(57)【要約】【課題】            試験体表面近傍にあるきずからのエコーと、試験体表面から試験体内部へ延びているきずからのエコーを識別し、検査結果の精度向上を図った超音波探傷装置を得る。【解決手段】        探傷器１からの送信信号として出力される電気信号により駆動された横波斜角探触子２からは超音波が発生する。横波斜角探触子２の屈折角は、試験体表面から内部に延びているきずを検出するために大きく設定されており、横波斜角探触子２から送信される超音波により、試験体内部に横波が伝搬するだけでなく、試験体の表面に沿って表面波も伝搬していく。表面波は母材３の表面に沿って伝搬吸音材７により減衰する。一方試験体内部を伝搬する横波は、吸音材７の影響を受けない。【選択図】          図２
2006200905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号によって駆動され超音波を試験体中に送信し、かつ、前記試験体中を伝搬した前記超音波のエコーを受信して電気信号として出力する超音波探触子と、
前記超音波を吸収する吸音材と、
前記超音波探触子を駆動する前記電気信号を送信し、かつ、前記超音波探触子から出力された電気信号を受信する送受信器と、
を備え、
前記超音波探触子は、前記試験体の表面近傍を伝搬する表面波および前記試験体の内部を伝搬する横波を前記超音波として送信し、かつ、前記表面波のエコーおよび前記横波のエコーを前記超音波のエコーとして受信し、電気信号として出力する横波斜角探触子であり、
前記吸音材は、前記試験体の所定の面に設置されて前記表面波を吸収するものであることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
電気信号によって駆動され超音波を試験体中に送信し、かつ、前記試験体中を伝搬した前記超音波のエコーを受信して電気信号として出力する超音波探触子と、
前記超音波を吸収する吸音材と、
前記超音波探触子を駆動する前記電気信号を送信し、かつ、前記超音波探触子から出力された電気信号を受信する送受信器と、
前記吸音材の前記試験体の所定の面への設置の有無を制御し、前記吸音材の設置の有無の２通りの状態での探傷を制御する制御装置と、
を備え、
前記超音波探触子は、前記試験体の表面近傍を伝搬する表面波および前記試験体の内部を伝搬する横波を前記超音波として送信し、かつ、前記表面波のエコーおよび前記横波のエコーを前記超音波のエコーとして受信し、電気信号として出力する横波斜角探触子であり、
前記吸音材は、前記制御装置の制御により前記試験体の所定の面に設置されて前記表面波を吸収するものであることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項３】
前記送受信器は、受信した前記横波斜角探触子からの電気信号に基づく前記超音波のエコーを表示する表示手段または記録手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体と固体との接合部を非破壊に検査する超音波探傷装置に関するものである。特に、試験体の表面近傍に存在するきずと、試験体の内部にあるきずとを識別して検出する超音波探傷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の超音波探傷装置を実現するための方法としては、例えば、新非破壊検査便覧、（社）日本非破壊検査協会編、第３１０頁から第３１１頁（以下文献Aとする）に記載されている。文献Aでは、試験体表面に存在するきずを表面波を用いて検出するという方法（表面波法）が示されている。表面波法は、屈折横波に対する臨界角より少し大きい入射角を有する表面波探触子を用いて試験体に表面波を伝搬させ、表面にきずがある場合にはきずにより表面波が反射され、反射した表面波をエコーとして受信することにより、試験体表面付近を探傷するというものである。なお、ここで言う「横波」とはSH波ではなく、SV波である。以下、SH波として言及しない横波は、全てSV波として説明する。
【０００３】
さらに、試験体表面近傍のきずを検出する方法は、特開平９ー８００３１にも示されている。特開平９ー８００３１では、試験体表面近傍に存在する不溶着部や溶接欠陥を、表面SH波探触子を用いて検査するという方法が示されている。通常の表面SH波探触子は屈折角が90°になるように入射角を設定するものだが、特開平９ー８００３１に示されている方法は、屈折角を90°以上になるように入射角を設定することを特徴としている。このような入射角にすると、試験体表面より上側（探触子が存在する側）にある溶接欠陥を検出できるとしている。
【０００４】
上記の従来技術は、表面および表面近傍に存在するきずを見逃さずに検出する方法を示したものである。しかし、構造物の強度に殆ど影響を及ぼさないきずは検出しない方が良いという場合があり、むしろこのようなきずは検出したくないという構造物もある。例えば、溶接部において余盛りの上部など試験体表面より上側（探触子が存在する側）にあるブローホールはある程度存在しても問題ないが、表面から試験体内部に延びているルート亀裂は見逃さずに検出したいという場合も考えられる。これらのきずが混在している構造物を文献Aに示されている表面波法で探傷すると、ブローホールおよびルート亀裂により表面波が散乱されるので、両者からのエコーは区別無く受信される。またブローホールだけがありルート亀裂がない場合でも、エコーが受信される。これらのエコーを識別することは困難であるので、ブローホールだけが存在するような健全な部位であっても「きずあり」と判断し、過検出となる可能性がある。また、特開平９ー８００３１に示されている方法は、試験体表面より上側にあるきずも検出するという方法であるので、表面波法と同様に過検出になる可能性がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９ー８００３１
【非特許文献１】新非破壊検査便覧、（社）日本非破壊検査協会編、第３１０頁から第３１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、試験体表面近傍にあるきずからのエコーと、試験体表面から試験体内部へ延びているきずからのエコーを識別し、検査結果の精度向上を図った超音波探傷装置を得るものである。
【０００７】
また、検査対象として鋼溶接部を想定した場合、溶接には種々の形態があり、特に複雑な継手では探触子のアクセス可能な面が限られる場合がある。本発明は探触子をアクセスできる面が限定されている場合、すなわち、きずが発生する面だけが探触子のアクセスが可能で、しかも片側からしか探傷できないような場合にも適用できる超音波探傷装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る超音波探傷装置においては、電気信号によって駆動され超音波を試験体中に送信し、かつ、前記試験体中を伝搬した前記超音波のエコーを受信して電気信号として出力する超音波探触子と、前記超音波を吸収する吸音材と、前記超音波探触子を駆動する前記電気信号を送信し、かつ、前記超音波探触子から出力された電気信号を受信する送受信器と、を備え、前記超音波探触子は、前記試験体の表面近傍を伝搬する表面波および前記試験体の内部を伝搬する横波を前記超音波として送信し、かつ、前記表面波のエコーおよび前記横波のエコーを前記超音波のエコーとして受信し、電気信号として出力する横波斜角探触子であり、前記吸音材は、前記試験体の所定の面に設置されて前記表面波を吸収するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る超音波探傷装置では、屈折角の大きい横波斜角探触子を用いて試験体中に表面波と横波を伝搬させ、吸音材を用いることによりきずからのエコーだけを減衰させて小さくするので、表面付近に存在する亀裂の検出精度を向上できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す構成説明図である。図２は、図１に示した超音波探傷装置を用いて受信されるエコーの伝搬経路を説明するための説明図である。図３は、図１に示した超音波探傷装置を用いて探傷試験を行った場合に得られる探傷図形を説明するための模式図である。
【００１１】
まず、図１に示した超音波探傷装置の構成について説明する。図１において、１は探傷器、２は横波斜角探触子、３は母材、４は溶接部である。母材３と溶接部４とを含めたものが、試験体となる。５は、試験体表面かつ母材３と溶接部４との境界から発生した亀裂である。６は、溶接部中にありかつ試験体表面より上側にあるきずである。７は吸音材である。探傷器１は横波斜角探触子２への電気信号の送受信を行ない、探傷を行なう機能を備える。亀裂５は、溶接部の強度に大きな影響を及ぼすと考えられるルート亀裂等である。また、きず６は、溶接部の強度にあまり影響を及ぼさないと考えられる小さなブローホール等である。なお、本発明はきずの種類に依存するものではない。試験体表面より上側にあるきずと、下側にあるきずとを識別して検出することが目的であり、きずの種類がブローホールや亀裂でなくても構わない。
【００１２】
次に、図１に示した超音波探傷装置の動作について説明する。探傷器１からの送信信号として出力される電気信号により駆動された横波斜角探触子２からは超音波が発生する。横波斜角探触子２の屈折角は、試験体表面から内部に延びているきずを検出するために大きく設定されており、一例として８５°程度に設定したものとする。なお、これに限らず、屈折角として最大の値は９０°であり、横波だけでなく表面波も検査に使える角度で伝搬する角度であれば良い。このような横波斜角探触子２から送信される超音波により、試験体内部に横波が伝搬するだけでなく、試験体の表面に沿って表面波も伝搬していく。
【００１３】
図２には、横波斜角探触子２から試験体内部へ入った表面波と横波の伝搬経路を示している。図に示すように、表面波は母材３の表面に沿って伝搬する。その後、吸音材７が設置されている領域に到達すると、吸音材７に吸収されるので、減衰する。吸音材７により減衰した表面波は、溶接部４の余盛り部分へ伝搬し、きず６で散乱される。きず６で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子２でエコーとして受信される。逆の経路を辿る時にも、吸音材７により減衰する。
【００１４】
一方試験体内部を伝搬する横波は、母材３中を伝搬した後、溶接部４中を伝搬し、亀裂５に到達する。亀裂５で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子２で受信される。すなわち、吸音材７の影響を受けない。
【００１５】
図３は、横波斜角探触子２で受信されたエコーを探傷器１に備えられた表示器で表示した探傷図形を示している。吸音材７により表面波が減衰するため、きず６によるエコーの高さは小さいものとなる。一方、横波は吸音材７による影響は受けないので、亀裂５によるエコーは大きいものとなる。したがって、亀裂５ときず６とが混在するような試験体であり、きず６からのエコーが妨害エコーになるような場合であっても、吸音材７で表面波を低減させることにより亀裂５の検出精度が向上する。
ここで、表示器は探傷器１に設置されているものでも、探傷器１に接続されたオシロスコープのような表示器でも良く、また、探傷図形をプリントアウトするものでも良い。
【００１６】
なお、吸音材７の材料は特に規定せず、表面波を吸収できるものであれば良い。探傷試験で用いるグリセリンやマシン油などの接触媒質を用いても良いし、水を用いても良い。なお、吸音材７として接触媒質や水を用いる代わりに、測定者が試験体の所定の位置に接触することにより、吸音材７を設置したのと同様の効果が得られる。
【００１７】
また、図１では突き合わせ溶接部を検査対象物としたが、本発明は突き合わせ溶接部だけに適用されるものではなく、例えばＴ継手の溶接部ほか各種構造物の検査に適用可能である。即ち、試験体表面より上側にあるきずからのエコーを低減させ、試験体表面から下側にあるきずからのエコーにより検査を行う全ての被試験体において、適用可能である。
【００１８】
以上説明したように、この発明に係る超音波探傷装置では、屈折角の大きい横波斜角探触子２を用いて試験体中に表面波と横波を伝搬させ、吸音材７を用いることによりきず６からのエコーだけを減衰させて小さくするので、表面付近に存在する亀裂５の検出精度を向上できる効果がある。
また、横波斜角探触子２を用いて構成することにより、きず６が発生する面だけが探触子のアクセスが可能で、しかも片側からしか探傷できないような場合にも適用できる超音波探傷装置を得られる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の構成を示す構成説明図である。図５は、図４に示した超音波探傷装置を用いて探傷試験を行った場合に得られる探傷図形を説明するための模式図である。
【００２０】
まず、図４に示した超音波探傷装置の構成について説明する。図４に示した超音波探傷装置は、図１に示した超音波探傷装置において制御装置８を設けたものである。制御装置８は、吸音材７の試験体表面への設置に係わる制御を行ない、吸音材７の有無のそれぞれの状態についての探傷試験を制御する装置である。その他は、実施の形態１の図１と同じであり、説明を省略する。
【００２１】
次に、図４に示した超音波探傷装置の動作について説明する。ここでは、吸音材７が無い状態を先に行ない、吸音材７が有る状態を後で行なう場合につき説明する。なお、順序は逆でも構わない。まず、制御装置８により、吸音材７を試験体表面から取り除いておく。そして、発明の形態１と同様に、探傷器１からの送信信号により駆動された横波斜角探触子２で発生した超音波が試験体中に送信される。横波斜角探触子２の屈折角は、試験体表面から内部に延びているきず５を検出するために大きく設定されており、一例として８５°程度に設定したものとする。このような横波斜角探触子２から送信される超音波により、試験体内部には横波が伝搬するだけでなく、試験体の表面に沿って表面波も伝搬していく。
【００２２】
ここでは制御装置８により吸音材７が取り除かれた状態であるため、吸音材７による表面波の減衰はなく、溶接部４の余盛り部分へ伝搬し、きず６で散乱される。きず６で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子２でエコーとして受信される。なお、逆の経路を辿る時にも、吸音材７による減衰はない。
【００２３】
図５は、横波斜角探触子２で受信されたエコーを探傷器１に備えられた表示器で表示した探傷図形を示している。吸音材７が試験体から取り除かれているので表面波が減衰せず、その結果として図５に示すようにきず６によるエコーは、亀裂５によるエコーに対するレベルが図３に示した実施の形態１の場合よりも大きいものとなる。一方、試験体内部を伝搬する横波は、母材３中を伝搬した後、溶接部４中を伝搬し、亀裂５に到達する。また、亀裂５で散乱された後は、逆の経路を辿って横波斜角探触子２で受信されるため、吸音材７の影響を受けない。従って、図３に示した実施の形態１の場合と同様に高いレベルで受信される。
【００２４】
また、制御装置８の制御により吸音材７を試験体の所定の探傷面に設置した状態にした場合は、実施の形態１と同じ状況となるので、表面波および横波の伝搬は実施の形態１での説明と同じになる。なお、探傷図形は図３に示したものと同様になる。
【００２５】
以上のように、制御装置８により吸音材７の有無を制御し、それぞれの状態についての探傷試験をすることで、図３または図５の探傷図形が得られる。図５と図３を比較すると、探傷図形において変化するものがきず６からのエコーであり、変化しないものが亀裂５からのエコーとなるので、きず６と亀裂５のエコーを高精度で識別することが可能となる。したがって、亀裂５だけを検出したい場合にも適用でき、きず６だけを検出したい場合にも適用できる。
【００２６】
なお、前記の制御装置８は所謂機械装置である必要はなく、測定者が吸音材７の有無を制御しても構わない。また、吸音材７の材料は特に規定せず、表面波を吸収できるものであれば良い。探傷試験で用いるグリセリンやマシン油などの接触媒質を用いても良いし、水を用いても良い。さらに、吸音材７として接触媒質や水を用いる代わりに、測定者が試験体の所定の位置に接触することにより、吸音材７を設置したのと同様の効果が得られる。
【００２７】
以上説明したように、この発明に係る超音波探傷装置では、屈折角の大きい横波斜角探触子２を用いて試験体中に表面波と横波を伝搬させ、制御装置８により吸音材７の有無の状態を切り替えて検査するので、構造物の強度に殆ど影響を及ぼさないきず６の検出を排除でき、また、きず６と亀裂５のエコーを高精度で識別していずれの検出にも適用でき、検査結果の精度を向上できる効果がある。
また、横波斜角探触子２を用いて構成することにより、きず６が発生する面だけが探触子のアクセスが可能で、しかも片側からしか探傷できないような場合にも適用できる超音波探傷装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る超音波探傷装置の構成を示す構成説明図である。
【図２】図１に示した超音波探傷装置を用いて受信されるエコーの伝搬経路を説明するための説明図である。
【図３】図１に示した超音波探傷装置を用いて探傷試験を行った場合に得られる探傷図形を説明するための模式図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る超音波探傷装置の構成を示す構成説明図である。
【図５】図４に示した超音波探傷装置を用いて探傷試験を行った場合に得られる探傷図形を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  探傷器、２  横波斜角探触子、３  母材、４  溶接部、５  亀裂、６  きず、７  吸音材、８  制御装置。
【図１】
2006200905.tif 000003
【図２】
2006200905.tif 000004
【図３】
2006200905.tif 000005
【図４】
2006200905.tif 000006
【図５】
2006200905.tif 000007