超音波探傷試験方法
【課題】容易かつ正確に溶接箇所における境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出可能な超音波探傷試験方法を提供する。
【解決手段】複数の振動子１１３で構成された探触子１１０を被検体２００の探傷面２０１に配置し、探触子１１０から送信させて探傷面２０１から被検体２００内部へと入射させる超音波の屈折角θ１を、溶接箇所２０３の境界部２０４、２０５のベベル角φ１、φ２の大きさに応じて、当該探触子１１０の複数の振動子１１３の少なくとも一部で受信するように調整する。
【解決手段】複数の振動子１１３で構成された探触子１１０を被検体２００の探傷面２０１に配置し、探触子１１０から送信させて探傷面２０１から被検体２００内部へと入射させる超音波の屈折角θ１を、溶接箇所２０３の境界部２０４、２０５のベベル角φ１、φ２の大きさに応じて、当該探触子１１０の複数の振動子１１３の少なくとも一部で受信するように調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して非破壊検査を行う超音波探傷試験法に関し、特に溶接箇所の熱影響部の欠陥を探傷するための超音波探傷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力プラント等の配管溶接部検査においては、非破壊検査として超音波探傷試験が実施され、当該試験により溶接箇所の境界部周囲に形成される熱影響部における欠陥を検出している。このような超音波探傷試験法としては、例えば回折波を利用したＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｒｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法が知られている。具体的には、溶接箇所の幅方向一方側に送信用の探触子を配置するとともに、幅方向他方側に受信用の探触子を配置する。そして、送信用の探触子から被検体内部へ溶接箇所に向けて超音波を送信し、当該超音波が欠陥で回折されたものを受信用の探触子で受信することで、欠陥を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の方法としては、反射波を利用したタンデム法が知られている。具体的には、溶接箇所の幅方向片側に送信用の探触子及び受信用の探触子を配置する。そして、送信用の探触子から所定の角度で被検体の内部へ探傷面と対向する面に向けて超音波を送信し、当該面及び溶接箇所の境界部で反射したものを受信用の探触子で受信することで、欠陥を検出している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１４８９５９号公報
【特許文献２】特許第３７３９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようなＴＯＦＤ法では、送信用の探触子と受信用の探触子との間で、溶接箇所内部にブローホール等の欠陥が存在すると、当該溶接箇所内部の欠陥で回折したものも受信用の探触子で受信してしまうこととなり、熱影響部の欠陥だけを正確に識別することができなかった。また、ＴＯＦＤ法では、探傷面近傍の欠陥を検出することができないため、溶接箇所の厚さ方向全域を検査するためには、探傷面近傍について斜角探傷法など別の手法を組み合わせる必要があり、片側の熱影響部だけでも２回以上試験を実施する必要があった。さらに、溶接箇所の幅方向両側に探触子を配置する必要があるため、溶接箇所幅方向片側で平坦な探傷面が形成されていない場合には適用できないという問題があった。
一方、特許文献２のようなタンデム法では、溶接箇所幅方向片側で平坦な探傷面が形成されてさえいれば、超音波探傷試験を実施することができ、また、溶接箇所内部におけるブローホール等の欠陥を検出してしまうこともない。しかしながら、送信用の探触子から所定の角度で超音波を送信したとしても、溶接箇所の境界部におけるベベル角の大きさによって、探傷面と対向する面及び境界部で反射されて探傷面に戻ってくる時の位置が異なってしまう。このため、タンデム法では、送信用の探触子と受信用の探触子との相対位置を、境界部のベベル角に応じて設定し、また、検査中は互いの位置関係を正確に保っておく必要があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、最小限の装置構成で容易かつ正確に溶接箇所における境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出可能な超音波探傷試験方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、所定のベベル角をもって溶接された被検体における溶接箇所の境界部周囲に形成された熱影響部の欠陥を検出するための超音波探傷試験方法であって、複数の振動子で構成された探触子を前記被検体の探傷面に配置し、前記探触子から送信させて前記探傷面から前記被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を、前記溶接箇所の前記境界部のベベル角の大きさに応じて、当該探触子の複数の前記振動子の少なくとも一部で受信するように調整することを特徴としている。
【０００８】
この方法によれば、探触子から送信させて前記探傷面から前記被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を、前記溶接箇所の前記境界部のベベル角の大きさに応じて、当該探触子の複数の前記振動子の少なくとも一部で受信するように調整していることで、被検体の溶接箇所の幅方向片側からのみで、熱影響部における欠陥を検出することができる。また、境界部のベベル角に応じて、探触子から送信させて探傷面から被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を調整して、複数の振動子を有する一つの探触子で送受信可能としていることで、複数の探触子を用いて互いの位置関係を調整する必要なく、容易かつ正確に、熱影響部における欠陥を検出する試験を実施することができる。
【０００９】
また、上記の超音波探傷試験方法において、前記境界部で略垂直に反射させるように、前記屈折角を設定し、前記探触子で超音波を送受信させる第一の超音波送受信工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
この方法によれば、第一の超音波送受信工程では、境界部で略垂直に反射させるように、屈折角を設定することで、探触子から送信された超音波は、境界部で反射した後に再びほぼ同じ経路をもって当該探触子に受信されることとなり、最小限の大きさの探触子で送受信を実施することができる。
【００１１】
また、上記の超音波探傷試験方法において、前記第一の超音波送受信工程では、前記探傷面から前記被検体内部へと、超音波を横波のモードの屈折波で入射させ、前記探傷面と対向する面で反射させて縦波のモードに変換させて、該縦波のモードで前記境界部で反射させることを特徴としている。
【００１２】
この方法によれば、探触子から送信される超音波を小さな屈折角で横波のモードで探傷面から入射させることで、入射した屈折波は、探傷面と対向する面で、大きな反射角をもって縦波のモードで反射することとなる。このため、ベベル角の大きな境界部においても、探触子を溶接箇所から幅方向に離間させることなく超音波を垂直に反射させて、当該探触子で受信させることができる。
【００１３】
また、上記の超音波探傷試験方法において、前記探傷面から前記被検体内部へと入射する屈折波と同一のモードで前記探傷面と対向する面及び前記境界面で反射させた反射波を受信するように、前記探触子で送受信させる第二の超音波送受信工程を備え、前記境界部のベベル角が前記被検体の厚さ方向に変化する場合に、前記ベベル角が相対的に大きい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第一の超音波送受信工程を実施し、前記ベベル角が相対的に小さい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第二の超音波送受信工程を実施することを特徴としている。
【００１４】
この方法によれば、ベベル角の大小により第一の超音波送受信工程と第二の超音波送受信工程を組み合わせることで、同一の探触子で、溶接箇所の幅方向に位置を変えることなく、被検体の厚さ方向全体にわたって熱影響部の欠陥の有無を検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の超音波探傷試験方法によれば、容易かつ正確に溶接箇所における境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の超音波探傷試験で使用される超音波探傷システムの一例を示す概要図である。
【図２】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法で送信される超音波の挙動を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、タンデムスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、リニアスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図５】実施例の超音波探傷試験方法において、タンデムスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図６】実施例の超音波探傷試験方法において、リニアスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図７】実施例の超音波探傷試験方法において、同一モードで裏面反射させて境界部に垂直反射させる場合を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、境界部全体が大きなベベル角を有する場合を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、境界部全体が小さなベベル角を有する場合を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、探触子が配置された側と反対側の境界部を試験する場合を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図１から図１０に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の超音波探傷試験に利用する超音波探傷システムの一例を示している。図１及び図２に示すように、超音波探傷システム１００は、二つの探触子１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、二つの探触子１１０から送信される超音波の制御、及び受信される超音波の解析を行う信号処理装置１２０とを備える。信号処理装置１２０は、情報を入力するためのボタンやノブ等の入力手段１２１と、情報を出力するためのディスプレイ等の出力手段１２２とを有する。
【００１８】
また、探触子１１０は、複数の振動子１１３が配列した送受信面１１１ａを具備して超音波を送受信可能なフェーズドアレイを構成する探触子本体１１１と、探触子本体１１１を傾斜して探傷面２０１上に取り付けるウェッジ１１２とを有する。探触子本体１１１を構成する複数の振動子１１３は、圧電素子からなり、それぞれが信号処理装置１２０からの電気信号に入力に基づいて、各々独立して振動して超音波を発振し、また、受信することが可能となっている。このため、探触子本体１１１は、信号処理装置１２０の制御のもと、複数の振動子１１３の全部または一部から、所望の角度で超音波を送信させることが可能であるとともに、複数の振動子１１３の全部または一部で入力される超音波を受信し、電気信号として信号処理装置１２０へ出力することが可能となっている。
【００１９】
ウェッジ１１２は、探傷面２０１に密着して取り付けられる接触面１１２ａを有するとともに、探触子本体１１１における超音波の送受信が行われる送受信面１１１ａが密着して取り付けられる取付面１１２ｂを具備する。このため、探触子本体１１１の送受信面１１１ａから、送受信面１１１ａに交差する方向に縦波のモードで送信される超音波は、探傷面２０１に対して傾斜した方向にウェッジ１１２の内部を伝播し、探傷面２０１においてウェッジ１１２及び被検体２００の材質に応じた屈折角で屈折して、探傷面２０１から被検体２００内部へと入射される。
【００２０】
ここで、探傷面２０１に垂直な軸線Ｌに対して、探触子本体１１１から探傷面２０１に入射する超音波Ｓ１の入射角をθ０、探傷面２０１で屈折して被検体２００内部へと伝播する屈折波Ｓ１の屈折角をθ１とし、また、ウェッジ１１２における音速をＶ０、被検体２００における音速をＶ１とすると、以下の関係式が成立する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
ここで、探触子１１０の各振動子１１３から発振されウェッジ１１２内を伝播する超音波Ｓ１は、縦波のモードであり、Ｖ０には縦波のモードにおける音速が入力される。＜数１＜から、所望のモード（例、鋼の場合Ｖ１が縦波の場合５９００ｍ／Ｓ、横波の場合３２００ｍ／Ｓ）でフェーズドアレイの制御中心角となる屈折角θ１となる入射角θ０を決定することができる。
【００２３】
また、屈折角θ１で被検体２００の内部を伝播する屈折波Ｓ１は、溶接箇所の境界部や探傷面２０１と反対側の裏面２０２で反射する。なお、以下では説明を容易なものとするために、探傷面２０１と裏面２０２は平行であるものとし、裏面２０２での入射角が探傷面２０１での屈折角θ１と等しいものとして説明するが、裏面２０２が探傷面２０１と平行でない場合には、以下のθ１を裏面２０２に垂直な軸に対する角度に置き換えれば良い。そして、横波のモードで裏面２０２に入射する場合、入射角θ１が被検体２００の材質によって決定される第２の臨界角θｃ２より大きい場合には、反射角θ２が入射角θ１と同じ大きさで同一モードとなる横波のモードだけの反射波Ｓ２で反射することとなる。また、入射角θ１が第２の臨界角θｃ２以下である場合には、横波のモードで反射するとともに、＜数２＞を満たす反射角θ３で縦波のモードの反射波Ｓ３で反射することとなる。ここで、縦波のモードでの音速Ｖ１Ｌは、横波のモードでの音速Ｖ１Ｓよりも大きいため、入射角に対して反射角が音速比Ｖ１Ｌ／Ｖ１Ｓに対応する比率だけ大きくなる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
縦波のモードで裏面２０２に入射する場合も同様であり、第２の臨界角θｃ２と対応する角度を臨界角として、当該臨界角未満である場合には入射角と同じ大きさの反射角で同一モードとなる縦波のモードで反射するとともに、＜数２＞を満たす反射角で横波のモードでも反射し、また、当該第２の臨界角θｃ２以上である場合には＜数２＞を満たす反射角で横波のモードだけで反射することになる。
【００２６】
そして、本実施形態では、＜数１＞及び＜数２＞の関係式に基づいて、探触子本体１１１から送信され探傷面２０１から被検体２００内部へと伝播する屈折波Ｓ１が溶接箇所の境界部で反射した反射波を、同じ探触子１１０で受信可能とするような屈折角θ１を求め、当該屈折角θ１となるような入射角θ０となるように探触子本体１１１の振動子１１３から超音波を送信させる。そして、本実施形態の超音波探傷試験方法は、検査対象となる被検体２００の溶接箇所において、境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出するためのもので、境界部のベベル角に応じて屈折角θ１を変化させることに特徴がある。
【００２７】
次に、被検体２００の溶接箇所２０３の境界部周囲の熱影響部の欠陥を検出方法について具体的に説明する。図１に示すように、被検体２００は、２つの同一材料からなる板状部材２００Ａ、２００Ｂを突き合わせ溶接して構成されたものである。ここで、各板状部材２００Ａ、２００Ｂは、それぞれ厚さ方向に二つの異なるベベル角φ１、φ２を有する開先形状を有しており、表面（探傷面２０１）に対する角度であるベベル角φ１、φ２は、表面側の第一の境界部２０４の方が裏面２０２側の第二の境界部２０５よりも小さな角度に設定されている。そして、このような被検体２００に対して以下のように第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５の周囲に形成された熱影響部２０６の欠陥の検出を実施する。
【００２８】
まず、図１に示すように、探触子配置工程として、２つの探触子１１０を溶接箇所２０３の幅方向両側に配置する。次に、図３に示すように、タンデムスキャン実施工程（第二の超音波送受信工程）として、第一の境界部２０４についてその周囲の熱影響部２０６の欠陥の検出を行う。なお、図３では、図１及び図２に示される探触子本体１１１及びウェッジ１１２で構成される探触子１１０を簡略化して表示しており、ウェッジ１１２における接触面１１２ａの範囲のみを表示している。以下、図４〜図１０でも同様である。すなわち、図３に示すように、それぞれの探触子１１０において、溶接箇所２０３から離間した範囲Ａと対応する複数の振動子１１３から超音波を送信させ、被検体２００内部を伝播させて裏面２０２で反射させた後、第一の境界部２０４で反射させて、再び同じ探触子１１０の溶接箇所２０３に近接した範囲Ｂと対応する複数の振動子１１３で受信させるように、探傷面２０１から被検体２００内部を伝播する屈折波Ｓ１の屈折角を設定する。
【００２９】
次に、リニアスキャン実施工程（第一の超音波送受信工程）として、第二の境界部２０５についてその周囲の熱影響部２０６の欠陥の検出を行う。すなわち、図４に示すように、それぞれの探触子１１０において、探触子１１０の全部または一部の振動子１１３から超音波を送信させ、被検体２００内部に横波のモードで伝播させ、裏面２０２で縦波のモードで反射させて、第二の境界部２０５で垂直に反射させるように、屈折角を設定する。
すなわち、第二の境界部２０５のベベル角φ２から、裏面２０２での反射角θ３を求める。次に、反射角θ３及び＜数２＞から、裏面２０２での入射角θ１、すなわち屈折角θ１を求めることができる。このため、当該屈折角θ１となるように範囲Ｃと対応する振動子１１３で超音波を送信させることで、同範囲Ｃにおいて第二の境界部２０５からの反射波を受信することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本実施形態の実施例について説明する。
図５から図７に示すように、厚さが５０ｍｍの２つの板状部材２００Ａ、２００Ｂを、表面から深さ３０ｍｍまで第一の境界部２０４として、ベベル角φ１を５度に設定するとともに、残りの裏面２０２までを第二の境界部２０５としてベベル角φ２を２０度に設定して、両者を溶接して構成した被検体２００の熱影響部２０６を検査する場合を例としている。
【００３１】
そして、図５に示すように、屈折角θ１を３５度として第一の境界部２０４にタンデムスキャン実施工程を実施すると、幾何学的条件により送信用の振動子１１３としては、第一の境界部２０４上端から６５．８ｍｍまで必要となり、当該送信用の振動子１１３よりも溶接箇所２０３側を受信用の振動子１１３として、第一の境界部２０４で反射して探傷面２０１に垂直な軸Ｌに対して４５度で入射する超音波を受信することができる。
【００３２】
リニアスキャン実施工程では、第二の境界部２０５のベベル角φ２が２０度であるから、裏面２０２における反射角θ２は７０度に設定される。このため、モード変換波を利用する場合には＜数２＞から屈折角（入射角）θ１を逆算すると、３０度となる。すると、図６に示すように、幾何学的条件により、第一の境界部２０４上端から８３．２ｍｍまで必要となる。すなわち、探傷面２０１において第一の境界部２０４上端から８３．２ｍｍの範囲で送信または受信を実施可能な大きさの探触子１１０を用いることで、一つの探触子１１０で上記被検体２００に対して、タンデムスキャン実施工程及びリニアスキャン実施工程を、溶接箇所２０３の幅方向に移動させることなく実施することができる。
【００３３】
一方、横波のモードで裏面２０２で反射させて第二の境界部２０５に垂直に入射し、その反射波を測定する場合には、図７に示すように、第一の境界部２０４の上端から１９２．８ｍｍの範囲で探触子１１０によって送信または受信することで同様の測定が可能であるが、タンデムスキャン実施工程を同じ位置で実施可能とするには、探触子１１０の大きさが１９２．８ｍｍと大きくなってしまう。
以上のように、モード変換を利用することにより、単独のモードの超音波のみを利用する場合と比較して、タンデムスキャン実施工程を同じ位置で実施可能としつつ、探触子１１０の大きさを１９２．８ｍｍから８３．２ｍｍへと２分１以下にまで小型化することができる。
【００３４】
なお、上記においては、二つの大きさの異なるベベル角φ１、φ２に設定された第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５を有する溶接箇所２０３について検査するものとしたが、これに限るものではなく、単一のベベル角φを有する溶接箇所２０３について適用するものとしても良い。
この場合には、ベベル角φが大きい場合には、図８に示すように境界部全体にわたってリニアスキャン実施工程を実施する。また、ベベル角φが小さい場合には、図９に示すように示すように境界部全体にわたってタンデムスキャン実施工程を実施することで、最小限の大きさの探触子１１０で、境界部全体にわたって探触子１１０の位置をずらすことなく一度に欠陥の検出を行うことができる。
【００３５】
また、上記においては、溶接箇所２０３幅方向両側に探触子１１０を配置して、一方の探触子１１０Ａで一方側の境界部周囲の熱影響部２０６を検査し、他方の探触子１１０Ｂで他方側の境界部周囲の熱影響部２０６を検査するものとしたが、溶接箇所２０３の片側のみに一つの探触子１１０を配置して、当該探触子１１０により両側の熱影響部２０６を検査するものとしても良い。
すなわち、まず、探触子１１０が配置された側の片側の熱影響部２０６について、図３及び図４に基づいて説明した測定方法同様に第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５のベベル角φ１、φ２に応じて屈折角を設定し、タンデムスキャン実施工程及びリニアスキャン実施工程を実施する。
【００３６】
次に、図１０に示すように、探触子１１０が配置された側と反対側の第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５のそれぞれについて、そのベベル角φ１、φ２に応じて垂直に反射させるように、屈折角θ１を設定する。これにより、第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５で反射された反射波は、入射波と同じ経路で各振動子１１３に受信され、欠陥を検出することができる。
このため、図１０に示すような管径が軸方向に一定の直管２００Ｃと、管径が軸方向に変化するテーパ管２００Ｄとの溶接継手部においても、直管２００Ｃ側からのみ、テーパ管２００Ｄの形状の影響を受けることなく両側の熱影響部２０６の欠陥の検出を行うことができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態の超音波探傷試験方法によれば、探触子１１０から送信させて探傷面２０１から被検体２００内部へと入射させる超音波の屈折角θ１を、溶接箇所２０３の境界部のベベル角φ１、φ２の大きさに応じて、当該探触子１１０の複数の振動子１１３の少なくとも一部で受信するように調整している。このため、被検体２００の溶接箇所２０３の幅方向片側からのみでも、熱影響部２０６における欠陥を検出することができる。また、本実施形態では、境界部のベベル角φ１、φ２に応じて、探触子１１０から送信させて探傷面２０１から被検体２００内部へと入射させる超音波の屈折角θ１を調整して、複数の振動子１１３を有する一つの探触子１１０で送受信可能としている。このため、複数の探触子１１０を用いて互いの位置関係を調整する必要なく、容易かつ正確に、熱影響部２０６における欠陥を検出する試験を実施することができる。
【００３８】
ここで、ＴＯＦＤ法で同じ被検体２００について超音波探傷試験を実施する場合には、両側に探触子１１０を配置して、一方側の境界部について検査をした後に、他方側の境界部について検査を行う。さらに、表面付近については、両側それぞれについて別途斜角探傷法により検査を行う必要があり、計４回の試験を実施する必要がある。しかしながら、本実施形態の超音波探傷試験においては、同じ探触子で送受信を実施することから、両側の探触子でそれぞれ同時に超音波探傷試験を実施することでき、すなわち最大で１試験回数で溶接箇所両側の熱影響部について欠陥を検出することができる。また、本実施形態の超音波探傷試験方法では、反射波を利用して欠陥を検出し、ＴＯＦＤ法のように回折波を利用していないことから、熱影響部で検出される欠陥と、溶接箇所内部における欠陥とを時間的に分離することができ、両者の識別が容易である。
【００３９】
また、リニアスキャン実施工程（第一の超音波送受信工程）では、境界部で略垂直に反射させるように、屈折角を設定することで、探触子１１０から送信された超音波は、境界部で反射した後に再びほぼ同じ経路をもって当該探触子１１０に受信されることとなり、最小限の大きさの探触子１１０で送受信を実施することができる。
【００４０】
さらに、探触子１１０から送信される超音波を小さな屈折角で横波のモードで探傷面２０１から入射させることで、入射した屈折波Ｓ１は、探傷面２０１と対向する面で、大きな反射角をもって縦波のモードで反射することとなる。このため、ベベル角の大きな境界部においても、探触子１１０を溶接箇所２０３から幅方向に離間させることなく超音波を垂直に反射させて、当該探触子１１０で受信させることができる。
【００４１】
特に、ベベル角φの大小によりリニアスキャン実施工程（第一の超音波送受信工程）と（タンデムスキャン実施工程）第二の超音波送受信工程を組み合わせることで、同一の探触子１１０で、溶接箇所２０３の幅方向に位置を変えることなく、被検体２００の厚さ方向全体にわたって熱影響部２０６の欠陥の有無を検出することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ 探触子
１１３ 振動子
２００ 被検体
２０１ 探傷面
２０２ 裏面（探傷面と対向する面）
２０３ 溶接箇所
２０４ 第一の境界部
２０５ 第二の境界部
２０６ 熱影響部
Ｓ１ 屈折波
θ１ 屈折角
φ、φ１、φ２ ベベル角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を利用して非破壊検査を行う超音波探傷試験法に関し、特に溶接箇所の熱影響部の欠陥を探傷するための超音波探傷試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力プラント等の配管溶接部検査においては、非破壊検査として超音波探傷試験が実施され、当該試験により溶接箇所の境界部周囲に形成される熱影響部における欠陥を検出している。このような超音波探傷試験法としては、例えば回折波を利用したＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｒｉｇｈｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法が知られている。具体的には、溶接箇所の幅方向一方側に送信用の探触子を配置するとともに、幅方向他方側に受信用の探触子を配置する。そして、送信用の探触子から被検体内部へ溶接箇所に向けて超音波を送信し、当該超音波が欠陥で回折されたものを受信用の探触子で受信することで、欠陥を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の方法としては、反射波を利用したタンデム法が知られている。具体的には、溶接箇所の幅方向片側に送信用の探触子及び受信用の探触子を配置する。そして、送信用の探触子から所定の角度で被検体の内部へ探傷面と対向する面に向けて超音波を送信し、当該面及び溶接箇所の境界部で反射したものを受信用の探触子で受信することで、欠陥を検出している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１４８９５９号公報
【特許文献２】特許第３７３９３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようなＴＯＦＤ法では、送信用の探触子と受信用の探触子との間で、溶接箇所内部にブローホール等の欠陥が存在すると、当該溶接箇所内部の欠陥で回折したものも受信用の探触子で受信してしまうこととなり、熱影響部の欠陥だけを正確に識別することができなかった。また、ＴＯＦＤ法では、探傷面近傍の欠陥を検出することができないため、溶接箇所の厚さ方向全域を検査するためには、探傷面近傍について斜角探傷法など別の手法を組み合わせる必要があり、片側の熱影響部だけでも２回以上試験を実施する必要があった。さらに、溶接箇所の幅方向両側に探触子を配置する必要があるため、溶接箇所幅方向片側で平坦な探傷面が形成されていない場合には適用できないという問題があった。
一方、特許文献２のようなタンデム法では、溶接箇所幅方向片側で平坦な探傷面が形成されてさえいれば、超音波探傷試験を実施することができ、また、溶接箇所内部におけるブローホール等の欠陥を検出してしまうこともない。しかしながら、送信用の探触子から所定の角度で超音波を送信したとしても、溶接箇所の境界部におけるベベル角の大きさによって、探傷面と対向する面及び境界部で反射されて探傷面に戻ってくる時の位置が異なってしまう。このため、タンデム法では、送信用の探触子と受信用の探触子との相対位置を、境界部のベベル角に応じて設定し、また、検査中は互いの位置関係を正確に保っておく必要があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、最小限の装置構成で容易かつ正確に溶接箇所における境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出可能な超音波探傷試験方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、所定のベベル角をもって溶接された被検体における溶接箇所の境界部周囲に形成された熱影響部の欠陥を検出するための超音波探傷試験方法であって、複数の振動子で構成された探触子を前記被検体の探傷面に配置し、前記探触子から送信させて前記探傷面から前記被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を、前記溶接箇所の前記境界部のベベル角の大きさに応じて、当該探触子の複数の前記振動子の少なくとも一部で受信するように調整することを特徴としている。
【０００８】
この方法によれば、探触子から送信させて前記探傷面から前記被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を、前記溶接箇所の前記境界部のベベル角の大きさに応じて、当該探触子の複数の前記振動子の少なくとも一部で受信するように調整していることで、被検体の溶接箇所の幅方向片側からのみで、熱影響部における欠陥を検出することができる。また、境界部のベベル角に応じて、探触子から送信させて探傷面から被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を調整して、複数の振動子を有する一つの探触子で送受信可能としていることで、複数の探触子を用いて互いの位置関係を調整する必要なく、容易かつ正確に、熱影響部における欠陥を検出する試験を実施することができる。
【０００９】
また、上記の超音波探傷試験方法において、前記境界部で略垂直に反射させるように、前記屈折角を設定し、前記探触子で超音波を送受信させる第一の超音波送受信工程を備えることを特徴としている。
【００１０】
この方法によれば、第一の超音波送受信工程では、境界部で略垂直に反射させるように、屈折角を設定することで、探触子から送信された超音波は、境界部で反射した後に再びほぼ同じ経路をもって当該探触子に受信されることとなり、最小限の大きさの探触子で送受信を実施することができる。
【００１１】
また、上記の超音波探傷試験方法において、前記第一の超音波送受信工程では、前記探傷面から前記被検体内部へと、超音波を横波のモードの屈折波で入射させ、前記探傷面と対向する面で反射させて縦波のモードに変換させて、該縦波のモードで前記境界部で反射させることを特徴としている。
【００１２】
この方法によれば、探触子から送信される超音波を小さな屈折角で横波のモードで探傷面から入射させることで、入射した屈折波は、探傷面と対向する面で、大きな反射角をもって縦波のモードで反射することとなる。このため、ベベル角の大きな境界部においても、探触子を溶接箇所から幅方向に離間させることなく超音波を垂直に反射させて、当該探触子で受信させることができる。
【００１３】
また、上記の超音波探傷試験方法において、前記探傷面から前記被検体内部へと入射する屈折波と同一のモードで前記探傷面と対向する面及び前記境界面で反射させた反射波を受信するように、前記探触子で送受信させる第二の超音波送受信工程を備え、前記境界部のベベル角が前記被検体の厚さ方向に変化する場合に、前記ベベル角が相対的に大きい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第一の超音波送受信工程を実施し、前記ベベル角が相対的に小さい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第二の超音波送受信工程を実施することを特徴としている。
【００１４】
この方法によれば、ベベル角の大小により第一の超音波送受信工程と第二の超音波送受信工程を組み合わせることで、同一の探触子で、溶接箇所の幅方向に位置を変えることなく、被検体の厚さ方向全体にわたって熱影響部の欠陥の有無を検出することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の超音波探傷試験方法によれば、容易かつ正確に溶接箇所における境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の超音波探傷試験で使用される超音波探傷システムの一例を示す概要図である。
【図２】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法で送信される超音波の挙動を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、タンデムスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、リニアスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図５】実施例の超音波探傷試験方法において、タンデムスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図６】実施例の超音波探傷試験方法において、リニアスキャン実施工程を説明する断面図である。
【図７】実施例の超音波探傷試験方法において、同一モードで裏面反射させて境界部に垂直反射させる場合を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、境界部全体が大きなベベル角を有する場合を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、境界部全体が小さなベベル角を有する場合を説明する断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の超音波探傷試験方法において、探触子が配置された側と反対側の境界部を試験する場合を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図１から図１０に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の超音波探傷試験に利用する超音波探傷システムの一例を示している。図１及び図２に示すように、超音波探傷システム１００は、二つの探触子１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、二つの探触子１１０から送信される超音波の制御、及び受信される超音波の解析を行う信号処理装置１２０とを備える。信号処理装置１２０は、情報を入力するためのボタンやノブ等の入力手段１２１と、情報を出力するためのディスプレイ等の出力手段１２２とを有する。
【００１８】
また、探触子１１０は、複数の振動子１１３が配列した送受信面１１１ａを具備して超音波を送受信可能なフェーズドアレイを構成する探触子本体１１１と、探触子本体１１１を傾斜して探傷面２０１上に取り付けるウェッジ１１２とを有する。探触子本体１１１を構成する複数の振動子１１３は、圧電素子からなり、それぞれが信号処理装置１２０からの電気信号に入力に基づいて、各々独立して振動して超音波を発振し、また、受信することが可能となっている。このため、探触子本体１１１は、信号処理装置１２０の制御のもと、複数の振動子１１３の全部または一部から、所望の角度で超音波を送信させることが可能であるとともに、複数の振動子１１３の全部または一部で入力される超音波を受信し、電気信号として信号処理装置１２０へ出力することが可能となっている。
【００１９】
ウェッジ１１２は、探傷面２０１に密着して取り付けられる接触面１１２ａを有するとともに、探触子本体１１１における超音波の送受信が行われる送受信面１１１ａが密着して取り付けられる取付面１１２ｂを具備する。このため、探触子本体１１１の送受信面１１１ａから、送受信面１１１ａに交差する方向に縦波のモードで送信される超音波は、探傷面２０１に対して傾斜した方向にウェッジ１１２の内部を伝播し、探傷面２０１においてウェッジ１１２及び被検体２００の材質に応じた屈折角で屈折して、探傷面２０１から被検体２００内部へと入射される。
【００２０】
ここで、探傷面２０１に垂直な軸線Ｌに対して、探触子本体１１１から探傷面２０１に入射する超音波Ｓ１の入射角をθ０、探傷面２０１で屈折して被検体２００内部へと伝播する屈折波Ｓ１の屈折角をθ１とし、また、ウェッジ１１２における音速をＶ０、被検体２００における音速をＶ１とすると、以下の関係式が成立する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
ここで、探触子１１０の各振動子１１３から発振されウェッジ１１２内を伝播する超音波Ｓ１は、縦波のモードであり、Ｖ０には縦波のモードにおける音速が入力される。＜数１＜から、所望のモード（例、鋼の場合Ｖ１が縦波の場合５９００ｍ／Ｓ、横波の場合３２００ｍ／Ｓ）でフェーズドアレイの制御中心角となる屈折角θ１となる入射角θ０を決定することができる。
【００２３】
また、屈折角θ１で被検体２００の内部を伝播する屈折波Ｓ１は、溶接箇所の境界部や探傷面２０１と反対側の裏面２０２で反射する。なお、以下では説明を容易なものとするために、探傷面２０１と裏面２０２は平行であるものとし、裏面２０２での入射角が探傷面２０１での屈折角θ１と等しいものとして説明するが、裏面２０２が探傷面２０１と平行でない場合には、以下のθ１を裏面２０２に垂直な軸に対する角度に置き換えれば良い。そして、横波のモードで裏面２０２に入射する場合、入射角θ１が被検体２００の材質によって決定される第２の臨界角θｃ２より大きい場合には、反射角θ２が入射角θ１と同じ大きさで同一モードとなる横波のモードだけの反射波Ｓ２で反射することとなる。また、入射角θ１が第２の臨界角θｃ２以下である場合には、横波のモードで反射するとともに、＜数２＞を満たす反射角θ３で縦波のモードの反射波Ｓ３で反射することとなる。ここで、縦波のモードでの音速Ｖ１Ｌは、横波のモードでの音速Ｖ１Ｓよりも大きいため、入射角に対して反射角が音速比Ｖ１Ｌ／Ｖ１Ｓに対応する比率だけ大きくなる。
【００２４】
【数２】
【００２５】
縦波のモードで裏面２０２に入射する場合も同様であり、第２の臨界角θｃ２と対応する角度を臨界角として、当該臨界角未満である場合には入射角と同じ大きさの反射角で同一モードとなる縦波のモードで反射するとともに、＜数２＞を満たす反射角で横波のモードでも反射し、また、当該第２の臨界角θｃ２以上である場合には＜数２＞を満たす反射角で横波のモードだけで反射することになる。
【００２６】
そして、本実施形態では、＜数１＞及び＜数２＞の関係式に基づいて、探触子本体１１１から送信され探傷面２０１から被検体２００内部へと伝播する屈折波Ｓ１が溶接箇所の境界部で反射した反射波を、同じ探触子１１０で受信可能とするような屈折角θ１を求め、当該屈折角θ１となるような入射角θ０となるように探触子本体１１１の振動子１１３から超音波を送信させる。そして、本実施形態の超音波探傷試験方法は、検査対象となる被検体２００の溶接箇所において、境界部周囲に形成される熱影響部の欠陥を検出するためのもので、境界部のベベル角に応じて屈折角θ１を変化させることに特徴がある。
【００２７】
次に、被検体２００の溶接箇所２０３の境界部周囲の熱影響部の欠陥を検出方法について具体的に説明する。図１に示すように、被検体２００は、２つの同一材料からなる板状部材２００Ａ、２００Ｂを突き合わせ溶接して構成されたものである。ここで、各板状部材２００Ａ、２００Ｂは、それぞれ厚さ方向に二つの異なるベベル角φ１、φ２を有する開先形状を有しており、表面（探傷面２０１）に対する角度であるベベル角φ１、φ２は、表面側の第一の境界部２０４の方が裏面２０２側の第二の境界部２０５よりも小さな角度に設定されている。そして、このような被検体２００に対して以下のように第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５の周囲に形成された熱影響部２０６の欠陥の検出を実施する。
【００２８】
まず、図１に示すように、探触子配置工程として、２つの探触子１１０を溶接箇所２０３の幅方向両側に配置する。次に、図３に示すように、タンデムスキャン実施工程（第二の超音波送受信工程）として、第一の境界部２０４についてその周囲の熱影響部２０６の欠陥の検出を行う。なお、図３では、図１及び図２に示される探触子本体１１１及びウェッジ１１２で構成される探触子１１０を簡略化して表示しており、ウェッジ１１２における接触面１１２ａの範囲のみを表示している。以下、図４〜図１０でも同様である。すなわち、図３に示すように、それぞれの探触子１１０において、溶接箇所２０３から離間した範囲Ａと対応する複数の振動子１１３から超音波を送信させ、被検体２００内部を伝播させて裏面２０２で反射させた後、第一の境界部２０４で反射させて、再び同じ探触子１１０の溶接箇所２０３に近接した範囲Ｂと対応する複数の振動子１１３で受信させるように、探傷面２０１から被検体２００内部を伝播する屈折波Ｓ１の屈折角を設定する。
【００２９】
次に、リニアスキャン実施工程（第一の超音波送受信工程）として、第二の境界部２０５についてその周囲の熱影響部２０６の欠陥の検出を行う。すなわち、図４に示すように、それぞれの探触子１１０において、探触子１１０の全部または一部の振動子１１３から超音波を送信させ、被検体２００内部に横波のモードで伝播させ、裏面２０２で縦波のモードで反射させて、第二の境界部２０５で垂直に反射させるように、屈折角を設定する。
すなわち、第二の境界部２０５のベベル角φ２から、裏面２０２での反射角θ３を求める。次に、反射角θ３及び＜数２＞から、裏面２０２での入射角θ１、すなわち屈折角θ１を求めることができる。このため、当該屈折角θ１となるように範囲Ｃと対応する振動子１１３で超音波を送信させることで、同範囲Ｃにおいて第二の境界部２０５からの反射波を受信することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本実施形態の実施例について説明する。
図５から図７に示すように、厚さが５０ｍｍの２つの板状部材２００Ａ、２００Ｂを、表面から深さ３０ｍｍまで第一の境界部２０４として、ベベル角φ１を５度に設定するとともに、残りの裏面２０２までを第二の境界部２０５としてベベル角φ２を２０度に設定して、両者を溶接して構成した被検体２００の熱影響部２０６を検査する場合を例としている。
【００３１】
そして、図５に示すように、屈折角θ１を３５度として第一の境界部２０４にタンデムスキャン実施工程を実施すると、幾何学的条件により送信用の振動子１１３としては、第一の境界部２０４上端から６５．８ｍｍまで必要となり、当該送信用の振動子１１３よりも溶接箇所２０３側を受信用の振動子１１３として、第一の境界部２０４で反射して探傷面２０１に垂直な軸Ｌに対して４５度で入射する超音波を受信することができる。
【００３２】
リニアスキャン実施工程では、第二の境界部２０５のベベル角φ２が２０度であるから、裏面２０２における反射角θ２は７０度に設定される。このため、モード変換波を利用する場合には＜数２＞から屈折角（入射角）θ１を逆算すると、３０度となる。すると、図６に示すように、幾何学的条件により、第一の境界部２０４上端から８３．２ｍｍまで必要となる。すなわち、探傷面２０１において第一の境界部２０４上端から８３．２ｍｍの範囲で送信または受信を実施可能な大きさの探触子１１０を用いることで、一つの探触子１１０で上記被検体２００に対して、タンデムスキャン実施工程及びリニアスキャン実施工程を、溶接箇所２０３の幅方向に移動させることなく実施することができる。
【００３３】
一方、横波のモードで裏面２０２で反射させて第二の境界部２０５に垂直に入射し、その反射波を測定する場合には、図７に示すように、第一の境界部２０４の上端から１９２．８ｍｍの範囲で探触子１１０によって送信または受信することで同様の測定が可能であるが、タンデムスキャン実施工程を同じ位置で実施可能とするには、探触子１１０の大きさが１９２．８ｍｍと大きくなってしまう。
以上のように、モード変換を利用することにより、単独のモードの超音波のみを利用する場合と比較して、タンデムスキャン実施工程を同じ位置で実施可能としつつ、探触子１１０の大きさを１９２．８ｍｍから８３．２ｍｍへと２分１以下にまで小型化することができる。
【００３４】
なお、上記においては、二つの大きさの異なるベベル角φ１、φ２に設定された第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５を有する溶接箇所２０３について検査するものとしたが、これに限るものではなく、単一のベベル角φを有する溶接箇所２０３について適用するものとしても良い。
この場合には、ベベル角φが大きい場合には、図８に示すように境界部全体にわたってリニアスキャン実施工程を実施する。また、ベベル角φが小さい場合には、図９に示すように示すように境界部全体にわたってタンデムスキャン実施工程を実施することで、最小限の大きさの探触子１１０で、境界部全体にわたって探触子１１０の位置をずらすことなく一度に欠陥の検出を行うことができる。
【００３５】
また、上記においては、溶接箇所２０３幅方向両側に探触子１１０を配置して、一方の探触子１１０Ａで一方側の境界部周囲の熱影響部２０６を検査し、他方の探触子１１０Ｂで他方側の境界部周囲の熱影響部２０６を検査するものとしたが、溶接箇所２０３の片側のみに一つの探触子１１０を配置して、当該探触子１１０により両側の熱影響部２０６を検査するものとしても良い。
すなわち、まず、探触子１１０が配置された側の片側の熱影響部２０６について、図３及び図４に基づいて説明した測定方法同様に第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５のベベル角φ１、φ２に応じて屈折角を設定し、タンデムスキャン実施工程及びリニアスキャン実施工程を実施する。
【００３６】
次に、図１０に示すように、探触子１１０が配置された側と反対側の第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５のそれぞれについて、そのベベル角φ１、φ２に応じて垂直に反射させるように、屈折角θ１を設定する。これにより、第一の境界部２０４及び第二の境界部２０５で反射された反射波は、入射波と同じ経路で各振動子１１３に受信され、欠陥を検出することができる。
このため、図１０に示すような管径が軸方向に一定の直管２００Ｃと、管径が軸方向に変化するテーパ管２００Ｄとの溶接継手部においても、直管２００Ｃ側からのみ、テーパ管２００Ｄの形状の影響を受けることなく両側の熱影響部２０６の欠陥の検出を行うことができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態の超音波探傷試験方法によれば、探触子１１０から送信させて探傷面２０１から被検体２００内部へと入射させる超音波の屈折角θ１を、溶接箇所２０３の境界部のベベル角φ１、φ２の大きさに応じて、当該探触子１１０の複数の振動子１１３の少なくとも一部で受信するように調整している。このため、被検体２００の溶接箇所２０３の幅方向片側からのみでも、熱影響部２０６における欠陥を検出することができる。また、本実施形態では、境界部のベベル角φ１、φ２に応じて、探触子１１０から送信させて探傷面２０１から被検体２００内部へと入射させる超音波の屈折角θ１を調整して、複数の振動子１１３を有する一つの探触子１１０で送受信可能としている。このため、複数の探触子１１０を用いて互いの位置関係を調整する必要なく、容易かつ正確に、熱影響部２０６における欠陥を検出する試験を実施することができる。
【００３８】
ここで、ＴＯＦＤ法で同じ被検体２００について超音波探傷試験を実施する場合には、両側に探触子１１０を配置して、一方側の境界部について検査をした後に、他方側の境界部について検査を行う。さらに、表面付近については、両側それぞれについて別途斜角探傷法により検査を行う必要があり、計４回の試験を実施する必要がある。しかしながら、本実施形態の超音波探傷試験においては、同じ探触子で送受信を実施することから、両側の探触子でそれぞれ同時に超音波探傷試験を実施することでき、すなわち最大で１試験回数で溶接箇所両側の熱影響部について欠陥を検出することができる。また、本実施形態の超音波探傷試験方法では、反射波を利用して欠陥を検出し、ＴＯＦＤ法のように回折波を利用していないことから、熱影響部で検出される欠陥と、溶接箇所内部における欠陥とを時間的に分離することができ、両者の識別が容易である。
【００３９】
また、リニアスキャン実施工程（第一の超音波送受信工程）では、境界部で略垂直に反射させるように、屈折角を設定することで、探触子１１０から送信された超音波は、境界部で反射した後に再びほぼ同じ経路をもって当該探触子１１０に受信されることとなり、最小限の大きさの探触子１１０で送受信を実施することができる。
【００４０】
さらに、探触子１１０から送信される超音波を小さな屈折角で横波のモードで探傷面２０１から入射させることで、入射した屈折波Ｓ１は、探傷面２０１と対向する面で、大きな反射角をもって縦波のモードで反射することとなる。このため、ベベル角の大きな境界部においても、探触子１１０を溶接箇所２０３から幅方向に離間させることなく超音波を垂直に反射させて、当該探触子１１０で受信させることができる。
【００４１】
特に、ベベル角φの大小によりリニアスキャン実施工程（第一の超音波送受信工程）と（タンデムスキャン実施工程）第二の超音波送受信工程を組み合わせることで、同一の探触子１１０で、溶接箇所２０３の幅方向に位置を変えることなく、被検体２００の厚さ方向全体にわたって熱影響部２０６の欠陥の有無を検出することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ 探触子
１１３ 振動子
２００ 被検体
２０１ 探傷面
２０２ 裏面（探傷面と対向する面）
２０３ 溶接箇所
２０４ 第一の境界部
２０５ 第二の境界部
２０６ 熱影響部
Ｓ１ 屈折波
θ１ 屈折角
φ、φ１、φ２ ベベル角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のベベル角をもって溶接された被検体における溶接箇所の境界部周囲に形成された熱影響部の欠陥を検出するための超音波探傷試験方法であって、
複数の振動子で構成された探触子を前記被検体の探傷面に配置し、前記探触子から送信させて前記探傷面から前記被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を、前記溶接箇所の前記境界部のベベル角の大きさに応じて、当該探触子の複数の前記振動子の少なくとも一部で受信するように調整することを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷試験方法において、
前記境界部で略垂直に反射させるように、前記屈折角を設定し、前記探触子で超音波を送受信させる第一の超音波送受信工程を備えることを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波探傷試験方法において、
前記第一の超音波送受信工程では、前記探傷面から前記被検体内部へと、超音波を横波のモードの屈折波で入射させ、前記探傷面と対向する面で反射させて縦波のモードに変換させて、該縦波のモードで前記境界部で反射させることを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波探傷試験方法において、
前記探傷面から前記被検体内部へと入射する屈折波と同一のモードで前記探傷面と対向する面及び前記境界面で反射させた反射波を受信するように、前記探触子で送受信させる第二の超音波送受信工程を備え、
前記境界部のベベル角が前記被検体の厚さ方向に変化する場合に、前記ベベル角が相対的に大きい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第一の超音波送受信工程を実施し、前記ベベル角が相対的に小さい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第二の超音波送受信工程を実施することを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項１】
所定のベベル角をもって溶接された被検体における溶接箇所の境界部周囲に形成された熱影響部の欠陥を検出するための超音波探傷試験方法であって、
複数の振動子で構成された探触子を前記被検体の探傷面に配置し、前記探触子から送信させて前記探傷面から前記被検体内部へと入射させる超音波の屈折角を、前記溶接箇所の前記境界部のベベル角の大きさに応じて、当該探触子の複数の前記振動子の少なくとも一部で受信するように調整することを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷試験方法において、
前記境界部で略垂直に反射させるように、前記屈折角を設定し、前記探触子で超音波を送受信させる第一の超音波送受信工程を備えることを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波探傷試験方法において、
前記第一の超音波送受信工程では、前記探傷面から前記被検体内部へと、超音波を横波のモードの屈折波で入射させ、前記探傷面と対向する面で反射させて縦波のモードに変換させて、該縦波のモードで前記境界部で反射させることを特徴とする超音波探傷試験方法。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波探傷試験方法において、
前記探傷面から前記被検体内部へと入射する屈折波と同一のモードで前記探傷面と対向する面及び前記境界面で反射させた反射波を受信するように、前記探触子で送受信させる第二の超音波送受信工程を備え、
前記境界部のベベル角が前記被検体の厚さ方向に変化する場合に、前記ベベル角が相対的に大きい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第一の超音波送受信工程を実施し、前記ベベル角が相対的に小さい前記厚さ方向の範囲に対しては前記第二の超音波送受信工程を実施することを特徴とする超音波探傷試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１６３８１４（Ｐ２０１１−１６３８１４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４３９３（Ｐ２０１０−２４３９３）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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