(57)【要約】【課題】被検査材の内部の欠陥を検出する超音波探傷装置において、被検査材の表面の疵や凹凸等により超音波が屈折し、装置の先端に取り付けられた接材部材の側壁面で反射することに起因する誤検知を低減することができる、超音波探傷装置を提供する。【解決手段】被検査材Ｍに対して出射方向ｚに沿って超音波Ｕを出射し、被検査材Ｍで反射された超音波Ｕを検出する検出部２１を有するプローブ２０を備える超音波探傷装置１において、超音波探傷装置１は、出射方向ｚの先端部に取り付けられて、検出部２１に対して出入射される超音波Ｕが通過できる開口Ｓを有する接材部材３０を備える。接材部材３０において、開口Ｓの端縁を構成する側壁面３３は、被検査材Ｍの表面Ｍ１の疵や凹凸等で屈折した超音波Ｕによる誤検知防止を目的として、検出部２１に対して出入射される超音波の幅方向ｙに対して傾斜した、傾斜部を有する。【選択図】図１
2020106297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査材に対して出射方向に沿って超音波を出射し、前記被検査材で反射された超音波を検出する検出部を有するプローブを備える超音波探傷装置において、
前記超音波探傷装置は、前記出射方向の先端部に取り付けられて、前記検出部に対して出入射される前記超音波が通過できる開口を有する接材部材を備え、
前記接材部材において、前記開口の端縁を構成する側壁面は、前記被検査材の表面の疵や凹凸等で屈折した超音波による誤検知防止を目的として、前記検出部に対して出入射される超音波の幅方向に対して傾斜した、傾斜部を有していることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記幅方向に並列された、複数のチャンネルに分割されており、
前記接材部材において、前記傾斜部は、前記開口の前記幅方向外側の側壁面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記傾斜部は、前記出射方向に直交する面内で、傾斜を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波探傷方法。
【請求項４】
前記傾斜部は、前記側壁面に、前記開口の外側に向かって切り込まれた、Ｖ字状の切り込みとして形成されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記出射方向に対して傾斜を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項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、超音波探傷装置に関し、さらに詳しくは、超音波の反射によって、被検査材の内部に存在する欠陥を検出する超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料等、被検査材の内部に欠陥が存在するかどうかを検査するのに、超音波探傷装置が用いられている。従来一般の超音波探傷装置の一例を、図５に示す。この例では、超音波探傷装置１００は、並列に並べられた複数のチャンネルを有する検出部２１を備えている。各チャンネルを構成する検査素子が、超音波Ｕを出射するとともに、金属材等の被検査材Ｍで反射された超音波Ｕを検出する。被検査材Ｍの内部に欠陥が存在すると、その欠陥によって超音波Ｕが反射される。そのような欠陥による反射を検出することで、被検査材Ｍの内部に欠陥が存在することを、検知できる。
【０００３】
超音波Ｕは、被検査材Ｍの内部の欠陥以外に、被検査材Ｍの表面Ｍ１や底面Ｍ２、表面Ｍ１に存在する疵Ｍ４や凹凸等によっても、反射や屈折を受ける。よって、超音波探傷装置１００において、被検査材Ｍの内部の欠陥による反射以外の現象に起因する超音波Ｕの成分を、内部の欠陥による反射であると誤検知してしまう場合がある。そのような誤検知を防ぐために、検出部２１の各チャンネルで検出された超音波Ｕの波形を解析して、被検査材Ｍの内部の欠陥による反射以外の現象に由来する、超音波成分の影響を抑えられるように、時間ゲートを設定する方法や、被検査材Ｍの内部の欠陥による反射ピークを波形から抽出する方法が、用いられている。そのように波形の分析を用いて誤検知を抑制する方法は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２０２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被検査材の内部の欠陥を検出する超音波探傷装置において、被検査材の内部の欠陥による反射以外の現象に由来する超音波成分によって、誤検知が起こるのを効果的に抑制するためには、検出された超音波の波形の解析に基づいて、時間ゲートの設定や波形処理を行うことで、被検査材内部の欠陥での反射の寄与と、他の要因による寄与を区別すること以外にも、超音波探傷装置の装置構成自体として、誤検知の原因となるような、被検査材内部の欠陥以外の要素による超音波の反射を物理的に抑制することも、重要である。被検査材内部の欠陥以外の要素による超音波の反射を適切に抑制するためには、そのような反射を起こす要因を特定したうえで、超音波探傷装置の構成部材の形状等を検討し、対策を行う必要がある。
【０００６】
例えば、図５に示すような従来一般の超音波探傷装置１００において、検出部２１を構成する複数のチャンネルのうち、チャンネルＡで、図６（ｂ）に示すように、被検査材Ｍの表面Ｍ１で反射された超音波Ｕによる表面エコーＥ１が検出される時間と、被検査材Ｍの底面で反射された超音波Ｕによる底面エコーＥ２が検出される時間の間に、被検査材Ｍの内部の欠陥で反射された超音波Ｕによる欠陥エコーＥ３に加えて、別のピークＥ４が検出されることがある。本発明者らの試験により、このピークＥ４は、図５に示すように、被検査材Ｍの表面Ｍ１に形成された疵Ｍ４や凹凸等によって屈折された超音波Ｕが、超音波探傷装置１００の先端に取り付けられた接材部材１３０の側壁面１３３で反射されたものに由来することが、明らかになった。
【０００７】
このような接材部材１３０の側壁面１３３での反射によるピークＥ４が、被検査材Ｍの内部の欠陥による欠陥エコーＥ３と重なる位置や近接した位置に現れることがある。すると、ピークＥ４を、欠陥エコーであると検出し、被検査材Ｍの内部に、実際には存在しない欠陥を、存在するものとして誤検知してしまう可能性がある。また、検出信号において、本来の欠陥エコーＥ３に基づいて、欠陥の検出を正確に行おうとした際に、ピークＥ４による影響が、正確な解析を妨げる可能性がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、被検査材の内部の欠陥を検出する超音波探傷装置において、被検査材の表面の疵や凹凸等により超音波が屈折し、装置の先端に取り付けられた接材部材の側壁面で反射することに起因する誤検知を低減することができる、超音波探傷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明にかかる超音波探傷装置は、被検査材に対して出射方向に沿って超音波を出射し、前記被検査材で反射された超音波を検出する検出部を有するプローブを備える超音波探傷装置において、前記超音波探傷装置は、前記出射方向の先端部に取り付けられて、前記検出部に対して出入射される前記超音波が通過できる開口を有する接材部材を備え、前記接材部材において、前記開口の端縁を構成する側壁面は、前記被検査材の表面の疵や凹凸等で屈折した超音波による誤検知防止を目的として、前記検出部に対して出入射される超音波の幅方向に対して傾斜した、傾斜部を有している。
【００１０】
ここで、前記検出部は、前記幅方向に並列された、複数のチャンネルに分割されており、前記接材部材において、前記傾斜部は、前記開口の前記幅方向外側の側壁面に形成されているとよい。
【００１１】
前記傾斜部は、前記出射方向に直交する面内で、傾斜を有しているとよい。この場合に、前記傾斜部は、前記側壁面に、前記開口の外側に向かって切り込まれた、Ｖ字状の切り込みとして形成されているとよい。また、前記傾斜部は、前記出射方向に対して傾斜を有しているとよい。
【発明の効果】
【００１２】
上記発明にかかる超音波探傷装置においては、被検査材の表面の疵や凹凸等で屈折した超音波による誤検知防止を目的として、接材部材の側壁面に傾斜部が設けられている。よって、接材部材を被検査材の表面に接触させて被検査材の検査を行う際に、被検査材の表面に存在する疵や凹凸で超音波が屈折されることがあっても、その屈折された超音波が、接材部材の側壁面で、正面に反射されにくくなっている。つまり、そのように表面の疵等での屈折を経て側壁面で反射された超音波が、表面の疵等で再度屈折されて、プローブの検出部に戻って検出されることが、起こりにくくなっている。その結果、接材部材の側壁面での超音波の反射が、被検査材の内部の欠陥の検出において、誤検知の原因として寄与することが、抑制される。
【００１３】
ここで、検出部が、幅方向に並列された、複数のチャンネルに分割されており、接材部材において、傾斜部が、接材部材の開口の幅方向外側の側壁面に形成されている場合には、被検査材の表面の疵等での屈折を経て、接材部材の側壁面で反射された超音波が、その疵等の位置に対応する特定のチャンネルで、他のチャンネルよりも強いい信号として検出されることによる誤検知を、側壁面の傾斜部の存在によって、効果的に抑制することができる。
【００１４】
傾斜部が、出射方向に直交する面内で、傾斜を有している場合には、被検査材の表面の疵等によって、接材部材の側壁面に向かって屈折された超音波の反射方向を、効果的に、側壁面の正面方向から外すことができる。そのため、接材部材の側壁面での反射によって、被検査材の内部の欠陥の検出において誤検知が起こるのを、効果的に抑制することができる。
【００１５】
この場合に、傾斜部が、側壁面に、開口の外側に向かって切り込まれた、Ｖ字状の切り込みとして形成されていると、大きな傾斜角を有する傾斜部を形成しやすいので、接材部材の側壁面での反射によって、被検査材の内部の欠陥の検出において誤検知が起こるのを、特に効果的に抑制することができる。
【００１６】
また、傾斜部が、出射方向に対して傾斜を有している場合にも、上記のように出射方向に直交する面内の傾斜を有している場合と同様に、被検査材の表面の疵等によって、接材部材の側壁部に向かって屈折された超音波の反射方向を、側壁面の正面方向から外すことで、接材部材の側壁面での反射によって、被検査材の内部の欠陥の検出において誤検知が起こるのを、効果的に抑制することができる。特に、出射方向に対する傾斜を、出射方向に直交する面内の傾斜と組み合わせることで、誤検知抑制において、一層高い効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる超音波探傷装置の概略を示す断面図である。
【図２】上記超音波探傷装置の接材部材の接触部を示す平面図である。
【図３】従来一般の超音波探傷装置の接材部材の接触部を示す平面図である。
【図４】接材部材の側壁面の構成を示す拡大斜視図であり、（ａ）は本発明の実施形態のもの、（ｂ）は従来一般のものである。
【図５】従来一般の超音波探傷装置における超音波の経路を説明する断面図である。
【図６】図５のチャンネルＡにおける検出信号の振幅の時間変化を説明する概念図であり、（ａ）は疵エコーが出現していない場合、（ｂ）は疵エコーが出現した場合を示している。
【図７】人工的な疵を形成した鋼片に対して得られる検出信号の振幅の時間変化を示しており、接材部材の側壁面が、（ａ）直立構造、（ｂ）面取り構造、（ｃ）Ｖカット構造を有している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の一実施形態にかかる超音波探傷装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
［超音波探傷装置の概略］
図１に、本発明の一実施形態にかかる超音波探傷装置１の概略断面図を示す。超音波探傷装置１は、間に水膜を介した状態で、金属材等の被検査材Ｍの表面に対して超音波Ｕを出射し、被検査材Ｍで反射された超音波Ｕを検出することで、被検査材Ｍの内部に存在する欠陥を検出する、超音波探傷を行うことができる。
【００２０】
超音波探傷装置１は、外郭を構成するホルダ１０に支持されて、プローブ２０を有している。プローブ２０の先端部には、検出部２１が設けられている。検出部２１は、一列に並列された複数のチャンネルを有している。各チャンネルを構成する検査素子が、超音波Ｕを発振して出射するとともに、被検査材Ｍでの反射等を受けて入射された超音波Ｕを検出する。そして、検出した超音波Ｕの振幅を電気信号に変換して、外部に出力する。
【００２１】
本明細書においては、図１中に示すように、検出部２１において、検出部２１に対して出入射される超音波が分布する幅方向をｙ方向とする。各チャンネルは、ｙ方向に沿って、配列されている。また、検出部２１から超音波Ｕが出射される出射方向をｚ方向とする。検出部２１から出射された超音波Ｕの進行方向が＋ｚ方向、各チャンネルに入射される超音波Ｕの進行方向が−ｚ方向である。そして、ｙ方向およびｚ方向に直交する方向を、ｘ方向（奥行き方向）とする。
【００２２】
プローブ２０は、ホルダ１０のｚ方向中途部に配置され、支持されている。そして、超音波探傷装置１全体のｚ方向先端部に相当する、ホルダ１０のｚ方向先端部に、接材部材（シュー部材）３０が取り付けられている。接材部材３０の形状については、後に詳しく説明するが、ｚ方向に起立し、ホルダ１０の側面に接触して取り付けられる起立部３５と、ｘ−ｙ平面に平行な面よりなり、被検査材Ｍの表面Ｍ１に接触する接触部３１とを有している。起立部３５と接触部３１は、一体の金属材料より構成されている。接触部３１には、検出部２１の各チャンネルに対して出入射される超音波Ｕが通過する位置に、開口Ｓが設けられている（図２参照）。
【００２３】
さらに、接材部材３０の開口Ｓの外周を囲む周縁部３２と、ホルダ１０の先端部との間に、ホルダ１０および接材部材３０よりも超音波を透過しやすい材料よりなる板材１３が挟んで固定されている。板材１３は、開口Ｓを閉塞しており、検出部２１の各チャンネルに対して出入射される超音波Ｕは、板材１３を透過して、開口Ｓを通過する。また、ホルダ１０の壁面に囲まれた、検出部２１と板材１３の間の空間１２には、水が満たされている。
【００２４】
このような構成を有する超音波探傷装置１を用いて、被検査材Ｍの検査をするにあたり、接材部材３０の接触部３１の外側（＋ｚ側）の面を、被検査材Ｍの表面Ｍ１に接触させる。接触部３１において開口Ｓが形成されている位置には、板材１３と被検査材Ｍの表面Ｍ１の間に、接触部３１の板厚に相当する高さの空隙Ｓ’が形成される。この空隙Ｓ’には、外部から水が流され、水膜（不図示）が形成される。空隙Ｓ’に水を供給しながら、被検査材Ｍの検査を行うことで、超音波探傷装置１を用いて、超音波探傷を行うことができる。
【００２５】
この状態で、検出部２１の各チャンネルから＋ｚ方向に超音波Ｕを出射すると、超音波Ｕは、ホルダ１０内の空間１２に満たされた水、板材１３、空隙Ｓ’に形成された水膜の中を順に通過し、被検査材Ｍの表面Ｍ１に達する。超音波の一部は、被検査材Ｍの表面Ｍ１で反射され、−ｚ方向に進行して検出部２１の各チャンネルに戻るが、反射されなかった超音波Ｕは、被検査材Ｍの底面Ｍ２に達し、底面Ｍ２で反射される。底面Ｍ２で反射された超音波Ｕは、−ｚ方向に進行し、検出部２１の各チャンネルに達する。検出部２１の各チャンネルに入射した超音波Ｕは、検出部２１によって検出され、振幅を計測される。
【００２６】
各チャンネルに検出された超音波Ｕの振幅の時間変化を記録し、その挙動から、被検査材Ｍの内部に欠陥が存在しているかどうかを判定する。もし、被検査材Ｍの内部に欠陥が存在していると、検出された振幅の時間変化において、図６（ａ）に示すように、被検査材Ｍの表面Ｍ１での反射による表面エコーＥ１が検出される時間と、底面Ｍ２での反射による底面エコーＥ２が検出される時間の間に、被検査材Ｍの内部の欠陥によって反射された超音波Ｕによる欠陥エコーＥ３が、出現するはずである。そのような欠陥エコーＥ３が検出されれば、被検査材Ｍの内部に、欠陥が存在していると判定することができる。さらに、欠陥エコーＥ３が検出されたチャンネルの位置によって、ｙ方向に沿って被検査材Ｍのどの位置に欠陥が存在しているかが分かる。また、被検査材Ｍの表面Ｍ１での反射による表面エコーＥ１が検出されてから、欠陥エコーＥ３が検出されるまで時間から、欠陥が存在している深さ、つまり表面Ｍ１からの欠陥までのｚ方向の距離が分かる。
【００２７】
被検査材Ｍが長尺状である場合には、超音波探傷装置１のｘ方向を被検査材Ｍの長手方向に合わせた状態で、超音波探傷装置１を被検査材Ｍの長手方向に移動させながら、検査を行うことで、被検査材Ｍの長手方向全域に沿って、内部の欠陥の有無を調べることができる。また、被検査材Ｍの中を超音波Ｕが進行する経路に沿って、表面Ｍ１側の一部および底面Ｍ２側に一部には、内部に欠陥が存在しても検出することができない不感帯が存在し、それらの不感帯の間のゲート範囲Ｆに対してしか、超音波探傷装置１による欠陥の検出を行うことができないが、被検査材Ｍの複数の方向から検査を行うことで、例えば、四角柱状の被検査材Ｍの４方向の側面にそれぞれ超音波探傷装置１を配置して検査を行うことで、被検査材Ｍの断面内の全域に対して、内部に欠陥があるかどうかを検査することができる。
【００２８】
［接材部材の構成］
上記のように、本実施形態にかかる超音波探傷装置１の接材部材３０は、起立部３５と接触部３１を一体に有している。図２に、接触部３１の構成を示す。図２は、接触部３１の＋ｚ側の面である外側面、つまり被検査材Ｍの表面Ｍ１に接触する面を、＋ｚ方向から見たものである。また、図４（ａ）に、接触部３１の外側面のｙ方向端部を拡大して、斜視図にて示す。
【００２９】
接材部材３０の接触部３１には、接触部３１の面を貫通するｙ方向に細長い窓状の構造として、開口Ｓが形成されている。上記のように、プローブ２０の検出部２１に対して出入射される超音波Ｕは、この開口Ｓを通過する。接材部材３０は、ボルト等により、ホルダ１０に固定される。
【００３０】
図１のように、ホルダ１０の先端に接材部材３０と板材１３を取り付けた状態で、接材部材３０の接触部３１の外側面を被検査材Ｍの表面Ｍ１に接触させると、板材１３が、開口Ｓによって形成される空隙Ｓ’を介して、被検査材Ｍの表面Ｍ１に面することになる。その空隙Ｓ’に水を流通させながら、被検査材Ｍの検査を行う。
【００３１】
開口Ｓのｙ方向外側の端縁を構成する側壁面３３は、傾斜を有する傾斜部として構成されている。具体的には、側壁面３３は、Ｖカット構造と面取り構造により、傾斜を有している。
【００３２】
Ｖカット構造として、側壁面３３は、ｙ方向に沿って、開口Ｓの外側に向かって切り込まれたＶ字状の切り込み形状を有している。つまり、側壁面３３のｘ方向両側の端部３３ａ，３３ａから、ｘ方向中央部３３ｂに向かって、ｙ方向内側から外側に退避する方向の傾斜（第一の傾斜）を、側壁面３３が有している。このＶカット構造によって、側壁面３３は、ｚ方向（出射方向）に直交するｘ−ｙ面内で、ｙ方向（幅方向）に対して、傾斜を有するものとなっている。
【００３３】
さらに、面取り構造として、側壁面３３は、接触部３１の板厚方向（ｚ方向）にも、傾斜を有している。つまり、側壁面３３の−ｚ側の端縁である内面側端縁３３ｃから、＋ｚ側の端縁である外面側端縁３３ｄに向かって、ｙ方向内側から外側に向かう方向の傾斜（第二の傾斜）を、側壁面３３が有している。この面取り構造によって、側壁面３３は、ｚ方向（出射方向）およびｙ方向（幅方向）に対して、傾斜を有していることになる。換言すると、ｙ−ｚ面内で、ｙ方向に対して、傾斜を有するものとなっている。
【００３４】
側壁面３３は、Ｖカット構造と面取り構造を有することで、ｘ−ｙ平面内の第一の傾斜と、ｚ方向に対する第二の傾斜の２方向の傾斜によって、ｙ方向に対して傾斜した状態となっている。つまり、それら２方向の傾斜によって、ｙ方向に垂直なｘ−ｚ平面に対して、角度を有した状態となっている。その結果として、側壁面３３の外面側端縁３３ｄと内面側端縁３３ｃがともにＶ字状の形状を有しており、外面側端縁３３ｄの方が、内面側端縁３３ｃよりも、開口Ｓの内側、つまりｙ方向内側に向かって、せり出した構造をとっている。
【００３５】
［接材部材の側壁面の形状と誤検知］
接材部材３０の側壁面３３が、上記のように、Ｖカット構造および面取り構造によってｙ方向に対して傾斜を有していることにより、超音波探傷装置１による被検査材Ｍの内部の欠陥の検出において、誤検知を低減することができる。その機構について説明する。
【００３６】
まず、従来一般の超音波探傷装置１００を用いる場合に起こりうる、誤検知現象について説明する。従来一般の超音波探傷装置１００に取り付けられる接材部材１３０の構成を、図３および図４（ｂ）に示す。なお、従来一般の超音波探傷装置１００および接材部材１３０において、上記実施形態にかかる超音波探傷装置１および接材部材３０と対応する部材については、対応する符号で表示している。
【００３７】
従来一般の接材部材１３０は、上記で説明した本発明の実施形態における接材部材３０とは異なり、開口Ｓの側壁面１３３が傾斜を有していない。つまり、側壁面１３３に、Ｖカット構造も面取り構造も形成されておらず、側壁面１３３が、ｙ方向に対して傾斜を有さずに、ｙ方向に垂直な面、つまりｘ−ｚ平面に平行な面として構成されている。
【００３８】
このようなｙ方向に垂直な側壁面１３３を有する接材部材１３０を取り付けた超音波探傷装置１００を用いて、被検査材Ｍの検査を行うと、特定のチャンネル、例えば図５のチャンネルＡで検出される超音波Ｕの振幅の時間変化において、図６（ｂ）のように、表面エコーＥ１が検出される時間と、底面エコーＥ２が検出される時間の間の領域、特に底面エコーＥ２に近い領域に、被検査材Ｍの内部の欠陥に帰属される欠陥エコーＥ３の他に、被検査材Ｍの内部の欠陥とは無関係なピークＥ４が観測されることが、しばしばある。このような内部の欠陥と無関係なピークＥ４は、内部の欠陥の検出に対して、誤検知の原因となる。つまり、そのような内部の欠陥と無関係なピークＥ４の検出をもって、被検査材Ｍの内部に欠陥が存在すると判定してしまう可能性がある。また、内部の欠陥と無関係なピークＥ４が、内部の欠陥に帰属される欠陥エコーＥ３と重なって、あるいは隣接して現れることにより、欠陥エコーのピークＥ３の正確な検出や解析が、妨げられる可能性がある。
【００３９】
本発明者らは、上記のような誤検知の原因となるピークＥ４に、接材部材１３０の側壁面１３３での超音波Ｕの反射が関与していることを明らかにした。図５に示すように、被検査材Ｍの表面Ｍ１に、疵Ｍ４が存在する場合がある（疵には、各種凹凸構造を含むものとする。以下でも同様）。すると、疵Ｍ４に対して上方（−ｚ方向）に位置するチャンネルＡから出射された超音波Ｕが、疵Ｍ４に照射される。疵Ｍ４は、経路Ｕ２として示すように、超音波Ｕの偏向方向を変化させ、超音波Ｕを屈折させる。疵Ｍ４によって屈折された超音波Ｕが、接材部材１３０の側壁面１３３に向かって進行すると、その超音波Ｕは、側壁面１３３によって反射されることになる。この際、超音波Ｕは、ｙ方向（図では−ｙ方向）に略平行に側壁面１３３に向かって入射され、側壁面１３３で正反射されて、ｙ方向（図では＋ｙ方向）に略平行に、戻っていく。そして、疵Ｍ４で再度屈折され、チャンネルＡに戻って検出される。
【００４０】
被検査材Ｍが四角柱状の鋼片である場合等、多くの場合において、鋼片のサイズに比べて、超音波探傷装置１のサイズは小さく、被検査材Ｍの表面Ｍ１から底面Ｍ２までの距離に比べて、接材部材１３０のｙ方向両側の側壁面１３３の間の距離は小さい。よって、チャンネルＡを出た超音波が、被検査材Ｍの表面Ｍ１の疵Ｍ４による屈折と、接材部材１３０の側壁面１３３による反射を経て、チャンネルＡに戻る経路Ｕ２の実長は、疵Ｍ４が存在しない場合に、被検査材Ｍの底面Ｍ２まで直進し、底面Ｍ２で反射されて戻る経路Ｕ１の実長よりもかなり短くなっている。しかし、水中での超音波Ｕの速度は、鋼材中での速度よりも遅くなる。典型的には、１／４程度に遅くなる。その結果、経路Ｕ２を通る超音波Ｕが検出されるまでの時間が、経路Ｕ１を通る超音波Ｕが検出されるまでの時間と近くなる事態が起こりうる。
【００４１】
超音波探傷装置１においては、各チャンネルの検出信号に対して、被検査材Ｍの表面Ｍ１での反射による表面エコーＥ１と、経路Ｕ１に沿った底面Ｍ２での反射による底面エコーＥ２との間の時間域に、時間ゲートを設定し、その時間ゲートの中に超音波Ｕの反射が観測されれば、被検査材Ｍの内部に欠陥が存在すると判定するが、上記のように、経路Ｕ２を通った超音波Ｕが検出される時間が、経路Ｕ１を通った底面エコーＥ２が検出される時間と近い場合には、設定した時間ゲート内に、経路Ｕ２を通った反射波によるピーク（疵エコー）Ｅ４が現れることになる。図６（ｂ）の例では、底面エコーＥ２よりも少し早い時間に、疵エコーＥ４が現れている。
【００４２】
このように、被検査材Ｍの表面Ｍ１の疵Ｍ４での屈折と、接材部材１３０の側壁面１３３での反射を経る経路Ｕ２を通って、チャンネルＡで検出される超音波Ｕが、設定した時間ゲート内に疵エコーＥ４として現れることが、被検査材Ｍの内部の欠陥の検出において、誤検知の原因となる。ピークＥ４が、疵Ｍ４に屈折され、接材部材１３０の側壁面１３３に反射された超音波Ｕによるものであることは、例えば、疵Ｍ４と側壁面１３３の間に金属薄板を挿入して、超音波Ｕを遮断した際に、ピークＥ４が消滅することをもって、確認される。なお、検出部２１を構成する複数のチャンネルのうち、疵Ｍ４の上方に位置するチャンネルＡ以外においては、疵エコーＥ４は、実質的に観測されない。
【００４３】
以上のように、接材部材１３０の側壁面１３３による反射を含んだ経路Ｕ２を通る超音波Ｕが、誤検知の原因となりうるが、上記実施形態にかかる超音波探傷装置１においては、図２および図４（ａ）に示すように、側壁面３３がｙ方向に対して傾斜を有する接材部材３０を用いることで、経路Ｕ２を通る超音波Ｕによる誤検知を低減することができる。この場合にも、図５の経路Ｕ２と同様に、被検査材Ｍの表面Ｍ１の疵Ｍ４の上方に存在するチャンネルＡから出射された超音波Ｕが、疵Ｍ４によって屈折され、接材部材３０の側壁面３３に向かって進行する経路が存在する。その経路を通る超音波Ｕは、ｙ方向に略平行に側壁面３３に向かって入射される。しかし、側壁面３３が、ｙ方向に対して傾斜を有し、ｙ方向に略平行な超音波Ｕの入射方向に対して垂直とはなっていないことから、側壁面３３に向かって入射された超音波Ｕの反射方向は、ｙ方向に対して角度を有することになる。
【００４４】
すると、側壁面３３で反射された超音波Ｕの大部分は、図５の経路Ｕ２とは異なり、ｙ方向に略平行に戻って疵Ｍ４で屈折されて、チャンネルＡに達し、疵エコーＥ４を与えるものとはならない。ｙ方向に対して角度を有する方向に進行し、疵Ｍ４には達しない。このように、接材部材３０の側壁面３３が、ｙ方向に対して傾斜を有していることで、被検査材Ｍの表面Ｍ１の疵Ｍ４等によって屈折され、側壁面３３で反射される超音波Ｕが、被検査材Ｍの内部の欠陥の検出において、誤検知の原因として寄与するのを、抑制することができる。なお、側壁面３３によって、ｙ方向に対して角度を有する方向に反射された超音波Ｕは、接材部材３０の周縁部３２を構成する金属材や、板材１３等によって、多重反射や減衰を受け、いずれのチャンネルの検出信号にも実質的に寄与しない。
【００４５】
接材部材３０の側壁面３３は、検出部２１におけるチャンネルの並列方向であるｙ方向に対して傾斜していれば、つまり、ｙ方向に垂直なｘ−ｚ平面から角度を有する面として形成されていれば、具体的な傾斜の方向は特に限定されるものではない。上記で説明した形態では、側壁面３３は、Ｖカット構造により、ｚ方向に直交するｘ−ｙ面内で、ｙ方向に対する傾斜（第一の傾斜）を有するとともに、面取り構造により、ｚ方向を含むｙ−ｚ面内で、ｙ方向に対する傾斜（第二の傾斜）を有するものとなっている。しかし、側壁面３３は、第一の傾斜と第二の傾斜のいずれか少なくとも一方を有していれば、上記のように、超音波Ｕの反射方向をｙ方向から外し、誤検知を低減する効果を得ることができる。ただし、第一の傾斜と第二の傾斜では、第一の傾斜の方が、誤検知低減の効果に優れており、また、ｙ方向に対する傾斜角も大きくしやすい。特に、第一の傾斜を、Ｖカット構造によって、２方向への傾斜として設けることで、１方向の単調な傾斜として設ける場合よりも、ｙ方向に対する傾斜角を大きくしやすい。さらに、第一の傾斜と第二の傾斜を併用することで、誤検知低減において、特に高い効果を得ることができる。
【００４６】
第一の傾斜および第二の傾斜を形成するための側壁面３３の具体的な構造は、特に限定されるものではなく、Ｖカット構造や面取り構造にも限られない。例えば、鋸歯状に、多数の傾斜面を連結した構造としてもよい。また、側壁面３３は、傾斜した平面として形成する必要はなく、ｙ方向に対して傾斜を有する曲面として形成してもよい。さらに、上記で説明した形態においては、側壁面３３の全域が、ｙ方向に対して傾斜を有する傾斜面として形成されており、それによって、側壁面３３での反射に起因する誤検知の低減において、高い効果が得られるが、側壁面３３が、少なくとも一部の領域として、傾斜部を有してれば、誤検知の低減において、ある程度の効果を得ることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。ここでは、接材部材の側壁面の形状に応じて、疵エコーの状態がどのように変化するのかを、確認した。
【００４８】
試験には、図１に示した構成を有する超音波探傷装置を用いた。接材部材としては、側壁面が、以下の３通りの構造を有しているものを準備した。
（ａ）直立構造：図３および図４（ｂ）に示すように、側壁面がｙ方向に垂直に立っている。
（ｂ）面取り構造：側壁面が、面取り構造による第二の傾斜のみを有している。
（ｃ）Ｖカット構造：側壁面が、Ｖカット構造による第一の傾斜のみを有している。
【００４９】
各形態の側壁面を有する接材部材を取り付けた超音波探傷装置を用いて、四角柱状の鋼片に対して、超音波探傷を行った。この際、鋼片の表面には、人工的に疵を設けておいた。そして、超音波探傷装置のチャンネルのうち、疵の上方に位置するチャンネルで検出される超音波の振幅の時間変化を、３種の接材部材を用いた場合について、相互に比較した。
【００５０】
図７（ａ）〜（ｃ）に、接材部材の側壁面がそれぞれの形態を有する場合について、疵の上方のチャンネルで検出された超音波の振幅の時間変化を示す。横軸が時間、縦軸が超音波強度となっている。
【００５１】
いずれの形態においても、図中に表示するように、鋼片の底面での反射による底面エコーに隣接して、鋼片表面の疵での屈折と、接材部材の側壁面での反射を経て検出される疵エコーのピークが出現している。このように底面エコーに隣接して検出されるピークが、鋼片表面の疵での屈折と、接材部材の側壁面での反射に起因する疵エコーであることの同定は、疵と接材部材の側壁面の間に金属薄板を挿入した際にピークが消滅することをもって、行った。
【００５２】
図７（ａ）〜（ｃ）のいずれの形態においても、疵エコーのピークが観測されているが、その強度は、各形態において、大きく異なっている。各図の下部に、疵エコーの強度を示す。
【００５３】
接材部材の側壁面が直立面構造を有している（ａ）の場合には、９０％もの強度を有する疵エコーが出現している。これに対し、側壁面が面取り構造を有している（ｂ）の場合には、疵エコーの強度が、４０％に減少している。さらに、側壁面がＶカット構造を有している（ｃ）の場合には、疵エコーの強度は、５％にまで減少している。
【００５４】
以上の結果より、接材部材の側壁面にｙ方向に対する傾斜を設けることで、超音波探傷装置において、被検査材の表面の疵で屈折され、接材部材の側壁面に反射された超音波による疵エコーを低減できることが、確認される。疵エコー低減の効果は、接材部材の側壁面の傾斜が、Ｖカット構造のように、ｘ−ｙ平面内に第一の傾斜として設けられる場合でも、面取り構造のように、ｚ軸に対する第二の傾斜として設けられる場合でも、得ることができるが、第一の傾斜を採用した場合に、特に大きな効果が得られている。疵エコーの強度を低減することで、疵エコーを被検査材の内部の欠陥による反射として検出することによる欠陥の誤検知を、抑制することができる。また、被検査材の内部の欠陥による欠陥エコーの解析において、疵エコーの影響を低く抑えて、欠陥エコーの強度等を正確に評価することが可能となる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に特に限定されることなく、種々の改変を行うことが可能である。
【００５６】
上記で説明した形態では、超音波が出入射される検出部が、超音波の幅方向に沿って並列された複数のチャンネルに分割されていたが、このような形態に限定されるものではなく、検出部が１つのチャンネルのみより構成される場合等を含め、検出部の構成の詳細によらず、接材部材の開口の端縁を構成する側壁面に、超音波の幅方向に対して傾斜した傾斜部を有するものであればよい。そうすれば、傾斜部の存在により、側壁面における超音波の反射に起因する誤検知を低減する効果を、得ることができる。また、上記では、被検査材として、鋼材を主に想定しているが、被検査材の材質も、特に限定されるものではない。被検査材の材質や大きさ、形状、内部欠陥の検出を行うべき領域の深さ、表面の状態等、また、検出部のチャンネル構成や特性、各部の寸法等、超音波探傷装置の構成に応じて、接材部材に設けられる傾斜部の具体的な形状や大きさ、角度、位置等を、問題となる誤検知が効果的に低減されるように、選択、設定すればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１          超音波探傷装置
１０        ホルダ
１２        ホルダ内の空間
１３        板材
２０        プローブ
２１        検出部
３０        接材部材
３１        接触部
３２        周縁部
３３        側壁面
３３ａ      側壁面の端部
３３ｂ      側壁面の中央部
３３ｃ      側壁面の内面側端縁
３３ｄ      側壁面の外面側端縁
３５        起立部
Ａ          チャンネルＡ
Ｅ１        表面エコー
Ｅ２        底面エコー
Ｅ３        欠陥エコー
Ｅ４        疵エコー
Ｍ          被検査材
Ｍ１        被検査材の表面
Ｍ２        被検査材の底面
Ｍ４        表面の疵
Ｓ          開口
Ｕ          超音波
【図１】
2020106297.tif 000003
【図２】
2020106297.tif 000004
【図３】
2020106297.tif 000005
【図４】
2020106297.tif 000006
【図５】
2020106297.tif 000007
【図６】
2020106297.tif 000008
【図７】
2020106297.tif 000009