JP2020030070A - 超音波探傷方法及び探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送信側探触子及び受信側探触子の配置に制約がある場合であっても探傷対象物の内部の亀裂を検出することができるＴＯＦＤ法による超音波探傷方法を提供する。【解決手段】少なくとも一実施形態に係る超音波探傷方法は、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子と、前記送信側探触子からの超音波を受信する受信側探触子とを、前記探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置するステップと、前記溝の延在方向に沿って配置した前記送信側探触子及び前記受信側探触子によってＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップと、を備える。【選択図】図１５

Description

本開示は、超音波探傷方法及び探傷装置に関する。

探傷対象物の表面に配置した送信側探触子と受信側探触子とによってＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うことで、探傷対象物の内部の亀裂を検出することができる。ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、探傷対象物の内部の亀裂の先端からの回折波を受信して、亀裂の位置を測定することができる（特許文献１参照）。
特許文献１には、ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、探傷対象物内における超音波の入射角度（屈折角度）が一般的には４５度から５５度に設定されることが開示されている。
なお、ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、屈折角度を６０度に設定することも多い。

特開２００１−２２８１２８号公報

ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、探傷対象物の内部の亀裂の先端からの回折波を検出するため、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致していると、亀裂の先端からの回折波が得られ難くなって、亀裂の検出が困難であると考えられていた。そのため、ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが交差するように送信側探触子及び受信側探触子を配置して探傷を行うようにしていた。しかし、探傷対象物によっては、他の部材と干渉する等の理由により、送信側探触子及び受信側探触子の配置に制約を受ける場合がある。

そこで、発明者らが鋭意検討した結果、ＴＯＦＤ法による超音波探傷において、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合であっても、亀裂を検出できることを見出した。但し、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合には、亀裂の検出に適した、探傷対象物内における超音波の入射角度が、従来のＴＯＦＤ法において適しているとされる入射角度（４５度から５５度）とは異なっていることを発明者らは見出した。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、送信側探触子及び受信側探触子の配置に制約がある場合であっても探傷対象物の内部の亀裂を検出することができるＴＯＦＤ法による超音波探傷方法及び探傷装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る超音波探傷方法は、
３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子と、前記送信側探触子からの超音波を受信する受信側探触子とを、前記探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置するステップと、
前記溝の延在方向に沿って配置した前記送信側探触子及び前記受信側探触子によってＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップと、
を備える。

上述したように、発明者らが鋭意検討した結果、ＴＯＦＤ法による超音波探傷において、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合であっても、亀裂を検出できることを見出した。また、発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合には、亀裂の検出に適した、探傷対象物内における超音波の入射角度、すなわち屈折角度が、３０度以上４５度以下であることを見出した。
その点、上記（１）の方法では、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子と、受信側探触子とを、探傷対象部材の溝の延在方向に沿って配置して、ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する。これにより、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂、すなわち、探傷対象部材の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂を検出することができる。したがって、探触子の配置に制約があって溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置できない場合であっても、溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、３０度以上４０度以下の固定された前記屈折角度で縦波の超音波が前記探傷対象物内を伝搬するように構成された前記送信側探触子と、前記受信側探触子とを、前記探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置する。

発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合には、より適した屈折角度が３０度以上４０度以下であることを見出した。
その点、上記（２）の方法では、３０度以上４０度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子を用いるので、探傷対象部材の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂の検出により適した超音波探傷方法となる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、前記ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在する亀裂を検出する。

上述したように、上記（１）又は（２）の方法は、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂を検出に適している。したがって、上記（３）の方法によれば、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂、すなわち、探傷対象部材の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの方法において、
前記送信側探触子は、ウェッジ部材を有し、
前記ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、前記ウェッジ部材における前記探傷対象部材に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出する。

発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、ウェッジ部材における探傷対象部材に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出できることを見出した。
したがって、上記（４）の方法によって、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、ウェッジ部材における探傷対象部材に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの方法において、ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記溝の延在方向に沿って配置した前記送信側探触子及び前記受信側探触子を前記溝の延在方向に沿って移動させながらＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する。

上記（５）の方法によれば、送信側探触子及び受信側探触子を溝の延在方向に沿って移動させることで、溝の延在方向に沿って走査でき、溝の近傍に発生する可能性が高い亀裂を効率的に検出できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の方法において、
ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップの実施に先立って、前記溝の延在方向と直交する方向における前記送信側探触子及び前記受信側探触子の位置を調節するステップ
をさらに備える。

溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂の位置と、送信側探触子及び受信側探触子との位置が溝の延在方向と直交する方向にずれていると、ずれ量が大きくなるほど亀裂を検出し難しくなる。
その点、上記（６）の方法では、亀裂の位置に関して、例えば予備的な探傷によって、溝の延在方向と直交する方向におけるおおよその位置を把握した後、その位置に合わせて溝と送信側探触子及び受信側探触子との距離を調節できる。そして、溝と送信側探触子及び受信側探触子との距離を調節した後、送信側探触子及び受信側探触子を溝の延在方向に沿って移動させながら超音波探傷を行うことで、溝の近傍に発生する可能性が高い亀裂の検出精度を向上できる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの方法において、
前記探傷対象物は、タービンのロータディスクであり、
前記溝は、前記ロータディスクの翼溝であり、前記ロータディスクの周方向に延在し、
前記ロータディスクは、前記ロータディスクの回転軸と平行な方向を向くディスク面を有し、
前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記翼溝の延在方向に沿って前記ディスク面に配置する。

ガスタービンや蒸気タービン等のタービンでは、タービンのロータディスクに形成された翼溝に、タービン翼の翼根部が挿入された状態で、タービン翼がロータディスクに固定されている。
例えば蒸気タービンでは、高い温度条件で運転されるために、長時間使用されると、応力を受ける部位に応力腐食割れ等による亀裂が発生することがある。この亀裂は、翼溝の近傍において翼溝の延在方向に沿って発生することが多い。そのため、従来のＴＯＦＤ法による超音波探傷では、翼溝の延在方向と直交する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置して、翼溝の延在方向に沿って発生することが多い亀裂を検出するようにしていた。
しかし、ロータディスクは、ロータの回転軸の延在方向に沿って複数配置されるため、例えばロータディスク間の距離が短い場合には、探触子と隣接するロータディスクとが干渉する等の理由により、翼溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置することが難しい場合があった。

その点、上記（７）の方法によれば、送信側探触子と受信側探触子とを翼溝の延在方向に沿ってディスク面に配置するので、翼溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置することが難しい場合であっても、送信側探触子と受信側探触子とをディスク面に配置できる。また、上記（７）の方法では、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂を検出できるので、翼溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂を検出することができる。したがって、探触子の配置に制約があって翼溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置できない場合であっても、翼溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの方法において、
前記探傷対象物は、タービンのロータディスクであり、
前記溝は、前記ロータディスクの翼溝であり、前記ロータディスクの周方向に延在し、
前記ロータディスクは、前記ロータディスクの回転軸と平行な方向を向くディスク面と、前記ディスク面よりも径方向外側に形成された円錐面とを有し、
前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記翼溝の延在方向に沿って前記円錐面に配置する。

上記（８）の方法によれば、送信側探触子と受信側探触子とを翼溝の延在方向に沿って上記円錐面に配置するので、上述したように翼溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置することが難しい場合であっても、送信側探触子と受信側探触子とを上記円錐面に配置できる。また、上記（８）の方法では、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂を検出できるので、翼溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂を検出することができる。したがって、探触子の配置に制約があって翼溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置できない場合であっても、翼溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る探傷装置は、
送信側超音波トランスデューサ、及び、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側ウェッジ部材を有する送信側探触子と、
受信側超音波トランスデューサ、及び、受信側ウェッジ部材を有する受信側探触子と、
前記送信側探触子と前記受信側探触子とを対向させて保持する保持部と、
前記送信側探触子と前記受信側探触子とを用いてＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うための制御装置と、
を備える。

上述したように、発明者らが鋭意検討した結果、ＴＯＦＤ法による超音波探傷において、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合であっても、亀裂を検出できることを見出した。また、発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合には、亀裂の検出に適した屈折角度が、３０度以上４５度以下であることを見出した。
その点、上記（９）の構成では、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側ウェッジ部材を有する送信側探触子と、受信側探触子とを対向させてＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うことができる。これにより、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂を検出することができる。したがって、探触子の配置に制約があって送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向、すなわち保持部の向きが制限され、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが同じになる場合であっても、ＴＯＦＤ法による超音波探傷によって亀裂を検出することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
少なくとも２つのガイドローラと、
前記ガイドローラを回転自在に保持し、且つ、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが前記ガイドローラによる案内方向に沿って配置されるように前記保持部が取り付けられる本体フレームと、
をさらに備える。

上記（１０）の構成によれば、探傷対象物に対して送信側探触子及び受信側探触子をガイドローラで案内させながら超音波探傷を行うことで、ガイドローラによる案内方向に走査できる。これにより、ガイドローラによる案内方向と交差する方向に延在する亀裂だけでなく、該案内方向に沿って延在する亀裂を効率的に検出できる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、前記本体フレームにおける前記保持部の前記案内方向と交差する方向の位置を調節するための調節部、をさらに備える。

上記（１１）の構成によれば、例えば探傷対象物の形状に起因して、探傷対象物の表面でガイドローラが移動可能な範囲に制約がある場合であっても、調節部によってガイドローラと保持部との距離を調節することで、ガイドローラによって送信側探触子及び受信側探触子を案内する範囲を調節できる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１０）又は（１１）の構成において、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向が前記案内方向と同じ方向になるように前記保持部が前記本体フレームに取り付けられる第１姿勢、及び、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向が前記案内方向と直交する方向になるように前記保持部が前記本体フレームに取り付けられる第２姿勢、の少なくとも２つの姿勢に前記保持部の姿勢を変更することができる姿勢変更部をさらに備える。

例えば、狭隘な場所で探傷を行う場合に、第１姿勢及び第２姿勢の何れか一方の姿勢では、例えば超音波トランスデューサのケーブルが周囲と干渉して探傷し難くなるが、他方の姿勢では該ケーブルと周囲との干渉を回避でき探傷し易くなる等、姿勢の変更によって探傷のし易さが変わることがある。
その点、上記（１２）の構成によれば、保持部の姿勢を少なくとも第１姿勢と第２姿勢とに変更できるので、例えば狭隘な場所であっても効率的に探傷を行うことができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の何れかの構成において、
前記送信側超音波トランスデューサ及び前記受信側超音波トランスデューサのそれぞれは、柱形状の筐体を有し、前記筐体の側面から径方向外側に向かって突出するケーブルを備え、
前記送信側超音波トランスデューサは、前記送信側探触子及び前記受信側探触子の平面視において、前記送信側超音波トランスデューサの前記ケーブルと前記受信側超音波トランスデューサの前記筐体の側面との距離が当該筐体の太さの２倍以内となるように前記送信側ウェッジ部材に取り付けられ、
前記受信側超音波トランスデューサは、前記平面視において、前記受信側超音波トランスデューサの前記ケーブルと前記送信側超音波トランスデューサの前記筐体の側面との距離が当該筐体の太さの２倍以内となるように、且つ、前記平面視において、当該ケーブルと前記送信側超音波トランスデューサの前記ケーブルとが重ならないように前記受信側ウェッジ部材に取り付けられる。

超音波トランスデューサのケーブルを曲げる場合、断線などの不具合を避けるため、ある程度以上の曲率半径を確保する必要がある。そのため、例えば狭隘な場所で探傷する場合、ケーブルが周囲と干渉するおそれがある。
例えば、送信側超音波トランスデューサのケーブルを送信側超音波トランスデューサから見て受信側超音波トランスデューサが存在する方向とは反対の方向に向かって突出させ、同様に、受信側超音波トランスデューサのケーブルを受信側超音波トランスデューサから見て送信側超音波トランスデューサが存在する方向とは反対の方向に向かって突出させる場合を考える。この場合、２つのケーブルは、平面視において、送信側超音波トランスデューサと受信側超音波トランスデューサとの中間位置から離れた位置にある送信側超音波トランスデューサ及び受信側超音波トランスデューサから、該中間位置から離れる方向に向かってそれぞれ突出することとなる。

これに対し、上記（１３）の構成では、上記平面視において、２つのケーブルが互いに相手側の超音波トランスデューサの筐体の側面の近傍を通るように配置される。この場合、２つのケーブルは、平面視において、送信側超音波トランスデューサと受信側超音波トランスデューサとの中間位置から離れた位置にある送信側超音波トランスデューサ及び受信側超音波トランスデューサから、該中間位置に近づく方向に向かってそれぞれ突出することとなる。そのため、ケーブルをある曲率半径で曲げたときに平面視において、２つのケーブルが送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に沿って張り出す距離を、上述したような、２つのケーブルが互いに相手側の超音波トランスデューサから離れる方向に向かって突出する場合と比べて短くすることができる。
そのため、上述したような、２つのケーブルが互いに相手側の超音波トランスデューサから離れる方向に向かって突出する場合と比べて、ケーブルが周囲と干渉し難くなる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、送信側探触子及び受信側探触子の配置に制約がある場合であっても探傷対象物の内部の亀裂を検出することができる。

幾つかの実施形態に係る探傷装置の模式的な平面図である。 幾つかの実施形態に係る探傷装置の模式的な側面図である。 幾つかの実施形態に係る探傷装置における送信側探触子及び受信側探触子の配置を説明するための模式的な平面図である。 幾つかの実施形態に係る探傷装置における送信側探触子及び受信側探触子の配置を説明するための模式的な側面図である。 幾つかの実施形態に係る探傷装置における送信側探触子及び受信側探触子の配置を説明するための模式的な側面図である。 幾つかの実施形態に係る探傷装置の機能ブロック図である。 第２姿勢について説明するための図である。 第３姿勢について説明するための図である。 図１とは幅方向の異なる位置に保持部を移動させた状態にある探傷装置の模式的な平面図である。 ロータディスクの外周部分近傍をロータディスクの周方向から見た断面図である。 ロータディスクの外周部分近傍をロータディスクの周方向から見た断面図である。 ロータディスクの外周部分近傍をロータディスクの周方向から見た断面図である。 ロータディスクの径方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置して超音波探傷を行う場合の例を模式的に示す図である。 ケーブルの取り回しについて説明するための模式的な平面図であり、（ａ）は、ケーブルを互いに相手側の超音波トランスデューサとは反対の方向に向かって突出させた場合の例であり、（ｂ）は、幾つかの実施形態におけるケーブルの取り回しの状態を示す図である。 幾つかの実施形態に係る超音波探傷方法における処理の手順を示すフローチャートである。 円錐面を有するロータディスクの外周部分近傍をロータディスクの周方向から見た断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、幾つかの実施形態に係る探傷装置の模式的な平面図である。図２は、幾つかの実施形態に係る探傷装置の模式的な側面図である。図３は、幾つかの実施形態に係る探傷装置における送信側探触子及び受信側探触子の配置を説明するための模式的な平面図である。図４は、幾つかの実施形態に係る探傷装置における送信側探触子及び受信側探触子の配置を説明するための模式的な側面図である。図５は、幾つかの実施形態に係る探傷装置における送信側探触子及び受信側探触子の配置を説明するための模式的な側面図であり、送信側探触子から受信側探触子に向かう方向に沿って見た図である。なお、図５は、図４における送信側探触子、受信側探触子、及び探傷対象物（ロータディスク）の内部の亀裂を送信側探触子から受信側探触子に向かう方向に沿って見た図である。図６は、幾つかの実施形態に係る探傷装置の機能ブロック図である。
図１〜図６に示す幾つかの実施形態に係る探傷装置１００は、ＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うための装置であり、探傷対象物の内部の亀裂を検出できる。幾つかの実施形態に係る探傷装置１００は、例えば、ガスタービンや蒸気タービン等のタービンにおけるタービンロータのロータディスク１に発生する亀裂の検出に用いることができる。図１では、ロータディスク１の不図示の回転軸と平行な方向を向くディスク面２に探傷装置１００を配置した状態を示している。

幾つかの実施形態に係る探傷装置１００は、送信側探触子１１０と、受信側探触子１２０と、保持部１４０と、制御装置１０２とを備える。また、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００は、本体フレーム１５０と、ガイドローラ１８０と、ロータリエンコーダ１３１とを備える。
説明の便宜上、後述する送信側ウェッジ部材１１２及び受信側ウェッジ部材１２２における探傷対象物に対向する面１１２ａ，１２２ａと直交する方向を上下方向とし、当該面１１２ａ，１２２ａが向く方向を下方とする。なお、当該面１１２ａ，１２２ａを下面１１２ａ，１２２ａとも呼ぶ。また、後述するガイドローラ１８０による案内方向と同じ方向を案内方向と呼ぶ。また、ガイドローラ１８０の回転軸の延在方向と同じ方向を幅方向と呼ぶこともある。

送信側探触子１１０は、送信側超音波トランスデューサ１１１、及び、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波１１５が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側ウェッジ部材１１２を有する（図４参照）。なお、屈折角度θは、探傷対象物（例えばロータディスク１）における送信側ウェッジ部材１１２と対向する表面と直交する方向（すなわち上述した上下方向）と、探傷対象物内における超音波１１５の進行方向との角度差である。
受信側探触子１２０は、ラテラル波や底面反射波、亀裂２０からの超音波１２５を受信するための受信側超音波トランスデューサ１２１、及び、受信側ウェッジ部材１２２を有する。
送信側超音波トランスデューサ１１１、及び、受信側超音波トランスデューサ１２１は、一振動子型トランスデューサである。すなわち、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０は、いわゆる固定角探触子である。

送信側超音波トランスデューサ１１１は、円柱形状の筐体１１１ａを有し、筐体１１１ａの側面から径方向外側に向かって突出するケーブル１１３を備える。ケーブル１１３の一端は、コネクタ１１４を介して送信側超音波トランスデューサ１１１の側面に取り付けられている。ケーブル１１３の他端は、制御装置１０２に接続されている。
同様に、受信側超音波トランスデューサ１２１は、円柱形状の筐体１２１ａを有し、筐体１２１ａの側面から径方向外側に向かって突出するケーブル１２３を備える。ケーブル１２３の一端は、コネクタ１２４を介して受信側超音波トランスデューサ１２１の側面に取り付けられている。ケーブル１２３の他端は、制御装置１０２に接続されている。

保持部１４０は、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを対向させて保持する保持部材である。なお、図示はしていないが、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０との離間距離を調節できるように保持部１４０を構成してもよい。
保持部１４０は、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０の上方で上下方向に延在する軸部１４１を有する。

本体フレーム１５０には、後述する調節部１６０及び姿勢変更部１７０を介して保持部１４０が取り付けられる。また、幾つかの実施形態では、本体フレーム１５０は、４つのガイドローラ１８０を回転自在に保持する。なお、図示はしていないが、ガイドローラ１８０は、本体フレーム１５０に転舵可能に取り付けられていてもよい。
ガイドローラ１８０は、磁力による吸着力で探傷対象物に吸着するように構成されている。

なお、例えば図１に示した実施形態では、４つのガイドローラ１８０のトレッドＴを本体フレーム１５０の幅方向の大きさよりも小さくしているが、４つのガイドローラ１８０のトレッドＴを本体フレーム１５０の幅方向の大きさと同じか、本体フレーム１５０の幅方向の大きさよりも大きくしてもよい。また、例えば図１に示した実施形態では、４つのガイドローラ１８０のホイールベースＷ／Ｂを本体フレーム１５０の案内方向の大きさよりも大きくしているが、４つのガイドローラ１８０のホイールベースＷ／Ｂを本体フレーム１５０の案内方向の大きさと同じか、本体フレーム１５０の案内方向の大きさよりも小さくしてもよい。

ガイドローラ１８０の一つは、当該ガイドローラ１８０の回転角度がロータリエンコーダ１３１で検出されるように構成されている。なお、ガイドローラ１８０によって探傷装置１００が探傷対象物上で案内されたときに、上述した４つのガイドローラ以外のローラを探傷対象物上で転動するように構成し、当該ローラの回転角度をロータリエンコーダ１３１で検出するようにしてもよい。ロータリエンコーダ１３１の検出信号は、制御装置１０２に出力される。なお、制御装置１０２は、ロータリエンコーダ１３１の検出信号に基づいて、探傷装置１００の移動距離を算出する。

調節部１６０は、本体フレーム１５０における保持部１４０の幅方向の位置を調節するための調節機構である。調節部１６０は、調整ネジ部１６１と、腕部１６３とを有する。
調整ネジ部１６１は、幅方向に延在する雄ねじであり、本体フレーム１５０の調整ネジ支持部１５２に回転可能に支持されている。調整ネジ部１６１の一端には、調整ネジ部１６１を回転させるためのツマミ１６２が取り付けられている。

腕部１６３は、ガイドローラ１８０による案内方向と同じ方向に延在する部材であり、一端には調整ネジ部１６１と結合される雌ねじ部１６４が形成され、他端には保持部１４０の軸部１４１を保持する軸保持部１６５が形成されている。
軸保持部１６５は、幅方向から軸部１４１の側面を挟持可能な一対の挟持部１６５ａ，１６５ｂと、挟持部１６５ａ，１６５ｂの間隔を調節するボルト１６６と含む。ボルト１６６は、一方の挟持部１６５ａに形成された不図示の貫通孔を貫通して、他方の挟持部１６５ｂに形成された不図示の雌ねじ部に結合されている。
ボルト１６６が締め込まれると、一対の挟持部１６５ａ，１６５ｂの間隔が狭まって、軸部１４１が軸保持部１６５に固定される。ボルト１６６が緩められると、一対の挟持部１６５ａ，１６５ｂの間隔が広がって、軸部１４１が軸保持部１６５に対して回動可能となる。

制御装置１０２は、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを用いてＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うための制御装置である。制御装置１０２は、送信側超音波トランスデューサ１１１から超音波を発するように送信側超音波トランスデューサ１１１を制御する。また、制御装置１０２は、受信側超音波トランスデューサ１２１で受信した超音波の波形を不図示の記憶部に記憶させる。制御装置１０２は、受信側超音波トランスデューサ１２１で受信した超音波の波形に基づいて、探傷対象物の内部の亀裂を映像化する。

このように構成される幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、図１，２に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向（図示左右方向）がガイドローラ１８０による案内方向とが同じ方向になるように保持部１４０が本体フレーム１５０に取り付けられる第１姿勢をとることができる。
また、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、軸部１４１が軸保持部１６５に対して回動させることで、図７に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向（図示上下方向）がガイドローラ１８０による案内方向と直交する方向になるように保持部１４０が本体フレーム１５０に取り付けられる第２姿勢をとることができる。図７は、第２姿勢について説明するための図である。
さらに、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、軸部１４１が軸保持部１６５に対して回動させることで、図８に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向がガイドローラ１８０による案内方向や幅方向と交差する方向になるように保持部１４０が本体フレーム１５０に取り付けられる第３姿勢をとることができる。図８は、第３姿勢について説明するための図である。なお、図８では、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向がガイドローラ１８０による案内方向に対して４５度傾いている例を示している。
すなわち、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、保持部１４０の姿勢を変更可能とする姿勢変更部１７０を備える。具体的には、姿勢変更部１７０は、軸部１４１と軸保持部１６５とを含む。

幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、保持部１４０の姿勢を上述した第１姿勢、第２姿勢及び第３姿勢の何れかの姿勢とした状態で、ガイドローラ１８０によって案内させながら探傷対象物の内部を探傷できる。

また、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、図１や図９に示すように、調節部１６０によって、本体フレーム１５０における保持部１４０の幅方向の位置を調節することができる。なお、図９は、図１とは幅方向の異なる位置に保持部１４０を移動させた状態にある探傷装置の模式的な平面図である。
具体的には、ツマミ１６２を回動させることで調整ネジ部１６１が回動されると、調整ネジ部１６１と結合される雌ねじ部１６４を有する腕部１６３が、幅方向に移動する。これにより、腕部１６３の軸保持部１６５で保持された軸部１４１、すなわち保持部１４０が、本体フレーム１５０に対して幅方向に移動する。

このように構成される、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、例えば、ロータディスク１のディスク面２に探傷装置１００を配置して、探傷装置１００をロータディスク１の周方向に沿って移動させながらロータディスク１の内部をＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うことができる。

ガスタービンや蒸気タービン等のタービンでは、タービンのロータディスク１に形成された翼溝に、タービン翼の翼根部が挿入された状態で、タービン翼がロータディスク１に固定されている。
例えば蒸気タービンでは、高い温度条件で運転されるために、長時間使用されると、応力を受ける部位に応力腐食割れ等による亀裂が発生することがある。この亀裂は、翼溝の近傍において翼溝の延在方向に沿って発生することが多い。

例えば、図１や図１０〜１２に示すように、ロータディスク１にＴルート型の翼溝５がロータディスク１の周方向に沿って形成されている場合、図１０において破線の円Ａで囲まれた、翼溝５の径方向外側の隅の部分に亀裂２０が生じやすい。なお、図１０〜１２は、ロータディスク１の外周部分近傍をロータディスク１の周方向から見た断面図である。図１０〜１２では、探傷装置１００のうち、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０と図示し、他の構成要素の図示を省略している。図１０では、翼溝５の内周面からタービンの不図示の回転軸の方向（以下、軸方向とも呼ぶ）に向かって亀裂２０が発生した場合の例を示している。図１１では、翼溝５の内周面からロータディスク１の径方向外側に傾斜した状態で軸方向に向かって亀裂２０が発生した場合の例を示している。図１２では、翼溝５の内周面からロータディスク１の径方向外側に向かって亀裂２０が発生した場合の例を示している。

これらの亀裂２０は、翼溝５の延在方向、すなわちロータディスク１の周方向に沿って発生することが多い。そのため、従来のＴＯＦＤ法による超音波探傷では、図１３に示すように、翼溝５の延在方向と直交する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置して、翼溝５の延在方向に沿って発生することが多い亀裂２０を検出するようにしていた。なお、図１３は、ロータディスク１の径方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置して超音波探傷を行う場合の例を模式的に示す図である。

ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、探傷対象物の内部の亀裂２０の先端からの回折波を検出するため、図４や図１０〜１２に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致していると、亀裂２０の先端からの回折波が得られ難くなって、亀裂２０の検出が困難であると考えられていた。そのため、ＴＯＦＤ法による超音波探傷では、図１３に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが交差するように送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０を配置して探傷を行うようにしていた。

しかし、探傷対象物によっては、他の部材と干渉する等の理由により、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０の配置に制約を受ける場合がある。
例えばタービンでは、ロータディスク１は、ロータの回転軸の延在方向に沿って複数配置されるため、例えば隣り合うロータディスク１間の距離が短い場合には、探触子１１０，１２０と隣接するロータディスク１とが干渉する等の理由により、翼溝５の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置することが難しい場合があった。

そこで、発明者らが鋭意検討した結果、ＴＯＦＤ法による超音波探傷において、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合であっても、亀裂２０を検出できることを見出した。但し、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合には、亀裂２０の検出に適した、探傷対象物内における超音波の入射角度、すなわち屈折角度が、従来のＴＯＦＤ法において適しているとされる屈折角度（４５度から５５度）とは異なっていることを発明者らは見出した。具体的には、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合には、亀裂２０の検出に適した屈折角度θが、３０度以上４５度以下であることを発明者らは見出した。
また、発明者らは、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合には、亀裂２０の検出により適した屈折角度θが、３０度以上４０度以下であることを見出した。

その点、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波１１５が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側ウェッジ部材１１２を有する送信側探触子１１０と、受信側探触子１２０とを対向させてＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うことができる。これにより、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在する亀裂２０を検出することができる。したがって、探触子１１０，１２０の配置に制約があって送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向、すなわち保持部１４０の向きが制限され、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが同じになる場合であっても、ＴＯＦＤ法による超音波探傷によって亀裂２０を検出することができる。

また、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、図１１及び図１２に示すように、亀裂２０が面状の亀裂であって、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在するとともに、上下方向、すなわちウェッジ部材１１２，１２２の下面１１２ａ，１２２ａと直交する方向（図１１，１２における軸方向）、とは異なる方向に延在している場合に、当該亀裂２０を検出できるだけではない。上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００によれば、図５及び図１０に示すように、亀裂２０が面状の亀裂であって、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在するとともに、ウェッジ部材１１２，１２２の下面１１２ａ，１２２ａと直交する方向に延在している場合であっても、当該亀裂２０を検出できることを発明者らは見出した。
このように、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、図５及び図１０に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在するとともに、探傷子１１０，１２０から見たときの深さ方向、すなわち探傷子１１０，１２０から見たときの奥行き方向に延在する面状の亀裂２０を検出できる。

なお、３０度以上４０度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波１１５が探傷対象物内を伝搬するように送信側ウェッジ部材１１２を構成してもよい。この場合には、亀裂２０の検出精度をより向上できる。

なお、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波１１５が探傷対象物内を伝搬するように送信側ウェッジ部材１１２を構成した場合、及び、３０度以上４０度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波１１５が探傷対象物内を伝搬するように送信側ウェッジ部材１１２を構成した場合の何れであっても、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００において、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向とは異なる方向に延在する亀裂も検出することができる。

また、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、探傷対象物に対して送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０をガイドローラ１８０で案内させながら超音波探傷を行うことで、ガイドローラ１８０による案内方向に走査できる。これにより、ガイドローラ１８０による案内方向と交差する方向に延在する亀裂２０だけでなく、該案内方向に沿って延在する亀裂２０を効率的に検出できる。

上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、例えば探傷対象物の形状に起因して、探傷対象物の表面でガイドローラ１８０や本体フレーム１５０が移動可能な範囲に制約がある場合であっても、調節部１６０によってガイドローラ１８０すなわち本体フレーム１５０と保持部１４０との幅方向の位置関係を調節することで、ガイドローラ１８０によって送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０を案内する範囲を調節できる。

例えば、狭隘な場所で探傷を行う場合に、第１姿勢及び第２姿勢の何れか一方の姿勢では、例えば超音波トランスデューサ１１１，１２１のケーブル１１３，１２３が周囲と干渉して探傷し難くなるが、他方の姿勢では該ケーブル１１３，１２３と周囲との干渉を回避でき探傷し易くなる等、姿勢の変更によって探傷のし易さが変わることがある。
その点、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、保持部１４０の姿勢を変更できるので、例えば狭隘な場所であっても効率的に探傷を行うことができる。

（ケーブル１１３，１２３の取り回しについて）
図１４は、ケーブル１１３，１２３の取り回しについて説明するための模式的な平面図である。図１４（ａ）は、ケーブル１１３，１２３を互いに相手側の超音波トランスデューサ１１１，１２１とは反対の方向に向かって突出させた場合の例である。図１４（ｂ）は、上述した幾つかの実施形態におけるケーブル１１３，１２３の取り回しの状態を示す図である。

上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、図３に示すように、送信側超音波トランスデューサ１１１及び受信側超音波トランスデューサ１２１のそれぞれは、円柱形状の筐体１１１ａ，１２１ａを有し、筐体１１１ａ，１２１ａの側面から径方向外側に向かって突出するケーブル１１３，１２３を備える。
送信側超音波トランスデューサ１１１は、図３に示すように、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０の平面視において、送信側超音波トランスデューサ１１１のケーブル１１３と受信側超音波トランスデューサ１２１の筐体１２１ａの側面との距離Ｌが当該筐体１２１ａの太さＤの２倍以内となるように送信側ウェッジ部材１１２に取り付けられている。
同様に、受信側超音波トランスデューサ１２１は、図３に示すように、平面視において、受信側超音波トランスデューサ１２１のケーブル１２３と送信側超音波トランスデューサ１１１の筐体１１１ａの側面との距離Ｌが当該筐体１１１ａの太さＤの２倍以内となるように、且つ、平面視において、当該ケーブル１２３と送信側超音波トランスデューサ１１１のケーブル１１３とが重ならないように受信側ウェッジ部材１２２に取り付けられている。
すなわち、送信側超音波トランスデューサ１１１は、平面視において送信側超音波トランスデューサ１１１と受信側超音波トランスデューサ１２１とを結ぶ線分よりも上方の領域に向かってケーブル１１３が突出するように送信側ウェッジ部材１１２に取り付けられている。また、受信側超音波トランスデューサ１２１は、平面視において上記線分よりも下方の領域に向かってケーブル１２３が突出するように受信側ウェッジ部材１２２に取り付けられている。

超音波トランスデューサ１１１，１２１のケーブル１１３，１２３を曲げる場合、断線などの不具合を避けるため、ある程度以上の曲率半径Ｒを確保する必要がある。そのため、例えば狭隘な場所で探傷する場合、ケーブル１１３，１２３が周囲と干渉するおそれがある。
例えば、図１４（ａ）に示すように、送信側超音波トランスデューサ１１１のケーブル１１３を送信側超音波トランスデューサ１１１から見て受信側超音波トランスデューサ１２１が存在する方向とは反対の方向に向かって突出させ、同様に、受信側超音波トランスデューサ１２１のケーブル１２３を受信側超音波トランスデューサ１２１から見て送信側超音波トランスデューサ１１１が存在する方向とは反対の方向に向かって突出させる場合を考える。この場合、２つのケーブル１１３，１２３は、平面視において、送信側超音波トランスデューサ１１１と受信側超音波トランスデューサ１２１との中間位置Ｃから離れた位置にある送信側超音波トランスデューサ１１１及び受信側超音波トランスデューサ１２１から、該中間位置Ｃから離れる方向に向かってそれぞれ突出することとなる。

これに対し、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００では、図１４（ｂ）に示すように、平面視において、２つのケーブル１１３，１２３が互いに相手側の超音波トランスデューサ１１１，１２１の筐体１１１ａ，１２１ａの側面の近傍を通るように配置される。この場合、２つのケーブル１１３，１２３は、平面視において、送信側超音波トランスデューサ１１１と受信側超音波トランスデューサ１２１との中間位置Ｃから離れた位置にある送信側超音波トランスデューサ１１１及び受信側超音波トランスデューサ１２１から、該中間位置Ｃに近づく方向に向かってそれぞれ突出することとなる。そのため、ケーブル１１３，１２３をある曲率半径Ｒで曲げたときに平面視において、２つのケーブル１１３，１２３が送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に沿って張り出す距離Ｅ２を、上述したような、２つのケーブル１１３，１２３が互いに相手側の超音波トランスデューサ１１１，１２１から離れる方向に向かって突出する場合において２つのケーブル１１３，１２３が送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に沿って張り出す距離Ｅ１と比べて短くすることができる。
そのため、上述したような、２つのケーブル１１３，１２３が互いに相手側の超音波トランスデューサ１１１，１２１から離れる方向に向かって突出する場合と比べて、ケーブル１１３，１２３が周囲と干渉し難くなる。

送信側超音波トランスデューサ１１１及び受信側超音波トランスデューサ１２１のそれぞれが、角柱形状の筐体１１１ａ，１２１ａを有していた場合、送信側超音波トランスデューサ１１１は、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０の平面視において、送信側超音波トランスデューサ１１１のケーブル１１３と受信側超音波トランスデューサ１２１の筐体１２１ａの側面との距離Ｌが、例えば当該筐体１２１ａの矩形断面の１辺の長さの２倍以内となるように送信側ウェッジ部材１１２に取り付けられているとよい。
同様に、受信側超音波トランスデューサ１２１は、平面視において、受信側超音波トランスデューサ１２１のケーブル１２３と送信側超音波トランスデューサ１１１の筐体１１１ａの側面との距離Ｌが、当該筐体１１１ａの矩形断面の１辺の長さの２倍以内となるように、且つ、平面視において、当該ケーブル１２３と送信側超音波トランスデューサ１１１のケーブル１１３とが重ならないように受信側ウェッジ部材１２２に取り付けられているとよい。

なお、送信側超音波トランスデューサ１１１は、図３に示すように、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０の平面視において、送信側超音波トランスデューサ１１１の筐体１１１ａからのケーブル１１３の突出方向と、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向との角度差θｃが４５度以内となるように、送信側ウェッジ部材１１２に取り付けられていてもよい。
同様に、受信側超音波トランスデューサ１２１は、図３に示すように、平面視において、受信側超音波トランスデューサ１２１の筐体１２１ａからのケーブル１２３の突出方向と、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向との角度差θｃが４５度以内となるように、受信側ウェッジ部材１２２に取り付けられていてもよい。

（超音波探傷方法について）
以下、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００を用いた超音波探傷方法について説明する。
なお、以下の説明では、探傷対象物がタービンのロータディスク１である場合を例に挙げて説明するが、本発明における探傷対象物は、タービンのロータディスク１に限定されない。
図１５は、幾つかの実施形態に係る超音波探傷方法における処理の手順を示すフローチャートである。幾つかの実施形態に係る超音波探傷方法は、予備探傷ステップＳ１と、位置調節ステップＳ３と、配置ステップＳ５と、探傷ステップＳ７とを備える。

（予備探傷ステップＳ１）
予備探傷ステップＳ１は、探傷ステップＳ７の実施に先立って、ロータディスク１における亀裂２０の位置や亀裂２０の分布状態などの概要を把握するために予備的な超音波探傷を行うステップである。予備探傷ステップＳ１では、例えば、上述した探傷装置１００における本体フレーム１５０やガイドローラ１８０等を含まない、簡易的な探傷装置を用い、作業者が当該探傷装置の送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０をロータディスク１のディスク面２上などを適宜走査することで、ロータディスク１における亀裂２０の位置や亀裂２０の分布状態などの概要を把握する。

（位置調節ステップＳ３）
位置調節ステップＳ３は、探傷ステップＳ７の実施に先立って、翼溝５の延在方向と直交する方向における送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０の位置を調節するステップである。
後述する探傷ステップＳ７では、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００を用いて、ガイドローラ１８０で案内方向に案内させながら超音波探傷を行う。そのため、翼溝５の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０の位置と、送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０との位置が翼溝５の延在方向と直交する方向にずれていると、ずれ量が大きくなるほど亀裂２０を検出し難しくなる。

そこで、位置調節ステップＳ３では、亀裂２０の位置に関して、予備探傷ステップＳ１における予備的な探傷によって、翼溝５の延在方向と直交する方向におけるおおよその位置を把握した後、その位置に合わせて翼溝５と送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０との距離を調節する。具体的には、位置調節ステップＳ３では、予備探傷ステップＳ１を行うことで概要を把握した、ロータディスク１における亀裂２０の位置や亀裂２０の分布状態に基づいて、幾つかの実施形態に係る探傷装置１００の調節部１６０を調節することで、本体フレーム１５０における保持部１４０の幅方向の位置を調節する。
このように、位置調節ステップＳ３で翼溝５と送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０との距離を調節した後、後述する探傷ステップＳ７で送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０を翼溝５の延在方向に沿って移動させながら超音波探傷を行うことで、翼溝５の近傍に発生する可能性が高い亀裂２０の検出精度を向上できる。

なお、予備探傷ステップＳ１は、探傷対象物の種類や大きさ、探傷対象物に特有の亀裂の入り方等によっては、予備探傷ステップＳ１の実施や位置調節ステップＳ３の実施を省略してもよい。

（配置ステップＳ５）
配置ステップＳ５は、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子１１０と、送信側探触子１１０からの超音波を受信する受信側探触子１２０とを、探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置するステップである。
すなわち、配置ステップＳ５では、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向が翼溝５の延在方向に沿うように、上述した幾つかの実施形態に係る探傷装置１００を配置する。

なお、配置ステップＳ５では、３０度以上４０度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子１１０と、受信側探触子１２０とを、探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置してもよい。
上述したように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合には、亀裂２０の検出により適した屈折角度θが、３０度以上４０度以下である。したがって、３０度以上４０度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子１１０と、受信側探触子１２０とを、探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置することで、探傷対象部材の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０の検出により適した超音波探傷方法となる。

配置ステップＳ５では、図１及び図１０〜１２に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを翼溝５の延在方向に沿ってディスク面２に配置してもよい。
このように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを翼溝５の延在方向に沿ってディスク面２に配置することで、図１３に示すように翼溝５の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置することが難しい場合であっても、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とをディスク面２に配置できる。また、後述する探傷ステップＳ７では、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在する亀裂２０を検出できるので、翼溝５の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０を検出することができる。したがって、探触子１１０，１２０の配置に制約があって翼溝５の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置できない場合であっても、翼溝５の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

また、図１６に示すように、ロータディスク１が、ロータディスク１の不図示の回転軸と平行な方向を向くディスク面２と、ディスク面２よりも径方向外側に形成された円錐面３とを有する場合、配置ステップＳ５において、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを翼溝５の延在方向に沿って円錐面３に配置してもよい。なお、図１６は、円錐面３を有するロータディスク１の外周部分近傍をロータディスク１の周方向から見た断面図である。
このように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを翼溝５の延在方向に沿って円錐面３に配置することで、上述したように翼溝５の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置することが難しい場合であっても、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを上記円錐面３に配置できる。また、後述する探傷ステップＳ７では、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在する亀裂２０を検出できるので、翼溝５の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０を検出することができる。したがって、探触子１１０，１２０の配置に制約があって翼溝５の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置できない場合であっても、翼溝５の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

（探傷ステップＳ７）
探傷ステップＳ７は、翼溝５の延在方向に沿って配置した送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０によってＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップである。
そして、探傷ステップＳ７では、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に沿って延在する亀裂２０を検出する。

上述したように、発明者らが鋭意検討した結果、ＴＯＦＤ法による超音波探傷において、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合であっても、亀裂２０を検出できることを見出した。また、発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向と亀裂２０の延在方向とが一致している場合には、亀裂２０の検出に適した、探傷対象物内における超音波の入射角度、すなわち屈折角度θが、３０度以上４５度以下であることを見出した。
その点、上述した幾つかの実施形態に係る超音波探傷方法では、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度θで縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子１１０と、受信側探触子１２０とを、探傷対象部材の溝の延在方向に沿って配置して、ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する。これにより、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に延在する亀裂２０、すなわち、探傷対象部材の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０を検出することができる。したがって、探触子１１０，１２０の配置に制約があって溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを配置できない場合であっても、溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂２０をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

上述した幾つかの実施形態に係る超音波探傷方法では、図５，１０に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、ウェッジ部材１１２，１２２における探傷対象部材に対向する面１１２ａ，１２２ａと直交する方向に延在する面状の亀裂２０を検出できる。

探傷ステップＳ７では、翼溝５の延在方向に沿って配置した送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０を翼溝５の延在方向に沿って移動させながらＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する。
すなわち、探傷ステップＳ７では、例えば図１や図１６に示すように、送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを翼溝５の延在方向に沿って配置した状態で、ガイドローラ１８０によって送信側探触子１１０と受信側探触子１２０とを翼溝５の延在方向に沿って移動させながらＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する。
送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０を翼溝５の延在方向に沿って移動させることで、翼溝５の延在方向に沿って走査でき、翼溝５の近傍に発生する可能性が高い亀裂２０を効率的に検出できる。

なお、探傷ステップＳ７において、ロータディスク１の周方向に沿って走査することで得られたＴＯＦＤ法による超音波探傷の結果から、より詳細に探傷する必要性が高い場所が見つかった場合、当該場所について、より詳細な超音波探傷を行ってもよい。作業者が当該場所について詳細な超音波探傷を行うことで、当該場所における亀裂２０の位置や亀裂２０の分布状態などの詳細を把握することができる。この場合には、例えば、上述した予備探傷ステップＳ１で用いた、探傷装置１００における本体フレーム１５０やガイドローラ１８０等を含まない、簡易的な探傷装置を用いてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態に係る送信側超音波トランスデューサ１１１、及び、受信側超音波トランスデューサ１２１は、一振動子型トランスデューサであるが、二振動子型トランスデューサであってもよい。なお、送信側超音波トランスデューサ１１１が二振動子型トランスデューサである場合、送信側超音波トランスデューサ１１１を超音波の送信だけに用いてもよく、超音波の送受信に用いてもよい。同様に、受信側超音波トランスデューサ１２１が二振動子型トランスデューサである場合、受信側超音波トランスデューサ１２１を超音波の受信だけに用いてもよく、超音波の送受信に用いてもよい。

また、上述した幾つかの実施形態では、本体フレーム１５０は、４つのガイドローラ１８０を回転自在に保持している。しかし、本体フレーム１５０は、少なくとも２つのガイドローラ１８０を回転自在に保持していればよい。すなわち、少なくとも２つのガイドローラ１８０によって送信側探触子１１０及び受信側探触子１２０をガイドローラ１８０の転動方向に案内させるように探傷装置１００を構成してもよい。

上述した幾つかの実施形態では、保持部１４０の姿勢が第１姿勢と第２姿勢との間の任意の角度位置の姿勢をとり得るように探傷装置１００を構成したが、保持部１４０の姿勢を少なくとも第１姿勢と第２姿勢とに変更可能に探傷装置１００を構成してもよい。

上述した超音波探傷方法についての説明では、探傷対象物がタービンのロータディスク１である場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えばロータディスク１のように周方向に沿って延在する翼溝５を有するものでなくてもよく、直線状に延在する溝を有する部材の超音波探傷に本発明を適用してもよい。また、溝を有しない部材の超音波探傷に本発明を適用してもよい。

１ ロータディスク
２ ディスク面
３ 円錐面
５ 翼溝
２０ 亀裂
１００ 探傷装置
１０２ 制御装置
１１０ 送信側探触子
１１１ 送信側超音波トランスデューサ
１１１ａ 筐体
１１２ 送信側ウェッジ部材
１１３ ケーブル
１２０ 受信側探触子
１２１ 受信側超音波トランスデューサ
１２１ａ 筐体
１２２ 受信側ウェッジ部材
１２３ ケーブル
１４０ 保持部
１５０ 本体フレーム
１６０ 調節部
１７０ 姿勢変更部
１８０ ガイドローラ

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る超音波探傷方法は、
３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子と、前記送信側探触子からの超音波を受信する受信側探触子とを、前記探傷対象物に形成された溝の延在方向に沿って配置するステップと、
前記溝の延在方向に沿って配置した前記送信側探触子及び前記受信側探触子によってＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップと、
を備える。

上述したように、発明者らが鋭意検討した結果、ＴＯＦＤ法による超音波探傷において、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合であっても、亀裂を検出できることを見出した。また、発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合には、亀裂の検出に適した、探傷対象物内における超音波の入射角度、すなわち屈折角度が、３０度以上４５度以下であることを見出した。
その点、上記（１）の方法では、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子と、受信側探触子とを、探傷対象物の溝の延在方向に沿って配置して、ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する。これにより、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂、すなわち、探傷対象物の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂を検出することができる。したがって、探触子の配置に制約があって溝の延在方向と交差する方向に沿って送信側探触子と受信側探触子とを配置できない場合であっても、溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、３０度以上４０度以下の固定された前記屈折角度で縦波の超音波が前記探傷対象物内を伝搬するように構成された前記送信側探触子と、前記受信側探触子とを、前記探傷対象物に形成された溝の延在方向に沿って配置する。

発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向と亀裂の延在方向とが一致している場合には、より適した屈折角度が３０度以上４０度以下であることを見出した。
その点、上記（２）の方法では、３０度以上４０度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子を用いるので、探傷対象物の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂の検出により適した超音波探傷方法となる。

上述したように、上記（１）又は（２）の方法は、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂を検出に適している。したがって、上記（３）の方法によれば、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に延在する亀裂、すなわち、探傷対象物の溝の延在方向と同じ方向に延在する亀裂をＴＯＦＤ法による超音波探傷によって検出できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの方法において、
前記送信側探触子は、ウェッジ部材を有し、
前記ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、前記ウェッジ部材における前記探傷対象物に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出する。

発明者らが鋭意検討した結果、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、ウェッジ部材における探傷対象物に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出できることを見出した。
したがって、上記（４）の方法によって、送信側探触子と受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、ウェッジ部材における探傷対象物に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出できる。

Claims (13)

1. ３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側探触子と、前記送信側探触子からの超音波を受信する受信側探触子とを、前記探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置するステップと、
   前記溝の延在方向に沿って配置した前記送信側探触子及び前記受信側探触子によってＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップと、
   を備える超音波探傷方法。
2. 前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、３０度以上４０度以下の固定された前記屈折角度で縦波の超音波が前記探傷対象物内を伝搬するように構成された前記送信側探触子と、前記受信側探触子とを、前記探傷対象部材に形成された溝の延在方向に沿って配置する
   請求項１に記載の超音波探傷方法。
3. 前記ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在する亀裂を検出する
   請求項１又は２に記載の超音波探傷方法。
4. 前記送信側探触子は、ウェッジ部材を有し、
   前記ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向に沿って延在するとともに、前記ウェッジ部材における前記探傷対象部材に対向する面と直交する方向に延在する面状の亀裂を検出する
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の超音波探傷方法。
5. ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップでは、前記溝の延在方向に沿って配置した前記送信側探触子及び前記受信側探触子を前記溝の延在方向に沿って移動させながらＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施する
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波探傷方法。
6. ＴＯＦＤ法による超音波探傷を実施するステップの実施に先立って、前記溝の延在方向と直交する方向における前記送信側探触子及び前記受信側探触子の位置を調節するステップ
   をさらに備える請求項５に記載の超音波探傷方法。
7. 前記探傷対象物は、タービンのロータディスクであり、
   前記溝は、前記ロータディスクの翼溝であり、前記ロータディスクの周方向に延在し、
   前記ロータディスクは、前記ロータディスクの回転軸と平行な方向を向くディスク面を有し、
   前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記翼溝の延在方向に沿って前記ディスク面に配置する
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の超音波探傷方法。
8. 前記探傷対象物は、タービンのロータディスクであり、
   前記溝は、前記ロータディスクの翼溝であり、前記ロータディスクの周方向に延在し、
   前記ロータディスクは、前記ロータディスクの回転軸と平行な方向を向くディスク面と、前記ディスク面よりも径方向外側に形成された円錐面とを有し、
   前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記溝の延在方向に沿って配置するステップでは、前記送信側探触子と前記受信側探触子とを前記翼溝の延在方向に沿って前記円錐面に配置する
   請求項１乃至６の何れか一項に記載の超音波探傷方法。
9. 送信側超音波トランスデューサ、及び、３０度以上４５度以下の固定された屈折角度で縦波の超音波が探傷対象物内を伝搬するように構成された送信側ウェッジ部材を有する送信側探触子と、
   受信側超音波トランスデューサ、及び、受信側ウェッジ部材を有する受信側探触子と、
   前記送信側探触子と前記受信側探触子とを対向させて保持する保持部と、
   前記送信側探触子と前記受信側探触子とを用いてＴＯＦＤ法による超音波探傷を行うための制御装置と、
   を備える探傷装置。
10. 少なくとも２つのガイドローラと、
    前記ガイドローラを回転自在に保持し、且つ、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが前記ガイドローラによる案内方向に沿って配置されるように前記保持部が取り付けられる本体フレームと、
    をさらに備える請求項９に記載の探傷装置。
11. 前記本体フレームにおける前記保持部の前記案内方向と交差する方向の位置を調節するための調節部、
    をさらに備える請求項１０に記載の探傷装置。
12. 前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向が前記案内方向と同じ方向になるように前記保持部が前記本体フレームに取り付けられる第１姿勢、及び、前記送信側探触子と前記受信側探触子とが並ぶ方向が前記案内方向と直交する方向になるように前記保持部が前記本体フレームに取り付けられる第２姿勢、の少なくとも２つの姿勢に前記保持部の姿勢を変更することができる姿勢変更部
    をさらに備える請求項１０又は１１に記載の探傷装置。
13. 前記送信側超音波トランスデューサ及び前記受信側超音波トランスデューサのそれぞれは、柱形状の筐体を有し、前記筐体の側面から径方向外側に向かって突出するケーブルを備え、
    前記送信側超音波トランスデューサは、前記送信側探触子及び前記受信側探触子の平面視において、前記送信側超音波トランスデューサの前記ケーブルと前記受信側超音波トランスデューサの前記筐体の側面との距離が当該筐体の太さの２倍以内となるように前記送信側ウェッジ部材に取り付けられ、
    前記受信側超音波トランスデューサは、前記平面視において、前記受信側超音波トランスデューサの前記ケーブルと前記送信側超音波トランスデューサの前記筐体の側面との距離が当該筐体の太さの２倍以内となるように、且つ、前記平面視において、当該ケーブルと前記送信側超音波トランスデューサの前記ケーブルとが重ならないように前記受信側ウェッジ部材に取り付けられる
    請求項９乃至１２の何れか一項に記載の探傷装置。

Images