電縫管のシーム検出方法及びその装置
【課題】製品材に対しても簡便な構成で精度良くシーム検出可能な電縫管のシーム検出方法及びその装置を提供する。
【解決手段】電縫管１の溶接部２に対して管周方向に配置されたアレイ探触子３を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出方法において、アレイ探触子３からの送波ビームと受波ビームとの交差位置を管厚のほぼ中心とし、アレイ探触子３の送信用振動子群の位置４と受信用振動子群の位置５を管周方向に切り替えて交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンし、管周方向のスキャンによって得られたエコー高さ分布に基づいてシーム位置を検出する。
【解決手段】電縫管１の溶接部２に対して管周方向に配置されたアレイ探触子３を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出方法において、アレイ探触子３からの送波ビームと受波ビームとの交差位置を管厚のほぼ中心とし、アレイ探触子３の送信用振動子群の位置４と受信用振動子群の位置５を管周方向に切り替えて交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンし、管周方向のスキャンによって得られたエコー高さ分布に基づいてシーム位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫管溶接部の超音波探傷やアニーラーの位置決めに必要となるシーム検出方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電縫管は、鋼板を管状に成形していき、板の両端を電気抵抗加熱しながら押し付けて溶接する鋼管である。このプロセスによって酸化物が含まれた溶鋼を押し出して良好な品質の溶接部を得ている。溶接部の検査は、通常超音波斜角探傷が用いられ、溶接ビード切削後や水圧試験後に実施される。この時、斜角超音波が溶接部の所望の位置に入射するように、超音波探触子の管周方向の位置を適切に合わせることが必要である。また、溶接部をピンポイントでアニールするために、シームアニーラーについても管周方向の位置合わせが必要である。
【０００３】
一方、電縫管は製造ライン上にて様々な力を受けるため、溶接後のシーム位置は必ずしも真上ではなく、左右にずれることもある。そこで、超音波探触子やシームアニーラーのシーム追従を行うため、シーム検出装置が用いられる。超音波探触子やシームアニーラーを保持する機構部は、それぞれを周方向の任意の位置へ移動できる機能を備えており、シーム検出の結果を基に位置制御が行われる。従って、シーム検出は、超音波探傷やアニールの精度・信頼性を大きく左右することになるため、これまで様々な改良が行われてきた。
【０００４】
現在、一般的に用いられている方法は、シーム部をカメラによって撮像し、輝度などの変化からビードの切削部を特定し、その中心をシームとみなすようにしている（特許文献１〜４参照）。しかしながら、これらの方法は、ビード切削のバイトの当たり方によって、ビード切削帯の中心が真のシーム位置から外れ、数ｍｍの誤差を生じる可能性があるという問題点があった。
【０００５】
これに対して、最近では赤外線カメラにより撮像されたシーム部の温度分布の対称性から真のシーム位置を求める方法や、そのカメラ位置と超音波探傷装置との位置合わせを行うために、超音波探傷を用いて溶接欠陥を利用して真のシーム位置を検出する方法が開示されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−３０２１０３号公報
【特許文献２】特開平２−９６６０２号公報
【特許文献３】特開平４−３４０４０３号公報
【特許文献４】特開平１０−１７０２２８号公報
【特許文献５】特開２００９−２２２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の方法においても次のような問題点があった。
まず、超音波探傷によってシーム位置を検出するためには溶接欠陥が必要であり、溶接の入熱を下げるなどして人為的にそのような部分を作る必要があった。このため、コイル端部での利用はできるが、定常操業において製造され切断された製品材に対しては適用が困難であった。
また、シーム位置を探索するために、超音波探触子の位置を管の周方向に機械的に動かしており、設備的にも複雑なものが必要であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、製品材に対しても簡便な構成で精度良くシーム検出可能な電縫管のシーム検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電縫管のシーム検出方法は、電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出方法において、前記アレイ探触子からの送波ビームと受波ビームとの交差位置を管厚のほぼ中心とし、前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンし、前記管周方向のスキャンによって得られたエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出する。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法において、前記アレイ探触子からの送波ビームは、ビーム幅が３ｍｍ以上で、且つ指向角を１゜以上とした。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、前記平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出する。
【００１０】
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、前記スキャンデータの長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出する。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理である。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理である。
【００１１】
本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出装置において、前記アレイ探触子は、その送波ビームと受波ビームとの交差位置が管厚のほぼ中心となるような位置に配置され、前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を移動して管周方向にスキャンするアレイ送信部と、前記管周方向のエコー高さのスキャンデータを取得するアレイ受信部と、前記管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出するピーク位置検出部とを備えたものである。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させる駆動手段を備えたものである。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、前記ピーク位置検出部は、前記管周方向のシーム位置を管長手方向に沿って検出する。
【００１２】
また、本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、前記ピーク位置検出部は、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出する。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理である。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製品材に対しても真のシーム位置を精度良く検出可能となる。このため、超音波探傷やアニールの精度・信頼性を向上させることができ、より溶接品質の高い電縫管が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電縫管のシーム検出方法の管周方向のスキャンの説明図である。
【図２】図１の超音波ビーム（送波ビーム・受波ビーム）の形状を示した説明図である。
【図３】同時使用素子数とシームからのエコーのＳ／Ｎ及び同時使用素子数に対する指向角度及びビーム幅の最適な条件を示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る電縫管のシーム検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の電縫管のシーム検出装置のデータ処理を概念的に示した説明図である。
【図６】本発明の第１実施例の測定例を示した図である。
【図７】本発明の第２実施例の測定例を示した図である。
【図８】前記第２実施例において平均回数を変化させた例を示した図である。
【図９】本発明の第２実施例及び第３実施例による測定例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明するのに先だって、まず、本発明の概要を説明する。
図１は、本発明に係る電縫管のシーム検出方法の管周方向のスキャンの説明図であり、図２は、図１の超音波ビーム（送波ビーム・受波ビーム）の形状を示す説明図である。
【００１６】
図１及び図２において、１は電縫管、２は溶接部、３はアレイ探触子である。４はアレイ探触子３の送信用振動子群の位置、５はアレイ探触子３の受信用振動子群の位置を示す線であり、この例では７ヶ所で切り替える例が示されている。すなわち、送波ビームと受波ビームとが交差する点が管周方向に７ヶ所スキャンされていることが示されている。６は７ヶ所でスキャンする内の中央の場合の送波ビーム、７は同様に受波ビームを示している。
【００１７】
図１及び図２から分かるように、本発明では電縫管１のシーム部をアレイ探触子３でタンデム探傷する構成となっている。そして、本発明では、この構成により溶接部２に散在してわずかに残留する微小酸化物からの微弱なエコーを検出する。なお、図１及び図２では、アレイ探触子３は直線状のリニアアレイであるが、これに限られるものではなく、曲面状のアレイ探触子でも適用できる。
【００１８】
ここで、超音波ビームの交差位置は管厚のほぼ中央とする。これは、交差位置が管厚の外面側や内面側の表面近くであると、表面粗さからのエコーを検出しやすくなり、酸化物からのエコーのＳ／Ｎが低下するためである。但し、本発明の管厚のほぼ中央とは、厳密な中央位置に限定されるものではなく、管厚の１／４〜３／４程度の範囲であれば良い。超音波ビーム幅は、少なくとも管厚の１／２より広くなるように設定する。具体的には、送信振動子群及び受信振動子群の同時使用素子数と各素子の遅延時間とによってビーム幅を決定する。
【００１９】
なお、管周方向のスキャンについて、図１では７ヶ所としているが、本発明はこの値に限定されない。
また、スキャンの際の素子移動量は、図１では３素子の例について示しているが、この値も適宜設定されるものである。
また、平面状のアレイ探触子を用いる場合には、管周方向のスキャン時に電縫管への入射角が一定となるように、各素子の遅延時間を順次ずらして偏向を行うようにすることが望ましい。
【００２０】
次に、以上の図１及び図２の構成により溶接部２に残留する微小酸化物を検出することにより真のシーム位置が検出できるメカニズムを説明する。
発明者は電縫管の溶接品質を溶接部に残留する微小酸化物（ペネトレータとも言う）との関係を鋭意調査した結果、従来から知られている固まりとして存在するペネトレータの他に、数μｍの微小酸化物が広い範囲に分散した形態のペネトレータが存在していることを見出した。そして、この微小酸化物の密度が溶接品質と相関があり、さらには非常に良好な溶接品質の電縫溶接部においてもこの微小酸化物は完全にゼロにはならず、わずかに残っていることを見出した。本発明はこのような知見に基づいている。
【００２１】
すなわち、電縫管の溶接部に存在する微小酸化物は密度の薄い面として存在しているため、これを検出するためには一般的な超音波探傷で用いられる反射法では検出できず、受波を正反射方向で行うタンデム探傷が有効である。同時に、この構成にすると、送信と受信の位置が分離されるため、一般的な反射法で問題となる表面エコーや振動子での残響が大幅に減り、微弱な信号のＳ／Ｎが向上する。
【００２２】
また、反射体が極小さくかつ密度が薄いことから、集束ビームほど検出能が高いという一般的な常識に反し、超音波ビームを広げるほどその中に含まれる反射体の個数が増えて検出感度が向上する特性を持っているため、ビーム幅を３ｍｍ以上と広く設定することによって溶接部に広く薄く残留した微小酸化物の検出がしやすくなる。また、その際、広いビームの形成方法として、開口を大きくして平面波とする方法と、開口を狭くして指向性を広げる方法があるが、平面波は指向性が鋭くわずかな反射角度の違いによって検出性能が低下するため指向性を１゜以上に広げる方法が適当である。図３（Ａ）は、同時使用素子数とシームからのエコーのＳ／Ｎを調べた結果である。この結果より、同時使用素子数が多い平面波領域（１６素子以上）ではＳ／Ｎが低下し、同時使用素子数が少なく指向性が広くなる範囲ではＳ／Ｎが向上することが分かる。
【００２３】
さらに、タンデム探傷の送波ビームと受波ビームの交差位置を管周方向に走査するようにすれば、いずれかの位置でエコーが検出されることになり、その際の交差位置がすなわち真のシーム位置ということになる。ここで、ビームの交差位置（以下、交差位置ともいう）は、幾何学的な関係や人工疵による実験からアレイ探触子３からの距離として求めておくことができるため、アレイ探触子の位置から真のシーム位置を求めることができる。
【００２４】
図３（Ｂ）は、以上の知見に基づいて同時使用素子数に対する指向角度及びビーム幅の最適な条件を求めた結果を示した図である。
【００２５】
上記の説明により本発明の動作原理が明らかになったところで、次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図４は、本発明の一実施の形態に係る電縫管のシーム検出装置の構成を示すブロック図である。
この電縫管のシーム検出装置は、上記のアレイ探触子３の他に、被検体サイズ入力部１１、アレイ探触子記憶部１２、送受信制御部１３、アレイ送信即記憶部１４、アレイ受信即記憶部１５、アレイ送信部１６、アレイ受信部１７、ゲート部１８、記憶部１９、異常値除去部２０、長手方向平均部２１及びピーク位置検出部２２を備えている。ここで、アレイ探触子３は、５ＭＨｚ、０．８ｍｍピッチ×６４ｃｈのものを用い、同時使用素子数を１０ｃｈとした例について説明する。なお、図示は省略したが、アレイ探触子３と電縫管１とを管長手方向に相対移動させる駆動手段を備えており、これによってアレイ探触子３による管長手方向のスキャンを可能にしている。
【００２７】
被検体サイズ入力部１１は、操作者の操作により被検体の外径、肉厚等のサイズ情報を入力する。アレイ探触子記憶部１２は、予め入力されたアレイ探触子の素子ピッチ、素子数、被検体に対する位置を記憶する。送受信制御部１３は、これら被検体のサイズ及びアレイ探触子の情報に基づいて、送信時の同時使用素子位置と各素子の遅延時間、及び受信時の同時使用素子位置と各素子の遅延時間を、管周方向の各スキャンに対して計算する。アレイ送信即記憶部１４及びアレイ受信即記憶部１５は、管周方向各スキャンの同時使用素子位置と各素子の遅延時間を記憶する。アレイ送信部１６は、アレイ送信即記憶部１４の情報に基づきスキャン毎に素子を選択して、アレイ探触子３の各素子に所定の遅延時間をかけて送信パルスを印加する。アレイ受信部１７は、アレイ受信即記憶部１５の情報に基づき、スキャン毎に素子を選択して、アレイ探触子３の各素子から受信を行い、所定の遅延時間をかけた後に、各素子からの信号を加算する。このようにして、スキャン毎の受信信号を得る。
【００２８】
ゲート部１８は、被検体のシーム部からのエコーが現れる時間位置からエコー強度を求める。記憶部１９は、各スキャンのエコー強度が時系列に２次元のデータとして格納される。異常値除去部２０は、時系列データの中から、無効なスキャンデータを除去する処理をする。長手方向平均部２１は、２次元の時系列データを管長手方向に平均する処理（移動平均処理）をする。ピーク位置検出部２２は、各スキャンのピーク位置を時系列データとして求めていく。上記の構成において、アレイ探触子３、アレイ送信部１６及びアレイ受信部１７を除く部分はＰＣで構成される。
【００２９】
図５は、図４の電縫管のシーム検出装置のデータ処理を概念的に示した説明図である。
アレイ探触子３の内、所定数の送信用振動子群４をシフトしながら駆動して送波ビーム６を送信させ、それと同数の受信用振動子群５がその受波ビーム７を受信し、管周方向におけるデータを取得する。そのデータは交差位置（送信用振動子群及び受信用振動子群の位置でも良い）と受信信号のレベルとを組としており、受信信号のピーク値を示す交差位置がシーム位置に相当することになる。そして、このような処理を管長手方向に沿って行う。この管長手方向における処理は、アレイ探触子３と電縫管１との相対移動（管長手方向）を必要とするが、管周方向における測定に際しては、送信用振動子群４及び受信用振動子群５をシフトしながら切り替えて管周方向のスキャンを行ってデータを取得しており、アレイ探触子３と電縫管１との相対移動を必要としない。このようにして取得されたデータは、上記のように、記憶部１９に２次元のデータとして格納される。
【００３０】
記憶部１９に格納された２次元のデータは、異常値除去部にて異常値が除去され、異常値が除去されたデータは長手方向平均部２１にて管長手方向の値の平均化処理される。そして、ピーク位置検出部２２が管長手方向の値の平均化処理されたデータから、管周方向のピーク値を特定し、そのピーク値を示す交差位置をシーム位置として出力する。
【００３１】
図６は、本発明の第１実施例として、φ２７３ｍｍ×ｔ１４．９ｍｍの電縫管を用いて、上記の電縫管のシーム検出装置によりシーム位置を検出した結果を示した図である。
図６のマップは、７ヶ所のスキャンによって得られたエコー高さを輝度で表し、これを約２０秒間にわたって記録したものであり、ここでは、溶接部２の位置を図中左右に揺動しながら測定を行っている。この結果、エコーが現れている位置が管周方向に移動している様子が検出できている。
この管周方向のエコー高さ分布に基づくシーム位置の検出は、最大値が得られるスキャン位置として求められる。あるいは、スキャン位置は素子ピッチによって決まる飛び飛びの値となるため、最大値の前後数点のスキャンデータに基づき、最小二乗法などでピークが得られる位置としてさらに細かく求めることも可能である。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例として、実際の製品材に対して、上記の電縫管のシーム検出装置により管長手方向に連続的にシーム位置を検出した結果について説明する。ここでは、管長手方向に１ｍｍピッチで、１００点（約１００ｍｍ）にわたってスキャン測定した例を示す。
【００３３】
図７（ａ）は、７ヶ所のスキャンによって得られたエコー高さのマッピング例であり、この図では縦軸が管周方向、横軸が時間方向すなわち管長手方向としている。下段は、各時間位置において、７ヶ所のスキャンで得られたエコー高さの最大位置をマッピングした図に重ね書きしたものである。同図から分かるように、管長手方向でのエコー高さ位置のばらつきが大きく、シーム位置が不明瞭である。これは、本発明がシームに残留する微小酸化物のエコーを計測するという計測方法を用いており、微小酸化物の分布状態が管長手方向においてばらついたり、部分的にはエコーがほとんど得られない箇所があるためである。
【００３４】
そこで、本第２実施例では、以下に示すデータ処理を行った。
まず、生データにてシーム位置が最も端のスキャンラインにあるデータについては異常値として、その部分のデータを除去する。その除去処理は異常値除去部２０により行われる。図７（ｂ）はその結果である。
【００３５】
次に、スキャンデータを管長手方向に平均処理を行った。その平均化処理は、長手方向平均部２１により行われる。ここでは、５０点（５０ｍｍ）のデータを平均した。図７（ｃ）はその結果であり、下段は各時間位置において、７ヶ所のスキャンで得られたエコー高さの最大位置を重ね書きしたものである。この最大位置は、ピーク位置検出部２２により検出される。同図から分かるように、上述の処理によって、シーム位置が変化していく様子を明瞭に検出できるようになっている。
【００３６】
最適な平均処理の区間は、エコーのばらつき程度とシーム位置の変化程度により決定される。図８に平均回数を変化させた場合の例を示す。図８のデータは管長手方向３０００点（３０００ｍｍ）のデータである。平均回数が１００回程度（１００ｍｍ）からばらつきが少なくなり、平均回数が１０００回（１０００ｍｍ）では、シーム位置の変化が一部現れなくなっていることから、およそ１００ｍｍ〜１０００ｍｍの区間が適当であり、望ましくは３００ｍｍ〜５００ｍｍが最良の効果が得られる
【００３７】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
上記の第２実施例では、管の長手方向に対してシーム位置が最も端のスキャンラインにあるデータについては異常値としてその部分のデータを除去した後に、スキャンデータを長手方向に平均処理を行い、管周方向７箇所のスキャンで得られたエコー高さの分布から最大位置を抽出してシーム位置を出力している。この場合、管長手方向に対する平均処理の回数が大きくなると、それだけ計算量も増えることになる。従って、計算量を軽減させる為に、長手方向に対するスキャンデータの平均処理と、スキャンデータから計算されたシーム位置出力結果に対する長手方向の平滑処理を組み合わせても良い。そのように処理した例が第３実施例である。
【００３８】
図９（Ａ）は、第２の実施例に記載のとおりに異常値をリジェクトし、スキャンデータを管長手方向に５０点（５０ｍｍ）にわたって平均処理を行い、管周方向７箇所のスキャンで得られたエコー高さの分布から最大位置を抽出してシーム位置を算出した結果である。なお、この測定点数５０点は任意に設定されるものである。
図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す算出結果に、長手方向に対して３００点（３００ｍｍ）の移動平均処理を施した結果である。図９（Ｂ）と第２実施例の結果である図８とを比較すると、例えば、図８に示される３００ｍｍ〜５００ｍｍで長手方向に対してスキャンデータを平均処理した結果と第３実施例の計算結果（図９（Ｂ））とがほぼ同等のシーム位置の変化が得られていることがわかる。
なお、上記の第３実施例では、平滑処理に移動平均処理を用いたが、予め設定した周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を適用しても同等の効果が得られる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態では、シームに残留する微小な酸化物を検出してシーム位置を検出するようにしているため、コイル端部にて人為的に溶接欠陥を発生させる必要はなく、定常操業において製造され切断された製品材に対しても適用可能である。さらに、アレイ探触子を用いて管周方向にスキャンを行ってシーム位置を探索するようにしているため、超音波探触子の周方向位置を機械的に動かす必要もなく、設備的にも複雑なものは必要ないという効果を有する。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電縫管、２ 溶接部、 ３ アレイ探触子、 ４ 送信用振動子群の位置、５ 受信用振動子群の位置、６ 送波ビーム、７ 受波ビーム、１１ 被検体サイズ入力部、１２ アレイ探触子記憶部、１３ 送受信制御部、１４ アレイ送信即記憶部、１５ アレイ受信即記憶部、１６ アレイ送信部、１７ アレイ受信部、１８ ゲート部、１９ 記憶部、２０ 異常値除去部、２１ 長手方向平均部、２２ ピーク位置検出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫管溶接部の超音波探傷やアニーラーの位置決めに必要となるシーム検出方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電縫管は、鋼板を管状に成形していき、板の両端を電気抵抗加熱しながら押し付けて溶接する鋼管である。このプロセスによって酸化物が含まれた溶鋼を押し出して良好な品質の溶接部を得ている。溶接部の検査は、通常超音波斜角探傷が用いられ、溶接ビード切削後や水圧試験後に実施される。この時、斜角超音波が溶接部の所望の位置に入射するように、超音波探触子の管周方向の位置を適切に合わせることが必要である。また、溶接部をピンポイントでアニールするために、シームアニーラーについても管周方向の位置合わせが必要である。
【０００３】
一方、電縫管は製造ライン上にて様々な力を受けるため、溶接後のシーム位置は必ずしも真上ではなく、左右にずれることもある。そこで、超音波探触子やシームアニーラーのシーム追従を行うため、シーム検出装置が用いられる。超音波探触子やシームアニーラーを保持する機構部は、それぞれを周方向の任意の位置へ移動できる機能を備えており、シーム検出の結果を基に位置制御が行われる。従って、シーム検出は、超音波探傷やアニールの精度・信頼性を大きく左右することになるため、これまで様々な改良が行われてきた。
【０００４】
現在、一般的に用いられている方法は、シーム部をカメラによって撮像し、輝度などの変化からビードの切削部を特定し、その中心をシームとみなすようにしている（特許文献１〜４参照）。しかしながら、これらの方法は、ビード切削のバイトの当たり方によって、ビード切削帯の中心が真のシーム位置から外れ、数ｍｍの誤差を生じる可能性があるという問題点があった。
【０００５】
これに対して、最近では赤外線カメラにより撮像されたシーム部の温度分布の対称性から真のシーム位置を求める方法や、そのカメラ位置と超音波探傷装置との位置合わせを行うために、超音波探傷を用いて溶接欠陥を利用して真のシーム位置を検出する方法が開示されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−３０２１０３号公報
【特許文献２】特開平２−９６６０２号公報
【特許文献３】特開平４−３４０４０３号公報
【特許文献４】特開平１０−１７０２２８号公報
【特許文献５】特開２００９−２２２４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の方法においても次のような問題点があった。
まず、超音波探傷によってシーム位置を検出するためには溶接欠陥が必要であり、溶接の入熱を下げるなどして人為的にそのような部分を作る必要があった。このため、コイル端部での利用はできるが、定常操業において製造され切断された製品材に対しては適用が困難であった。
また、シーム位置を探索するために、超音波探触子の位置を管の周方向に機械的に動かしており、設備的にも複雑なものが必要であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、製品材に対しても簡便な構成で精度良くシーム検出可能な電縫管のシーム検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電縫管のシーム検出方法は、電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出方法において、前記アレイ探触子からの送波ビームと受波ビームとの交差位置を管厚のほぼ中心とし、前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンし、前記管周方向のスキャンによって得られたエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出する。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法において、前記アレイ探触子からの送波ビームは、ビーム幅が３ｍｍ以上で、且つ指向角を１゜以上とした。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、前記平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出する。
【００１０】
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、前記スキャンデータの長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出する。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理である。
また、本発明に係る電縫管のシーム検出方法において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理である。
【００１１】
本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出装置において、前記アレイ探触子は、その送波ビームと受波ビームとの交差位置が管厚のほぼ中心となるような位置に配置され、前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を移動して管周方向にスキャンするアレイ送信部と、前記管周方向のエコー高さのスキャンデータを取得するアレイ受信部と、前記管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出するピーク位置検出部とを備えたものである。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させる駆動手段を備えたものである。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、前記ピーク位置検出部は、前記管周方向のシーム位置を管長手方向に沿って検出する。
【００１２】
また、本発明に係る電縫管のシーム検出装置は、前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、前記ピーク位置検出部は、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出する。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理である。
本発明に係る電縫管のシーム検出装置において、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製品材に対しても真のシーム位置を精度良く検出可能となる。このため、超音波探傷やアニールの精度・信頼性を向上させることができ、より溶接品質の高い電縫管が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る電縫管のシーム検出方法の管周方向のスキャンの説明図である。
【図２】図１の超音波ビーム（送波ビーム・受波ビーム）の形状を示した説明図である。
【図３】同時使用素子数とシームからのエコーのＳ／Ｎ及び同時使用素子数に対する指向角度及びビーム幅の最適な条件を示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る電縫管のシーム検出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の電縫管のシーム検出装置のデータ処理を概念的に示した説明図である。
【図６】本発明の第１実施例の測定例を示した図である。
【図７】本発明の第２実施例の測定例を示した図である。
【図８】前記第２実施例において平均回数を変化させた例を示した図である。
【図９】本発明の第２実施例及び第３実施例による測定例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明するのに先だって、まず、本発明の概要を説明する。
図１は、本発明に係る電縫管のシーム検出方法の管周方向のスキャンの説明図であり、図２は、図１の超音波ビーム（送波ビーム・受波ビーム）の形状を示す説明図である。
【００１６】
図１及び図２において、１は電縫管、２は溶接部、３はアレイ探触子である。４はアレイ探触子３の送信用振動子群の位置、５はアレイ探触子３の受信用振動子群の位置を示す線であり、この例では７ヶ所で切り替える例が示されている。すなわち、送波ビームと受波ビームとが交差する点が管周方向に７ヶ所スキャンされていることが示されている。６は７ヶ所でスキャンする内の中央の場合の送波ビーム、７は同様に受波ビームを示している。
【００１７】
図１及び図２から分かるように、本発明では電縫管１のシーム部をアレイ探触子３でタンデム探傷する構成となっている。そして、本発明では、この構成により溶接部２に散在してわずかに残留する微小酸化物からの微弱なエコーを検出する。なお、図１及び図２では、アレイ探触子３は直線状のリニアアレイであるが、これに限られるものではなく、曲面状のアレイ探触子でも適用できる。
【００１８】
ここで、超音波ビームの交差位置は管厚のほぼ中央とする。これは、交差位置が管厚の外面側や内面側の表面近くであると、表面粗さからのエコーを検出しやすくなり、酸化物からのエコーのＳ／Ｎが低下するためである。但し、本発明の管厚のほぼ中央とは、厳密な中央位置に限定されるものではなく、管厚の１／４〜３／４程度の範囲であれば良い。超音波ビーム幅は、少なくとも管厚の１／２より広くなるように設定する。具体的には、送信振動子群及び受信振動子群の同時使用素子数と各素子の遅延時間とによってビーム幅を決定する。
【００１９】
なお、管周方向のスキャンについて、図１では７ヶ所としているが、本発明はこの値に限定されない。
また、スキャンの際の素子移動量は、図１では３素子の例について示しているが、この値も適宜設定されるものである。
また、平面状のアレイ探触子を用いる場合には、管周方向のスキャン時に電縫管への入射角が一定となるように、各素子の遅延時間を順次ずらして偏向を行うようにすることが望ましい。
【００２０】
次に、以上の図１及び図２の構成により溶接部２に残留する微小酸化物を検出することにより真のシーム位置が検出できるメカニズムを説明する。
発明者は電縫管の溶接品質を溶接部に残留する微小酸化物（ペネトレータとも言う）との関係を鋭意調査した結果、従来から知られている固まりとして存在するペネトレータの他に、数μｍの微小酸化物が広い範囲に分散した形態のペネトレータが存在していることを見出した。そして、この微小酸化物の密度が溶接品質と相関があり、さらには非常に良好な溶接品質の電縫溶接部においてもこの微小酸化物は完全にゼロにはならず、わずかに残っていることを見出した。本発明はこのような知見に基づいている。
【００２１】
すなわち、電縫管の溶接部に存在する微小酸化物は密度の薄い面として存在しているため、これを検出するためには一般的な超音波探傷で用いられる反射法では検出できず、受波を正反射方向で行うタンデム探傷が有効である。同時に、この構成にすると、送信と受信の位置が分離されるため、一般的な反射法で問題となる表面エコーや振動子での残響が大幅に減り、微弱な信号のＳ／Ｎが向上する。
【００２２】
また、反射体が極小さくかつ密度が薄いことから、集束ビームほど検出能が高いという一般的な常識に反し、超音波ビームを広げるほどその中に含まれる反射体の個数が増えて検出感度が向上する特性を持っているため、ビーム幅を３ｍｍ以上と広く設定することによって溶接部に広く薄く残留した微小酸化物の検出がしやすくなる。また、その際、広いビームの形成方法として、開口を大きくして平面波とする方法と、開口を狭くして指向性を広げる方法があるが、平面波は指向性が鋭くわずかな反射角度の違いによって検出性能が低下するため指向性を１゜以上に広げる方法が適当である。図３（Ａ）は、同時使用素子数とシームからのエコーのＳ／Ｎを調べた結果である。この結果より、同時使用素子数が多い平面波領域（１６素子以上）ではＳ／Ｎが低下し、同時使用素子数が少なく指向性が広くなる範囲ではＳ／Ｎが向上することが分かる。
【００２３】
さらに、タンデム探傷の送波ビームと受波ビームの交差位置を管周方向に走査するようにすれば、いずれかの位置でエコーが検出されることになり、その際の交差位置がすなわち真のシーム位置ということになる。ここで、ビームの交差位置（以下、交差位置ともいう）は、幾何学的な関係や人工疵による実験からアレイ探触子３からの距離として求めておくことができるため、アレイ探触子の位置から真のシーム位置を求めることができる。
【００２４】
図３（Ｂ）は、以上の知見に基づいて同時使用素子数に対する指向角度及びビーム幅の最適な条件を求めた結果を示した図である。
【００２５】
上記の説明により本発明の動作原理が明らかになったところで、次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
図４は、本発明の一実施の形態に係る電縫管のシーム検出装置の構成を示すブロック図である。
この電縫管のシーム検出装置は、上記のアレイ探触子３の他に、被検体サイズ入力部１１、アレイ探触子記憶部１２、送受信制御部１３、アレイ送信即記憶部１４、アレイ受信即記憶部１５、アレイ送信部１６、アレイ受信部１７、ゲート部１８、記憶部１９、異常値除去部２０、長手方向平均部２１及びピーク位置検出部２２を備えている。ここで、アレイ探触子３は、５ＭＨｚ、０．８ｍｍピッチ×６４ｃｈのものを用い、同時使用素子数を１０ｃｈとした例について説明する。なお、図示は省略したが、アレイ探触子３と電縫管１とを管長手方向に相対移動させる駆動手段を備えており、これによってアレイ探触子３による管長手方向のスキャンを可能にしている。
【００２７】
被検体サイズ入力部１１は、操作者の操作により被検体の外径、肉厚等のサイズ情報を入力する。アレイ探触子記憶部１２は、予め入力されたアレイ探触子の素子ピッチ、素子数、被検体に対する位置を記憶する。送受信制御部１３は、これら被検体のサイズ及びアレイ探触子の情報に基づいて、送信時の同時使用素子位置と各素子の遅延時間、及び受信時の同時使用素子位置と各素子の遅延時間を、管周方向の各スキャンに対して計算する。アレイ送信即記憶部１４及びアレイ受信即記憶部１５は、管周方向各スキャンの同時使用素子位置と各素子の遅延時間を記憶する。アレイ送信部１６は、アレイ送信即記憶部１４の情報に基づきスキャン毎に素子を選択して、アレイ探触子３の各素子に所定の遅延時間をかけて送信パルスを印加する。アレイ受信部１７は、アレイ受信即記憶部１５の情報に基づき、スキャン毎に素子を選択して、アレイ探触子３の各素子から受信を行い、所定の遅延時間をかけた後に、各素子からの信号を加算する。このようにして、スキャン毎の受信信号を得る。
【００２８】
ゲート部１８は、被検体のシーム部からのエコーが現れる時間位置からエコー強度を求める。記憶部１９は、各スキャンのエコー強度が時系列に２次元のデータとして格納される。異常値除去部２０は、時系列データの中から、無効なスキャンデータを除去する処理をする。長手方向平均部２１は、２次元の時系列データを管長手方向に平均する処理（移動平均処理）をする。ピーク位置検出部２２は、各スキャンのピーク位置を時系列データとして求めていく。上記の構成において、アレイ探触子３、アレイ送信部１６及びアレイ受信部１７を除く部分はＰＣで構成される。
【００２９】
図５は、図４の電縫管のシーム検出装置のデータ処理を概念的に示した説明図である。
アレイ探触子３の内、所定数の送信用振動子群４をシフトしながら駆動して送波ビーム６を送信させ、それと同数の受信用振動子群５がその受波ビーム７を受信し、管周方向におけるデータを取得する。そのデータは交差位置（送信用振動子群及び受信用振動子群の位置でも良い）と受信信号のレベルとを組としており、受信信号のピーク値を示す交差位置がシーム位置に相当することになる。そして、このような処理を管長手方向に沿って行う。この管長手方向における処理は、アレイ探触子３と電縫管１との相対移動（管長手方向）を必要とするが、管周方向における測定に際しては、送信用振動子群４及び受信用振動子群５をシフトしながら切り替えて管周方向のスキャンを行ってデータを取得しており、アレイ探触子３と電縫管１との相対移動を必要としない。このようにして取得されたデータは、上記のように、記憶部１９に２次元のデータとして格納される。
【００３０】
記憶部１９に格納された２次元のデータは、異常値除去部にて異常値が除去され、異常値が除去されたデータは長手方向平均部２１にて管長手方向の値の平均化処理される。そして、ピーク位置検出部２２が管長手方向の値の平均化処理されたデータから、管周方向のピーク値を特定し、そのピーク値を示す交差位置をシーム位置として出力する。
【００３１】
図６は、本発明の第１実施例として、φ２７３ｍｍ×ｔ１４．９ｍｍの電縫管を用いて、上記の電縫管のシーム検出装置によりシーム位置を検出した結果を示した図である。
図６のマップは、７ヶ所のスキャンによって得られたエコー高さを輝度で表し、これを約２０秒間にわたって記録したものであり、ここでは、溶接部２の位置を図中左右に揺動しながら測定を行っている。この結果、エコーが現れている位置が管周方向に移動している様子が検出できている。
この管周方向のエコー高さ分布に基づくシーム位置の検出は、最大値が得られるスキャン位置として求められる。あるいは、スキャン位置は素子ピッチによって決まる飛び飛びの値となるため、最大値の前後数点のスキャンデータに基づき、最小二乗法などでピークが得られる位置としてさらに細かく求めることも可能である。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例として、実際の製品材に対して、上記の電縫管のシーム検出装置により管長手方向に連続的にシーム位置を検出した結果について説明する。ここでは、管長手方向に１ｍｍピッチで、１００点（約１００ｍｍ）にわたってスキャン測定した例を示す。
【００３３】
図７（ａ）は、７ヶ所のスキャンによって得られたエコー高さのマッピング例であり、この図では縦軸が管周方向、横軸が時間方向すなわち管長手方向としている。下段は、各時間位置において、７ヶ所のスキャンで得られたエコー高さの最大位置をマッピングした図に重ね書きしたものである。同図から分かるように、管長手方向でのエコー高さ位置のばらつきが大きく、シーム位置が不明瞭である。これは、本発明がシームに残留する微小酸化物のエコーを計測するという計測方法を用いており、微小酸化物の分布状態が管長手方向においてばらついたり、部分的にはエコーがほとんど得られない箇所があるためである。
【００３４】
そこで、本第２実施例では、以下に示すデータ処理を行った。
まず、生データにてシーム位置が最も端のスキャンラインにあるデータについては異常値として、その部分のデータを除去する。その除去処理は異常値除去部２０により行われる。図７（ｂ）はその結果である。
【００３５】
次に、スキャンデータを管長手方向に平均処理を行った。その平均化処理は、長手方向平均部２１により行われる。ここでは、５０点（５０ｍｍ）のデータを平均した。図７（ｃ）はその結果であり、下段は各時間位置において、７ヶ所のスキャンで得られたエコー高さの最大位置を重ね書きしたものである。この最大位置は、ピーク位置検出部２２により検出される。同図から分かるように、上述の処理によって、シーム位置が変化していく様子を明瞭に検出できるようになっている。
【００３６】
最適な平均処理の区間は、エコーのばらつき程度とシーム位置の変化程度により決定される。図８に平均回数を変化させた場合の例を示す。図８のデータは管長手方向３０００点（３０００ｍｍ）のデータである。平均回数が１００回程度（１００ｍｍ）からばらつきが少なくなり、平均回数が１０００回（１０００ｍｍ）では、シーム位置の変化が一部現れなくなっていることから、およそ１００ｍｍ〜１０００ｍｍの区間が適当であり、望ましくは３００ｍｍ〜５００ｍｍが最良の効果が得られる
【００３７】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
上記の第２実施例では、管の長手方向に対してシーム位置が最も端のスキャンラインにあるデータについては異常値としてその部分のデータを除去した後に、スキャンデータを長手方向に平均処理を行い、管周方向７箇所のスキャンで得られたエコー高さの分布から最大位置を抽出してシーム位置を出力している。この場合、管長手方向に対する平均処理の回数が大きくなると、それだけ計算量も増えることになる。従って、計算量を軽減させる為に、長手方向に対するスキャンデータの平均処理と、スキャンデータから計算されたシーム位置出力結果に対する長手方向の平滑処理を組み合わせても良い。そのように処理した例が第３実施例である。
【００３８】
図９（Ａ）は、第２の実施例に記載のとおりに異常値をリジェクトし、スキャンデータを管長手方向に５０点（５０ｍｍ）にわたって平均処理を行い、管周方向７箇所のスキャンで得られたエコー高さの分布から最大位置を抽出してシーム位置を算出した結果である。なお、この測定点数５０点は任意に設定されるものである。
図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す算出結果に、長手方向に対して３００点（３００ｍｍ）の移動平均処理を施した結果である。図９（Ｂ）と第２実施例の結果である図８とを比較すると、例えば、図８に示される３００ｍｍ〜５００ｍｍで長手方向に対してスキャンデータを平均処理した結果と第３実施例の計算結果（図９（Ｂ））とがほぼ同等のシーム位置の変化が得られていることがわかる。
なお、上記の第３実施例では、平滑処理に移動平均処理を用いたが、予め設定した周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を適用しても同等の効果が得られる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態では、シームに残留する微小な酸化物を検出してシーム位置を検出するようにしているため、コイル端部にて人為的に溶接欠陥を発生させる必要はなく、定常操業において製造され切断された製品材に対しても適用可能である。さらに、アレイ探触子を用いて管周方向にスキャンを行ってシーム位置を探索するようにしているため、超音波探触子の周方向位置を機械的に動かす必要もなく、設備的にも複雑なものは必要ないという効果を有する。
【符号の説明】
【００４０】
１ 電縫管、２ 溶接部、 ３ アレイ探触子、 ４ 送信用振動子群の位置、５ 受信用振動子群の位置、６ 送波ビーム、７ 受波ビーム、１１ 被検体サイズ入力部、１２ アレイ探触子記憶部、１３ 送受信制御部、１４ アレイ送信即記憶部、１５ アレイ受信即記憶部、１６ アレイ送信部、１７ アレイ受信部、１８ ゲート部、１９ 記憶部、２０ 異常値除去部、２１ 長手方向平均部、２２ ピーク位置検出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出方法において、
前記アレイ探触子からの送波ビームと受波ビームとの交差位置を管厚のほぼ中心とし、前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンし、
前記管周方向のスキャンによって得られたエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出する
ことを特徴とする電縫管のシーム検出方法。
【請求項２】
前記アレイ探触子からの送波ビームは、ビーム幅が3mm以上で、且つ指向角を1゜以上としたことを特徴とする請求項１に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項３】
前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、
前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、
前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、前記平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項４】
前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、
前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、
前記スキャンデータの長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項５】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理であることを特徴とする請求項４に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項６】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理であることを特徴とする請求項４に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項７】
電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出装置において、
前記アレイ探触子は、その送波ビームと受波ビームとの交差位置が管厚のほぼ中心となるような位置に配置され、
前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を移動して管周方向にスキャンするアレイ送信部と、
前記管周方向のエコー高さのスキャンデータを取得するアレイ受信部と、
前記管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出するピーク位置検出部と
を備えたことを特徴とする電縫管のシーム検出装置。
【請求項８】
前記電管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させる駆動手段
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項９】
前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、
前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、
異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、
前記ピーク位置検出部は、前記管周方向のシーム位置を管長手方向に沿って検出することを特徴とする請求項８に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１０】
前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、
前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、
異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、
前記ピーク位置検出部は、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出することを特徴とする請求項８に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１１】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理であることを特徴とする請求項１０に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１２】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理であることを特徴とする請求項１０に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１】
電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出方法において、
前記アレイ探触子からの送波ビームと受波ビームとの交差位置を管厚のほぼ中心とし、前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンし、
前記管周方向のスキャンによって得られたエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出する
ことを特徴とする電縫管のシーム検出方法。
【請求項２】
前記アレイ探触子からの送波ビームは、ビーム幅が3mm以上で、且つ指向角を1゜以上としたことを特徴とする請求項１に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項３】
前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、
前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、
前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、前記平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項４】
前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させ、
前記交差位置を管周方向に移動して管周方向にスキャンするとともに、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを採取し、
前記スキャンデータの長手方向における異常値を除去した後に、前記スキャンデータを管長手方向に平均処理し、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項５】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理であることを特徴とする請求項４に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項６】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理であることを特徴とする請求項４に記載の電縫管のシーム検出方法。
【請求項７】
電縫管溶接部に対して管周方向に配置されたアレイ探触子を用いてタンデム探傷を行って微小酸化物からのエコーを検出する電縫管のシーム検出装置において、
前記アレイ探触子は、その送波ビームと受波ビームとの交差位置が管厚のほぼ中心となるような位置に配置され、
前記アレイ探触子の送信用振動子群の位置と受信用振動子群の位置を管周方向に切り替えて前記交差位置を移動して管周方向にスキャンするアレイ送信部と、
前記管周方向のエコー高さのスキャンデータを取得するアレイ受信部と、
前記管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を検出するピーク位置検出部と
を備えたことを特徴とする電縫管のシーム検出装置。
【請求項８】
前記電管溶接部と前記アレイ探触子とを管長手方向に相対移動させる駆動手段
を備えたことを特徴とする請求項７に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項９】
前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、
前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、
異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、
前記ピーク位置検出部は、前記管周方向のシーム位置を管長手方向に沿って検出することを特徴とする請求項８に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１０】
前記アレイ受信部は、前記電縫管溶接部と前記アレイ探触子との管長手方向の相対移動により、管周方向及び管長手方向のエコー高さのスキャンデータを取得し、
前記スキャンデータの管長手方向における異常値を除去する異常値除去部と、
異常値が除去された前記スキャンデータを管長手方向に平均処理する長手方向平均部とを備え、
前記ピーク位置検出部は、平均処理された管周方向のエコー高さ分布に基づきシーム位置を計算し、前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理を行ってシーム位置を検出することを特徴とする請求項８に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１１】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された測定点数で移動平均を施す処理であることを特徴とする請求項１０に記載の電縫管のシーム検出装置。
【請求項１２】
前記計算されたシーム位置に対して管長手方向に平滑処理する方法は、予め設定された周期ｆを遮断周期としてローパスフィルター処理を施す処理であることを特徴とする請求項１０に記載の電縫管のシーム検出装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図９】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図４】
【図９】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２７０６０（Ｐ２０１１−２２７０６０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７１３７（Ｐ２０１１−４７１３７）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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