超声波计测方法以及超声波计测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供超声波计测方法以及超声波计测装置。计测点设定部(51)设定钢材内部焊接部附近的任意计测点，假定包含该计测点且与焊接线方向平行的虚拟反射面，阵列控制计算部(52)对计测点经由接触介质，以相对于虚拟反射面成规定的入射角发送满足规定式子而会聚的横波模式的超声波，回波高度提取部(53)检测上述发送出的超声波在母材部与焊接部之间的边界处的反射波，控制部(5)基于反射波来对焊接部的形状进行评价。
【专利说明】超声波计测方法以及超声波计测装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用超声波以非破坏的方式评价钢材焊接部的品质的超声波计测方 法以及超声波计测装置。
【背景技术】
[0002] 已知钢材的焊接部处焊接金属（焊接部）的边界的剖面形状（以下，称为"焊接边 界剖面形状"）会对钢材的强度等造成影响。例如，在专利文献1中，就记载了钢管的焊接 部处焊接边界剖面形状对焊接部的韧性带来影响。因此，从钢材的品质管理、品质保证的观 点考虑，提出有将焊接边界剖面形状图像化以非破坏的方式进行评价的技术。例如，在专利 文献2中，记载了接收来自母材部与焊接部之间的边界的反射波来进行图像化的技术。具 体而言，在该技术中，一边移动探测器，或者一边切换阵列探头的振子（元件），一边接收朝 向母材部与焊接部之间的边界倾斜地发送的超声波的反射波，根据接收到的反射波，来确 定反射点并进行图像化。另外，在专利文献3中，记载有使超声波的接收元件与发送元件分 开检测超声波的串联计测技术。
[0003] 然而，一般而言，在焊接部结晶组织的方向是一致的，所以焊接部具有声学各向异 性。根据专利文献1，对于奥氏体系不锈钢等焊接部的声学各向异性较大的钢材，母材部的 声学阻抗（=介质密度X声速）Z 1与焊接部的声学阻抗Z 2的差成为相对较大的值。例如， 在母材部的声速％是3200m/s，焊接部的声速V 2是2500m/s的情况下，介质密度几乎为恒 定值，所以母材部的声学阻抗Z1与焊接部的声学阻抗Z 2之比为1比0. 78。
[0004] 这里，已知在不同介质间的边界面的每单位面积的反射率取决于二者的声学阻 抗。根据非专利文献1，在超声波从声学阻抗Za的介质向声学阻抗Zb的介质垂直地入射时 的边界面的每单位面积的反射率（声压）rab，如下式（1)所示。
[0005]公式 1
【权利要求】
1. 一种超声波计测方法，其特征在于，包含： 计测点设定步骤，设定钢材内部焊接部附近的任意计测点，假定包含该计测点且与焊 接线方向平行的虚拟反射面； 会聚光束设定步骤，对所述计测点经由接触介质，以相对于所述虚拟反射面成规定的 入射角发送满足下式（1)而会聚的横波模式的超声波； 检测步骤，检测所述发送的超声波在母材部与焊接部之间的边界处的反射波；以及 评价步骤，基于所述反射波来对焊接部的形状进行评价， 公式1 :
接触介质的声速Vt (mm/s)， 作为被检体的钢材的母材部的横波的声速Vk(mm/s)， 相对于焊接线方向的正交方向的发送部宽度D(mm)， 接触介质换算的焦点距离F(mm)， 假定的反射面与实际的反射面之间的偏离角度上限值θηlin(deg)。
2. 根据权利要求1所述的超声波计测方法，其特征在于， 按在所述计测点设定步骤中设定的各个所述计测点，假定角度不同的多个虚拟反射 面。
3. 根据权利要求2所述的超声波计测方法，其特征在于， 将所述虚拟反射面与实际反射面一致的情况下的收发效率设为1，以多个所述虚拟反 射面中至少一个所述虚拟反射面的收发效率成为0. 5以上的方式，假定法线方向区域连续 的多个所述虚拟反射面。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的超声波计测方法，其特征在于， 所述偏离角度上限值9_1]1是2°。
5. 根据权利要求1?4中任一项所述的超声波计测方法，其特征在于， 所述钢材的母材部对于声速成为最大的模式下的声速Vmax以及声速成为最小的模式下 的声速Vmin，满足下式（2)， 公式2 :
6. 根据权利要求1?5中任一项所述的超声波计测方法，其特征在于， 所述入射角为所述计测点处超声波的发送方向与所述虚拟反射面的法线方向所成的 角，为0°以上10°以下或者35°以上55°以下。
7. 权利要求1?6中任一项所述的超声波计测方法，其特征在于， 在所述超声波的收发中使用阵列探头，通过切换该阵列探头的电子光束控制，来一边 变更所述计测点一边进行超声波的收发。
8. -种超声波计测装置，其特征在于，具备： 计测点设定单元，其设定钢材内部焊接部附近的任意计测点，假定包含该计测点且与 焊接线方向平行的虚拟反射面； 会聚光束设定单元，其对所述计测点经由接触介质，以相对于所述虚拟反射面成规定 的入射角发送满足下式（3)而会聚的横波模式的超声波； 检测单元，其检测所述发送的超声波在母材部与焊接部之间的边界处的反射波；以及 评价单元，其基于所述反射波来对焊接部的形状进行评价， 公式3
接触介质的声速Vt (mm/s)， 作为被检体的钢材的母材部的横波的声速Vk(mm/s)， 相对于焊接线方向的正交方向的发送部宽度D(mm)， 接触介质换算的焦点距离F(mm)， 假定的反射面与实际的反射面之间的偏离角度上限值θηlin(deg)。
【文档编号】G01N29/04GK104471386SQ201380037425
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2012年7月17日
【发明者】尾关孝文, 饭塚幸理 申请人:杰富意钢铁株式会社