JP4148959B2 - 超音波探傷方法及びその装置 - Google Patents

Description

本願発明は、溶接継手部等の内部欠陥を非破壊で検査する超音波探傷方法及びその装置に関するものである。

従来より、溶接継手部等の内部欠陥を非破壊で検査する手段として、超音波探傷検査（ＵＴ）が知られている。この超音波探傷検査は、被検査体の表面に探触子を密着させ、この探触子から被検査体に入射させた超音波の反射によって欠陥を検出する非破壊検査であり、入射させた超音波の反射を検出するまでの時間によって欠陥の位置を知ることができる。

図７は超音波探傷方法の一例を示す図であり、(a) は超音波探傷方法の模式図、(b) はその探傷波形の模式図である。この超音波探傷方法は、一般にＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｒｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法と呼ばれている。図示する例は、このＴＯＦＤ法によって溶接継手部１０１を超音波探傷検査する例であり、溶接継手部１０１の両側部に超音波探触子１０２Ａ，１０２Ｂを設け、一方の超音波探触子１０２Ａから溶接継手部１０１の溶接線方向と直交する方向に超音波を入射し、その反射を他方の超音波探触子１０２Ｂで受けて超音波探傷検査を行っている。

この例の場合、溶接継手部１０１から所定距離離れた位置から発信した超音波によって、被検査体１００の全板厚方向を検査するように構成されている。図示する左側が送信探触子１０２Ａであり、右側が受信探触子１０２Ｂである。送信探触子１０２Ａから発した超音波が被検査体１００の表面を伝わって受信探触子１０２Ｂで検出されるラテラル波ａと、被検査体１００の底面で反射した底面波ｂと、これらの間で欠陥１０３に反射した回折波の上端波ｃと下端波ｄとを受信探触子１０２Ｂで検知し、この信号によって、欠陥１０３の存在と欠陥１０３の位置を検出している。また、この例の場合、溶接継手部１０１に沿って超音波探触子１０２Ａ，１０２Ｂを移動させることにより、全線の超音波探傷を繰り返す例を示している。

この種の従来技術として、被検査体へ入射して回折した超音波から欠陥の位置を検出するＴＯＦＤ法と、被検査体へ入射して反射した超音波のエコーから欠陥の位置を検出する反射エコー法とを同時に行うことにより、欠陥の板面方向の位置及び板厚方向の位置を容易に高精度で検出しようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、他の従来技術として、複数の振動子を連続的に配列した一体構造のアレイ型超音波探触子のうち１又は２以上の探触子を利用し、機械操作が不要な電子走査によって、被検査対象部位全体の欠陥検出を高速かつ高精度で行えるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００１−１３１１４号公報（第２頁、図１） 特開２００１−３２４４８４号公報（第２頁、図５）

しかしながら、前記ＴＯＦＤ法の場合、１組の探触子を用いて溶接線方向に走査するのみであり、欠陥を送受信探触子間隔の中点位置（探傷部中心）として算出することから、走査直交方向（溶接線幅方向）の欠陥立置を正確に検出することができない。つまり、従来の一般的なＴＯＦＤ法では、探傷部の中心線からの欠陥のずれ位置（Δy）が分からなかった。

そのため、欠陥が探傷部の中心から走査直角方向にずれた位置を検出するためには、溶接継手部の溶接線と直交する探触子方向の走査（Ｂスキャン）を追加して行っていた。したがって、欠陥位置を検出するために、多くの時間と労力を要している。しかも、前記溶接線方向のみの走査を行った場合、走査直角方向の誤差だけでなく、直角深さ方向についても欠陥位置に若干の誤差が生じている。

さらに、前記特許文献１のように、ＴＯＦＤ法と反射エコー法とを同時に行うようにする場合、超音波探傷装置が複雑になるとともに大型となり、多くの費用を要してしまう。

また、前記特許文献２のように、複数の振動子を連続的に配列した一体構造のアレイ型超音波探触子で電子走査を行うようにする場合、利用する振動子の選択や、被検査対象部位の板厚方向に超音波ビームの交点を結ぶように複雑な制御を行う必要があり、複雑な制御を行う制御機が必要になるとともに、被検査体に応じた制御を行うように調整しなければならない。そのため、多くの費用と時間を要してしまう。

そこで、前記課題を解決するために、本願発明の超音波探傷方法は、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方から送信探触子により縦波の超音波を発信し、該超音波が欠陥で回折する際に発生する横波の回折波と縦波の回折波とを前記探傷部の同一面側の他方で受信探触子により受信し、該受信探触子により受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した回折波の縦波と横波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を求めている。このようにすれば、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方の送信探触子から発信した縦波の超音波が欠陥で回折する際に発生する横波の回折波と縦波の回折波とを探傷部の同一面側の他方の受信探触子で受信し、その受信した回折波の縦波と横波との音速差を利用して、受信探触子で受信した回折波から欠陥が探傷部の走査直交方向にずれた量を検出することができる。

さらに、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方から送信探触子により横波の超音波を発信し、該超音波が欠陥で回折する際に発生する縦波の回折波と横波の回折波とを前記探傷部の同一面側の他方で受信探触子により受信し、該受信探触子により受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した回折波の横波と縦波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を求めるようにしてもよい。このようにすれば、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方の送信探触子から発信した横波の超音波が欠陥で回折する際に発生する縦波の回折波と横波の回折波とを探傷部の同一面側の他方の受信探触子で受信し、その受信した回折波の横波と縦波との音速差を利用して、受信探触子で受信した回折波から欠陥が探傷部の走査直交方向にずれた量を検出することができる。

一方、本願発明の超音波探傷装置は、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側に、縦波の超音波を発信する送信探触子と、縦波の回折波と横波の回折波を受信する受信探触子とを配置し、前記送信探触子から前記被検査体に向けて縦波の超音波を発信し、前記受信探触子で受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した縦波の回折波と横波の回折波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を検出する制御機を設けている。このような装置によっても、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方の送信探触子から発信した縦波の超音波が欠陥で回折する際に発生する横波の回折波と縦波の回折波とを探傷部の同一面側の他方の受信探触子で受信し、その受信した回折波の縦波と横波との音速差を利用して、受信探触子で受信した回折波から欠陥が探傷部の走査直交方向にずれた量を検出することができる。

さらに、前記送信探触子に縦波斜角探触子を用い、前記受信探触子に縦波斜角探触子及び横波斜角探触子を用いて回折後の縦波及び横波を効率よく受信するように構成すれば、それぞれの探触子で縦波と横波とをより効率良く受信するようにできる。

その上、前記縦波で入射した超音波が回折後に縦波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲と、縦波で入射した超音波が回折後に横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲とを、回折波を表示する探傷画面の時間軸上に表示するようにすれば、検査員が探傷画面を見ながら回折波を選択する時に支援することができる。

また、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側に、横波の超音波を発信する送信探触子と、横波の回折波と縦波の回折波を受信する受信探触子とを配置し、前記送信探触子から前記被検査体に向けて横波の超音波を発信し、前記受信探触子で受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した横波の回折波と縦波の回折波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を検出する制御機を設けても、被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方の送信探触子から発信した横波の超音波が欠陥で回折する際に発生する縦波の回折波と横波の回折波とを探傷部の同一面側の他方の受信探触子で受信し、その受信した回折波の横波と縦波との音速差を利用して、受信探触子で受信した回折波から欠陥が探傷部の走査直交方向にずれた量を検出することができる。

さらに、前記送信探触子に横波斜角探触子を用い、前記受信探触子に縦波斜角探触子及び横波斜角探触子を用いて回折後の縦波及び横波を効率よく受信するように構成すれば、それぞれの探触子で縦波と横波とをより効率良く受信するようにできる。

その上、前記横波で入射した超音波が回折後に横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲と、横波で入射した超音波が回折後に縦波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲とを、回折波を表示する探傷画面の時間軸上に表示するようにすれば、検査員が探傷画面を見ながら回折波を選択する時に支援することができる。

本願発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載するような効果を奏する。

送信探触子から発信した超音波が欠陥で回折する回折波の伝搬時間に差を持たせ、この伝搬時間の差から欠陥が探傷部の走査直角方向にずれた量を容易に検出して、迅速な超音波探傷作業を行うことが可能となる。

また、送信探触子から発信する超音波の縦波と横波の音速差を利用して欠陥が探傷部の走査直角方向にずれた量を検出して、迅速な超音波探傷作業を行うこともできる。

以下、本願発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、探傷部として板状の被検査体の溶接継手部を例にし、欠陥をその溶接継手部内の「点」として説明する。

図１は第１参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図示するように、この第１参考例では、被検査体１の探傷部２を挟んで２つの送信探触子３，４と受信探触子５，６とが設けられている。この第１参考例では、同じ欠陥ｅからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、それぞれ組となった超音波探触子７，８を走査直角方向にずらせて配置している。

図１(b) に示す下側の送信探触子３と受信探触子５とで１組となった超音波探触子７は、探傷部２を中心とする左右対称位置に距離Ｓ₁ で設けられており、上側の送信探触子４と受信探触子６とで１組となった超音波探触子８は、探傷部２の中心ｆから距離ΔＳ分が離れた位置ｇを中心とする左右対称位置に距離Ｓ₂ で設けられている。このように２組の超音波探触子７，８を探傷部２の中心ｆからの距離ΔＳ分が異なるように配置することにより、各組において送信探触子３，４から発信した超音波９，１０が欠陥ｅで回折した回折波１１，１２が受信探触子５，６で受信されるまでの伝搬時間に差を持たせることができる。このように配置される超音波探触子７，８としては、２組以上の超音波探触子７，８を探傷部２の中心ｆから距離が異なるように配置すればよい。

また、この第１参考例では、下側の１組となった超音波探触子７と、上部の１組となった超音波探触子８とが、探傷部２の溶接線方向（走査方向）にも所定距離ΔＤだけずらして設けられている。このようにずらして設けることにより、各送信探触子３，４から発信した超音波９，１０の回折波１１，１２を、組となった各受信探触子５，６で安定して受信できるようにしている。

この第１参考例において、超音波探触子７，８で走査する超音波探傷方法を以下に説明する。

前記したように配置された各超音波探触子７，８によって超音波９，１０を発信して欠陥ｅで回折した回折波１１，１２は、回折波１１，１２が走査直角方向のどの位置からのものかを推測する軌跡として、探触子配置および回折波伝播時間（距離）より楕円の関数として算出される。そのため、異なった位置に配設された各超音波探触子７，８によって探傷すると、その結果は、それぞれ異なった楕円軌跡１３，１４として算出される。

この楕円軌跡１３，１４を算出する数式としては、以下の［数１］［数２］によって求めることができる。

超音波探触子７について、探触子間距離：Ｓ₁、回折波伝搬距離：Ｗ₁とすると、楕円軌跡１３は、［数１］で求めることができる。

（数１）
ｙ²／ａ²＋ｚ²／ｂ²＝１ ・・・（１）
ａ＝Ｗ₁／２、ｂ＝１／２√（Ｗ₁ ²−Ｓ₁ ²）
ｙ：スキャン直角方向、ｚ：深さ方向。

超音波探触子８について、探触子間距離：Ｓ₂、回折波伝搬距離：Ｗ₂とすると、楕円軌跡１４は、［数２］で求めることができる。

（数２）
（ｙ−ΔＳ）²／ａ²＋ｚ²／ｂ²＝１ ・・・（２）
ａ＝Ｗ₂／２、ｂ＝１／２√（Ｗ₂ ²−Ｓ₂ ²）
ｙ：スキャン直角方向、ｚ：深さ方向。

そして、それぞれの超音波探触子７，８による楕円軌跡１３，１４を算出した結果から、超音波探触子７と超音波探触子８とを溶接線方向にずらした距離ΔＤ分で補正することにより、軌跡１３と軌跡１４との交点ｐを検出することができる。これらは図示しない制御機によって行われる。

この交点ｐが、欠陥ｅで回折した回折波１１，１２の走査直角方向の位置であり、欠陥ｅが探傷部２の中心ｆから走査直角方向にずれた量Δｙとして検出することができる。

つまり、配置位置が異なる２組の超音波探触子７，８を用いて、各組の超音波探触子７，８から得られる走査直角方向の欠陥予想軌跡の交点ｐから欠陥ｅの位置を求めている。

したがって、探触子３，４，５，６を1方向（溶接線方向）に走査するだけで、両受信探触子５，６によって受信する回折波１１，１２の伝搬時間差で、欠陥ｅの位置Δｙを検出することができる。

なお、この第１参考例では、各超音波探触子７，８を溶接線方向に所定距離ΔＤだけずらして配設しているが、両超音波探触子７，８を１列に配置して検出するようにしてもよい。この場合は、走査方向の補正を行うことなく楕円軌跡１３，１４の交点ｐを求めることができる。

図２は第２参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図示するように、この第２参考例では、被検査体１の探傷部２を挟んで１つの送信探触子１５と２つの受信探触子１６，１７とが距離Ｓ₁ ，Ｓ₂ で設けられている。この第２参考例では、同じ欠陥ｅからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、走査直角方向に配置距離を異ならせた受信探触子１６，１７を２つ設けている。

この第２参考例によれば、１つの送信探触子１５から発信した超音波１８が欠陥ｅで回折した回折波１９，２０を、異なる距離に設けた２つの受信探触子１６，１７で受信することにより、両受信探触子１６，１７によって受信する欠陥ｅからの回折波１９，２０の伝搬時間差で、欠陥ｅの位置Δｙを検出することができる。

この第２参考例の場合も、前記第１参考例と同様に、数式１，２により各受信探触子１６，１７の配置位置における回折波１９，２０から異なる楕円軌跡２１，２２を求め、その楕円軌跡２１，２２の交点ｐを求めることにより欠陥ｅの位置Δｙを検出している。

なお、この第２参考例の場合、探触子１５，１６，１７が走査直角方向の同一ライン上設けられているので、探触子１５，１６，１７を1方向（溶接線方向）に走査するだけでよいが、前記第１参考例と同様に２つの受信探触子１６，１７を溶接線方向にずらして配置した場合、前記したようにして、受信探触子１６，１７をずらした量ΔＤ（図１(b) ）を補正して欠陥ｅの位置を検出すればよい。

また、これら第１，第２参考例のように、送信探触子３，４，１５と受信探触子５，６，１６，１７とを設ける以外に、１つの受信探触子と２つ以上の送信探触子、または、２つの受信探触子と２つ以上の送信深触子を用いることによっても、回折波の伝搬時間差から同様に走査直角方向の欠陥ｅの位置を検出することが可能である。

さらに、１つの送信探触子と３つ以上の別配置した受信探触子とを設けて超音波探傷すれば、より検出精度を向上させることが可能である。このことは、３つ以上の送信探触子と１つの受信探触子とを設けても同様である。

図３は第３参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図示するように、この第３参考例では、被検査体１の探傷部２を挟んで送信探触子２３と受信探触子２４とが設けられており、この第３参考例では、同じ欠陥ｅからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、受信探触子２４が走査直角方向に近接又は離間する前後移動可能とすることにより、探触子２３，２４の間隔が変化するようにしている。

この第３参考例によれば、受信探触子２４を前後方向に移動させ、移動させた位置の各計測点（距離Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ ）で、超音波２５が欠陥ｅで回折した回折波２６，２７，２８を受信し、受信した回折波２６，２７，２８の伝搬時間の差から欠陥ｅの位置Δｙを求めている。この例では、受信探触子２４の移動範囲中間部の距離Ｓ₂ と前後端部の距離Ｓ₁ ，Ｓ₃ とで回折波２６，２７，２８を検出している。

この第３参考例の場合も、前記第１参考例と同様に、数式１，２を用いて、各回折波２６，２７，２８を受信する位置での探触子２３，２４の各配置における回折波２６，２７，２８から楕円軌跡２９，３０，３１を求め、その楕円軌跡２９，３０，３１の交点ｐを求めることにより欠陥ｅの位置Δｙを検出している。

なお、この第３参考例では、受信探触子２４を前後移動させているが、送信探触子２３を前後移動させるように構成してもよい。

また、この第３参考例では、１つの送信探触子２３と１つの受信探触子２４とを用いているが、１つの送信探触子２３と複数の受信深触子２４、または複数の送信探触子２３と１つの受信探触子２４とを設け、送信、受信のどちらかの探触子２３，２４を前後移動させ、各計測点（例えば、一定のピッチ毎の所定位置）で回折波２６，２７，２８を計測する構成であっても同様の効果を得ることができる。

図４は第４参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。図５は同超音波探傷方法の一回反射した超音波による回折波を説明するための正面図である。図４に示すように、この第４参考例も、被検査体１の探傷部２を挟んで送信探触子３２と受信探触子３３とが距離Ｓ₁ で設けられている。この参考例では、同じ欠陥ｅからの回折波の伝播時間に差を持たせる方法として、送信探触子３２から発信した超音波３４が直接欠陥ｅで回折した回折波３５と、被検査体１の他面（裏面）で一回反射した超音波３６が欠陥ｅで回折した回折波３７とを受信探触子３３で受信するようにしている。

この参考例において利用する一回反射した超音波３６は、図５に示すように、限られた厚みの被検査体１の裏面で反射して欠陥ｅにより回折した超音波３６が反射しなかった場合の楕円軌跡３８を求め、その楕円軌跡３８が被検査体１の裏面位置で反射した楕円軌跡３９として求めている。

この第４参考例の場合、前記第１参考例と同様に数式１，２を用いて、送信探触子３２から直射した超音波３４による回折波３５は、超音波探触子側に頂点を有する楕円軌跡４０として求め、被検査体１の裏面で一回反射した超音波３６による回折波３７は、前記したように被検査体１の裏面側から発信された超音波３６のように反超音波探触子側に頂点を有する楕円軌跡３９として求め、これら頂点が逆向きの楕円軌跡４０，３９の交点ｐを求めることにより欠陥ｅの位置Δｙを検出している。

このような方法によっても、１組の超音波探触子３２，３３によって、同じ欠陥ｅからの回折波の伝播時間に差を持たせて、欠陥ｅの位置Δｙを検出することができる。

図６は本願発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を示す正面図である。この実施形態は、ＴＯＦＤ法において、欠陥ｅの位置を求める際に、超音波の縦波だけの探傷結果を利用するのではなく、縦波で送信された超音波が欠陥ｅにおいて回折する際に発生する横波を受信して、得られた探傷結果の縦波と横波の音速差を利用することで、同じ欠陥ｅからの伝播時間差で欠陥ｅの３次元位置を検出するものである。

図示するように、被検査体１の探傷部２を挟んで送信探触子４１と受信探触子４２とが設けられ、送信探触子４１から縦波の超音波４３を発信し、この超音波４３が欠陥ｅで回折した縦波の回折波４４と、横波の回折波４５とが受信探触子４２で受信される。

この送信探触子４１に縦波斜角探触子を用い、回折後の縦波と横波を受信する受信探触子４２に、縦波検出を主目的とした縦波斜角探触子、横波検出を主目的とした横波斜角探触子を用いれば、それぞれの探触子４１，４２で回折後の縦波及び横波を効率よく受信することができる。

このように受信探触子４２で縦波の回折波４４と横波の回折波４５とを受信し、これらの回折波４４，４５の音速差から欠陥ｅの位置Δｙを検出する制御機を設ければ、回折波４４，４５の縦波と横波との音速差を利用して、欠陥ｅが探傷部２の走査直交方向にずれた量を効率良く検出して欠陥ｅの位置Δｙを特定することができる。

つまり、この実施形態によれば、超音波の縦波と横波とも伝播経路及び伝播距離は両者とも同じであるが、音速が異なる波が同一経路を伝搬していることを利用し、少なくとも２つの異なる伝搬時間（異なる超音波のモード）を利用して、欠陥ｅの探傷部中心ｆからのずれ量を求めている。

この縦波で回折した超音波の伝搬時間ｔ_LLは［数３］に示す式で表され、回折後の横波モード変換した超音波の伝搬時間ｔ_LSは［数４］に示す式で表される。

数式中の、Ｗ₁ ，Ｗ₂ ：図中の距離、Ｖ_L ：縦波音速、Ｖ_S ：横波音速、である。そして、これら数式［数３］［数４］より、図中の距離Ｗ₁ ，Ｗ₂ は、下記数式［数５］［数６］となる。

ここで、図６の配置で反射源が得られた場合、反射源位置（ｙ、ｚ）は、下記数式［数７］［数８］を満足することとなる。

そのため、これら数式［数７］［数８］に数式［数５］［数６］を代入することで、反射源位置（ｙ_F 、ｚ_F ）を求めることができる。これらは図示しない制御機によって行われる。

このようにして、超音波４３が回折した回折波の縦波４４と横波４５との音速差を利用することにより、欠陥ｅが探傷部２の中心ｆ位置からずれた位置Δｙを検出することができる。

さらに、縦波で入射した超音波４３が回折後も縦波で伝搬した際、エコーの受信が予想される範囲、及び縦波で入射した超音波４３が回折後横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲を、ＴＯＦＤ探傷画面の時間軸上に表示するようにすれば、検査員が画面を見ながら欠陥ｅを特定する波形選択を支援することができる。

一方、この実施形態において、送信探触子４１から横波の超音波を送信し、この超音波が欠陥ｅにおいて回折する際に発生する縦波の超音波と横波の超音波とを受信探触子４２で受信するようにしてもよい。この場合、送信探触子４１に横波斜角探触子を用い、回折後の縦波と横波を受信する受信探触子４２に、縦波検出を主目的とした縦波斜角探触子、横波検出を主目的とした横波斜角探触子を用いれば、それぞれの探触子４１，４２で回折後の横波及び縦波を効率よく受信することができる。このようにしても、受信した際に得られる回折波の縦波と横波との音速差により、欠陥ｅの３次元位置を検出することができる。

その上、前記縦波で入射した超音波が回折後に縦波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲と、縦波で入射した超音波が回折後に横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲とを、回折波を表示する探傷画面の時間軸上に表示するようにすれば、検査員が探傷画面を見ながら回折波を選択する時に支援することができる。

以上のような実施形態によれば、ＴＯＦＤ法で探触子方向の走査（Ｂスキャン）を行わなくても走査直角方向の欠陥ｅのずれ位置（Δy）を検出することができるとともに、深さ方向の位置についても検出精度が向上するので、超音波探傷試験により欠陥ｅの位置を正確に検出する検査精度の向上が可能である。その上、溶接継手部等の欠陥部分を補修する場合でも、特定された欠陥ｅの位置を直接的に補修すればよく、補修作業の無駄を省き、効率良く作業を進めることができる。

しかも、送信探触子３，４，１５，２３，３２，４１と受信探触子５，６，１７，２４，３３，４２との組合わせと、その回折波１９，２０，２６〜２８，３５，３７，４４，４５の伝搬時間差や音速差によって探傷部２における欠陥ｅを安定して検出することが可能であるので、例えば、船積みのＬＰＧやＬＮＧタンクのように、曲率半径数十ｍの線溶接継手等も安定して超音波探傷検査ができる超音波探傷装置を実現することができるとともに、その自動化も実現可能な超音波探傷装置となる。

なお、上述した各参考例を実施形態と組合わせて実施することも可能であり、検査対象や条件に応じて適宜組合わせて使用すればよい。また、上述した実施形態において、超音波探触子の配置数及び探触子を増やすことにより、さらに計測精度を向上させることが可能であり、この場合も検査対象や条件に応じて適宜増やせばよい。

さらに、上述した実施形態は一実施形態であり、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

第１参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。 第２参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。 第３参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。 第４参考例に係る超音波探傷方法を示す図面であり、(a) は正面図、(b) は平面図である。 図４に示す超音波探傷方法の一回反射した超音波による回折波を説明するための正面図である。 本願発明の一実施形態に係る超音波探傷方法を示す正面図である。 (a) は超音波探傷方法の一例を示す模式図であり、(b) はその探傷波形の模式図である。

符号の説明

１…被検査体
２…探傷部
３，４…送信探触子
５，６…受信探触子
７，８…超音波探触子
９，１０…超音波
１１，１２…回折波
１３，１４…楕円軌跡
１５…送信探触子
１６，１７…受信探触子
１８…超音波
１９，２０…回折波
２１，２２…楕円軌跡
２３…送信探触子
２４…受信探触子
２５…超音波
２６，２７，２８…回折波
２９，３０，３１…楕円軌跡
３２…送信探触子
３３…受信探触子
３４…超音波
３５…回折波
３６…超音波
３７…回折波
３８，３９，４０…楕円軌跡
４１…送信探触子
４２…受信探触子
４３…超音波
４４，４５…回折波
ｅ…欠陥
ｐ…交点

Claims (8)

1. 被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方から送信探触子により縦波の超音波を発信し、該超音波が欠陥で回折する際に発生する横波の回折波と縦波の回折波とを前記探傷部の同一面側の他方で受信探触子により受信し、該受信探触子により受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した回折波の縦波と横波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を求める超音波探傷方法。
2. 被検査体の探傷部を挟んだ同一面側の一方から送信探触子により横波の超音波を発信し、該超音波が欠陥で回折する際に発生する縦波の回折波と横波の回折波とを前記探傷部の同一面側の他方で受信探触子により受信し、該受信探触子により受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した回折波の横波と縦波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を求める超音波探傷方法。
3. 被検査体の探傷部を挟んだ同一面側に、縦波の超音波を発信する送信探触子と、縦波の回折波と横波の回折波を受信する受信探触子とを配置し、
   前記送信探触子から前記被検査体に向けて縦波の超音波を発信し、前記受信探触子で受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した縦波の回折波と横波の回折波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を検出する制御機を設けた超音波探傷装置。
4. 前記送信探触子に縦波斜角探触子を用い、前記受信探触子に縦波斜角探触子及び横波斜角探触子を用いて回折後の縦波及び横波を効率よく受信するように構成した請求項３記載の超音波探傷装置。
5. 前記縦波で入射した超音波が回折後に縦波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲と、縦波で入射した超音波が回折後に横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲とを、回折波を表示する探傷画面の時間軸上に表示するようにした請求項３又は請求項４記載の超音波探傷装置。
6. 被検査体の探傷部を挟んだ同一面側に、横波の超音波を発信する送信探触子と、横波の回折波と縦波の回折波を受信する受信探触子とを配置し、
   前記送信探触子から前記被検査体に向けて横波の超音波を発信し、前記受信探触子で受信した前記被検査体の表面直下を伝搬するラテラル波と被検査体の底面で反射した底面波とを除く欠陥端部で回折した横波の回折波と縦波の回折波との音速差から欠陥の走査直交方向のずれ量を検出する制御機を設けた超音波探傷装置。
7. 前記送信探触子に横波斜角探触子を用い、前記受信探触子に縦波斜角探触子及び横波斜角探触子を用いて回折後の縦波及び横波を効率よく受信するように構成した請求項６記載の超音波探傷装置。
8. 前記横波で入射した超音波が回折後に横波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲と、横波で入射した超音波が回折後に縦波で伝搬した際にエコーの受信が予想される範囲とを、回折波を表示する探傷画面の時間軸上に表示するようにした請求項６又は請求項７記載の超音波探傷装置。

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