(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-27
(45)【発行日】2022-06-06
(54)【発明の名称】超音波探傷方法
(51)【国際特許分類】
G01N 29/04 20060101AFI20220530BHJP
G01N 29/27 20060101ALI20220530BHJP
【ＦＩ】
G01N29/04
G01N29/27
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018112081
(22)【出願日】2018-06-12
(65)【公開番号】P2019215227
(43)【公開日】2019-12-19
【審査請求日】2020-11-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】100067828
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司
(74)【代理人】
【識別番号】100115381
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 昌崇
(74)【代理人】
【識別番号】100111453
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻井 智
(72)【発明者】
【氏名】和佐 泰宏
(72)【発明者】
【氏名】石田 友信
【審査官】横尾 雅一
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５９－０５２７５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１８９７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６２３０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９７８０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０６１７８７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００２－２０２１１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－２５０２５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５３－０８３６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０７３５７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１７８７２７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２９／００ － Ｇ０１Ｎ ２９／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
断面において加工前よりも扁平に加工された状態の被検査物における短辺の側面から超音波探傷するように、超音波探傷探触子をセットするＡ工程と、前記Ａ工程でセットした状態で前記短辺の側面から超音波を入射して超音波探傷を実行するＢ工程とを備え、
前記被検査物の結晶粒は、扁平であって、前記被検査物における長辺方向に沿って配向している、
超音波探傷方法。
【請求項2】
前記被検査物の断面における短辺の長さに対する長辺の長さの比が２以上となるように、前記被検査物を加工するＣ工程をさらに備える、請求項１に記載の超音波探傷方法。
【請求項3】
前記Ａ工程は、高周波垂直法で前記超音波探傷探触子をセットする、請求項１または請求項２に記載の超音波探傷方法。
【請求項4】
前記短辺に沿った短辺方向において、前記短辺の長さが被検査物中における超音波の波長の３倍以上の長さとなる平面に、前記短辺の側面を加工するＤ工程をさらに備える、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波探傷装置に用いて被検査物の欠陥を超音波で検出する超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被検査物における例えば傷、亀裂、接合不良および介在物等の欠陥を非破壊で検査する際に、超音波探傷装置が利用されている。特に、鉄鋼業において、超音波探傷装置は、製造ラインでの品質管理に用いられている。この超音波探傷装置は、被検査物へ第１超音波を送信し、前記送信した第１超音波に基づいて前記被検査物から来た第２超音波を受信する超音波探傷用探触子（超音波探傷用プローブ）を備え、前記受信した第２超音波を解析することで、前記欠陥の有無、その位置およびその大きさ（サイズ）等を検出する。
【0003】
例えば、非特許文献１には、具体的な手法が開示されており、５０～１２５ＭＨｚの高い周波数で超音波探傷することによって２０μｍ以上の鋼中介在部を検出できることが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【文献】加藤恵之他、「高周波超音波探傷による鋼中介在物の評価技術の開発」、Ｓａｎｙｏ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｖｏｌ．７ （２０００） Ｎｏ．１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、このような超音波探傷では、通常、事前に被検査物が熱処理され、表面を平坦に研磨する等の事前準備が必要になる。この事前準備で適切に熱処理することで結晶粒を適切な状態に整え、組織ノイズを低減することが可能となる。このように熱処理や表面研磨等の事前準備に手間や時間がかかり、連続的にかつ自動的に被検査物を検査することが難しく、多くの被検査物を検査することも難しい。
【0006】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、事前準備の手間や時間を低減できる超音波探傷方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる超音波探傷方法は、断面において加工前よりも扁平に加工された状態の被検査物における短辺の側面から超音波探傷するように、超音波探傷探触子をセットするＡ工程と、前記Ａ工程でセットした状態で前記短辺の側面から超音波を入射して超音波探傷を実行するＢ工程とを備え、前記被検査物の結晶粒は、扁平であって、前記被検査物における長辺方向に沿って配向している。好ましくは、上述の超音波探傷方法において、前記被検査物を、ローラを用いる冷間圧延法、または、矩形断面の伸線用ダイスを用いるダイス伸線法によって、断面において加工前よりも扁平に前記被検査物を加工する工程をさらに備える。
【0008】
超音波探傷方法では、通常、超音波は、欠陥だけで反射するわけではなく、結晶粒界でも反射する。この結晶粒界による反射超音波は、欠陥による反射超音波に対して、いわゆる組織ノイズや林状ノイズと呼ばれるノイズとなる。上記超音波探傷方法では、被検査物は、断面において加工前よりも扁平に加工されている。このため、被検査物中の結晶粒も扁平となり、被検査物中の前記結晶粒は、長辺方向に沿って配向していると考えられる。特に、ローラを用いる冷間圧延や、矩形断面の伸線用ダイスを用いるダイス伸線法では、結晶粒は、長軸方法（長辺方向）に配向する特性を持つ。したがって、扁平形状の被検査物における短辺の側面から超音波を入射した方が、その長辺の側面から超音波を入射する場合より前記ノイズが低減すると考えられる。上記超音波探傷方法は、前記短辺の側面から超音波を入射するので、前記ノイズを低減でき、上述の熱処理や表面研磨等の事前準備を実施しなくても超音波探傷できる。したがって、上記超音波探傷方法は、事前準備が必要なく、前記事前準備の手間や時間を低減できる。この結果、上記超音波探傷方法は、製造ラインで連続的かつ自動的に被検査物を検査でき、より多くの被検査物を検査できる。
【0009】
他の一態様では、上述の超音波探傷方法において、前記被検査物の断面における短辺の長さに対する長辺の長さの比が２以上となるように（長辺の長さ／短辺の長さ≧２）、前記被検査物を加工するＣ工程をさらに備える。好ましくは、上述の超音波探傷方法において、前記Ｃ工程は、前記被検査物の断面における短辺の長さに対する長辺の長さの比が２．３以上となるように（長辺の長さ／短辺の長さ≧２．３）、前記被検査物を加工する。
【0010】
このような超音波探傷方法は、前記被検査物の断面における短辺の長さに対する長辺の長さの比が２以上であるので、結晶粒を充分な扁平組織で配向でき、前記ノイズを低減できる。
【0011】
他の一態様では、上述の超音波探傷方法において、前記Ａ工程は、高周波垂直法で前記超音波探傷探触子をセットする。
【0012】
上述したように扁平な結晶粒が長辺方向に沿って配向していると考えられる。上記超音波探傷方法は、高周波垂直法（垂直探傷法）を用いるので、適切な音響レンズを用いて適切な距離から入射することで、被検査物中に高精度に超音波を集束させることができ、被検査物中の欠陥からの反射超音波を得ることができる。
【0013】
他の一態様では、上述の超音波探傷方法において、前記短辺の長さが前記短辺に沿った短辺方向において、被検査物中における超音波の波長の３倍以上の長さとなる平面に、前記短辺の側面を加工するＤ工程をさらに備える。
【0014】
このような超音波探傷方法は、前記短辺に沿った短辺方向において、被検査物中における超音波の波長の３倍以上の長さで平面を持つので、高周波垂直法をより容易に実現できる。
【発明の効果】
【0015】
本発明にかかる超音波探傷方法は、事前準備の手間や時間を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】実施形態における超音波探傷方法を用いるダイス伸線装置の概略構成を示す図である。
【図2】前記ダイス伸線装置における第１ないし第７パス後の鋼線断面を説明するため図である。
【図3】本実施形態における超音波探傷方法を説明するための図である。
【図4】一例として、鋼線を扁平加工後におけるサンプルおよびその探傷結果を説明するための図である。
【図5】一例として、扁平加工前の円形断面の鋼線におけるサンプルおよびその探傷結果を説明するための図である。
【図6】実施形態における超音波探傷方法の作用効果を説明するための図である。
【図7】欠陥を含むサンプルに対する一実施例の超音波探傷の結果を示す図である。
【図8】変形形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【0018】
図１は、実施形態における超音波探傷方法を用いるダイス伸線装置の概略構成を示す図である。図２は、前記ダイス伸線装置における第１ないし第７パス後の鋼線断面を説明するため図である。図２Ａないし図２Ｇの各図は、鋼線の研磨後における断面の顕微鏡写真であり、図２Ａは、第１パス後（第１伸線用ダイス＃１による伸線後）を示し、図２Ｂは、第２パス後（第２伸線用ダイス＃２による伸線後）を示し、図２Ｃは、第３パス後（第３伸線用ダイス＃３による伸線後）を示し、図２Ｄは、第４パス後（第４伸線用ダイス＃４による伸線後）を示し、図２Ｅは、第５パス後（第５伸線用ダイス＃５による伸線後）を示し、図２Ｆは、第６パス後（第６伸線用ダイス＃６による伸線後）を示し、図２Ｇは、第７パス後（第７伸線用ダイス＃７による伸線後）を示す。図３は、本実施形態における超音波探傷方法を説明するための図である。
【0019】
本実施形態における超音波探傷方法は、例えば、ローラを用いる冷間圧延法、または、矩形断面の伸線用ダイスを用いるダイス伸線法によって、断面において加工前よりも扁平に加工された状態であって線状の被検査物ＷＫを、製造ラインで超音波探傷装置を用いて探傷検査する方法である。ここでは、鋼線をダイス伸線法によって扁平に伸線加工する場合について説明するが、鋼線を冷間圧延法によって扁平に圧延加工する場合についても同様に説明できる。また、被検査物は、鋼線に限定されるものではなく、他の金属（合金を含む）であって良い。
【0020】
ダイス伸線法による伸線加工装置Ｓは、複数の伸線用ダイスＤＳ（ＤＳ－１～ＤＳ－７）と、複数対の駆動ローラＲＬ（ＲＬ－１～ＲＬ－７）とを備える。
【0021】
複数の伸線用ダイスＤＳは、それぞれ、所定の間隔を空けて基台ＢＳの平坦面上に配設されている。本実施形態では、７回のパスで線引きにより、断面円形の鋼線ＷＫを、断面扁平な形状の鋼線ＷＫに加工するために、複数の伸線用ダイスＤＳは、７個の第１ないし第７伸線用ダイスＤＳ－１（＃１）～ＤＳ－７（＃７）を備える。これら第１ないし第７伸線用ダイスＤＳ－１（＃１）～ＤＳ－７（＃７）は、それぞれ、所定の間隔を空けてこの順で基台ＢＳに配設されており、表１に示すように、上流側から下流側に向かって徐々に（パス順に徐々に）、ダイスの開口断面が円形形状から扁平形状になるように、かつ、サイズ（断面積）が小さくなるように、形成されている。これら第１ないし第７伸線用ダイスＤＳ－１（＃１）～ＤＳ－７（＃７）の諸元は、一例では、表１の通りである。
【0022】
【表1】
【0023】
複数対の駆動ローラＲＬは、それぞれ、一対のローラを備え、これら一対のローラで鋼線ＷＫを狭持し、これら一対のローラが回転することで、鋼線ＷＫを線引きする装置である。本実施形態では、複数対の駆動ローラＲＬは、複数の伸線用ダイスＤＳに応じた個数であり、複数の伸線用ダイスＤＳそれぞれの各後段に配設されている。図１に示す例では、複数対の駆動ローラＲＬは、７個の対の第１ないし第７駆動ローラＲＬ－１～ＲＬ－７を備える。これら第１ないし第７駆動ローラＲＬ－１～ＲＬ－７それぞれは、第１ないし第７伸線用ダイスＤＳ－１～ＤＳ－７それぞれの各後段（各下流側）に配設されている。なお、伸線用ダイスＤＳの個数は、７個に限定されず、任意であって良く、１対の駆動ローラＲＬの個数も、７個に限定されず、任意であって良い。１対の駆動ローラＲＬの個数は、伸線用ダイスＤＳの個数と同数であっても、異なっても良い。
【0024】
なお、図１では、第２ないし第６伸線用ダイスＤＳ－２（＃２）～ＤＳ－６（＃６）および１対の第２ないし第６駆動ローラＲＬ－２～ＲＬ－６の図示が省略されている。
【0025】
このような構成の伸線加工装置Ｓでは、加工対象の鋼線ＷＫを巻回した巻出しリール（不図示）より、鋼線ＷＫが巻出され、第１伸線用ダイスＤＳ－１（＃１）に挿通され、１対の第１駆動ローラＲＬ－１を介して次パス（次段）の第２伸線用ダイスＤＳ－２（＃２）に挿通され、１対の第２駆動ローラＲＬ－１を介して次パス（次段）の第３伸線用ダイスＤＳ－３（＃３）に挿通される。以後、同様に、順次に、前段の１対の駆動ローラＲＬを介して次段の伸線用ダイスＤＳに挿通され、最後に、１対の第７駆動ローラＲＬ－７を介して加工後の鋼線ＷＫが引き出される。鋼線ＷＫは、例えば図２Ａないし図２Ｇに示すように、第１ないし第７伸線用ダイスＤＳ－１（＃１）～ＤＳ－７（＃７）を通過するごとに、各伸線用ダイスＤＳ－１（＃１）～ＤＳ－７（＃７）によって、断面が円形形状から扁平形状になるように、かつ、サイズ（断面積）が小さくなるように、加工される。そして、加工後の鋼線ＷＫは、巻取りリール（不図示）に巻き取られる。
【0026】
そして、本実施形態では、このような加工後、最終ダイスＤＳ－７（＃７）と駆動ローラＲＬ－７の間における所定の位置ＰＳで、一般的に用いられる公知の超音波探傷装置によって加工後の鋼線ＷＫが超音波探傷される。一般にダイス伸線されている被検査材（本実施形態では鋼線ＷＫ）は、多少なりとも振動または回転している。超音波探傷では被検査材と超音波探傷探触子ＰＢの相対位置が変化することは、望ましくなく、被検査材の振動や回転は、相対位置を変動させる原因となる。最終ダイスＤＳ－７と駆動ローラＲＬ－７との間では、被検査材の鋼線ＷＫに大きな張力が働いており、この工程内でもっとも振動が少なく、超音波探傷には最適な場所になる。
【0027】
より具体的には、本実施形態では、図３に示すように、まず、断面において加工前よりも扁平に加工された状態の被検査物ＷＫ（本実施形態では鋼線ＷＫ）における短辺の側面ＳＳから超音波探傷するように、高周波の超音波探傷探触子Ｐｂが垂直探傷法の配置で被検査物の鋼線ＷＫの表面から適切な距離を隔ててセットされる。
【0028】
一例では、高周波の超音波探触子ＰＢは、その軸が被検査材の線ＷＫにおける短辺の側面ＳＳに常に垂直方向になり、かつ、その表面から一定の距離になるように、被検査材の鋼線ＷＫに自動追従する倣い機構にて保持されている。より具体的には、被検査材の鋼線ＷＫにおける短辺の側面ＳＳにバネ機構にて押し当てて常に被検査材の鋼線ＷＫと摺動接触しているテフロン（登録商標）等の動摩擦係数の小さい材料で構成された滑り面を有した接触部材と、この接触部材と同じに追従稼働して被検査材の鋼線ＷＫに垂直を維持しながら一定距離を保つ自動倣い機構にて超音波探触子Ｐｂは、保持されている。
【0029】
超音波探傷探触子（超音波探傷プローブ）Ｐｂは、超音波探傷本体（不図示）にケーブルを介して接続され、被検査物ＷＫに対し超音波を接触触媒ＷＣを介して入出力する超音波探傷探触子本体１１と、超音波探傷探触子本体１１の先端に装着され、前記接触触媒ＷＣを、超音波探傷探触子本体１１と被検査物ＷＫとの間で柱状に形成する略円筒形状のノズル１２とを備える。接触触媒ＷＣは、適宜に選択されて良く、本実施形態では、例えば水である。前記超音波探傷本体は、超音波探傷探触子Ｐｂと前記ケーブルを介して接続され、超音波探傷探触子Ｐｂへ前記ケーブルを介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探傷探触子Ｐｂに被検査物ＷＫに対して第１超音波信号（送信超音波信号）を送信させると共に、超音波探傷探触子Ｐｂで受信された被検査物ＷＫから来た第２超音波信号（受信超音波信号）に応じて超音波探傷探触子Ｐｂで生成された電気信号の受信信号に基づいて被検査物ＷＫの欠陥を超音波画像として画像化する装置である。
【0030】
高周波垂直法（垂直探傷法）は、被検査物ＷＫの探傷面（本実施形態では短辺の側面ＳＳ）に対し垂直に超音波を入射させる方法である。
【0031】
そして、この超音波探傷探触子Ｐｂをセットしたセット状態で、ノズル１２を用いて接触触媒ＷＣの水を流しながら超音波探傷が実行される。このような超音波探傷方法による超音波探傷の結果が一例として図４に示されている。
【0032】
図４は、一例として、鋼線を扁平加工後におけるサンプルおよびその探傷結果を説明するための図である。図４Ａは、断面扁平な第１鋼線ＷＫ－１における長辺の側面から超音波探傷した結果を示し、図４Ｂは、前記第１鋼線ＷＫ－１における短辺の側面から超音波探傷した結果を示し、図４Ｃは、前記第１鋼線ＷＫ－１から切り出される第１サンプルＳＰ－１を説明するための図であり、図４Ｄは、超音波探傷するために、前記第１サンプルＳＰ－１に対して入射される超音波の入射方向（探傷方向）を説明するための図である。図５は、一例として、扁平加工前の円形断面の鋼線におけるサンプルおよびその探傷結果を説明するための図である。図５Ａは、前記断面扁平な第１鋼線ＷＫ－１に加工する前の断面が円形な第２鋼線ＷＫ－２における互いに直交する２面のうちの一方面から超音波探傷した結果を示し、図５Ｂは、前記２面のうちの他方面から超音波探傷した結果を示し、図５Ｃは、前記第２鋼線ＷＫ－２から切り出される第２サンプルＳＰ－２を説明するための図であり、図５Ｄは、超音波探傷するために、前記第２サンプルＳＰ－２に対して入射される超音波の入射方向（探傷方向）を説明するための図である。図６は、実施形態における超音波探傷方法の作用効果を説明するための図である。図６Ａは、本実施形態のように、扁平な被検査物における短辺の側面から高周波垂直法（垂直探傷法）で超音波探傷する場合を示し、図６Ｂは、対比として、扁平な被検査物における長辺の側面から高周波垂直法（垂直探傷法）で超音波探傷する場合を示す。図７は、欠陥を含むサンプルに対する一実施例の超音波探傷の結果を示す図である。図７Ａは、１ｍｍ×１ｍｍの範囲での超音波探傷の結果を示し、図７Ｂは、欠陥が存在する箇所での受信信号の信号波形を示す。図７Ｂの横軸は、入射面からの距離（深さ）であり、その縦軸は、受信信号の信号レベル（受信強度）である。
【0033】
扁平加工による変化を説明するために、まず、扁平加工前の断面円形な鋼線ＷＫについて試験が実施された。一例として、図５Ｃに示すように、扁平加工前における直径φ５．５ｍｍの断面円形な第２鋼線ＷＫ－２から、２．５ｍｍ×２．５ｍｍの直方体の第２サンプルＳＰ－２が切り出され、各面が研磨され、表面凹凸の影響が排除されている。そして、図５Ｄに示すように、この第２サンプルＳＰ－２に対し、一方の第１Ｂ側面ＳＦ－１ＢをＸＹ平面とするとともに前記第１Ｂ側面ＳＦ－１Ｂに直交する他方の第２Ｂ側面ＳＦ－２ＢをＺＸ平面とするＸＹＺ直交座標系を設定した場合に、第２サンプルＳＰ－２の第１Ｂ側面ＳＦ－１Ｂに、Ｚ方向ＤＲ１から垂直探傷法で超音波探傷が実施され、その結果が図５Ａに示され、そして、第２サンプルＳＰ－２の第２Ｂ側面ＳＦ－２Ｂに、Ｙ方向ＤＲ２から垂直探傷法で超音波探傷が実施され、その結果が図５Ｂに示されている。なお、図４Ａおよび図４Ｂならびに図５Ａおよび図５Ｂでは、基準とする人工欠陥である直径５０μｍの平底穴からのエコーレベル（反射波強度）が８０％となるように感度調整された超音波探傷装置において２０％以下の信号レベルの信号は、カットされ、表示されていない。図５Ａおよび図５Ｂそれぞれに示す超音波探傷の各結果を相互に比較すると分かるように、これら前記各結果は、大差なく、略同等であり、したがって、第２鋼線ＷＫ－２の結晶粒は、全体として等方的であり、このため、周方向のいずれの方向から垂直探傷法で超音波探傷が実施されても、いわゆる組織ノイズは、大差なく、略同等である。
【0034】
次に、このような断面円形の鋼線を扁平に加工した断面扁平な鋼線について試験が実施された。この試験に当たって、まず、被検査物としての鋼線ＷＫの断面における短辺の長さに対する長辺の長さの比が２以上となるように（長辺の長さ／短辺の長さ≧２）、一例では前記比が２．３以上となるように（長辺の長さ／短辺の長さ≧２．３）、前記鋼線ＷＫが加工され、長辺約６ｍｍであって短辺約２．６ｍｍの断面扁平な第１鋼線ＷＫ－１が作成された（６／２．６＝約２．３）。この第１鋼線ＷＫ－１から、図４Ｃに示すように、２．５ｍｍ×３．０ｍｍの直方体の第１サンプルＳＰ－１が切り出され、各面が研磨され、表面凹凸の影響が排除されている。そして、図４Ｄに示すように、この第１サンプルＳＰ－１に対し、直方体に切り出される前に長辺の側面であった第１Ａ側面ＳＦ－１ＡをＸＹ平面とするとともに短辺の側面であった第２Ａ側面ＳＦ－２ＡをＺＸ平面とするＸＹＺ直交座標系を設定した場合に、第１サンプルＳＰ－１の第１Ａ側面に、Ｚ方向ＤＲ１から垂直探傷法で超音波探傷が実施され、その結果が図４Ａに示され、そして、第１サンプルＳＰ－１の第２Ａ側面ＳＦ－２Ａに、Ｙ方向ＤＲ２から垂直探傷法で超音波探傷が実施され、その結果が図４Ｂに示されている。図４Ａから分かるように、断面扁平な第１鋼線ＷＫ－１に対し、長辺の側面（第１Ａ側面ＳＦ－１Ａに相当）から垂直探傷法で超音波探傷すると、いわゆる組織ノイズが高いが、図４Ｂから分かるように、断面扁平な第１鋼線ＷＫ－１に対し、短辺の側面（第２Ａ側面ＳＦ－２Ａに相当）から垂直探傷法で超音波探傷すると、このような組織ノイズが低減できている。また、図４Ｂに示す超音波探傷の結果と図５Ａおよび図５Ｂに示す超音波探傷の各結果とを比較すると、図４Ｂに示す超音波探傷の結果における組織ノイズは、図５Ａおよび図５Ｂに示す超音波探傷の各結果における組織ノイズの１／２以下に低減している。
【0035】
模式図で説明すると、断面円形の鋼線ＷＫを扁平に加工すると、図６Ａおよび図６Ｂに模式的に示すように、鋼線ＷＫ内の結晶粒ＣＧは、扁平に変形し、結晶粒ＣＧにおける長辺の側面（結晶粒長辺側面）が鋼線ＷＫにおける長辺の側面（鋼線長辺側面）に平行となるように、扁平な形状が揃って配向すると考えられる。特に、ローラを用いる冷間圧延や、矩形断面の伸線用ダイスを用いるダイス伸線法では、結晶粒ＣＧは、長軸方法（長辺方向）に配向する特性を持つ。この結果、図６Ｂに示すように、鋼線ＷＫにおける長辺の側面から結晶粒ＣＧを見ると、相対的にサイズ（超音波の入射方向を法線に持つ面の断面積）が大きく見える一方、図６Ａに示すように、鋼線ＷＫにおける短辺の側面から結晶粒ＣＧを見ると、相対的にサイズが小さく見える。したがって、上述の図４に示すように、鋼線ＷＫにおける長辺の側面から超音波探傷すると、いわゆる組織ノイズが高くなる一方、鋼線ＷＫにおける短辺の側面から超音波探傷すると、このような組織ノイズが低減できる。特に、図４に示す例では、被検査物としての鋼線ＷＫの断面における短辺の長さに対する長辺の長さの比が２以上であるので、結晶粒を充分な扁平組織で配向でき、前記組織ノイズが低減できる。
【0036】
このため、図６に示すように、鋼線ＷＫ内に介在物Ｏｂが存在した場合、鋼線ＷＫにおける長辺の側面から超音波探傷探触子Ｐｂで垂直探傷法で超音波探傷すると、いわゆる組織ノイズが高いため、前記介在物Ｏｂが検出され難いが、鋼線ＷＫにおける短辺の側面から超音波探傷探触子Ｐｂで垂直探傷法で超音波探傷すると、いわゆる組織ノイズが低減できるため、前記介在物Ｏｂが検出し易くなる。
【0037】
一実施例のサンプルに対し、その短辺の側面から超音波探傷探触子Ｐｂで垂直探傷法で超音波探傷した結果が図７に示されており、図７Ａには、介在物Ｏｂの像が良好に見て取れる。このサンプルを研磨し顕微鏡観察すると、図７Ａに示す介在物Ｏｂの像の位置で介在物Ｏｂの存在が確認できた。なお、図７Ａの画像を作成する際の一例として、図７Ｂには、超音波探傷探触子Ｐｂの走査中における介在物Ｏｂを検出した位置での受信信号が示されており、図７Ｂの紙面左側のピークＣＨｆは、超音波の入射面で反射された超音波による信号であり、図７Ｂの紙面右側のピークＣＨｂは、前記入射面に対向する裏面で反射された超音波による信号であり、その間のピークＣＨｓが介在物Ｏｂで反射された超音波による信号である。
【0038】
また、他の一実施例では、直径φ５．５ｍｍ鋼線ＷＫを３０ｍ／分で連続伸線しながら、点集束型の７５ＭＨｚの超音波探傷探触子を用いて、５０μｍ平底穴からのエコーが８０％になる感度で、連続探傷が実施された。この場合の繰り返し周波数は、１０ｋＨｚであり、前記点集束型の超音波探傷探触子の半値巾から算出した１パルス当たりの探傷領域から計算すると、１時間当たり約３．０ｋｇの高速探傷が可能となった。
【0039】
以上説明したように、超音波探傷方法では、通常、超音波は、欠陥だけで反射するわけではなく、結晶粒界でも反射する。この結晶粒界による反射超音波は、欠陥による反射超音波に対して、いわゆる組織ノイズや林状ノイズと呼ばれるノイズとなる。実施形態における超音波探傷方法では、被検査物ＷＫは、断面において加工前よりも扁平に加工されている。このため、被検査物ＷＫ中の結晶粒ＣＧも扁平となり、被検査物ＷＫ中の前記結晶粒ＣＧは、長辺方向に沿って配向していると考えられる。したがって、扁平形状の被検査物ＷＫにおける短辺の側面から超音波を入射した方が、その長辺の側面から超音波を入射する場合より前記ノイズが低減すると考えられる。上記超音波探傷方法は、前記短辺の側面から超音波を入射するので、前記ノイズを低減でき、上述の熱処理や表面研磨等の事前準備を実施しなくても超音波探傷できる。したがって、上記超音波探傷方法は、事前準備が必要なく、前記事前準備の手間や時間を低減できる。この結果、上記超音波探傷方法は、製造ラインで連続的かつ自動的に被検査物ＷＫを検査でき、より多くの被検査物ＷＫを検査できる。
【0040】
上述したように扁平な結晶粒ＣＧが長辺方向に沿って配向していると考えられる。上記超音波探傷方法は、高周波垂直法（垂直探傷法）を用いるので、適切な音響レンズを用いて適切な距離から入射することで、鋼中に高精度に超音波を集束させることができ、鋼中の欠陥からの反射超音波を得ることができる。
【0041】
なお、上述の実施形態において、扁平加工後、超音波探傷前に、前記短辺に沿った短辺方向において、被検査物ＷＫ中における超音波の波長の３倍以上の長さで平坦となるように、前記短辺の側面ＳＳが加工されても良い。
【0042】
図８は、変形形態を説明するための図である。図８は、超音波探傷探触子の集音特性を示した一例であり、その横軸は、音軸の位置を基準０とした各位置であり、その縦軸は、Ｓ／Ｎである。図８での前記超音波探傷探触子は、最大周波数が７５ＭＨｚであり、主要周波数が約５０ＭＨｚであり、振動子径がφ３ｍｍであり、焦点位置が１２．７ｍｍである。鋼中の波長は、約０．１ｍｍである。図８に示すように、超音波探傷探触子の集音特性は、鋼中の波長、すなわち、被検査物ＷＫ中の波長の約３倍程度の拡がりを持つ。このため、被検査物ＷＫ中における超音波の波長の３倍以上の長さで平坦となるように、前記短辺の側面ＳＳが加工されると、高周波垂直法（垂直探傷法）で超音波探傷探触子から射出された超音波は、ほとんど全て、この平坦面からより確実に入射できる。したがって、このような超音波探傷方法は、高周波垂直法をより容易に実現できる。
【0043】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【0044】
Ｐｂ 超音波探傷探触子
ＷＫ 被検査物
ＳＳ 短辺の側面
ＣＧ 結晶粒
Ｏｂ 介在物
Ｓ ダイス伸線装置
ＤＳ（ＤＳ－１～ＤＳ－７） 伸線用ダイス
ＲＬ（ＲＬ－１～ＲＬ－７） 一対の駆動ローラ
ＢＳ 基台
ＷＫ 被検査物
ＳＳ 短辺の側面
ＣＧ 結晶粒
Ｏｂ 介在物
Ｓ ダイス伸線装置
ＤＳ（ＤＳ－１～ＤＳ－７） 伸線用ダイス
ＲＬ（ＲＬ－１～ＲＬ－７） 一対の駆動ローラ
ＢＳ 基台
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】