(57)【要約】【課題】効率の良い超音波探傷が可能なガントリー方式の超音波探傷装置を提供する。【解決手段】超音波探傷装置１００は、回転手段１と、第１キャリッジ２Ａと、第２キャリッジ２Ｂと、複数の第１超音波プローブ３Ａと、複数の第２超音波プローブ３Ｂと、制御手段４と、を備える。制御手段は、第１キャリッジを管Ｐの中央部に進動させると共に、第２キャリッジを管の後端部に進動させる第１ステップと、複数の第１超音波プローブを同時に管の外面に向けて進動させると共に、複数の第２超音波プローブを同時に管の外面に向けて進動させる第２ステップと、第１キャリッジを管の先端部に向けて進動させながら周方向に回転する管を超音波探傷させると共に、第１ステップで第１キャリッジを進動させた位置まで第２キャリッジを進動させた後、第２キャリッジを管の後端部に向けて退動させながら、周方向に回転する管を超音波探傷させる第３ステップと、を実行する。【選択図】図４
2020091156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面略円形の長尺な被探傷材を周方向に回転させる回転手段と、
前記被探傷材の軸方向に沿って進退動可能な第１キャリッジと、
前記第１キャリッジに対して前記被探傷材の後端部側に位置し、前記被探傷材の軸方向に沿って進退動可能な第２キャリッジと、
前記第１キャリッジに取り付けられ、前記被探傷材の軸方向に沿って順に配列され、前記被探傷材の外面に向けて進退動可能な局部水浸式の複数の第１超音波プローブと、
前記第２キャリッジに取り付けられ、前記被探傷材の軸方向に沿って順に配列され、前記被探傷材の外面に向けて進退動可能な局部水浸式の複数の第２超音波プローブと、
前記第１キャリッジ、前記第２キャリッジ、前記複数の第１超音波プローブ及び前記複数の第２超音波プローブの進退動と、前記複数の第１超音波プローブ及び前記複数の第２超音波プローブでの前記被探傷材の超音波探傷を制御する制御手段と、を備え、
前記複数の第２超音波プローブは、前記複数の第１超音波プローブと同数であり、
前記複数の第１超音波プローブ及び前記複数の第２超音波プローブのうち、同じ順番に位置する第１超音波プローブ及び第２超音波プローブは、互いに検出対象が同じであり、
前記制御手段は、
前記第１キャリッジを前記被探傷材の中央部に進動させると共に、前記第２キャリッジを前記被探傷材の後端部に進動させる第１ステップと、
前記第１キャリッジに取り付けられた前記複数の第１超音波プローブを同時に前記被探傷材の外面に向けて進動させると共に、前記第２キャリッジに取り付けられた前記複数の第２超音波プローブを同時に前記被探傷材の外面に向けて進動させる第２ステップと、
前記第１キャリッジを前記被探傷材の先端部に向けて進動させながら、前記複数の第１超音波プローブで前記回転手段によって周方向に回転する前記被探傷材を超音波探傷させると共に、前記第１ステップで前記第１キャリッジを進動させた位置まで前記第２キャリッジを進動させた後、前記第２キャリッジを前記被探傷材の後端部に向けて退動させながら、前記複数の第２超音波プローブで前記回転手段によって周方向に回転する前記被探傷材を超音波探傷させる第３ステップと、を実行する
ことを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第３ステップにおいて、前記第１キャリッジに取り付けられた前記複数の第１超音波プローブのうち、前記被探傷材の先端まで到達した第１超音波プローブを前記被探傷材の外面から退動させると共に、前記第２キャリッジに取り付けられた前記複数の第２超音波プローブのうち、前記被探傷材の後端まで到達した第２超音波プローブを前記被探傷材の外面から退動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管、丸棒、丸ビレット等の断面略円形の長尺な被探傷材の超音波探傷装置に関する。特に、本発明は、いわゆるガントリー方式の超音波探傷装置であって、効率の良い超音波探傷を行うことが可能な超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、管（鋼管等）、丸棒（丸棒鋼等）、丸ビレット等の断面略円形の長尺な被探傷材の品質保証技術として、超音波探傷法が適用されている。被探傷材の全長を自動的に超音波探傷する装置として、代表的には、プローブ回転方式の超音波探傷装置と、ガントリー方式の超音波探傷装置が知られている。
【０００３】
プローブ回転方式の超音波探傷装置は、被探傷材を軸方向（長手方向）に搬送すると共に、被探傷材の外面に対向配置した超音波プローブを被探傷材の周方向に回転させて、超音波探傷を行う装置である。このプローブ回転方式の超音波探傷装置は、被探傷材端部の不感帯が比較的大きくなるという欠点を有する。
【０００４】
これに対し、ガントリー方式の超音波探傷装置は、プローブ回転方式の超音波探傷装置に比べて、被探傷材端部の不感帯を小さくできるという利点を有する。
図６は、一般的なガントリー方式の超音波探傷装置の概略構成及び動作を模式的に示す図である。
図６に示すように、ガントリー方式の超音波探傷装置は、被探傷材Ｐを周方向に回転させる回転ローラ等の回転手段１と、被探傷材Ｐの軸方向に沿って進退動可能なキャリッジ２と、キャリッジ２に取り付けられ、被探傷材Ｐの軸方向に沿って順に配列され、被探傷材Ｐの外面に向けて進退動可能な局部水浸式の複数の超音波プローブ（局部水浸式の超音波プローブについては、例えば、特許文献１参照）３と、を備えている。一般的に、複数の超音波プローブは、互いに検出対象が異なるものとされる。具体的には、検出対象とするきずの種類及び検出対象とするきずの検出方向（超音波プローブからの超音波の送受信方向）のうち、少なくとも何れか一方が異なるものとされる。キャリッジ２は、被探傷材Ｐの軸方向に跨って設置された門型の架台であるガントリー５上を進退動し、キャリッジ２が進退動することで、複数の超音波プローブ３も被探傷材Ｐの軸方向に沿って進退動することになる。
【０００５】
上記の構成を有するガントリー方式の超音波探傷装置において、図６（ａ）に示す初期状態では、キャリッジ２は待機位置にあり、外部から搬送された被探傷材Ｐの先端がストッパー６によって位置決めされる。
次に、図６（ｂ）に示すように、キャリッジ２が被探傷材Ｐの先端部（図６の左側の端部）に向けて進動する。そして、複数の超音波プローブ３のうち、最も被探傷材Ｐの先端部側に位置する超音波プローブ３が被探傷材Ｐの外面に対向する位置まで到達すると、キャリッジ２が停止すると共に、当該超音波プローブ３が被探傷材Ｐの外面に向けて進動（降下）する。
前述のように、超音波プローブ３は、局部水浸式である。このため、超音波プローブ３が進動して被探傷材Ｐの外面に到達してから接触媒質である水が安定化する（水中の気泡が除去される等）までに数秒程度の時間（安定化時間）を要する。この安定化時間が経過した後に、キャリッジ２が再び進動し、回転手段１によって周方向に回転する被探傷材Ｐの超音波プローブ３での超音波探傷を開始することになる。
【０００６】
次に、図６（ｃ）に示すように、被探傷材Ｐの先端部側から２番目に位置する超音波プローブ３が被探傷材Ｐの外面に対向する位置まで到達すると、キャリッジ２が停止し、当該超音波プローブ３が被探傷材Ｐの外面に向けて進動（降下）する。そして、安定化時間が経過した後に、キャリッジ２が再び進動し、当該超音波プローブ３での超音波探傷を開始する。以下、各超音波プローブ３について同様の動作を繰り返す。
【０００７】
次に、図６（ｄ）に示すように、キャリッジ２に取り付けられた複数の超音波プローブ３のうち、被探傷材Ｐの先端まで到達した超音波プローブ３（超音波探傷が終了した超音波プローブ３）は、順次被探傷材Ｐの外面から退動する。
そして、図６（ｅ）に示すように、全ての超音波プローブ３による被探傷材Ｐの超音波探傷が終了して、全ての超音波プローブ３が被探傷材Ｐの外面から退動すると、キャリッジ２が被探傷材Ｐの後端部（図６の右側の端部）に向けて進動して、図６（ａ）に示す初期状態に戻る。
【０００８】
以上に説明したガントリー方式の超音波探傷装置によれば、被探傷材Ｐが回転手段１によって周方向に回転すると共に、被探傷材Ｐの外面に向けて順に進動させた超音波プローブ３を、キャリッジ２が進動することで被探傷材Ｐの軸方向に沿って進動させながら超音波探傷するため、被探傷材端部の不感帯を小さくできる。
しかしながら、超音波プローブ３毎に接触媒質の安定化時間を要するため、その分だけ被探傷材Ｐの全長を探傷するのに要する時間が長くなる。特に、検出対象とするきずの種類の数等に応じて、キャリッジ２に取り付ける超音波プローブ３の数を増やせば増やすほど、探傷時間が増大するという問題がある。
【０００９】
なお、ガントリー方式の超音波探傷装置としては、例えば、ＧＥ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社が製造販売している 「ＧＲＰ−ＵＳＩＰ｜ｘｘ Ｐｏｒｔａｌ」が公知である。
上記の超音波探傷装置では、キャリッジ２を２台設けて、探傷時間の低減を図っているものの、より一層効率の良い超音波探傷を行うことが可能なガントリー方式の超音波探傷装置が望まれている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５８２１６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、効率の良い超音波探傷を行うことが可能なガントリー方式の超音波探傷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討した結果、被探傷材の軸方向に沿って第１キャリッジ及び第２キャリッジを備える構成とし、これら各キャリッジの動作を工夫することで、効率の良い超音波探傷を行うことが可能であることを知見し、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、断面略円形の長尺な被探傷材を周方向に回転させる回転手段と、
前記被探傷材の軸方向に沿って進退動可能な第１キャリッジと、前記第１キャリッジに対して前記被探傷材の後端部側に位置し、前記被探傷材の軸方向に沿って進退動可能な第２キャリッジと、前記第１キャリッジに取り付けられ、前記被探傷材の軸方向に沿って順に配列され、前記被探傷材の外面に向けて進退動可能な局部水浸式の複数の第１超音波プローブと、前記第２キャリッジに取り付けられ、前記被探傷材の軸方向に沿って順に配列され、前記被探傷材の外面に向けて進退動可能な局部水浸式の複数の第２超音波プローブと、前記第１キャリッジ、前記第２キャリッジ、前記複数の第１超音波プローブ及び前記複数の第２超音波プローブの進退動と、前記複数の第１超音波プローブ及び前記複数の第２超音波プローブでの前記被探傷材の超音波探傷を制御する制御手段と、を備え、前記複数の第２超音波プローブは、前記複数の第１超音波プローブと同数であり、前記複数の第１超音波プローブ及び前記複数の第２超音波プローブのうち、同じ順番に位置する第１超音波プローブ及び第２超音波プローブは、互いに検出対象が同じであり、前記制御手段は、前記第１キャリッジを前記被探傷材の中央部に進動させると共に、前記第２キャリッジを前記被探傷材の後端部に進動させる第１ステップと、前記第１キャリッジに取り付けられた前記複数の第１超音波プローブを同時に前記被探傷材の外面に向けて進動させると共に、前記第２キャリッジに取り付けられた前記複数の第２超音波プローブを同時に前記被探傷材の外面に向けて進動させる第２ステップと、前記第１キャリッジを前記被探傷材の先端部に向けて進動させながら、前記複数の第１超音波プローブで前記回転手段によって周方向に回転する前記被探傷材を超音波探傷させると共に、前記第１ステップで前記第１キャリッジを進動させた位置まで前記第２キャリッジを進動させた後、前記第２キャリッジを前記被探傷材の後端部に向けて退動させながら、前記複数の第２超音波プローブで前記回転手段によって周方向に回転する前記被探傷材を超音波探傷させる第３ステップと、を実行することを特徴とする超音波探傷装置を提供する。
【００１４】
本発明に係る超音波探傷装置によれば、制御手段が実行する第１ステップによって、第１キャリッジが被探傷材の中央部に進動すると共に、第１キャリッジに対して被探傷材の後端部側に位置する第２キャリッジが被探傷材の後端部に進動することになる。具体的には、第１キャリッジが被探傷材の中央部に進動して、第１キャリッジに取り付けられた複数の第１超音波プローブが全て被探傷材の中央部の外面に対向する位置となる。また、第２キャリッジが被探傷材の後端部に進動して、第２キャリッジに取り付けられた複数の第２超音波プローブが全て被探傷材の後端部の外面に対向する位置となる。
【００１５】
次に、制御手段が実行する第２ステップによって、第１キャリッジに取り付けられた複数の第１超音波プローブが同時に被探傷材の外面（被探傷材の中央部の外面）に向けて進動すると共に、第２キャリッジに取り付けられた複数の第２超音波プローブが同時に被探傷材の外面（被探傷材の後端部の外面）に向けて進動することになる。
第１超音波プローブ及び第２超音波プローブは局部水浸式であるため、従来と同様に、複数の第１超音波プローブ及び複数の第２超音波プローブが被探傷材の外面に到達した後、超音波探傷を開始するまでの数秒程度の接触媒質の安定化時間は必要である。しかしながら、複数の第１超音波プローブが同時に被探傷材の外面に向けて進動すると共に、複数の第２超音波プローブが同時に被探傷材の外面に向けて進動するため、各第１超音波プローブ及び各第２超音波プローブが個別に進動して安定化時間の経過を待つ場合に比べて、超音波プローブ全体としての安定化時間を短縮することが可能である。
【００１６】
最後に、制御手段が実行する第３ステップによって、第１キャリッジが被探傷材の先端部に向けて進動し（これによって複数の第１超音波プローブも被探傷材の先端部に向けて進動し）、回転手段によって周方向に回転する被探傷材を複数の第１超音波プローブで超音波探傷することになる。複数の第１超音波プローブの探傷範囲は、被探傷材の中央部から先端部になる。
一方、制御手段が実行する第３ステップによって、第２キャリッジが第１ステップで第１キャリッジを進動させた位置（被探傷材の中央部）まで進動した後、被探傷材の後端部に向けて退動し（これによって複数の第２超音波プローブも被探傷材の中央部まで進動した後、被探傷材の後端部に向けて退動し）、回転手段によって周方向に回転する被探傷材を複数の第２超音波プローブで超音波探傷することになる。複数の第２超音波プローブの探傷範囲は、被探傷材の中央部から後端部になる。
【００１７】
ここで、複数の第２超音波プローブは、複数の第１超音波プローブと同数である。また、複数の第１超音波プローブ及び複数の第２超音波プローブのうち、同じ順番に位置する第１超音波プローブ及び第２超音波プローブは、互いに検出対象が同じである。
本発明において、「検出対象」とは、検出対象とするきずの種類及び検出対象とするきずの検出方向（超音波プローブからの超音波の送受信方向）を意味する。
したがい、例えば、複数の第１超音波プローブのうち、最も被探傷材の先端部側に位置する第１超音波プローブの検出対象が、きずの種類としては軸方向きずで、きずの検出方向としては被探傷材の周方向の時計回りである（被探傷材の周方向の時計回りに伝搬する超音波で軸方向きずを検出する）とすれば、複数の第２超音波プローブのうち、最も被探傷材の先端部側に位置する第２超音波プローブの検出対象も、きずの種類としては軸方向きずで、きずの検出方向としては被探傷材の周方向の時計回りとなる。そして、この第１超音波プローブは、被探傷材の中央部から先端部までの探傷範囲で、軸方向きずを時計回りに伝搬する超音波で検出するように超音波探傷し、この第２超音波プローブは、被探傷材の中央部から後端部までの探傷範囲で、軸方向きずを時計回りに伝搬する超音波で検出するように超音波探傷することになる。したがい、第１超音波プローブ単体では被探傷材の中央部から先端部までの探傷範囲しかなく、第２超音波プローブ単体では被探傷材の中央部から後端部までの探傷範囲しかなくても、両者全体としては、同じ検出対象（上記の例では、軸方向きず・被探傷材の周方向の時計回り）について被探傷材の全長に亘る超音波探傷を行うことが可能である。他の順番に位置する第１超音波プローブ及び第２超音波プローブについても同様である。
【００１８】
以上に説明したように、本発明に係る超音波探傷装置によれば、被探傷材端部の不感帯を小さくできるというガントリー方式の利点を維持しつつ、複数の第１超音波プローブ及び複数の第２超音波プローブ全体としての接触媒質の安定化時間を短縮できることで効率の良い超音波探傷を行うことが可能である。
【００１９】
なお、本発明において、被探傷材の「先端部」とは、被探傷材の軸方向（長手方向）両端部のうち、超音波探傷を行う際の第１キャリッジの移動（進動）方向下流側の端部を意味する。後述の被探傷材の「先端」も同様に、被探傷材の軸方向両端（両エッジ）のうち、超音波探傷を行う際の第１キャリッジの移動（進動）方向下流側の端を意味する。また、被探傷材の「後端部」とは、被探傷材の軸方向両端部のうち、超音波探傷を行う際の第１キャリッジの移動（進動）方向上流側の端部を意味する。後述の被探傷材の「後端」も同様に、被探傷材の軸方向両端のうち、超音波探傷を行う際の第１キャリッジの移動（進動）方向上流側の端を意味する。
また、本発明において、「局部水浸式」とは、超音波プローブ（第１超音波プローブ及び第２超音波プローブ）が被探傷材の外面に向けて進動した状態で、超音波プローブの近傍においてのみ被探傷材の外面との間に接触媒質が満たされる方式を意味する。接触媒質として代表的なものは水であるため、「局部水浸式」という語句を用いているが、本発明で用いることのできる接触媒質は水に限るものではない。
【００２０】
好ましくは、前記制御手段は、前記第３ステップにおいて、前記第１キャリッジに取り付けられた前記複数の第１超音波プローブのうち、前記被探傷材の先端まで到達した第１超音波プローブを前記被探傷材の外面から退動させると共に、前記第２キャリッジに取り付けられた前記複数の第２超音波プローブのうち、前記被探傷材の後端まで到達した第２超音波プローブを前記被探傷材の外面から退動させる。
【００２１】
上記の好ましい構成によれば、制御手段が実行する第３ステップによって、被探傷材の先端まで到達した第１超音波プローブ（すなわち、超音波探傷が終了した第１超音波プローブ）が被探傷材の外面から退動し、被探傷材の後端まで到達した第２超音波プローブ（すなわち、超音波探傷が終了した第２超音波プローブ）が被探傷材の外面から退動することになる。したがい、第１超音波プローブ及び第２超音波プローブが超音波探傷を終了した後も進動した位置に居続けるよりも、超音波プローブが通常具備する接触部材（超音波探傷の際に被探傷材の外面に接触する部材）の過剰な摩耗を抑制可能であり、超音波プローブの破損等のおそれも低減可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、効率の良い超音波探傷を行うことが可能なガントリー方式の超音波探傷装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】きずの種類及びきずの検出方向を説明する図である。
【図３】図１に示す各第１超音波プローブ及び各第２超音波プローブの検出対象を説明する図である。
【図４】図１に示す制御手段の制御内容を説明する図である。
【図５】比較対象とした超音波探傷装置が備える制御手段の制御内容を説明する図である。
【図６】一般的なガントリー方式の超音波探傷装置の概略構成及び動作を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置について、被探傷材が鋼管等の管である場合を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は被探傷材Ｐ（以下、管Ｐともいう）の軸方向に直交する方向から見た側面図であり、図１（ｂ）は第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂの内部構造を示す断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、回転手段１と、第１キャリッジ２Ａと、第２キャリッジ２Ｂと、複数の第１超音波プローブ３Ａと、複数の第２超音波プローブ３Ｂと、制御手段４と、を備えている。また、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、ガントリー５と、ストッパー６とを備えている。
【００２５】
回転手段１は、管Ｐを周方向に回転させる。本実施形態では、回転手段１として、管Ｐの下方を支持する回転ローラが用いられている。本実施形態の回転手段１の駆動部（モータ等）は、制御手段４に接続されている（接続線は図示省略）。回転手段１は、制御手段４から出力された制御信号によって回転し、これにより管Ｐも周方向に回転することになる。
【００２６】
第１キャリッジ２Ａは、管Ｐの軸方向に沿って進退動可能である。具体的には、第１キャリッジ２Ａは、管Ｐの軸方向に跨って設置された門型の架台であるガントリー５に移動可能に取り付けられている。また、第１キャリッジ２Ａは、制御手段４に接続されている。第１キャリッジ２Ａは、制御手段４から出力された制御信号によってガントリー５上を進退動する。
【００２７】
第２キャリッジ２Ｂは、第１キャリッジ２Ａに対して管Ｐの後端部側（図１（ａ）の右側）に位置し、管Ｐの軸方向に沿って進退動可能である。具体的には、第２キャリッジ２Ｂは、第１キャリッジ２Ａよりも管Ｐの後端部側の位置においてガントリー５に移動可能に取り付けられている。また、第２キャリッジ２Ｂは、制御手段４に接続されている。第２キャリッジ２Ｂは、制御手段４から出力された制御信号によってガントリー５上を進退動する。
【００２８】
複数の第１超音波プローブ３Ａは、第１キャリッジ２Ａに取り付けられ、管Ｐの軸方向に沿って順に配列されている。図１（ａ）に示す例では、８つの第１超音波プローブ３Ａが管Ｐの軸方向に沿って順に配列されている。複数の第１超音波プローブ３Ａは、管Ｐの外面に向けて個別に進退動可能である。本実施形態では、第１キャリッジ２Ａは、管Ｐの上方に位置するため、複数の第１超音波プローブ３Ａは、管Ｐの外面に向けて個別に昇降可能となっている。
複数の第１超音波プローブ３Ａは、制御手段４に接続されている。複数の第１超音波プローブ３Ａは、制御手段４から出力された制御信号によって管Ｐの外面に向けて進退動する。また、複数の第１超音波プローブ３Ａでの管Ｐの超音波探傷は、制御手段４によって制御される。
【００２９】
第１超音波プローブ３Ａは、局部水浸式の超音波プローブである。具体的には、図１（ｂ）に示すように、第１超音波プローブ３Ａは、超音波探触子３１と、カバー部材３２と、接触部材３３と、を具備する。
【００３０】
本実施形態では、超音波探触子３１として、一次元アレイ型超音波探触子が用いられている。しかしながら、本発明は、これに限るものではなく、単振動子の通常の超音波探触子を用いることも可能である。
カバー部材３２は、超音波探触子３１を覆う環状の部材であり、鉄等の金属や樹脂から形成されている。カバー部材３２は、その内部において、管Ｐの外面と超音波探触子３１との間に所定のスペースが生じる寸法とされている。
接触部材３３は、カバー部材３２の下端部に取り付けられた環状の部材であり、超硬合金から形成されている。第１超音波プローブ３Ａで管Ｐを超音波探傷する際には、この接触部材３３が管Ｐの外面に接触することになる。
上記の構成を有する第１超音波プローブ３Ａで管Ｐを超音波探傷する際には、接触媒質供給源（図示せず）から、カバー部材３２の上記スペースに水等の接触媒質Ｗが供給される。これにより、局部水浸法による超音波探傷が行われることになる。
【００３１】
複数の第２超音波プローブ３Ｂは、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられ、管Ｐの軸方向に沿って順に配列されている。複数の第２超音波プローブ３Ｂは、複数の第１超音波プローブ３Ａと同数である。したがい、図１（ａ）に示す例では、８つの第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの軸方向に沿って順に配列されている。複数の第２超音波プローブ３Ｂは、管Ｐの外面に向けて個別に進退動可能である。本実施形態では、第２キャリッジ２Ｂは、管Ｐの上方に位置するため、複数の第２超音波プローブ３Ｂは、管Ｐの外面に向けて個別に昇降可能となっている。
複数の第２超音波プローブ３Ｂは、制御手段４に接続されている。複数の第２超音波プローブ３Ｂは、制御手段４から出力された制御信号によって管Ｐの外面に向けて進退動する。また、複数の第２超音波プローブ３Ｂでの管Ｐの超音波探傷は、制御手段４によって制御される。
【００３２】
第２超音波プローブ３Ｂは、局部水浸式の超音波プローブである。具体的な構成は、図１（ｂ）を参照して説明した第１超音波プローブ３Ａと同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３３】
制御手段４は、例えば、第１キャリッジ２Ａ、第２キャリッジ２Ｂ、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂの進退動を制御するためのプログラムがインストールされたコンピュータを具備する。
また、制御手段４は、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂでの管Ｐの超音波探傷を制御する探傷器を具備する。この探傷器としては、各第１超音波プローブ３Ａ及び各第２超音波プローブ３Ｂから超音波を送信させるためのパルサーや、エコーを受信した各第１超音波プローブ３Ａ及び各第２超音波プローブ３Ｂから出力されるエコー信号を増幅するレシーバや、増幅されたエコー信号に基づいてきずを検出するきず検出部など、一般的な超音波探傷装置でも慣用されている探傷器を用いることができる。
【００３４】
以下、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂの検出対象について説明する。本実施形態の複数の第１超音波プローブ３Ａは、互いに検出対象が異なるものとされている。すなわち、本実施形態の複数の第１超音波プローブ３Ａは、検出対象とするきずの種類及び検出対象とするきずの検出方向（第１超音波プローブ３Ａからの超音波の送受信方向）のうち、少なくとも何れか一方が異なるものとされている。本実施形態の複数の第２超音波プローブ３Ｂについても同様である。
【００３５】
図２は、きずの種類及びきずの検出方向を説明する図である。図２（ａ）はきずを模式的に表わした管Ｐの軸方向断面図（片側の肉厚部分のみを図示）であり、図２（ｂ）はきずを模式的に表わした管Ｐの平面図であり、図２（ｃ）はきずの検出方向を説明する図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂのうちの何れかで検出対象とするきずの種類は、管Ｐの外面Ｐ１及び内面Ｐ２に発生し管Ｐの軸方向に延びる軸方向きずＦ１、管Ｐの外面Ｐ１及び内面Ｐ２に発生し管Ｐの周方向に延びる周方向きずＦ２、管Ｐの外面Ｐ１及び内面Ｐ２に発生し管Ｐの軸方向に対して傾斜した方向に延びる斜めきずＦ３、及び、管Ｐの肉厚中に発生する肉中きずＦ４である。
図２（ｃ）に示すように、本実施形態では、軸方向きずＦ１は、管Ｐの周方向の一方側から伝搬する超音波Ｕ＋で検出すると共に、管Ｐの周方向の他方側から伝搬する超音波Ｕ−でも検出する。周方向きずＦ２は、管Ｐの軸方向の一方側から伝搬する超音波Ｕ＋で検出すると共に、管Ｐの軸方向の他方側から伝搬する超音波Ｕ−でも検出する。斜めきずＦ３は、管Ｐの軸方向に対して傾斜した方向の一方側から伝搬する超音波Ｕ＋で検出すると共に、管Ｐの軸方向に対して傾斜した方向の他方側から伝搬する超音波Ｕ−でも検出する。肉中きずＦ４は、管Ｐの外面Ｐ１から内面Ｐ２に向けて垂直に伝搬する超音波Ｕで検出する。
【００３６】
図３は、本実施形態の各第１超音波プローブ３Ａ及び各第２超音波プローブ３Ｂの検出対象を説明する図である。図３（ａ）は各第１超音波プローブ３Ａ及び各第２超音波プローブ３Ｂの検出対象を説明する側面図であり、図３（ｂ）は各第１超音波プローブ３Ａ及び各第２超音波プローブ３Ｂの配置状態を示す平面図である。
複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂのうち、同じ順番に位置する第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂは、互いに検出対象が同じである。したがい、図３に示すように、最も管Ｐの先端部側（図３の左側）に位置する第１超音波プローブ３Ａと、最も管Ｐの先端部側に位置する第２超音波プローブ３Ｂとは、同じ符号３ａで表わしている。同様に、最も管Ｐの後端部側（図３の右側）に位置する第１超音波プローブ３Ａと、最も管Ｐの後端部側に位置する第２超音波プローブ３Ｂとは、同じ符号３ｉで表わしている。他の第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂについても同様である。
【００３７】
図３に示すように、本実施形態において、第１超音波プローブ３ａ、３ｂ及び第２超音波プローブ３ａ、３ｂは、軸方向きずＦ１を検出対象としている。このうち、第１超音波プローブ３ａ及び第２超音波プローブ３ａは、管Ｐの周方向の一方側から伝搬する超音波Ｕ＋（図２（ｃ）参照）で軸方向きずＦ１を検出する。第１超音波プローブ３ｂ及び第２超音波プローブ３ｂは、管Ｐの周方向の他方側から伝搬する超音波Ｕ−（図２（ｃ）参照）で軸方向きずＦ１を検出する。
第１超音波プローブ３ｃ、３ｄ及び第２超音波プローブ３ｃ、３ｄは、周方向きずＦ２を検出対象としている。このうち、第１超音波プローブ３ｃ及び第２超音波プローブ３ｃは、管Ｐの軸方向の一方側から伝搬する超音波Ｕ＋（図２（ｃ）参照）で周方向きずＦ２を検出する。第１超音波プローブ３ｄ及び第２超音波プローブ３ｄは、管Ｐの軸方向の他方側から伝搬する超音波Ｕ−（図２（ｃ）参照）で周方向きずＦ２を検出する。
第１超音波プローブ３ｅ〜３ｈ及び第２超音波プローブ３ｅ〜３ｈは、斜めきずＦ３を検出対象としている。このうち、第１超音波プローブ３ｅ、３ｆ及び第２超音波プローブ３ｅ、３ｆは、管Ｐの軸方向に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾斜した方向に延びる斜めきずＦ３ａを検出対象とし、第１超音波プローブ３ｇ、３ｈ及び第２超音波プローブ３ｇ、３ｈは、管Ｐの軸方向に対して斜めきずＦ３ａとは異なる所定の角度（例えば−４５°）だけ傾斜した方向に延びる斜めきずＦ３ｂを検出対象としている。第１超音波プローブ３ｅ及び第２超音波プローブ３ｅは、超音波Ｕ＋（図２（ｃ）参照）で斜めきずＦ３ａを検出し、第１超音波プローブ３ｆ及び第２超音波プローブ３ｆは、超音波Ｕ−（図２（ｃ）参照）で斜めきずＦ３ａを検出する。第１超音波プローブ３ｇ及び第２超音波プローブ３ｇは、所定の方向に伝搬する超音波Ｕ＋で斜めきずＦ３ｂを検出し、第１超音波プローブ３ｈ及び第２超音波プローブ３ｈは、上記の超音波Ｕ＋とは反対方向から伝搬する超音波Ｕ−で斜めきずＦ３ｂを検出する。
第１超音波プローブ３ｉ及び第２超音波プローブ３ｉは、肉中きずＦ４を検出対象とし、超音波Ｕ（図２（ｃ）参照）で肉中きずＦ４を検出する。
【００３８】
図２及び図３を参照して以上に説明した複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂの検出対象は、あくまでも例示であり、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂのうち、同じ順番に位置する第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂの検出対象が互いに同じである限りにおいて、種々の態様を採用可能である。
【００３９】
以下、制御手段４の制御内容について説明する。
図４は、制御手段４の制御内容を説明する図である。図４（ａ）〜（ｆ）は、制御の手順を時間的に降順に示している。なお、図４では、制御手段４の図示を省略している。
図４（ａ）に示す初期状態では、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂは待機位置にあり、外部から搬送された管Ｐの先端がストッパー６によって位置決めされる。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、制御手段４は、第１ステップを実行する。第１ステップにおいて、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａを管Ｐの中央部に進動させる（具体的には、第１キャリッジ２Ａの先端が予め定めた位置Ｌ１に達するまで進動させる）と共に、第２キャリッジ２Ｂを管Ｐの後端部に進動させる（具体的には、第２キャリッジ２Ｂの先端が第１キャリッジ２Ａに干渉しない予め定めた位置に達するまで進動させる）。これにより、第１キャリッジ２Ａに取り付けられた複数の第１超音波プローブ３Ａが全て管Ｐの中央部の外面に対向する位置となる。また、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられた複数の第２超音波プローブ３Ｂが全て管Ｐの後端部の外面に対向する位置となる。
【００４１】
第１ステップによって、第１キャリッジ２Ａが管Ｐの中央部に進動し、第２キャリッジ２Ｂが管Ｐの後端部に進動した後、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂを停止させる。そして、同じく図４（ｂ）に示すように、制御手段４は、第２ステップを実行する。第２ステップにおいて、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａに取り付けられた複数の第１超音波プローブ３Ａを同時に管Ｐの外面（管Ｐの中央部の外面）に向けて進動（降下）させると共に、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられた複数の第２超音波プローブ３Ｂを同時に管Ｐの外面に向けて進動（降下）させる。本実施形態では、制御手段４は、８つの第１超音波プローブ３Ａ及び８つの第２超音波プローブ３Ｂの全てを同時に管Ｐの外面に向けて進動（降下）させる。
【００４２】
第２ステップによって、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの外面に到達（図１（ｂ）に示す接触部材３３が管Ｐの外面に接触）した後、数秒程度の接触媒質の安定化時間が経過するまで、制御手段４は待機する。
第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂは局部水浸式であるため、従来と同様に、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの外面に到達した後、超音波探傷を開始するまで、上記の安定化時間を確保することは必要である。しかしながら、複数の第１超音波プローブ３Ａが同時に管Ｐの外面に向けて進動すると共に、複数の第２超音波プローブ３Ｂが同時に管Ｐの外面に向けて進動するため、各第１超音波プローブ３Ａ及び各第２超音波プローブ３Ｂが個別に進動して安定化時間の経過を待つ場合に比べて、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂ全体としての安定化時間を短縮することが可能である。
【００４３】
接触媒質の安定化時間が経過した後、図４（ｃ）〜図４（ｆ）に示すように、制御手段４は、第３ステップを実行する。第３ステップにおいて、制御手段４は、回転手段１を回転させることによって、管Ｐを周方向に回転させる。この状態で、制御手段４は、図４（ｃ）〜図４（ｅ）に示すように、第１キャリッジ２Ａを管Ｐの先端部に向けて進動させながら、複数の第１超音波プローブ３Ａで管Ｐを超音波探傷させる。また、制御手段４は、図４（ｃ）に示すように、第１ステップで第１キャリッジ２Ａを進動させた位置まで第２キャリッジ２Ｂを進動させた後（具体的には、第２キャリッジ２Ｂの先端が位置Ｌ１に達するまで進動させた後）、図４（ｄ）〜図４（ｆ）に示すように、第２キャリッジ２Ｂを管Ｐの後端部に向けて退動させながら、複数の第２超音波プローブ３Ｂで管Ｐを超音波探傷させる。
【００４４】
上記の超音波探傷において、複数の第１超音波プローブ３Ａの探傷範囲は、管Ｐの中央部から先端部になる。また、複数の第２超音波プローブ３Ｂの探傷範囲は、管Ｐの中央部から後端部になる。
しかしながら、前述のように、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂのうち、同じ順番に位置する第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂは、互いに検出対象が同じである。したがい、第１超音波プローブ３Ａ単体では管Ｐの中央部から先端部までの探傷範囲しかなく、第２超音波プローブ３Ｂ単体では管Ｐの中央部から後端部までの探傷範囲しかなくても、両者全体としては、同じ検出対象について管Ｐの全長に亘る超音波探傷を行うことが可能である。
【００４５】
また、第３ステップにおいて、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａに取り付けられた複数の第１超音波プローブ３Ａのうち、管Ｐの先端まで到達した第１超音波プローブ３Ａ（すなわち、超音波探傷が終了した第１超音波プローブ３Ａ）を管Ｐの外面から退動（上昇）させる（図４（ｄ）、（ｅ）参照）。また、制御手段４は、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられた複数の第２超音波プローブ３Ｂのうち、管Ｐの後端まで到達した第２超音波プローブ３Ｂ（すなわち、超音波探傷が終了した第２超音波プローブ３Ｂ）を管Ｐの外面から退動（上昇）させる（図４（ｅ）、（ｆ）参照）。
そして、図４（ｆ）に示すように、全ての第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂによる管Ｐの超音波探傷が終了して、全ての第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの外面から退動すると、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂを管Ｐの後端部に向けて進動させ、図４（ａ）に示す初期状態に戻す。
【００４６】
なお、本実施形態では、制御手段４が第３ステップで超音波探傷を実行する直前に、回転手段１を回転させているが、本発明はこれに限るものではなく、超音波探傷を実行する前に回転させる限りにおいて特に制約はない。例えば、第１ステップを実行する直前（外部から搬送された管Ｐの先端がストッパー６によって位置決めされた直後）に回転手段１を回転させることも可能である。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００によれば、管端部の不感帯を小さくできるというガントリー方式の利点を維持しつつ、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び複数の第２超音波プローブ３Ｂ全体としての接触媒質の安定化時間を短縮できることで効率の良い超音波探傷を行うことが可能である。
【００４８】
以下、本実施形態に係る超音波探傷装置１００による探傷効率を評価した結果の一例について説明する。本実施形態に係る超音波探傷装置１００による探傷効率を評価するに際し、比較対象として、本実施形態に係る超音波探傷装置１００と同様の構成を有し、制御手段４の制御内容が異なる点だけが相違する超音波探傷装置１００’を用いた。まず、超音波探傷装置１００’が備える制御手段４の制御内容について説明する。なお、超音波探傷装置１００’は、ＧＥ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社が製造販売している 「ＧＲＰ−ＵＳＩＰ｜ｘｘ Ｐｏｒｔａｌ」で採用されている制御内容の一つである。
【００４９】
図５は、比較対象とした超音波探傷装置１００’が備える制御手段４の制御内容を説明する図である。図５（ａ）〜（ｆ）は、制御の手順を時間的に降順に示している。なお、図５では、制御手段４の図示を省略している。
図５（ａ）に示す初期状態では、本実施形態に係る超音波探傷装置１００と同様に、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂは待機位置にあり、外部から搬送された管Ｐの先端がストッパー６によって位置決めされる。
【００５０】
次に、図５（ｂ）に示すように、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａを管Ｐの後端部に進動させる（具体的には、第１キャリッジ２Ａの先端が予め定めた位置Ｌ’に達するまで進動させる）と共に、第２キャリッジ２Ｂを進動させる（具体的には、第２キャリッジ２Ｂの先端が第１キャリッジ２Ａに干渉しない予め定めた位置に達するまで進動させる）。これにより、第１キャリッジ２Ａに取り付けられた複数の第１超音波プローブ３Ａが全て管Ｐの後端部の外面に対向する位置となる。また、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられた複数の第２超音波プローブ３Ｂのうち、最も管Ｐの先端部側に位置する第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの後端部の外面に対向する位置となる。
【００５１】
上記のようにして、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂが進動した後、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂを停止させる。そして、同じく図５（ｂ）に示すように、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａに取り付けられた複数の第１超音波プローブ３Ａを同時に管Ｐの外面に向けて進動（降下）させると共に、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられた複数の第２超音波プローブ３Ｂのうち、最も管Ｐの先端部側に位置する第２超音波プローブ３Ｂを管Ｐの外面に向けて進動（降下）させる。
【００５２】
上記のようにして、複数の第１超音波プローブ３Ａ及び最も管Ｐの先端部側に位置する第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの外面に到達した後、数秒程度の接触媒質の安定化時間が経過するまで、制御手段４は待機する。
【００５３】
接触媒質の安定化時間が経過した後、制御手段４は、回転手段１を回転させることによって、管Ｐを周方向に回転させる。この状態で、制御手段４は、図５（ｃ）〜図５（ｅ）に示すように、第１キャリッジ２Ａを管Ｐの先端部に向けて進動させながら、複数の第１超音波プローブ３Ａで管Ｐを超音波探傷させる。
一方、制御手段４は、第２キャリッジ２Ｂを管Ｐの先端部に向けて進動させながら、最も管Ｐの先端部側に位置する第２超音波プローブ３Ｂでの管Ｐの超音波探傷を開始させる。そして、管Ｐの先端部側から２番目に位置する第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの外面に対向する位置まで到達すると、制御手段４は、第２キャリッジ２Ｂを停止させ、管Ｐの先端部側から２番目に位置する第２超音波プローブ３Ｂを管Ｐの外面に向けて進動（降下）させる。そして、接触媒質の安定化時間が経過した後に、第２キャリッジ２Ｂを再び進動させ、管Ｐの先端部側から２番目に位置する第２超音波プローブ３Ｂでの超音波探傷を開始させる。第２キャリッジ２Ｂ及び第２超音波プローブ３Ｂについて、制御手段４は、以下同様の制御を繰り返す。そして、図４（ｃ）〜図４（ｆ）に示すように、第２キャリッジ２Ｂの先端が位置Ｌ’に達するまで、複数の第２超音波プローブ３Ｂで管Ｐを超音波探傷させる。
【００５４】
また、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａに取り付けられた複数の第１超音波プローブ３Ａのうち、管Ｐの先端まで到達した第１超音波プローブ３Ａ（すなわち、超音波探傷が終了した第１超音波プローブ３Ａ）を管Ｐの外面から退動（上昇）させる（図５（ｄ）、（ｅ）参照）。
一方、制御手段４は、第２キャリッジ２Ｂの先端が位置Ｌ’に達し、複数の第２超音波プローブ３Ｂでの管Ｐを超音波探傷が終了する（図５（ｅ）参照）と、第２キャリッジ２Ｂに取り付けられた複数の第２超音波プローブ３Ｂを全て同時に管Ｐの外面から退動（上昇）させる（図５（ｆ）参照）。
そして、図５（ｆ）に示すように、全ての第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂによる管Ｐの超音波探傷が終了して、全ての第１超音波プローブ３Ａ及び第２超音波プローブ３Ｂが管Ｐの外面から退動すると、制御手段４は、第１キャリッジ２Ａ及び第２キャリッジ２Ｂを管Ｐの後端部に向けて進動させ、図５（ａ）に示す初期状態に戻す。
【００５５】
表１は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００による管１本の探傷時間（図４（ａ）〜図４（ｆ）の手順に要するサイクルタイム）と、比較例に係る超音波探傷装置１００’による管１本の探傷時間（図５（ａ）〜図５（ｆ）の手順に要するサイクルタイム）とを比較した結果の一例を示す。比較に際しては、制御手段４による制御の手順以外は条件を揃えて評価した。なお、表１において「本発明」の欄に記載の数値は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００を用いた場合のサイクルタイムを、「比較例」の欄に記載の数値は、超音波探傷装置１００’を用いた場合のサイクルタイムを意味する。
【表１】
2020091156.tif 000003
【００５６】
表１に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００によれば、超音波探傷装置１００’に比べて探傷時間が低減していることがわかる。
【００５７】
なお、本実施形態では、被探傷材Ｐが管である場合を例に挙げて説明したが、本発明に係る超音波探傷装置はこれに限るものではなく、丸棒や丸ビレット等、断面略円形の長尺な被探傷材Ｐである限りにおいて、種々の被探傷材Ｐに対して適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・回転手段
２Ａ・・・第１キャリッジ
２Ｂ・・・第２キャリッジ
３Ａ・・・第１超音波プローブ
３Ｂ・・・第２超音波プローブ
４・・・制御手段
５・・・ガントリー
６・・・ストッパー
１００・・・超音波探傷装置
Ｐ・・・被探傷材（管）
【図１】
2020091156.tif 000004
【図２】
2020091156.tif 000005
【図３】
2020091156.tif 000006
【図４】
2020091156.tif 000007
【図５】
2020091156.tif 000008
【図６】
2020091156.tif 000009