超音波検査用探触子および超音波検査装置
【課題】検査対象の内面形状に影響されることなく、探傷能力を維持したまま探傷に要する時間の短縮を図ることができる超音波検査用探触子および超音波検査装置を提供する。
【解決手段】被検体Ｔに超音波を送信するとともに、被検体Ｔから反射した超音波を検出する複数の振動子が配列された第１探触子２１および第２探触子２２が設けられ、第１探触子２１は、第２探触子２２よりも被検体Ｔにおける欠陥に近い側に配置され、第１探触子２１は被検体Ｔにおける第１探触子２１および第２探触子２２が配置された表面Ｔ２と反対側の裏面Ｔ５を伝播する縦波の超音波、および、表面Ｔ２から被検体Ｔの内部に向かって伝播する横波の超音波を発生させ、第２探触子２２は、表面Ｔ２を伝播する縦波の超音波、および、表面Ｔ２から被検体Ｔの内部に向かって伝播する縦波の超音波を発生させることを特徴とする。
【解決手段】被検体Ｔに超音波を送信するとともに、被検体Ｔから反射した超音波を検出する複数の振動子が配列された第１探触子２１および第２探触子２２が設けられ、第１探触子２１は、第２探触子２２よりも被検体Ｔにおける欠陥に近い側に配置され、第１探触子２１は被検体Ｔにおける第１探触子２１および第２探触子２２が配置された表面Ｔ２と反対側の裏面Ｔ５を伝播する縦波の超音波、および、表面Ｔ２から被検体Ｔの内部に向かって伝播する横波の超音波を発生させ、第２探触子２２は、表面Ｔ２を伝播する縦波の超音波、および、表面Ｔ２から被検体Ｔの内部に向かって伝播する縦波の超音波を発生させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に配管の突合せ溶接部の検査に用いて好適な超音波検査用探触子および超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ボイラチューブなどの小口径配管における突合せ溶接部の品質検査には放射線透過試験及び超音波探傷試験が行われている。このうち超音波探傷では、横波の超音波を使用した斜角探傷法や、クリーピング波を使用したクリーピング探傷法など、種々の探傷法が用いられている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
放射線透過試験においては、試験中に部外者は管理区域外への退避が必要であるため溶接作業等の他の作業が同時にできない、また作業者の被爆の問題もあり、超音波探傷試験に代替可能なものについては、代替した方が望ましい。
一方、超音波探傷試験については、上述の斜角探傷法では、超音波を配管の内面でスキップさせることで、配管の全板厚における欠陥の有無を、クリーピング探傷法と比較して、高い精度で検出できるという長所があることが知られている。
その一方で、クリーピング探傷法では、超音波の広がりにより、配管の全板厚における欠陥の有無を、斜角探傷法と比較して、短時間で検出できるという長所があることが知られている。
【０００４】
そのため、超音波探傷を行う対象に応じて、斜角探傷法およびクリーピング探傷法の一方または両方を用いて欠陥の有無の検査が行われる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００６−０３０２１８号公報
【特許文献２】特開２００８−０２６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の斜角探傷法では、超音波を配管の内面でスキップさせるため、内面が平滑なスムース管でしか用いることができず、螺旋状に溝が形成されているライフル管では、斜角探傷法による欠陥の有無の検査ができないという問題があった。さらに、クリーピング探傷法と比較して、斜角探傷法は、探触子を走査する必要があるため、欠陥の有無の検査に要する時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
その一方で、クリーピング探傷法では、斜角探傷法と比較して、欠陥の検出能力が低いという短所があった。例えば、直径が１ｍｍ程度のブローホールの検出が困難であるという短所があった。
【０００８】
さらに、斜角探傷法およびクリーピング探傷法の両者を実施する場合、例えば、スムース管およびライフル管の両者の探傷を十分に実施する場合には、対応する探触子が異なることから探触子を付け替える必要があり、探傷に要する時間が長くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、検査対象の内面形状に影響されることなく、探傷能力を維持したまま探傷に要する時間の短縮を図ることができる超音波検査用探触子および超音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の超音波検査用探触子は、被検体に超音波を送信するとともに、前記被検体から反射した超音波を検出する複数の振動子が配列された第１探触子および第２探触子が設けられ、前記第１探触子は、前記第２探触子よりも前記被検体における欠陥に近い側に配置され、前記第１探触子は、前記被検体における前記第１および第２探触子が配置された表面と反対側の裏面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する横波の超音波を発生させ、前記第２探触子は、前記表面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する縦波の超音波を発生させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第１探触子によって裏面を伝播する縦波の超音波（２次クリーピング波）を発生させるとともに、第２探触子によって、欠陥において反射した２次クリーピング波を検出することにより、裏面の形状に関わらず、裏面における欠陥（例えば、溶け込み不足（Ｉｎｃｏｐｌｅｔｅ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ））の有無を検査することができる。その一方で、第２探触子によって表面を伝播する縦波の超音波（クリーピング波）を発生させるとともに、第１探触子によって、欠陥において反射したクリーピング波を検出することにより、表面の形状に関わらず、表面における欠陥（例えば、融合不良（Ｌａｃｋ ｏｆ Ｆｕｓｉｏｎ））の有無を検査することができる。
さらに、クリーピング波および２次クリーピング波を利用して（クリーピング探傷法により）欠陥の有無を検査するため、斜角探傷法と比較して、探傷に要する時間を短くすることができる。
【００１２】
第１探触子によって表面から被検体の内部に向って伝播する横波の超音波を発生させるとともに、第２探触子によって、欠陥において反射した横波の超音波を検出すること、言い換えると、横波斜角探傷法により欠陥の有無を検査することができる。同様に、第２探触子によって表面から被検体の内部に向って伝播する縦波の超音波を発生させるとともに、第１探触子によって、欠陥において反射した縦波の超音波を検出すること、言い換えると、縦波斜角探傷法により欠陥の有無を検査することができる。
さらに、斜角探傷法を用いて欠陥の有無を検査するため、クリーピング探傷法と比較して、高い精度で欠陥の有無を検査することができる。
【００１３】
さらに、第１探触子および第２探触子が設けられているため、本発明の超音波検査用探触子は、交換することなく、斜角探傷法およびクリーピング探傷法による欠陥の有無の検査に用いることができる。
【００１４】
本発明の超音波検査装置は、上記本発明に記載の超音波検査用探触子と、前記第１探触子の前記複数の振動子、および、前記第２探触子の前記複数の振動子における超音波の送信タイミングを制御する送信部と、受信部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、上記本発明の超音波検査用探触子が設けられ、送信部により、第１探触子の複数の振動子、および、第２探触子の複数の振動子における超音波の送信タイミングが制御される。そのため、第１探触子による裏面を伝播する縦波の超音波、および、表面から前記被検体の内部に向かって伝播する横波の超音波の発生を制御するとともに、第２探触子による表面を伝播する縦波の超音波、および、表面から被検体の内部に向かって伝播する縦波の超音波の発生を制御することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の超音波検査用探触子および超音波検査装置によれば、クリーピング探傷法に用いられるクリーピング波を第１探触子により発生させ、２次クリーピング波を第２探触子により発生させるとともに、斜角探傷法に用いられる横波の超音波を第１探触子により発生させ、縦波の超音波を第２探触子により発生させるため、検査対象の内面形状に影響されることなく、探傷能力を維持したまま探傷に要する時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１の探触子部がボイラチューブに配置された状態を説明する模式図である。
【図３】横波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
【図４】クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
【図５】縦波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態に係る超音波探傷装置について、図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波探傷装置の概略を説明する模式図である。図２は、図１の探触子部がボイラチューブに配置された状態を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明をボイラチューブ（被検体）Ｔの突合せ溶接部Ｔ１における溶融不良や、溶け込み不足などの欠陥の有無を検出する超音波探傷装置１に適用して説明する。
超音波探傷装置１には、図１に示すように、一対の探触子部（超音波検査用探触子）２と、制御部３と、情報処理部４と、が主に設けられている。
【００１９】
ここで、本実施形態におけるボイラチューブＴは、図２に示すように、外周面（表面）Ｔ２を有するとともに、内周面Ｔ３にライフル溝Ｔ４が形成されたものであって、内周面Ｔ３における突合せ溶接部Ｔ１の近傍は、ボイラチューブＴの肉厚を合わせるシンニング部（裏面）Ｔ５が設けられたものに適用して説明する。
シンニング部Ｔ５の表面は、内周面Ｔ３と異なり円筒面状に形成されている。
【００２０】
探触子部２は、図２に示すように、ボイラチューブＴにおける突合せ溶接部Ｔ１の近傍に配置され、超音波をボイラチューブＴに向けて送信するとともに、ボイラチューブＴおよび突合せ溶接部Ｔ１から反射した超音波を検出するものである。
探触子部２には、第１探触子２１と、第２探触子２２と、第１ウェッジ２３と、第２ウェッジ２４と、が主に設けられており、第１探触子２１および第２探触子２２のそれぞれから発生した超音波は第１ウェッジ２３および第２ウェッジ２４を介してボイラチューブＴ内に入射する。
【００２１】
第１探触子２１および第２探触子２２は、超音波を送信するとともに、欠陥から反射した超音波を検出するものであって、ボイラチューブＴの突合せ溶接部Ｔ１における融合不良や、溶け込み不足などの欠陥の検出に用いられるものである。
さらに、第１探触子２１および第２探触子２２は、超音波の送信および超音波の検出を行う複数の振動子が面上に配列された、フェイズドアレイ探触子である。
【００２２】
第１探触子２１は、図２に示すように、探触子部２におけるボイラチューブＴの欠陥が存在する側（突合せ溶接部Ｔ１側）に配置され、第１ウェッジ２３を介してボイラチューブＴと対向して配置されている。
【００２３】
第２探触子２２は、探触子部２におけるボイラチューブＴの欠陥が存在する側と反対側に配置、言い換えると、突合せ溶接部Ｔ１から離れる方向に向かって、第１探触子２１、第２探触子２２の順に配置されている。さらに、第２ウェッジ２４を介してボイラチューブＴと対向して配置されている。
【００２４】
以後、探触子部２における第１探触子２１が配置されている側を前側、第２探触子２２が配置されている側を後側として表記する。
【００２５】
第１探触子２１および第２探触子２２は、前側から後側に向かって、ボイラチューブＴに近づく傾斜を有するように配置されている。さらに、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子は、前側から後側に向って延びる中心軸線を有する円周面上に配置されている。
【００２６】
本実施形態では、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子が、半径が約５０ｍｍの円周面上に配置されている例に適用して説明する。
第１探触子２１および第２探触子２２を構成する振動子の数（エレメント数）は約８個から約１６個であって、振動子のピッチ（エレメントピッチ）が約０．３ｍｍから約０．６ｍｍである例に適用して説明する。
【００２７】
ここで、振動子のピッチとは、第１探触子２１を例にとると、第１探触子２１を構成する複数の振動子において、それぞれの振動子のボイラチューブ中心軸方向の中心から隣り合う振動子のボイラチューブ中心軸上の中心までの距離のことである。
【００２８】
さらに、第１探触子２１において、探触子部２が配置されたボイラチューブＴの面に対する法線と、第１探触子２１の面に対する法線と、の間の角度が約２８°の例に適用して説明する。その一方で、第２探触子２２において、探触子部２が配置されたボイラチューブＴの面に対する法線と、第１探触子２１の面に対する法線と、の間の角度が約２８°の例に適用して説明する。
【００２９】
なお、複数の振動子としては、公知の圧電材料から形成されたものを例示することができ、特に限定するものではない。
さらに、複数の探触子の配列パターンは、ボイラチューブＴなどの被検体形状などに応じて種々の配列パターンから適したものを選択することができ、特に限定するものではない。
【００３０】
第１ウェッジ２３および第２ウェッジ２４は、それぞれ、第１探触子２１および第２探触子２２から送信された超音波をボイラチューブＴに導くとともに、ボイラチューブＴの欠陥から反射した超音波を、第１探触子２１および第２探触子２２に導くものである。
第１ウェッジ２３および第２ウェッジ２４を構成する材料としては、樹脂などの公知の材料を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３１】
第１ウェッジ２３は、第１探触子２１とボイラチューブＴとの間に配置されるものである。
本実施形態では、第１探触子２１と接触する面と、ボイラチューブＴと接触する面の間の角度が約２８°の例に適用して説明する。
【００３２】
第２ウェッジ２４は、第２探触子２２とボイラチューブＴとの間に配置されるものである。
本実施形態では、第２探触子２２と接触する面と、ボイラチューブＴと接触する面の間の角度が約２３°の例に適用して説明する。
【００３３】
第１探触子２１および第１ウェッジ２３と、第２探触子２２および第２ウェッジ２４と、の間には、超音波を吸収して、両者の間で超音波が直接伝播することを防止する吸音部２５が設けられている。吸音部２５は、両者の間を直接伝播する超音波を吸収することで、ボイラチューブＴおよび突合せ溶接部Ｔ１エコーから反射した以外の、探傷の妨げとなる超音波の発生を抑制することが可能である。
吸音部２５としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３４】
制御部３は、探触子部２から送信される超音波を制御するとともに、探触子部２から出力された検出信号を情報処理部４に伝達するものである。
制御部３には、図１に示すように、送信部３１と、受信部３２が主に設けられている。
【００３５】
送信部３１は、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子に対して、超音波を送信させるパルス状の駆動電圧を出力するものである。さらに、振動子のそれぞれから送信される超音波の位相を制御することにより、第１探触子２１および第２探触子２２から送信される超音波を制御するものである。
【００３６】
本実施形態では、送信部３１は、第１探触子２１の振動子に対して、ボイラチューブＴの内周面Ｔ３に２次クリーピング波を発生させる超音波、および、ボイラチューブＴの内部を伝播する横波の超音波を発生させる超音波を送信させる駆動電圧を出力する。
その一方で、第２探触子２２の振動子に対して、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２にクリーピング波を発生させる超音波、および、ボイラチューブＴの内部を伝播する縦波の超音波を発生させる超音波を送信させる駆動電圧を出力する。
なお、送信部３１としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３７】
受信部３２は、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子の振動子から出力された検出信号を情報処理部４において処理可能な測定信号に変換し、情報処理部４に測定信号を出力するものである。例えば、第１探触子２１および第２探触子２２の振動子から出力されたアナログ信号である検出信号を、情報処理部４において処理可能なデジタル信号である測定信号に変換するものである。
【００３８】
受信部３２には、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子から検出信号が入力可能に接続されているとともに、情報処理部４に対して測定信号を出力可能に接続されている。
なお、受信部３２としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３９】
情報処理部４は、受信部３２から入力された測定信号に基づいて、ボイラチューブＴの突合せ溶接部Ｔ１における欠陥の位置を演算により求めるものである。
なお、情報処理部４としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４０】
次に、上記の構成からなる超音波探傷装置１を用いたボイラチューブＴにおける欠陥有無の検査について説明する。
本実施形態では、最初に横波斜角探傷法による欠陥、具体的にはブローホール（ＢＨ）の有無の検査を行い、次いで、クリーピング探傷法による外周面Ｔ２の融合不良（ＬＦ）、内周面Ｔ３の溶け込み不良（ＩＰ）の有無の検査を行い、最後に、縦波斜角探傷法による融合不良（ＬＦ）の有無の検査を行う例に適応して説明する。
【００４１】
図３は、横波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
まず、横波斜角探傷法によるブローホールなどの欠陥の有無の検査について説明する。
一対の探触子部２は、図３に示すように、ボイラチューブＴの突合せ溶接部Ｔ１を間に挟んで、互いに対向して配置される。このとき、第１探触子２１が配置された前側が、突合せ溶接部Ｔ１側となっている。
【００４２】
そして、第１探触子２１から送信された超音波により、ボイラチューブＴの内部を横波の超音波が伝播する。送信部３１は、第１探触子２１の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第１探触子２１から送信される超音波ビームの方向を制御する。これにより、ボイラチューブＴの内部を伝播する横波の超音波の進行方向が制御される（セクタースキャンされる）。
【００４３】
具体的には、第１探触子２１から送信された超音波は、第１ウェッジ２３の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２から内部に入射し、横波の超音波としてボイラチューブＴの内周面Ｔ３に向って伝播する。ここで、超音波は第１ウェッジ２３からボイラチューブＴに入射する際に屈折する。本実施形態では、横波の超音波は、外周面Ｔ２の法線方向を基準として約３８°から約６０°の角度の範囲内で伝播する。
【００４４】
セクタースキャンされた横波の超音波は、突合せ溶接部Ｔ１に直接入射するか、シンニング部Ｔ５において反射して突合せ溶接部Ｔ１に入射する。図３では、左側の探触子部２から送信された横波の超音波が、直接、突合せ溶接部Ｔ１に入射し、右側の探触子部２から送信された横波の超音波が、シンニング部Ｔ５において反射して突合せ溶接部Ｔ１に入射している。
突合せ溶接部Ｔ１にブローホールなどの欠陥が存在すると、横波の超音波は当該欠陥において反射する。
【００４５】
反射した超音波は、入射時と同じ径路を逆にたどって、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２まで伝播する。そして、反射した超音波は、外周面Ｔ２から第２ウェッジ２４に入射して、第２ウェッジ２４から第２探触子２２に入射し、第２探触子２２の振動子に検出される。
【００４６】
第２探触子２２の振動子は、検出した超音波の強度に応じた検出信号を出力し、検出信号は、図１に示すように、受信部３２に入力される。受信部３２は、アナログ信号である検出信号をデジタル信号である測定信号に変換し、測定信号を情報処理部４に出力する。
情報処理部４は、入力された測定信号等に基づいて、ブローホールなどの欠陥の位置を演算により求める。
【００４７】
図４は、クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
次に、クリーピング探傷法による融合不良や溶け込み不足などの欠陥有無の検査について説明する。
横波斜角探傷法による欠陥の有無の検査が終了すると、引き続いて、クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査が行われる。そのため、一対の探触子部２の配置位置は、横波斜角探傷法による検査のときの配置位置と同じである。
【００４８】
まず、図４の左側の探触子部２を参照しながら、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２を伝播する超音波であるクリーピング波を用いた融合不良などの欠陥有無の検査について説明する。
【００４９】
送信部３１は、第２探触子２２の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第２探触子２２から送信される超音波が制御され、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２に沿って伝播する縦波の超音波、つまり、クリーピング波が発生する。
具体的には、第２探触子２２から送信された超音波は、第２ウェッジ２４の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２に入射する。すると、外周面Ｔ２に沿って伝播する縦波の超音波であるクリーピング波が発生する。
【００５０】
クリーピング波は外周面Ｔ２に沿って伝播して、突合せ溶接部Ｔ１に直接入射する。突合せ溶接部Ｔ１に融合不良などの欠陥が存在すると、クリーピング波は欠陥により反射される。反射されたクリーピング波は、入射時と同じ径路を逆にたどって、ボイラチューブＴから第１ウェッジ２３に入射する。反射したクリーピング波は、第１ウェッジ２３から第１探触子２１に入射し、第１探触子２１の振動子に検出される。
【００５１】
第１探触子２１の振動子は、検出したクリーピング波の強度に応じた検出信号を出力する。以後の作用については、横波斜角探傷法による欠陥有無の検査の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００５２】
次に、図４の右側の探触子部２を参照しながら、ボイラチューブＴの内周面Ｔ３やシンニング部Ｔ５を伝播する超音波である２次クリーピング波を用いた溶け込み不良などの欠陥有無の検査について説明する。
【００５３】
送信部３１は、第１探触子２１の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第１探触子２１から送信される超音波が制御され、ボイラチューブＴのシンニング部Ｔ５に沿って伝播する縦波の超音波、つまり、２次クリーピング波が発生する。
【００５４】
具体的には、第１探触子２１から送信された超音波は、第１ウェッジ２３の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２に入射し、外周面Ｔ２からシンニング部Ｔ５に向って伝播する横波の超音波が発生する。横波の超音波がシンニング部Ｔ５に入射すると、シンニング部Ｔ５に沿って伝播する縦波の超音波である２次クリーピング波が発生する。
【００５５】
２次クリーピング波はシンニング部Ｔ５に沿って伝播して、突合せ溶接部Ｔ１に直接入射する。突合せ溶接部Ｔ１に溶け込み不良などの欠陥が存在すると、２次クリーピング波は欠陥により反射される。反射された２次クリーピング波は、入射時と同じ径路をたどって、ボイラチューブＴから第２ウェッジ２４に入射する。反射した２次クリーピング波は、第２ウェッジ２４から第２探触子２２に入射し、第２探触子２２の振動子に検出される。
【００５６】
第２探触子２２の振動子は、検出した２次クリーピング波の強度に応じた検出信号を出力する。以後の作用については、横波斜角探傷法による欠陥有無の検査の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００５７】
図５は、縦波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
最後に、縦波斜角探傷法による融合不良などの欠陥有無の検査について説明する。
クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査が終了すると、引き続いて、縦波斜角探傷法による欠陥の有無の検査が行われる。そのため、一対の探触子部２の配置位置は、横波斜角探傷法や、クリーピング探傷法による検査のときの配置位置と同じである。
なお、図５では理解を容易にするため、一対の探触子部２の一方（左側の探触子部２）が記載されている。
【００５８】
送信部３１は、第２探触子２２の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第２探触子２２から送信される超音波が制御され、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２から内周面に向って伝播する縦波の超音波が発生する。
【００５９】
具体的には、第２探触子２２から送信された超音波は、第２ウェッジ２４の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２から内部に入射し、縦波の超音波としてボイラチューブＴの内周面Ｔ３に向って伝播する。ここで、超音波は第２ウェッジ２４からボイラチューブＴに入射する際に屈折する。本実施形態では、縦波の超音波は、外周面Ｔ２の法線方向を基準として約６０°から約８０°の角度の範囲内で伝播する。
【００６０】
縦波の超音波は突合せ溶接部Ｔ１に直接入射し、融合不良などの欠陥が存在すると、当該欠陥において反射する。
反射した超音波は、入射時と同じ径路を逆にたどって、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２まで伝播する。そして、反射した超音波は、外周面Ｔ２から第１ウェッジ２３に入射して、第１ウェッジ２３から第１探触子２１に入射し、第１探触子２１の振動子に検出される。
【００６１】
第１探触子２１の振動子は、検出したクリーピング波の強度に応じた検出信号を出力する。以後の作用については、横波斜角探傷法による欠陥有無の検査の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００６２】
上記の構成によれば、第１探触子２１によって２次クリーピング波を発生させるとともに、第２探触子２２によって、欠陥において反射した２次クリーピング波を検出することにより、内周面Ｔ３の形状に関わらず、シニング部Ｔ５における欠陥の有無を検査することができる。その一方で、第２探触子２２によってクリーピング波を発生させるとともに、第１探触子２１によって、欠陥において反射したクリーピング波を検出することにより、外周面Ｔ２の形状に関わらず、外周面Ｔ２における欠陥の有無を検査することができる。
さらに、クリーピング波および２次クリーピング波を利用して欠陥の有無を検査するため、斜角探傷法と比較して、探傷に要する時間を短くすることができる。
【００６３】
第１探触子２１によって外周面Ｔ２からボイラチューブＴの内部に向って伝播する横波の超音波を発生させるとともに、第２探触子２２によって、欠陥において反射した横波の超音波を検出すること、つまり、横波斜角探傷法による欠陥の有無を検査することができる。同様に、第２探触子２２によって外周面Ｔ２からボイラチューブＴの内部に向って伝播する縦波の超音波を発生させるとともに、第１探触子２１によって、欠陥において反射した縦波の超音波を検出すること、つまり、縦波斜角探傷法による欠陥の有無を検査することができる。
さらに、斜角探傷法を用いて欠陥の有無を検査するため、クリーピング探傷法と比較して、高い精度で欠陥の有無を検査することができる。
【００６４】
さらに、第１探触子２１および第２探触子２２が設けられているため、本実施形態の探触子部２および超音波探傷装置１は、探触子部２自体やウェッジなどを交換することなく、斜角探傷法およびクリーピング探傷法による欠陥の有無の検出に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 超音波探傷装置
２ 探触子部（超音波検査用探触子）
２１ 第１探触子
２２ 第２探触子
３１ 送信部
Ｔ ボイラチューブ（被検体）
Ｔ２ 外周面（表面）
Ｔ５ シンニング部（裏面）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に配管の突合せ溶接部の検査に用いて好適な超音波検査用探触子および超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ボイラチューブなどの小口径配管における突合せ溶接部の品質検査には放射線透過試験及び超音波探傷試験が行われている。このうち超音波探傷では、横波の超音波を使用した斜角探傷法や、クリーピング波を使用したクリーピング探傷法など、種々の探傷法が用いられている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００３】
放射線透過試験においては、試験中に部外者は管理区域外への退避が必要であるため溶接作業等の他の作業が同時にできない、また作業者の被爆の問題もあり、超音波探傷試験に代替可能なものについては、代替した方が望ましい。
一方、超音波探傷試験については、上述の斜角探傷法では、超音波を配管の内面でスキップさせることで、配管の全板厚における欠陥の有無を、クリーピング探傷法と比較して、高い精度で検出できるという長所があることが知られている。
その一方で、クリーピング探傷法では、超音波の広がりにより、配管の全板厚における欠陥の有無を、斜角探傷法と比較して、短時間で検出できるという長所があることが知られている。
【０００４】
そのため、超音波探傷を行う対象に応じて、斜角探傷法およびクリーピング探傷法の一方または両方を用いて欠陥の有無の検査が行われる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００６−０３０２１８号公報
【特許文献２】特開２００８−０２６０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の斜角探傷法では、超音波を配管の内面でスキップさせるため、内面が平滑なスムース管でしか用いることができず、螺旋状に溝が形成されているライフル管では、斜角探傷法による欠陥の有無の検査ができないという問題があった。さらに、クリーピング探傷法と比較して、斜角探傷法は、探触子を走査する必要があるため、欠陥の有無の検査に要する時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
その一方で、クリーピング探傷法では、斜角探傷法と比較して、欠陥の検出能力が低いという短所があった。例えば、直径が１ｍｍ程度のブローホールの検出が困難であるという短所があった。
【０００８】
さらに、斜角探傷法およびクリーピング探傷法の両者を実施する場合、例えば、スムース管およびライフル管の両者の探傷を十分に実施する場合には、対応する探触子が異なることから探触子を付け替える必要があり、探傷に要する時間が長くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、検査対象の内面形状に影響されることなく、探傷能力を維持したまま探傷に要する時間の短縮を図ることができる超音波検査用探触子および超音波検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の超音波検査用探触子は、被検体に超音波を送信するとともに、前記被検体から反射した超音波を検出する複数の振動子が配列された第１探触子および第２探触子が設けられ、前記第１探触子は、前記第２探触子よりも前記被検体における欠陥に近い側に配置され、前記第１探触子は、前記被検体における前記第１および第２探触子が配置された表面と反対側の裏面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する横波の超音波を発生させ、前記第２探触子は、前記表面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する縦波の超音波を発生させることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第１探触子によって裏面を伝播する縦波の超音波（２次クリーピング波）を発生させるとともに、第２探触子によって、欠陥において反射した２次クリーピング波を検出することにより、裏面の形状に関わらず、裏面における欠陥（例えば、溶け込み不足（Ｉｎｃｏｐｌｅｔｅ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ））の有無を検査することができる。その一方で、第２探触子によって表面を伝播する縦波の超音波（クリーピング波）を発生させるとともに、第１探触子によって、欠陥において反射したクリーピング波を検出することにより、表面の形状に関わらず、表面における欠陥（例えば、融合不良（Ｌａｃｋ ｏｆ Ｆｕｓｉｏｎ））の有無を検査することができる。
さらに、クリーピング波および２次クリーピング波を利用して（クリーピング探傷法により）欠陥の有無を検査するため、斜角探傷法と比較して、探傷に要する時間を短くすることができる。
【００１２】
第１探触子によって表面から被検体の内部に向って伝播する横波の超音波を発生させるとともに、第２探触子によって、欠陥において反射した横波の超音波を検出すること、言い換えると、横波斜角探傷法により欠陥の有無を検査することができる。同様に、第２探触子によって表面から被検体の内部に向って伝播する縦波の超音波を発生させるとともに、第１探触子によって、欠陥において反射した縦波の超音波を検出すること、言い換えると、縦波斜角探傷法により欠陥の有無を検査することができる。
さらに、斜角探傷法を用いて欠陥の有無を検査するため、クリーピング探傷法と比較して、高い精度で欠陥の有無を検査することができる。
【００１３】
さらに、第１探触子および第２探触子が設けられているため、本発明の超音波検査用探触子は、交換することなく、斜角探傷法およびクリーピング探傷法による欠陥の有無の検査に用いることができる。
【００１４】
本発明の超音波検査装置は、上記本発明に記載の超音波検査用探触子と、前記第１探触子の前記複数の振動子、および、前記第２探触子の前記複数の振動子における超音波の送信タイミングを制御する送信部と、受信部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、上記本発明の超音波検査用探触子が設けられ、送信部により、第１探触子の複数の振動子、および、第２探触子の複数の振動子における超音波の送信タイミングが制御される。そのため、第１探触子による裏面を伝播する縦波の超音波、および、表面から前記被検体の内部に向かって伝播する横波の超音波の発生を制御するとともに、第２探触子による表面を伝播する縦波の超音波、および、表面から被検体の内部に向かって伝播する縦波の超音波の発生を制御することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の超音波検査用探触子および超音波検査装置によれば、クリーピング探傷法に用いられるクリーピング波を第１探触子により発生させ、２次クリーピング波を第２探触子により発生させるとともに、斜角探傷法に用いられる横波の超音波を第１探触子により発生させ、縦波の超音波を第２探触子により発生させるため、検査対象の内面形状に影響されることなく、探傷能力を維持したまま探傷に要する時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略を説明する模式図である。
【図２】図１の探触子部がボイラチューブに配置された状態を説明する模式図である。
【図３】横波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
【図４】クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
【図５】縦波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の一実施形態に係る超音波探傷装置について、図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波探傷装置の概略を説明する模式図である。図２は、図１の探触子部がボイラチューブに配置された状態を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明をボイラチューブ（被検体）Ｔの突合せ溶接部Ｔ１における溶融不良や、溶け込み不足などの欠陥の有無を検出する超音波探傷装置１に適用して説明する。
超音波探傷装置１には、図１に示すように、一対の探触子部（超音波検査用探触子）２と、制御部３と、情報処理部４と、が主に設けられている。
【００１９】
ここで、本実施形態におけるボイラチューブＴは、図２に示すように、外周面（表面）Ｔ２を有するとともに、内周面Ｔ３にライフル溝Ｔ４が形成されたものであって、内周面Ｔ３における突合せ溶接部Ｔ１の近傍は、ボイラチューブＴの肉厚を合わせるシンニング部（裏面）Ｔ５が設けられたものに適用して説明する。
シンニング部Ｔ５の表面は、内周面Ｔ３と異なり円筒面状に形成されている。
【００２０】
探触子部２は、図２に示すように、ボイラチューブＴにおける突合せ溶接部Ｔ１の近傍に配置され、超音波をボイラチューブＴに向けて送信するとともに、ボイラチューブＴおよび突合せ溶接部Ｔ１から反射した超音波を検出するものである。
探触子部２には、第１探触子２１と、第２探触子２２と、第１ウェッジ２３と、第２ウェッジ２４と、が主に設けられており、第１探触子２１および第２探触子２２のそれぞれから発生した超音波は第１ウェッジ２３および第２ウェッジ２４を介してボイラチューブＴ内に入射する。
【００２１】
第１探触子２１および第２探触子２２は、超音波を送信するとともに、欠陥から反射した超音波を検出するものであって、ボイラチューブＴの突合せ溶接部Ｔ１における融合不良や、溶け込み不足などの欠陥の検出に用いられるものである。
さらに、第１探触子２１および第２探触子２２は、超音波の送信および超音波の検出を行う複数の振動子が面上に配列された、フェイズドアレイ探触子である。
【００２２】
第１探触子２１は、図２に示すように、探触子部２におけるボイラチューブＴの欠陥が存在する側（突合せ溶接部Ｔ１側）に配置され、第１ウェッジ２３を介してボイラチューブＴと対向して配置されている。
【００２３】
第２探触子２２は、探触子部２におけるボイラチューブＴの欠陥が存在する側と反対側に配置、言い換えると、突合せ溶接部Ｔ１から離れる方向に向かって、第１探触子２１、第２探触子２２の順に配置されている。さらに、第２ウェッジ２４を介してボイラチューブＴと対向して配置されている。
【００２４】
以後、探触子部２における第１探触子２１が配置されている側を前側、第２探触子２２が配置されている側を後側として表記する。
【００２５】
第１探触子２１および第２探触子２２は、前側から後側に向かって、ボイラチューブＴに近づく傾斜を有するように配置されている。さらに、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子は、前側から後側に向って延びる中心軸線を有する円周面上に配置されている。
【００２６】
本実施形態では、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子が、半径が約５０ｍｍの円周面上に配置されている例に適用して説明する。
第１探触子２１および第２探触子２２を構成する振動子の数（エレメント数）は約８個から約１６個であって、振動子のピッチ（エレメントピッチ）が約０．３ｍｍから約０．６ｍｍである例に適用して説明する。
【００２７】
ここで、振動子のピッチとは、第１探触子２１を例にとると、第１探触子２１を構成する複数の振動子において、それぞれの振動子のボイラチューブ中心軸方向の中心から隣り合う振動子のボイラチューブ中心軸上の中心までの距離のことである。
【００２８】
さらに、第１探触子２１において、探触子部２が配置されたボイラチューブＴの面に対する法線と、第１探触子２１の面に対する法線と、の間の角度が約２８°の例に適用して説明する。その一方で、第２探触子２２において、探触子部２が配置されたボイラチューブＴの面に対する法線と、第１探触子２１の面に対する法線と、の間の角度が約２８°の例に適用して説明する。
【００２９】
なお、複数の振動子としては、公知の圧電材料から形成されたものを例示することができ、特に限定するものではない。
さらに、複数の探触子の配列パターンは、ボイラチューブＴなどの被検体形状などに応じて種々の配列パターンから適したものを選択することができ、特に限定するものではない。
【００３０】
第１ウェッジ２３および第２ウェッジ２４は、それぞれ、第１探触子２１および第２探触子２２から送信された超音波をボイラチューブＴに導くとともに、ボイラチューブＴの欠陥から反射した超音波を、第１探触子２１および第２探触子２２に導くものである。
第１ウェッジ２３および第２ウェッジ２４を構成する材料としては、樹脂などの公知の材料を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３１】
第１ウェッジ２３は、第１探触子２１とボイラチューブＴとの間に配置されるものである。
本実施形態では、第１探触子２１と接触する面と、ボイラチューブＴと接触する面の間の角度が約２８°の例に適用して説明する。
【００３２】
第２ウェッジ２４は、第２探触子２２とボイラチューブＴとの間に配置されるものである。
本実施形態では、第２探触子２２と接触する面と、ボイラチューブＴと接触する面の間の角度が約２３°の例に適用して説明する。
【００３３】
第１探触子２１および第１ウェッジ２３と、第２探触子２２および第２ウェッジ２４と、の間には、超音波を吸収して、両者の間で超音波が直接伝播することを防止する吸音部２５が設けられている。吸音部２５は、両者の間を直接伝播する超音波を吸収することで、ボイラチューブＴおよび突合せ溶接部Ｔ１エコーから反射した以外の、探傷の妨げとなる超音波の発生を抑制することが可能である。
吸音部２５としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３４】
制御部３は、探触子部２から送信される超音波を制御するとともに、探触子部２から出力された検出信号を情報処理部４に伝達するものである。
制御部３には、図１に示すように、送信部３１と、受信部３２が主に設けられている。
【００３５】
送信部３１は、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子に対して、超音波を送信させるパルス状の駆動電圧を出力するものである。さらに、振動子のそれぞれから送信される超音波の位相を制御することにより、第１探触子２１および第２探触子２２から送信される超音波を制御するものである。
【００３６】
本実施形態では、送信部３１は、第１探触子２１の振動子に対して、ボイラチューブＴの内周面Ｔ３に２次クリーピング波を発生させる超音波、および、ボイラチューブＴの内部を伝播する横波の超音波を発生させる超音波を送信させる駆動電圧を出力する。
その一方で、第２探触子２２の振動子に対して、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２にクリーピング波を発生させる超音波、および、ボイラチューブＴの内部を伝播する縦波の超音波を発生させる超音波を送信させる駆動電圧を出力する。
なお、送信部３１としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３７】
受信部３２は、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子の振動子から出力された検出信号を情報処理部４において処理可能な測定信号に変換し、情報処理部４に測定信号を出力するものである。例えば、第１探触子２１および第２探触子２２の振動子から出力されたアナログ信号である検出信号を、情報処理部４において処理可能なデジタル信号である測定信号に変換するものである。
【００３８】
受信部３２には、第１探触子２１の振動子、および、第２探触子２２の振動子から検出信号が入力可能に接続されているとともに、情報処理部４に対して測定信号を出力可能に接続されている。
なお、受信部３２としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３９】
情報処理部４は、受信部３２から入力された測定信号に基づいて、ボイラチューブＴの突合せ溶接部Ｔ１における欠陥の位置を演算により求めるものである。
なお、情報処理部４としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００４０】
次に、上記の構成からなる超音波探傷装置１を用いたボイラチューブＴにおける欠陥有無の検査について説明する。
本実施形態では、最初に横波斜角探傷法による欠陥、具体的にはブローホール（ＢＨ）の有無の検査を行い、次いで、クリーピング探傷法による外周面Ｔ２の融合不良（ＬＦ）、内周面Ｔ３の溶け込み不良（ＩＰ）の有無の検査を行い、最後に、縦波斜角探傷法による融合不良（ＬＦ）の有無の検査を行う例に適応して説明する。
【００４１】
図３は、横波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
まず、横波斜角探傷法によるブローホールなどの欠陥の有無の検査について説明する。
一対の探触子部２は、図３に示すように、ボイラチューブＴの突合せ溶接部Ｔ１を間に挟んで、互いに対向して配置される。このとき、第１探触子２１が配置された前側が、突合せ溶接部Ｔ１側となっている。
【００４２】
そして、第１探触子２１から送信された超音波により、ボイラチューブＴの内部を横波の超音波が伝播する。送信部３１は、第１探触子２１の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第１探触子２１から送信される超音波ビームの方向を制御する。これにより、ボイラチューブＴの内部を伝播する横波の超音波の進行方向が制御される（セクタースキャンされる）。
【００４３】
具体的には、第１探触子２１から送信された超音波は、第１ウェッジ２３の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２から内部に入射し、横波の超音波としてボイラチューブＴの内周面Ｔ３に向って伝播する。ここで、超音波は第１ウェッジ２３からボイラチューブＴに入射する際に屈折する。本実施形態では、横波の超音波は、外周面Ｔ２の法線方向を基準として約３８°から約６０°の角度の範囲内で伝播する。
【００４４】
セクタースキャンされた横波の超音波は、突合せ溶接部Ｔ１に直接入射するか、シンニング部Ｔ５において反射して突合せ溶接部Ｔ１に入射する。図３では、左側の探触子部２から送信された横波の超音波が、直接、突合せ溶接部Ｔ１に入射し、右側の探触子部２から送信された横波の超音波が、シンニング部Ｔ５において反射して突合せ溶接部Ｔ１に入射している。
突合せ溶接部Ｔ１にブローホールなどの欠陥が存在すると、横波の超音波は当該欠陥において反射する。
【００４５】
反射した超音波は、入射時と同じ径路を逆にたどって、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２まで伝播する。そして、反射した超音波は、外周面Ｔ２から第２ウェッジ２４に入射して、第２ウェッジ２４から第２探触子２２に入射し、第２探触子２２の振動子に検出される。
【００４６】
第２探触子２２の振動子は、検出した超音波の強度に応じた検出信号を出力し、検出信号は、図１に示すように、受信部３２に入力される。受信部３２は、アナログ信号である検出信号をデジタル信号である測定信号に変換し、測定信号を情報処理部４に出力する。
情報処理部４は、入力された測定信号等に基づいて、ブローホールなどの欠陥の位置を演算により求める。
【００４７】
図４は、クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
次に、クリーピング探傷法による融合不良や溶け込み不足などの欠陥有無の検査について説明する。
横波斜角探傷法による欠陥の有無の検査が終了すると、引き続いて、クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査が行われる。そのため、一対の探触子部２の配置位置は、横波斜角探傷法による検査のときの配置位置と同じである。
【００４８】
まず、図４の左側の探触子部２を参照しながら、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２を伝播する超音波であるクリーピング波を用いた融合不良などの欠陥有無の検査について説明する。
【００４９】
送信部３１は、第２探触子２２の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第２探触子２２から送信される超音波が制御され、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２に沿って伝播する縦波の超音波、つまり、クリーピング波が発生する。
具体的には、第２探触子２２から送信された超音波は、第２ウェッジ２４の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２に入射する。すると、外周面Ｔ２に沿って伝播する縦波の超音波であるクリーピング波が発生する。
【００５０】
クリーピング波は外周面Ｔ２に沿って伝播して、突合せ溶接部Ｔ１に直接入射する。突合せ溶接部Ｔ１に融合不良などの欠陥が存在すると、クリーピング波は欠陥により反射される。反射されたクリーピング波は、入射時と同じ径路を逆にたどって、ボイラチューブＴから第１ウェッジ２３に入射する。反射したクリーピング波は、第１ウェッジ２３から第１探触子２１に入射し、第１探触子２１の振動子に検出される。
【００５１】
第１探触子２１の振動子は、検出したクリーピング波の強度に応じた検出信号を出力する。以後の作用については、横波斜角探傷法による欠陥有無の検査の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００５２】
次に、図４の右側の探触子部２を参照しながら、ボイラチューブＴの内周面Ｔ３やシンニング部Ｔ５を伝播する超音波である２次クリーピング波を用いた溶け込み不良などの欠陥有無の検査について説明する。
【００５３】
送信部３１は、第１探触子２１の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第１探触子２１から送信される超音波が制御され、ボイラチューブＴのシンニング部Ｔ５に沿って伝播する縦波の超音波、つまり、２次クリーピング波が発生する。
【００５４】
具体的には、第１探触子２１から送信された超音波は、第１ウェッジ２３の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２に入射し、外周面Ｔ２からシンニング部Ｔ５に向って伝播する横波の超音波が発生する。横波の超音波がシンニング部Ｔ５に入射すると、シンニング部Ｔ５に沿って伝播する縦波の超音波である２次クリーピング波が発生する。
【００５５】
２次クリーピング波はシンニング部Ｔ５に沿って伝播して、突合せ溶接部Ｔ１に直接入射する。突合せ溶接部Ｔ１に溶け込み不良などの欠陥が存在すると、２次クリーピング波は欠陥により反射される。反射された２次クリーピング波は、入射時と同じ径路をたどって、ボイラチューブＴから第２ウェッジ２４に入射する。反射した２次クリーピング波は、第２ウェッジ２４から第２探触子２２に入射し、第２探触子２２の振動子に検出される。
【００５６】
第２探触子２２の振動子は、検出した２次クリーピング波の強度に応じた検出信号を出力する。以後の作用については、横波斜角探傷法による欠陥有無の検査の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００５７】
図５は、縦波斜角探傷法による欠陥の有無の検査を説明する模式図である。
最後に、縦波斜角探傷法による融合不良などの欠陥有無の検査について説明する。
クリーピング探傷法による欠陥の有無の検査が終了すると、引き続いて、縦波斜角探傷法による欠陥の有無の検査が行われる。そのため、一対の探触子部２の配置位置は、横波斜角探傷法や、クリーピング探傷法による検査のときの配置位置と同じである。
なお、図５では理解を容易にするため、一対の探触子部２の一方（左側の探触子部２）が記載されている。
【００５８】
送信部３１は、第２探触子２２の振動子から送信される超音波の位相を制御することにより、第２探触子２２から送信される超音波が制御され、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２から内周面に向って伝播する縦波の超音波が発生する。
【００５９】
具体的には、第２探触子２２から送信された超音波は、第２ウェッジ２４の内部を伝播した後、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２から内部に入射し、縦波の超音波としてボイラチューブＴの内周面Ｔ３に向って伝播する。ここで、超音波は第２ウェッジ２４からボイラチューブＴに入射する際に屈折する。本実施形態では、縦波の超音波は、外周面Ｔ２の法線方向を基準として約６０°から約８０°の角度の範囲内で伝播する。
【００６０】
縦波の超音波は突合せ溶接部Ｔ１に直接入射し、融合不良などの欠陥が存在すると、当該欠陥において反射する。
反射した超音波は、入射時と同じ径路を逆にたどって、ボイラチューブＴの外周面Ｔ２まで伝播する。そして、反射した超音波は、外周面Ｔ２から第１ウェッジ２３に入射して、第１ウェッジ２３から第１探触子２１に入射し、第１探触子２１の振動子に検出される。
【００６１】
第１探触子２１の振動子は、検出したクリーピング波の強度に応じた検出信号を出力する。以後の作用については、横波斜角探傷法による欠陥有無の検査の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００６２】
上記の構成によれば、第１探触子２１によって２次クリーピング波を発生させるとともに、第２探触子２２によって、欠陥において反射した２次クリーピング波を検出することにより、内周面Ｔ３の形状に関わらず、シニング部Ｔ５における欠陥の有無を検査することができる。その一方で、第２探触子２２によってクリーピング波を発生させるとともに、第１探触子２１によって、欠陥において反射したクリーピング波を検出することにより、外周面Ｔ２の形状に関わらず、外周面Ｔ２における欠陥の有無を検査することができる。
さらに、クリーピング波および２次クリーピング波を利用して欠陥の有無を検査するため、斜角探傷法と比較して、探傷に要する時間を短くすることができる。
【００６３】
第１探触子２１によって外周面Ｔ２からボイラチューブＴの内部に向って伝播する横波の超音波を発生させるとともに、第２探触子２２によって、欠陥において反射した横波の超音波を検出すること、つまり、横波斜角探傷法による欠陥の有無を検査することができる。同様に、第２探触子２２によって外周面Ｔ２からボイラチューブＴの内部に向って伝播する縦波の超音波を発生させるとともに、第１探触子２１によって、欠陥において反射した縦波の超音波を検出すること、つまり、縦波斜角探傷法による欠陥の有無を検査することができる。
さらに、斜角探傷法を用いて欠陥の有無を検査するため、クリーピング探傷法と比較して、高い精度で欠陥の有無を検査することができる。
【００６４】
さらに、第１探触子２１および第２探触子２２が設けられているため、本実施形態の探触子部２および超音波探傷装置１は、探触子部２自体やウェッジなどを交換することなく、斜角探傷法およびクリーピング探傷法による欠陥の有無の検出に用いることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 超音波探傷装置
２ 探触子部（超音波検査用探触子）
２１ 第１探触子
２２ 第２探触子
３１ 送信部
Ｔ ボイラチューブ（被検体）
Ｔ２ 外周面（表面）
Ｔ５ シンニング部（裏面）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波を送信するとともに、前記被検体から反射した超音波を検出する複数の振動子が配列された第１探触子および第２探触子が設けられ、
前記第１探触子は、前記第２探触子よりも前記被検体における欠陥に近い側に配置され、
前記第１探触子は、前記被検体における前記第１および第２探触子が配置された表面と反対側の裏面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する横波の超音波を発生させ、
前記第２探触子は、前記表面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する縦波の超音波を発生させることを特徴とする超音波検査用探触子。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波検査用探触子と、
前記第１探触子の前記複数の振動子、および、前記第２探触子の前記複数の振動子における超音波の送信タイミングを制御する送信部と、
が設けられていることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１】
被検体に超音波を送信するとともに、前記被検体から反射した超音波を検出する複数の振動子が配列された第１探触子および第２探触子が設けられ、
前記第１探触子は、前記第２探触子よりも前記被検体における欠陥に近い側に配置され、
前記第１探触子は、前記被検体における前記第１および第２探触子が配置された表面と反対側の裏面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する横波の超音波を発生させ、
前記第２探触子は、前記表面を伝播する縦波の超音波、および、前記表面から前記被検体の内部に向かって伝播する縦波の超音波を発生させることを特徴とする超音波検査用探触子。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波検査用探触子と、
前記第１探触子の前記複数の振動子、および、前記第２探触子の前記複数の振動子における超音波の送信タイミングを制御する送信部と、
が設けられていることを特徴とする超音波検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−４３４０７（Ｐ２０１１−４３４０７Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１７９４（Ｐ２００９−１９１７９４）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【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３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【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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