(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合された第１部材及び第２部材における接合部を含んだ被検査領域内に超音波を伝播させ、この伝播させた超音波を受信することで前記被検査領域内の欠陥を検出する超音波探傷方法であって、
互いに交差するように前記接合部を介して連接された前記第１部材における第１の特定の表面及び第２部材における第２の特定の表面によって形成される表面上において、当該表面に対して超音波を発信する発信探触子とこの発信された超音波を前記表面から受信する受信探触子とを、前記被検査領域内で欠陥が検出される場合に予想される当該欠陥の前記表面に沿って延びる方向と直交若しくは略直交する方向に並べて配置し、このときの前記第１及び第２の特定の表面同士が交差する部位からの距離及び互いの間隔をそれぞれ維持した状態で両探触子を前記被検査領域に沿って前記表面上を移動させつつ、前記両探触子の並び方向に沿うと共に前記被検査領域に向けて前記発信探触子から超音波を発信させ、且つ前記被検査領域内に欠陥が生じていた場合にこの欠陥で回折又は反射した超音波を前記受信探触子で受信することにより、前記欠陥の有無又は前記両探触子の移動方向における前記被検査領域内での前記欠陥の生じている領域を検出する第１の探傷工程と、
前記第１の探傷工程で前記欠陥の生じている領域が検出されたときに、当該第１の探傷工程で検出された欠陥の生じている領域に対してのみ、前記表面に対して超音波を発信すると共にこの発信した超音波を前記表面から受信する斜角探触子による走査を行う第２の探傷工程と、を備え、この第２の探傷工程では、前記斜角探触子を前記欠陥の生じている領域に対して当該領域と直交若しくは略直交する方向における前記表面上の位置に配置し、この直交若しくは略直交する方向に沿って前記表面上を移動させつつ、当該斜角探触子が配置されている表面の部位における法線方向に対して前記欠陥の生じている領域側に傾斜した方向に超音波を発信させると共に前記検出された欠陥で回折又は反射した超音波を受信することにより、前記表面の法線方向における前記検出された欠陥の長さを検出することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷方法において、
前記第１の探傷工程では、前記発信探触子及び前記受信探触子が前記接合部に沿って延びる被検査領域に対して直交若しくは略直交する方向に並べられることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波探傷方法において、
前記第１の探傷工程では、前記発信探触子と前記受信探触子とが共に前記第１の特定の表面又は第２の特定の表面上に配置されることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の超音波探傷方法において、
前記第１の探傷工程では、前記発信探触子と前記受信探触子との一方が前記第１の特定の表面上に配置されると共に他方が前記第２の特定の表面上に配置されることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項５】
請求項１に記載の超音波探傷方法において、
前記第１の探傷工程で検出された前記欠陥の生じている領域の接線方向若しくは略接線方向に前記発信探触子及び前記受信探触子を並べて前記表面上に配置し、これら両探触子をその相対位置を保った状態で前記欠陥の生じている領域と直交若しくは略直交する方向に沿って前記表面上を移動させつつ、前記欠陥の生じている領域に向けて前記発信探触子から超音波を発信させると共に前記検出された欠陥で回折又は反射した超音波を前記受信探触子で受信することにより、前記両探触子の移動方向における前記欠陥の長さを検出する幅方向探傷工程を前記第１の探傷工程と前記第２の探傷工程との間にさらに備え、
前記第１の探傷工程では、前記発信探触子及び前記受信探触子が前記接合部に沿って延びる被検査領域に対して接線方向若しくは略接線方向に並べられることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波探傷方法において、
前記斜角探触子は、前記表面に対して縦波の超音波を発信することを特徴とする超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を用い、被検査物の表面割れ、内部割れ、融合不良、溶込み不良等の欠陥を検出する超音波探傷方法に関する。特に、厚肉圧力容器と、当該厚肉圧力容器に取り付くノズルやマンホール等との接合部のように複雑な形状を有する接合部における欠陥を検出及び定量するのに有利な超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、互いに接合された第１部材及び第２部材の接合部を含む被検査領域内の欠陥、例えば、溶接によって接合された２つの鋼材（第１の鋼材及び第２の鋼材）における溶接部及びその周辺部内の欠陥（表面割れ、内部割れ、融合不良、溶込み不良等）を精度よく検出する超音波探傷方法として斜角探触子を用いた探傷方法が知られている。
【０００３】
この斜角探触子を用いた超音波探傷方法として、特許文献１に記載された方法が知られている。具体的に、図２３に示されるような検査対象部材１５０の表面１５３における法線方向に対して被検査領域１５５側に傾斜した方向に超音波を発信させる斜角探触子１１３を用い、この斜角探触子１１３を検査対象部材１５０の表面１５３に配置し、被検査領域１５５に対して当該被検査領域１５５が延びる方向と直交する方向に移動させる。そして、被検査領域１５５内に欠陥１６０が生じていた場合にこの欠陥１６０で回折又は反射した超音波を斜角探触子１１３で受信し、この受信した超音波の波形を解析することにより、被検査領域１５５内の欠陥１６０の位置及び大きさを精度よく検出することができる。
【０００４】
この斜角探触子１１３を用いた探傷方法では、検査対象部材１５０の表面１５３に対して発信する超音波の発散角を小さくする、即ち、超音波のビームを細く絞ることによって超音波の信号強度を高め、これにより欠陥１６０で反射又は回折して受信する超音波の受信強度を大きくすることで、より高分解能での欠陥１６０の検出が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４１７０５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、前記の斜角探触子１１３を用いた超音波探傷方法においては、細く絞った超音波が到達する範囲しか探傷できないため探傷範囲が狭く、被検査領域１５５の広い範囲を探傷する場合、探傷作業に時間がかかるうえに被検査領域１５５内を漏れなく探傷するには細心の注意が必要となる。特に、欠陥１６０の検出精度向上を目的として発信超音波を絞るほど、作業時間は長くなり、また、探傷が漏れやすくなり、探傷作業が極めて煩雑となる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、被検査領域内の広い範囲において欠陥を効率よく検出することができる超音波探傷方法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】
【０００８】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、互いに接合された第１部材及び第２部材における接合部を含んだ被検査領域内に超音波を伝播させ、この伝播させた超音波を受信することで前記被検査領域内の欠陥を検出する超音波探傷方法であって、互いに交差するよ
うに前記接合部を介して連接された前記第１部材における第１の特定の表面及び第２部材における第２の特定の表面によって形成される表面上において、当該表面に対して超音波を発信する発信探触子とこの発信された超音波を前記表面から受信する受信探触子とを、前記被検査領域内で欠陥が検出される場合に予想される当該欠陥の前記表面に沿って延びる方向と直交若しくは略直交する方向に並べて配置し、このときの前記第１及び第２の特定の表面同士が交差する部位からの距離及び互いの間隔をそれぞれ維持した状態で両探触子を前記被検査領域に沿って前記表面上を移動させつつ、前記両探触子の並び方向に沿うと共に前記被検査領域に向けて前記発信探触子から超音波を発信させ、且つ前記被検査領域内に欠陥が生じていた場合にこの欠陥で回折又は反射した超音波を前記受信探触子で受信することにより、前記欠陥の有無又は前記両探触子の移動方向における前記被検査領域内での前記欠陥の生じている領域を検出する第１の探傷工程と、前記第１の探傷工程で前記欠陥の生じている領域が検出されたときに、当該第１の探傷工程で検出された欠陥の生じている領域に対してのみ、前記表面に対して超音波を発信すると共にこの発信した超音波を前記表面から受信する斜角探触子による走査を行う第２の探傷工程と、を備え、この第２の探傷工程では、前記斜角探触子を前記欠陥の生じている領域に対して当該領域と直交若しくは略直交する方向における前記表面上の位置に配置し、この直交若しくは略直交する方向に沿って前記表面上を移動させつつ、当該斜角探触子が配置されている表面の部位における法線方向に対して前記欠陥の生じている領域側に傾斜した方向に超音波を発信させると共に前記検出された欠陥で回折又は反射した超音波を受信することにより、前記表面の法線方向における前記検出された欠陥の長さを検出する。
【０００９】
かかる構成によれば、接合部を介して互いに接続された２つの部材において、接合部に沿って延びる被検査領域内の広い範囲において欠陥を効率よく確実に検出することができる。
【００１０】
即ち、探傷範囲の広い発信探触子と受信探触子とを用いた走査によって、被検査領域内の広い範囲を探傷して被検査領域内の欠陥の有無又は欠陥の生じている領域を検出し、この欠陥の生じている領域に対してのみ、探傷範囲が狭いが分解能の高い斜角探触子による走査を行うことにより、被検査領域内における欠陥の位置及び大きさを効率よく確実に且つ精度よく検出することができる。
【００１１】
本発明に係る超音波探傷方法においては、前記第１の探傷工程では、前記発信探触子及び前記受信探触子が前記接合部に沿って延びる被検査領域に対して直交若しくは略直交する方向に並べられてもよい。
【００１２】
かかる構成によれば、被検査領域内において当該被検査領域に沿って延びる欠陥である所謂縦割れの位置及び大きさを効率よく高精度に検出することができる。即ち、発信探触子と受信探触子とが被検査領域と直交若しくは略直交する方向に並べられ、当該被検査領域に沿って表面上を移動（走査）することにより、被検査領域の延びる方向に沿って順に走査され、これにより被検査領域の延びる方向における欠陥の位置、及び当該被検査領域に沿った欠陥の長さ（以下、単に「欠陥幅」とも称する。）を精度よく検出することができる。一方、この欠陥幅の検出された欠陥に対して、斜角探触子が欠陥幅に対して直交する方向に沿って表面上を走査することにより、被検査領域を表面からの深さ方向に沿って順に走査され、これにより表面からの深さ方向の欠陥の長さ（以下、単に「欠陥高さ」とも称する。）を精度よく検出することができる。
【００１３】
前記第１の探傷工程では、前記発信探触子と前記受信探触子とが共に前記第１の特定の表面又は第２の特定の表面上に配置されるのが好ましい。
【００１４】
この場合、発信探触子と受信探触子とが共通の面上を走査するため、異なる面に発信探触子と受信探触子とを配置する場合に比べ、両探触子の相対位置を維持しつつ表面上を走査するのが容易になる。
【００１５】
尚、前記第１の探傷工程では、前記発信探触子と前記受信探触子との一方が前記第１の特定の表面上に配置されると共に他方が前記第２の特定の表面上に配置されてもよい。両探触子がこのように配置されても、接合部を介して互いに接続された２つの部材において、複雑な形状の接合部を含み当該接合部に沿って延びる被検査領域内の広い範囲において当該被検査領域に沿って延びる欠陥を効率よく確実に且つ精度よく検出することができる。
【００１６】
前記第１の探傷工程で検出された前記欠陥の生じている領域の接線方向若しくは略接線方向に前記発信探触子及び前記受信探触子を並べて前記表面上に配置し、これら両探触子をその相対位置を保った状態で前記欠陥の生じている領域と直交若しくは略直交する方向に沿って前記表面上を移動させつつ、前記欠陥の生じている領域に向けて前記発信探触子から超音波を発信させると共に前記検出された欠陥で回折又は反射した超音波を前記受信探触子で受信することにより、前記両探触子の移動方向における前記欠陥の長さを検出する幅方向探傷工程を前記第１の探傷工程と前記第２の探傷工程との間にさらに備え、前記第１の探傷工程では、前記発信探触子及び前記受信探触子が前記接合部に沿って延びる被検査領域に対して接線方向若しくは略接線方向に並べられてもよい。
【００１７】
かかる構成によれば、被検査領域内において当該被検査領域と直交若しくは略直交する方向に延びる欠陥である所謂横われの位置及び大きさを効率よく確実に且つ高精度に検出することができる。即ち、第１の探傷工程によって横割れ（欠陥）の有無とその横割れの生じている領域とを確実に検出することができるため、幅方向探傷工程と第２の探傷工程とを行うことにより、横割れの被検査領域における位置及び大きさを効率よく高精度に検出することができる。
【００１８】
具体的に、発信探触子と受信探触子とが被検査領域と直交若しくは略直交する方向に並べられ当該被検査領域に沿って表面上を走査することでは検出し難い横割れの有無及び位置を、前記発信探触子及び前記受信探触子が前記接合部に沿って延びる被検査領域に対して接線方向若しくは略接線方向に並べられ被検査領域に沿って走査されることで確実に検出することができる。これは、発信探触子と受信探触子とが被検査領域と直交若しくは略直交する方向に並べられると、横割れに対し当該横割れの延びる方向と平行に超音波を照射することになるため、横割れで反射及び回折される超音波が少なくなり、これにより検出し難くなるからである。
【００１９】
前記斜角探触子は、前記表面に対して縦波の超音波を発信するのが好ましい。
【００２０】
この場合、横波の超音波を発信する斜角探触子に比べ、面状に広がる欠陥からの回折波の信号が高く且つノイズが低く抑えられるため、高Ｓ／Ｎでの探傷が可能となり、面状に広がる欠陥の欠陥高さの高精度の検出が可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上より、本発明によれば、被検査領域内の広い範囲において欠陥を効率よく検出することができる超音波探傷方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態における超音波探傷装置の概略構成図である。
【図２】前記超音波探傷装置の発信（又は受信）探触子の側面図である。
【図３】前記超音波探傷装置の集束斜角探触子における（ａ）はケーブルが接続された状態の側面図であり、（ｂ）は検査対象部材の表面に配置され超音波を発信した状態の概念図である。
【図４】同実施形態に係る超音波探傷方法における（ａ）は両探触子をシェル表面に配置した検査対象部材の部分斜視図であり、（ｂ）は図４（ａ）の両探触子の配置位置における部分拡大断面図であり、（ｃ）は図４（ａ）の平面図である。
【図５】同実施形態に係る超音波探傷方法における（ａ）は第１の探傷工程での受信波形を示す図であり、（ｂ）は第１の探傷工程における探傷画像の図である。
【図６】同実施形態に係る超音波探傷方法において、解析用計算機が行う第１の探傷工程での欠陥位置の解析処理を説明するための図である。
【図７】同実施形態に係る超音波探傷方法における（ａ）は集束斜角探触子をシェル表面に配置した検査対象部材の部分拡大平面図であり、（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図８】同実施形態に係る超音波探傷方法における（ａ）は第２の探傷工程での受信波形を示す図であり、（ｂ）は第２の探傷工程での探傷画像を示す図である。
【図９】同実施形態に係る超音波探傷方法における（ａ）は第３の探傷工程での両探触子の配置位置及び走査方向を示す検査対象部材の部分拡大平面図であり、（ｂ）は欠陥を挟んで図９（ａ）と反対側に両探触子が配置された検査対象部材の部分拡大平面図である。
【図１０】同実施形態に係る超音波探傷方法における第３の探傷工程での探傷画像を示す図である。
【図１１】導実施形態に係る超音波探傷方法における第４の探傷工程での両探触子の配置及び走査方向を示す検査対象部材の部分拡大平面図である。
【図１２】試験体における人工欠陥の位置を示す部分拡大断面図である。
【図１３】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示す縦割れの第１の探傷工程での探傷画像を示す図であり、（ｄ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示す縦割れに対する第１の探傷工程と第２の探傷工程との探傷結果から求めた縦割れの位置及び大きさを表す被検査領域に沿った断面図である。
【図１４】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す縦割れの第１の探傷工程での探傷画像を示す図であり、（ｄ）は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す縦割れに対する第１の探傷工程と第２の探傷工程との探傷結果から求めた縦割れの位置及び大きさを表す被検査領域に沿った断面図である。
【図１５】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示す縦割れの第１の探傷工程での探傷画像を示す図であり、（ｄ）は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示す縦割れに対する第１の探傷工程と第２の探傷工程との探傷結果から求めた縦割れの位置及び大きさを表す被検査領域に沿った断面図である。
【図１６】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた縦割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す縦割れの第１の探傷工程での探傷画像を示す図であり、（ｄ）は、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示す縦割れに対する第１の探傷工程と第２の探傷工程との探傷結果から求めた縦割れの位置及び大きさを表す被検査領域に沿った断面図である。
【図１７】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、第３の探傷工程において、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示す横割れを時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図であり、（ｄ）は、第３の探傷工程において、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示す横割れを反時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図である。
【図１８】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、第３の探傷工程において、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示す横割れを時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図であり、（ｄ）は、第３の探傷工程において、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示す横割れを反時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図である。
【図１９】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、第３の探傷工程において、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示す横割れを時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図であり、（ｄ）は、第３の探傷工程において、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示す横割れを反時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図である。
【図２０】（ａ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域と直交する方向の断面図であり、（ｂ）は、検査対象部材の所定の深さ位置に生じた横割れを示す被検査領域に沿った方向の断面図であり、（ｃ）は、第３の探傷工程において、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示す横割れを時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図であり、（ｄ）は、第３の探傷工程において、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示す横割れを反時計回りに両探触子で走査したとき得られる探傷画像の図である。
【図２１】他実施形態に係る超音波探傷方法において一方の探触子をノズル表面に配置し、他方の探触子をシェル表面に配置した検査対象部材の部分斜視図である。
【図２２】（ａ）乃至（ｇ）は、本発明に係る超音波探傷方法で探傷可能な検査対象部材を例示する図である。
【図２３】従来の斜角探触子を用いた探傷方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
本実施形態に係る超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置は、超音波を用い、互いに接合された２つの部材（検査対象部材）の接合部を含んだ被検査部内の欠陥（表面割れ、内部割れ、融合不良、溶込み不良等）を検出する装置である。本実施形態において検査対象部材は、円筒の周面形状に形成されたシェルに円筒形状のノズルが溶接（接合）されたもので、被検査領域は、これらシェルとノズルとの溶接部と当該溶接部の周辺を含んで溶接部に沿って延びる部位である（図４（ａ）参照）。
【００２５】
具体的に、本実施形態に係る超音波探傷装置は、図１に示されるように、一対の探触子１２ａ，１２ｂと、集束斜角探触子（斜角探触子）１３と、これら一対の探触子１２ａ，１２ｂ及び斜角探触子１３がそれぞれケーブルｋ１、ｋ２を介して接続された超音波探傷器３０と、この超音波探傷器３０で得られた検査情報に基づき欠陥の有無等を解析するための解析用計算機４０と、を備える。
【００２６】
一対の探触子１２ａ，１２ｂは、図２にも示されるように、発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとで構成されている。発信探触子１２ａは、先端に設けられた発信部１４ａから検査対象部材の表面（探傷面）５３（図４（ａ）参照）に対して超音波を発信するためのものである。本実施形態の発信探触子１２ａは、発信部１４ａからパルス状の超音波の縦波を発信する。また、受信探触子１２ｂは、先端に設けられた受信部１４ｂで表面５３から超音波、詳細には、発信探触子１２ａから発信され、検査対象部材５０の表面５３及び内部を伝播してきた超音波を受信するためのものである。
【００２７】
これら発信探触子１２ａ及び受信探触子１２ｂ（以下、単に「両探触子１２」と称することもある。）は、前記表面５３に対して０〜９０°、即ち、表面５３に対して法線方向から平行な方向までの範囲内で超音波を発信又は受信できるように構成されている。そのため、両探触子１２の探傷範囲が広く、被検査領域の広い範囲を効率よく探傷することができる。
【００２８】
また、両探触子１２の先端部には当該探触子１２ａ又は１２ｂが表面５３上を滑らかに移動できるようにシュー２０が取り付けられている。シュー２０は、表面５３と接する当接面２２を有する。このシュー２０は、探触子１２ａ（又は１２ｂ）に対して着脱自在であり、検査対象部材５０における超音波の屈折角や探触子寸法に合わせて交換される。
【００２９】
尚、本実施形態において、発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとはそれぞれ独立しているが、発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとの相対位置を固定して高精度な探傷を行うために、互いが連結機構（図示省略）によって連結されていてもよい。
【００３０】
集束斜角探触子（以下、単に「斜角探触子」とも称する。）１３は、表面５３に対して超音波を発信すると共に、表面５３から超音波を受信するためのものである。具体的に、斜角探触子１３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）にも示されるように、超音波を表面５３に対して発信すると共に、表面５３から超音波を受信する振動子１３ａを備える。本実施形態の斜角探触子１３は、縦波の超音波を発信する。この斜角探触子１３は、下端に表面５３と接する当接面１５を有し、表面５３に当接面１５が接した状態で超音波を発信及び受信する。斜角探触子１３は、当該探触子１３が配置されている表面５３の部位における法線方向に対して前方側（図３（ｂ）においては左側）に傾斜した方向に超音波を発信する。この斜角探触子１３により発信される超音波は、検査対象部材の内部を細いビーム状に伝播する（図３（ｂ）参照）。このように、斜角探触子１３においては、探傷範囲が狭くなるが、発信する超音波のビーム径を絞ることによって信号強度を高め、これにより高分解能での欠陥ＣＬ１（図４（ｂ）参照）の検出が可能となる。
【００３１】
斜角探触子１３では、検査対象部材の表面５３からの深さ方向の探傷範囲が限られている。そのため、検査対象部材５０の厚みによって、深さ方向の探傷範囲が異なる複数の斜角探触子１３を用いる必要がある。この場合、欠陥の探傷漏れをなくすために、深さ方向の探傷範囲が上下にずれた斜角探触子１３、１３において、一方の斜角探触子１３の探傷範囲の下端側と、他方の斜角探触子１３の探傷範囲の上端側とが重なるような斜角探触子１３、１３を用いる。本実施形態では、厚さ３５０ｍｍの検査対象部材に対して探傷を行うため、例えば、深さ方向の探傷範囲が１）０〜４０ｍｍ、２）５〜１００ｍｍ、３）１５〜２００ｍｍ、４）５０〜３５０ｍｍ、５）１００〜４００ｍｍの５種類の斜角探触子１３が用いられる。
【００３２】
超音波探傷器３０は、ＣＲＴ、ＬＣＤ等で構成される表示手段（モニタ）３２が接続され、発信探触子１２ａ及び斜角探触子１３に超音波を発生させるための信号を生成してそれぞれ送信すると共に受信探触子１２ｂ及び斜角探触子１３からの超音波の受信信号（受信波形）をそれぞれ受信し、表示手段３２に探傷結果を表示（例えば、図５（ａ）、図５（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）させるものである。また、超音波探傷器３０は、受信波形を格納する探傷結果記憶手段（図示省略）も備える。
【００３３】
解析用計算機４０は、ＣＲＴ、ＬＣＤ等で構成される表示手段（モニタ）４２が接続され、超音波探傷器３０の探傷結果記憶手段から探傷結果情報を読み取り、欠陥存在置位の解析を行うものである。解析用計算機４０は、汎用の計算器（いわゆるパソコン）と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＦＤＤ、ＣＤＲ、キーボード、マウス等を備え（図示省略）、ハードディスク（又はＲＯＭ、ＲＡＭ等）には、ＯＳ及び欠陥の位置を解析するための解析プログラムが予め記憶されている。尚、ハードディスクに代えて、ＣＤ、ＬＤ、メモリーカード等の他の外部記憶手段に解析プログラムが記憶されており、解析を実行する際にＲＡＭに読み込む形態でもよい。
【００３４】
次に、以上の構成からなる超音波探傷装置１０の両探触子１２及び斜角探触子１３を用いた探傷方法について図４（ａ）乃至図４（ｃ）も参照しつつ説明する。
【００３５】
本実施形態における検査対象部材５０は、互いに接合された第１部材５１及び第２部材５２で構成されている。具体的には、円筒の周面形状のシェル（第１部材）５１に円筒形状のノズル（第２部材）５２が溶接（接合）されたものである。この検査対象部材５０において超音波探傷装置１０によって探傷が行われる被検査領域５５は、シェル５１とノズル５２との溶接部Ｗｅ及びこの溶接部Ｗｅの周辺を含み、溶接部Ｗｅに沿って延びる領域である。
【００３６】
本実施形態の超音波探傷方法では、縦割れの探傷を行ったあとに横割れの探傷を行っているが、これに限定されない。即ち、必要に応じて縦割れの探傷のみが行われてもよく、横割れの探傷のみが行われてもよい。ここで、縦割れＣＬ１とは、被検査領域５５に沿って延びる欠陥のことをいい（図４（ｃ）参照）、横割れＣＬ２とは、被検査領域５５の延びる方向と直交若しくは略直交する方向に延びる欠陥のことをいう（図９（ａ）参照）。尚、本実施形態のような溶接部Ｗｅ内及びその周囲に欠陥が生じる場合には、通常、縦割れ又は／及び横割れが生じ、他の方向に延びる欠陥が生じることは極めて稀であるため、本実施形態では、縦割れ及び横割れの探傷のみを行っている。
【００３７】
まず、縦割れＣＬ１の探傷方法と、横割れＣＬ２の探傷方法との概略を説明する。
【００３８】
縦割れＣＬ１の検出には、下記の第１〜第２の探傷工程が行われる。また、横割れＣＬ２の検出には、下記の第３〜第５の探傷工程が行われる。
【００３９】
第１の探傷工程とは、表面５３において被検査領域５５と直交する方向に発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとを並べて配置し、これら両探触子１２を被検査領域５５に沿って移動させることにより、被検査領域５５内において縦割れＣＬ１が生じていれば、その生じている領域を検出することができる工程である。
【００４０】
第２の探傷工程とは、第１の探傷工程において検出された縦割れＣＬ１の生じている領域に対して直交（若しくは略直交）する方向に斜角探触子１３を配置し、前記直交する方向に斜角探触子１３を移動させることにより、縦割れＣＬ１の表面５３からの深さ方向の上端位置と下端位置とを検出することができる工程である。
【００４１】
第３の探傷工程とは、表面５３において被検査領域５５の接線方向（若しくは略接線方向）に発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとを並べて配置し、これら両探触子１２を被検査領域５５に沿って移動させることにより、被検査領域５５内における横割れＣＬ２の有無及び被検査領域における横割れＣＬ２の生じているおおよその領域を検出することができる工程である。
【００４２】
第４の探傷工程とは、第３の探傷工程において検出された横割れＣＬ２の生じている領域の接線方向（若しくは略接線方向）に発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとを並べて配置し、これら両探触子１２を横割れＣＬ２の生じている領域と直交（若しくは略直交）する方向に沿って移動させることにより、両探触子１２の移動方向における横割れＣＬ２の長さを検出することができる工程である。
【００４３】
第５の探傷工程とは、第３の探傷工程において検出された横割れＣＬ２に対して直交（若しくは略直交）する方向に斜角探触子１３を配置し、前記直交する方向に斜角探触子１３を移動させることにより、横割れＣＬ２の表面５３からの深さ方向の上端位置と下端位置とを検出することができる工程である。
【００４４】
以下、詳細に説明するが、まず、縦割れＣＬ１の探傷（第１の探傷工程及び第２の探傷工程）について説明する。
【００４５】
<第１の探傷工程>
検査対象部材５０の表面５３上に一対の探触子１２ａ，１２ｂが配置される。ここで、探触子１２ａ（又は１２ｂ）が配置される表面５３は、互いに交差するように溶接部Ｗｅを介して連接されたシェル５１の表面（第１部材における第１の特定の表面）及びノズル５２の表面（第２部材における第２の特定の表面）によって形成される面である。尚、本実施形態において、表面５３におけるシェル５１の表面に対応する部位をシェル表面５１ａ、ノズル５２の表面に対応する部位をノズル表面５２ａと称する場合もある。
【００４６】
このとき、図４（ａ）乃至図４（ｃ）にも示されるように、両探触子１２（発信探触子１２ａ及び受信探触子１２ｂ）は、溶接部Ｗｅに沿って延びる被検査領域５５に対して直交する方向に並べて配置される。詳しくは、両探触子１２は、共にシェル表面５１ａ上に配置される。尚、本実施形態において、両探触子１２が並べられる方向は、被検査領域５５と直交する方向であるが、略直交（前記直交する方向に対して１０°以内が好ましい。）する方向であってもよい。また、本実施形態では、被検査領域５５に対して前側（被検査領域５５側）に発信探触子１２ａが配置され、後側（被検査領域５５と反対側）に受信探触子１２ｂが配置されるが、逆の配置、即ち、被検査領域５５に対して前側に受信探触子１２ｂが配置され、後側に発信探触子１２ａが配置されてもよい。
【００４７】
このように配置された後、シェル表面５１ａ及びノズル表面５２ａ同士が交差する部位（溶接部Ｗｅ）からの距離及び互いの間隔をそれぞれ維持した状態で両探触子１２は、被検査領域５５に沿って表面５３（詳しくは、シェル表面５１ａ）上を移動する。このとき、発信探触子１２ａは、両探触子１２の並び方向に沿うと共に被検査領域５５に向けて超音波を発信しつつ移動する。一方、受信探触子１２ｂは、発信探触子１２ａが発信して検査対象部材５０内を伝播し、被検査領域５５内に縦割れ（欠陥）ＣＬ１が生じていた場合にこの縦割れＣＬ１で回折又は反射した超音波を表面５３から受信しつつ移動する。
【００４８】
このように被検査領域５５と直交する方向に並べられた両探触子１２は、当該探触子１２ａ，１２ｂを結ぶ方向との交差部付近の被検査領域５５内の縦割れＣＬ１を検出することができる。従って、前記のように両探触子１２が被検査領域５５に沿って移動しつつ当該被検査領域５５内の縦割れＣＬ１の検出を行うことで、縦割れＣＬ１が生じていた場合には、被検査領域５５内での両探触子１２の移動（走査）方向における縦割れＣＬ１の生じている領域を検出することができる。
【００４９】
また、第１の探傷工程では、縦割れＣＬ１の延びる方向と両探触子１２での走査方向とが平行若しくは略平行であるため、被検査領域５５内における縦割れＣＬ１の生じている領域だけでなく、当該被検査領域５５に沿った縦割れの長さ（欠陥幅）Ｌを精度よく検出することもできる（図４（ｃ）及び図５（ｂ）参照）。
【００５０】
尚、第１の探傷工程における両探触子１２による探傷では、表面５３からの深さ方向、及び両探触子１２の並び方向における探傷範囲が広いため、前記のように両探触子１２の並び方向と直交する方向に走査することによって、広い範囲を探傷することができる。しかし、走査方向における欠陥ＣＬ１の長さである欠陥幅Ｌの検出精度は高いが、後述するように表面からの深さ方向における欠陥ＣＬ１の長さである欠陥高さＨ、及び欠陥深さＤの検出精度は低いため、第１の探傷工程だけでは縦割れＣＬ１の大きさ及び位置を精度よく検出することができない。
【００５１】
このように両探触子１２で走査したときに得られた受信波形（図５（ａ）参照）は、超音波探傷器３０に送信される。超音波探傷器３０は、この受信波形を両探触子１２の表面５３上での走査距離と対応付けて探傷結果記憶手段に記憶する。また、この受信波形を超音波探傷器３０から受け取った解析用計算機４０によって当該受信波形に表れる欠陥上端信号Ｓｉｇ１及び欠陥下端信号Ｓｉｇ２と走査距離等とに対応して導出された探傷画像（図５（ｂ）参照）が超音波探傷器３０の表示手段３２に表示される。
【００５２】
ここで、欠陥上端信号Ｓｉｇ１（又は欠陥下端信号Ｓｉｇ２）とは、発信探触子１２ａから発信されて検査対象部材５０内を伝播し、欠陥上端ＣＬａ（又は欠陥下端ＣＬｂ）で回折又は反射した後、他の部位で回折や反射されることなく受信探触子１２ｂで受信された超音波の受信信号（受信波形）をいう。
【００５３】
以上のように両探触子１２で走査を行うことで得られた受信波形が超音波探傷器３０及び解析用計算機４０によって解析されることにより、被検査領域５５内の縦割れＣＬ１の有無、縦割れＣＬ１の欠陥幅Ｌが精度よく検出される。
【００５４】
具体的に、解析用計算機４０は、受信探触子１２ｂからの走査において得られた受信波形に縦割れＣＬ１からの信号が含まれているか否かを判定する。縦割れＣＬ１からの信号が含まれていると判定した場合には、走査距離と欠陥信号が含まれていると判定されている時間とに基づき、縦割れＣＬ１の被検査領域５５に沿った長さ、即ち、欠陥幅Ｌが求められる。詳細には、解析用計算機４０は、超音波探傷器３０の表示手段３２の探傷画像上に欠陥の上端と下端とを表示させる（図５（ｂ）参照）。この欠陥上端ＣＬａ及び下端ＣＬｂの探傷画像上の左右両端部は円弧状となり、この円弧状部分を除いた直線部の長さが欠陥幅Ｌとなる。
【００５５】
詳細には、解析用計算機４０では、以下のようにして解析が行われる。
【００５６】
まず、受信探触子１２ｂで受信した受信波形（超音波）に基づき発信探触子１２ａから縦割れＣＬ１の所定の部位を経て受信探触子１２ｂに至る超音波の伝播距離（欠陥伝播距離）を求める。即ち、発信探触子１２ａから縦割れＣＬ１の所定の部位（本実施形態においては、縦割れＣＬ１の上端ＣＬａ又は下端ＣＬｂ）で回折又は反射されて受信探触子１２ｂに至る超音波の欠陥信号伝播時間ｔ１又はｔ２（図５（ａ）参照）を求め、この欠陥信号伝播時間ｔ１又はｔ２と検査対象部材５０内の超音波の伝播速度とから欠陥伝播距離を求める。
【００５７】
そして、発信探触子１２ａから検査対象部材５０（詳細には、被検査領域５５）内の仮想点Ｖｐ（図６参照）で回折して受信探触子１２ｂに至る超音波の伝播距離（ＰＳ１＋ＰＳ２）が欠陥信号伝播距離と一致した状態で発信探触子１２ａが表面５３に対して種々の方向の超音波を発信したときの仮想点の軌跡で構成される回転楕円面を求める。
【００５８】
この回転楕円面と両探触子１２ａ，１２ｂを通り且つ表面５３に直交する面（ローカス解析平面（図６における紙面））との交線であるローカスＲｃ１を求める。このローカスＲｃ１は、楕円曲線で構成され、被検査領域５５内における縦割れＣＬ１の所定の部位（本実施形態においては、縦割れＣＬ１の上端ＣＬａ又は下端ＣＬｂ）が存在する可能性のある点の軌跡であり、縦割れＣＬ１の上端ＣＬａ及び下端ＣＬｂに対応した２本のローカスＲｃ１が求められる。このローカスＲｃ１が処理され、探傷画像上に表示される。
【００５９】
以上のように、第１の探傷工程での両探触子１２による探傷では、被検査領域５５内における縦割れＣＬ１の生じている領域と、縦割れＣＬ１の欠陥幅Ｌを精度よく検出することができるが、表面５３からの深さ方向においては縦割れＣＬ１の存在する可能性がある範囲としての２本のローカスＲｃ１しか求めることができないため、縦割れＣＬ１の欠陥高さＨと欠陥深さＤとは精度よく検出することができない。
【００６０】
そこで、両探触子１２での走査により縦割れＣＬ１が検出されると、この縦割れＣＬ１の欠陥高さＨと欠陥深さＤとを精度よく求めるために、斜角探触子１３を用いた第２の探傷工程が行われる。一方、両探触子１２による走査で縦割れＣＬ１が検出されなかった場合は、斜角探触子１３を用いた第２の探傷工程が行われずに、横割れＣＬ２の探傷が行われる。
【００６１】
<第２の探傷工程>
まず、表面５３上に斜角探触子１３が配置される。このとき斜角探触子１３は、図７（ａ）及び図７（ｂ）にも示されるように、第１の探傷工程で検出された縦割れＣＬ１が生じている領域に対し、被検査領域５５が延びる方向の略中央で当該縦割れＣＬ１の生じている領域と直交（又は略直交）する線上に配置される。尚、本実施形態では、縦割れＣＬ１の形状が略矩形状の面状欠陥であるため、斜角探触子１３は、前記の略中央位置を走査するが、縦割れＣＬ１の形状が歪な形状である場合は、２本のローカスＲｃ１の間隔が最も大きくなった位置を走査する（図１６（ｃ）参照）。
【００６２】
このように配置された後、斜角探触子１３は、縦割れのＣＬ１の延びる方向、即ち、縦割れＣＬ１の生じている領域と直交（若しくは略直交）する方向に表面５３上を移動する。このとき斜角探触子１３は、当該斜角探触子１３が配置されている表面５３の部位における法線方向に対して縦割れＣＬ１が生じている領域側に傾斜した方向に超音波を発信させると共に、発信して検査対象部材５０内を伝播し、被検査領域５５内の縦割れＣＬ１で回折又は反射した超音波を受信しつつ移動する。
【００６３】
以上のように斜角探触子１３により走査を行うことで得られた受信波（図８（ａ）参照）は、超音波探傷器３０に送信される。超音波探傷器３０は、この受信波形を斜角探触子１３の表面５３上での走査距離と対応付けて探傷結果記憶手段に記憶する。この受信波形を超音波探傷器３０から受け取った解析用計算機４０により当該受信波形に表れる欠陥上端信号Ｓｉｇ３及び欠陥下端信号Ｓｉｇ４と走査距離等とに対応して導出された探傷画像（図８（ｂ）参照）が超音波探傷器３０の表示手段３２に表示される。また、解析用計算機４０によって解析されることにより、被検査領域５５内の縦割れＣＬ１の上端ＣＬａと下端ＣＬｂとの位置が精度よく検出される。
【００６４】
尚、斜角探触子１３は、前記のように探傷可能な深さ範囲が決まっているため、２本のローカスＲｃ１間を１つの斜角探触子１３による走査で探傷できない場合には、探傷可能な深さ範囲の異なる複数の斜角探触子１３による走査を繰り返す。これにより、２本のローカスＲｃ１間を全て探傷することができ、縦割れＣＬ１の欠陥高さＨ及び欠陥深さＤを精度よく且つ確実に検出することができる。
【００６５】
しかも、本実施形態の斜角探触子１３は、縦波の超音波を発信するため、横波の超音波を発信する斜角探触子に比べ、面状に広がる欠陥からの回折波の信号が高く且つノイズが低く抑えられる。そのため、当該斜角探触子１３を用いることで、高Ｓ／Ｎでの探傷が可能となり、面状に広がる欠陥（縦割れや横割れ）の上端ＣＬａ及び下端ＣＬｂ位置の高精度での検出が可能となる。その結果、縦割れＣＬ１の欠陥高さＨ及び欠陥深さＤが高精度に検出される。
【００６６】
具体的に、解析用計算機４０は、斜角探触子１３から走査において得られた受信波形に縦割れＣＬ１からの欠陥信号が含まれている時間と走査距離等とに基づき、欠陥高さＨが求められる。詳細には、解析用計算機４０は、探傷画像上に縦割れＣＬ１の上端ＣＬａと下端ＣＬｂとを表示させる（図８（ｂ）参照）。この縦割れＣＬ１の上端ＣＬａ及び下端ＣＬｂからの欠陥上端信号及び欠陥下端信号との間隔、及び第１の探傷工程で検出された縦割れＣＬ１の上端ＣＬａと下端ＣＬｂとに基づき、解析用計算機４０によって欠陥高さＨが求められる。
【００６７】
このとき、解析用計算機４０では、以下のようにして解析が行われる。
【００６８】
まず、斜角探触子１３で受信した受信波形（超音波）に基づき、当該斜角探触子１３から縦割れＣＬ１の所定の部位を経て戻ってくる超音波の伝播距離（欠陥伝播距離）を求める。詳細には、斜角探触子１３から縦割れＣＬ１の所定の部位（本実施形態においては、欠陥ＣＬの上端ＣＬａ又は下端ＣＬｂ）で回折又は反射されて戻ってくる超音波の欠陥信号伝播時間ｔ３又はｔ４（図８（ａ）参照）を求め、この欠陥信号伝播時間ｔ３又はｔ４と検査対象部材５０内の超音波の伝播速度とから欠陥伝播距離を求める。
【００６９】
超音波が発信される方向は固定されているため、この方向と欠陥伝播距離と走査距離とから縦割れＣＬ１の上端ＣＬａと下端ＣＬｂとの位置がそれぞれ求められる。そして、これら上端ＣＬａ及び下端ＣＬｂの位置、及び第１の探傷工程で検出された縦割れＣＬ１の上端ＣＬａと下端ＣＬｂとから、欠陥高さＨ及び欠陥深さＤが精度よく求められる。
【００７０】
以上のような第１の探傷工程と第２の探傷工程によって被検査領域５５の全域における縦割れＣＬ１の検出が行われる。
【００７１】
このように両探触子１２を用いた第１の探傷工程によって被検査領域５５内の縦割れＣＬ１が生じている領域を検出し、斜角探触子１３を用いた第２の探傷工程によって、被検査領域のうち第１の探傷工程で検出された縦割れＣＬ１の生じている領域のみを走査することにより、接合部Ｗｅを介して互いに接続された２つの部材５１、５２において、接合部Ｗｅに沿って延びる被検査領域５５内の広い範囲において縦割れＣＬ１を効率よく確実に且つ高精度に検出することができる。
【００７２】
即ち、探傷範囲の広い発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとを用いた第１の探傷工程での走査によって、被検査領域５５内の広い範囲を探傷して被検査領域５５内の縦割れＣＬ１の生じている領域を検出し、第２の探傷工程において、この縦割れＣＬ１の生じている領域に対してのみ、探傷範囲が狭いが分解能の高い斜角探触子１３による走査を行うことにより、被検査領域５５内における縦割れＣＬ１の位置及び大きさを効率よく確実に且つ精度よく検出することができる。
【００７３】
尚、欠陥幅Ｌの方向において複数箇所で斜角探触子１３による走査を行うことにより、より高精度に縦割れＣＬ１の形状を検出することができるが、本実施形態では、効率よく欠陥（縦割れＣＬ１）の検出を行うために、縦割れＣＬ１の欠陥幅Ｌの方向において１箇所だけで斜角探触子１３による走査（探傷）を行っている。この場合、例えば、図１６（ｂ）に示す形状の欠陥を探傷するときに、第１の探傷工程で求められたローカスＲｃ１の間隔が最も大きくなった位置だけを斜角探触子１３により走査することで、実際の縦割れＣＬ１が内部に含まれる大きさの欠陥が検出されるが（図１６（ｃ）及び図１６（ｄ）参照）、欠陥寸法の測定において、実測値（実際の寸法）より測定値の方が大きな値となることは、工業分野では安全側に評価されるため問題がない。そのため、本実施形態では探傷効率を優先し、第２の探傷工程では１箇所のみで斜角探触子１３による走査が行われる。同様の理由から、第５の探傷工程においても、斜角探触子１３による走査は、１箇所のみで行われる。
【００７４】
次に、横割れＣＬ２の探傷（第３〜第５の探傷工程）について説明する。
【００７５】
<第３の探傷工程>
検査対象部材５０の表面５３上に一対の探触子１２ａ，１２ｂが配置される。このとき、図９（ａ）に示されるように、両探触子１２（発信探触子１２ａ及び受信探触子１２ｂ）は、溶接部Ｗｅに沿って延びる被検査領域５５に対し、接線方向（若しくは略接線方向）に並べて配置される。尚、本実施形態では、被検査領域５５に対して前側（被検査領域側：図９（ａ）においては上側）に発信探触子１２ａが配置され、後側（被検査領域と反対側：図９（ａ）においては下側）に受信探触子１２ｂが配置されているが、逆の配置、即ち、被検査領域５５に対して前側に受信探触子１２ｂが配置され、後側に発信探触子１２ａが配置されてもよい。
【００７６】
このように配置された後、シェル表面５１ａ及びノズル表面５２ａ同士が交差する部位（溶接部Ｗｅ）からの距離及び互いの間隔をそれぞれ維持した状態で両探触子１２は、被検査領域５５に沿って表面５３（シェル表面５１ａ）上を移動する。本実施形態では、両探触子１２は図９（ａ）において反時計回りに移動する。尚、両探触子１２の走査方向は、図９（ａ）において反時計回りでなく、時計回りであってもよい。また、両探触子１２は、図９（ｂ）に示すように、横割れＣＬに対して図９（ａ）と反対側の接線上に配置されてもよい。
【００７７】
このとき、発信探触子１２ａは、両探触子１２の並び方向に沿うと共に被検査領域５５に向けて超音波を発信しつつ移動する。一方、受信探触子１２ｂは、発信探触子１２ａが発信して検査対象部材５０内を伝播し、被検査領域５５内に横割れＣＬ２が生じていた場合にこの横割れＣＬ２で回折又は反射した超音波を表面５３から受信しつつ移動する。
【００７８】
このように被検査領域５５に対して接線方向に並べられた両探触子１２は、前記のように両探触子１２が被検査領域５５に沿って移動しつつ探傷を行うことで、横割れＣＬ２の有無及び被検査領域５５における横割れＣＬ２の生じている領域を検出することができる。
【００７９】
具体的に、両探触子１２で走査したときに得られた受信波形は、超音波探傷器３０に送信される。超音波探傷器３０は、この受信波形を両探触子１２の表面５３上での走査距離と対応付けて探傷結果記憶手段に記憶する。また、被検査領域５５内に横割れＣＬ２が生じていた場合には、受信波形を超音波探傷器３０から受け取った解析用計算機４０により当該受信波形に表れる欠陥上端信号及び欠陥下端信号と走査距離等とに対応して導出された探傷画像（図１０）参照）が超音波探傷器３０の表示手段３２に表示される。
【００８０】
このように、両探触子１２が被検査領域５５に対して接線方向（若しくは略接線方向）に並べられ被検査領域５５に沿って走査されることで、両探触子１２が被検査領域５５と直交若しくは略直交する方向に並べられ当該被検査領域５５に沿って表面５３上を走査することでは検出し難い横割れの有無及び位置を検出することが可能となる。しかし、図１０に示されるように、この探傷工程における走査によっては、横割れＣＬ２の有無や、横割れＣＬ２が生じている被検査領域５５内の走査方向におけるおおよその領域の検出は可能であるが、横割れＣＬ２の欠陥幅Ｌや欠陥高さＨを精度よく検出することができない。そこで、以下の第４及び第５の探傷工程によって、横割れＣＬ２の欠陥幅Ｌや欠陥高さＨ等の検出が行われる。
【００８１】
<第４の探傷工程>
第３の探傷工程において、被検査領域５５内に横割れＣＬ２が検出された場合には、図１１に示されるように、両探触子１２が前記被検査領域５５における横割れＣＬ２の生じている領域の接線（若しくは略接線）方向に沿って両探触子１２を並べて表面５３上に配置する。
【００８２】
このように配置された後、互いの間隔をそれぞれ維持した状態で両探触子１２は、被検査領域５５における横割れＣＬ２の生じている領域と直交（若しくは略直交）する方向に沿って走査する。このとき、発信探触子１２ａは、両探触子１２の並び方向に沿うと共に横割れＣＬ２に向けて超音波を発信しつつ移動する。一方、受信探触子１２ｂは、発信探触子１２ａが発信して検査対象部材５０内を伝播し、被検査領域５５内の横割れＣＬ２で回折又は反射した超音波を表面５３から受信しつつ移動する。
【００８３】
これは、前記のように、通常、被検査領域５５内には縦割れか横割れしか発生しないため、横割れが被検査領域５５内に在ることが分れば、走査方向を決めることができるからである。即ち、このように両探触子１２を配置して被検査領域５５における横割れＣＬ２の生じている領域と直交（若しくは略直交）する方向に走査することにより、横割れＣＬ２の延びる方向に沿って走査することになり、その結果、欠陥幅Ｌを精度よく検出することができる。
【００８４】
<第５の探傷工程>
このようにして、第４の探傷工程で横割れＣＬ２の欠陥幅Ｌが検出されると、縦割れＣＬ１の探傷を行った第２の探傷工程と同様にして、横割れＣＬ２の欠陥高さＨを斜角探触子１３を用いて探傷する。
【００８５】
以上のように第３〜第５の探傷工程によって、被検査領域５５内において当該被検査領域５５と直交若しくは略直交する方向に延びる欠陥である横割れＣＬ２の大きさを効率よく確実に且つ高精度に検出することができる。即ち、被検査領域５５の接線方向に両探触子１２を並べて走査する第３の探傷工程によって横割れ（欠陥）の有無とその横割れＣＬ２の生じている領域とを確実に検出することができるため、第４の探傷工程と第５の探傷工程とを行うことにより、横割れＣＬ２の被検査領域５５における位置及び大きさを効率よく高精度に検出することができる。
【００８６】
具体的に、発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとが第１の探傷工程のように被検査領域５５と直交する方向に並べられ当該被検査領域５５に沿って表面５３上を走査することでは検出し難い横割れＣＬ２の有無及び位置を、発信探触子１２ａ及び受信探触子１２ｂが被検査領域５５に対して接線方向に並べられ被検査領域５５に沿って走査されることで確実に検出することができる。これは、発信探触子１２ａと受信探触子１２ｂとが被検査領域５５と直交する方向に並べられると、横割れＣＬ２に対し当該横割れＣＬ２の延びる方向と平行に超音波を照射することになるため、横割れＣＬ２で反射及び回折される超音波が少なくなり、これにより検出し難くなるからである。
【実施例１】
【００８７】
超音波探傷装置１０を用いて前記実施形態に係る超音波探傷方法を行った。図１２に示されるように、試験体Ｅｘとしてノズル溶接部を模擬した３５０ｍｍ厚さのものを用いた。この試験体Ｅｘは、材質が炭素鋼で、その内表面がステンレス鋼の肉盛溶接にて形成され、前記の実施形態におけるノズル５２に相当する部分の厚さが２２５ｍｍ（但し、下記の人工欠陥の位置からノズルに相当する部分の内面位置までの距離：図１２参照）、シェル５１に相当する部分の厚さが３５０ｍｍに形成されている。前記の実施形態における溶接部Ｗｅに相当する部分には人工欠陥ＡＣＬ１乃至ＡＣＬ３が形成されている。
【００８８】
この人工欠陥ＡＣＬ１乃至ＡＣＬ３は、試験体Ｅｘ内に形成された縦割れを模擬したスリット状の人工欠陥で、前記の実施形態における溶接部Ｗｅに相当する部分の外表面、内表面及び内部にそれぞれ設けられている。
【００８９】
外表面及び内表面に設けられた外表面欠陥ＡＣＬ１と内表面欠陥ＡＣＬ２との大きさ（寸法）は、高さが１０ｍｍ、長さが２０ｍｍである。また、内部に設けられた内部欠陥ＡＣＬ３の大きさは、高さが２０ｍｍ、長さが２０ｍｍである。尚、人工欠陥ＡＣＬ１乃至ＡＬＣ３の高さは、欠陥高さ方向の長さであり、人工欠陥ＡＣＬ１乃至ＡＣＬ３の長さは、欠陥長さ方向の長さである。
【００９０】
この試験体Ｅｘに対し、第１の探傷工程と第２の探傷工程とを行い、欠陥の検出を行った。その結果を表１に示す。尚、内部欠陥ＡＣＬ３の検出では、第１の探傷工程での両探触子１２の間隔や、各探触子１２ａ、１２ｂの被検査領域からの距離を変更して３回の検出を行った。
【００９１】
【表１】
0005478989.tif 000002
【００９２】
この結果から、全ての欠陥が検出されていることが確認できる。
【００９３】
上記結果において、欠陥長さ及び欠陥高さは、いずれも測定値の方が実際の人工欠陥ＡＣＬ１乃至ＡＣＬ３の大きさ（実測値）よりも大きな値となっている。欠陥寸法の測定において、実測値（実際の寸法）より測定値の方が大きな値となることは、工業分野では安全側に評価される。
【００９４】
以上より、当該超音波探傷方法におけるノズル溶接部の欠陥検出能力及び寸法測定能力の有用性が確認できた。
【実施例２】
【００９５】
次に、超音波探傷装置１０を用いた前記実施形態に係る超音波探傷方法により、深さ位置、及び異なる形状の欠陥の検出を行った。
【００９６】
図１３（ａ）、図１４（ａ）、図１５（ａ）及び図１６（ａ）、並びに図１３（ｂ）、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は、検査対象部材５０の各深さ位置に生じた縦割れＣＬ１を示す模式図であって、図１３（ａ）、図１４（ａ）、図１５（ａ）及び１６（ａ）は、被検査領域と直交する方向の断面図であり、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）及び図１６（ｂ）は、被検査領域に沿った方向の断面図である。図１３（ｃ）、図１４（ｃ）、図１５（ｃ）及び図１６（ｃ）は、第１の探傷工程での探傷画像、及び第２の探傷工程において斜角探触子１３により探傷（走査）する位置を示す図である。図１３（ｄ）、図１４（ｄ）、図１５（ｄ）及び図１６（ｄ）は、第１の探傷工程と第２の探傷工程とにおける探傷結果から求めた縦割れＣＬ１の位置及び大きさを表す被検査領域に沿った断面図である。
【００９７】
また、図１７（ａ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）及び２０（ａ）、並びに図１７（ｂ）、図１８（ｂ）、図１９（ｂ）及び図２０（ｂ）は、検査対象部材５０の各深さ位置に生じた横われＣＬ２を示す模式図であって、図１７（ａ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）及び２０（ａ）は、被検査領域と直交する方向の断面図であり、図１７（ｂ）、図１８（ｂ）、図１９（ｂ）及び図２０（ｂ）は、被検査領域に沿った方向の断面図である。図１７（ｃ）、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）及び図２０（ｃ）、及び図１７（ｄ）、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）及び図２０（ｄ）は、第３の探傷工程での探傷画像を示す図であって、図１７（ｃ）、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）及び図２０（ｃ）は、図９（ａ）において被検査領域５５に沿って時計回りに両探触子１２で走査したときの図であり、図１７（ｄ）、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）及び図２０（ｄ）は、図９（ａ）において被検査領域５５に沿って反時計回りに両探触子１２で走査したときの図である。
【００９８】
以上の各図から、縦割れＣＬ１や横割れＣＬ２、また、形状に関わりなく、いずれの深さ位置に欠陥が生じていても検出されている。
【００９９】
また、欠陥ＣＬ１、ＣＬ２の欠陥幅Ｌの方向において、１箇所しか斜角探触子１３による探傷を行っていないが、検出されたいずれの欠陥（図１３（ｄ）、図１４（ｄ）、図１５（ｄ）及び図１６（ｄ）参照）も、実際の欠陥よりも大きいため問題がない。これは、欠陥寸法の測定において、実測値（実際の寸法）より測定値の方が大きな値となることは、工業分野では安全側に評価されるからである。
【０１００】
以上より、第２の探傷工程及び第５の探傷工程において斜角探触子１３による探傷を１箇所しか行わなくても、当該超音波探傷方法における欠陥検出能力及び寸法測定能力の有用性が確認できた。
【０１０１】
尚、本発明に係る超音波探傷方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１０２】
上記の実施形態における縦割れＣＬ１の検出では、第１の工程において、両探触子１２が共にシェル表面５１ａに配置されているが、この配置に限定されず、図２１に示されるように、一方の探触子１２ａ（又は１２ｂ）がノズル表面５２ａに配置され、他方の探触子１２ｂ（又は１２ａ）がシェル表面５１ａに配置されてもよい。この場合も、被検査領域５５と直交若しくは略直交する方向に並ぶように両探触子１２が表面５３上に配置され、被検査領域５５に沿って走査することで、縦割れＣＬ１の有無及び欠陥幅Ｌを精度よく検出することができる。
【０１０３】
また、上記の実施形態においては、検査対象部材５０として円筒の周面形状のシェル５１に円筒形状のノズル５２を前記シェル５１の表面と直交する方向に接合（溶接）された部材が用いられているが、これに限定される必要はない。例えば、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示されるように、ノズル５２の軸がシェル５１の軸方向及び円周方向にオフセットするように接合された部材であってもよい。また、図２２（ｃ）及び図２２（ｄ）に示されるように、表面が球面形状（曲面形状）のシェル５１であってもよいし、ノズルの軸心がオフセットされていてもよい。また、図２２（ｅ）乃至図２２（ｇ）に示されるように、いわゆるＴ継手、角継手又は十字継手で構成される部材であってもよい。
【０１０４】
即ち、本発明に係る超音波探傷方法によれば、例えば、図２２（ａ）乃至図２２（ｇ）に記載の部材における溶接部Ｗｅ及びこの溶接部Ｗｅを含んで当該溶接部Ｗｅに沿って延びる被検査領域のような接合部を介して互いに接続された２つの部材において、複雑な形状の接合部を含み当該接合部に沿って延びる被検査領域内の広い範囲において欠陥を効率よく確実に且つ精度よく検出することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１２ａ 発信探触子
１２ｂ 受信探触子
１３   集束斜角探触子（斜角探触子）
５０   検査対象部材
５１   シェル（第１部材）
５１ａ シェル表面（第１の特定の表面）
５２   ノズル（第２部材）
５２ａ ノズル表面（第２の特定の表面）
５３   表面
５５   被検査領域
ＣＬ１ 縦割れ（欠陥）
ＣＬ２ 横割れ（欠陥）
Ｈ     欠陥高さ
Ｌ     欠陥幅
【図１】
0005478989.tif 000003
【図２】
0005478989.tif 000004
【図３】
0005478989.tif 000005
【図４】
0005478989.tif 000006
【図５】
0005478989.tif 000007
【図６】
0005478989.tif 000008
【図７】
0005478989.tif 000009
【図８】
0005478989.tif 000010
【図９】
0005478989.tif 000011
【図１０】
0005478989.tif 000012
【図１１】
0005478989.tif 000013
【図１２】
0005478989.tif 000014
【図１３】
0005478989.tif 000015
【図１４】
0005478989.tif 000016
【図１５】
0005478989.tif 000017
【図１６】
0005478989.tif 000018
【図１７】
0005478989.tif 000019
【図１８】
0005478989.tif 000020
【図１９】
0005478989.tif 000021
【図２０】
0005478989.tif 000022
【図２１】
0005478989.tif 000023
【図２２】
0005478989.tif 000024
【図２３】
0005478989.tif 000025