[发明专利]管体的超声波探伤装置和超声波探伤方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过超声波探伤高精度地检测在焊接钢管的焊接部产生的微小的缺陷的管体的超声波探伤装置和超声波探伤方法。

背景技术

在焊接钢管中焊接部的品质非常重要，在制造工序中一般通过超声波斜角探伤进行焊接部的在线探伤。该方法如下：使超声波相对于被检测件倾斜地入射，由缺陷反射的反射波检测被检测件的内外表面缺陷和内部缺陷。通常，例如在电焊钢管中适用由5MHz且具有45°折射角的超声波束进行的反射法，检测出mm级的大小的缺陷，例如熔化不良，熔蚀、由夹杂物引起的裂纹等缺陷。

另一方面，最近以来对焊接钢管的品质要求变得严格，要求检测比以往更小的缺陷。例如，在电焊钢管中冷接缺陷、微小穿透裂纹、在激光焊接钢管中气孔等中，上述缺陷的大小为数10μm-数100μm，非常微小。并且，产生位置是沿着焊接线从内表面至外表面的任意部位都有产生的可能性，因缺陷的位置不同，超声波束的入射点和回归点不同。由于上述影响，因而用以往实用的超声波探伤法不能检测的情况较多，要求能够精度更高地进行检测的技术。

作为检测焊接钢管的微小缺陷的方法，至今公开有如下现有技术。在专利文献1中，在斜角探伤中使用频率在8MHz以上的点聚焦型探头，提高相对于穿透裂纹的检测能力。并且，在专利文献2中，通过阵列探头形成焦点束而提高检测能力，利用扇形扫描仪对焊接部的内表面侧至外表面侧进行扫描而能够检测气孔。

并且，在专利文献3中，设超声波的频率为25MHz以上、500MHz以下，以入射角0°以上、20°以下从管外表面侧向焊接部入射，由此能够检测数μm以下的微细的FeO成群夹杂的冷接缺陷。并且，在专利文献4中，使用多个频率为20MHz-80MHz的点聚焦型探头，使聚焦位置距焊缝正上方成3mm以下间距地进行配置，由此能够检测出0.1mm以上的气孔。

其中，在“发明内容”中，由于引用下述专利文献5，从而在此一并记载。

专利文献1：日本特开昭60-205356号公报

专利文献2：日本特开平11-183446号公报

专利文献3：日本特开昭61-111461号公报

专利文献4：日本特开平7-35729号公报

专利文献5：日本特开平4-274756号公报

但是，在上述公开技术中，存在如下所述的问题。首先在专利文献1的方法中，由于聚焦的超声波的波束宽度狭窄，因而要毫无遗漏地对焊接部的深度方向(钢管的壁厚方向)进行探伤，需要很多通道，设备成本变高，此外钢管尺寸变化时的位置调整等非常麻烦。并且，在缺陷形状不是气孔而是如穿透裂纹或冷接一样以面状位于壁厚内部的情况下，反射波在与入射方向不同的方向行进，因而检测变得困难。

并且，在专利文献2的方法中，由于阵列探头1个即可，尺寸变换时的设定也可以通过电子方式进行，因而虽然没有在专利文献1所示的前者的问题，但关于后者的问题依然没有解决。

并且在缺陷形状如上所述为面状的情况下，例如在电焊钢管中由于在焊缝部作用有干扰，因而从焊缝正上方观察的缺陷的宽度为100μm以下，非常细小，即使在专利文献3和专利文献4的方法中，实际上来自缺陷的反射波非常弱而检测困难的情况较多。并且，由于表面回波附近的1～2mm左右因表面回波的反响成为失效带，因而在缺陷的位置位于外表面附近的情况下存在不能检测的问题。

由此，检测在焊接钢管的管轴方向的焊接部产生的数100μm程度以下的微小缺陷的技术，如果是以在线方式测定切出焊接部的试样的C扫描法就可以，但还未确立以不破坏且在线方式高精度、稳定地检测数100μm程度以下的缺陷的技术。

发明内容

本发明是鉴于上述问题作出的，其目的在于提供管体的超声波探伤装置和超声波探伤方法，第一目的在于能够从内表面至外表面毫无遗漏地检测出位于电焊钢管等焊接部的壁厚内部的数100μm以下的微小缺陷，第二目的在于进而在钢管的尺寸变换时也能够容易设定最佳条件。

为了解决上述课题，具体提供如下方案。

本发明的第一发明的一种管体的超声波探伤装置，其特征在于，发射接收部，具有以相对于管体的管轴方向焊接部的焊接面和上述管体的内表面分别以33.2°至56.8°的范围内的角度入射的方式发射超声波的发射部、和接收相对于上述焊接面上的正反射方向向-12°至16°的范围内的方向反射的一部分或全部反射波的接收部，上述发射部和上述接收部由沿管体圆周方向配置的一个或两个以上的阵列探头上的不同的振子组构成；和