超聲波計(jì)測方法以及超聲波計(jì)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供超聲波計(jì)測方法以及超聲波計(jì)測裝置。計(jì)測點(diǎn)設(shè)定部(51)設(shè)定鋼材內(nèi)部焊接部附近的任意計(jì)測點(diǎn)，假定包含該計(jì)測點(diǎn)且與焊接線方向平行的虛擬反射面，陣列控制計(jì)算部(52)對(duì)計(jì)測點(diǎn)經(jīng)由接觸介質(zhì)，以相對(duì)于虛擬反射面成規(guī)定的入射角發(fā)送滿足規(guī)定式子而會(huì)聚的橫波模式的超聲波，回波高度提取部(53)檢測上述發(fā)送出的超聲波在母材部與焊接部之間的邊界處的反射波，控制部(5)基于反射波來對(duì)焊接部的形狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。
【專利說明】超聲波計(jì)測方法以及超聲波計(jì)測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用超聲波以非破壞的方式評(píng)價(jià)鋼材焊接部的品質(zhì)的超聲波計(jì)測方 法以及超聲波計(jì)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知鋼材的焊接部處焊接金屬（焊接部）的邊界的剖面形狀（以下，稱為"焊接邊 界剖面形狀"）會(huì)對(duì)鋼材的強(qiáng)度等造成影響。例如，在專利文獻(xiàn)1中，就記載了鋼管的焊接 部處焊接邊界剖面形狀對(duì)焊接部的韌性帶來影響。因此，從鋼材的品質(zhì)管理、品質(zhì)保證的觀 點(diǎn)考慮，提出有將焊接邊界剖面形狀圖像化以非破壞的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)的技術(shù)。例如，在專利 文獻(xiàn)2中，記載了接收來自母材部與焊接部之間的邊界的反射波來進(jìn)行圖像化的技術(shù)。具 體而言，在該技術(shù)中，一邊移動(dòng)探測器，或者一邊切換陣列探頭的振子（元件），一邊接收朝 向母材部與焊接部之間的邊界傾斜地發(fā)送的超聲波的反射波，根據(jù)接收到的反射波，來確 定反射點(diǎn)并進(jìn)行圖像化。另外，在專利文獻(xiàn)3中，記載有使超聲波的接收元件與發(fā)送元件分 開檢測超聲波的串聯(lián)計(jì)測技術(shù)。
[0003] 然而，一般而言，在焊接部結(jié)晶組織的方向是一致的，所以焊接部具有聲學(xué)各向異 性。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，對(duì)于奧氏體系不銹鋼等焊接部的聲學(xué)各向異性較大的鋼材，母材部的 聲學(xué)阻抗（=介質(zhì)密度X聲速）Z 1與焊接部的聲學(xué)阻抗Z 2的差成為相對(duì)較大的值。例如， 在母材部的聲速％是3200m/s，焊接部的聲速V 2是2500m/s的情況下，介質(zhì)密度幾乎為恒 定值，所以母材部的聲學(xué)阻抗Z1與焊接部的聲學(xué)阻抗Z 2之比為1比0. 78。
[0004] 這里，已知在不同介質(zhì)間的邊界面的每單位面積的反射率取決于二者的聲學(xué)阻 抗。根據(jù)非專利文獻(xiàn)1，在超聲波從聲學(xué)阻抗Za的介質(zhì)向聲學(xué)阻抗Zb的介質(zhì)垂直地入射時(shí) 的邊界面的每單位面積的反射率（聲壓）rab，如下式（1)所示。
[0005]公式 1
【權(quán)利要求】
1. 一種超聲波計(jì)測方法，其特征在于，包含： 計(jì)測點(diǎn)設(shè)定步驟，設(shè)定鋼材內(nèi)部焊接部附近的任意計(jì)測點(diǎn)，假定包含該計(jì)測點(diǎn)且與焊 接線方向平行的虛擬反射面； 會(huì)聚光束設(shè)定步驟，對(duì)所述計(jì)測點(diǎn)經(jīng)由接觸介質(zhì)，以相對(duì)于所述虛擬反射面成規(guī)定的 入射角發(fā)送滿足下式（1)而會(huì)聚的橫波模式的超聲波； 檢測步驟，檢測所述發(fā)送的超聲波在母材部與焊接部之間的邊界處的反射波；以及 評(píng)價(jià)步驟，基于所述反射波來對(duì)焊接部的形狀進(jìn)行評(píng)價(jià)， 公式1 :
接觸介質(zhì)的聲速Vt (mm/s)， 作為被檢體的鋼材的母材部的橫波的聲速Vk(mm/s)， 相對(duì)于焊接線方向的正交方向的發(fā)送部寬度D(mm)， 接觸介質(zhì)換算的焦點(diǎn)距離F(mm)， 假定的反射面與實(shí)際的反射面之間的偏離角度上限值θηlin(deg)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波計(jì)測方法，其特征在于， 按在所述計(jì)測點(diǎn)設(shè)定步驟中設(shè)定的各個(gè)所述計(jì)測點(diǎn)，假定角度不同的多個(gè)虛擬反射 面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波計(jì)測方法，其特征在于， 將所述虛擬反射面與實(shí)際反射面一致的情況下的收發(fā)效率設(shè)為1，以多個(gè)所述虛擬反 射面中至少一個(gè)所述虛擬反射面的收發(fā)效率成為0. 5以上的方式，假定法線方向區(qū)域連續(xù) 的多個(gè)所述虛擬反射面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的超聲波計(jì)測方法，其特征在于， 所述偏離角度上限值9_1]1是2°。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的超聲波計(jì)測方法，其特征在于， 所述鋼材的母材部對(duì)于聲速成為最大的模式下的聲速Vmax以及聲速成為最小的模式下 的聲速Vmin，滿足下式（2)， 公式2 :
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的超聲波計(jì)測方法，其特征在于， 所述入射角為所述計(jì)測點(diǎn)處超聲波的發(fā)送方向與所述虛擬反射面的法線方向所成的 角，為0°以上10°以下或者35°以上55°以下。
7. 權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的超聲波計(jì)測方法，其特征在于， 在所述超聲波的收發(fā)中使用陣列探頭，通過切換該陣列探頭的電子光束控制，來一邊 變更所述計(jì)測點(diǎn)一邊進(jìn)行超聲波的收發(fā)。
8. -種超聲波計(jì)測裝置，其特征在于，具備： 計(jì)測點(diǎn)設(shè)定單元，其設(shè)定鋼材內(nèi)部焊接部附近的任意計(jì)測點(diǎn)，假定包含該計(jì)測點(diǎn)且與 焊接線方向平行的虛擬反射面； 會(huì)聚光束設(shè)定單元，其對(duì)所述計(jì)測點(diǎn)經(jīng)由接觸介質(zhì)，以相對(duì)于所述虛擬反射面成規(guī)定 的入射角發(fā)送滿足下式（3)而會(huì)聚的橫波模式的超聲波； 檢測單元，其檢測所述發(fā)送的超聲波在母材部與焊接部之間的邊界處的反射波；以及 評(píng)價(jià)單元，其基于所述反射波來對(duì)焊接部的形狀進(jìn)行評(píng)價(jià)， 公式3
接觸介質(zhì)的聲速Vt (mm/s)， 作為被檢體的鋼材的母材部的橫波的聲速Vk(mm/s)， 相對(duì)于焊接線方向的正交方向的發(fā)送部寬度D(mm)， 接觸介質(zhì)換算的焦點(diǎn)距離F(mm)， 假定的反射面與實(shí)際的反射面之間的偏離角度上限值θηlin(deg)。
【文檔編號(hào)】G01N29/04GK104471386SQ201380037425
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月17日
【發(fā)明者】尾關(guān)孝文, 飯塚幸理 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社
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