JP4564183B2 - 超音波探傷方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異種金属を溶接接続した溶接部の欠陥検査の際、欠陥情報を効率的かつ高精度に行う超音波探傷装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電設備等で用いられている、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル基超合金の同種あるいは炭素鋼、低合金鋼などを加えた異種金属で構成される溶接部は、温度、溶接残留応力などの運転環境により経年的に劣化・損傷し、割れなどの欠陥が生じる場合がある。これら欠陥を検出し、その寸法等を高精度に測定し評価することが、これらの機器・構造物の安定運用にとって極めて重要である。溶接部の欠陥検査には、一つの振動子の斜角探触子を用いて溶接部を探傷し、欠陥からの反射波を検出して、欠陥位置、欠陥深さを求めるものがあり、例えば、日本工業規格の鋼溶接部の超音波探傷法（ＪＩＳ Ｚ３０６０−１９９６）などに記載されているパルス探傷法が広く用いられている。また、アレイ型超音波探触子を用いるケースには、例えば、特開平９−２５７７６３号公報、特開平９−２５７７７４号公報などが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
オーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル基超合金などの同種あるいは異種金属で構成される溶接部の溶接金属部には、溶接により結晶粒が粗大化し、柱状晶組織が生成されるため、検査対象物への超音波入射時、超音波減衰や歪曲が生じることが知られている。
【０００４】
溶接部の超音波探傷法には、一つの振動子の斜角探触子を用いて溶接部を探傷し、欠陥からの反射波を検出して、欠陥位置、欠陥深さを求めるパルス反射法がある。しかし、パルス反射法でも欠陥からの反射波が溶接部の柱状晶組織からの反射波形に埋もれ、欠陥波形を検出できない場合、あるいは柱状晶組織などの材料からの擬似波形を誤って欠陥波形と認識する場合などがある。また、欠陥波形を検出できても欠陥位置、欠陥深さ、欠陥の傾き等の欠陥情報を正確に測定できない場合がある。
【０００５】
また、アレイ型超音波探触子を用いた通常の超音波探傷法でも、上述のパルス反射法と同様、欠陥を正確に測定できない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、複数個の振動子からなるアレイ型超音波探触子を検査対象物の表面側の特定の位置に設置し、その底面側に開口する欠陥検査においては、検査対象物の底面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、欠陥先端からの回折波および欠陥コーナ部からの反射波あるいは欠陥からの反射波を検出して、欠陥位置、寸法等を高精度に測定することができ、また、検査対象物表面側に開口する欠陥検査においては、検査対象物の表面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、あるいは、表面側の表層部から内部に亘って順次、超音波を入射させ、欠陥からの反射波を検出し、超音波入射角あるいは超音波送受信角度と反射波の振幅値との関係から欠陥の検出、欠陥深さ等の欠陥情報を高精度に測定できる超音波探傷装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、過去の運転履歴を基に溶接構造物の検査対象部分を選定する工程と、溶接部材料、開先形状、溶接条件を基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件を選定する工程と、選定された探傷条件を基に、検査対象部分を複数個の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を用いた電子走査により探傷し、検出された超音波波形データを収録する工程と、収録した波形データを基に画像処理し、画像処理結果を検査対象物の形状に重ね合わせ、エコー振幅値の大きさに対応させたカラー階調表示を行う工程と、収録した波形データを超音波受信用振動子群毎の位置に合わせて演算し、前記溶接構造物の検査対象部分で検出した超音波波形データを基に欠陥情報を解析する工程と、前記カラー階調を行う工程結果と前記欠陥情報を解析する工程結果とに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、前記画像処理結果および解析結果を表示する工程とを備え、前記探傷条件を選定する工程は、前記アレイ型超音波探触子を検査対象物の表面側の予め定められた位置に設置し、前記アレイ型超音波探触子の中から超音波送受信用振動子群を選定し、前記超音波送受信用振動子群の送受信角度を同一に設定して前記検査対象物の底面側の表層部を伝播するように設定する工程であり、前記超音波波形データを収録する工程は、前記アレイ型超音波探触子の送信用振動子群をリニア走査させて探傷する工程であり、前記欠陥情報を解析する工程は、前記超音波受信用振動子群を用いて送信用角度と同一条件で受信したときに検出した欠陥からの反射波形に基づいて超音波ビーム路程、エコー振幅値、エコー振幅値分布を求め、求めた振幅値分布に、予め実験により探傷条件毎に既知の深さの欠陥の探傷を行い前記超音波受信用振動子群の中心位置とエコー振幅値との関係をデータベース化しておいた欠陥深さ測定基準線を当てはめて欠陥の深さを求め、求めた前記超音波送受信用振動子群からの前記欠陥からの反射波形の超音波ビーム路程と送受信角度とに基づいて欠陥位置を求める工程であることを特徴とする方法である。
【００１８】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、過去の運転履歴を基に溶接構造物の検査対象部分を選定する工程と、溶接部材料、開先形状、溶接条件を基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件を選定する工程と、選定された探傷条件を基に、検査対象部分を複数個の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を用いた電子走査により探傷し、検出された超音波波形データを収録する工程と、収録した波形データを基に画像処理し、画像処理結果を検査対象物の形状に重ね合わせ、エコー振幅値の大きさに対応させたカラー階調表示を行う工程と、収録した波形データを超音波受信用振動子群毎の位置に合わせて演算し、前記溶接構造物の検査対象部分で検出した超音波波形データを基に欠陥情報を解析する工程と、前記カラー階調を行う工程結果と前記欠陥情報を解析する工程結果とに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、前記画像処理結果および解析結果を表示する工程とを備え、前記探傷条件を選定する工程は、アレイ型超音波探触子を検査対象物の探傷部分に対して平行および仰角となる角度のうちいずれか一方に設置し、前記アレイ型超音波探触子の中から超音波送受信用振動子群を選定し、前記超音波送受信用振動子群の入射角度を同一に設定する工程であり、前記超音波データを収録する工程は、前記検査対象物の表面側の表層部を伝播するように前記アレイ型超音波探触子をリニア走査させて探傷する工程であり、前記欠陥情報を解析する工程は、前記超音波受信用振動子群から検出した欠陥の反射波形からエコー振幅値の分布を求め、求めた振幅値の分布に、予め実験により探傷条件毎に既知の深さの欠陥の探傷を行い前記超音波受信用振動子群の中心位置とエコー振幅値との関係をデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ特定の超音波受信用振動子を求め、求めた特定の超音波受信用振動子からの欠陥波形の超音波ビーム路程と入射角とに基づいて欠陥情報を求める工程であることを特徴とする方法である。
【００１９】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記欠陥情報を解析する工程は、さらに前記特定の超音波受信用振動子から検出した欠陥の反射波形の振幅値を求め、データベース化した欠陥の傾き角と前記振幅値分布との関係から欠陥の傾き角を求めることを特徴とする方法である。
【００２１】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、アレイ型超音波探触子は、少なくとも２個以上並列配置して用いている方法である。
【００２２】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、アレイ型超音波探触子は、検査対象物の探傷部分に対して軸対称に超音波送受信用振動子を配置するものを用いている方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波探傷装置およびその方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る超音波探傷装置の実施形態を示すブロック図であり、図２は、図１に示したアレイ型超音波探触子を拡大して示す概念図である。
【００２５】
本実施形態に係る超音波探傷装置は、例えば、インコネルとインコネルとを突き合せた溶接構造物１を検査対象とし、溶接構造物１における溶接金属１ｂに発生し、溶接線に沿って成長した欠陥１ｃの検査を行う場合に適用するものである。
【００２６】
アレイ型超音波探触子２は、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を備え、水等の接触媒質Ｃを溶接構造物１の外側に形成し、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）の配置を欠陥の成長方向に対して直角方向に列状に対峙させ、自在に変更可能な探傷屈折角θで超音波ビームＵＢを溶接金属１ｂの欠陥１ｃに入射することができるようになっている。また、溶接線に直角方向に成長している欠陥１ｃを検査する場合、アレイ型超音波探触子２は、溶接線に平行方向に設置して探傷する。
【００２７】
このような振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を備えたアレイ型超音波探触子２は、センサ保持機構３で溶接構造物１に対し適正距離を保ちつつ、支持されている。センサ保持機構３は、駆動機構４によって溶接方向あるいはその直交方向などに自在に移動できるようになっている。駆動機構４の移動量、移動方向などは、駆動機構制御装置５によって制御されている。
【００２８】
駆動機構制御装置５は、駆動機構４を制御する際、制御装置６からの指令によって遠隔的に制御されている。
【００２９】
制御装置６は、駆動機構制御装置５を遠隔的に制御するほかに、アレイ型超音波探触子２の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を電子的に走査させたり、溶接構造物１の予め定められた位置に超音波ビームを自在に集束、偏向させたり、画像や信号を処理して表示させるなどの総括的な指令を出せる機能を備えている。
【００３０】
アレイ型超音波探触子２は、１個あるいは２個以上の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を超音波送信用振動子および超音波受信用振動子としてランダムに選択できる構成となっている。例えば、送受信用の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を群として選択する手段として、送信用各振動子に超音波を発生させる超音波送信器群８、受信用各振動子に超音波信号波形を受信させる超音波受信器群９等が備えられている。また、超音波送信器群８と超音波受信器群９には、遅延時間制御器７が接続され、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を制御することにより、溶接構造物１の予め定められた位置に超音波ビームを集束および偏向させることができるようになっている。
【００３１】
さらに、超音波受信器群９には、画像処理装置１０と、信号処理装置１１が接続されている。この画像処理装置１０と信号処理装置１１とは、超音波送受信によって検出された超音波波形から欠陥信号を抽出し、アレイ型超音波探触子２の電子的走査位置あるいは機械的走査位置等に対する欠陥信号の振幅分布を用いて欠陥情報等を算出し、画像化するものである。画像処理装置１０および信号処理装置１１は、表示装置１２が接続され、制御装置６からの指令により信号処理された欠陥１ｃの位置および寸法等が画像出力および記録出力できるようになっている。なお欠陥情報とは、欠陥位置、深さ、長さ、傾きを表わすもので、以下欠陥情報という表現は同一の内容を示す。
【００３２】
図２は、アレイ型超音波探触子２の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）において、超音波送信用振動子と超音波受信用振動子との配置を示している。つまり、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）のうち、設定された送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…で、電子走査により溶接構造物１の検査対象部分が探傷できるようになっている。
【００３３】
また、アレイ型超音波探触子２は、その任意の１個または複数の振動子を送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…としてそれぞれ選択でき、送信用各振動子に超音波を発生させる超音波送信器群８が、また受信用各振動子には超音波信号波形を受信させる超音波受信器群９がそれぞれ繋がっている。そして、遅延時間制御器７により各振動子を制御することで、検査対象部分の位置に超音波ビームを集束および偏向することができる。また、設定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…は、電子走査により検査対象部分を探傷することができる。さらに、これら電子走査により得られた超音波受信波形を画像処理器１０にて画像処理し、画像処理結果を検査対象部分の形状と重ね合わせて表示し、欠陥信号をエコー振幅値の大きさでカラー諧調表示することができる。また、超音波受信波形は信号処理器１１で各波形のビーム路程、エコー振幅値を計算し、検査対象部分の形状、溶接形状などと対比させるなどの解析処理を行い、欠陥の判別、欠陥の位置、寸法などを測定することができる。さらに、画像処理結果および解析処理結果は、表示装置１２に表示することができる。これらの処理は、全て制御装置６からの指令により行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、アレイ型超音波探触子２から検査対象部分への探傷に際し、水を接触媒質として用いているが、検査対象部分への直接接触による探傷、あるいはアクリル等の樹脂を用いて検査対象部分を探傷してもよい。
【００３５】
このように、本実施形態は、検査対象部分の適正な位置にアレイ型超音波探触子を設置し、アレイ型超音波探触子を移動させることなく、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データの画像処理、解析処理を行うことにより、検査対象部分の欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００３６】
図３は、本発明に係る超音波探傷方法の実施形態を説明するために用いたブロック図である。
【００３７】
本実施形態に係る超音波探傷方法は、例えばインコネルとインコネルとを突き合せた溶接構造物１の溶接金属１ｂに発生した欠陥の検査を適用対象とするもので、過去の運転履歴などから溶接構造物の検査対象部分を選定する探傷部分選定工程（ステップ１）と、溶接部の材料、開先形状、溶接条件などを基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件、具体的に送受信駆動素子数、送受信入射角度等を選定する探傷条件設定工程（ステップ２）と、選定された探傷条件の基に検査対象部分に対して探傷し、欠陥１ｃからの反射波などの超音波波形データを収録する探傷収録工程（ステップ３）を備えた構成になっている。
【００３８】
また、本実施形態に係る超音波探傷方法は、探傷収録工程（ステップ３）で収録した波形データを基にリアルタイムで画像処理し、画像処理結果を検査対象部分の形状に重ね合わせて断面画像表示、平面画像表示、立体画像表示などをエコー振幅値の大きさに対応したカラー階調表示を行う画像処理表示工程（ステップ４）と、収録した波形データから超音波ビーム路程、エコー振幅値を振動子群ごとの位置に合わせて演算し、欠陥先端からの回折波データと欠陥コーナ部のデータから欠陥深さを求める処理、あるいは欠陥からの反射波のエコー振幅値を演算し、予めデータベース化しておいたエコー高さと欠陥深さの関係に照合して欠陥深さを求める処理などの解析処理を行うデータ解析処理工程（ステップ５）と、ステップ４およびステップ５の結果を基に、検査対象部分の位置が溶接部の内部、溶接熱影響部、母材部かによって欠陥か否かを判定する欠陥評価工程（ステップ６）と、画像処理結果および信号処理結果を表示装置に表示する表示工程（ステップ７）を備えた構成になっている。
【００３９】
このように、本実施形態は、検査対象部分を適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データの画像処理、解析処理を行うことにより、検査対象部分の欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００４０】
図４は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１実施形態を説明する概念図である。なお、図４中、（ａ）は、超音波ビームが溶接構造物の底面側の表層部を伝播し、欠陥からの反射波を同一の経路で受信することを示し、かつリニア走査による探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、任意に選択した送受信用振動子群における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査による探傷時の検出波形の振幅値を超音波送受信用振動子群の中心位置との関係で示すグラフである。その際、欠陥深さｄはパラメータにとっている。ｄ１，ｄ２は異なる欠陥深さを示している。
【００４１】
本実施形態は、多数の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ）…，Ｇ（ｐｎ）および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ）…，Ｇ（ｒｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように入射角θで超音波を送受信している。
【００４２】
このとき、往路の超音波は、Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２の経路で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内の欠陥１ｃに到達する。
【００４３】
また、欠陥１ｃからの復路の超音波（反射波）はＵ２→Ｕ１→Ｕｗの経路を辿る。その際、検出波形は、図４（ｂ）に示すように、受信される。
【００４４】
このようにして検出した波形データから、受信波形までの伝播時間Ｗｄは、２×（ｔｗ＋ｔ１＋ｔ２）であり、また、欠陥１ｃの位置は、受信用振動子Ａ（１），…，Ａ（ｉ），…，Ａ（ｎ）から欠陥１ｃまでの距離Ｌとして次式から大略求めることができる。
【００４５】
【数１】
ここで、Ｖｗ、Ｖ１、Ｖ２は、それぞれ接触媒質Ｃ、経路Ｕ１，経路Ｕ２での伝播速度であり、ｗは、アレイ型超音波探触子２と接触媒質Ｃとの距離、αは接触媒質Ｃと溶接構造物１とのなす角、θは送受信時の入射角度、Ｔは厚みである。これらの値は予め求めておく。
【００４６】
次に、図４（ｂ）に示すように、欠陥からの検出波形の振幅値Ｈを求め、超音波送受信用振動子群の中心位置との関係で表すと、図４（ｃ）のような振幅値分布が求められる。ここで、欠陥深さｄは、振幅値分布のピーク位置Ｐと、振幅値分布と欠陥深さ測定用基準線との交点Ｑのそれぞれの超音波送受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）およびＧ（Ｑ）とから次式で求められる。
【００４７】
【数２】
ｄ＝Ｇ（Ｐ）−Ｇ（Ｑ）
また、欠陥深さｄは、探傷断面画像からも容易に求めることができる。
【００４８】
なお、欠陥深さ測定用基準線は、予め実験等で求められる。
【００４９】
このように、本実施形態では、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００５０】
図５は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第２実施形態を説明する概念図である。なお、図５中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一符号を付している。
【００５１】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層を伝播するように往路用の超音波を入射角θで入射させている。
【００５２】
このとき、送信超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００５３】
欠陥１ｃに入射された超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコー（回折波）Ｆｔｉｐ、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。この波形の受信において、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）は、溶接構造物１に対して直角方向からの信号を受信できるように設定して、順次、電子走査を行って受信すると、図５（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、端部エコーＦｔｉｐ、反射波Ｆｃを検出する。
【００５４】
次に、図５（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして、図５の（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐとの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さｄを求める。
【００５５】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを元に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００５６】
図６は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第３実施形態を説明する概念図である。なお、図６中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一符号を付している。
【００５７】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子Ａ（１），…，Ａ（ｎ）の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層を伝播するように往路用の超音波を入射角θで入射させている。
【００５８】
このとき、送信超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００５９】
欠陥１ｃに入射した超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコー（回折波）Ｆｔｉｐと、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。発生した端部エコーＦｔｉｐおよび反射波Ｆｃは、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）が欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように電子走査を行う。すると、受信波形は、順次電子走査を行って受信すると、図６の（ｂ−１）〜（ｂ−３）に示すように、欠陥１ｃから端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとが各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）から検出される。
【００６０】
さらに、図６の（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして、図６の（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐとの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から欠陥深さｄを求める。
【００６１】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００６２】
図７は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第４実施形態を説明する概念図である。なお、図７中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一符号を付す。
【００６３】
本実施形態は、多数の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１）〜Ｇ（ｐｎ）および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｊ），…，Ｇ（ｒｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように入射角θで超音波を送信している。
【００６４】
このとき、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１）〜Ｇ（ｒｎ）は、仮想反射を音源Ｐ１から受信できるように受信角度を設定する一方、他の仮想反射を音源Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｎからも受信でき、かつ欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように順次、設定される。そして、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１）〜Ｇ（ｒｎ）は、溶接構造物１の溶接金属１ｂに欠陥１ｃが発生していない部分を探傷するとき、図７の（ｂ−１）に示すように、欠陥からの反射波形が検出されない。また、溶接構造物１の溶接金属１ｂに欠陥１ｃが発生しているとき、図７の（ｂ−２）に示す端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとのそれぞれの波形が検出される。
【００６５】
各音源Ｐ１〜Ｐｎでの探傷結果から端部エコーＦｔｉｐの最大値が得られたデータを基に、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の振幅値から得られる。このようにして得られた最大値の受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置が欠陥１ｃの位置に相当すると判定される。また、このときの受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置における端部エコーＦｔｉｐと反射波反射波Ｆｃとは図７の（ｄ）に示す波形となる。図７（ｄ）に示した波形のうち、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐとの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から欠陥深さｄを求める。
【００６６】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを元に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００６７】
図８は、本発明に係る超音波探傷方法の第５実施形態を説明する概念図である。図８中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示したグラフであり、欠陥深さｄをパラメータとし、（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示した溶接構造物の断面画像の模式図である。なおカラー階調表示は、白黒階調でも、マーク方式でもよい。
【００６８】
また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００６９】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させている。
【００７０】
このとき、送信用超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００７１】
そして、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…は、経路Ｕ３で受信できるように、受信角度θ２を設定し、超音波の欠陥への入射により欠陥部分でモード変換した反射波を図８（ｂ）に示すように検出する。
【００７２】
送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…において検出した波形の振幅値Ｈを、各受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…の中心位置との関係を求めると図８（ｃ）のような分布が得られる。このとき、欠陥深さｄが異なっている場合は、図８（ｃ）のように分布の形が異なる。欠陥深さｄは、図８（ｃ）の振幅値分布のピーク位置Ｐで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｑ）から、ｄ＝Ｇ（Ｑ）−Ｇ（Ｐ）として求められる。また、欠陥深さｄは、図８（ｄ）に示すように、探傷断面画像からも容易に求めることができる。
【００７３】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥情報を効率的かつ高精度に測定することができる。
【００７４】
また、図９に示すように、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送受信用アレイ振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ）を用い、送信用超音波ビームを溶接構造物１への入射角度θ２を設定し、経路Ｕ３で欠陥方向に入射させる。受信時には、経路Ｕ２→Ｕ１→Ｕｗで受信角度θ１を設定し、欠陥からの反射波を検出する。検出した波形データは、前述の図８（ｂ），（ｃ）で示した処理と同様な処理をすることで欠陥深さを求めることができる。
【００７５】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００７６】
また、図１０に示すように、溶接構造物の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させる際、送信用振動子群Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｐｎ）と異なる受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｎ）を選定し、入射角度θ１と異なる角度θ３で設定した経路Ｕ３´で欠陥からの反射波を検出する。
【００７７】
検出した波形データは、前記図８（ｂ），（ｃ）で示した処理と同様な処理をすることで欠陥深さｄを求めることができる。
【００７８】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００７９】
図１１は、本発明に係る超音波探傷方法の第８実施形態を説明する概念図である。
【００８０】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），…，Ｇ（Ｐｒｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させ、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で欠陥へ入射させる。受信時には前述の送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），…，Ｇ（Ｐｒｎ）を用いて扇形走査による探傷を行い欠陥からの反射波を検出する。このような扇形走査を行うことで、広い範囲に亘って欠陥からの反射波を検出できる。
【００８１】
このとき、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｉ）において特定の受信角度で検出した波形は図８（ｃ）に示すように得られ、さらに、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の扇形走査における受信角度に対する検出波形の振幅分布は、図８（ｃ）に示すように得られる。このとき、欠陥深さが異なっている場合は、図８（ｃ）のように分布の形が異なる。欠陥深さｄは、図８（ｃ）の振幅値分布のピーク位置Ｐで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｑ）から、ｄ＝Ｇ（Ｑ）−Ｇ（Ｐ）として求められる。
【００８２】
また、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の扇形走査において受信波形の振幅値をカラー階調表示し、溶接構造物１の断面画像として表示すると、図８（ｄ）に示すように、探傷断面画像が得られ、この図を用い、実験等で予め求めておいた画像上のエコー振幅値と欠陥深さｄの関係から、欠陥深さｄを求めることもできる。
【００８３】
また、図１２に示すように、送信用振動子群Ｇ（ｐｉ）で超音波を送信し、受信時には受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の扇形走査を、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｎ）を順次切り換えて扇形走査による探傷を行い、さらに、送信用振動子群Ｇ（ｐｉ）を、Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｒｎ）と順次切り換えて超音波を送信させ、その都度、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｎ）を順次切り換えて扇形走査による探傷を行うこと、すなわち、送信時に線形走査を行いつつ、受信時には送信時のその都度、扇形走査を行うことにより、溶接構造物１の広い範囲に亘って探傷が可能となる。このときの検出波形の解析処理は、前述の図８（ｂ）〜（ｄ）と同様の処理を行うことで、欠陥深さを測定することができる。
【００８４】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００８５】
図１３は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１０実施形態を説明する概念図である。なお、図１３中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００８６】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θで入射させている。
【００８７】
このとき、送信用超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００８８】
欠陥１ｃに入射された超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコーＦｔｉｐ、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。この波形の受信において送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｉ），…，Ｇ（ｐｎ）は、溶接構造物１に対して直角方向からの信号を受信できるように設定して、順次、電子走査を行って受信すると、図１３（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、端部エコーＦｔｉｐ、反射波Ｆｃを検出する。
【００８９】
次に、図１３（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして図１３（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さを求める。
【００９０】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データをもとに演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００９１】
図１４は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１１実施形態を説明する概念図である。なお、図１４中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００９２】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θで入射させている。
【００９３】
このとき、送信用超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００９４】
欠陥１ｃに入射された超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコーＦｔｉｐ、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。発生した点部エコーＦｔｉｐおよび反射波Ｆｃは、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）が欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように電子走査を行う。すると、受信波形は、順次、電子走査を行って受信すると、図１４（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、欠陥１ｃから端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとが各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）から検出される。
【００９５】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして図１４（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さｄを求める。
【００９６】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データをもとに演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００９７】
図１５は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１２実施形態を説明する概念図であり、図１５中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００９８】
本実施形態は、溶接構造物１の表層側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）、および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…，Ｇ（ｒｎ）を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように超音波を入射角θで入射させている。
【００９９】
このとき、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…，Ｇ（ｒｎ）は、仮想反射を音源Ｐ１から受信できるように受信角度を設定する一方、他の仮想音源Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｎからも受信でき、かつ欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように順次設定される。そして、受信用振動子群Ｇ（ｒ１）〜Ｇ（ｒｎ）は、溶接構造物１の欠陥１ｃが発生していない部分を探傷する場合には、図１５の（ｂ−１）に示すように欠陥からの反射波形が検出されない。また、溶接構造物１の溶接金属１ｂに欠陥１ｃが発生している場合には、図１５（ｂ−２）に示す端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとのそれぞれの波形が検出される。
【０１００】
音源Ｐ１〜Ｐｎでの探傷結果から端部エコーＦｔｉｐの最大値が得られたデータを基に、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の振幅値が得られる。このようにして得られた最大値の受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置が欠陥１ｃの位置に相当すると判定される。またこのときの受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとは図１５（ｄ）に示す波形となる。図１５（ｄ）に示した波形のうち、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さｄを求める。
【０１０１】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１０２】
図１６は、本発明に係る超音波探傷方法の第１３実施形態を説明する概念図である。なお、図１６中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送受信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（ｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示すグラフであり、欠陥深さｄをパラメータにとってある。（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示したとき溶接構造物の断面画像の模式図である。
【０１０３】
また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【０１０４】
本実施形態は溶接構造物の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｎ），…を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させている。
【０１０５】
このとき、送信用超音波は、表縁側の表層部を伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【０１０６】
このとき、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｎ），…は入射角と異なる受信角度θ４で受信できるように設定し、超音波の欠陥への入射により欠陥部分でモード変換した反射波を図１６（ｂ）に示すように検出する。
【０１０７】
各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｎ），…において検出した波形の振幅値Ｈを、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｎ），…の中心位置との関係を求めると、図１６（ｃ）のような分布が得られる。このとき、欠陥深さｄが異なっている場合は、図１６（ｃ）のように分布の形が異なる。欠陥深さｄは。図１６（ｄ）の振幅値分布のピーク位置Ｐで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｑ）から、ｄ＝Ｇ（Ｑ）−Ｇ（Ｐ）として求められる。
【０１０８】
また、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の受信波形の振幅値をカラー階調表示し、溶接構造物１の断面画像として表示すると、図１６（ｄ）が得られ、この図を用い、実験等で予め求めておいた画像上のエコー振幅値と欠陥深さｄの関係から、欠陥深さｄを求めることもできる。
【０１０９】
また、選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｐｎ）を用いて線形走査による探傷を行う時に、その都度受信用振動子群Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）を用いて連続的に線形走査を行うことも可能であり、この操作により溶接構造物１の全体の詳細な探傷ができる。このときの検出波形の解析処理は、図１６で示した方法を用いること、あるいは、各受信用振動子群Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）での検出波形データの比較、加算平均処理等の処理を行うことで、欠陥深さｄを測定することができる。
【０１１０】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１１１】
図１７は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１４実施形態を説明する概念図である。なお、図１７中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子群が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフである。
【０１１２】
本実施形態は、多数の振動子の中から選択した送信用振動子群および受信用振動子群を備えたアレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して平行に設置するとともに、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように超音波を予め入射角θで送受信しつつ、リニア走査による探傷を行っている。
【０１１３】
その際、各受信用振動子群では、溶接金属１ｂの欠陥１ｃからの反射波を受信し、受信した反射波が経路（Ｕｗ）を通って受信用振動子群の位置における検出波形の振幅値が得られるようになっている。この振幅値の分布は、図１７の（ｂ）に示すように、送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ）の中心位置に対して示される。
【０１１４】
このように、図１７の（ｂ）に示した振幅値分布の線に対し、本実施形態では、予めデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ、欠陥１ｃの深さ測定に用いる受信振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）の中から交点Ｑに位置する特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒ）を求める。
【０１１５】
交点Ｑに位置する特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒ）では、図１７の（ｃ）に示す波形が検出される。図１７の（ｃ）に示す波形線図から、本実施形態は、欠陥１ｃまでの超音波ビーム路程Ｗｄを用いて欠陥１ｃの深さをｄとするとき、ｄ＝Ｗｄ・ｃｏｓθ、また、欠陥１ｃの位置ＬをＬ＝Ｗｄ・ｓｉｎθとして求めることができる。
【０１１６】
また、欠陥深さｄは、図１７（ｂ）の振幅幅分布のピーク位置Ｐで求められる受信振動子群の中心位置Ｇ（Ｐｒｊ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信振動子群の中心位置Ｇ（Ｐｒ）からｄ＝Ｇ（Ｐｒｊ）−Ｇ（Ｐｒ）として求めることができる。
【０１１７】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１１８】
図１８は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１５実施形態を説明する概念図であり、図１８中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフである。
【０１１９】
本実施形態は、アレイ型超音波探触子２を溶接構造物１に対して仰角になる角度に設置するので、より大きな入射強度の超音波ビームを欠陥１ｃに対して入射することができる。
【０１２０】
なお、超音波送受信方法および解析処理方法は第１４実施形態と同一なので、重複説明を省略する。
【０１２１】
図１９は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１６実施形態を説明する概念図である。なお、図１９中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子２を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、振幅値と欠陥の傾き角との関係を示すマスターカーブである。なお、図１７と同一または対応する部分には同一符号を付す。
【０１２２】
本実施形態は、図１９の（ａ）に示すように、特定の受信用振動子Ｇから欠陥１ｃの波形の振幅値Ｈθを求め、求めた振幅値Ｈθを図１９の（ｂ）に示す欠陥１ｃの傾き角βと検出波形の振幅値分布との関係（入射角θの場合）を示したマスターカーブに照合して溶接金属１ｂの欠陥１ｃの傾き角βｄを求めるものである。
【０１２３】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出波形の振幅値を求め、求めた検出波形の振幅値をマスターカーブに照合して欠陥１ｃの傾き角βｄを求めるので、欠陥１ｃの傾き角βｄを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１２４】
なお、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出波形の振幅値を求め、求めた検出波形の振幅値をマスターカーブに照合して欠陥１ｃの傾き角βｄを求めているが、この例に限らず、例えば、図２０の第１７実施形態で示すように、アレイ型超音波探触子２を溶接構造物１に対して仰角になる角に設置して、上述と同様にマスターカーブを用いて探傷、解析等を行ってもよい。
【０１２５】
図２１は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１８実施形態を説明する概念図である。なお、図２１中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥検査において、扇形の電子走査（扇形走査）の探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した入射角に対する欠陥反射波の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフであり、（ｄ）は、欠陥深さｄを算出する際に説明用として用いた図である。
【０１２６】
本実施形態は、多数の振動子の中から選択した送信用振動子群および受信用振動子群を備えたアレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して平行に設置するとともに、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように超音波を予め入射角θで送受信しつつ、扇形の電子走査による探傷を行っている。
【０１２７】
その際、各受信用振動子群では、溶接金属１ｂの欠陥１ｃからの反射波を受信し、受信した反射波が経路（Ｕｗ）を通って各受信用振動子の位置における検出波形の振幅値が得られるようになっている。この振幅値の分布は、図２１の（ｂ）に示すように、送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）の中心位置に対して示される。
【０１２８】
このように、図２１の（ｂ）に示した振幅値分布線に対し、本実施形態では、予めデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ、欠陥１ｃの深さ測定に用いる受信振動子群の中から交点Ｈａに位置する特定の入射角θａと特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒｊ）を求める。
【０１２９】
交点Ｈａに位置する特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒｊ）では、入射角θａの条件の下、図２１の（ｃ）に示す波形が検出され、超音波ビーム路程Ｗｄが求められる。図２１の（ｃ）に示す波形線図がわかると、本実施形態は、図２１（ｄ）に示すように、入射角θａの条件の下、欠陥１ｃまでの超音波ビーム路程Ｗｄを用いて欠陥１ｃの深さをｄとするとき、ｄ＝Ｗｄ・ｃｏｓθとし、また、欠陥１ｃの位置Ｌとするとき、Ｌ＝Ｗｄ・ｓｉｎθとして求めることができる。
【０１３０】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態は、アレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して平行に設置するとともに、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように超音波を予め入射角θで送受信しつつ、扇形の電子走査による探傷を行っているが、この例に限らず、例えば、図２２の第１９実施形態で示すように、アレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して仰角になる角度に設置し、扇形の電子走査による探傷を行ってもよい。その際、欠陥１ｃの深さｄと、位置Ｌは、図２１と同様なので、重複説明を省略する。
【０１３２】
また、本実施形態は、溶接構造物１に対して平行あるいは仰角となる角度に設置したアレイ型超音波探触子２を１つにしたが、この例に限らず、例えば図２３の第２０実施形態で示すように、溶接構造物１に対して平行な並列配置のアレイ型超音波探触子２ａ，２ｂを備えるか、あるいは、例えば、図２４の第２１実施形態で示すように、溶接構造物１に対して仰角となる角度に並列配置のアレイ型超音波探触子２ａ，２ｂを備えるかして、一方を送信用とし、他方を受信用とするとともに、両方のアレイ型超音波探触子２ａ，２ｂの超音波ビームの交軸が溶接金属１ｂの欠陥１ｃの位置になるよう設定してもよく、また、例えば、図２５の第２２実施形態で示すように、アレイ型超音波探触子２の送受信用振動子群１３ａ，１３ｂを溶接構造物１における溶接金属１ｂの欠陥１ｃに対して軸対称に配置してもよい。
【０１３３】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、溶接構造物の溶接金属の欠陥を探傷する際、複数の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を溶接構造物の表面側に設置し、溶接構造物底面側の欠陥検査においては、溶接構造物の底面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、欠陥先端からの回折波および欠陥コーナ部からの反射波あるいは欠陥からの反射波を検出し、波形データの画像処理および解析処理を行うことにより、欠陥情報を高精度に測定することができる。
【０１３４】
また、本発明によれば、溶接構造物表面側の欠陥検査においては、溶接構造物の表面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、リニア走査による探傷を行い、あるいは、表面側の表層部から内部に亘って順次超音波の入射角を変化させて探傷する、いわゆる扇形走査による探傷を行い、欠陥からの反射波を検出し、波形データの画像処理および解析処理を行うことで、超音波の入射角と反射角の振幅値との関係から欠陥の検出、深さを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探傷装置を示すブロック図。
【図２】図１に示したアレイ型超音波探触子を示す概念図。
【図３】本発明に係る超音波送受信方法を説明するために用いたブロック図。
【図４】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、超音波ビームが溶接構造物の底面側の表層部を伝播し、欠陥からの反射波を同一の経路で受信することを示し、かつリニア走査による探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、任意に選択した送受信用振動子群における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査による探傷時の検出波形の振幅値を超音波送受信用振動子群の中心位置との関係で示すグラフ。
【図５】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第２実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図６】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図７】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図８】本発明に係る超音波探傷方法の第５実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示したグラフであり、欠陥深さをパラメータとし、（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示した溶接構造物の断面画像の模式図。
【図９】本発明に係る超音波探傷方法の第６実施形態を説明する概念図。
【図１０】本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図。
【図１１】本発明に係る超音波探傷方法の第８実施形態を説明する概念図。
【図１２】本発明に係る超音波探傷方法の第９実施形態を説明する概念図。
【図１３】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１０実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図１４】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１１実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図１５】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１２実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図１６】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１３実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送受信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（ｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示すグラフであり、（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示したとき溶接構造物の断面画像の模式図。
【図１７】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１４実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフ。
【図１８】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１５実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフ。
【図１９】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１６実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、振幅値と欠陥の傾き角との関係を示すマスターカーブ。
【図２０】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、振幅値と欠陥の傾き角との関係を示すマスターカーブ。
【図２１】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１８実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥検査において、扇形の電子走査（扇形走査）の探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した入射角に対する欠陥反射波の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、特定の受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフであり、（ｄ）は、欠陥の深さｄを算出する際に説明用として用いた図。
【図２２】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１９実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置して、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥検査において、扇形の電子走査（扇形走査）の探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した入射角に対する欠陥反射波の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、特定の受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフであり、（ｄ）は、欠陥深さｄを算出する際に説明図として用いた図。
【図２３】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第２０実施形態を説明する概念図。
【図２４】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第２１実施形態を説明する概念図。
【図２５】本発明に係る超音波探傷方法の第２２実施形態を説明する概念図。
【符号の説明】
１ 溶接構造物
１ａ 母材
１ｂ 溶接金属
１ｃ 欠陥
２，２ａ，２ｂ アレイ型超音波探触子
３ センサ保持機構
４ 駆動機構
５ 駆動機構制御装置
６ 制御装置
７ 遅延時間制御器
８ 超音波送信器群
９ 超音波受信器群
１０ 画像処理装置
１１ 信号処理装置
１２ 表示装置
１３ａ，１３ｂ 振動子
【発明の属する技術分野】
本発明は、異種金属を溶接接続した溶接部の欠陥検査の際、欠陥情報を効率的かつ高精度に行う超音波探傷装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電設備等で用いられている、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル基超合金の同種あるいは炭素鋼、低合金鋼などを加えた異種金属で構成される溶接部は、温度、溶接残留応力などの運転環境により経年的に劣化・損傷し、割れなどの欠陥が生じる場合がある。これら欠陥を検出し、その寸法等を高精度に測定し評価することが、これらの機器・構造物の安定運用にとって極めて重要である。溶接部の欠陥検査には、一つの振動子の斜角探触子を用いて溶接部を探傷し、欠陥からの反射波を検出して、欠陥位置、欠陥深さを求めるものがあり、例えば、日本工業規格の鋼溶接部の超音波探傷法（ＪＩＳ Ｚ３０６０−１９９６）などに記載されているパルス探傷法が広く用いられている。また、アレイ型超音波探触子を用いるケースには、例えば、特開平９−２５７７６３号公報、特開平９−２５７７７４号公報などが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
オーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル基超合金などの同種あるいは異種金属で構成される溶接部の溶接金属部には、溶接により結晶粒が粗大化し、柱状晶組織が生成されるため、検査対象物への超音波入射時、超音波減衰や歪曲が生じることが知られている。
【０００４】
溶接部の超音波探傷法には、一つの振動子の斜角探触子を用いて溶接部を探傷し、欠陥からの反射波を検出して、欠陥位置、欠陥深さを求めるパルス反射法がある。しかし、パルス反射法でも欠陥からの反射波が溶接部の柱状晶組織からの反射波形に埋もれ、欠陥波形を検出できない場合、あるいは柱状晶組織などの材料からの擬似波形を誤って欠陥波形と認識する場合などがある。また、欠陥波形を検出できても欠陥位置、欠陥深さ、欠陥の傾き等の欠陥情報を正確に測定できない場合がある。
【０００５】
また、アレイ型超音波探触子を用いた通常の超音波探傷法でも、上述のパルス反射法と同様、欠陥を正確に測定できない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、複数個の振動子からなるアレイ型超音波探触子を検査対象物の表面側の特定の位置に設置し、その底面側に開口する欠陥検査においては、検査対象物の底面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、欠陥先端からの回折波および欠陥コーナ部からの反射波あるいは欠陥からの反射波を検出して、欠陥位置、寸法等を高精度に測定することができ、また、検査対象物表面側に開口する欠陥検査においては、検査対象物の表面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、あるいは、表面側の表層部から内部に亘って順次、超音波を入射させ、欠陥からの反射波を検出し、超音波入射角あるいは超音波送受信角度と反射波の振幅値との関係から欠陥の検出、欠陥深さ等の欠陥情報を高精度に測定できる超音波探傷装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、過去の運転履歴を基に溶接構造物の検査対象部分を選定する工程と、溶接部材料、開先形状、溶接条件を基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件を選定する工程と、選定された探傷条件を基に、検査対象部分を複数個の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を用いた電子走査により探傷し、検出された超音波波形データを収録する工程と、収録した波形データを基に画像処理し、画像処理結果を検査対象物の形状に重ね合わせ、エコー振幅値の大きさに対応させたカラー階調表示を行う工程と、収録した波形データを超音波受信用振動子群毎の位置に合わせて演算し、前記溶接構造物の検査対象部分で検出した超音波波形データを基に欠陥情報を解析する工程と、前記カラー階調を行う工程結果と前記欠陥情報を解析する工程結果とに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、前記画像処理結果および解析結果を表示する工程とを備え、前記探傷条件を選定する工程は、前記アレイ型超音波探触子を検査対象物の表面側の予め定められた位置に設置し、前記アレイ型超音波探触子の中から超音波送受信用振動子群を選定し、前記超音波送受信用振動子群の送受信角度を同一に設定して前記検査対象物の底面側の表層部を伝播するように設定する工程であり、前記超音波波形データを収録する工程は、前記アレイ型超音波探触子の送信用振動子群をリニア走査させて探傷する工程であり、前記欠陥情報を解析する工程は、前記超音波受信用振動子群を用いて送信用角度と同一条件で受信したときに検出した欠陥からの反射波形に基づいて超音波ビーム路程、エコー振幅値、エコー振幅値分布を求め、求めた振幅値分布に、予め実験により探傷条件毎に既知の深さの欠陥の探傷を行い前記超音波受信用振動子群の中心位置とエコー振幅値との関係をデータベース化しておいた欠陥深さ測定基準線を当てはめて欠陥の深さを求め、求めた前記超音波送受信用振動子群からの前記欠陥からの反射波形の超音波ビーム路程と送受信角度とに基づいて欠陥位置を求める工程であることを特徴とする方法である。
【００１８】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、過去の運転履歴を基に溶接構造物の検査対象部分を選定する工程と、溶接部材料、開先形状、溶接条件を基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件を選定する工程と、選定された探傷条件を基に、検査対象部分を複数個の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を用いた電子走査により探傷し、検出された超音波波形データを収録する工程と、収録した波形データを基に画像処理し、画像処理結果を検査対象物の形状に重ね合わせ、エコー振幅値の大きさに対応させたカラー階調表示を行う工程と、収録した波形データを超音波受信用振動子群毎の位置に合わせて演算し、前記溶接構造物の検査対象部分で検出した超音波波形データを基に欠陥情報を解析する工程と、前記カラー階調を行う工程結果と前記欠陥情報を解析する工程結果とに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、前記画像処理結果および解析結果を表示する工程とを備え、前記探傷条件を選定する工程は、アレイ型超音波探触子を検査対象物の探傷部分に対して平行および仰角となる角度のうちいずれか一方に設置し、前記アレイ型超音波探触子の中から超音波送受信用振動子群を選定し、前記超音波送受信用振動子群の入射角度を同一に設定する工程であり、前記超音波データを収録する工程は、前記検査対象物の表面側の表層部を伝播するように前記アレイ型超音波探触子をリニア走査させて探傷する工程であり、前記欠陥情報を解析する工程は、前記超音波受信用振動子群から検出した欠陥の反射波形からエコー振幅値の分布を求め、求めた振幅値の分布に、予め実験により探傷条件毎に既知の深さの欠陥の探傷を行い前記超音波受信用振動子群の中心位置とエコー振幅値との関係をデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ特定の超音波受信用振動子を求め、求めた特定の超音波受信用振動子からの欠陥波形の超音波ビーム路程と入射角とに基づいて欠陥情報を求める工程であることを特徴とする方法である。
【００１９】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、前記欠陥情報を解析する工程は、さらに前記特定の超音波受信用振動子から検出した欠陥の反射波形の振幅値を求め、データベース化した欠陥の傾き角と前記振幅値分布との関係から欠陥の傾き角を求めることを特徴とする方法である。
【００２１】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、アレイ型超音波探触子は、少なくとも２個以上並列配置して用いている方法である。
【００２２】
また、本発明に係る超音波探傷方法は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、アレイ型超音波探触子は、検査対象物の探傷部分に対して軸対称に超音波送受信用振動子を配置するものを用いている方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る超音波探傷装置およびその方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る超音波探傷装置の実施形態を示すブロック図であり、図２は、図１に示したアレイ型超音波探触子を拡大して示す概念図である。
【００２５】
本実施形態に係る超音波探傷装置は、例えば、インコネルとインコネルとを突き合せた溶接構造物１を検査対象とし、溶接構造物１における溶接金属１ｂに発生し、溶接線に沿って成長した欠陥１ｃの検査を行う場合に適用するものである。
【００２６】
アレイ型超音波探触子２は、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を備え、水等の接触媒質Ｃを溶接構造物１の外側に形成し、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）の配置を欠陥の成長方向に対して直角方向に列状に対峙させ、自在に変更可能な探傷屈折角θで超音波ビームＵＢを溶接金属１ｂの欠陥１ｃに入射することができるようになっている。また、溶接線に直角方向に成長している欠陥１ｃを検査する場合、アレイ型超音波探触子２は、溶接線に平行方向に設置して探傷する。
【００２７】
このような振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を備えたアレイ型超音波探触子２は、センサ保持機構３で溶接構造物１に対し適正距離を保ちつつ、支持されている。センサ保持機構３は、駆動機構４によって溶接方向あるいはその直交方向などに自在に移動できるようになっている。駆動機構４の移動量、移動方向などは、駆動機構制御装置５によって制御されている。
【００２８】
駆動機構制御装置５は、駆動機構４を制御する際、制御装置６からの指令によって遠隔的に制御されている。
【００２９】
制御装置６は、駆動機構制御装置５を遠隔的に制御するほかに、アレイ型超音波探触子２の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を電子的に走査させたり、溶接構造物１の予め定められた位置に超音波ビームを自在に集束、偏向させたり、画像や信号を処理して表示させるなどの総括的な指令を出せる機能を備えている。
【００３０】
アレイ型超音波探触子２は、１個あるいは２個以上の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を超音波送信用振動子および超音波受信用振動子としてランダムに選択できる構成となっている。例えば、送受信用の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を群として選択する手段として、送信用各振動子に超音波を発生させる超音波送信器群８、受信用各振動子に超音波信号波形を受信させる超音波受信器群９等が備えられている。また、超音波送信器群８と超音波受信器群９には、遅延時間制御器７が接続され、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）を制御することにより、溶接構造物１の予め定められた位置に超音波ビームを集束および偏向させることができるようになっている。
【００３１】
さらに、超音波受信器群９には、画像処理装置１０と、信号処理装置１１が接続されている。この画像処理装置１０と信号処理装置１１とは、超音波送受信によって検出された超音波波形から欠陥信号を抽出し、アレイ型超音波探触子２の電子的走査位置あるいは機械的走査位置等に対する欠陥信号の振幅分布を用いて欠陥情報等を算出し、画像化するものである。画像処理装置１０および信号処理装置１１は、表示装置１２が接続され、制御装置６からの指令により信号処理された欠陥１ｃの位置および寸法等が画像出力および記録出力できるようになっている。なお欠陥情報とは、欠陥位置、深さ、長さ、傾きを表わすもので、以下欠陥情報という表現は同一の内容を示す。
【００３２】
図２は、アレイ型超音波探触子２の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）において、超音波送信用振動子と超音波受信用振動子との配置を示している。つまり、振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）のうち、設定された送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…で、電子走査により溶接構造物１の検査対象部分が探傷できるようになっている。
【００３３】
また、アレイ型超音波探触子２は、その任意の１個または複数の振動子を送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…としてそれぞれ選択でき、送信用各振動子に超音波を発生させる超音波送信器群８が、また受信用各振動子には超音波信号波形を受信させる超音波受信器群９がそれぞれ繋がっている。そして、遅延時間制御器７により各振動子を制御することで、検査対象部分の位置に超音波ビームを集束および偏向することができる。また、設定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…は、電子走査により検査対象部分を探傷することができる。さらに、これら電子走査により得られた超音波受信波形を画像処理器１０にて画像処理し、画像処理結果を検査対象部分の形状と重ね合わせて表示し、欠陥信号をエコー振幅値の大きさでカラー諧調表示することができる。また、超音波受信波形は信号処理器１１で各波形のビーム路程、エコー振幅値を計算し、検査対象部分の形状、溶接形状などと対比させるなどの解析処理を行い、欠陥の判別、欠陥の位置、寸法などを測定することができる。さらに、画像処理結果および解析処理結果は、表示装置１２に表示することができる。これらの処理は、全て制御装置６からの指令により行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、アレイ型超音波探触子２から検査対象部分への探傷に際し、水を接触媒質として用いているが、検査対象部分への直接接触による探傷、あるいはアクリル等の樹脂を用いて検査対象部分を探傷してもよい。
【００３５】
このように、本実施形態は、検査対象部分の適正な位置にアレイ型超音波探触子を設置し、アレイ型超音波探触子を移動させることなく、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データの画像処理、解析処理を行うことにより、検査対象部分の欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００３６】
図３は、本発明に係る超音波探傷方法の実施形態を説明するために用いたブロック図である。
【００３７】
本実施形態に係る超音波探傷方法は、例えばインコネルとインコネルとを突き合せた溶接構造物１の溶接金属１ｂに発生した欠陥の検査を適用対象とするもので、過去の運転履歴などから溶接構造物の検査対象部分を選定する探傷部分選定工程（ステップ１）と、溶接部の材料、開先形状、溶接条件などを基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件、具体的に送受信駆動素子数、送受信入射角度等を選定する探傷条件設定工程（ステップ２）と、選定された探傷条件の基に検査対象部分に対して探傷し、欠陥１ｃからの反射波などの超音波波形データを収録する探傷収録工程（ステップ３）を備えた構成になっている。
【００３８】
また、本実施形態に係る超音波探傷方法は、探傷収録工程（ステップ３）で収録した波形データを基にリアルタイムで画像処理し、画像処理結果を検査対象部分の形状に重ね合わせて断面画像表示、平面画像表示、立体画像表示などをエコー振幅値の大きさに対応したカラー階調表示を行う画像処理表示工程（ステップ４）と、収録した波形データから超音波ビーム路程、エコー振幅値を振動子群ごとの位置に合わせて演算し、欠陥先端からの回折波データと欠陥コーナ部のデータから欠陥深さを求める処理、あるいは欠陥からの反射波のエコー振幅値を演算し、予めデータベース化しておいたエコー高さと欠陥深さの関係に照合して欠陥深さを求める処理などの解析処理を行うデータ解析処理工程（ステップ５）と、ステップ４およびステップ５の結果を基に、検査対象部分の位置が溶接部の内部、溶接熱影響部、母材部かによって欠陥か否かを判定する欠陥評価工程（ステップ６）と、画像処理結果および信号処理結果を表示装置に表示する表示工程（ステップ７）を備えた構成になっている。
【００３９】
このように、本実施形態は、検査対象部分を適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データの画像処理、解析処理を行うことにより、検査対象部分の欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００４０】
図４は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１実施形態を説明する概念図である。なお、図４中、（ａ）は、超音波ビームが溶接構造物の底面側の表層部を伝播し、欠陥からの反射波を同一の経路で受信することを示し、かつリニア走査による探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、任意に選択した送受信用振動子群における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査による探傷時の検出波形の振幅値を超音波送受信用振動子群の中心位置との関係で示すグラフである。その際、欠陥深さｄはパラメータにとっている。ｄ１，ｄ２は異なる欠陥深さを示している。
【００４１】
本実施形態は、多数の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ）…，Ｇ（ｐｎ）および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ）…，Ｇ（ｒｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように入射角θで超音波を送受信している。
【００４２】
このとき、往路の超音波は、Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２の経路で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内の欠陥１ｃに到達する。
【００４３】
また、欠陥１ｃからの復路の超音波（反射波）はＵ２→Ｕ１→Ｕｗの経路を辿る。その際、検出波形は、図４（ｂ）に示すように、受信される。
【００４４】
このようにして検出した波形データから、受信波形までの伝播時間Ｗｄは、２×（ｔｗ＋ｔ１＋ｔ２）であり、また、欠陥１ｃの位置は、受信用振動子Ａ（１），…，Ａ（ｉ），…，Ａ（ｎ）から欠陥１ｃまでの距離Ｌとして次式から大略求めることができる。
【００４５】
【数１】
【００４６】
次に、図４（ｂ）に示すように、欠陥からの検出波形の振幅値Ｈを求め、超音波送受信用振動子群の中心位置との関係で表すと、図４（ｃ）のような振幅値分布が求められる。ここで、欠陥深さｄは、振幅値分布のピーク位置Ｐと、振幅値分布と欠陥深さ測定用基準線との交点Ｑのそれぞれの超音波送受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）およびＧ（Ｑ）とから次式で求められる。
【００４７】
【数２】
ｄ＝Ｇ（Ｐ）−Ｇ（Ｑ）
また、欠陥深さｄは、探傷断面画像からも容易に求めることができる。
【００４８】
なお、欠陥深さ測定用基準線は、予め実験等で求められる。
【００４９】
このように、本実施形態では、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００５０】
図５は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第２実施形態を説明する概念図である。なお、図５中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一符号を付している。
【００５１】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層を伝播するように往路用の超音波を入射角θで入射させている。
【００５２】
このとき、送信超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００５３】
欠陥１ｃに入射された超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコー（回折波）Ｆｔｉｐ、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。この波形の受信において、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）は、溶接構造物１に対して直角方向からの信号を受信できるように設定して、順次、電子走査を行って受信すると、図５（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、端部エコーＦｔｉｐ、反射波Ｆｃを検出する。
【００５４】
次に、図５（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして、図５の（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐとの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さｄを求める。
【００５５】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを元に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００５６】
図６は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第３実施形態を説明する概念図である。なお、図６中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一符号を付している。
【００５７】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子Ａ（１），…，Ａ（ｎ）の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層を伝播するように往路用の超音波を入射角θで入射させている。
【００５８】
このとき、送信超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００５９】
欠陥１ｃに入射した超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコー（回折波）Ｆｔｉｐと、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。発生した端部エコーＦｔｉｐおよび反射波Ｆｃは、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）が欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように電子走査を行う。すると、受信波形は、順次電子走査を行って受信すると、図６の（ｂ−１）〜（ｂ−３）に示すように、欠陥１ｃから端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとが各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）から検出される。
【００６０】
さらに、図６の（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして、図６の（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐとの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から欠陥深さｄを求める。
【００６１】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００６２】
図７は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第４実施形態を説明する概念図である。なお、図７中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一符号を付す。
【００６３】
本実施形態は、多数の振動子Ａ（１），Ａ（２），…，Ａ（ｎ）の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１）〜Ｇ（ｐｎ）および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｊ），…，Ｇ（ｒｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように入射角θで超音波を送信している。
【００６４】
このとき、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１）〜Ｇ（ｒｎ）は、仮想反射を音源Ｐ１から受信できるように受信角度を設定する一方、他の仮想反射を音源Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｎからも受信でき、かつ欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように順次、設定される。そして、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１）〜Ｇ（ｒｎ）は、溶接構造物１の溶接金属１ｂに欠陥１ｃが発生していない部分を探傷するとき、図７の（ｂ−１）に示すように、欠陥からの反射波形が検出されない。また、溶接構造物１の溶接金属１ｂに欠陥１ｃが発生しているとき、図７の（ｂ−２）に示す端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとのそれぞれの波形が検出される。
【００６５】
各音源Ｐ１〜Ｐｎでの探傷結果から端部エコーＦｔｉｐの最大値が得られたデータを基に、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の振幅値から得られる。このようにして得られた最大値の受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置が欠陥１ｃの位置に相当すると判定される。また、このときの受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置における端部エコーＦｔｉｐと反射波反射波Ｆｃとは図７の（ｄ）に示す波形となる。図７（ｄ）に示した波形のうち、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐとの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から欠陥深さｄを求める。
【００６６】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを元に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００６７】
図８は、本発明に係る超音波探傷方法の第５実施形態を説明する概念図である。図８中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示したグラフであり、欠陥深さｄをパラメータとし、（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示した溶接構造物の断面画像の模式図である。なおカラー階調表示は、白黒階調でも、マーク方式でもよい。
【００６８】
また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００６９】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させている。
【００７０】
このとき、送信用超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００７１】
そして、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…は、経路Ｕ３で受信できるように、受信角度θ２を設定し、超音波の欠陥への入射により欠陥部分でモード変換した反射波を図８（ｂ）に示すように検出する。
【００７２】
送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…において検出した波形の振幅値Ｈを、各受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ），…の中心位置との関係を求めると図８（ｃ）のような分布が得られる。このとき、欠陥深さｄが異なっている場合は、図８（ｃ）のように分布の形が異なる。欠陥深さｄは、図８（ｃ）の振幅値分布のピーク位置Ｐで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｑ）から、ｄ＝Ｇ（Ｑ）−Ｇ（Ｐ）として求められる。また、欠陥深さｄは、図８（ｄ）に示すように、探傷断面画像からも容易に求めることができる。
【００７３】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥情報を効率的かつ高精度に測定することができる。
【００７４】
また、図９に示すように、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送受信用アレイ振動子群Ｇ（Ｐｒ１），Ｇ（Ｐｒ２），…，Ｇ（Ｐｒｎ）を用い、送信用超音波ビームを溶接構造物１への入射角度θ２を設定し、経路Ｕ３で欠陥方向に入射させる。受信時には、経路Ｕ２→Ｕ１→Ｕｗで受信角度θ１を設定し、欠陥からの反射波を検出する。検出した波形データは、前述の図８（ｂ），（ｃ）で示した処理と同様な処理をすることで欠陥深さを求めることができる。
【００７５】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００７６】
また、図１０に示すように、溶接構造物の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させる際、送信用振動子群Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｐｎ）と異なる受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｎ）を選定し、入射角度θ１と異なる角度θ３で設定した経路Ｕ３´で欠陥からの反射波を検出する。
【００７７】
検出した波形データは、前記図８（ｂ），（ｃ）で示した処理と同様な処理をすることで欠陥深さｄを求めることができる。
【００７８】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００７９】
図１１は、本発明に係る超音波探傷方法の第８実施形態を説明する概念図である。
【００８０】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），…，Ｇ（Ｐｒｎ）を用い、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させ、経路Ｕｗ→Ｕ１→Ｕ２で欠陥へ入射させる。受信時には前述の送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ１），…，Ｇ（Ｐｒｎ）を用いて扇形走査による探傷を行い欠陥からの反射波を検出する。このような扇形走査を行うことで、広い範囲に亘って欠陥からの反射波を検出できる。
【００８１】
このとき、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｉ）において特定の受信角度で検出した波形は図８（ｃ）に示すように得られ、さらに、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の扇形走査における受信角度に対する検出波形の振幅分布は、図８（ｃ）に示すように得られる。このとき、欠陥深さが異なっている場合は、図８（ｃ）のように分布の形が異なる。欠陥深さｄは、図８（ｃ）の振幅値分布のピーク位置Ｐで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｑ）から、ｄ＝Ｇ（Ｑ）−Ｇ（Ｐ）として求められる。
【００８２】
また、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の扇形走査において受信波形の振幅値をカラー階調表示し、溶接構造物１の断面画像として表示すると、図８（ｄ）に示すように、探傷断面画像が得られ、この図を用い、実験等で予め求めておいた画像上のエコー振幅値と欠陥深さｄの関係から、欠陥深さｄを求めることもできる。
【００８３】
また、図１２に示すように、送信用振動子群Ｇ（ｐｉ）で超音波を送信し、受信時には受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の扇形走査を、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｎ）を順次切り換えて扇形走査による探傷を行い、さらに、送信用振動子群Ｇ（ｐｉ）を、Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｒｎ）と順次切り換えて超音波を送信させ、その都度、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｎ）を順次切り換えて扇形走査による探傷を行うこと、すなわち、送信時に線形走査を行いつつ、受信時には送信時のその都度、扇形走査を行うことにより、溶接構造物１の広い範囲に亘って探傷が可能となる。このときの検出波形の解析処理は、前述の図８（ｂ）〜（ｄ）と同様の処理を行うことで、欠陥深さを測定することができる。
【００８４】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００８５】
図１３は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１０実施形態を説明する概念図である。なお、図１３中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００８６】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θで入射させている。
【００８７】
このとき、送信用超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００８８】
欠陥１ｃに入射された超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコーＦｔｉｐ、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。この波形の受信において送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｉ），…，Ｇ（ｐｎ）は、溶接構造物１に対して直角方向からの信号を受信できるように設定して、順次、電子走査を行って受信すると、図１３（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、端部エコーＦｔｉｐ、反射波Ｆｃを検出する。
【００８９】
次に、図１３（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして図１３（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さを求める。
【００９０】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データをもとに演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００９１】
図１４は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１１実施形態を説明する概念図である。なお、図１４中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００９２】
本実施形態は、溶接構造物１の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θで入射させている。
【００９３】
このとき、送信用超音波は、経路Ｕｗ→Ｕ１で伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【００９４】
欠陥１ｃに入射された超音波は、欠陥１ｃで振動し、その先端から端部エコーＦｔｉｐ、そのコーナ部から反射波Ｆｃが発生する。発生した点部エコーＦｔｉｐおよび反射波Ｆｃは、受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）が欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように電子走査を行う。すると、受信波形は、順次、電子走査を行って受信すると、図１４（ｂ−１），（ｂ−２），（ｂ−３）に示すように、欠陥１ｃから端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとが各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）から検出される。
【００９５】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、端部エコーＦｔｉｐを受信する受信用振動子群Ｇ（ｒ１），…，Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）のうち、振幅値の最大値を得る受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の検出波形をベースにして図１４（ｄ）に示すように、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さｄを求める。
【００９６】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データをもとに演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【００９７】
図１５は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１２実施形態を説明する概念図であり、図１５中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフである。また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【００９８】
本実施形態は、溶接構造物１の表層側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｊ），…，Ｇ（ｐｎ）、および受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…，Ｇ（ｒｎ）を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように超音波を入射角θで入射させている。
【００９９】
このとき、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｊ），…，Ｇ（ｒｎ）は、仮想反射を音源Ｐ１から受信できるように受信角度を設定する一方、他の仮想音源Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｎからも受信でき、かつ欠陥１ｃの先端を中心とする円弧状に受信できるように順次設定される。そして、受信用振動子群Ｇ（ｒ１）〜Ｇ（ｒｎ）は、溶接構造物１の欠陥１ｃが発生していない部分を探傷する場合には、図１５の（ｂ−１）に示すように欠陥からの反射波形が検出されない。また、溶接構造物１の溶接金属１ｂに欠陥１ｃが発生している場合には、図１５（ｂ−２）に示す端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとのそれぞれの波形が検出される。
【０１００】
音源Ｐ１〜Ｐｎでの探傷結果から端部エコーＦｔｉｐの最大値が得られたデータを基に、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の振幅値が得られる。このようにして得られた最大値の受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置が欠陥１ｃの位置に相当すると判定される。またこのときの受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）の位置における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとは図１５（ｄ）に示す波形となる。図１５（ｄ）に示した波形のうち、反射波Ｆｃと端部エコーＦｔｉｐの超音波ビーム路程差（Ｗｃ−Ｗｔｉｐ）から、欠陥深さｄを求める。
【０１０１】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１０２】
図１６は、本発明に係る超音波探傷方法の第１３実施形態を説明する概念図である。なお、図１６中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送受信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（ｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示すグラフであり、欠陥深さｄをパラメータにとってある。（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示したとき溶接構造物の断面画像の模式図である。
【０１０３】
また、本実施形態は、図４に示した構成部分と同一または対応する部分には同一の符号を付している。
【０１０４】
本実施形態は溶接構造物の表面側に設置したアレイ型超音波探触子２を構成する多数の振動子の中から選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），Ｇ（ｐ２），…，Ｇ（ｐｎ），…を用い、溶接構造物１の表面側の表層部を伝播するように往路用に超音波を入射角θ１で入射させている。
【０１０５】
このとき、送信用超音波は、表縁側の表層部を伝播し、溶接構造物１の溶接金属１ｂ内部の欠陥１ｃに入射される。
【０１０６】
このとき、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｎ），…は入射角と異なる受信角度θ４で受信できるように設定し、超音波の欠陥への入射により欠陥部分でモード変換した反射波を図１６（ｂ）に示すように検出する。
【０１０７】
各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｎ），…において検出した波形の振幅値Ｈを、各受信用振動子群Ｇ（ｒ１），Ｇ（ｒ２），…，Ｇ（ｒｎ），…の中心位置との関係を求めると、図１６（ｃ）のような分布が得られる。このとき、欠陥深さｄが異なっている場合は、図１６（ｃ）のように分布の形が異なる。欠陥深さｄは。図１６（ｄ）の振幅値分布のピーク位置Ｐで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｐ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信用振動子群の中心位置Ｇ（Ｑ）から、ｄ＝Ｇ（Ｑ）−Ｇ（Ｐ）として求められる。
【０１０８】
また、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）の受信波形の振幅値をカラー階調表示し、溶接構造物１の断面画像として表示すると、図１６（ｄ）が得られ、この図を用い、実験等で予め求めておいた画像上のエコー振幅値と欠陥深さｄの関係から、欠陥深さｄを求めることもできる。
【０１０９】
また、選定した送信用振動子群Ｇ（ｐ１），…，Ｇ（ｐｎ）を用いて線形走査による探傷を行う時に、その都度受信用振動子群Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）を用いて連続的に線形走査を行うことも可能であり、この操作により溶接構造物１の全体の詳細な探傷ができる。このときの検出波形の解析処理は、図１６で示した方法を用いること、あるいは、各受信用振動子群Ｇ（ｒｉ），…，Ｇ（ｒｎ）での検出波形データの比較、加算平均処理等の処理を行うことで、欠陥深さｄを測定することができる。
【０１１０】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１１１】
図１７は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１４実施形態を説明する概念図である。なお、図１７中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子群が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフである。
【０１１２】
本実施形態は、多数の振動子の中から選択した送信用振動子群および受信用振動子群を備えたアレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して平行に設置するとともに、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように超音波を予め入射角θで送受信しつつ、リニア走査による探傷を行っている。
【０１１３】
その際、各受信用振動子群では、溶接金属１ｂの欠陥１ｃからの反射波を受信し、受信した反射波が経路（Ｕｗ）を通って受信用振動子群の位置における検出波形の振幅値が得られるようになっている。この振幅値の分布は、図１７の（ｂ）に示すように、送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒ）の中心位置に対して示される。
【０１１４】
このように、図１７の（ｂ）に示した振幅値分布の線に対し、本実施形態では、予めデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ、欠陥１ｃの深さ測定に用いる受信振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）の中から交点Ｑに位置する特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒ）を求める。
【０１１５】
交点Ｑに位置する特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒ）では、図１７の（ｃ）に示す波形が検出される。図１７の（ｃ）に示す波形線図から、本実施形態は、欠陥１ｃまでの超音波ビーム路程Ｗｄを用いて欠陥１ｃの深さをｄとするとき、ｄ＝Ｗｄ・ｃｏｓθ、また、欠陥１ｃの位置ＬをＬ＝Ｗｄ・ｓｉｎθとして求めることができる。
【０１１６】
また、欠陥深さｄは、図１７（ｂ）の振幅幅分布のピーク位置Ｐで求められる受信振動子群の中心位置Ｇ（Ｐｒｊ）と、欠陥深さ測定用基準線と振幅値分布の交点Ｑで求められる受信振動子群の中心位置Ｇ（Ｐｒ）からｄ＝Ｇ（Ｐｒｊ）−Ｇ（Ｐｒ）として求めることができる。
【０１１７】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に各種演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１１８】
図１８は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１５実施形態を説明する概念図であり、図１８中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフである。
【０１１９】
本実施形態は、アレイ型超音波探触子２を溶接構造物１に対して仰角になる角度に設置するので、より大きな入射強度の超音波ビームを欠陥１ｃに対して入射することができる。
【０１２０】
なお、超音波送受信方法および解析処理方法は第１４実施形態と同一なので、重複説明を省略する。
【０１２１】
図１９は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１６実施形態を説明する概念図である。なお、図１９中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子２を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、振幅値と欠陥の傾き角との関係を示すマスターカーブである。なお、図１７と同一または対応する部分には同一符号を付す。
【０１２２】
本実施形態は、図１９の（ａ）に示すように、特定の受信用振動子Ｇから欠陥１ｃの波形の振幅値Ｈθを求め、求めた振幅値Ｈθを図１９の（ｂ）に示す欠陥１ｃの傾き角βと検出波形の振幅値分布との関係（入射角θの場合）を示したマスターカーブに照合して溶接金属１ｂの欠陥１ｃの傾き角βｄを求めるものである。
【０１２３】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出波形の振幅値を求め、求めた検出波形の振幅値をマスターカーブに照合して欠陥１ｃの傾き角βｄを求めるので、欠陥１ｃの傾き角βｄを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１２４】
なお、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出波形の振幅値を求め、求めた検出波形の振幅値をマスターカーブに照合して欠陥１ｃの傾き角βｄを求めているが、この例に限らず、例えば、図２０の第１７実施形態で示すように、アレイ型超音波探触子２を溶接構造物１に対して仰角になる角に設置して、上述と同様にマスターカーブを用いて探傷、解析等を行ってもよい。
【０１２５】
図２１は、図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１８実施形態を説明する概念図である。なお、図２１中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥検査において、扇形の電子走査（扇形走査）の探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した入射角に対する欠陥反射波の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフであり、（ｄ）は、欠陥深さｄを算出する際に説明用として用いた図である。
【０１２６】
本実施形態は、多数の振動子の中から選択した送信用振動子群および受信用振動子群を備えたアレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して平行に設置するとともに、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように超音波を予め入射角θで送受信しつつ、扇形の電子走査による探傷を行っている。
【０１２７】
その際、各受信用振動子群では、溶接金属１ｂの欠陥１ｃからの反射波を受信し、受信した反射波が経路（Ｕｗ）を通って各受信用振動子の位置における検出波形の振幅値が得られるようになっている。この振幅値の分布は、図２１の（ｂ）に示すように、送受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）の中心位置に対して示される。
【０１２８】
このように、図２１の（ｂ）に示した振幅値分布線に対し、本実施形態では、予めデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ、欠陥１ｃの深さ測定に用いる受信振動子群の中から交点Ｈａに位置する特定の入射角θａと特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒｊ）を求める。
【０１２９】
交点Ｈａに位置する特定の受信用振動子Ｇ（Ｐｒｊ）では、入射角θａの条件の下、図２１の（ｃ）に示す波形が検出され、超音波ビーム路程Ｗｄが求められる。図２１の（ｃ）に示す波形線図がわかると、本実施形態は、図２１（ｄ）に示すように、入射角θａの条件の下、欠陥１ｃまでの超音波ビーム路程Ｗｄを用いて欠陥１ｃの深さをｄとするとき、ｄ＝Ｗｄ・ｃｏｓθとし、また、欠陥１ｃの位置Ｌとするとき、Ｌ＝Ｗｄ・ｓｉｎθとして求めることができる。
【０１３０】
このように、本実施形態は、適正な探傷条件で探傷し、検出した波形データを基に演算処理することにより、欠陥位置、欠陥深さを効率的かつ高精度に測定することができる。
【０１３１】
なお、本実施形態は、アレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して平行に設置するとともに、溶接構造物１の底面側の表層部を伝播するように超音波を予め入射角θで送受信しつつ、扇形の電子走査による探傷を行っているが、この例に限らず、例えば、図２２の第１９実施形態で示すように、アレイ型超音波探触子２を、溶接構造物１に対して仰角になる角度に設置し、扇形の電子走査による探傷を行ってもよい。その際、欠陥１ｃの深さｄと、位置Ｌは、図２１と同様なので、重複説明を省略する。
【０１３２】
また、本実施形態は、溶接構造物１に対して平行あるいは仰角となる角度に設置したアレイ型超音波探触子２を１つにしたが、この例に限らず、例えば図２３の第２０実施形態で示すように、溶接構造物１に対して平行な並列配置のアレイ型超音波探触子２ａ，２ｂを備えるか、あるいは、例えば、図２４の第２１実施形態で示すように、溶接構造物１に対して仰角となる角度に並列配置のアレイ型超音波探触子２ａ，２ｂを備えるかして、一方を送信用とし、他方を受信用とするとともに、両方のアレイ型超音波探触子２ａ，２ｂの超音波ビームの交軸が溶接金属１ｂの欠陥１ｃの位置になるよう設定してもよく、また、例えば、図２５の第２２実施形態で示すように、アレイ型超音波探触子２の送受信用振動子群１３ａ，１３ｂを溶接構造物１における溶接金属１ｂの欠陥１ｃに対して軸対称に配置してもよい。
【０１３３】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明によれば、溶接構造物の溶接金属の欠陥を探傷する際、複数の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を溶接構造物の表面側に設置し、溶接構造物底面側の欠陥検査においては、溶接構造物の底面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、欠陥先端からの回折波および欠陥コーナ部からの反射波あるいは欠陥からの反射波を検出し、波形データの画像処理および解析処理を行うことにより、欠陥情報を高精度に測定することができる。
【０１３４】
また、本発明によれば、溶接構造物表面側の欠陥検査においては、溶接構造物の表面側の表層部を伝播するように超音波を伝播させ、リニア走査による探傷を行い、あるいは、表面側の表層部から内部に亘って順次超音波の入射角を変化させて探傷する、いわゆる扇形走査による探傷を行い、欠陥からの反射波を検出し、波形データの画像処理および解析処理を行うことで、超音波の入射角と反射角の振幅値との関係から欠陥の検出、深さを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波探傷装置を示すブロック図。
【図２】図１に示したアレイ型超音波探触子を示す概念図。
【図３】本発明に係る超音波送受信方法を説明するために用いたブロック図。
【図４】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、超音波ビームが溶接構造物の底面側の表層部を伝播し、欠陥からの反射波を同一の経路で受信することを示し、かつリニア走査による探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、任意に選択した送受信用振動子群における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査による探傷時の検出波形の振幅値を超音波送受信用振動子群の中心位置との関係で示すグラフ。
【図５】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第２実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図６】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図７】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図８】本発明に係る超音波探傷方法の第５実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが底面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示したグラフであり、欠陥深さをパラメータとし、（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示した溶接構造物の断面画像の模式図。
【図９】本発明に係る超音波探傷方法の第６実施形態を説明する概念図。
【図１０】本発明に係る超音波探傷方法の第７実施形態を説明する概念図。
【図１１】本発明に係る超音波探傷方法の第８実施形態を説明する概念図。
【図１２】本発明に係る超音波探傷方法の第９実施形態を説明する概念図。
【図１３】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１０実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図１４】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１１実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｉ）における検出波形を示すグラフ、（ｂ−２）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における検出波形を示すグラフであり、（ｂ−３）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｋ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図１５】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いた本発明に係る超音波探傷方法の第１２実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ−１）は、検査対象部分に欠陥がない場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｂ−２）は、検査対象部分に欠陥がある場合の仮想音源からの検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）が検出した反射波としての端部エコーＦｔｉｐの最大振幅値を示すグラフであり、（ｄ）は、受信用振動子群Ｇ（ｒｊ）における端部エコーＦｔｉｐと反射波Ｆｃとを対比させたグラフ。
【図１６】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１３実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、溶接構造物に対して超音波送受信時に超音波ビームが表面側の表層部を伝播するようにし、受信時、溶接構造物に対して直角方向の超音波ビームを受信する探傷条件でリニア走査することを示す概念図であり、（ｂ）は、任意に検出した受信用振動子群Ｇ（ｒｎ）における検出波形を示すグラフであり、（ｃ）は、リニア走査を用いた探傷時の検出波形の振幅値を受信振動子群の中心位置との関係で示すグラフであり、（ｄ）は、リニア走査時に検出した欠陥からのエコー振幅値強度をカラー階調表示したとき溶接構造物の断面画像の模式図。
【図１７】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１４実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフ。
【図１８】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１５実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した検出波形の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフ。
【図１９】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１６実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、振幅値と欠陥の傾き角との関係を示すマスターカーブ。
【図２０】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１７実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥を検査する概念図であり、（ｂ）は、振幅値と欠陥の傾き角との関係を示すマスターカーブ。
【図２１】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１８実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して平行に設置し、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥検査において、扇形の電子走査（扇形走査）の探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した入射角に対する欠陥反射波の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、特定の受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフであり、（ｄ）は、欠陥の深さｄを算出する際に説明用として用いた図。
【図２２】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第１９実施形態を説明する概念図であり、図中、（ａ）は、アレイ型超音波探触子を溶接構造物に対して仰角になる角度に設置して、例えばＫ形開先の突合せ溶接部の欠陥検査において、扇形の電子走査（扇形走査）の探傷を示す概念図であり、（ｂ）は、受信用振動子が検出した入射角に対する欠陥反射波の振幅値分布を示すグラフであり、（ｃ）は、特定の受信用振動子群Ｇ（Ｐｒｊ）が検出した波形を示すグラフであり、（ｄ）は、欠陥深さｄを算出する際に説明図として用いた図。
【図２３】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第２０実施形態を説明する概念図。
【図２４】図２に示したアレイ型超音波探触子を用いて、例えばＫ形開先の突合せ溶接部に適用する本発明に係る超音波探傷方法の第２１実施形態を説明する概念図。
【図２５】本発明に係る超音波探傷方法の第２２実施形態を説明する概念図。
【符号の説明】
１ 溶接構造物
１ａ 母材
１ｂ 溶接金属
１ｃ 欠陥
２，２ａ，２ｂ アレイ型超音波探触子
３ センサ保持機構
４ 駆動機構
５ 駆動機構制御装置
６ 制御装置
７ 遅延時間制御器
８ 超音波送信器群
９ 超音波受信器群
１０ 画像処理装置
１１ 信号処理装置
１２ 表示装置
１３ａ，１３ｂ 振動子
Claims (5)
- 過去の運転履歴を基に溶接構造物の検査対象部分を選定する工程と、
溶接部材料、開先形状、溶接条件を基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件を選定する工程と、
選定された探傷条件を基に、検査対象部分を複数個の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を用いた電子走査により探傷し、検出された超音波波形データを収録する工程と、
収録した波形データを基に画像処理し、画像処理結果を検査対象物の形状に重ね合わせ、エコー振幅値の大きさに対応させたカラー階調表示を行う工程と、
収録した波形データを超音波受信用振動子群毎の位置に合わせて演算し、前記溶接構造物の検査対象部分で検出した超音波波形データを基に欠陥情報を解析する工程と、
前記カラー階調を行う工程結果と前記欠陥情報を解析する工程結果とに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、
前記画像処理結果および解析結果を表示する工程とを備え、
前記探傷条件を選定する工程は、前記アレイ型超音波探触子を検査対象物の表面側の予め定められた位置に設置し、前記アレイ型超音波探触子の中から超音波送受信用振動子群を選定し、前記超音波送受信用振動子群の送受信角度を同一に設定して前記検査対象物の底面側の表層部を伝播するように設定する工程であり、
前記超音波波形データを収録する工程は、前記アレイ型超音波探触子の送信用振動子群をリニア走査させて探傷する工程であり、
前記欠陥情報を解析する工程は、前記超音波受信用振動子群を用いて送信用角度と同一条件で受信したときに検出した欠陥からの反射波形に基づいて超音波ビーム路程、エコー振幅値、エコー振幅値分布を求め、求めた振幅値分布に、予め実験により探傷条件毎に既知の深さの欠陥の探傷を行い前記超音波受信用振動子群の中心位置とエコー振幅値との関係をデータベース化しておいた欠陥深さ測定基準線を当てはめて欠陥の深さを求め、求めた前記超音波送受信用振動子群からの前記欠陥からの反射波形の超音波ビーム路程と送受信角度とに基づいて欠陥位置を求める工程であることを特徴とする超音波探傷方法。 - 過去の運転履歴を基に溶接構造物の検査対象部分を選定する工程と、
溶接部材料、開先形状、溶接条件を基に、予めデータベースに格納しておいた探傷条件を選定する工程と、
選定された探傷条件を基に、検査対象部分を複数個の振動子を備えたアレイ型超音波探触子を用いた電子走査により探傷し、検出された超音波波形データを収録する工程と、
収録した波形データを基に画像処理し、画像処理結果を検査対象物の形状に重ね合わせ、エコー振幅値の大きさに対応させたカラー階調表示を行う工程と、
収録した波形データを超音波受信用振動子群毎の位置に合わせて演算し、前記溶接構造物の検査対象部分で検出した超音波波形データを基に欠陥情報を解析する工程と、
前記カラー階調を行う工程結果と前記欠陥情報を解析する工程結果とに基づいて欠陥の有無を判定する工程と、
前記画像処理結果および解析結果を表示する工程とを備え、
前記探傷条件を選定する工程は、アレイ型超音波探触子を検査対象物の探傷部分に対して平行および仰角となる角度のうちいずれか一方に設置し、前記アレイ型超音波探触子の中から超音波送受信用振動子群を選定し、前記超音波送受信用振動子群の入射角度を同一に設定する工程であり、
前記超音波データを収録する工程は、前記検査対象物の表面側の表層部を伝播するように前記アレイ型超音波探触子をリニア走査させて探傷する工程であり、
前記欠陥情報を解析する工程は、前記超音波受信用振動子群から検出した欠陥の反射波形からエコー振幅値の分布を求め、求めた振幅値の分布に、予め実験により探傷条件毎に既知の深さの欠陥の探傷を行い前記超音波受信用振動子群の中心位置とエコー振幅値との関係をデータベース化しておいた欠陥深さ測定用基準線を当てはめ特定の超音波受信用振動子を求め、求めた特定の超音波受信用振動子からの欠陥波形の超音波ビーム路程と入射角とに基づいて欠陥情報を求める工程であることを特徴とする超音波探傷方法。 - 前記欠陥情報を解析する工程は、さらに前記特定の超音波受信用振動子から検出した欠陥の反射波形の振幅値を求め、データベース化した欠陥の傾き角と前記振幅値分布との関係から欠陥の傾き角を求めることを特徴とする請求項２記載の超音波探傷方法。
- アレイ型超音波探触子は、少なくとも２個以上並列配置して用いていることを特徴とする請求項１または３記載の超音波探傷方法。
- アレイ型超音波探触子は、検査対象物の探傷部分に対して軸対称に超音波送受信用振動子を配置するものを用いていることを特徴とする請求項１または３記載の超音波探傷方法。
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