(57)【要約】【課題】探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子を提供すること。【解決手段】溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、前記溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第１探触部及び第２探触部を含む超音波探触子であって、前記第１探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第１振動子を有し、前記第２探触部は、前記幅方向において、前記溶接部に対して前記複数の第１振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する第２振動子を有する。【選択図】図１
2019023590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、前記溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第１探触部及び第２探触部を含む超音波探触子であって、
前記第１探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第１振動子を有し、
前記第２探触部は、前記幅方向において、前記溶接部に対して前記複数の第１振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する第２振動子を有する
超音波探触子。
【請求項２】
前記第１探触部は、前記複数の第１振動子を、超音波が前記複数の領域に放射されるように固定する保持部をさらに有する
請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項３】
前記第１探触部は、相隣接する前記第１振動子同士の間に設けられ、相隣接する前記第１振動子同士の超音波の干渉を抑制する遮蔽部をさらに有する
請求項１に記載の超音波探触子。
【請求項４】
前記複数の第１振動子は、前記幅方向に沿って配列されている
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項５】
前記複数の第１振動子の数は、前記探傷範囲の前記幅方向の長さと前記複数の領域のそれぞれにおける前記幅方向の長さとに応じて決定される
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の超音波探触子。
【請求項６】
溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、前記溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第１探触部及び第２探触部を含む超音波探触子と、
前記第１探触部及び前記第２探触部の第１振動子及び第２振動子に超音波を放射させる駆動信号をそれぞれ出力するとともに、前記第1振動子及び前記第２振動子の出力に基づいて、超音波探傷を行う制御部と
を備え、
前記第１探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射する複数の第１振動子であって、超音波が前記複数の領域に放射されるようにそれぞれ固定されて超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第１振動子を有し、
前記第２探触部は、前記溶接部に対して、前記幅方向で前記複数の第１振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射する第２振動子を有する
超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子（以下、単に「探触子」とも称する）及び超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば球形ガスホルダの定期検査において、突合せ溶接部の超音波探傷が行われている。ここで、球形ガスホルダ指針によれば、パルス反射法及びＴＯＦＤ（Time of Flight Diffraction）法が、適用可能な超音波探傷方法として挙げられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
パルス反射法は、超音波を溶接部に放射し、傷によって反射された超音波を受信することにより、傷を検出する方法である。この方法では、溶接部の傷を見落としなく検出するために、溶接線に対して探触子を平行に移動させるＸ走査、及び溶接線に対して探触子を垂直に移動させるＹ走査を交互に繰り返す必要がある。
【０００４】
一方、ＴＯＦＤ法は、送信側及び受信側の２つの探触子を用いて、これらの探触子を溶接線に対して平行に移動させるとともに、傷の端部で生じる回折波の伝搬時間の差を参照することにより、傷を検出する方法である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４９８８８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本ガス協会，「球形ガスホルダ指針」，ＪＧＡ指  １０４−１３，２０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、パルス反射法は、溶接線に対して探触子を平行及び垂直に繰り返し移動させる必要があり、探傷に長い時間を要するという課題がある。
【０００８】
また、ＴＯＦＤ法は、傷の深さを高精度に測定することができるが、探傷結果の判定に熟練した技術を要し、判定に長時間を要するという課題がある。
【０００９】
そこで、従来の超音波探傷方法の課題を解決するために、探触子から探傷が必要な範囲（以下、「探傷範囲」とも称する）に対して十分な超音波を放射し、溶接部に対して探触子を平行に移動させるＸ走査のみでパルス反射法を行うことにより、探傷に要する時間を従来の超音波探傷方法と比べて大幅に短縮する方法（以下、「パルス反射Ｘ走査法」と称する）が検討されている。
【００１０】
しかしながら、これまで、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することができる探触子を見出すことができていないという課題がある。
【００１１】
そこで、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子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】
【００１２】
本発明の実施の形態の超音波探触子によれば、溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、前記溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第１探触部及び第２探触部を含む超音波探触子であって、前記第１探触部は、前記探傷範囲を前記溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第１振動子を有し、前記第２探触部は、前記幅方向において、前記溶接部に対して前記複数の第１振動子よりも遠い位置に配置され、前記探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、前記瑕疵部で反射された超音波を受信する第２振動子を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施の形態によれば、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態における超音波探傷装置を例示する断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、実施の形態における探触子１００を示す図である。
【図３】瑕疵部２１の位置を検出する処理を説明する図である。
【図４】実施の形態における探触子１００のビームの拡がり範囲を示す図である。
【図５】実施の形態における探触子１００を用いた確認試験の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１６】
［実施の形態］
図１は、実施の形態における超音波探傷装置１を示す断面図である。図１（ａ）は、探触子１００及び探触子２００から超音波が放射されていない状態を示し、図１（ｂ）は、探触子１００のうち、振動子１１２、１１４、１１６のみから超音波が放射されている状態をドットで示し、図１（ｃ）は、探触子２００のみから超音波が放射されている状態をハッチングで示す。
【００１７】
図１では、ＸＹＺ座標系として、紙面垂直方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向と定義する。この超音波探傷装置１は、鋼板１０同士を接続する溶接部２０を含む探傷範囲３０について超音波探傷を行う装置である。
【００１８】
図１には、鋼板１０及び溶接部２０の断面を示す。鋼板１０のＺ軸正方向の表面１１は、例えば球形ガスホルダの外側の面であり、Ｚ軸負方向の表面１２は球形ガスホルダの内側の面である。また、溶接部２０は、Ｘ軸方向に沿って溶接されている部分である。ここでは便宜上、溶接部２０の長さはＸ軸方向であり、溶接部２０の幅はＹ軸方向である。
【００１９】
超音波探傷装置１は、第１探触部である探触子１００、第２探触部である探触子２００及び制御部３００を含む。探触子１００及び探触子２００は、探傷範囲３０にそれぞれ超音波を放射するとともに、溶接部２０に生じた傷等の瑕疵部２１で反射された超音波をそれぞれ受信して、制御部３００に出力する。なお、本実施の形態では、探傷範囲３０を３２ｍｍとしている。探傷範囲３０については、後述する。
【００２０】
具体的には、超音波探傷装置１は、探触子１００及び探触子２００により、表面１１側の内面１３から鋼板１０に超音波を斜め方向にそれぞれ同時に放射させ、鋼板１０の表面１２側の内面１４で超音波を反射させて、探傷範囲３０に超音波を放射する。このとき、溶接部２０に瑕疵部２１が存在すると、超音波が瑕疵部２１で反射され、さらに内面１４で反射されて、探触子１００及び探触子２００でそれぞれ受信される。ここで、この超音波探傷装置１は、例えば厚さが２０ｍｍの鋼板１０に対して、表面１１から４ｍｍ程度の深さの瑕疵部２１を探傷する。なお、瑕疵部２１とは、溶接部２０に生じるひび割れ等である。
【００２１】
また、探触子１００及び探触子２００は、瑕疵部２１の超音波探傷を行う際に、鋼板１０の表面１１に当接して配置される。また、探触子２００は、溶接部２０の幅方向（Ｙ軸方向）において、溶接部２０に対して探触子１００よりも遠い位置に配置されている。ここで、上述したパルス反射Ｘ走査法では、探触子１００及び探触子２００は、溶接部２０の長さ方向（Ｘ軸方向）にのみ移動される。
【００２２】
探触子１００は、複数の振動子１１１〜１１６と端子１２０とを有する。図１（ｂ）に示されるように、振動子１１１〜１１６は、探傷範囲３０を溶接部２０の幅方向（Ｙ軸方向）に複数に区分した複数の領域１１１Ａ〜１１６Ａにそれぞれ超音波を放射する。また、振動子１１１〜１１６は、瑕疵部２１で反射された超音波をそれぞれ受信し、端子１２０から制御部３００に出力する。
【００２３】
探触子２００は、振動子２１０と端子２２０とを有する。振動子２１０は、溶接部２０の幅方向において、溶接部２０に対して振動子１１１〜１１６よりも遠い位置に配置されている。また、振動子２１０は、図１（ｃ）に示されるように、探傷範囲３０の全体に超音波を放射するとともに、瑕疵部２１で反射された超音波を受信し、受信した超音波の強度を表す電気信号を端子２２０から制御部３００に出力する。振動子１１１〜１１６の各々と、振動子２１０とのＹ軸方向の距離は、予め制御部３００の内部メモリに記憶されている。
【００２４】
ここで、振動子１１１〜１１６及び振動子２１０は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸−チタン酸鉛）等の圧電単結晶で構成される薄板状の圧電体の両端に電極を形成し、ポリマーで包み込んだコンポジット振動子である。
【００２５】
これらの振動子１１１〜１１６及び振動子２１０に制御部３００から駆動信号（例えば、５ＭＨｚ）を与えると、薄板状の圧電体が厚さ方向に伸縮することによって、パルス状の超音波を放射する。また、振動子１１１〜１１６よび振動子２１０は、超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生する。
【００２６】
制御部３００は、一例として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)等を含むコンピュータによって実現される。ＲＯＭまたはＨＤＤには、ＣＰＵが実行する各種プログラムが格納されている。
【００２７】
制御部３００は、振動子１１１〜１１６及び振動子２１０の駆動制御（超音波を出力させる制御）、振動子１１１〜１１６及び振動子２１０の超音波の受信レベル等に基づいて、超音波探傷を実行する。超音波探傷とは、瑕疵部２１の位置を検出する処理である。
【００２８】
なお、制御部３００としてのコンピュータに各種機能を持たせるプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータにインストールされる、または、インターネット等のネットワークに接続されるモデム等を介して他のコンピュータシステムからダウンロードされてコンピュータにインストールされる。
【００２９】
制御部３００は、探触子１００及び探触子２００の振動子１１１〜１１６及び振動子２１０に対して、超音波を同時に放射させる駆動信号をそれぞれ出力するとともに、振動子１１１〜１１６及び振動子２１０から出力される電気信号に基づいて、超音波探傷を行う。
【００３０】
すなわち、探触子１００及び探触子２００の振動子１１１〜１１６及び振動子２１０は、制御部３００から入力されるパルス状の駆動信号に応じて、探傷範囲３０に超音波をそれぞれ放射し、瑕疵部２１で反射された超音波をそれぞれ受信する。また、制御部３００は、振動子１１１〜１１６からそれぞれ放射される超音波と振動子２１０から放射される超音波とが重なる箇所について、振動子１１１〜１１６及び振動子２１０で受信された超音波に基づき探傷を行う。
【００３１】
制御部３００は、振動子１１１〜１１６及び振動子２１０からそれぞれ同時に放射され、瑕疵部２１で反射されて、振動子１１１〜１１６のうちの少なくともいずれか１つと、振動子２１０とでそれぞれ受信された超音波の受信レベルが、予め設定された閾値を超えた場合に、瑕疵部２１があると判定して、瑕疵部２１の位置を検出する処理を実行する。なお、処理の詳細については、図３を用いて後述する。
【００３２】
このとき、瑕疵部２１の形状によっては、振動子１１１〜１１６のいずれかから放射され、瑕疵部２１で反射された超音波が、超音波を放射した振動子１１１〜１１６に戻らず、他の振動子１１１〜１１６で受信される可能性がある。この場合でも、瑕疵部２１の位置を特定することができる。
【００３３】
次に、図２を参照しながら、探触子１００の構成について説明する。図２は、実施の形態における探触子１００を示す図であり、図２（ａ）は正面図を示し、図２（ｂ）は右側面図を示している。図２において、探触子１００は、探触子２００とともに、溶接部２０に沿ってＸ軸方向に移動されることにより、超音波探傷を行うためのものである。
【００３４】
図２において、探触子１００は、上述した振動子１１１〜１１６と、端子１２１〜１２６と、筐体１３０と、保持部１４０と、遮蔽部１５０と、吸音部１６０と、配線１７１〜１７６とを有する。振動子１１１〜１１６、保持部１４０、遮蔽部１５１〜１５５、吸音部１６０、及び配線１７１〜１７６は、筐体１３０の内部に設けられている。端子１２１〜１２６は、図１に示した端子１２０を個別に図示したものであり、筐体１３０の外部に設けられて制御部３００と接続されている。
【００３５】
振動子１１１〜１１６は、探傷範囲３０を溶接部２０の幅方向に区分した領域１１１Ａ〜１１６Ａにそれぞれ超音波を放射するために、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して互いに等しい角度で固定され、溶接部２０の幅方向に沿って６個配列されている。振動子１１１〜１１６を溶接部２０の幅方向に沿って配列することにより、探傷範囲３０の全体に渡って、一度に超音波を放射することができる。
【００３６】
保持部１４０は、振動子１１１〜１１６を、超音波が領域１１１Ａ〜１１６Ａに放射されるように、互いに同じ角度を付けて固定する部材であり、樹脂（例えば、アクリル）等で形成されている。保持部１４０は、一例として、筐体１３０の内部に充填された樹脂である。振動子１１１〜１１６は、保持部１４０で固定されることにより、超音波を鋼板１０に入射する角度である屈折角を所定の屈折角（例えば、５０度）として、超音波を鋼板１０に入射する。
【００３７】
なお、鋼板１０の表面１１には、保持部１４０が当接している。また、振動子１１１〜１１６から放射される超音波は、放射後広がりながら進んでいく。保持部１４０を用いることにより、溶接部２０への超音波の入射角度を容易に調整することができる。
【００３８】
遮蔽部１５１〜１５５は、相隣接する振動子１１１〜１１６同士の間に設けられ、振動子１１１〜１１６のいずれかから放射される超音波や鋼板１０の表面１１で反射した反射波が、相隣接する振動子１１１〜１１６で受信され難くするように、超音波を遮蔽する。遮蔽部１５１〜１５５は、ゴムや樹脂、コルク等、超音波を反射しにくい材料で形成されている。遮蔽部１５１〜１５５を設けることにより、相隣接する振動子１１１〜１１６間での超音波の干渉が抑制される。
【００３９】
吸音部１６０は、振動子１１１のＺ軸正方向側に設けられ、振動子１１１〜１１６から放射され、瑕疵部２１で反射されて散乱して戻ってきた不要な超音波や、振動子１１１〜１１６の、鋼板１０とは反対側に放射される超音波を吸収する。吸音部１６０は、ゴムや樹脂等で形成されている。
【００４０】
配線１７１〜１７６は、表面が絶縁体製の保護膜等で保護された金属配線であり、振動子１１１〜１１６と端子１２１〜１２６とをそれぞれ電気的に接続する。
【００４１】
なお、探触子２００は、１つの振動子２１０を有し、遮蔽部を有しない他は、探触子１００と同様の構成を有する。すなわち、探触子２００は、振動子２１０と、端子２２０と、筐体と、保持部と、吸音部と、配線とを有する。探触子１００及び探触子２００の仕様を以下の表１に例示する。探触子２００の筐体、保持部、吸音部は、探触子１００の筐体１３０、保持部１４０、吸音部１６０に対応する。また、探触子２００の配線は、探触子１００の配線１７１〜１７６のうちの１本に対応する。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１より、本実施の形態では、探触子１００の振動子１１１〜１１６に与える駆動信号の周波数を５ＭＨｚとし、探触子２００の振動子２１０に与える駆動信号の周波数を３ＭＨｚとしている。また、探触子１００の６個の振動子１１１〜１１６は、それぞれ５ｍｍ×１０ｍｍの平板形状を有する。また、探触子２００の１個の振動子２１０は、１ｍｍ×１０ｍｍの平板形状を有する。また、探触子１００及び探触子２００の屈折角を、それぞれ５０度及び６８度とする。
【００４４】
ここで、振動子１１１〜１１６の個数は、探傷範囲３０の幅方向の長さと、領域１１１Ａ〜１１６Ａのそれぞれにおける幅方向の長さとに応じて決定されている。パルス反射Ｘ走査法では、探傷が必要な範囲には、十分な超音波が放射されることが前提であるため、この方法に用いられる探触子には、広角に超音波を放射することが求められる。また、傷の位置を求めるためには、超音波を鋼板１０に入射する角度である屈折角が、探触子１００と探触子２００との間で差を持つ必要がある。さらに、傷の位置を精度よく求めるためには、屈折角の差が大きいことが望ましい。
【００４５】
また、探触子２００は、溶接部２０からの距離が探触子１００よりも遠いため、探傷範囲３０の全体、すなわち探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することができる。一方、探触子１００は、溶接部２０からの距離が探触子２００よりも近いため、探触子２００と比べて超音波を放射する角度が小さく（狭く）なる。そのため、広角に超音波を放射することができ、かつ探触子２００よりも小さな屈折角を有する探触子が求められる。そこで、探触子１００を上記のような構成とした。
【００４６】
振動子の数を、探傷範囲３０の幅方向の長さと、領域１１１Ａ〜１１６Ａのそれぞれにおける幅方向の長さとに応じて決定することにより、最小個数の振動子で探触子１００を構成することができる。探傷が必要な範囲について、球形ガスホルダ指針（非特許文献１）では、熱影響部の幅が確認されている場合には、溶接止端部から熱影響部の幅までと定められている。
【００４７】
また、ＡＳＭＥ（American Society of Mechanical Engineers）によれば、球形ガスホルダ指針で定められた探傷範囲に加えて、余裕代６ｍｍを考慮することが規定されている。
【００４８】
また、一般に球形ガスホルダの超音波探傷では、探触子を自走式の機器に搭載することが多く、その場合には、オペレータの操作ミスや、機器のタイヤの滑り等によって、機器が溶接部２からずれて走行するおそれがある。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、探傷が必要な範囲について、溶接ビード幅（１０ｍｍ）、熱影響部の幅（６ｍｍ）、余裕代（６ｍｍ）及び機器のずれ（１０ｍｍ）を考慮して、探傷範囲３０の幅方向の長さを３２ｍｍと定めた。
【００５０】
次に、図２に示した探触子１００について、ビームの拡がり範囲を確認するために、ＪＩＳ  Ｚ  ２３５０−２００２に記載された超音波探触子の性能測定方法に則り、測定を行った。具体的には、横穴対比試験片ＲＢ−ＳＤＨを対象に、図２に示した探触子１００を用いて超音波のビームの拡がり範囲を測定した。
【００５１】
超音波のビームの拡がり範囲を測定するにあたっては、受信した超音波のエコー高さが最も大きくなる探触子１００の位置を定めた後、このエコー高さから６ｄＢ低下した位置まで探触子１００を移動させ、その間に探触子１００が移動した距離に基づいて、ビームの拡がり範囲を測定した。
【００５２】
ここで、図３を用いて瑕疵部２１の位置を検出する処理について説明する。図３は、瑕疵部２１の位置を検出する処理を説明する図である。制御部３００は、振動子２１０によって超音波が受信される場合に、振動子１１１〜１１６のうち、受信レベルが最も大きい振動子（１１１〜１１６のいずれか１つ）が超音波を出力してから受信するまでの時間Ｔ１と、振動子２１０が超音波を出力してから受信するまでの時間Ｔ２とを用いて、受信レベルが最大の振動子（１１１〜１１６のいずれか１つ）と、振動子２１０とから求まる角度θ１、θ２で瑕疵部２１の位置を特定する。
【００５３】
例えば、図３に示すように、振動子１１１の受信レベルが最大である場合には、振動子１１１が超音波を受信するまでの時間Ｔ１と、振動子２１０が超音波を受信するまでの時間Ｔ２とを求める。振動子１１１と振動子２１０と間のＹ軸方向の距離を表すデータは、制御部３００が内部メモリから読み出して入手できる。
【００５４】
時間Ｔ１の半分の時間（Ｔ１／２）に音速を乗じて得る距離Ｌ１は、振動子１１１から出力された超音波が鋼板１０の内面１４で反射されて瑕疵部２１に至るまでの距離である。同様に、時間Ｔ２の半分の時間（Ｔ２／２）に音速を乗じて得る距離Ｌ２は、振動子２１０から出力された超音波が鋼板１０の内面１４で反射されて瑕疵部２１に至るまでの距離である。
【００５５】
従って、距離Ｌ１、Ｌ２、鋼板１０の厚さ、及び、振動子１１１と振動子２１０と間のＹ軸方向の距離を用いれば、角度θ１、θ２を導出することができる。このようにして瑕疵部２１の位置を特定する処理は、振動子１１１の出力面の中心を中心とする半径Ｌ１の円と、振動子２１０の出力面の中心を中心とする半径Ｌ２の円との交点を瑕疵部２１の位置を特定する処理である。
【００５６】
図４は、実施の形態における探触子のビームの拡がり範囲を示す図である。図４において、横軸は探触子１００の測定位置を示し、縦軸はエコー高さ（受信信号のレベル）を示している。また、図４において、１ｃｈ〜６ｃｈは、それぞれ探触子１００の振動子１１１〜１１６に対応している。図４より、１ｃｈ〜６ｃｈにおいて、最大のエコー高さから、６ｄＢ低下するまでに探触子１００が移動した距離は、５４ｍｍであった。
【００５７】
続いて、表１に仕様を示した探触子１００及び探触子２００について、探触子１００のビームの拡がり範囲の測定結果と、探触子２００のビームの拡がり範囲の測定結果とに基づいて、これらの探触子で探傷が可能な範囲を求めた。
【００５８】
実施の形態における探触子１００及び探触子２００により探傷が可能な範囲は、図１に示した振動子１１１〜１１６からそれぞれ放射される超音波と振動子２１０から放射される超音波とが重なる箇所である。図１より、探傷可能な範囲が、探傷が必要な範囲である３２ｍｍを満たしていることが分かる。
【００５９】
なお、図１から、探触子１００の振動子１１１によるビームの拡がり範囲は、溶接部２０の中心を超え、探傷が必要な範囲を超えていることが分かる。パルス反射Ｘ走査法では、溶接部２０の中心よりも探触子側のみを探傷すればよいので、後述する確認試験では、２ｃｈ〜６ｃｈの振動子１１２〜１１６を用いて試験を行うこととした。
【００６０】
次に、表１に仕様を示した探触子１００及び探触子２００を用いて、パルス反射Ｘ走査法により、試験片に形成した傷を検出できるか否かの確認試験を行った。なお、試験片として、高さ２ｍｍのスリット４０を形成した鋼板を用い、スリット４０を探触子１００及び探触子２００側の面に配置して、探傷が可能な範囲の確認を行った。
【００６１】
図５は、実施の形態における探触子１００及び探触子２００を用いた確認試験の概要を示す図である。また、図５でも、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。なお、図５では、制御部３００の図示を省略している。また図５は、探触子１００の振動子１１２、１１４、１１６から超音波が放射されている状態をドットで示すとともに、探触子２００から超音波が放射されている状態をハッチングで示す。また、この確認試験の結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】
2019023590.tif 000004
【００６３】
この確認試験では、溶接部２０の中心とみなした位置からスリット４０までの距離（Ｙ軸方向距離）を０ｍｍ〜３５ｍｍまで変化させ、検出レベルを超えた場合にスリット４０を検出可能とした。ここで、表３に示されるように、２ｃｈ〜６ｃｈを使用した場合、Ｙ軸方向距離が探傷に必要な範囲である３２ｍｍを超える３５ｍｍであっても、スリット４０を検出可能であることが確認できた。
【００６４】
このように、探触子１００に振動子１１１〜１１６を設けることで、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することができることが分かった。また、上記構成の探触子１００及び探触子２００を用いることにより、これらの探触子をＸ軸方向に移動させるだけで、探傷範囲３０を満足する超音波探傷を行うことができる。
【００６５】
実施の形態に係る超音波探触子によれば、溶接部を含む探傷範囲にそれぞれ超音波を放射し、溶接部の瑕疵部で反射された超音波をそれぞれ受信する第１探触部及び第２探触部を含む超音波探触子であって、第１探触部は、探傷範囲を溶接部の幅方向に複数に区分した複数の領域にそれぞれ超音波を放射するとともに、瑕疵部で反射された超音波を受信する複数の第１振動子を有し、第２探触部は、幅方向において、溶接部に対して複数の第１振動子よりも遠い位置に配置され、探傷範囲の全体に超音波を放射するとともに、瑕疵部で反射された超音波を受信する第２振動子を有することにより、探傷が必要な範囲に対して十分な超音波を放射することで、探傷に要する時間を短縮することができる超音波探触子を提供することができる。
【００６６】
なお、以上では、６個の振動子１１１〜１１６を有する探触子１００が、１個の振動子２１０を有する探触子２００よりも瑕疵部２１に近い側に配置する形態について説明した。探触子１００は、６個の振動子１１１〜１１６で探傷範囲３０をカバーするのに対して、探触子２００は、１個の振動子２１０で探傷範囲３０をカバーするため、探触子１００よりも瑕疵部２１から遠い側に配置されている。
【００６７】
なお、振動子１１１〜１１６は、複数あれば幾つあってもよい。また、探触子１００と探触子２００の組を複数組用いて、Ｙ軸方向に並べて超音波探傷を行ってもよい。また、振動子２１０を複数設けてもよい。
【００６８】
以上、本発明の例示的な実施の形態の超音波探触子について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  超音波探傷装置
１０  鋼板
２０  溶接部
２１  瑕疵部
３０  探傷範囲
１００  探触子（第１探触部）
１１１〜１１６  振動子（第１振動子）
１４０  保持部
１５０  遮蔽部
２００  探触子（第２探触部）
２１０  振動子（第２振動子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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