動かした場合には、フェイズドアレイ探触子110をY方向に0mm動かした場合と比べて、フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200との相対距離が長くなるため、超音波ビームの伝播の時間も長くなり、その結果、内表面に相当する位置が下方に位置している。同様の趣旨で、フェイズドアレイ探触子110をY方向に+1.0mm動かした場合には、フェイズドアレイ探触子110をY方向に0mm動かした場合と比べて、フェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200との相対距離が短くなるため、超音波ビームの伝播の時間も短くなり、その結果、内表面に相当する位置が上方に位置している。
FIG. 12 shows an example of the embodiment according to the present invention. In FIG. 9, the defect obtained by the defect inspection method according to the present invention by moving the position of the phased array probe 110 by ± 1.0 mm in the Y direction. It is a figure which shows a test | inspection image.
Here, FIG. 12A shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved by −1.0 mm in the Y direction, and FIG. 12B shows the phased array probe 110 in the Y direction. FIG. 12C shows a defect inspection image when moved by −0.5 mm, FIG. 12C shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved 0 mm in the Y direction, and FIG. FIG. 12E shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved +0.5 mm in the Y direction. FIG. 12E shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved +1.0 mm in the Y direction. Is shown.
In the defect inspection images shown in FIGS. 12A to 12E, positions corresponding to the inner surface are shifted. This is because the mesh structure shown in FIG. 4B set in the defect inspection image generation unit 126 is set even when the defect inspection is performed by moving the position of the phased array probe 110 ± 1.0 mm in the Y direction. This is because the time setting in the vertical direction is not changed. That is, when the phased array probe 110 is moved by −1.0 mm in the Y direction, the phased array probe 110 and the ERW steel pipe are compared with the case where the phased array probe 110 is moved by 0 mm in the Y direction. Since the relative distance to 200 becomes longer, the propagation time of the ultrasonic beam also becomes longer. As a result, the position corresponding to the inner surface is located below. For the same purpose, when the phased array probe 110 is moved +1.0 mm in the Y direction, the phased array probe 110 is electrically connected to the phased array probe 110 compared to the case where the phased array probe 110 is moved 0 mm in the Y direction. Since the relative distance to the sewn steel pipe 200 is shortened, the propagation time of the ultrasonic beam is also shortened, and as a result, the position corresponding to the inner surface is located upward.

図13は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図9においてフェイズドアレイ探触子110の位置をZ方向に±1.0mm動かして、本発明に係る欠陥検査方法により得られた欠陥検査画像を示す図である。
ここで、図13(a)にはフェイズドアレイ探触子110をZ方向に−1.0mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図13(b)にはフェイズドアレイ探触子110をZ方向に−0.5mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図13(c)にはフェイズドアレイ探触子110をZ方向に0mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図13(d)にはフェイズドアレイ探触子110をZ方向に+0.5mm動かした場合の欠陥検査画像を示し、図13(e)にはフェイズドアレイ探触子110をZ方向に+1.0mm動かした場合の欠陥検査画像を示している。
FIG. 13 shows an example of the embodiment according to the present invention. In FIG. 9, the defect obtained by the defect inspection method according to the present invention by moving the position of the phased array probe 110 by ± 1.0 mm in the Z direction. It is a figure which shows a test | inspection image.
Here, FIG. 13A shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved by −1.0 mm in the Z direction, and FIG. 13B shows the phased array probe 110 in the Z direction. Fig. 13 (c) shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved 0mm in the Z direction, and Fig. 13 (d) shows a defect inspection image when the phase array probe 110 is moved 0mm in the Z direction. A defect inspection image when the phased array probe 110 is moved by +0.5 mm in the Z direction is shown. FIG. 13E shows a defect inspection image when the phased array probe 110 is moved by +1.0 mm in the Z direction. Is shown.

図12及び図13に示すように、いずれの欠陥検査画像からも欠陥が検出されたことから、振動の影響でフェイズドアレイ探触子110と電縫鋼管200との相対距離が変化したとしても、本発明に係る欠陥検査方法を用いた欠陥検査は有効であることが分かった。   As shown in FIG. 12 and FIG. 13, since the defect was detected from any defect inspection image, even if the relative distance between the phased array probe 110 and the ERW steel pipe 200 changed due to the influence of vibration, It has been found that the defect inspection using the defect inspection method according to the present invention is effective.

次に、実際の製造ラインの電縫鋼管200における造管速度を考慮した適用性について検証を行った。   Next, it verified about the applicability in consideration of the pipe making speed in the ERW steel pipe 200 of an actual production line.

実際の製造ラインでの電縫鋼管200における代表的な造管速度は、数百mm/sであるため、これに対応できるかを検証した。一般的なフェイズドアレイ探触子110における最大の繰り返し周波数は、おおよそ10kHz程度である。
内表面200Nに沿った超音波ビームの走査における集束角度を−45°〜+45°の範囲として0.5°刻みで走査を行う場合、1枚の欠陥検査画像の生成には、181回超音波ビームを送受信する必要がある。この場合、1枚の欠陥検査画像の生成に、181(回)÷10000(Hz)=0.0181(s)かかるため、造管速度を仮に800mm/sとすると、1枚の欠陥検査画像の生成の間に電縫鋼管200は14.4mm進んでしまう。
Since a typical pipe forming speed in the electric resistance welded steel pipe 200 in an actual production line is several hundred mm / s, it was verified whether it can be accommodated. The maximum repetition frequency in the general phased array probe 110 is about 10 kHz.
When scanning is performed in increments of 0.5 ° with the focusing angle in the scanning of the ultrasonic beam along the inner surface 200N in the range of −45 ° to + 45 °, 181 times of ultrasonic waves are used to generate one defect inspection image. It is necessary to transmit and receive a beam. In this case, since it takes 181 (times) / 10000 (Hz) = 0.0181 (s) to generate one defect inspection image, assuming that the pipe making speed is 800 mm / s, one defect inspection image During the generation, the ERW steel pipe 200 advances by 14.4 mm.

そこで、例えば、内表面200Nに沿った超音波ビームの走査における集束角度を±5°の範囲に限定して1.0°刻みで走査を行うとすると、1枚の欠陥検査画像の生成には、11回超音波ビームを送受信する必要がある。この場合、1枚の欠陥検査画像の生成に、11(回)÷10000(Hz)=0.0011(s)かかるため、造管速度を仮に800mm/sとすると、1枚の欠陥検査画像の生成の間に電縫鋼管200は0.8mm進むことになる。したがって、この場合、電縫鋼管200の管軸方向に1mm程度の長さの微小な欠陥も検出可能である。   Therefore, for example, if the scanning angle of the ultrasonic beam along the inner surface 200N is limited to a range of ± 5 ° and scanning is performed in increments of 1.0 °, one defect inspection image is generated. , It is necessary to transmit and receive the ultrasonic beam 11 times. In this case, since it takes 11 (times) / 10000 (Hz) = 0.0011 (s) to generate one defect inspection image, assuming that the pipe making speed is 800 mm / s, one defect inspection image During generation, the ERW steel pipe 200 will travel 0.8 mm. Therefore, in this case, a minute defect having a length of about 1 mm in the tube axis direction of the ERW steel tube 200 can be detected.

次に、上述した実際の製造ラインでの電縫鋼管200における造管速度を考慮した上で、図7(b)に示す第2のサンプル鋼管200−2を使用して、本発明に係る欠陥検査方法を用いた実験を行った。   Next, the defect according to the present invention is determined using the second sample steel pipe 200-2 shown in FIG. 7 (b) after considering the pipe making speed in the above-mentioned actual production line of the ERW steel pipe 200. An experiment using the inspection method was conducted.

図14は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図7(b)に示す第2のサンプル鋼管200−2を使用して、本発明に係る欠陥検査方法を用いた実験結果を示す図である。   FIG. 14 shows an example of the embodiment according to the present invention, and shows an experimental result using the defect inspection method according to the present invention using the second sample steel pipe 200-2 shown in FIG. 7B. FIG.

図14(a)は、第2のサンプル鋼管200−2の移動速度を400mm/sとし、内表面200N近傍(図3−1に示す時間t=55.0μs〜55.9μs)を管軸方向に高速スキャンした、反射超音波ビームWnの2次元マップを示す画像である。ここで、反射超音波ビームWnのnは、1以上N以下の定数である。また、図14(a)は、第2のサンプル鋼管200−2の管軸方向を高速スキャンした画像のうち、第2のサンプル鋼管200−2のX=68mm〜X=468mmを含む範囲を抽出した画像である。
また、図14(b)は、図14(a)に示す画像の領域1401における拡大図である。
FIG. 14A shows that the moving speed of the second sample steel pipe 200-2 is 400 mm / s, and the vicinity of the inner surface 200N (time t = 55.0 μs to 55.9 μs shown in FIG. 3-1) is in the tube axis direction. in the fast scan, an image showing a two-dimensional map of the reflected ultrasound beams W n. Here, n of the reflected ultrasonic beam Wn is a constant of 1 or more and N or less. Moreover, Fig.14 (a) extracts the range containing X = 68mm-X = 468mm of the 2nd sample steel pipe 200-2 from the image which scanned the pipe axis direction of the 2nd sample steel pipe 200-2 at high speed. It is an image.
FIG. 14B is an enlarged view of the image area 1401 shown in FIG.

図14(a)及び図14(b)に示す画像からは、スキャン時のフェイズドアレイ探触子110の振動の影響による内表面応答の変動が確認された。しかしながら、このような内表面応答の変動にもかかわらず、内表面応答の第2ピーク(第2の白色)よりも早い時刻に、長さが約40mmもある暗部(第2の黒色)を特徴とする欠陥応答が確認された。   From the images shown in FIGS. 14A and 14B, it was confirmed that the inner surface response fluctuated due to the influence of the vibration of the phased array probe 110 during scanning. However, in spite of such fluctuations in the inner surface response, a dark portion (second black) having a length of about 40 mm is characterized at a time earlier than the second peak (second white) of the inner surface response. The defect response was confirmed.

また、図14(b)に示す画像において、欠陥深さ(即ち、欠陥サイズS)を以下のようにして算出した。
まず、内表面応答の第1ピーク(第1の白色)に相当する時刻と内表面応答の第2ピーク(第2の白色)に相当する時刻との中間の時刻を時刻Aとし、前記第2の黒色の位置であって反射超音波ビームWnの振幅値が最小値の位置に相当する時刻を時刻Bとした。そして、|A−B|から時間Δtを求めると、0.15μsとなった。そして、電縫鋼管200の鋼材における超音波ビーム(反射超音波ビーム)の音速を5900m/sとすると、欠陥深さ(即ち、欠陥サイズS)は、約0.44mmと算出された。断面を観察して検出される実際の欠陥サイズは、通常、0.2mm〜1.0mm程度であるため、この実験結果は妥当な結果であると考えられる。
Further, in the image shown in FIG. 14B, the defect depth (that is, the defect size S) was calculated as follows.
First, a time intermediate between the time corresponding to the first peak (first white) of the inner surface response and the time corresponding to the second peak (second white) of the inner surface response is defined as time A, and the second The time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam Wn is the minimum value is the time B. The time Δt was obtained from | A−B | and was 0.15 μs. When the sound velocity of the ultrasonic beam (reflected ultrasonic beam) in the steel material of the electric resistance welded pipe 200 was 5900 m / s, the defect depth (that is, the defect size S) was calculated to be about 0.44 mm. Since the actual defect size detected by observing the cross section is usually about 0.2 mm to 1.0 mm, this experimental result is considered to be a reasonable result.

次に、図14に示す実験における欠陥サイズ算出方法の処理手順について説明する。   Next, a processing procedure of the defect size calculation method in the experiment shown in FIG. 14 will be described.

図15は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、図14に示す実験における欠陥サイズ算出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。   FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the defect size calculation method in the experiment illustrated in FIG. 14 according to the embodiment of the present invention.

まず、ステップS201において、欠陥検査画像生成部126(或いは欠陥サイズ算出部128)は、反射超音波ビームWnの2次元マップを生成する。具体的には、図14(a)に示す反射超音波ビームWnの2次元マップを示す画像を生成する。 First, in step S201, the defect inspection image generating unit 126 (or the defect size calculation unit 128) generates a two-dimensional map of the reflected ultrasound beams W n. Specifically, an image showing a two-dimensional map of the reflected ultrasonic beam W n shown in FIG.

続いて、ステップS202において、欠陥判定部127(或いは欠陥サイズ算出部128)は、ステップS201で生成した2次元マップにおいて、内表面エコー近傍で乱れのある部分(欠陥)を抽出する。具体的には、第2のサンプル鋼管200−2の内表面200Nから外表面200Gに向かう方向に、第1の白色、第1の黒色、第2の白色の次に第2の黒色が現れる部分を欠陥として抽出する。   Subsequently, in step S202, the defect determination unit 127 (or the defect size calculation unit 128) extracts a portion (defect) that is disturbed near the inner surface echo in the two-dimensional map generated in step S201. Specifically, in the direction from the inner surface 200N to the outer surface 200G of the second sample steel pipe 200-2, a portion in which the second black appears after the first white, the first black, and the second white. Are extracted as defects.

続いて、ステップS203において、欠陥サイズ算出部128は、内表面エコーが存在する時刻Aを検出する。具体的に、ここでは、図14(b)に示すように、内表面応答の第1ピーク(第1の白色)に相当する時刻と内表面応答の第2ピーク(第2の白色)に相当する時刻との中間の時刻を時刻Aとする。   Subsequently, in step S203, the defect size calculator 128 detects a time A at which the inner surface echo exists. Specifically, as shown in FIG. 14B, here, the time corresponds to the first peak (first white) of the inner surface response and the second peak (second white) of the inner surface response. A time that is intermediate to the time to be set is time A.

続いて、ステップS204において、欠陥サイズ算出部128は、内表面エコーが存在する時刻よりも前で、反射超音波ビームWnの振幅値が最小値である時刻Bを検出する。ここでは、図14(b)に示す時刻Bを検出する。 Subsequently, in step S204, the defect size calculation unit 128 is a time earlier than the inner surface echo is present, the amplitude value of the reflected ultrasonic beam W n detects the time B is the minimum value. Here, time B shown in FIG. 14B is detected.

続いて、ステップS205において、欠陥サイズ算出部128は、|A−B|から時間Δtを求める。   Subsequently, in step S205, the defect size calculation unit 128 obtains the time Δt from | A−B |.

続いて、ステップS206において、欠陥サイズ算出部128は、時間Δtと、第2のサンプル鋼管200−2の鋼材における超音波ビーム(反射超音波ビーム)の音速とに基づいて、欠陥サイズSを算出する。具体的に、欠陥サイズ算出部128は、S=(第2のサンプル鋼管200−2の鋼材における超音波ビーム(反射超音波ビーム)の音速)×(時間Δt)÷2を計算することにより、欠陥サイズSを算出する。ここで、2で除算しているのは、時間Δtは超音波ビームの往復の時間に相当する量であるため、片道の時間として計算するためである。
その後、図15のフローチャートの処理を終了する。
Subsequently, in step S206, the defect size calculation unit 128 calculates the defect size S based on the time Δt and the sound velocity of the ultrasonic beam (reflected ultrasonic beam) in the steel material of the second sample steel pipe 200-2. To do. Specifically, the defect size calculation unit 128 calculates S = (sonic velocity of the ultrasonic beam (reflected ultrasonic beam) in the steel material of the second sample steel pipe 200-2) × (time Δt) / 2. The defect size S is calculated. Here, the reason for dividing by 2 is that the time Δt is an amount corresponding to the reciprocation time of the ultrasonic beam, and is calculated as a one-way time.
Then, the process of the flowchart of FIG. 15 is complete | finished.

以上のステップS201〜S206の処理を得ることにより、図14に示す実験における欠陥サイズ算出方法の処理が終了する。   By obtaining the above steps S201 to S206, the defect size calculation method in the experiment shown in FIG. 14 is completed.

本発明の実施形態によれば、電縫鋼管200の外表面200Gにおける溶接部210から入射し、電縫鋼管200の内表面200N付近を走査する超音波ビームを用いて、欠陥検査を行うことにより、電縫鋼管200中における超音波ビームの伝播距離を短くすることができるため、超音波ビームの減衰を抑えることができ、その結果、微小な欠陥の検出も可能となる。
また、本発明の実施形態において、図3−3(b)に示す欠陥で反射した反射超音波ビームの受信波形は、欠陥の欠陥先端部が小さいため、微小な信号となる。したがって、時刻Bの検出は、反射超音波ビームの振幅値の局所的な最小値を検出することで可能となる。そして、|A−B|を用いて欠陥のサイズを算出することにより、欠陥のサイズが小さく、また、図3(b)に示す欠陥で反射した反射超音波ビームの受信波形と図3(c)に示す内表面200Nで反射した反射超音波ビームの受信波形とが完全に分離されていなくても、欠陥のサイズを算出することができる。例えば、上記特許文献3の技術では、時間的に完全に分離した受信波形を用いる必要があったため、例えば0.5mm以下の欠陥を検出することが困難であったが、本発明による欠陥検査方法によれば、例えば0.5mm以下の欠陥を検出することも可能となった。
According to the embodiment of the present invention, the defect inspection is performed using the ultrasonic beam that is incident from the welded portion 210 on the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200 and scans the vicinity of the inner surface 200N of the ERW steel pipe 200. Since the propagation distance of the ultrasonic beam in the electric resistance welded pipe 200 can be shortened, attenuation of the ultrasonic beam can be suppressed, and as a result, a minute defect can be detected.
In the embodiment of the present invention, the received waveform of the reflected ultrasonic beam reflected by the defect shown in FIG. 3B is a minute signal because the defect tip of the defect is small. Therefore, the time B can be detected by detecting the local minimum value of the amplitude value of the reflected ultrasonic beam. Then, by calculating the size of the defect using | A−B |, the size of the defect is small, and the received waveform of the reflected ultrasonic beam reflected by the defect shown in FIG. The size of the defect can be calculated even if the received waveform of the reflected ultrasonic beam reflected by the inner surface 200N shown in FIG. For example, in the technique of the above-mentioned Patent Document 3, since it is necessary to use a reception waveform that is completely separated in time, it is difficult to detect a defect of, for example, 0.5 mm or less. According to the above, it becomes possible to detect a defect of 0.5 mm or less, for example.

(その他の実施形態)
上述した本発明の実施形態では、図1に示すように、欠陥検査装置100は、電縫鋼管200の溶接部210に含まれる欠陥を検査する場合を想定した例について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、溶接部210に含まれる欠陥に加えて電縫鋼管200の非溶接部における欠陥も検査する形態も本発明に含まれる。この場合、例えば、図1に示す送信部124−1は、電縫鋼管200の外表面200Gにおける溶接部210から入射し、電縫鋼管200の内表面200N付近における溶接部210及び非溶接部を内表面200Nに沿って集束点を変化させながら走査する超音波ビーム112を、フェイズドアレイ探触子120から送信する形態を採る。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the defect inspection apparatus 100 has been described with respect to an example in which a defect included in the welded portion 210 of the ERW steel pipe 200 is inspected. The invention is not limited to this form. For example, in addition to the defect contained in the welding part 210, the form which test | inspects the defect in the non-welding part of the ERW steel pipe 200 is also contained in this invention. In this case, for example, the transmission unit 124-1 shown in FIG. A configuration is adopted in which an ultrasonic beam 112 that is scanned while changing the focal point along the inner surface 200N is transmitted from the phased array probe 120.

また、送信部124−1から送信される超音波ビームの時間波形は、図3−2の波形に限定されるものではなく、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有するものであればよい。
したがって、図3−2の波形の正負を逆にした波形、即ち、負の極性の第1の局所ピークを有し、その後に、正の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、負の極性の第3の局所ピークを有する波形であってもよい。この超音波ビームを送信部124−1から送信した場合、受信部124−2で受信する反射超音波ビームの受信波形も、図3−1に示す受信波形に対して振幅値の正負が逆になったものとなる。即ち、本例の場合、図3−1に示す第1の白色が「第1の黒色」となり、図3−1に示す第1の黒色が「第1の白色」となり、図3−1に示す第2の白色が「第2の黒色」となり、図3−1に示す第2の黒色が「第2の白色」となる。そして、本例の場合、欠陥判定部127は、欠陥検査画像において、電縫鋼管200の内表面200Nから外表面200Gに向かう方向に、「第1の黒色」、「第1の白色」、「第2の黒色」の次に「第2の白色」が現れる位置に欠陥が存在すると判定する形態を採る。また、本例の場合、欠陥サイズ算出部128は、欠陥判定部127で欠陥ありと判定されると、欠陥検査画像において、「第1の黒色」が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻と「第2の黒色」が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻との中間の時刻をAとし、「第2の白色」が現れる位置のうち反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻をBとし、|A−B|に基づいて欠陥のサイズを算出する形態を採る。
Further, the time waveform of the ultrasonic beam transmitted from the transmission unit 124-1 is not limited to the waveform of FIG. 3-2, and has a positive or negative first local peak. What is necessary is just to have a 2nd local peak of the polarity opposite to a 1st local peak, and also to have the 3rd local peak of the same polarity as the said 1st local peak after that.
Therefore, the waveform of FIG. 3-2 has a waveform obtained by reversing the polarity, that is, having a first local peak with a negative polarity, followed by a second local peak with a positive polarity, and then Or a waveform having a third local peak of negative polarity. When this ultrasonic beam is transmitted from the transmission unit 124-1, the reception waveform of the reflected ultrasonic beam received by the reception unit 124-2 is also opposite in amplitude value to the reception waveform shown in FIG. It will become. That is, in this example, the first white color shown in FIG. 3A becomes “first black”, the first black color shown in FIG. 3A becomes “first white”, and FIG. The second white color shown becomes “second black color”, and the second black color shown in FIG. 3A becomes “second white color”. In the case of this example, the defect determination unit 127 includes “first black”, “first white”, “in the direction from the inner surface 200N to the outer surface 200G of the ERW steel pipe 200 in the defect inspection image. A mode is adopted in which it is determined that a defect is present at a position where “second white” appears after “second black”. In the case of this example, when the defect size determination unit 127 determines that there is a defect in the defect determination unit 127, the amplitude value of the reflected ultrasonic beam in the position where “first black” appears in the defect inspection image. A is the intermediate time between the time corresponding to the position where the second ultrasonic black beam appears and the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is minimum among the positions where the “second black” appears. The time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is the maximum among the positions where “white” appears is B, and the defect size is calculated based on | A−B |.

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した本発明の実施形態の制御処理装置120の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。
The present invention can also be realized by executing the following processing.
That is, software (program) that realizes the function of the control processing device 120 of the above-described embodiment of the present invention is supplied to a system or device via a network or various storage media, and a computer (or CPU or CPU) of the system or device is supplied. MPU or the like) reads out and executes a program. This program and a computer-readable recording medium storing the program are included in the present invention.

なお、上述した本発明の実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments of the present invention are merely examples of the implementation of the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. . That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

100:欠陥検査装置、110:フェイズドアレイ探触子、111:超音波振動子、112−1〜112−N:超音波ビーム、120:制御処理装置、121:被検体条件入力部、122:送受信条件設定部、123:送受信制御部、124−1:送信部、124−2:受信部、125:受信信号処理部、126:欠陥検査画像生成部、127:欠陥判定部、128:欠陥サイズ算出部、129:記録・表示部、200:電縫鋼管、200G:外表面、200N:内表面、210:溶接部 100: Defect inspection device, 110: Phased array probe, 111: Ultrasonic transducer, 112-1 to 112-N: Ultrasonic beam, 120: Control processing device, 121: Subject condition input unit, 122: Transmission / reception Condition setting unit, 123: Transmission / reception control unit, 124-1: Transmission unit, 124-2: Reception unit, 125: Reception signal processing unit, 126: Defect inspection image generation unit, 127: Defect determination unit, 128: Defect size calculation Part, 129: recording / display part, 200: ERW steel pipe, 200G: outer surface, 200N: inner surface, 210: welded part

Claims (20)

管軸方向に溶接部が形成された溶接鋼管に含まれる欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
前記溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子と、
前記溶接鋼管の前記外表面における前記溶接部の外側から入射し、前記溶接鋼管の内表面付近における少なくとも前記溶接部を前記内表面に沿って集束点を変化させながら周方向に走査する超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子から送信する送信手段と、
反射した前記超音波ビームを反射超音波ビームとして、前記フェイズドアレイ探触子を介して受信する受信手段と、
前記走査した前記内表面の位置を第1方向にとり、前記溶接鋼管の前記外表面から前記内表面に向かう方向を第2方向にとって、前記反射超音波ビームの振幅値に基づく欠陥検査画像を生成する欠陥検査画像生成手段と
前記欠陥検査画像生成手段によって生成された欠陥検査画像をもとに欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定手段とを有し、
前記送信手段から送信される超音波ビームの時間波形は、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、前記3つの局所ピークの絶対値のうち前記第2の局所ピークの絶対値が一番大きく、
前記欠陥判定手段は、
前記欠陥検査画像生成手段によって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信手段が受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有する領域に欠陥が存在しないと判定し、
前記欠陥検査画像生成手段によって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信手段が受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第4の局所ピークを有する領域に欠陥が存在していると判定することを特徴とする欠陥検査装置。
A defect inspection device for inspecting defects contained in a welded steel pipe in which a weld is formed in the pipe axis direction,
A phased array probe installed outside the outer surface of the welded steel pipe and arranged with a plurality of ultrasonic transducers;
An ultrasonic beam that enters from the outside of the welded portion on the outer surface of the welded steel pipe and scans at least the welded portion in the vicinity of the inner surface of the welded steel pipe in the circumferential direction while changing a focusing point along the inner surface. Transmitting means for transmitting from the phased array probe;
Receiving means for receiving the reflected ultrasonic beam as a reflected ultrasonic beam via the phased array probe;
A defect inspection image based on the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is generated by taking the position of the scanned inner surface in the first direction and taking the direction from the outer surface of the welded steel pipe to the inner surface as the second direction. Defect inspection image generation means ;
Defect determination means for determining whether or not a defect exists based on the defect inspection image generated by the defect inspection image generation means ,
The time waveform of the ultrasonic beam transmitted from the transmitting means has a first local peak that is positive or negative, and then has a second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak. , further followed, a third local peaks of the same polarity as the first local peak, the absolute value of the second local peak of the absolute value of the three local peaks most rather large,
The defect determination means includes
Of the region of the defect inspection image generated by the defect inspection image generating means, the time waveform of the ultrasonic beam received by the receiving means has a first local peak that is positive or negative, and then the first Determining that there is no defect in a region having a second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak and then having a third local peak having the same polarity as the first local peak;
Of the region of the defect inspection image generated by the defect inspection image generating means, the time waveform of the ultrasonic beam received by the receiving means has a first local peak that is positive or negative, and then the first A second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak, followed by a third local peak having the same polarity as the first local peak, and further thereafter, the first local peak A defect inspection apparatus that determines that a defect exists in a region having a fourth local peak having a polarity opposite to that of a peak .
前記第1の局所ピークが正であることを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。   The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the first local peak is positive. 前記第1の局所ピークが負であることを特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。   The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the first local peak is negative. 前記欠陥検査画像生成手段は、前記欠陥検査画像を生成する際に、前記反射超音波ビームの振幅値が正の第1閾値よりも大きい値の位置の色を白色とし、前記反射超音波ビームの振幅値が前記第1閾値よりも小さい負の第2閾値よりも小さい値の位置の色を黒色とし、
前記欠陥判定手段は、前記欠陥検査画像において、前記溶接鋼管の前記内表面から前記外表面に向かう方向に、第1の白色、第1の黒色、第2の白色の次に第2の黒色が現れる位置に前記欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項2に記載の欠陥検査装置。
When generating the defect inspection image, the defect inspection image generation means sets the color of the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger than the positive first threshold value to white, and the reflected ultrasonic beam The color of the position where the amplitude value is smaller than the negative second threshold smaller than the first threshold is black,
In the defect inspection image, the defect determination means includes a first white color, a first black color, a second white color, and a second black color in a direction from the inner surface to the outer surface of the welded steel pipe. The defect inspection apparatus according to claim 2, wherein the defect is determined to be present at a position where the defect appears.
前記欠陥検査画像生成手段は、前記欠陥検査画像を生成する際に、前記反射超音波ビームの振幅値が正の第1閾値よりも大きい値の位置の色を白色とし、前記反射超音波ビームの振幅値が前記第1閾値よりも小さい負の第2閾値よりも小さい値の位置の色を黒色とし、
前記欠陥判定手段は、前記欠陥検査画像において、前記溶接鋼管の前記内表面から前記外表面に向かう方向に、第1の黒色、第1の白色、第2の黒色の次に第2の白色が現れる位置に前記欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項3に記載の欠陥検査装置。
When generating the defect inspection image, the defect inspection image generation means sets the color of the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger than the positive first threshold value to white, and the reflected ultrasonic beam The color of the position where the amplitude value is smaller than the negative second threshold smaller than the first threshold is black,
In the defect inspection image, the defect determination means includes a first black color, a first white color, a second black color, and a second white color in a direction from the inner surface to the outer surface of the welded steel pipe. The defect inspection apparatus according to claim 3, wherein it is determined that the defect exists at a position where the defect appears.
前記欠陥検査画像において、前記第2方向は、前記反射超音波ビームを前記受信手段で受信した時刻に関する情報を示しており、
前記欠陥検査画像において、前記第1の白色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻と前記第2の白色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻との中間の時刻をAとし、前記第2の黒色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻をBとし、|A−B|に基づいて前記欠陥のサイズを算出する欠陥サイズ算出手段を更に有することを特徴とする請求項4に記載の欠陥検査装置。
In the defect inspection image, the second direction indicates information related to the time when the reflected ultrasonic beam is received by the receiving unit,
In the defect inspection image, the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the first white appears and the position of the reflected ultrasonic beam among the positions where the second white appears. A time intermediate between the time corresponding to the position where the amplitude value is maximum is A, and B is the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is minimum among the positions where the second black appears. 5. The defect inspection apparatus according to claim 4, further comprising defect size calculating means for calculating the size of the defect based on | A-B |.
前記欠陥検査画像において、前記第2方向は、前記反射超音波ビームを前記受信手段で受信した時刻に関する情報を示しており、
前記欠陥検査画像において、前記第1の黒色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻と前記第2の黒色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻との中間の時刻をAとし、前記第2の白色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻をBとし、|A−B|に基づいて前記欠陥のサイズを算出する欠陥サイズ算出手段を更に有することを特徴とする請求項5に記載の欠陥検査装置。
In the defect inspection image, the second direction indicates information related to the time when the reflected ultrasonic beam is received by the receiving unit,
In the defect inspection image, the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is minimum among the positions where the first black appears and the position of the reflected ultrasonic beam among the positions where the second black appears. A time intermediate between the time corresponding to the position where the amplitude value is minimum is A, and B is the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the second white appears. The defect inspection apparatus according to claim 5, further comprising a defect size calculating unit that calculates the size of the defect based on | A−B |.
前記欠陥検査画像生成手段は、前記反射超音波ビームの振幅値を前記超音波ビームの中心軌跡上に割り当てて、前記欠陥検査画像を生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の欠陥検査装置。   8. The defect inspection image generation unit generates the defect inspection image by allocating an amplitude value of the reflected ultrasonic beam on a central locus of the ultrasonic beam. The defect inspection apparatus according to item. 前記欠陥検査画像を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の欠陥検査装置。   The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising display means for displaying the defect inspection image. 管軸方向に溶接部が形成された溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子を備え、前記溶接鋼管に含まれる欠陥を検査する欠陥検査装置による欠陥検査方法であって、
前記溶接鋼管の前記外表面における前記溶接部の外側から入射し、前記溶接鋼管の内表面付近における少なくとも前記溶接部を前記内表面に沿って集束点を変化させながら周方向に走査する超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子から送信する送信ステップと、
反射した前記超音波ビームを反射超音波ビームとして、前記フェイズドアレイ探触子を介して受信する受信ステップと、
前記走査した前記内表面の位置を第1方向にとり、前記溶接鋼管の前記外表面から前記内表面に向かう方向を第2方向にとって、前記反射超音波ビームの振幅値に基づく欠陥検査画像を生成する欠陥検査画像生成ステップと
前記欠陥検査画像生成ステップによって生成された欠陥検査画像をもとに欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定ステップとを有し、
前記送信ステップで送信する超音波ビームの時間波形は、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、前記3つの局所ピークの絶対値のうち前記第2の局所ピークの絶対値が一番大きく、
前記欠陥判定ステップは、
前記欠陥検査画像生成ステップによって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信ステップで受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有する領域に欠陥が存在しないと判定し、
前記欠陥検査画像生成ステップによって生成された欠陥検査画像の領域のうち、前記受信ステップで受信した超音波ビームの時間波形が、正又は負の第1の局所ピークを有し、その後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第2の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと同じ極性の第3の局所ピークを有し、更にその後に、当該第1の局所ピークと逆の極性の第4の局所ピークを有する領域に欠陥が存在していると判定することを特徴とする欠陥検査方法。
A defect that is installed outside the outer surface of a welded steel pipe in which a weld is formed in the pipe axis direction, includes a phased array probe in which a plurality of ultrasonic transducers are arranged, and inspects a defect contained in the welded steel pipe A defect inspection method using an inspection apparatus,
An ultrasonic beam that enters from the outside of the welded portion on the outer surface of the welded steel pipe and scans at least the welded portion in the vicinity of the inner surface of the welded steel pipe in the circumferential direction while changing a focusing point along the inner surface. Transmitting from the phased array probe;
Receiving the reflected ultrasonic beam as a reflected ultrasonic beam via the phased array probe;
A defect inspection image based on the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is generated by taking the position of the scanned inner surface in the first direction and taking the direction from the outer surface of the welded steel pipe to the inner surface as the second direction. A defect inspection image generation step ;
A defect determination step for determining whether a defect exists based on the defect inspection image generated by the defect inspection image generation step ,
The time waveform of the ultrasonic beam transmitted in the transmission step has a first local peak that is positive or negative, and then has a second local peak having a polarity opposite to the first local peak, further subsequently, a third local peaks of the same polarity as the first local peak, the absolute value of the second local peak of the absolute value of the three local peaks most rather large,
The defect determination step includes:
Of the region of the defect inspection image generated by the defect inspection image generation step, the time waveform of the ultrasonic beam received at the reception step has a positive or negative first local peak, and then the first Determining that there is no defect in a region having a second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak and then having a third local peak having the same polarity as the first local peak;
Of the region of the defect inspection image generated by the defect inspection image generation step, the time waveform of the ultrasonic beam received at the reception step has a positive or negative first local peak, and then the first A second local peak having a polarity opposite to that of the first local peak, followed by a third local peak having the same polarity as the first local peak, and further thereafter, the first local peak A defect inspection method characterized by determining that a defect is present in a region having a fourth local peak having a polarity opposite to that of the peak .
前記第1の局所ピークが正であることを特徴とする請求項10に記載の欠陥検査方法。   The defect inspection method according to claim 10, wherein the first local peak is positive. 前記第1の局所ピークが負であることを特徴とする請求項10に記載の欠陥検査方法。   The defect inspection method according to claim 10, wherein the first local peak is negative. 前記欠陥検査画像生成ステップでは、前記欠陥検査画像を生成する際に、前記反射超音波ビームの振幅値が正の第1閾値よりも大きい値の位置の色を白色とし、前記反射超音波ビームの振幅値が前記第1閾値よりも小さい負の第2閾値よりも小さい値の位置の色を黒色とし、
前記欠陥判定ステップは、前記欠陥検査画像において、前記溶接鋼管の前記内表面から前記外表面に向かう方向に、第1の白色、第1の黒色、第2の白色の次に第2の黒色が現れる位置に前記欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項11に記載の欠陥検査方法。
In the defect inspection image generation step, when generating the defect inspection image, the color of the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger than the positive first threshold is white, and the reflected ultrasonic beam The color of the position where the amplitude value is smaller than the negative second threshold smaller than the first threshold is black,
In the defect inspection step, in the defect inspection image, a second black is next to the first white, the first black, and the second white in a direction from the inner surface to the outer surface of the welded steel pipe. The defect inspection method according to claim 11, wherein it is determined that the defect exists at a position where the defect appears.
前記欠陥検査画像生成ステップでは、前記欠陥検査画像を生成する際に、前記反射超音波ビームの振幅値が正の第1閾値よりも大きい値の位置の色を白色とし、前記反射超音波ビームの振幅値が前記第1閾値よりも小さい負の第2閾値よりも小さい値の位置の色を黒色とし、
前記欠陥判定ステップは、前記欠陥検査画像において、前記溶接鋼管の前記内表面から前記外表面に向かう方向に、第1の黒色、第1の白色、第2の黒色の次に第2の白色が現れる位置に前記欠陥が存在すると判定することを特徴とする請求項12に記載の欠陥検査方法。
In the defect inspection image generation step, when generating the defect inspection image, the color of the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is larger than the positive first threshold is white, and the reflected ultrasonic beam The color of the position where the amplitude value is smaller than the negative second threshold smaller than the first threshold is black,
In the defect inspection step, in the defect inspection image, a second white is next to the first black, the first white, and the second black in a direction from the inner surface to the outer surface of the welded steel pipe. The defect inspection method according to claim 12, wherein it is determined that the defect exists at a position where the defect appears.
前記欠陥検査画像において、前記第2方向は、前記反射超音波ビームを前記受信ステップで受信した時刻に関する情報を示しており、
前記欠陥検査画像において、前記第1の白色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻と前記第2の白色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻との中間の時刻をAとし、前記第2の黒色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻をBとし、|A−B|に基づいて前記欠陥のサイズを算出する欠陥サイズ算出ステップを更に有することを特徴とする請求項13に記載の欠陥検査方法。
In the defect inspection image, the second direction indicates information related to a time when the reflected ultrasonic beam is received in the reception step,
In the defect inspection image, the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the first white appears and the position of the reflected ultrasonic beam among the positions where the second white appears. A time intermediate between the time corresponding to the position where the amplitude value is maximum is A, and B is the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is minimum among the positions where the second black appears. The defect inspection method according to claim 13, further comprising a defect size calculating step of calculating the size of the defect based on | A−B |.
前記欠陥検査画像において、前記第2方向は、前記反射超音波ビームを前記受信ステップで受信した時刻に関する情報を示しており、
前記欠陥検査画像において、前記第1の黒色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻と前記第2の黒色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最小となる位置に相当する時刻との中間の時刻をAとし、前記第2の白色が現れる位置のうち前記反射超音波ビームの振幅値が最大となる位置に相当する時刻をBとし、|A−B|に基づいて前記欠陥のサイズを算出する欠陥サイズ算出ステップを更に有することを特徴とする請求項14に記載の欠陥検査方法。
In the defect inspection image, the second direction indicates information related to a time when the reflected ultrasonic beam is received in the reception step,
In the defect inspection image, the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is minimum among the positions where the first black appears and the position of the reflected ultrasonic beam among the positions where the second black appears. A time intermediate between the time corresponding to the position where the amplitude value is minimum is A, and B is the time corresponding to the position where the amplitude value of the reflected ultrasonic beam is maximum among the positions where the second white appears. The defect inspection method according to claim 14, further comprising a defect size calculating step of calculating the size of the defect based on | A−B |.
前記欠陥検査画像生成ステップでは、前記反射超音波ビームの振幅値を前記超音波ビームの中心軌跡上に割り当てて、前記欠陥検査画像を生成することを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。   17. The defect inspection image is generated by allocating an amplitude value of the reflected ultrasonic beam on a central locus of the ultrasonic beam in the defect inspection image generation step. The defect inspection method according to item. 前記欠陥検査画像を表示手段に表示する表示ステップを更に有することを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1項に記載の欠陥検査方法。   The defect inspection method according to claim 10, further comprising a display step of displaying the defect inspection image on a display unit. 請求項10乃至18のいずれか1項に記載の欠陥検査方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform each step in the defect inspection method of any one of Claims 10 thru | or 18. 請求項19に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the program according to claim 19.
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