超音波検査装置
【課題】例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができ、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる超音波検査装置を提供する。
【解決手段】エルボ１のソケット部１ａと配管２との隅肉溶接部を検査する超音波検査装置において、配管２の外周側に配置されて、非溶接領域である配管２の外表面に入射する超音波を送信する斜角探触子４と、配管２及び隅肉溶接部の外周側に配置されて、隅肉溶接部の欠陥で反射され隅肉溶接部の外表面から出射された反射波を受信する斜角探触子５とを備える。
【解決手段】エルボ１のソケット部１ａと配管２との隅肉溶接部を検査する超音波検査装置において、配管２の外周側に配置されて、非溶接領域である配管２の外表面に入射する超音波を送信する斜角探触子４と、配管２及び隅肉溶接部の外周側に配置されて、隅肉溶接部の欠陥で反射され隅肉溶接部の外表面から出射された反射波を受信する斜角探触子５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部を検査する超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業における機器や構造物において、金属部材の溶接部は、全体の強度や信頼性を左右する非常に重要な部位であり、様々な方法で検査が行われている。例えば原子力発電所や火力発電所等に設置された配管系統には、配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部が有り、この隅肉溶接部に対して外観検査や、溶接部に内在する欠陥（例えば溶接金属の溶け込み不良や、機器の運転中の振動に起因する疲労割れ等）を検出する非破壊検査が行われている。非破壊検査方法の一つとしては、欠陥検出能力が高く迅速に行うことができる超音波検査方法がある。
【０００３】
ここで従来、配管継手のソケット部と配管との隅肉溶接部を検査する超音波検査装置として、ソケット部の外表面に配置された斜角探触子と、この斜角探触子をソケット部の円周方向及び軸方向に走査する駆動装置とを備えたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この超音波検査装置では、斜角探触子から発生する横波と、その横波の一部がソケット部の内表面にてモード変換を起こして発生する二次クリーピング波とを利用し、隅肉溶接部の探傷検査を行うようになっている。具体的に説明すると、例えば隅肉溶接部のルート付近で溶け込み不良が生じていた場合は、二次クリーピング波が溶け込み不良のコーナ部で反射されて斜角探触子で受信され、一方、横波が溶け込み不良の端部で反射されて斜角探触子で受信される。また、例えば探傷面に対して垂直方向や斜め方向となる疲労割れが生じていた場合は、横波が疲労割れで反射されて斜角探触子で受信される。したがって、様々な欠陥を一度に検出することが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９７９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。例えば小口径（２０Ａ〜５０Ａ程度の）エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査においては、小口径エルボのソケット部における腹側（曲げ内側）領域が狭く、また表面曲率の影響により、斜角探触子をソケット部の外周面に安定して配置することが困難となる。すなわち、上記従来技術では、小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができなかった。そこで、例えば斜角探触子を配管の非挿入部の外表面に配置して検査する方法が考えられるものの、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向（言い換えれば、探傷面に対して垂直方向）となるように生じた欠陥を検出することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができ、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる超音波検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部を検査する超音波検査装置において、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、非溶接領域である前記配管の外表面に入射する超音波を送信する第１の送信素子と、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され前記隅肉溶接部の外表面から出射された反射波を受信する第１の受信素子とを有する。
【０００８】
このように本発明においては、第１の送信素子及び第１の受信素子を、配管継手のソケット部の外周側に配置しないで、配管の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、第１の送信素子から配管の外表面に入射された超音波は配管の内表面で反射されて隅肉溶接部に到達し、例えば隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となる欠陥（例えば疲労割れ）が生じていた場合に、その欠陥で反射されて隅肉溶接部の外表面から出射され、その反射波が第１の受信素子で受信される。これにより、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の送信素子及び前記第１の受信素子は、前記配管における軸方向位置及び周方向位置が互いに異なるように配置する。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され非溶接領域である前記配管の外表面から出射された反射波を受信する第２の受信素子を有する。
【００１１】
このように本発明においては、第２の受信素子も配管の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、第１の送信素子から配管の外表面に入射された超音波は配管の内表面で反射されて隅肉溶接部に到達し、例えば隅肉溶接部のルート付近で欠陥（例えば溶け込み不良）が生じていたり、のど厚方向に（言い換えれば、探傷面に対して斜め方向に）欠陥が生じていた場合に、その欠陥で反射されて戻って配管の外表面から出射され、その反射波が第２の受信素子で受信される。これにより、隅肉溶接部のルート付近で生じた欠陥やのど厚方向に生じた欠陥などを検出することができる。したがって、第１及び第２の受信素子によって様々な欠陥を一度に検出することができ、検査作業の効率を向上させることができる。
【００１２】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記第１の送信素子及び前記第２の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子である。
【００１３】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の外表面に入射する超音波を送信する第２の送信素子を有する。
【００１４】
このように本発明においては、第２の送信素子も配管の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、例えば隅肉溶接部のルート付近で欠陥（例えば溶け込み不良）が生じていた場合には、第２の送信素子から隅肉溶接部に入射された超音波がその欠陥で反射されて戻って隅肉溶接部の外表面から出射され、その反射波が第１の受信素子で受信される。これにより、超音波の伝達経路を比較的短くすることができるため、例えば隅肉溶接部のルート付近で生じた欠陥などが小さい場合でも検出することができる。
【００１５】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記第２の送信素子及び前記第１の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子である。
【００１６】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記第１の送信素子及び前記第２の送信素子のうちの少なくとも一方を複数設け、これら複数の送信素子からの球面超音波の送信及び位相をそれぞれ制御する素子制御手段を設ける。
【００１７】
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記配管の非挿入部及び前記隅肉溶接部を覆うような筒状のシューを取り付ける。
【００１８】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記シューは、前記隅肉溶接部と接触する部分に柔軟性のゲル状部材を設ける。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができ、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は、本発明の超音波検査装置の一実施形態の全体構成を表す概略図である。
【００２２】
この図１において、超音波検査装置は、例えばエルボ１のソケット部１ａとこれに挿入された配管（配管母材）２とを接合した隅肉溶接部（詳細には、溶接ビード３及び熱影響部を含む部分）の検査を目的とするものである。この超音波検査装置は、第１の斜角探触子４及び第２の斜角探触子５を備えた探触子移動装置６（走査機構）と、この探触子移動装置６を駆動制御して斜角探触子４，５の位置を制御する探触子位置制御装置７と、斜角探触子４による超音波の送信及びその反射波の受信を制御する第１の探傷制御装置８と、斜角探触子５による反射波の受信を制御する第２の探傷制御装置９と、これら探触子位置制御装置７及び探傷制御装置８，９を連携して制御するとともに、探傷情報（詳細には、斜角探触子４，５の位置情報と斜角探触子４，５で受信した反射波の波形情報を含む）を収録する中央制御装置１０と、この中央制御装置１０で収録された探傷情報に基づき、反射波を配管２の板厚方向断面の反射位置に変換して画像表示する断面表示／欠陥識別装置１１とを備えている。
【００２３】
配管２の外周側には、配管２の非挿入部及び溶接ビード３を覆うように筒状のシュー１２が固定機構１３によって固定されている。シュー１２は、例えばアクリルで形成されており、溶接ビード３との接触部分には、溶接ビード３の形状に沿って密着するための柔軟性のゲル状接触媒質（ゲル状部材）１４が設けられている。シュー１２の外周側には、周方向に延在するガイドレール１５が取り付けられている。なお、シュー１２及びゲル状接触媒質１４は、配管２の外周側に取り付け可能なように分割構造となっている。また、ガイドレール１５は、シュー１２の外周側に取り付け可能なように分割構造となっている。
【００２４】
探触子移動装置６は、ガイドレール１５に噛み合う歯車１６と、この歯車１６を回転制御する周方向移動制御機構１７とを備えており、ガイドレール１５に沿って移動可能としている。すなわち、斜角探触子４，５をシュー１２の周方向（言い換えれば、配管２の周方向）に移動させることが可能となっている。また、探触子移動装置６は、シュー１２の軸方向（図１中左右方向）に延在し、上記斜角探触子４，５が取り付けられたアーム１８と、斜角探触子４，５のそれぞれとアーム１８との間に設けられ、斜角探触子４，５を液状接触媒質（図示せず）を介してシュー１２の外表面に密着させる付勢力を付与するスプリング機構（図示せず）と、アーム１８をシュー１２の軸方向に移動可能に支持する複数の車輪１９と、これら車輪１９を回転制御してアーム１８をシュー２の軸方向に移動させる軸方向移動制御機構２０とを備えており、斜角探触子４，５をシュー１２の軸方向（言い換えれば、配管２の軸方向）に移動させることが可能となっている。
【００２５】
ここで本実施形態の大きな特徴として、第１の斜角探触子４は、配管２の非挿入部の外周側に配置されており、非溶接領域である配管２の外表面に対し傾斜した角度で入射するように超音波を送信するとともに、隅肉溶接部の欠陥（詳細は後述）などで反射され非溶接領域である配管２の外表面から出射された反射波を受信する送受信素子４ａ（後述の図２（ａ）及び図３参照）を有している（なお、これに代えて、送信素子と受信素子を有してもよい）。第２の斜角探触子５は、配管２の非挿入部（及び隅肉溶接部）の外周側に配置されており、隅肉溶接部の欠陥（詳細は後述）などで反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信する受信素子５ａ（後述の図２（ａ）及び図３参照）を有している。また、斜角探触子４，５は、配管２における軸方向位置だけでなく周方向位置も互いに異なるように配置されており、隅肉溶接部に向けての斜角探触子４の送受信角度と斜角探触子５の受信角度とを異ならせている（後述の図２（ｂ）参照）。このような斜角探触子４，５における超音波の伝達経路を以下説明する。
【００２６】
図２（ａ）は、本実施形態における超音波の伝達経路の一例を表す断面図であり、図２（ｂ）は、平面図である。また、図３は、本実施形態における超音波の伝達経路の他の例を表す断面図である。
【００２７】
斜角探触子４から送信された超音波は、シュー１２及び液状接触媒質を介して配管２の外表面に入射し、配管２の内表面で１回反射して隅肉溶接部に到達する。そして、図２（ａ）及び図２（ｂ）で示すように、隅肉溶接部に到達した超音波の一部は、例えば隅肉溶接部のエルボ１側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向（言い換えれば、探傷面に対し垂直方向）となる疲労割れＡ１が生じていた場合に、その疲労割れＡ１で反射し、溶接ビード３の外表面から出射し、ゲル状媒質１４及びシュー１２を介して斜角探触子５で受信される。これにより、疲労割れＡ１が検出される。
【００２８】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図３で示すように、隅肉溶接部に到達した超音波の一部は、例えば隅肉溶接部のルート付近で溶け込み不良Ａ２が生じていた場合に、その溶け込み不良Ａ１の端部で反射し、同じ経路を戻って配管２の外表面の非溶接領域から出射し、シュー１２及び液状接触媒質を介して斜角探触子４で受信される。なお、例えば溶け込み不良Ａ２が生じていない場合は、エルボ１のソケット部１ａと配管２の挿入部との隙間の端部で反射し、同様の経路を経て斜角探触子４で受信される。そのため、予め得られている隅肉溶接部などの設計寸法と反射波の反射位置情報から、溶け込み不良Ａ２であるかどうかが判断される。
【００２９】
また、図３で示すように、隅肉溶接部に到達した超音波の一部は、例えばのど厚方向に（言い換えれば、探傷面に対して斜め方向に）疲労割れＡ３が生じていた場合に、その疲労割れＡ３で反射し、同じ経路を戻って配管２の外表面から出射し、シュー１２及び液状接触媒質を介して斜角探触子４で受信される。これにより、疲労割れＡ３が検出される。
【００３０】
なお、本実施形態では、配管２の外表面から入射した超音波を配管２の内表面で一回反射させて隅肉溶接部に到達させるので、隅肉溶接部の探傷に用いる超音波のモードとしては横波を利用することが望ましい。そして、シュー１２と配管２との間の液状接触媒質では縦波しか伝達しないことから、シュー１２から配管２に入射するときに縦波から横波に変換することになる。また、シュー１２と溶接ビード３との間のゲル状媒質１４でも縦波しか伝達しないことから、溶接ビード３からシュー２に出射するときに横波から縦波に変換することになる。なお、図４は、アクリル製のシュー１２からＳＵＳ製の配管２に入射するときの縦波及び横波の変換効率を、入射角度に応じて表す特性図である。この図４から明らかなように、縦波から横波に効率よく変換するため、入射角度は３５〜５５度になるように設定することが好ましい。
【００３１】
前述の図１に戻り、中央制御装置１０は、探触子位置制御装置７及び探傷制御装置８，９にトリガ信号を出力するトリガ信号発生部２１と、探傷情報を収録する探傷情報記憶部２２とを備えている。
【００３２】
探触子位置制御装置７は、中央制御装置１０のトリガ信号発生部２１からのトリガ信号に対し予め設定された走査パターン（例えば配管２の周方向位置を変えて軸方向の走査を繰り返すような矩形走査パターン）に基づいて演算処理が行われ、生成した駆動制御信号（所定の移動量に相当する信号）を探触子移動装置６の周方向移動制御機構１７及び軸方向移動制御機構２０に出力する走査制御回路２３と、この走査制御回路２３の制御情報に基づき斜角探触子４，５の移動方向及び移動量を演算して斜角探触子４，５の位置を演算する移動量演算回路２４と、この移動量演算回路２４で演算された斜角探触子４，５の位置情報をアナログ信号からデジタル信号に変換して、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に出力するＡ／Ｄ変換回路２５とを備えている。
【００３３】
探傷制御装置８は、中央制御装置１０のトリガ信号発生部２１からのトリガ信号に応じて斜角探触子４に超音波の送信指令を出力する送信回路２６と、斜角探触子４で受信した反射波を入力する受信回路２７と、この受信回路２７で入力した反射波の波形情報をアナログ信号からデジタル信号に変換して、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に出力するＡ／Ｄ変換回路２８とを備えている。探傷制御装置９は、斜角探触子５で受信した反射波を入力する受信回路２９と、この受信回路２９で入力した反射波の波形情報をアナログ信号からデジタル信号に変換して、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に出力するＡ／Ｄ変換回路３０とを備えている。
【００３４】
中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２は、探触子位置制御装置７からの斜角探触子４，５の位置情報及び探傷制御装置８，９からの反射波の波形情報が入力されると、これらを探傷情報として収録し、トリガ信号発生部２１に指令を出力する。そして、トリガ信号発生部２１は、その指令に応じてトリガ信号を出力し、探触子位置制御装置７及び探傷制御装置８，９を連携して制御する。このようにして、斜角探触子４，５をシュー１２の外周面上で（言い換えれば、配管２の外周面に沿って）走査させながら探傷情報を自動収録するようになっている。
【００３５】
断面表示／欠陥識別装置１１は、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に収録された探傷情報に基づき、反射波を配管２の板厚方向断面の反射位置に変換して、配管２、エルボ１のソケット部１ａ、及び溶接ビード３とともに画像表示する。また、欠陥に相当する反射波の画像がある場合は、それを識別表示するようになっている。
【００３６】
次に、本実施形態における検査手順を説明する。図５は、本実施形態における検査手順を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
まず、探傷範囲（周方向及び軸方向の検査範囲）を設定し、走査パターンを設定する（ステップ１００）。そして、探触子位置制御装置７は、設定された走査パターンに基づき中央制御装置１０からのトリガ信号に応じて探触子移動装置６を駆動制御して斜角探触子４，５を移動させるとともに、斜角探触子４，５の位置情報を中央制御装１０置に出力する（ステップ１１０）。探傷制御装置８は、中央制御装置１０からのトリガ信号に応じて斜角探触子４に超音波の送信指令を出力し、これに応じて斜角探触子４は非溶接領域の配管２の外表面に入射するように超音波を送信する（ステップ１２０）。そして、例えば隅肉溶接部の溶け込み不足Ａ２や疲労割れＡ３などが生じていた場合、斜角探触子４は、溶け込み不足Ａ２や疲労割れＡ３で反射され配管２の外表面から出射された反射波を受信し、その波形情報が探傷制御装置８を介して中央制御装置１０に出力される（ステップ１３０）。一方、例えば隅肉溶接部の疲労割れＡ１などが生じていた場合、斜角探触子５は、疲労割れＡ１で反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信し、その波形情報が探傷制御装置９を介して中央制御装置１０に出力される（ステップ１４０）。そして、中央制御装置１０は、斜角探触子４，５の位置情報と反射波の波形情報から欠陥の検出位置を演算し（ステップ１５０）、この演算した欠陥の検出位置を検査対象断面図に表示する（ステップ１６０）。そして、未探傷範囲がある場合は上述したステップ１００〜１６０の手順を繰り返し、未探傷範囲がない場合は検査を終了する。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態においては、斜角探触子４，５を、エルボ１のソケット部１ａの外周側に配置しないで、配管２の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、斜角探触子５は、溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信するので、例えば隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた疲労割れＡ１などを検出することができる。また、斜角探触子４は、配管２の外表面から出射された反射波を受信するので、例えば隅肉溶接部のルート付近で生じた溶け込み不足Ａ２やのど厚方向に生じた疲労割れＡ３などを検出することができる。したがって、様々な欠陥を一度に検出することができ、検査作業の効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、上記一実施形態においては、第２の斜角探触子５は、隅肉溶接部の欠陥で反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信する受信素子５ａを有する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図６に示すように、第２の斜角探触子５は、溶接ビード３の外表面に入射する超音波を送信するとともに、隅肉溶接部の欠陥で反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信する送受信素子５ｂを有してもよい（又は、送信素子と受信素子とを有してもよい）。そして、探傷制御装置９は、斜角探触子５に超音波の送信指令を出力する送信回路を有し、中央制御装置１０は、探傷制御装置２８の送信回路２６への指令とは異なるタイミングで、探傷制御装置９の送信回路へ指令を出力すればよい。このような変形例では、図６に示すように、例えば隅肉溶接部のルート付近で溶け込み不良Ａ２が生じていた場合に、斜角探触子５から隅肉溶接部に入射された超音波が溶け込み不良Ａ２で反射されて戻って溶接ビード３の外表面から出射され、その反射波が斜角探触子５で受信される。したがって、超音波の伝達経路を比較的短くすることができるため、溶け込み不良Ａ２などが小さい場合でも検出することができる。また、溶接ビード３の外表面からの反射波も受信され、これに基づき溶接ビード３の残肉厚などを演算することも可能である。
【００４０】
また、上記一実施形態においては、第１の斜角探触子４と第２の斜角探触子５とを別体として構成し、斜角探触子４，５のそれぞれの取付け位置を調整可能な場合を例にとって説明したが、これに限られず、一体化して構成してもよい。また、上記一実施形態においては、第１の斜角探触子４は、１つの送受信素子４ａを有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、複数の送受信素子を有するアレイ型としてもよい。また、前述の図６で示す変形例においては、第２の斜角探触子５は、１つの送受信素子５ｂを有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、複数の送受信素子を有するアレイ型としてもよい。
【００４１】
例えば図７に示す変形例では、探触子移動装置６のアーム１８には、上述した斜角探触子４，５に相当するものとして、多数の送受信素子３１ａを有するアレイ型探触子３１が設けられている。なお、図７では便宜上簡略化して示すが、アレイ型探触子３１の送受信素子３１ａは、上記一実施形態における斜角探触子４の送受信素子４ａ及び斜角探触子５の受信素子５ａのように（前述の図２（ｂ）参照）、二次元配置することが好ましい。そして、素子制御装置３２は、複数の送受信素子３１ａからの球面超音波の送信及び位相をそれぞれ制御するとともに、複数の送受信素子３１ａでの反射波の受信を制御する。詳細には、複数の送受信素子３１ａへの電圧印加時間（言い換えれば、遅延時間）をそれぞれ制御して、送受信素子３１ａから送信する球面超音波３３の位相の重ね合わせ位置を制御することにより、干渉波３４の角度及び集束を可変制御する。これにより、任意の集束目標点（好ましくは配管２の内表面）及び任意の傾斜角度で干渉波３４を送信可能としている。なお、送受信素子３１ａをシュー１２（言い換えれば、配管２）の全周に亘って二次元配置すれば、アレイ型探触子を移動させる移動装置を不要とし、検査時間の短縮化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の超音波検査装置の一実施形態の全体構成を表す概略図である。
【図２】本発明の超音波検査装置の一実施形態における超音波の伝達経路の一例を表す断面図及び平面図である。
【図３】本発明の超音波検査装置の一実施形態における超音波の伝達経路の他の例を表す断面図である。
【図４】横波及び縦波のエネルギ分配率と入射角度との関係を表す特性図である。
【図５】本発明の超音波検査装置の一実施形態における検査手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の超音波検査装置の一変形例における超音波の伝達経路の一例を表す断面図である。
【図７】本発明の超音波検査装置の他の変形例におけるアレイ型探触子を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ エルボ（配管継手）
１ａ ソケット部
２ 配管
３ 溶接ビード
４ 斜角探触子
４ａ 送受信素子（第１の送信素子、第２の受信素子）
５ 斜角探触子
５ａ 受信素子（第１の受信素子）
５ｂ 送受信素子（第２の送信素子、第１の受信素子）
１２ シュー
１４ ゲル状接触媒質（ゲル状部材）
３１ アレイ型探触子
３１ａ 送受信素子（第１の送信素子、第２の送信素子、第１の受信素子、第２の受信素子）
３２ 素子制御装置（素子制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部を検査する超音波検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業における機器や構造物において、金属部材の溶接部は、全体の強度や信頼性を左右する非常に重要な部位であり、様々な方法で検査が行われている。例えば原子力発電所や火力発電所等に設置された配管系統には、配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部が有り、この隅肉溶接部に対して外観検査や、溶接部に内在する欠陥（例えば溶接金属の溶け込み不良や、機器の運転中の振動に起因する疲労割れ等）を検出する非破壊検査が行われている。非破壊検査方法の一つとしては、欠陥検出能力が高く迅速に行うことができる超音波検査方法がある。
【０００３】
ここで従来、配管継手のソケット部と配管との隅肉溶接部を検査する超音波検査装置として、ソケット部の外表面に配置された斜角探触子と、この斜角探触子をソケット部の円周方向及び軸方向に走査する駆動装置とを備えたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この超音波検査装置では、斜角探触子から発生する横波と、その横波の一部がソケット部の内表面にてモード変換を起こして発生する二次クリーピング波とを利用し、隅肉溶接部の探傷検査を行うようになっている。具体的に説明すると、例えば隅肉溶接部のルート付近で溶け込み不良が生じていた場合は、二次クリーピング波が溶け込み不良のコーナ部で反射されて斜角探触子で受信され、一方、横波が溶け込み不良の端部で反射されて斜角探触子で受信される。また、例えば探傷面に対して垂直方向や斜め方向となる疲労割れが生じていた場合は、横波が疲労割れで反射されて斜角探触子で受信される。したがって、様々な欠陥を一度に検出することが可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９７９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。例えば小口径（２０Ａ〜５０Ａ程度の）エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査においては、小口径エルボのソケット部における腹側（曲げ内側）領域が狭く、また表面曲率の影響により、斜角探触子をソケット部の外周面に安定して配置することが困難となる。すなわち、上記従来技術では、小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができなかった。そこで、例えば斜角探触子を配管の非挿入部の外表面に配置して検査する方法が考えられるものの、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向（言い換えれば、探傷面に対して垂直方向）となるように生じた欠陥を検出することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができ、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる超音波検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部を検査する超音波検査装置において、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、非溶接領域である前記配管の外表面に入射する超音波を送信する第１の送信素子と、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され前記隅肉溶接部の外表面から出射された反射波を受信する第１の受信素子とを有する。
【０００８】
このように本発明においては、第１の送信素子及び第１の受信素子を、配管継手のソケット部の外周側に配置しないで、配管の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、第１の送信素子から配管の外表面に入射された超音波は配管の内表面で反射されて隅肉溶接部に到達し、例えば隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となる欠陥（例えば疲労割れ）が生じていた場合に、その欠陥で反射されて隅肉溶接部の外表面から出射され、その反射波が第１の受信素子で受信される。これにより、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の送信素子及び前記第１の受信素子は、前記配管における軸方向位置及び周方向位置が互いに異なるように配置する。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され非溶接領域である前記配管の外表面から出射された反射波を受信する第２の受信素子を有する。
【００１１】
このように本発明においては、第２の受信素子も配管の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、第１の送信素子から配管の外表面に入射された超音波は配管の内表面で反射されて隅肉溶接部に到達し、例えば隅肉溶接部のルート付近で欠陥（例えば溶け込み不良）が生じていたり、のど厚方向に（言い換えれば、探傷面に対して斜め方向に）欠陥が生じていた場合に、その欠陥で反射されて戻って配管の外表面から出射され、その反射波が第２の受信素子で受信される。これにより、隅肉溶接部のルート付近で生じた欠陥やのど厚方向に生じた欠陥などを検出することができる。したがって、第１及び第２の受信素子によって様々な欠陥を一度に検出することができ、検査作業の効率を向上させることができる。
【００１２】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記第１の送信素子及び前記第２の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子である。
【００１３】
（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の外表面に入射する超音波を送信する第２の送信素子を有する。
【００１４】
このように本発明においては、第２の送信素子も配管の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、例えば隅肉溶接部のルート付近で欠陥（例えば溶け込み不良）が生じていた場合には、第２の送信素子から隅肉溶接部に入射された超音波がその欠陥で反射されて戻って隅肉溶接部の外表面から出射され、その反射波が第１の受信素子で受信される。これにより、超音波の伝達経路を比較的短くすることができるため、例えば隅肉溶接部のルート付近で生じた欠陥などが小さい場合でも検出することができる。
【００１５】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記第２の送信素子及び前記第１の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子である。
【００１６】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記第１の送信素子及び前記第２の送信素子のうちの少なくとも一方を複数設け、これら複数の送信素子からの球面超音波の送信及び位相をそれぞれ制御する素子制御手段を設ける。
【００１７】
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記配管の非挿入部及び前記隅肉溶接部を覆うような筒状のシューを取り付ける。
【００１８】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記シューは、前記隅肉溶接部と接触する部分に柔軟性のゲル状部材を設ける。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができ、隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた欠陥を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は、本発明の超音波検査装置の一実施形態の全体構成を表す概略図である。
【００２２】
この図１において、超音波検査装置は、例えばエルボ１のソケット部１ａとこれに挿入された配管（配管母材）２とを接合した隅肉溶接部（詳細には、溶接ビード３及び熱影響部を含む部分）の検査を目的とするものである。この超音波検査装置は、第１の斜角探触子４及び第２の斜角探触子５を備えた探触子移動装置６（走査機構）と、この探触子移動装置６を駆動制御して斜角探触子４，５の位置を制御する探触子位置制御装置７と、斜角探触子４による超音波の送信及びその反射波の受信を制御する第１の探傷制御装置８と、斜角探触子５による反射波の受信を制御する第２の探傷制御装置９と、これら探触子位置制御装置７及び探傷制御装置８，９を連携して制御するとともに、探傷情報（詳細には、斜角探触子４，５の位置情報と斜角探触子４，５で受信した反射波の波形情報を含む）を収録する中央制御装置１０と、この中央制御装置１０で収録された探傷情報に基づき、反射波を配管２の板厚方向断面の反射位置に変換して画像表示する断面表示／欠陥識別装置１１とを備えている。
【００２３】
配管２の外周側には、配管２の非挿入部及び溶接ビード３を覆うように筒状のシュー１２が固定機構１３によって固定されている。シュー１２は、例えばアクリルで形成されており、溶接ビード３との接触部分には、溶接ビード３の形状に沿って密着するための柔軟性のゲル状接触媒質（ゲル状部材）１４が設けられている。シュー１２の外周側には、周方向に延在するガイドレール１５が取り付けられている。なお、シュー１２及びゲル状接触媒質１４は、配管２の外周側に取り付け可能なように分割構造となっている。また、ガイドレール１５は、シュー１２の外周側に取り付け可能なように分割構造となっている。
【００２４】
探触子移動装置６は、ガイドレール１５に噛み合う歯車１６と、この歯車１６を回転制御する周方向移動制御機構１７とを備えており、ガイドレール１５に沿って移動可能としている。すなわち、斜角探触子４，５をシュー１２の周方向（言い換えれば、配管２の周方向）に移動させることが可能となっている。また、探触子移動装置６は、シュー１２の軸方向（図１中左右方向）に延在し、上記斜角探触子４，５が取り付けられたアーム１８と、斜角探触子４，５のそれぞれとアーム１８との間に設けられ、斜角探触子４，５を液状接触媒質（図示せず）を介してシュー１２の外表面に密着させる付勢力を付与するスプリング機構（図示せず）と、アーム１８をシュー１２の軸方向に移動可能に支持する複数の車輪１９と、これら車輪１９を回転制御してアーム１８をシュー２の軸方向に移動させる軸方向移動制御機構２０とを備えており、斜角探触子４，５をシュー１２の軸方向（言い換えれば、配管２の軸方向）に移動させることが可能となっている。
【００２５】
ここで本実施形態の大きな特徴として、第１の斜角探触子４は、配管２の非挿入部の外周側に配置されており、非溶接領域である配管２の外表面に対し傾斜した角度で入射するように超音波を送信するとともに、隅肉溶接部の欠陥（詳細は後述）などで反射され非溶接領域である配管２の外表面から出射された反射波を受信する送受信素子４ａ（後述の図２（ａ）及び図３参照）を有している（なお、これに代えて、送信素子と受信素子を有してもよい）。第２の斜角探触子５は、配管２の非挿入部（及び隅肉溶接部）の外周側に配置されており、隅肉溶接部の欠陥（詳細は後述）などで反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信する受信素子５ａ（後述の図２（ａ）及び図３参照）を有している。また、斜角探触子４，５は、配管２における軸方向位置だけでなく周方向位置も互いに異なるように配置されており、隅肉溶接部に向けての斜角探触子４の送受信角度と斜角探触子５の受信角度とを異ならせている（後述の図２（ｂ）参照）。このような斜角探触子４，５における超音波の伝達経路を以下説明する。
【００２６】
図２（ａ）は、本実施形態における超音波の伝達経路の一例を表す断面図であり、図２（ｂ）は、平面図である。また、図３は、本実施形態における超音波の伝達経路の他の例を表す断面図である。
【００２７】
斜角探触子４から送信された超音波は、シュー１２及び液状接触媒質を介して配管２の外表面に入射し、配管２の内表面で１回反射して隅肉溶接部に到達する。そして、図２（ａ）及び図２（ｂ）で示すように、隅肉溶接部に到達した超音波の一部は、例えば隅肉溶接部のエルボ１側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向（言い換えれば、探傷面に対し垂直方向）となる疲労割れＡ１が生じていた場合に、その疲労割れＡ１で反射し、溶接ビード３の外表面から出射し、ゲル状媒質１４及びシュー１２を介して斜角探触子５で受信される。これにより、疲労割れＡ１が検出される。
【００２８】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図３で示すように、隅肉溶接部に到達した超音波の一部は、例えば隅肉溶接部のルート付近で溶け込み不良Ａ２が生じていた場合に、その溶け込み不良Ａ１の端部で反射し、同じ経路を戻って配管２の外表面の非溶接領域から出射し、シュー１２及び液状接触媒質を介して斜角探触子４で受信される。なお、例えば溶け込み不良Ａ２が生じていない場合は、エルボ１のソケット部１ａと配管２の挿入部との隙間の端部で反射し、同様の経路を経て斜角探触子４で受信される。そのため、予め得られている隅肉溶接部などの設計寸法と反射波の反射位置情報から、溶け込み不良Ａ２であるかどうかが判断される。
【００２９】
また、図３で示すように、隅肉溶接部に到達した超音波の一部は、例えばのど厚方向に（言い換えれば、探傷面に対して斜め方向に）疲労割れＡ３が生じていた場合に、その疲労割れＡ３で反射し、同じ経路を戻って配管２の外表面から出射し、シュー１２及び液状接触媒質を介して斜角探触子４で受信される。これにより、疲労割れＡ３が検出される。
【００３０】
なお、本実施形態では、配管２の外表面から入射した超音波を配管２の内表面で一回反射させて隅肉溶接部に到達させるので、隅肉溶接部の探傷に用いる超音波のモードとしては横波を利用することが望ましい。そして、シュー１２と配管２との間の液状接触媒質では縦波しか伝達しないことから、シュー１２から配管２に入射するときに縦波から横波に変換することになる。また、シュー１２と溶接ビード３との間のゲル状媒質１４でも縦波しか伝達しないことから、溶接ビード３からシュー２に出射するときに横波から縦波に変換することになる。なお、図４は、アクリル製のシュー１２からＳＵＳ製の配管２に入射するときの縦波及び横波の変換効率を、入射角度に応じて表す特性図である。この図４から明らかなように、縦波から横波に効率よく変換するため、入射角度は３５〜５５度になるように設定することが好ましい。
【００３１】
前述の図１に戻り、中央制御装置１０は、探触子位置制御装置７及び探傷制御装置８，９にトリガ信号を出力するトリガ信号発生部２１と、探傷情報を収録する探傷情報記憶部２２とを備えている。
【００３２】
探触子位置制御装置７は、中央制御装置１０のトリガ信号発生部２１からのトリガ信号に対し予め設定された走査パターン（例えば配管２の周方向位置を変えて軸方向の走査を繰り返すような矩形走査パターン）に基づいて演算処理が行われ、生成した駆動制御信号（所定の移動量に相当する信号）を探触子移動装置６の周方向移動制御機構１７及び軸方向移動制御機構２０に出力する走査制御回路２３と、この走査制御回路２３の制御情報に基づき斜角探触子４，５の移動方向及び移動量を演算して斜角探触子４，５の位置を演算する移動量演算回路２４と、この移動量演算回路２４で演算された斜角探触子４，５の位置情報をアナログ信号からデジタル信号に変換して、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に出力するＡ／Ｄ変換回路２５とを備えている。
【００３３】
探傷制御装置８は、中央制御装置１０のトリガ信号発生部２１からのトリガ信号に応じて斜角探触子４に超音波の送信指令を出力する送信回路２６と、斜角探触子４で受信した反射波を入力する受信回路２７と、この受信回路２７で入力した反射波の波形情報をアナログ信号からデジタル信号に変換して、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に出力するＡ／Ｄ変換回路２８とを備えている。探傷制御装置９は、斜角探触子５で受信した反射波を入力する受信回路２９と、この受信回路２９で入力した反射波の波形情報をアナログ信号からデジタル信号に変換して、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に出力するＡ／Ｄ変換回路３０とを備えている。
【００３４】
中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２は、探触子位置制御装置７からの斜角探触子４，５の位置情報及び探傷制御装置８，９からの反射波の波形情報が入力されると、これらを探傷情報として収録し、トリガ信号発生部２１に指令を出力する。そして、トリガ信号発生部２１は、その指令に応じてトリガ信号を出力し、探触子位置制御装置７及び探傷制御装置８，９を連携して制御する。このようにして、斜角探触子４，５をシュー１２の外周面上で（言い換えれば、配管２の外周面に沿って）走査させながら探傷情報を自動収録するようになっている。
【００３５】
断面表示／欠陥識別装置１１は、中央制御装置１０の探傷情報記憶部２２に収録された探傷情報に基づき、反射波を配管２の板厚方向断面の反射位置に変換して、配管２、エルボ１のソケット部１ａ、及び溶接ビード３とともに画像表示する。また、欠陥に相当する反射波の画像がある場合は、それを識別表示するようになっている。
【００３６】
次に、本実施形態における検査手順を説明する。図５は、本実施形態における検査手順を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
まず、探傷範囲（周方向及び軸方向の検査範囲）を設定し、走査パターンを設定する（ステップ１００）。そして、探触子位置制御装置７は、設定された走査パターンに基づき中央制御装置１０からのトリガ信号に応じて探触子移動装置６を駆動制御して斜角探触子４，５を移動させるとともに、斜角探触子４，５の位置情報を中央制御装１０置に出力する（ステップ１１０）。探傷制御装置８は、中央制御装置１０からのトリガ信号に応じて斜角探触子４に超音波の送信指令を出力し、これに応じて斜角探触子４は非溶接領域の配管２の外表面に入射するように超音波を送信する（ステップ１２０）。そして、例えば隅肉溶接部の溶け込み不足Ａ２や疲労割れＡ３などが生じていた場合、斜角探触子４は、溶け込み不足Ａ２や疲労割れＡ３で反射され配管２の外表面から出射された反射波を受信し、その波形情報が探傷制御装置８を介して中央制御装置１０に出力される（ステップ１３０）。一方、例えば隅肉溶接部の疲労割れＡ１などが生じていた場合、斜角探触子５は、疲労割れＡ１で反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信し、その波形情報が探傷制御装置９を介して中央制御装置１０に出力される（ステップ１４０）。そして、中央制御装置１０は、斜角探触子４，５の位置情報と反射波の波形情報から欠陥の検出位置を演算し（ステップ１５０）、この演算した欠陥の検出位置を検査対象断面図に表示する（ステップ１６０）。そして、未探傷範囲がある場合は上述したステップ１００〜１６０の手順を繰り返し、未探傷範囲がない場合は検査を終了する。
【００３８】
以上のように構成された本実施形態においては、斜角探触子４，５を、エルボ１のソケット部１ａの外周側に配置しないで、配管２の非挿入部の外周側に配置するので、例えば小口径エルボのソケット部と配管との隅肉溶接部の検査に対応することができる。そして、斜角探触子５は、溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信するので、例えば隅肉溶接部のエルボ側境界付近でエルボ側境界に対しほぼ平行方向となるように生じた疲労割れＡ１などを検出することができる。また、斜角探触子４は、配管２の外表面から出射された反射波を受信するので、例えば隅肉溶接部のルート付近で生じた溶け込み不足Ａ２やのど厚方向に生じた疲労割れＡ３などを検出することができる。したがって、様々な欠陥を一度に検出することができ、検査作業の効率を向上させることができる。
【００３９】
なお、上記一実施形態においては、第２の斜角探触子５は、隅肉溶接部の欠陥で反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信する受信素子５ａを有する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図６に示すように、第２の斜角探触子５は、溶接ビード３の外表面に入射する超音波を送信するとともに、隅肉溶接部の欠陥で反射され溶接ビード３の外表面から出射された反射波を受信する送受信素子５ｂを有してもよい（又は、送信素子と受信素子とを有してもよい）。そして、探傷制御装置９は、斜角探触子５に超音波の送信指令を出力する送信回路を有し、中央制御装置１０は、探傷制御装置２８の送信回路２６への指令とは異なるタイミングで、探傷制御装置９の送信回路へ指令を出力すればよい。このような変形例では、図６に示すように、例えば隅肉溶接部のルート付近で溶け込み不良Ａ２が生じていた場合に、斜角探触子５から隅肉溶接部に入射された超音波が溶け込み不良Ａ２で反射されて戻って溶接ビード３の外表面から出射され、その反射波が斜角探触子５で受信される。したがって、超音波の伝達経路を比較的短くすることができるため、溶け込み不良Ａ２などが小さい場合でも検出することができる。また、溶接ビード３の外表面からの反射波も受信され、これに基づき溶接ビード３の残肉厚などを演算することも可能である。
【００４０】
また、上記一実施形態においては、第１の斜角探触子４と第２の斜角探触子５とを別体として構成し、斜角探触子４，５のそれぞれの取付け位置を調整可能な場合を例にとって説明したが、これに限られず、一体化して構成してもよい。また、上記一実施形態においては、第１の斜角探触子４は、１つの送受信素子４ａを有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、複数の送受信素子を有するアレイ型としてもよい。また、前述の図６で示す変形例においては、第２の斜角探触子５は、１つの送受信素子５ｂを有する場合を例にとって説明したが、これに限られず、複数の送受信素子を有するアレイ型としてもよい。
【００４１】
例えば図７に示す変形例では、探触子移動装置６のアーム１８には、上述した斜角探触子４，５に相当するものとして、多数の送受信素子３１ａを有するアレイ型探触子３１が設けられている。なお、図７では便宜上簡略化して示すが、アレイ型探触子３１の送受信素子３１ａは、上記一実施形態における斜角探触子４の送受信素子４ａ及び斜角探触子５の受信素子５ａのように（前述の図２（ｂ）参照）、二次元配置することが好ましい。そして、素子制御装置３２は、複数の送受信素子３１ａからの球面超音波の送信及び位相をそれぞれ制御するとともに、複数の送受信素子３１ａでの反射波の受信を制御する。詳細には、複数の送受信素子３１ａへの電圧印加時間（言い換えれば、遅延時間）をそれぞれ制御して、送受信素子３１ａから送信する球面超音波３３の位相の重ね合わせ位置を制御することにより、干渉波３４の角度及び集束を可変制御する。これにより、任意の集束目標点（好ましくは配管２の内表面）及び任意の傾斜角度で干渉波３４を送信可能としている。なお、送受信素子３１ａをシュー１２（言い換えれば、配管２）の全周に亘って二次元配置すれば、アレイ型探触子を移動させる移動装置を不要とし、検査時間の短縮化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の超音波検査装置の一実施形態の全体構成を表す概略図である。
【図２】本発明の超音波検査装置の一実施形態における超音波の伝達経路の一例を表す断面図及び平面図である。
【図３】本発明の超音波検査装置の一実施形態における超音波の伝達経路の他の例を表す断面図である。
【図４】横波及び縦波のエネルギ分配率と入射角度との関係を表す特性図である。
【図５】本発明の超音波検査装置の一実施形態における検査手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の超音波検査装置の一変形例における超音波の伝達経路の一例を表す断面図である。
【図７】本発明の超音波検査装置の他の変形例におけるアレイ型探触子を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ エルボ（配管継手）
１ａ ソケット部
２ 配管
３ 溶接ビード
４ 斜角探触子
４ａ 送受信素子（第１の送信素子、第２の受信素子）
５ 斜角探触子
５ａ 受信素子（第１の受信素子）
５ｂ 送受信素子（第２の送信素子、第１の受信素子）
１２ シュー
１４ ゲル状接触媒質（ゲル状部材）
３１ アレイ型探触子
３１ａ 送受信素子（第１の送信素子、第２の送信素子、第１の受信素子、第２の受信素子）
３２ 素子制御装置（素子制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部を検査する超音波検査装置において、
前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、非溶接領域である前記配管の外表面に入射する超音波を送信する第１の送信素子と、
前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され前記隅肉溶接部の外表面から出射された反射波を受信する第１の受信素子とを有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波検査装置において、前記第１の送信素子及び前記第１の受信素子は、前記配管における軸方向位置及び周方向位置が互いに異なるように配置したことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波検査装置において、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され非溶接領域である前記配管の外表面から出射された反射波を受信する第２の受信素子を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
請求項３記載の超音波検査装置において、前記第１の送信素子及び前記第２の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子であることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波検査装置において、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の外表面に入射する超音波を送信する第２の送信素子を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の超音波検査装置において、前記第２の送信素子及び前記第１の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子であることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項項記載の超音波検査装置において、前記第１の送信素子及び前記第２の送信素子のうちの少なくとも一方を複数設け、これら複数の送信素子からの球面超音波の送信及び位相をそれぞれ制御する素子制御手段を設けたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の超音波検査装置において、前記配管の非挿入部及び前記隅肉溶接部を覆うような筒状のシューを取り付けたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項９】
請求項８記載の超音波検査装置において、前記シューは、前記隅肉溶接部と接触する部分に柔軟性のゲル状部材を設けたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項１】
配管継手のソケット部とこれに挿入された配管とを接合した隅肉溶接部を検査する超音波検査装置において、
前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、非溶接領域である前記配管の外表面に入射する超音波を送信する第１の送信素子と、
前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され前記隅肉溶接部の外表面から出射された反射波を受信する第１の受信素子とを有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波検査装置において、前記第１の送信素子及び前記第１の受信素子は、前記配管における軸方向位置及び周方向位置が互いに異なるように配置したことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の超音波検査装置において、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の欠陥で反射され非溶接領域である前記配管の外表面から出射された反射波を受信する第２の受信素子を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
請求項３記載の超音波検査装置において、前記第１の送信素子及び前記第２の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子であることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波検査装置において、前記配管の非挿入部の外周側に配置されて、前記隅肉溶接部の外表面に入射する超音波を送信する第２の送信素子を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の超音波検査装置において、前記第２の送信素子及び前記第１の受信素子は、それらの機能を共有する送受信素子であることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項項記載の超音波検査装置において、前記第１の送信素子及び前記第２の送信素子のうちの少なくとも一方を複数設け、これら複数の送信素子からの球面超音波の送信及び位相をそれぞれ制御する素子制御手段を設けたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の超音波検査装置において、前記配管の非挿入部及び前記隅肉溶接部を覆うような筒状のシューを取り付けたことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項９】
請求項８記載の超音波検査装置において、前記シューは、前記隅肉溶接部と接触する部分に柔軟性のゲル状部材を設けた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６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−３８８２０（Ｐ２０１０−３８８２０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４２２３（Ｐ２００８−２０４２２３）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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