(57)【要約】【課題】被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価する方法、及びこれを用いた斜角超音波探傷方法を提供する。【解決手段】本発明に係る健全性評価方法は、被探傷材Ｐの入射面ＰＯに第１超音波探触子１を対向配置する配置ステップＳ１と、第１超音波探触子から超音波を送信して、被探傷材の入射面から超音波を斜角入射させる送信ステップＳ２と、斜角入射した超音波が被探傷材の入射面と交差する被探傷材の端面ＰＥで反射して生じたエコーである端面エコーを第１超音波探触子で受信する受信ステップＳ３と、端面エコーの強度が第１しきい値Ｔｈ１を超える場合、被探傷材に対する斜角超音波探傷は健全であると判定し、端面エコーの強度が第１しきい値以下である場合、被探傷材に対する斜角超音波探傷は不健全であると判定する健全性評価ステップＳ６とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被探傷材に対する斜角超音波探傷の健全性のうち、前記被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を評価する方法であって、
前記被探傷材の入射面に第１超音波探触子を対向配置する配置ステップと、
前記第１超音波探触子から超音波を送信して、前記被探傷材の入射面から超音波を斜角入射させる送信ステップと、
前記第１超音波探触子から送信され斜角入射した超音波が前記被探傷材の入射面と交差する前記被探傷材の端面で反射して生じたエコーである端面エコーを前記第１超音波探触子で受信する受信ステップと、
前記受信した端面エコーの強度が第１しきい値を超える場合、前記被探傷材に対する斜角超音波探傷は健全であると判定し、前記受信した端面エコーの強度が前記第１しきい値以下である場合、前記被探傷材に対する斜角超音波探傷は不健全であると判定する健全性評価ステップと、
を含むことを特徴とする斜角超音波探傷の健全性評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の斜角超音波探傷の健全性評価方法を用いた斜角超音波探傷方法であって、
前記配置ステップにおいて、前記被探傷材の入射面に第２超音波探触子を対向配置し、
前記送信ステップにおいて、前記第２超音波探触子から超音波を送信して、前記被探傷材の入射面から超音波を斜角入射させ、
前記受信ステップにおいて、前記第２超音波探触子から送信され斜角入射した超音波が前記被探傷材の端面以外の部位で反射して生じたエコーであるきず検出用エコーを前記第２超音波探触子で受信し、
前記受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値を超える場合、前記被探傷材にきずが存在すると判定するきず検出ステップを含む、
ことを特徴とする斜角超音波探傷方法。
【請求項３】
前記第１超音波探触子と前記第２超音波探触子とは同一の超音波探触子であり、
前記被探傷材に対する前記超音波探触子の相対位置に基づき、前記健全性評価ステップ及び前記きず検出ステップのうち実行するステップを切り替える、
ことを特徴とする請求項２に記載の斜角超音波探傷方法。
【請求項４】
前記被探傷材は管であり、
前記配置ステップにおいて、前記第１超音波探触子を前記管の外面に対向配置し、
前記送信ステップにおいて、前記第１超音波探触子から前記管の軸方向に沿って超音波を送信し、
前記受信ステップにおいて、前記管の端面で反射した前記端面エコーを前記第１超音波探触子で受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の斜角超音波探傷の健全性評価方法。
【請求項５】
前記被探傷材は管であり、
前記配置ステップにおいて、前記第１超音波探触子及び前記第２超音波探触子を前記管の外面に対向配置し、
前記送信ステップにおいて、前記第１超音波探触子及び前記第２超音波探触子から前記管の軸方向に沿って超音波を送信し、
前記受信ステップにおいて、前記管の端面で反射した前記端面エコーを前記第１超音波探触子で受信し、前記管の端面以外の部位で反射した前記きず検出用エコーを前記第２超音波探触子で受信し、
前記きず検出ステップにおいて、前記受信したきず検出用エコーの強度が前記第２しきい値を超える場合、前記管に前記管の周方向に延びるきずが存在すると判定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の斜角超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被探傷材に対する斜角超音波探傷の健全性のうち、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価する方法、及びこれを用いた斜角超音波探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
管などの被探傷材に対する超音波探傷の健全性、すなわち、超音波が被探傷材に伝搬して正しく検査できているか否かを評価する方法としては、肉厚測定や二枚割れと称されるきずの検出に用いる垂直超音波探傷を利用するのが一般的である。具体的には、垂直超音波探傷において超音波探触子から送信される縦波超音波が被探傷材の入射面で反射して生じる表面エコーや、縦波超音波が被探傷材の入射面に対向する底面で反射して生じる底面エコーを受信し、受信した表面エコーや底面エコーの強度が所定のしきい値を超える場合、被探傷材に対する超音波探傷は健全であると判定し、しきい値以下である場合、被探傷材に対する超音波探傷は不健全であると判定している。
【０００３】
一方、管の軸方向に延びるきずの検出や、管の周方向に延びるきずの検出には、斜角超音波探傷を利用するのが一般的である。具体的には、斜角超音波探傷において超音波探触子から送信された縦波超音波が被探傷材の入射面で屈折して被探傷材内部に伝搬する際に横波超音波が生じ、この横波超音波が被探傷材の内部で反射して生じたきず検出用エコーの強度が所定のしきい値を超える場合、被探傷材にきずが存在すると判定している。
【０００４】
斜角超音波探傷で用いる横波超音波は、垂直超音波探傷で用いる縦波超音波よりも波長が短く減衰し易い特徴がある。例えば、被探傷材が鋼材である場合、結晶粒界が過度に大きいと、被探傷材内部を伝搬する横波超音波の減衰量が大きくなる。このため、仮に垂直超音波探傷を利用した健全性評価では縦波超音波の減衰量に問題がないため健全であると判定したとしても、実際にきずを検出する際に用いる斜角超音波探傷では横波超音波の減衰量が大きくて、きずの検出に支障を生じる場合も考えられる。このため、斜角超音波探傷の健全性を適切に評価するには、横波超音波を用いた評価が必要である。
【０００５】
例えば、特許文献１の第２図等には、探傷に用いる斜角探触子内に垂直探触子を組み込み、この垂直探触子が送信する縦波超音波で被探傷材の底面エコーを検出し、その高さをカップリングが良好な時と比較してカップリングチェック（超音波探傷の健全性評価）を行う方法が記載されている。この特許文献１の第２図等に記載の方法では、実際にきずを検出する際に用いる斜角超音波探傷の横波超音波で健全性を評価していないので、斜角超音波探傷の健全性を適切に評価できていないという問題がある。また、特許文献１の第２図等に記載の方法は、探触子と被探傷材との接触状態に関係する音響結合の適否を判断する（カップリングチェック）方法であり、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる超音波探傷の健全性の評価については開示も示唆もない。
【０００６】
横波超音波を用いた健全性の評価方法として、横波超音波を発生させることが可能な横波垂直探触子を用いることも考えられるが、横波垂直探触子で探傷するには、粘性の高い特殊な接触媒質を使用する必要がある。管などの製造ラインにおける自動超音波探傷では、接触媒質として通常は水を使用しており、製造ラインで横波垂直探触子を用いることは現実的ではない。
【０００７】
横波超音波を用いた健全性の評価方法として、特許文献１の第１図等には、斜角探触子の主ビームが到達する被探傷材の表面に、探傷用と同一構造の受信用斜角探触子を配置して透過波を受信し、その振幅をカップリングが良好な時と比較してカップリングチェック（超音波探傷の健全性評価）を行う方法が記載されている。この特許文献１の第１図等に記載の方法では、実際にきずを検出する際に用いる斜角超音波探傷の横波超音波で健全性を評価できるという利点を有する。しかしながら、この方法では、受信用斜角探触子を探傷用斜角探触子と反対側に配置する必要がある。例えば、管に適用する場合、探傷用斜角探触子を管の外面側に配置するのであれば、受信用斜角探触子を管の内面側に配置する必要がある。その上、探傷用斜角探触子と受信用斜角探触子との位置関係を高精度に維持する必要がある。このため、設備上の制約が大きく、管などの製造ラインにおける自動超音波探傷には適さない。また、前述の第２図等に記載の方法と同様に、特許文献１の第１図等に記載の方法は、探触子と被探傷材との接触状態に関係する音響結合の適否を判断する（カップリングチェック）方法であり、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる超音波探傷の健全性の評価については開示も示唆もない。
【０００８】
なお、特許文献１の第３図等には、特許文献１の第１図等や第２図等に記載の方法の欠点に鑑みてなされた方法として、斜角振動子から送信し被探傷材の表面で反射した縦波超音波を反射板で反射させ、再び被探傷材の表面で反射させて斜角振動子で受信し、受信した表面エコーの高さをカップリングが良好な時と比較してカップリングチェック（超音波探傷の健全性評価）を行う方法が記載されている。この特許文献１の第３図等に記載の方法では、実際にきずを検出する際に用いる斜角超音波探傷の横波超音波で健全性を評価していないので、斜角超音波探傷の健全性を適切に評価できていない。また、被探傷材の内部を伝搬していない表面エコーを用いて超音波探傷の健全性を評価しているため、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を評価できない。
【０００９】
特許文献２には、アレイ探触子を用いて、被探傷材の表面エコー（縦波超音波）の信号強度に基づき、カップリングチェック（超音波探傷の健全性評価）を行う方法が記載されている。特許文献２に記載の方法でも、特許文献１の第３図等に記載の方法と同様に、実際にきずを検出する際に用いる斜角超音波探傷の横波超音波で健全性を評価していないので、斜角超音波探傷の健全性を適切に評価できていない。また、表面エコーを用いて超音波探傷の健全性を評価しているため、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を評価できない。
【００１０】
特許文献３には、円柱状又は円筒状の被探傷材を周方向に斜角超音波探触子で探傷するに際して、斜角超音波探触子のカップリング状態をモニタする（超音波探傷の健全性を評価する）方法が記載されている。具体的には、特許文献３には、同一構造を有する２つの斜角超音波探触子を並列で且つ超音波の送受信方向が被探傷材の周方向に沿って互いに反対向きになるように配備し、２つの斜角超音波探触子のうち、一方の斜角超音波探触子が超音波を送信し、他方の斜角超音波探触子が被探傷材内部を周回してきた超音波を受信し、他方の斜角超音波探触子が受信した超音波の強度を基に、一方の斜角超音波探触子のカップリング状態を検出することが記載されている。
【００１１】
特許文献３に記載の方法では、実際にきずを検出する際に用いる斜角超音波探傷の横波超音波で健全性を評価できるという利点を有する。しかしながら、この方法では、管のような円筒状の被探傷材に適用する場合、一方の斜角超音波探触子から送信された超音波が被探傷材内部を周回する際、内面と外面での反射を繰り返すことになる。このため、被探傷材の肉厚が小さいと、反射の回数が多くなり、超音波が過度に減衰してしまう結果、健全性を評価できない。このため、適用する被探傷材が極めて肉厚の大きなものに限定されてしまう。同様の理由により、適用する被探傷材が外径の小さなものに限定されてしまう。超音波の減衰を抑制するために、探傷周波数を低くすることも考えられるが、探傷周波数を低くしすぎると、きず検出能が低下するという問題が生じる。また、特許文献３に記載の方法は、斜角超音波探触子と被探傷材との接触状態に関係する音響結合の適否を判断する（カップリングチェック）方法であり、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる超音波探傷の健全性の評価については開示も示唆もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公昭５８−３１８７０号公報
【特許文献２】特開２００８−２８６６３９号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０６７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記の従来技術の問題に鑑みなされたものであり、被探傷材に対する斜角超音波探傷の健全性のうち、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価する方法、及びこれを用いた斜角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】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討し、被探傷材の端面で反射して生じる端面エコーを利用することに着目した。
例えば、被探傷材が管である場合、管の周方向に延びるきずを検出するには、超音波探触子から管の軸方向に沿って超音波を送信して管に斜角入射させる斜角超音波探傷を行うのが一般的である。この際、超音波探触子が管の端部に位置して管の端面に近づくと、管の軸方向に沿って送信した超音波が管の端面で反射して端面エコーが生じ、この端面エコーが超音波探触子に受信されることになる。管の端面は空気等と接しており、いわば管に巨大な欠陥が存在しているのと同等の状態であるため、端面エコーの強度は非常に大きく、超音波探傷において一般的に設定される探傷感度であれば、端面エコーの強度は飽和するレベルである。このため、管の製造ラインにおける自動超音波探傷では、端部の超音波探傷を行わずに、未探傷領域として切り下げたり、磁粉探傷や渦流探傷などの他の探傷方法を用いるのが一般的である。
本発明者は、この端面エコーが生じるまで敢えて超音波探傷を行い、この端面エコーを積極的に利用することで、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価できることを見出し、本発明を完成した。
【００１５】
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、被探傷材に対する斜角超音波探傷の健全性のうち、前記被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を評価する方法であって、以下の各ステップを含むことを特徴とする斜角超音波探傷の健全性評価方法を提供する。
（１）配置ステップ：前記被探傷材の入射面に第１超音波探触子を対向配置する。
（２）送信ステップ：前記第１超音波探触子から超音波を送信して、前記被探傷材の入射面から超音波を斜角入射させる。
（３）受信ステップ：前記第１超音波探触子から送信され斜角入射した超音波が前記被探傷材の入射面と交差する前記被探傷材の端面で反射して生じたエコーである端面エコーを前記第１超音波探触子で受信する。
（４）健全性評価ステップ：前記受信した端面エコーの強度が第１しきい値を超える場合、前記被探傷材に対する斜角超音波探傷は健全であると判定し、前記受信した端面エコーの強度が前記第１しきい値以下である場合、前記被探傷材に対する斜角超音波探傷は不健全であると判定する。
【００１６】
本発明に係る斜角超音波探傷の健全性評価方法によれば、配置ステップで第１超音波探触子を配置し、送信ステップで第１超音波探触子から超音波を送信して被探傷材に斜角入射させる。斜角入射した超音波は横波超音波となる。ここまでのステップは、一般的な斜角超音波探傷と同じであるが、本発明は、受信ステップで被探傷材の端面で横波超音波が反射して生じたエコーである端面エコーを受信し、健全性評価ステップで端面エコーの強度と第１しきい値との大小関係に応じて斜角超音波探傷の健全性を判定する点に、従来に無い特徴を有する。
【００１７】
具体的には、端面エコーの強度が第１しきい値を超える場合、被探傷材に対する斜角超音波探傷は健全であると判定する。すなわち、端面エコーの強度が所定値よりも大きい（第１しきい値を超える）ということは、被探傷材を形成する材料組織の粗密等に応じて横波超音波が過度に減衰していないことを示しているので、斜角超音波探傷は健全であると判定可能である。
一方、端面エコーの強度が第１しきい値以下である場合、被探傷材に対する斜角超音波探傷は不健全であると判定する。すなわち、端面エコーの強度が所定値よりも小さい（第１しきい値以下である）ということは、被探傷材を形成する材料組織の粗密等に応じて横波超音波が過度に減衰していることを示しているので、実際には被探傷材にきずが存在していたとしてもその検出に支障を生じるおそれがあるため、斜角超音波探傷は不健全であると判定可能である。
以上のように、本発明に係る斜角超音波探傷の健全性評価方法によれば、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価することが可能である。
【００１８】
また、前記課題を解決するため、本発明は、前記斜角超音波探傷の健全性評価方法を用いた斜角超音波探傷方法であって、前記配置ステップにおいて、前記被探傷材の入射面に第２超音波探触子を対向配置し、前記送信ステップにおいて、前記第２超音波探触子から超音波を送信して、前記被探傷材の入射面から超音波を斜角入射させ、前記受信ステップにおいて、前記第２超音波探触子から送信され斜角入射した超音波が前記被探傷材の端面以外の部位で反射して生じたエコーであるきず検出用エコーを前記第２超音波探触子で受信し、前記受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値を超える場合、前記被探傷材にきずが存在すると判定するきず検出ステップを含む、ことを特徴とする斜角超音波探傷方法としても提供される。
【００１９】
本発明に係る斜角超音波探傷方法によれば、きず検出ステップにおいて、第２超音波探触子で受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値を超える場合、被探傷材にきずが存在すると判定することになる。一方、第２超音波探触子で受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値以下であったとしても、前述の斜角超音波探傷の健全性評価方法における健全性評価ステップで斜角超音波探傷が不健全であると判定された場合には、実際にはきずが存在する可能性がある。したがい、たとえ第２超音波探触子で受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値以下であったとしても、他の探傷方法を用いて被探傷材を再検査したり、或いは、被探傷材を廃棄処分にするなどの処置をとることが可能である。
すなわち、本発明に係る斜角超音波探傷方法によれば、前述の斜角超音波探傷の健全性評価方法を用いることで、きずの見逃しを抑制して、探傷結果の信頼性を高めることが可能である。
なお、端面エコーの強度は非常に大きいため、端面エコーを検出するための第１しきい値は、きずを検出するための第２しきい値よりも大きな値に設定することが好ましい。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、例えば、第１しきい値と第２しきい値とを同じ値に設定することも可能である。
【００２０】
本発明に係る斜角超音波探傷方法で用いる第１超音波探触子と、第２超音波探触子とは、別の超音波探触子にすることも可能である。すなわち、第１超音波探触子は、被探傷材の端部に位置して端面に近づいたときに斜角超音波探傷の健全性を評価するためだけに用い、第１超音波探触子とは別に用意した第２超音波探触子は、被探傷材の端面以外の部位において斜角超音波探傷できずを検出するためだけに用いることも可能である。ただし、この場合、第１超音波探触子と第２超音波探触子の探傷条件（被探傷材からの離間距離（水距離）、入射角、探傷周波数など）はできるだけ合致させることが好ましい。
しかしながら、本発明に係る斜角超音波探傷方法において、前記第１超音波探触子と前記第２超音波探触子とは同一の超音波探触子であり、前記被探傷材に対する前記超音波探触子の相対位置に基づき、前記健全性評価ステップ及び前記きず検出ステップのうち実行するステップを切り替えることが好ましい。
【００２１】
上記の好ましい方法によれば、第１超音波探触子と第２超音波探触子とが同一の超音波探触子である。すなわち、同一の超音波探触子（同一の探傷条件）を用いて、斜角超音波探傷の健全性を評価すると共にきずを検出するため、実際にきず検出に用いる斜角超音波探傷の健全性をより適切に評価可能である。
なお、被探傷材に対する超音波探触子（第１超音波探触子兼第２超音波探触子）の相対位置は、例えば、被探傷材又は超音波探触子の移動速度を測定することで算出可能である。そして、超音波探触子が被探傷材の端面に近づいて被探傷材の端面で反射した端面エコーを受信するようになる相対位置は、超音波の入射角や被探傷材の厚み等によって幾何学的に予め算出可能であるため、この相対位置に到達する前にはきず検出ステップを実行し、到達後には健全性評価ステップを実行するように、実行するステップを切り替えればよい。
【００２２】
本発明に係る斜角超音波探傷の健全性評価方法を適用する被探傷材としては、超音波の入射面と交差する端面を有し、該端面で超音波が反射して端面エコーが生じる被探傷材である限り、特に限定されるものではなく、例えば板材に適用することも可能である。
ただし、好ましくは、管に適用される。
すなわち、本発明に係る斜角超音波探傷の健全性評価方法において、好ましくは、前記被探傷材は管であり、前記配置ステップにおいて、前記第１超音波探触子を前記管の外面に対向配置し、前記送信ステップにおいて、前記第１超音波探触子から前記管の軸方向に沿って超音波を送信し、前記受信ステップにおいて、前記管の端面で反射した前記端面エコーを前記第１超音波探触子で受信する。
【００２３】
上記の好ましい方法によれば、被探傷材としての管に対する斜角超音波探傷の健全性を適切に評価することが可能である。
【００２４】
同様に、本発明に係る斜角超音波探傷方法を適用する被探傷材としては、超音波の入射面と交差する端面を有し、該端面で超音波が反射して端面エコーが生じる被探傷材である限り、特に限定されるものではなく、例えば板材に適用することも可能である。
ただし、好ましくは、管に適用される。
すなわち、本発明に係る斜角超音波探傷方法において、好ましくは、前記被探傷材は管であり、前記配置ステップにおいて、前記第１超音波探触子及び前記第２超音波探触子を前記管の外面に対向配置し、前記送信ステップにおいて、前記第１超音波探触子及び前記第２超音波探触子から前記管の軸方向に沿って超音波を送信し、前記受信ステップにおいて、前記管の端面で反射した前記端面エコーを前記第１超音波探触子で受信し、前記管の端面以外の部位で反射した前記きず検出用エコーを前記第２超音波探触子で受信し、前記きず検出ステップにおいて、前記受信したきず検出用エコーの強度が前記第２しきい値を超える場合、前記管に前記管の周方向に延びるきずが存在すると判定する。
【００２５】
上記の好ましい方法によれば、被探傷材としての管に対する斜角超音波探傷において、周方向に延びるきずの見逃しを抑制して、探傷結果の信頼性を高めることが可能である。
なお、上記の好ましい方法は、管の中でも、アルミニウム管、銅管、鋼管などの金属管に対してより好ましく適用される。特に、鋼管に最も好ましく適用される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る斜角超音波探傷の健全性評価方法によれば、被探傷材の内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価することが可能である。本発明に係る斜角超音波探傷方法によれば、きずの見逃しを抑制して、探傷結果の信頼性を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る斜角超音波探傷方法で実行するステップの概要を示すフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る斜角超音波探傷方法の概要を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について、被探傷材が管であり、同一の超音波探触子（同一の探傷条件）を用いて、斜角超音波探傷の健全性を評価すると共にきずを検出する場合を例に挙げて説明する。
図１は、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法で実行するステップの概要を示すフロー図である。図２は、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法の概要を説明する説明図である。図２（ａ）は、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法に用いる超音波探触子の配置状態を示す断面図である。図２（ｂ）及び（ｃ）は、超音波探触子で受信したエコー強度（後述の１．０スキップの探傷ゲートで受信したエコー強度）の例を模式的に示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法は、主として、配置ステップＳ１、送信ステップＳ２、受信ステップＳ３、きず検出ステップＳ５及び健全性評価ステップＳ６を含んでいる。以下、各ステップについて、順に説明する。
【００２９】
配置ステップＳ１では、図２（ａ）に示すように、被探傷材の入射面に超音波探触子１を対向配置する。本実施形態では、被探傷材が管Ｐであり、超音波探触子１を管Ｐの外面ＰＯに対向配置する。超音波探触子１は、管Ｐの外面ＰＯの法線方向（本実施形態では鉛直方向）に対して管Ｐの軸方向（Ｘ方向）に傾斜した状態で配置される。
【００３０】
送信ステップＳ２では、超音波探触子１から超音波を送信する。前述のように、超音波探触子１は、管Ｐの外面ＰＯの法線方向に対して管Ｐの軸方向（Ｘ方向）に傾斜した状態で配置されるため、超音波探触子１から送信された超音波は、管Ｐの外面ＰＯから斜角入射し、管Ｐの軸方向に沿って伝搬することになる。超音波探触子１から送信された超音波は、管Ｐの外面ＰＯに到達するまでは縦波超音波であるが、管Ｐの外面ＰＯから管Ｐの内部に伝搬する際に横波超音波になる。
なお、超音波探触子１は、管Ｐに対して、管Ｐの軸方向及び周方向に相対的に移動しながら超音波を送信する。この超音波探触子１の相対的な移動は、これに限るものではないが、例えば、超音波探触子１を固定位置に静止させる一方、スクイズローラ等を用いて管Ｐを周方向に回転させながら軸方向に搬送することで実現可能である。
【００３１】
受信ステップＳ３では、超音波探触子１の管Ｐに対する相対位置に応じたエコーを超音波探触子１で受信する。具体的には、図２（ａ）に実線で示すように、超音波探触子１が管Ｐの端部Ｘ１に位置して端面ＰＥに近づいたとき、超音波探触子１から送信され斜角入射した超音波（横波超音波）が管Ｐの端面ＰＥで反射して生じたエコーである端面エコーを受信することになる。また、図２（ａ）に破線で示すように、超音波探触子１が管Ｐの端部Ｘ１よりも中央側の部位Ｘ２に位置するとき、超音波探触子１から送信され斜角入射した超音波（横波超音波）が管Ｐの端面ＰＥ以外の部位で反射して生じたエコーであるきず検出用エコーを受信することになる。
なお、本実施形態の受信ステップＳ３では、一般的な斜角超音波探傷の場合と同じように、エコーを受信する時間域である探傷ゲートを設定しており、設定した探傷ゲート内にあるエコーのみを受信する。具体的には、本実施形態では、いわゆる０．５スキップ（管Ｐに斜角入射した超音波が初めて管Ｐの内面ＰＩに到達したときに生じるエコーに相当する時点）近傍の探傷ゲートと、いわゆる１．０スキップ（管Ｐに斜角入射した超音波が初めて管Ｐの内面ＰＩで反射した後、管Ｐの外面ＰＯに初めて到達したときに生じるエコーに相当する時点）近傍の探傷ゲートとが設定されており、各探傷ゲート内でエコー（端面エコー及びきず検出用エコー）を受信する。
【００３２】
次いで、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法では、超音波探触子１が管Ｐの端面ＰＥに近づいた相対位置にあるか否かを判定する（図１のＳ４）。具体的には、超音波探触子１が管Ｐの端部Ｘ１に位置して端面ＰＥで反射した端面エコーを受信するようになる相対位置であるか否かを判定する。
管Ｐに対する超音波探触子１の相対位置は、例えば、管Ｐの軸方向（Ｘ方向）についての管Ｐ又は超音波探触子１の移動速度をレーザドップラ速度計等の公知の測定装置を用いて測定し、測定した速度を積分することで算出可能である。そして、超音波探触子１が管Ｐの端面ＰＥに近づいて端面エコーを受信するようになる相対位置は、超音波の入射角や管Ｐの厚み等によって幾何学的に予め算出可能である。
【００３３】
上記のステップＳ４の結果、超音波探触子１が管Ｐの端面ＰＥに近づいていないと判定した場合（図１のＳ４において「Ｎｏ」の場合）、きず検出ステップＳ５を実行する。
きず検出ステップＳ５では、超音波探触子１で受信したきず検出用エコー（超音波探触子１が管Ｐの端部Ｘ１よりも中央側の部位Ｘ２に位置するときに受信したエコー）の強度が第２しきい値Ｔｈ２を超える場合、管Ｐにきずが存在すると判定する。図２（ｂ）に示す例では、部位Ｘ２において、Ｆ１及びＦ２の２箇所でエコーの強度が第２しきい値Ｔｈ２を超えており、管Ｐの外面にきず（管Ｐの周方向に延びるきず）が存在すると判定される。一方、図２（ｃ）に示す例では、部位Ｘ２において、第２しきい値Ｔｈ２を超える強度のエコーは存在しないため、管Ｐにきずが存在するとは判定されない。
きず検出ステップＳ５は、超音波探触子１が管Ｐの端面ＰＥに近づくまで（図１のＳ４において「Ｙｅｓ」になるまで）、繰り返し実行される。
【００３４】
一方、上記のステップＳ４の結果、超音波探触子１が管Ｐの端面ＰＥに近づいていると判定した場合（図１のＳ４において「Ｙｅｓ」の場合）、健全性評価ステップＳ６を実行する。
健全性評価ステップＳ６では、超音波探触子１で受信した端面エコー（超音波探触子１が管Ｐの端部Ｘ１に位置するときに受信したエコー）の強度が第１しきい値Ｔｈ１を超える場合、管Ｐに対する斜角超音波探傷は健全であると判定し、受信した端面エコーの強度が第１しきい値Ｔｈ１以下である場合、管Ｐに対する斜角超音波探傷は不健全であると判定する。図２（ｂ）に示す例では、部位Ｘ１において、エコーの強度が第１しきい値Ｔｈ１を超えており、管Ｐに対する斜角超音波探傷は健全であると判定される。一方、図２（ｃ）に示す例では、部位Ｘ１において、第１しきい値Ｔｈ１を超える強度のエコーは存在しないため、管Ｐに対する斜角超音波探傷は不健全であると判定される。
【００３５】
本実施形態に係る斜角超音波探傷方法では、図２（ｃ）に示す例のように、健全性評価ステップＳ６で管Ｐの斜角超音波探傷が不健全であると判定された場合（図１のＳ７で「Ｎｏ」の場合）、磁粉探傷や渦流探傷などの他の探傷方法を用いて管Ｐを再検査するか、或いは、管Ｐを廃棄処分にする処置をとる（図１のＳ８）。
また、図２（ｂ）に示す例のように、健全性評価ステップＳ６で管Ｐの斜角超音波探傷が健全であると判定され、なお且つ、きず検出ステップＳ５できずが存在すると判定された場合（図１のＳ７及びＳ９で「Ｙｅｓ」の場合）、きずが存在する部位を手入れするか、或いは、管Ｐを廃棄処分にする処置をとる（図１のＳ１０）。
なお、健全性評価ステップＳ６で管Ｐの斜角超音波探傷が健全であると判定され、なお且つ、きず検出ステップＳ５できずが存在すると判定されなかった場合（図１のＳ７で「Ｙｅｓ」、Ｓ９で「Ｎｏ」の場合）、処置をとることなく探傷を終了する。
【００３６】
以上に説明した本実施形態に係る斜角超音波探傷方法によれば、健全性評価ステップＳ６で、端面エコーの強度が第１しきい値Ｔｈ１を超える場合、管Ｐに対する斜角超音波探傷は健全であると判定する。すなわち、端面エコーの強度が所定値よりも大きい（第１しきい値Ｔｈ１を超える）ということは、管Ｐを形成する材料組織の粗密等に応じて横波超音波が過度に減衰していないことを示しているので、斜角超音波探傷は健全であると判定可能である。一方、端面エコーの強度が第１しきい値Ｔｈ１以下である場合、管Ｐに対する斜角超音波探傷は不健全であると判定する。すなわち、端面エコーの強度が所定値よりも小さい（第１しきい値Ｔｈ１以下である）ということは、管Ｐを形成する材料組織の粗密等に応じて横波超音波が過度に減衰していることを示しているので、実際には管Ｐにきずが存在していたとしてもその検出に支障を生じるおそれがあるため、斜角超音波探傷は不健全であると判定可能である。
以上のように、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法によれば、管Ｐの内部での超音波の減衰に関わる健全性を適切に評価することが可能である。
【００３７】
また、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法によれば、きず検出ステップＳ５において、超音波探触子１で受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値Ｔｈ２を超える場合、管Ｐにきずが存在すると判定することになる。一方、超音波探触子１で受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値Ｔｈ２以下であったとしても、健全性評価ステップＳ６で斜角超音波探傷が不健全であると判定された場合には、実際にはきずが存在する可能性がある。したがい、たとえ超音波探触子１で受信したきず検出用エコーの強度が第２しきい値Ｔｈ２以下であったとしても、他の探傷方法を用いて管Ｐを再検査したり、或いは、管Ｐを廃棄処分にする処置をとる（図１のＳ８）ことが可能である。
すなわち、本実施形態に係る斜角超音波探傷方法によれば、きずの見逃しを抑制して、探傷結果の信頼性を高めることが可能である。
【００３８】
なお、本実施形態では、同一の超音波探触子１を用いて、斜角超音波探傷の健全性を評価すると共にきずを検出する場合（同一の超音波探触子１で、きず検出ステップＳ５及び健全性評価ステップＳ６の双方を実行する場合）を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではない。超音波探触子として、第１超音波探触子及び第２超音波探触子を別個に用意し、第１超音波探触子は、管Ｐの端面ＰＥに近づいたときに斜角超音波探傷の健全性を評価するためだけに用い、第２超音波探触子は、管Ｐの端面ＰＥ以外の部位において斜角超音波探傷できずを検出するためだけに用いることも可能である。
【００３９】
本実施形態では、管Ｐの軸方向に沿って超音波を送信する同一の超音波探触子１を用いているため、きず検出ステップＳ５で検出対象とするきずは、管Ｐの周方向に延びるきずである。しかしながら、上記のように、第１超音波探触子及び第２超音波探触子を別個に用意するのであれば、第１超音波探触子は端面エコーを受信するために管Ｐの軸方向に沿って超音波を送信する必要があるが、第２超音波探触子は管Ｐの周方向に沿って超音波を送信するように配置してもよい。これにより、第２超音波探触子で管Ｐの軸方向に延びるきずを検出可能である。この際、第１超音波探触子は、端面エコーを受信して斜角超音波探傷の健全性を評価するためだけに用いてもよいが、健全性を評価するために用いると共に、管Ｐの周方向に延びるきずを検出するために用いることも可能である。これにより、第１超音波探触子及び第２超音波探触子によって、斜角超音波探傷の健全性を評価すると共に、管Ｐの周方向に延びるきず及び軸方向に延びるきずの双方を検出可能である。
【００４０】
また、本実施形態では、被探傷材が管Ｐである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではない。超音波の入射面と交差する端面を有し、該端面で超音波が反射して端面エコーが生じる被探傷材である限り、特に限定されるものではなく、例えば板材に適用することも可能である。
【００４１】
本実施形態に係る斜角超音波探傷方法は、設計上は同材質の被探傷材であるが、被探傷材毎に実際の材質のバラツキが大きいことに起因して、被探傷材毎に超音波の減衰量の変動が大きいような場合に、特に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・超音波探触子（第１超音波探触子、第２超音波探触子）
Ｐ・・・管（被探傷材）
ＰＯ・・・管の外面（被探傷材の入射面）
ＰＥ・・・管の端面（被探傷材の端面）
【図１】
2019060676.tif 000003
【図２】
2019060676.tif 000004