(57)【要約】  未溶着量の測定方法は、超音波ビームを照射する探触子を用いてエコー高さ区分線を作成するステップと、未溶着量が異なる複数の溶接試験体の溶接ビードがある面に、所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させ、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子へと戻ってきたＦエコーの高さと、エコー高さ区分線とによりビーム路程情報を求めるステップと、ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式を求めるステップとを含む。
2014020910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部における未溶着量の測定方法であって、
超音波ビームを照射する探触子を用いて、溶接箇所の未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたエコーをＦエコーとし、当該Ｆエコーの高さを評価する基準レベルとしてエコー高さ区分線を設定するステップと、
未溶着量が異なる複数の溶接試験体の溶接ビードがある面に、所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させて得られたＦエコーの高さと、前記エコー高さ区分線とによりビーム路程情報を求めるステップと、
前記ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式を求めるステップとを含んでいる測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の測定方法において、
第１の部材を第２の部材に溶接した場合に、前記第１の部材の溶接ビードがある面に所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させ、Ｆエコーの高さと前記エコー高さ区分線とによりビーム路程情報を求め、当該ビーム路程情報を前記回帰式にあてはめることで前記溶接部の未溶着量を算出するステップをさらに含んでいることを特徴とする測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測定方法において、
前記Ｆエコーの高さが、前記エコー高さ区分線を越えるビーム路程の範囲を軌跡幅とし、前記軌跡幅をビーム路程情報と定義することを特徴とする測定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の測定方法において、
前記Ｆエコーの高さが、前記エコー高さ区分線と等しくなるビーム路程を、ビーム路程情報と定義することを特徴とする測定方法。
【請求項５】
請求項２に記載の測定方法において、
前記第２の部材は鋼床版を構成するデッキプレートであり、
前記第１の部材は、前記デッキプレートの一方の面に溶接され、Ｕ字状の断面を有するリブであることを特徴とする測定方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載の測定方法において、
算出された前記未溶着量が所定の基準値を超える場合には不合格と判定し、前記未溶着量が前記基準値以下である場合には合格と判定するステップをさらに含むことを特徴とする測定方法。
【請求項７】
対象物に超音波を照射する探触子と、
前記探触子の動作を制御するとともに、前記対象物の未溶着部で反射され、前記探触子へと戻ってきた超音波のＦエコー高さ及びビーム路程を測定する探傷部と、
前記探傷部によって測定された測定値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部によって変換された前記測定値を保存する信号保存部と、
エコー高さ区分線のデータと、ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式のデータとを保存するメモリと、
前記信号保存部に保存された前記測定値と、前記メモリに保存されたデータとに基づいてビーム路程情報を求め、前記ビーム路程情報と前記メモリに保存された回帰式とを用いて、前記対象物である第１の部材と第２の部材との溶接箇所における未溶着量を算出する未溶着量算出部とを備えている超音波探傷装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波探傷装置において、
前記未溶着量算出部は、前記第１の部材上の前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さが前記エコー高さ区分線を越えるビーム路程の範囲である軌跡幅を前記ビーム路程情報として求め、当該軌跡幅を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項９】
請求項７に記載の超音波探傷装置において、
前記未溶着量算出部は、前記第１の部材上の前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さが前記エコー高さ区分線に等しくなるビーム路程を、前記ビーム路程情報として求め、当該ビーム路程を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のうちいずれか１つに記載の超音波探傷装置において、
前記未溶着量算出部で算出された前記未溶着量が所定の基準値を超えた場合には不合格と判定し、前記未溶着量が前記基準値以下である場合には合格と判定する判定部をさらに備えていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のうちいずれか１つに記載の超音波探傷装置において、
前記未溶着量は、前記第１の部材の長手方向にずらした複数の測定箇所について算出され、
前記複数の測定箇所について算出された前記未溶着量を前記複数の測定箇所ごとに表した画像データを出力する画像処理部と、
前記画像データに基づいて前記複数の測定箇所の位置ごとの前記未溶着量を表示する表示部とをさらに備えていることを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載された技術は、溶接部分の溶け込み深さの測定方法（すなわち、未溶着量の測定方法）及びこれに用いられる超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼橋において、活荷重を直接支持する鋼床版は、デッキプレートと、デッキプレートの裏面に溶接される縦リブ及び横リブとで構成されている。このような溶接構造物では、長期間の使用により溶接部分を起点として疲労亀裂が発生する場合がある。このため、道路橋示方書では、十分な耐疲労性を確保するために、デッキプレートと、縦リブとして広く用いられるＵ字状の断面を有するＵリブとの溶接部分における溶け込み深さがリブ板厚の７５％以上である旨規定されている。【０００３】
鋼床版等における溶接品質の検査には、非破壊検査の一種である超音波検査がよく用いられるが、上記溶接部の溶け込み深さを直接測定する技術が十分に確立されていない。【０００４】
そのため、従来は事前に溶接施工試験を行い、基準を満たす溶け込み深さを確保できる溶接条件を確認し、当該溶接条件を再現することによって溶け込み深さが基準を満たすことを保証してきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８０６４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３３８７号公報
【特許文献３】特開２００７−１７８１９７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、事前に設定した溶接条件を再現する方法では、溶接施工記録を確認することでしか溶け込み深さを保証することができず、十分な信頼性を得るのが難しい。【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、溶接によって製造された製品の信頼性を十分に確保できる溶接部の溶け込み深さの測定方法、（言い換えれば、未溶着量の測定方法）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】
【０００８】
本開示の一実施形態は、第１の部材を第２の部材に溶接する際の溶接部の未溶着量の測定方法である。当該方法は、超音波ビームを照射する探触子を用いて、溶接箇所の未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたエコーをＦエコーとし、当該Ｆエコー高さを評価する基準レベルとしてエコー高さ区分線を設定するステップと、未溶着量が異なる複数の溶接試験体の溶接ビードがある面に、所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させて得られたＦエコーの高さと、エコー高さ区分線とによりビーム路程情報を求めるステップと、前記ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式を求めるステップとを含む。【０００９】
例えば、当該測定方法でＦエコー高さを評価する基準レベルとして用いられるのは、JIS Z 3060「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に規定されるエコー高さ区分線、具体的には、Ｌ／２線、Ｌ線、Ｍ線、Ｈ線から選択された１つである。また、この測定方法においてビーム路程情報を求めるステップでは、溶接試験体について、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に前記探触子を配置し、超音波ビーム方向に前記探触子を前後に走査させ、前記探触子から所定の屈折角で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さと、エコー高さ区分線とによってビーム路程情報を求める。【００１０】
ここで、Ｆエコーの高さは、探触子を例えば溶接ビードに接する位置から遠ざかる方向に走査した時、０．５スキップを超えると低下し、１．５スキップ付近で高くなる。このため、測定方法として、例えばＦエコーが０．５スキップを超え基準レベルまで低下した時のビーム路程を上述のビーム路程情報として用いる方法（いわゆるビーム路程法）と、１．５スキップ付近で基準レベルを越える範囲に相当するビーム路程の範囲（軌跡幅）を取り、これをビーム路程情報として用いる方法（いわゆる軌跡幅法）とがある。ここで読み取ったビーム路程又は軌跡幅とを未溶着量との関係に基づいて上述の回帰式が求められる。【００１１】
本開示の実施形態に係る測定方法は、前記第１の部材と前記第２の部材との溶接線に対して超音波ビームを照射する前記探触子を配置し、前記探触子から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さを測定して前記ビーム路程情報を求め、前記ビーム路程情報を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出するステップとをさらに含む。前記第１の部材の板厚から算出された未溶着量を減じることにより、溶け込み深さが求められる。【００１２】
この方法によれば、実際に溶接された製品の測定結果に基づいて溶接箇所の未溶着量を算出し、溶け込み深さを求めることができるので、製品ごとの合否判定を行うことが可能となる。そのため、信頼性の高い製品を出荷することができ、疲労亀裂の生じにくい橋梁等を構築することができる。【００１３】
本開示の一実施形態に係る超音波探傷装置は、対象物に超音波を照射する探触子と、前記探触子の動作を制御するとともに、前記対象物の未溶着部で反射され、前記探触子へと戻ってきた超音波のＦエコー高さ及びビーム路程を測定する探傷部と、前記探傷部によって測定された測定値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部によって変換された前記測定値を保存する信号保存部と、エコー高さ区分線のデータと、ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式のデータとを保存するメモリと、前記信号保存部に保存された前記測定値及び前記メモリに保存されたデータに基づいて、前記対象物である第１の部材と第２の部材との溶接箇所における未溶着量を算出する未溶着量算出部とを備えている。【００１４】
そして、前記未溶着量算出部は、前記第１の部材上の前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さが前記エコー高さ区分線を越えるビーム路程の範囲である軌跡幅を前記ビーム路程情報として求め、当該軌跡幅を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出してもよい。【００１５】
あるいは、前記未溶着量算出部は、前記第１の部材上の前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さが前記エコー高さ区分線に等しくなるビーム路程を、前記ビーム路程情報として求め、当該ビーム路程を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出してもよい。【００１６】
これらの超音波探傷装置によれば、未溶着量の算出を自動的に行うことができるので、人為的なミスを防ぐことができる。また、作業者が測定に熟練していなくても、測定結果に基づいて自動的にビーム路程情報の算出及び未溶着量の算出等を行うことができる。【００１７】
超音波探傷装置は、前記未溶着量算出部で算出された前記未溶着量が所定の基準値を超えた場合には不合格と判定し、前記未溶着量が前記基準値以下である場合には合格と判定する判定部とをさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本開示の一実施形態に係る溶接部における未溶着量の測定方法によれば、溶接によって製造された製品の信頼性を十分に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）は、橋梁を構成する鋼床版を示す斜視図であり、（ｂ）は、Ｕリブとデッキプレートとの溶接部付近を拡大して示す側面図である。
【図２】図２（ａ）は、本開示の一実施形態に係る測定方法に用いられる試験片（ＲＢ−４１ Ｎｏ．１）を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す試験片を用いて得られたエコー高さ区分線を示す図であり、（ｃ）は、（ａ）に示す試験片上の位置とビーム路程との対応を示す図である。
【図３】図３は、所定の試験片を用いて得られたエコー高さ区分線と、探触子へと戻ってきたＦエコーの軌跡とを示す図である。
【図４】図４（ａ）は、板厚６ｍｍのＵリブ上を探触子を用いて前後に走査する様子を示す図であり、（ｂ）は、対象物の測定結果に基づく軌跡幅を示す図である。
【図５】図５は、Ｕリブの板厚が６ｍｍであり、基準レベルとしてエコー高さ区分線のＬ線を用いた場合に得られた軌跡幅（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、板厚８ｍｍのＵリブ上を探触子を用いて前後に走査する様子を示す図であり、（ｂ）は、対象物の測定結果に基づく軌跡幅を示す図である。
【図７】図７は、Ｕリブの板厚が８ｍｍであり、基準レベルとしてエコー高さ区分線のＭ線を用いた場合に得られた軌跡幅（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表わす回帰式の一例を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、本開示の一実施形態に係る溶接部の溶け込み深さの測定方法に使用される超音波探傷装置の一例を示すブロック構成図であり、（ｂ）は、表示部により表示された複数箇所での測定結果の一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、Ｕリブ上を探触子を用いて前後に走査する様子を示す図であり、（ｂ）は、対象物の測定結果に基づくビーム路程を示す図である。
【図１０】図１０は、Ｕリブの板厚が６ｍｍであり、基準レベルとしてＬ／２線を用いた場合に得られたビーム路程（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、Ｕリブの板厚が８ｍｍであり、基準レベルとしてＬ／２線を用いた場合に得られたビーム路程（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、対象物の測定結果に基づくビーム路程を示す図である。
【図１３】図１３は、Ｕリブの板厚が８ｍｍであり、基準レベルとしてＬ線を用いた場合に得られたビーム路程（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１（ａ）は、橋梁を構成する鋼床版を示す斜視図であり、（ｂ）は、Ｕリブとデッキプレートとの溶接部付近（図１（ａ）に示す領域Ａ）を拡大して示す側面図である。
【００２１】
図１（ａ）に示す鋼床版１は、平板状のデッキプレート（第２の部材）２と、当該デッキプレート２の裏面に溶接され、Ｕ字状の断面を有するＵリブ（第１の部材）３とを有している。図１（ｂ）に示すように、Ｕリブ３とデッキプレート２との溶接部分には所定の溶け込み深さ（すなわち、所定の未溶着量を有する）の溶接ビード５が形成されている。
【００２２】
本開示の一実施形態に係る溶接部の溶け込み深さの測定方法では、この鋼床版１を測定対象とする。
【００２３】
本願発明者らは、精度良く溶接部の溶け込み深さの測定を行う方法を種々検討した。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す試験片を用いて得られたエコー高さ区分線を示す図であり、図３は、当該エコー高さ区分線と、探触子へと戻ってきたＦエコーの軌跡（図中の破線）とを示す図である。
【００２４】
ここで、特許文献１には、エコー高さ区分線を基準として、Ｆエコーの相対的な高さを求め、この相対エコー高さと試験片の溶接部の溶け込み残り部の高さ（すなわち、未溶着量）との関係を用いて算定カーブを作成し、この算定カーブを用いて測定対象物における未溶着量を算定する方法が記載されている。
【００２５】
特許文献２には、Ｕリブの板厚やパルスの入射角度等に応じて設定された位置でＦエコーを測定してマスターデータを作成し、測定対象物の当該位置で観測されたＦエコーをマスターデータにあてはめることで未溶着量を算出する方法が記載されている。
【００２６】
この他に、Ｕリブ３（図１（ａ）、（ｂ）参照）において、探触子の位置を固定した上で、探触子が接触する面に対向する裏面によって反射されたエコー（いわゆるＢエコー）とＦエコーとの比を指標として測定対象物の未溶着量を算定することも考えられる。
【００２７】
図１（ａ）、（ｂ）に示すＵリブ上で探触子を溶接ビードに接する位置から遠ざかる方向に走査させつつ、所定の屈折角をもって溶接箇所の未溶着部分に超音波を照射すると、未溶着部分に当たって探触子へと戻ってきたＦエコーが観測される。図３に示すように、このＦエコーは、０．５スキップ付近で一旦低下した後、１．５スキップ付近で再び高くなる。
【００２８】
特許文献１、２に記載された方法等では、Ｆエコーの高さが高くなる位置で探触子を固定する必要があるので、探触子は０．５スキップよりも溶接部に近い位置に配置される（図３に示す破線参照）。ところが、Ｕリブ厚さが６ｍｍ程度と薄い場合、探触子が溶接部に接触して正確な測定が困難になる場合がある。
【００２９】
さらに、ＢエコーとＦエコーとの比を用いる方法においては、Ｂエコーの測定値の振れ幅がＦエコーに比べて大きく、測定値が安定しないため、誤差が大きくなる可能性がある。
【００３０】
本願発明者らは、上記の課題に鑑みて精度良く且つ簡易な測定方法をさらに探索した結果、Ｆエコーの高さが、所定のエコー高さ区分線と等しくなるビーム路程、又はＦエコーの高さが、所定のエコー区分線を越える範囲におけるビーム路程の範囲が溶接部分における未溶着量と良好な関連性を示すことを見出した。
【００３１】
そして、発明者らは、上述のビーム路程やビーム路程の範囲をビーム路程情報と定義し、未溶着量が異なる複数の溶接試験体の溶接ビードがある面に、所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させ、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子へと戻ってきたＦエコーからビーム路程情報を求め、このビーム路程情報と未溶着量との関係に基づいて回帰式を得た。さらに、本願発明者らは、測定対象物について測定されたＦエコーのビーム路程情報をあてはめることで、精度良く簡易に未溶着量が測定できることに想到し、実際に確認した。以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
上述のビーム路程情報が、「軌跡幅」である例について、以下詳細に説明する。本明細書において、「軌跡幅」とは、Ｆエコーの高さが、基準レベルとして設定された所定のエコー区分線を越えるビーム路程の範囲（例えば図３に示すＷ２−Ｗ１）を意味するものとする。本願発明者らは、対象物の超音波測定を行い、その測定結果から「軌跡幅」を求め、これを予め作成しておいた回帰式にあてはめることで、未溶着量が求められることを確認した。
【００３３】
−測定方法の手順−
＜エコー高さ区分線の作成＞
本実施形態に係る測定方法では、測定対象物を測定する前に予め以下の手順で超音波探傷試験を行い、エコー高さ区分線を得ておく。本実施形態に係る測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ３０６０（２００２）「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に準拠する方法である。
【００３４】
超音波探傷装置としては、ＪＩＳ Ｚ ２３５２に適合する機種を用いる。探触子としては一例としてＢ５Ｋ１０ｘ１０Ａ７０を用いる。この探触子の振動子寸法は１０ｍｍ×１０ｍｍであり、探触子から標準試験片に照射する超音波の周波数は５ＭＨｚ、屈折角は７０°である。
【００３５】
標準試験片としてはＡ１形ＳＴＢを使用し、対比試験片としてはＲＢ−４１ Ｎｏ．１を使用する。試験片と探触子との間に塗布される接触媒質としては、グリセリンペースト又は水が用いられる。
【００３６】
まず、Ａ１形ＳＴＢ標準試験片を用いて、入射点、屈折角の測定と時間軸の調整とを行う。
【００３７】
次いで、ＲＢ−４１ Ｎｏ．１の上面及び裏面上の、図２（ａ）に示す位置（１）〜（６）に探触子を順次配置して、所定の屈折角（ここでは７０°）でＲＢ−４１ Ｎｏ．１に超音波を照射して所定の標準穴でのエコー高さを測定する。ここで、標準穴で測定された最大エコー高さをビーム路程に対してプロットしたものをＨ線とし、基準探傷感度とする。なお、Ｍ線はＨ線よりも６ｄＢ低い値を示す線であり、Ｌ線はＭ線よりも６ｄＢ低い値を示す線であり、Ｌ／２線はＬ線よりも６ｄＢ低い値を示す線である。以上のようにして、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線を得る。
【００３８】
＜回帰式の作成＞
図４（ａ）に示すように、Ｕリブ３とデッキプレート２とで構成され、未溶着量の異なる複数の溶接試験体について、溶接線に対して超音波ビームが所定の角度（例えば直角）となる方向にＵリブ３上の探触子７を例えば前方又は後方に走査させて超音波測定を行う。Ｕリブ３の厚さは測定対象とするＵリブと同じ６ｍｍとする。ここでは、探触子７から所定の屈折角（例えば７０°）で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。
【００３９】
また、図４（ｂ）に示すように、エコー高さ区分線を用いてＦエコーの測定結果から軌跡幅を求め、この軌跡幅と未溶着量との関係に基づいて回帰式を求める。図４（ｂ）に示す例では、Ｆエコー高さを評価する基準レベルとしてエコー高さ区分線のＬ線を用いている。ただし、基準レベルは未溶着量を精度良く推定できるレベルであればＬ線に限られず、任意に設定することができる。
【００４０】
図５は、Ｕリブの板厚が６ｍｍである場合に得られた軌跡幅（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。この回帰式は、測定結果をプロットし、例えば最小二乗法を用いて得ることができる。
【００４１】
＜未溶着量測定／合否判定＞
次に、測定対象となる鋼床版１に対し、図４（ａ）に示すように、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向にＵリブ３上で探触子７を前後に走査させ、探触子７から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。
【００４２】
次いで、図３（ｂ）に示すエコー高さ区分線のＬ線を基準レベルとして、測定されたＦエコーの高さから軌跡幅を求める。続いて、得られた軌跡幅を図５に示す回帰式にあてはめることにより、鋼床版１の溶接箇所における未溶着量を算出できる。回帰式がＹ＝０．０６１９８Ｘ＋０．２７２５である場合、例えば軌跡幅が２０ｍｍとすると、未溶着量は約１．５１ｍｍであると算出できる。
【００４３】
最後に、算出された未溶着量が所定の基準を満たしているか否かを判定する。鋼床版１を測定対象とする場合、上述の道路橋示方書によれば、溶け込み深さがＵリブ板厚の７５％以上であることが判定基準であり、Ｕリブ３の厚みが６ｍｍとすると、未溶着量が１．５ｍｍ以下であれば合格、１．５ｍｍを越えていれば不合格と判定する。
【００４４】
なお、本実施形態の測定方法の測定対象は鋼床版に限られず、溶接により作製される構造物であれば適用可能である。
【００４５】
−測定方法の効果−
本実施形態に係る測定方法によれば、実際に溶接された製品の測定結果に基づいて溶接箇所の未溶着量を算出することができるので、製品ごとの溶け込み深さの合否判定を行うことが可能となる。そのため、信頼性の高い製品を出荷することができ、疲労亀裂の生じにくい橋梁を構築することができる。さらに、測定の際に用いたエコー高さ区分線、回帰式、測定対象となった鋼床版１の測定結果等がデータとして残るので、後にこれらのデータを用いて検査結果の検証を行うことができる。
【００４６】
また、溶接ルート部の溶け込み形状にばらつきがあるため、探触子７の位置を固定して測定する特許文献１、２に記載された方法では適切な高さの反射エコーが得られないことがあるが、本実施形態の方法では、Ｕリブ３（第１の部材）上で探触子７を前後に走査させて測定を行うので、精度良く未溶着量を算出することができる。
【００４７】
特許文献１、２の方法は、エコー高さで評価するため、Ｕリブ３の厚みが薄い場合に探触子７が溶接部に接触するため使用できない可能性がある。これに対し、本実施形態の測定方法によれば、超音波を溶接箇所に直射する方法に比べて溶接箇所から離れた位置でＦエコーを測定し、未溶着量の算出を行うことができるため、Ｕリブの厚みが６ｍｍ以下である場合であっても軌跡幅を求めることができ、未溶着量を算出することが可能となっている。実際に本実施形態の方法を用いて測定した結果によれば、Ｕリブ３の厚みが６ｍｍの場合でも未溶着量の測定誤差を±０．５ｍｍ以下程度にすることができ、従来よりも精度の高い測定が可能になることが確認されている。
【００４８】
また、本実施形態の測定方法では、測定値が不安定なＢエコーを用いることなく未溶着量を測定できるので、ＢエコーとＦエコーとの比を用いる方法に比べて測定精度を高くすることができる。
【００４９】
また、本実施形態に係る測定方法は、上述のようにＪＩＳ Ｚ ３０６０（２００２）「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に準拠しており、ＪＩＳで定められた機器や標準試験片を用いて実施できるので、特殊な設備等を用意する必要がない。測定には、上述の方法を実施するためのプログラム等を格納した専用の超音波探傷装置を用いることもできるが、汎用の超音波探傷装置を用いて測定し、信号の保存、測定結果の画像化等の処理をパーソナルコンピュータ等で行うようにしてもよい。なお、軌跡幅の算出や未溶着量の算出を超音波探傷装置によらず、人手で行うことも可能である。
【００５０】
−Ｕリブの板厚を変更した場合の例−
デッキプレート２に溶接されるＵリブ３の厚みが６ｍｍである場合を例にとって本実施形態の測定方法を説明したが、Ｕリブ３の厚みが変わった場合にも同様の方法で溶接部の溶け込み深さの測定を行うことができる。Ｕリブ３の厚みが８ｍｍである場合の測定手順について以下に説明する。
【００５１】
まず、Ｕリブ３の板厚が６ｍｍである場合と同じ試験片及び機器を用いた同様の方法により、図３（ｂ）に示すエコー高さ区分線を得る。
【００５２】
次に、図６（ａ）に示すように、Ｕリブ３とデッキプレート２とで構成され、未溶着量の異なる複数の溶接試験体について、溶接線に対して超音波ビームが所定の角度（例えば直角）となる方向にＵリブ３上の探触子７を前方又は後方に走査させて超音波測定を行う。ここでは、探触子７から所定の屈折角（例えば７０°）で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。
【００５３】
ここで、探触子７を前後に走査させる際には、探傷スキップを１．５スキップ、２．５スキップ、３．５スキップ等とすることができる。このうち、上述のように、探傷スキップが１．５スキップとなる位置付近で探触子７を走査することが最も好ましい。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示すように、エコー高さ区分線を用いてＦエコーの測定結果から軌跡幅を求め、この軌跡幅と未溶着量との関係に基づいて回帰式を求める。ここでは、軌跡幅を求めるための基準レベルとして、エコー高さ区分線のＭ線を用いている。ただし、基準レベルは未溶着量を精度良く推定できるレベルであればＭ線に限られず、任意に設定することができる。
【００５５】
図７は、Ｕリブの板厚が８ｍｍである場合に得られた軌跡幅（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【００５６】
次に、測定対象となる鋼床版１に対し、図６（ａ）に示すように、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向にＵリブ３上で探触子７を前後に走査させ、探触子７から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。
【００５７】
次いで、図３（ｂ）に示すエコー高さ区分線のＭ線を基準レベルとして、測定されたＦエコーの高さから軌跡幅を求める。続いて、得られた軌跡幅を図７に示す回帰式にあてはめることにより、鋼床版１の溶接箇所における未溶着量を算出できる。
【００５８】
最後に、算出された未溶着量が所定の基準を満たしているか否かを判定する。鋼床版１を測定対象とする場合、上述の道路橋示方書によればＵリブ３の厚みが８ｍｍとすると、未溶着量が２．０ｍｍ以下であれば合格、２．０ｍｍを越えていれば不合格と判定する。なお、合否の判定基準は測定対象によって適宜設定することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の測定方法を用いれば、Ｕリブ３の板厚が８ｍｍである場合にも精度良く未溶着量の測定及び溶け込み深さの測定を行うことが可能となる。このように、本実施形態の測定方法において、Ｕリブ３の厚みは特に限定されず、Ｕリブ３の厚みが十分な高さの反射エコーを観測できる範囲にあれば、板厚に対応した回帰式を求めることで本実施形態の方法を適用することが可能である。
【００６０】
−超音波探傷装置−
図８（ａ）は、本開示の一実施形態に係る溶接部の溶け込み深さの測定方法に使用される超音波探傷装置の一例を示すブロック構成図である。
【００６１】
同図に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１１は、対象物に超音波を照射する探触子７と、探触子７の動作を制御するとともに、対象物内で反射され、探触子７へと戻ってきた超音波のＦエコー高さ及びビーム路程を測定する探傷部（パルサーレシーバー）１３と、探傷部１３によって測定された測定値をデジタル値に変換するＡＤ変換部１５と、ＡＤ変換部１５によって変換された測定値を保存する信号保存部１９と、エコー高さ区分線のデータ及びビーム路程情報と未溶着量の関係を表す回帰式データを保存するメモリ２９と、信号保存部１９に保存された測定値及びメモリ２９に保存されたデータに基づいて、軌跡幅等のビーム路程情報や、対象物であるＵリブ（第１の部材）とデッキプレート（第２の部材）との溶接箇所における未溶着量を算出する未溶着量算出部１７と、未溶着量算出部１７で算出された未溶着量に基づいて合否を判定する判定部２１とを備えている。
【００６２】
超音波探傷装置１１は、未溶着量算出部１７によって算出された未溶着量のデータを画像処理する画像処理部２３と、画像処理された未溶着量のデータを表示する表示部２５とをさらに備えていてもよい。
【００６３】
探触子７は、グリセリン又は水を介して測定対象物の所定の面上に配置される。上述の測定方法では、屈折角を７０°に設定して測定する。探触子７は、超音波探傷装置１１の一部であってもよいし、別個の部材として超音波探傷装置１１に接続されてもよい。
【００６４】
信号保存部１９は、公知のメモリ等で構成される。上述の測定方法に用いられる場合、信号保存部１９には、測定対象物のデジタル化された測定値等が保存される。また、メモリ２９には、エコー高さ区分線の各線のデータ、検査／測定対象物の軌跡幅等のビーム路程情報のデータ、軌跡幅等のビーム路程情報を用いて得られた回帰式のデータ、及び未溶着量算出部１７により算出された未溶着量のデータ等が保存される。これらのデータは測定対象物の長手方向の各測定位置におけるデータとして保存される。
【００６５】
未溶着量算出部１７は、第１の部材（Ｕリブ）と第２の部材（デッキプレート）との溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に対象物上で探触子７を前後に走査させた場合に、所定の屈折角で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さが、基準レベルとして設定されたエコー高さ区分線を越えるビーム路程の範囲をビーム路程情報（ここでは軌跡幅）として求める。
【００６６】
次いで、未溶着量算出部１７は、未溶着量算出部１７はまた、当該軌跡幅を軌跡幅と未溶着量との関係に基づいてあらかじめ求められた回帰式にあてはめることで未溶着量を算出する。これらの演算を自動的に行うためのプログラムは超音波探傷装置１１のメモリ（メモリ２９とは別個のメモリ）等に予め格納されていてもよい。あるいは、未溶着量算出部１７が上述の演算を行うことができるようなハードウェア構成を有していてもよい。
【００６７】
判定部２１は、未溶着量算出部１７で算出された測定値が測定対象物に応じて予め設定された基準値を越えた場合には不合格と判定し、一例として不合格を示す信号を出力する。判定部２１はまた、測定値が所定の基準値以下である場合には合格と判定し、一例として合格を示す信号を出力する。超音波探傷装置１１は、不合格と判定された場合には警告音を発する構成や、不合格と判定された場合に判定結果を対象物にマーキングするための構成をさらに備えていてもよい。ただし、判定部２１を設けず、超音波探傷装置１１が未溶着量の算出までを行う構成を有していてもよい。
【００６８】
なお、測定対象物（ここではＵリブ）の長手方向（すなわち、溶接線の伸長方向）に所定の間隔で未溶着量の測定を行い、測定結果のデータは信号保存部１９に保存される。この場合、画像処理部２３は、算出された未溶着量と位置情報（溶接線の伸長方向における位置情報）とをグラフ化する処理を行う。具体的に、画像処理部２３は、溶接線の伸長方向における複数の測定箇所について算出された未溶着量を複数の測定箇所ごとに表した画像データを出力する。表示部２５は、この画像データに基づき、溶接線方向の位置ごとの未溶着量を視覚的に認識可能な方法で表示する。
【００６９】
図８（ｂ）は、表示部２５により表示された複数箇所での測定結果の一例を示す図である。このように、未溶着量の測定結果を表示することで、測定結果の把握を容易に行うことができるようになる。なお、表示部２５は必ずしも超音波探傷装置１１に含まれている必要はなく、超音波探傷装置１１に接続されたコンピュータ等の画面に測定結果を表示してもよい。
【００７０】
本実施形態の超音波探傷装置１１によれば、未溶着量の算出を自動的に行うことができるので、人為的なミスを防ぐことができる。また、作業者が測定に熟練していなくても、測定結果に基づいて自動的に軌跡幅の算出及び未溶着量の算出が可能であり、溶け込み深さの検査を行うことができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る溶接部の溶け込み深さの測定方法では、第１の実施形態の方法と同様に、図１（ａ）に示す鋼床版１を測定対象とする。本願発明者は、精度良く溶接部の溶け込み深さの測定を行う方法をさらに検討したところ、所定の屈折角をもって照射された超音波のＦエコーの高さが所定のエコー区分線と等しくなるビーム路程をＷ（図２、図９（ｂ）参照）とするとき、溶接部分における未溶着量の増加に相関してＷが増加することを見出した。
【００７２】
そこで、本願発明者らはさらに研究を重ね、対象物の超音波測定を行い、その測定結果からＦエコーのビーム路程Ｗを求め、これを予め作成しておいた回帰式にあてはめることで、未溶着量を測定できる方法に想到した。この方法で、上述の「ビーム路程情報」は、「Ｆエコーの高さが基準レベルとして設定された所定のエコー区分線と等しくなるビーム路程Ｗ」となっている。以下、本実施形態の測定方法について具体的に説明する。
【００７３】
−測定方法の手順−
＜エコー高さ区分線の作成＞
本実施形態に係る測定方法では、測定対象物を測定する前に予め以下の手順で超音波探傷試験を行い、エコー高さ区分線を得ておく。本実施形態に係る測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ３０６０（２００２）「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に準拠する方法である。
【００７４】
超音波探傷装置としては、ＪＩＳ Ｚ ２３５２に適合する機種を用いる。探触子としては一例としてＢ５Ｋ１０ｘ１０Ａ７０を用いる。この探触子の振動子寸法は１０ｍｍ×１０ｍｍであり、探触子から標準試験片に照射する超音波の周波数は５ＭＨｚ、屈折角は７０°である。
【００７５】
標準試験片としてはＡ１形ＳＴＢを使用し、対比試験片としてはＲＢ−４１ Ｎｏ．１を使用する。試験片と探触子との間に塗布される接触媒質としては、グリセリンペースト又は水が用いられる。
【００７６】
まず、Ａ１形ＳＴＢ標準試験片を用いて、入射点、屈折角の測定と時間軸の調整とを行う。
【００７７】
次いで、ＲＢ−４１ Ｎｏ．１の上面及び裏面上の、図２（ａ）に示す位置（１）〜（６）に探触子を順次配置して、所定の屈折角（ここでは７０°）でＲＢ−４１ Ｎｏ．１に超音波を照射して所定の標準穴でのエコー高さを測定する。ここで、直径が３ｍｍの標準穴で測定された最大エコー高さをビーム路程に対してプロットしたものをＨ線とし、基準探傷感度とする。なお、Ｍ線はＨ線よりも６ｄＢ低い値を示す線であり、Ｌ線はＭ線よりも６ｄＢ低い値を示す線であり、Ｌ／２線はＬ線よりも６ｄＢ低い値を示す線である。以上のようにして、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線を得る。
【００７８】
＜回帰式の作成＞
図９（ａ）に示すように、Ｕリブ３とデッキプレート２とで構成され、未溶着量の異なる複数の溶接試験体について、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向にＵリブ３上の探触子７を前後に走査させて超音波測定を行う。探触子７を走査させる際には、探傷スキップを０．５スキップから１スキップまでの範囲とする。探触子７から所定の屈折角（例えば７０°）で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。Ｕリブ３の厚さは測定対象とするＵリブと同じ６ｍｍとする。
【００７９】
また、図９（ｂ）に示すように、Ｆエコーのエコー高さが基準レベルとして設定されたエコー区分線と等しくなるビーム路程Ｗを求め、このビーム路程Ｗと未溶着量との関係に基づいて回帰式を求める。図９（ｂ）に示す例では、エコー高さ区分線のＬ／２線を基準レベルとして用いている。ただし、基準レベルは未溶着量を精度良く推定できるレベルであればＬ／２線に限られず、任意に設定することができる。なお、図９（ｂ）に示す破線は、走査中の探触子７で観測されるＦエコー高さの変化を示す。
【００８０】
図１０は、Ｕリブの板厚が６ｍｍである場合での、Ｆエコーのエコー高さがＬ／２線のレベルと等しくなるビーム路程Ｗ（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。この回帰式は、測定結果をプロットし、例えば最小二乗法を用いて得ることができる。
【００８１】
＜未溶着量測定／合否判定＞
次に、測定対象となる鋼床版１に対し、図９（ａ）に示すように、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に、Ｕリブ３上で探触子７を前後に走査させ、探触子７から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。ここで、探触子７を走査させる際には、探傷スキップを０．５スキップ付近から１スキップまでの範囲とし、溶接箇所にできるだけ近い位置から探触子７による測定を始め、当該溶接箇所から遠ざかる方向に探触子７を移動させる。このようにすれば、熟練度の低い作業員が測定を行う場合でもビーム路程情報を容易に検出できる。
【００８２】
次いで、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線のＬ／２線を基準レベルとして、測定されたＦエコーの高さが基準レベルまで低下した時のビーム路程Ｗを求める。続いて、得られたビーム路程Ｗを図１０に示す回帰式にあてはめることにより、鋼床版１の溶接箇所における未溶着量が算出できる。回帰式がＹ＝０．２０５４６Ｘ−３．７１３である場合、例えばビーム路程Ｗが２５ｍｍとすると、未溶着量は約１．４２ｍｍであると算出できる。
【００８３】
最後に、算出された未溶着量が所定の基準を満たしているか否かを判定する。鋼床版１を測定対象とする場合、上述の道路橋示方書によれば、溶け込み深さがＵリブ板厚の７５％以上であることが判定基準であり、Ｕリブ３の厚みが６ｍｍとすると、未溶着量が１．５ｍｍ以下であれば合格、１．５ｍｍを越えていれば不合格と判定する。
【００８４】
なお、本実施形態の測定方法の測定対象は鋼床版に限られず、溶接により作製される構造物であれば適用可能である。
【００８５】
−測定方法の効果−
本実施形態に係る測定方法によれば、実際に溶接された製品の測定結果に基づいて溶接箇所の未溶着量を算出することができるので、製品ごとの溶け込み深さの合否判定を行うことが可能となる。そのため、信頼性の高い製品を出荷することができ、疲労亀裂の生じにくい橋梁を構築することができる。さらに、測定の際に用いたエコー高さ区分線、回帰式、測定対象となった鋼床版１の測定結果等がデータとして残るので、後にこれらのデータを用いて検査結果の検証を行うことができる。
【００８６】
また、溶接ルート部の溶け込み形状にばらつきがあるため、探触子７の位置を固定して測定する特許文献１、２に記載された方法では適切な高さの反射エコーが得られないことがあるが、本実施形態の方法では、Ｕリブ３（第１の部材）上で探触子７を前後走査させて測定を行うので、精度良く未溶着量を算出することができる。
【００８７】
実際に本実施形態の方法を用いて測定した結果によれば、Ｕリブ３の厚みが６ｍｍの場合でも未溶着量の測定誤差を±０．５ｍｍ以下程度にすることができる。また、回帰式を用いてビーム路程から直ちに未溶着量を確認することができることから、溶け込み深さの確認の即応性が高い。
【００８８】
また、本実施形態の測定方法では、測定値が不安定なＢエコーを用いることなく未溶着量を測定できるので、ＢエコーとＦエコーとの比を用いる方法に比べて測定精度を高くすることができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る測定方法は、上述のようにＪＩＳ Ｚ ３０６０（２００２）「鋼溶接部の超音波探傷試験方法」に準拠しており、ＪＩＳで定められた機器や標準試験片を用いて実施できるので、特殊な設備等を用意する必要がない。測定には、上述の方法を実施するためのプログラム等を格納した専用の超音波探傷装置を用いることもできるが、汎用の超音波探傷装置を用いて測定し、測定結果の画像化等の処理をパーソナルコンピュータ等で行うようにしてもよい。
【００９０】
−Ｕリブの板厚を変更した場合の例−
デッキプレート２に溶接されるＵリブの厚みが６ｍｍである場合を例にとって本実施形態の測定方法を説明したが、Ｕリブ３の厚みが変わった場合にも同様の方法で溶接部の溶け込み深さの測定を行うことができる。Ｕリブ３の厚みが８ｍｍである場合の測定手順について以下に説明する。
【００９１】
まず、Ｕリブ３の板厚が６ｍｍである場合と同じ試験片及び機器を用いた同様の方法により、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線を得る。
【００９２】
次に、Ｕリブ３とデッキプレート２とで構成され、未溶着量の異なる複数の溶接試験体について、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向にＵリブ３上の探触子７を前後走査させて超音波測定を行う。探触子７を走査させる際には、探傷スキップを０．５スキップ付近から1スキップまでの範囲とする。ここでは、探触子７から所定の屈折角（例えば７０°）で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。
【００９３】
続いて、溶接試験体のＦエコーの高さが基準レベルに等しくなるビーム路程Ｗを求め、このビーム路程Ｗと未溶着量との関係に基づいて回帰式を求める。ここでは、ビーム路程Ｗを求めるための基準レベルとして、エコー高さ区分線のＬ／２線を用いる。基準レベルは未溶着量を精度良く推定できるレベルであればＬ／２線に限られず、任意に設定することができる。
【００９４】
図１１は、Ｕリブの板厚が８ｍｍである場合に得られたビーム路程Ｗ（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【００９５】
次に、測定対象となる鋼床版１に対し、図９（ａ）に示すように、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に、Ｕリブ３上で探触子７を前後に走査させ、探触子７から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。ここで、探触子７を前後に走査させる際には、探傷スキップを０．５スキップから１スキップまでの範囲とし、溶接箇所にできるだけ近い位置から探触子７による測定を始め、当該溶接箇所から遠ざかる方向に探触子７を移動させれば容易にビーム路程情報を検出できる。
【００９６】
次いで、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線のＬ／２線を基準レベルとして、測定されたＦエコーの高さが基準レベルと等しくなるビーム路程Ｗを求める。続いて、得られたビーム路程Ｗを図１１に示す回帰式にあてはめることにより、鋼床版１の溶接箇所における未溶着量を算出できる。
【００９７】
最後に、算出された未溶着量が所定の基準を満たしているか否かを判定する。鋼床版１を測定対象とする場合、上述の道路橋示方書によれば溶け込み深さがＵリブ板厚の７５％以上であることが判定基準であり、Ｕリブ３の厚みを８ｍｍとすると、未溶着量が２．０ｍｍ以下であれば合格、２．０ｍｍを越えていれば不合格と判定する。
【００９８】
以上のように、本実施形態の測定方法を用いれば、Ｕリブ３の板厚が８ｍｍである場合にも精度良く未溶着量の測定及び溶け込み深さの測定を行うことが可能となる。このように、本実施形態の測定方法において、Ｕリブ３の厚みは特に限定されず、Ｕリブ３の厚みが十分な高さの反射エコーを観測できる範囲にあれば、板厚に対応した回帰式を求めることにより本実施形態の方法を適用することが可能である。
【００９９】
−基準レベルを変更した場合の例−
本実施形態の測定方法において、ビーム路程Ｗを求めるための基準レベルはＦエコーの高さやノイズの大きさ等を考慮に入れて適宜変更可能であるが、以下ではＵリブ３の板厚を８ｍｍとした場合に、先に説明した例と異なる基準レベルを用いて未溶着量の算出を行う例について説明する。
【０１００】
まず、上述の場合と同じ試験片及び機器を用いた同様の方法により、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線を得る。
【０１０１】
次に、Ｕリブ３とデッキプレート２とで構成され、未溶着量の異なる複数の溶接試験体について、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向にＵリブ３上の探触子７を前後に走査させて超音波測定を行う。ここでは、探触子７から所定の屈折角（例えば７０°）で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。
【０１０２】
続いて、図１２に示すように、溶接試験体のＦエコーの高さが基準レベルに等しくなる場合のビーム路程Ｗを求め、このビーム路程Ｗと未溶着量との関係に基づいて回帰式を求める。ここでは、ビーム路程Ｗを求めるための基準レベルとして、エコー高さ区分線のＬ線を用いる。
【０１０３】
図１３は、Ｕリブの板厚が８ｍｍで、基準レベルとしてＬ線を用いた場合に得られたビーム路程Ｗ（ｍｍ）と未溶着量（ｍｍ）との関係を表す回帰式の一例を示す図である。
【０１０４】
次に、測定対象となる鋼床版１に対し、図９（ａ）に示すように、溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に、Ｕリブ３上で探触子７を前後走査させ、探触子７から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さを測定する。ここで、探触子７を前後に走査させる際には、探傷スキップを０．５スキップから１スキップまでの範囲とし、溶接箇所にできるだけ近い位置から探触子７による測定を始め、当該溶接箇所から遠ざかる方向に探触子７を移動させる。
【０１０５】
次いで、図２（ｂ）に示すエコー高さ区分線のＬ線を基準レベルとして、測定されたＦエコーの高さが基準レベルと等しくなるビーム路程Ｗを求める。続いて、得られたビーム路程Ｗを図１３に示す回帰式にあてはめることにより、鋼床版１の溶接箇所における未溶着量を算出できる。
【０１０６】
最後に、Ｌ／２線を基準レベルとして用いた場合と同様の方法で、算出された未溶着量が所定の基準を満たしているか否かを判定する。
【０１０７】
以上のように、本実施形態の測定方法においては、ビーム路程Ｗを算出するために二種類以上のエコー区分線を用いることができる。どの線を基準レベルとして用いるかは測定条件等に応じて適宜選択すればよい。また、合否の判定基準は測定対象によって適宜設定すればよい。
【０１０８】
−超音波探傷装置−
本実施形態に係る溶接部の溶け込み深さの測定方法に使用される超音波探傷装置は、一部の機能を除いて図８（ａ）に示す第１の実施形態に係る超音波探傷装置と同様である。従って、以下では図８（ａ）、（ｂ）を援用しての本実施形態の超音波探傷装置を説明する。
【０１０９】
図８（ａ）に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１１は、対象物に超音波を照射する探触子７と、探触子７の動作を制御するとともに、対象物内で反射され、探触子７へと戻ってきた超音波のＦエコー高さ及びビーム路程を測定する探傷部（パルサーレシーバー）１３と、探傷部１３によって測定された測定値をデジタル値に変換するＡＤ変換部１５と、ＡＤ変換部１５によって変換された測定値を保存する信号保存部１９と、エコー高さ区分線のデータ及びビーム路程情報と未溶着量の関係を表す回帰式データを保存するメモリ２９と、信号保存部１９に保存された測定値及びメモリ２９に保存されたデータに基づいて、ビーム路程Ｗ等のビーム路程情報や、対象物であるＵリブ（第１の部材）とデッキプレート（第２の部材）との溶接箇所における溶け込み残り部の高さ（未溶着量）を算出する未溶着量算出部１７と、未溶着量算出部１７で算出された未溶着量に基づいて合否を判定する判定部２１とを備えている。
【０１１０】
超音波探傷装置１１は、未溶着量算出部１７によって算出された未溶着量のデータを画像処理する画像処理部２３と、画像処理された未溶着量のデータを表示する表示部２５とをさらに備えていてもよい。
【０１１１】
探触子７は、グリセリン又は水を介して測定対象物の所定の面上に配置される。上述の測定方法では、屈折角を７０°に設定して測定する。探触子７は、超音波探傷装置１１の一部であってもよいし、別個の部材として超音波探傷装置１１に接続されてもよい。
【０１１２】
信号保存部１９は、公知のメモリ等で構成される。上述の測定方法に用いられる場合、信号保存部１９には、測定対象物のデジタル化された測定値等が保存される。また、メモリ２９には、エコー高さ区分線の各線のデータ、検査／測定対象物のビーム路程等、ビーム路程情報のデータ、ビーム路程等のビーム路程情報を用いて得られた回帰式のデータ、及び未溶着量算出部１７により算出された未溶着量のデータ等が保存される。
【０１１３】
未溶着量算出部１７は、溶接試験体の溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に対象物上で探触子７を前後走査させた場合に、所定の屈折角で照射され、溶接箇所の未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さがエコー高さ区分線に示された基準レベルに等しくなる位置でのビーム路程Ｗをビーム路程情報として求める。これらのデータは、測定対象物の長手方向の各測定位置におけるデータとして保存される。
【０１１４】
次いで、未溶着量算出部１７は、第１の部材（Ｕリブ）と第２の部材（デッキプレート）との溶接線に対して超音波ビームが直角となる方向に、第１の部材上で探触子７を前後に走査させた場合に、探触子７から所定の屈折角で照射され、未溶着部分に当たって探触子７へと戻ってきたＦエコーの高さの測定値からビーム路程Ｗを求める。未溶着量算出部１７はまた、当該ビーム路程Ｗをビーム路程Ｗと未溶着量との関係に基づいてあらかじめ求められた回帰式にあてはめることで未溶着量を算出する。これらの演算を自動的に行うためのプログラムは超音波探傷装置１１のメモリ（メモリ２９とは別個のメモリ）等に予め格納されていてもよい。あるいは、未溶着量算出部１７が上述の演算を行うことができるようなハードウェア構成を有していてもよい。
【０１１５】
判定部２１は、未溶着量算出部１７で算出された測定値が測定対象物に応じて予め設定された基準値を越えた場合には不合格と判定し、一例として不合格を示す信号を出力する。判定部２１はまた、測定値が所定の基準値以下である場合には合格と判定し、一例として合格を示す信号を出力する。超音波探傷装置１１は、不合格と判定された場合には警告音を発する構成や、不合格と判定された場合に判定結果を対象物にマーキングするための構成をさらに備えていてもよい。ただし、判定部２１を設けず、超音波探傷装置１１が未溶着量の算出までを行う構成を有していてもよい。
【０１１６】
なお、測定対象物（ここではＵリブ）の長手方向（すなわち、溶接線の伸長方向）に所定の間隔で未溶着量測定を行う場合、測定結果のデータは信号保存部１９に保存される。この場合、画像処理部２３は、算出された未溶着量と位置情報（溶接線の伸長方向における位置情報）とをグラフ化する処理を行う。具体的に、画像処理部２３は、溶接線の伸長方向における複数の測定箇所について算出された未溶着量を複数の測定箇所ごとに表した画像データを出力する。表示部２５は、この画像データに基づき、溶接線方向の位置ごとの未溶着量を視覚的に認識可能な方法で表示する。
【０１１７】
図８（ｂ）は、表示部２５により表示された複数箇所での測定結果の一例を示す図である。このように、溶接部の溶け込み深さの測定結果を表示することで、測定結果の把握を容易に行うことができるようになる。なお、表示部２５は必ずしも超音波探傷装置１１に含まれている必要はなく、超音波探傷装置１１に接続されたコンピュータ等の画面に測定結果を表示してもよい。
【０１１８】
本実施形態の超音波探傷装置１１によれば、未溶着量の算出を自動的に行うことができるので、人為的なミスを防ぐことができる。また、作業者が測定に熟練していなくても、測定結果に基づいて自動的にビーム路程Ｗの算出及び未溶着量の算出等を行うことができる。
【０１１９】
以上で説明した溶け込み深さの測定方法及び超音波探傷装置は実施形態の一例であって、対象物の測定条件や使用する機器、超音波探傷装置の構成等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本開示の一実施形態に係る溶け込み深さの測定方法は、例えば橋梁等のインフラストラクチャーの信頼性を高めるのに有用である。
【符号の説明】
【０１２１】
１      鋼床版
２      デッキプレート
３      Ｕリブ
５      溶接ビード
７      探触子
１１      超音波探傷装置
１３      探傷部
１５      ＡＤ変換部
１７      未溶着量算出部
１９      信号保存部
２１      判定部
２３      画像処理部
２５      表示部
２９      メモリ
【図１】
2014020910.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月6日(2016.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部における未溶着量の測定方法であって、
超音波ビームを照射する探触子を用いて、溶接箇所の未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたエコーをＦエコーとし、当該Ｆエコーの高さを評価する基準レベルとしてエコー高さ区分線を設定するステップと、
未溶着量が異なる複数の溶接試験体の溶接ビードがある面に、所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させて得られたＦエコーの高さが、前記エコー高さ区分線を越えるビーム路程の範囲を軌跡幅として求めるステップと、
前記軌跡幅と未溶着量との関係を表す回帰式を求めるステップと、
前記軌跡幅を前記回帰式にあてはめることで前記溶接部の未溶着量を算出するステップとを含んでいる測定方法。
【請求項２】
溶接部における未溶着量の測定方法であって、
超音波ビームを照射する探触子を用いて、溶接箇所の未溶着部分に当たって前記探触子へと戻ってきたエコーをＦエコーとし、当該Ｆエコーの高さを評価する基準レベルとしてエコー高さ区分線を設定するステップと、
未溶着量が異なる複数の溶接試験体の溶接ビードがある面に、所定の角度で超音波ビームを照射する探触子を走査させて得られたＦエコーの高さが、前記エコー高さ区分線と等しくなるビーム路程を求めるステップと、
前記ビーム路程と未溶着量との関係を表す回帰式を求めるステップと、
前記ビーム路程を前記回帰式にあてはめることで前記溶接部の未溶着量を算出するステップとを含んでいる測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の測定方法において、
算出された前記未溶着量が所定の基準値を超える場合には不合格と判定し、前記未溶着量が前記基準値以下である場合には合格と判定するステップをさらに含むことを特徴とする測定方法。
【請求項４】
対象物に超音波を照射する探触子と、
前記探触子の動作を制御するとともに、前記対象物の未溶着部で反射され、前記探触子へと戻ってきた超音波のＦエコー高さ及びビーム路程を測定する探傷部と、
前記探傷部によって測定された測定値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部によって変換された前記測定値を保存する信号保存部と、
エコー高さ区分線のデータと、ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式のデータとを保存するメモリと、
前記信号保存部に保存された前記測定値と、前記メモリに保存されたデータとに基づいてビーム路程情報を求め、前記ビーム路程情報と前記メモリに保存された回帰式とを用いて、前記対象物である第１の部材と第２の部材との溶接箇所における未溶着量を算出する未溶着量算出部とを備え、
前記未溶着量算出部は、前記第１の部材上の前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さが前記エコー高さ区分線を越えるビーム路程の範囲である軌跡幅を前記ビーム路程情報として求め、当該軌跡幅を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出するように構成されている超音波探傷装置。
【請求項５】
対象物に超音波を照射する探触子と、
前記探触子の動作を制御するとともに、前記対象物の未溶着部で反射され、前記探触子へと戻ってきた超音波のＦエコー高さ及びビーム路程を測定する探傷部と、
前記探傷部によって測定された測定値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部によって変換された前記測定値を保存する信号保存部と、
エコー高さ区分線のデータと、ビーム路程情報と未溶着量との関係を表す回帰式のデータとを保存するメモリと、
前記信号保存部に保存された前記測定値と、前記メモリに保存されたデータとに基づいてビーム路程情報を求め、前記ビーム路程情報と前記メモリに保存された回帰式とを用いて、前記対象物である第１の部材と第２の部材との溶接箇所における未溶着量を算出する未溶着量算出部とを備え、
前記未溶着量算出部は、前記第１の部材上の前記探触子へと戻ってきたＦエコーの高さが前記エコー高さ区分線に等しくなるビーム路程を、前記ビーム路程情報として求め、当該ビーム路程を前記回帰式にあてはめることで前記未溶着量を算出することを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の超音波探傷装置において、
前記未溶着量算出部で算出された前記未溶着量が所定の基準値を超えた場合には不合格と判定し、前記未溶着量が前記基準値以下である場合には合格と判定する判定部をさらに備えていることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の超音波探傷装置において、
前記未溶着量は、前記第１の部材の長手方向にずらした複数の測定箇所について算出され、
前記複数の測定箇所について算出された前記未溶着量を前記複数の測定箇所ごとに表した画像データを出力する画像処理部と、
前記画像データに基づいて前記複数の測定箇所の位置ごとの前記未溶着量を表示する表示部とをさらに備えていることを特徴とする超音波探傷装置。
【国際調査報告】
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