(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配管および第２配管の端面同士を突き合わせて溶接した配管における、前記配管の周方向に連続した配管溶接部の超音波探傷装置であって、
前記第１配管の外周面に配置される第１探触子と、
前記配管溶接部の周方向において前記第１探触子と同じ位置となるように前記配管溶接部を挟んで前記第１探触子に対向して前記第２配管の外周面に配置される第２探触子と、
前記第１探触子および前記第２探触子のそれぞれを連動して、前記溶接部に沿って前記配管の周方向に移動させる移動機構と、
前記第１探触子および前記第２探触子の位置情報を取得する位置センサと、
前記第１探触子および前記第２探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止する干渉防止手段とを備え、
前記第１探触子及び前記第２探触子は、
前記干渉防止手段による制御下で、前記第１探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信した後、前記第２探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信する干渉防止モードと、
前記第１探触子及び前記第２探触子の何れか一方が超音波を発信し、前記第１探触子及び前記第２探触子の他方が超音波を受信するＴＯＦＤモードと、
で動作するように構成され、
前記第１探触子及び前記第２探触子は、それぞれ、前記配管の外周面に沿って前記配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子であり、
前記複数の振動子は、前記配管の周方向において、１８０度以下の中心角を有する円弧状に配列されたことを特徴とする配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項２】
前記干渉防止手段は、第１発信タイミングにて前記第１探触子から超音波を発信させ、該第１発信タイミングから遅延した第２発信タイミングにて前記第２探触子から超音波を発信させるように構成され、
前記移動機構は、前記第２探触子の超音波受信終了時から次の前記第１探触子の超音波発信時までの間に、前記第１探触子及び前記第２探触子を移動させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記第１探触子及び前記第２探触子は、それぞれ、前記配管の周方向における断面が半円形となるように前記複数の振動子が前記配管の周方向に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記第１探触子および前記第２探触子が前記溶接部を挟んで対向して配置され、
前記干渉防止手段は、前記第１探触子と前記第２探触子の超音波発信タイミングをずらすタイミング制御手段であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記第１探触子および前記第２探触子が、前記配管の周方向に等間隔で複数設けられ、
前記移動機構は、少なくとも前記配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ前記第１探触子および前記第２探触子を移動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配管溶接部の超音波探傷装置。
【請求項６】
第１配管および第２配管の端面同士を突き合わせて溶接した配管における、前記配管の周方向に連続した配管溶接部の超音波探傷方法であって、
前記第１配管の外周面に配置される第１探触子と、前記配管溶接部の周方向において前記第１探触子と同じ位置となるように前記配管溶接部を挟んで前記第１探触子に対向して前記第２配管の外周面に配置される第２探触子とをそれぞれを連動させて、前記溶接部に沿って前記配管の周方向に移動させる移動ステップと、
前記第１探触子及び前記第２探触子を用いて前記配管溶接部の探傷を行う探傷ステップと、を備え、
前記探傷ステップは、
前記第１探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信した後、前記第２探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信することで、前記第１探触子および前記第２探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止する干渉防止モードにて前記第１探触子及び前記第２探触子を動作させる第１探傷ステップと、
前記第１探触子及び前記第２探触子の何れか一方が超音波を発信し、前記第１探触子及び前記第２探触子の他方が超音波を受信するＴＯＦＤモードにて前記第１探触子及び前記第２探触子を動作させる第２探傷ステップと、
を含み、
前記第１探触子及び前記第２探触子は、それぞれ、前記配管の外周面に沿って前記配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子であり、
前記複数の振動子は、前記配管の周方向において、１８０度以下の中心角を有する円弧状に配列されたことを特徴とする配管溶接部の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の端面同士を突き合わせて溶接した溶接部の健全性を非破壊で検査する配管溶接部の超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電用プラントのボイラ配管や化学プラントの熱交換器用配管等で使用される配管のうち特に小口径の配管においては、配管の接続に際して突合せ溶接が多く用いられている。突合せ溶接は、開先加工した配管の端面同士を突き合わせて、開先に沿って溶接するものである。突合せ溶接によって接続される配管は、溶接時における溶接不良や経年使用時における劣化などを起因として溶接部にき裂やひび等の溶接欠陥が発生することがある。溶接部に欠陥が存在すると、配管の接合強度が低下したり配管からの漏えいの原因となる。したがって、配管の溶接施工後や運用中の保守点検時に、溶接部の健全性を検査するために非破壊検査が行われている。
【０００３】
配管溶接部の非破壊検査として、従来から放射線透過試験（ＲＴ）が広く利用されている。放射線透過試験は、検査対象部位に放射線を透過させ、材料密度によって放射線の透過する量が変化する性質を用いて配管溶接部の健全部と欠陥部とを判別する方法である。この方法は、検査時間が短く工期を短縮できるという利点がある反面、放射線の人体への影響が大きいので検査中に周囲の人払いを行う必要がある。特に、運用中の検査はほぼ不可能であった。
【０００４】
そこで近年は、溶接部に適用される非破壊検査の別の方法として、装置の取り扱いが容易で運用中であっても検査可能であり、さらには放射線透過試験よりも、割れ状の欠陥や微細なキズ等を精度よく検出可能なことから超音波探傷方法が普及しつつある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、配管の周方向に周回リング案内部を設置し、この軌道上で走行する駆動装置本体を設け、駆動装置本体から配管の長手方向にアームを伸ばし、このアームに沿って超音波探触子を走査して超音波探傷を行うようにした超音波探傷装置が記載されている。さらにこの装置は、配管の長手方向に伸びるアームに第１の超音波探触子と第２の超音波探触子とが取り付けられており、これらの探触子によって溶接部を挟んだ両側を走査するようになっている。
【０００６】
また、特許文献２には、突合せ溶接した配管溶接部を超音波探傷する装置が記載されている。この装置は、超音波探触子が取り付けられた本体と、本体を配管の外周面に沿って移動可能に支持する支持体と、本体を配管の外周面に沿って移動操作するハンドルとを有する。具体的には、溶接部を跨ぐように配管上に本体を設置し、左右の超音波探触子の中間部分に溶接部を一致させた状態で本体を支持する。そして、左側の超音波探触子による検査を行った後、右側の超音波探触子による検査を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１８１１７１号公報
【特許文献２】特開２００４−２９４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、配管の突合せ溶接は、配管の端面に例えばＶ字開先のような開先を設け、この開先の中に溶着金属を溶かし込むとともに配管の一部も溶け込ませて一体化する接合方法であり、配管の肉厚方向にわたって溶接継ぎ手が形成される。したがって、欠陥を見逃すことなく高精度で欠陥を検出するためには、溶接部を挟んで両側から超音波探傷を行う必要がある。
ここで、特許文献１および２に記載される装置はいずれも、２つの超音波探触子を用いて溶接部の両側から超音波探傷を行うようにしているので、精度の高い超音波探傷が可能である。
【０００９】
しかしながら、溶接部を挟んで両側から超音波探傷を行うと、２つの探触子にて発信若しくは受信される超音波同士が相互に干渉してしまい、受信するエコーの強度が増減することによって正確に欠陥を検知できないことがある。特許文献１および２に記載される装置では、干渉を回避するために片側ずつ超音波探触子を走査して超音波探傷を行うようにしているが、これでは検査に時間がかかってしまうという問題があった。特に、ボイラや熱交換器等には多数の配管が用いられるので、配管１本当たりの検査時間の長さが全体の工期に与える時間的影響は大きい。また、上記したように、超音波探傷検査は放射線透過試験に比べて時間を要するため、超音波探傷を用いつつもできるだけ短い検査時間で溶接部の検査を行う技術が求められている。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、溶接部を挟んで両側から超音波探傷を行う場合においても超音波同士の干渉を回避でき、さらに検査時間の短縮化が図れる配管溶接部の超音波探傷装置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】
【００１１】
本発明に係る配管溶接部の超音波探傷装置は、第１配管および第２配管の端面同士を突き合わせて溶接した配管溶接部の超音波探傷装置であって、前記第１配管の外周面に配置される第１探触子と、前記配管溶接部の周方向において前記第１探触子と同じ位置となるように前記配管溶接部を挟んで前記第１探触子に対向して前記第２配管の外周面に配置される第２探触子と、前記第１探触子および前記第２探触子のそれぞれを連動して、前記溶接部に沿って前記配管の周方向に移動させる移動機構と、前記第１探触子および前記第２探触子の位置情報を取得する位置センサと、前記第１探触子および前記第２探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止する干渉防止手段とを備え、前記第１探触子及び前記第２探触子は、前記干渉防止手段による制御下で、前記第１探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信した後、前記第２探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信する干渉防止モードと、前記第１探触子及び前記第２探触子の何れか一方が超音波を発信し、前記第１探触子及び前記第２探触子の他方が超音波を受信するＴＯＦＤモードと、で動作するように構成されたことを特徴とする。
また、一実施形態において、前記干渉防止手段は、第１発信タイミングにて前記第１探触子から超音波を発信させ、該第１発信タイミングから遅延した第２発信タイミングにて前記第２探触子から超音波を発信させるように構成され、前記移動機構は、前記第２探触子の超音波受信終了時から次の前記第１探触子の超音波発信時までの間に、前記第１探触子及び前記第２探触子を移動させるように構成される。
【００１２】
本発明によれば、第１探触子および第２探触子を移動機構によって連動して移動させるとともに、干渉防止手段で第１探触子および第２探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止するようにしている。これにより、超音波同士の干渉を回避しつつ、一方の探触子が配管を約一周する時間で溶接部の両側を超音波探傷することができ、検査時間の短縮化が図れる。従来のように一方の探触子で配管周囲を走査した後、他方の探触子で走査する場合に比べた場合、検査時間を約半分程度まで短くすることができる。
【００１３】
上記配管溶接部の超音波探傷装置において、前記第１探触子および前記第２探触子は、前記配管の長手方向に複数の振動子が配列された直線型フェーズドアレイ探触子であることが好ましい。
このように、第１探触子および第２探触子として、配管の長手方向に複数の振動子が配列された直線型フェーズドアレイ探触子を用いることで、探触子を配管の長手方向に走査することなく、溶接部の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。
【００１４】
上記配管溶接部の超音波探傷装置において、前記第１探触子および前記第２探触子は、前記配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子であることが好ましい。
このように、第１探触子および第２探触子として、配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子を用いることで、第１探触子および第２探触子の配管の周方向の移動機構を簡素化できるとともに、探触子を配管の長手方向に走査することなく、溶接部の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。
【００１５】
上記配管溶接部の超音波探傷装置において、前記干渉防止手段は、前記第１探触子と前記第２探触子の周方向位置を異ならせる手段であることが好ましい。
このように、第１探触子と第２探触子の周方向位置を異ならせることによって、第１探触子と第２探触子とで同時に超音波を発信または受信した場合であっても互いに干渉し合うことがないので、検査時間をより一層短縮化できる。
【００１６】
上記配管溶接部の超音波探傷装置において、前記第１探触子および前記第２探触子が前記溶接部を挟んで対向して配置され、前記干渉防止手段は、前記第１探触子と前記第２探触子の超音波発信タイミングをずらすタイミング制御手段であることが好ましい。
これは、タイミング制御手段によって、第１探触子と第２探触子の超音波発信タイミングをずらすことで超音波の相互干渉を回避する構成としており、これにより第１探触子および第２探触子は溶接部を挟んで対向配置でき、装置構成を簡素化できる。また、本構成によれば、第１探触子および第２探触子は溶接部を挟んで対向配置できることから、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法による超音波探傷を適用することも可能となる。
【００１７】
あるいは、上記配管溶接部の超音波探傷装置において、前記第１探触子および前記第２探触子が、前記配管の周方向に等間隔で複数設けられ、前記移動機構は、少なくとも前記配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ前記第１探触子および前記第２探触子を移動させるようにしてもよい。
このように、配管の周方向に等間隔で複数の第１探触子および第２探触子を設けることによって、配管溶接部の全周を検査する際に、少なくとも配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ移動させればよく、よって検査時間のより一層の短縮化が可能となる。
また、本発明に係る配管溶接部の超音波探傷方法は、第１配管および第２配管の端面同士を突き合わせて溶接した配管溶接部の超音波探傷方法であって、前記第１配管の外周面に配置される第１探触子と、前記配管溶接部の周方向において前記第１探触子と同じ位置となるように前記配管溶接部を挟んで前記第１探触子に対向して前記第２配管の外周面に配置される第２探触子とをそれぞれを連動させて、前記溶接部に沿って前記配管の周方向に移動させる移動ステップと、前記第１探触子及び前記第２探触子を用いて前記配管溶接部の探傷を行う探傷ステップと、を備え、前記探傷ステップは、前記第１探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信した後、前記第２探触子が超音波を発信して前記配管溶接部からの超音波反射信号を受信することで、前記第１探触子および前記第２探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止する干渉防止モードにて前記第１探触子及び前記第２探触子を動作させる第１探傷ステップと、前記第１探触子及び前記第２探触子の何れか一方が超音波を発信し、前記第１探触子及び前記第２探触子の他方が超音波を受信するＴＯＦＤモードにて前記第１探触子及び前記第２探触子を動作させる第２探傷ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、第１探触子および第２探触子を移動機構によって連動して移動させるとともに、干渉防止手段で第１探触子および第２探触子で発信または受信される超音波の相互干渉を防止するようにしている。これにより、超音波同士の干渉を回避しつつ、一方の探触子が配管を約一周する時間で溶接部の両側を超音波探傷することができ、検査時間の短縮化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波探傷装置の全体構成図である。
【図２】図１の探触子配置を示す平面図である。
【図３】図１の超音波探傷装置で実施される超音波探傷を概念的に示す断面図である。
【図４】直線型フェーズドアレイ探触子を示す図である。
【図５】格子型フェーズドアレイ探触子を示す図である。
【図６】探触子の配置例を示す図であり、（Ａ）は溶接部の両側に探触子を１個ずつ配置した場合、（Ｂ）は溶接部の両側に探触子を２個ずつ配置した場合、（Ｃ）は溶接部の両側に探触子を３個ずつ配置した場合、（Ｄ）は溶接部の両側に探触子を４個ずつ配置した場合をそれぞれ示す。
【図７】移動機構の変形例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る超音波探傷装置の全体構成図である。
【図９】図８の探触子配置を示す平面図である。
【図１０】図８の超音波探傷装置で実施される超音波探傷を概念的に示す断面図である。
【図１１】超音波照射の発信タイミングの一例を示す図である。
【図１２】ＴＯＦＤ法を用いた超音波探傷を概念的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２１】
［第１実施形態］
図１乃至３を参照して、本発明の第１実施形態に係る超音波探傷装置について説明する。なお、図１は本発明の第１実施形態に係る超音波探傷装置の全体構成図で、図２は図１の探触子配置を示す平面図で、図３は図１の超音波探傷装置で実施される超音波探傷を概念的に示す断面図である。
本実施形態の超音波探傷装置における検査対象は、火力発電用プラントのボイラ配管や化学プラントの熱交換器用配管等で使用される配管の突合せ溶接部である。具体的には、第１配管１と第２配管２の端面にそれぞれＶ字開先１ａ、２ａを設けて、これらの端面を突き合わせて溶接した溶接部３が検査対象となる。
【００２２】
超音波探傷装置１０は、主として、第１探触子１１および第２探触子１２と、第１探触子１１および第２探触子１２をそれぞれ移動させる第１移動機構２４および第２移動機構２７と、第１探触子１１の第１位置センサ２１および第２探触子１２の第２位置センサ２２と、探触子１１、１２および位置センサ２１、２２に接続される探傷器３０とを備える。
【００２３】
第１探触子１１および第２探触子１２は、例えば、探傷面（配管外周面）から斜めに超音波を入射し、反射波または屈折波を受信する一振動子型の探触子を用いることができる。第１探触子１１と第２探触子１２とは、配管周方向における位置が互いに異なるように配置されている。
【００２４】
第１移動機構２４は、後述する移動制御部３３からの指令に基づいて、第１探触子１１を、第１配管１の外周面に面した状態で溶接部３に沿って周方向に移動させる。例えば図示されるように、第１移動機構２４は、第１の配管に着脱自在に取り付けられるリング状ガイドレール２５と、このガイドレール２５に第１探触子１１を支持しながら該第１探触子１１を周方向に移動させるアーム２６とを有していてもよい。
第２移動機構２７は、後述する移動制御部３３からの指令に基づいて、第２探触子１２を、第２配管２の外周面に面した状態で溶接部３に沿って周方向に移動させる。第２移動機構２７は第１移動機構２４と同様に、リング状ガイドレール２８と、アーム２９とを有していてもよい。なお、第１移動機構２４および第２移動機構２７は上記構成に限定されるものではなく、第１探触子１１および第２探触子１２を配管の周方向に移動させる機構であればどのような構成であってもよい。
【００２５】
上記の第１移動機構２４と第２移動機構２７とは互いに連動して動作する。連動した動作とは、これらの移動機構の速度が一致していなくてもよく、また時間差をもって動作してもよいが、動作する期間の少なくとも一部が重なっていることをいう。ただし、どのような場合であっても、第１探触子１１と第２探触子１２とが、配管周方向に異なるような相対位置関係に維持されるようになっている。
【００２６】
また、第１移動機構２４および第２移動機構２７は、同期して動作することが好ましい。すなわち、第１移動機構２４による第１探触子１１の移動速度と、第２移動機構２７による第２探触子１２の移動速度とが同一であり、且つ移動と停止のタイミングが一致していることが好ましい。
【００２７】
第１位置センサ２１および第２位置センサ２２は、第１探触子１１および第２センサ１２の配管周方向の位置をそれぞれ検出する。位置センサとしては、例えば、回転量、回転角度または回転位置を計測するロータリエンコーダを用いることができる。なお、第１位置センサ２１および第２位置センサ２２のいずれか一方のみを設けた構成としてもよく、この場合、一つの位置センサによって第１移動機構２４および第２移動機構２７のいずれか一方の位置のみを検出し、検出した位置情報に基づいて各移動機構の相対位置関係から他方の位置を算出してもよい。
【００２８】
探傷器３０は、信号処理部３１と位置情報取得部３２と移動制御部３３とを有している。
信号処理部３１は、探触子１１、１２から超音波を発信させる励起指令を生成する。この指令に基づいて、探触子１１、１２では所定のタイミングで超音波パルスを発信する。また、信号処理部３１は、探触子１１、１２が受信した溶接部３からの超音波反射信号に基づいて、溶接部３の欠陥を検出する。欠陥とは、例えば、溶接部のき裂、ひび、割れ、空隙（ブローホール、ピンホール等）などである。このとき、信号処理部３１は、位置センサ２１、２２からの位置情報に基づいて、探触子１１、１２で検出した欠陥の位置を特定することが好ましい。
【００２９】
上記した構成を有する超音波探傷装置１０においては、まず移動制御部３３に位置センサ２１、２２からの位置情報が入力される。移動制御部３３は、位置情報に基づいて第１探触子１１および第２探触子１２の各位置を求め、所定位置に到達したとき、第１移動機構２４および第２移動機構２７に停止指令を出力する。これにより、アーム２６、２９が停止して第１探触子１１および第２探触子１２が所定位置に配置される。信号処理部３１は、移動制御部３３からの停止指令を受けて励起指令を生成する。第１探触子１１および第２探触子１２は、この励起指令に基づいて超音波を溶接部３に向かって同時に発信する。
【００３０】
次いで、第１探触子１１および第２探触子１２は、溶接部３で反射した超音波反射信号を受信する。信号処理部３１には、第１探触子１１および第２探触子１２からの超音波反射信号が入力される。そして、信号処理部３１では、超音波反射信号を受信した後に、移動制御部３３に移動開始指令を出力し、これに応じて移動制御部３３では再び第１移動機構２４および第２移動機構２７に移動指令を出力する。これによって、第１移動機構２４および第２移動機構２７は第１探触子１１および第２探触子１２を配管周方向に所定距離だけ連動して移動させる。これを繰り返すことによって、溶接部３の配管周方向における複数の超音波反射信号が受信される。この複数の超音波反射信号に基づいて、溶接部３の欠陥を検出する。このとき、位置センサ２１、２２で取得される位置情報を用いて、溶接部３の欠陥位置を特定することができる。検出した波形や欠陥位置等の検査結果は、表示部３５に表示させてもよい。
なお、ここでは第１探触子１１および第２探触子１２において超音波を発信または停止する際に、探触子１１、１２の周方向走査を停止させるようにしているが、探触子１１、１２を周方向に走査しながら超音波を発信または停止してもよい。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態では、第１探触子１１および第２探触子１２を移動機構２４、２７によって連動して移動させるとともに、第１探触子１１と第２探触子１２の周方向位置を異ならせるようにしたので、第１探触子１１および第２探触子１２から発信される超音波同士の干渉を回避しつつ、一方の探触子が配管を約一周する時間で溶接部３の両側を超音波探傷することができ、検査時間の短縮化が図れる。従来のように一方の探触子で配管周囲を走査した後、他方の探触子で走査する場合に比べた場合、検査時間を約半分程度まで短くすることができる。
【００３２】
なお、上述の第１実施形態では、一例として、第１探触子１１および第２探触子１２が一振動子型の探触子である場合について説明したが、これらの探触子は、図４および図５に示すようにフェーズドアレイ探触子であってもよい。ここで、図４は直線型フェーズドアレイ探触子を示す図で、図５は格子型フェーズドアレイ探触子を示す図である。
【００３３】
図４において、第１探触子１３および前記第２探触子１４は、配管の長手方向に複数の振動子が配列された直線型フェーズドアレイ探触子となっている。フェーズドアレイ探触子は、複数の振動子におけるパルス電圧のタイミングをずらすことによって、超音波の方向を変化させ、焦点深度を変えて探傷することが可能となっている。したがって、第１探触子１３、第２探触子１４を配管の長手方向に走査することなく、溶接部３の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。この場合においても、第１探触子１３と第２探触子１４とは、配管周方向位置が異なるように配置される。
【００３４】
図５は、格子型フェーズドアレイ探触子１５を示しており、この探触子１５は、配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列され、これらが一体化された構成となっている。同図に示す探触子１５は、一例として断面が半円形となるように複数の振動子が配列されているが、配列はこれに限定されるものではなく、中心角が１８０°以下の円弧状配列であればよい。本実施形態においてこの探触子１５を用いる場合、第１探触子および第２探触子は、配管の周方向に探触子１５が重ならないように配置するか、あるいは探触子１５が重なる場合、後述するように、第１探触子と第２探触子とで対向する振動子の超音波発信タイミングをずらすようにする。なお、図４および図５では、位置センサ２１、２２や移動機構２４、２７や探傷器３０は省略している。
このように、第１探触子および第２探触子として、配管の長手方向および周方向に複数の振動子が配列された格子型フェーズドアレイ探触子１５を用いることで、第１探触子および第２探触子の配管の周方向の移動機構を簡素化できるとともに、探触子を配管の長手方向に走査することなく、溶接部の肉厚方向の欠陥状況を検出することができる。
【００３５】
また、上述の第１実施形態では、第１探触子１１および第２探触子１２が溶接部３の両側に１個ずつ設けられた場合について説明したが、これらの探触子１１、１２をそれぞれ複数個ずつ設けてもよい。その場合、図６の探触子の配置例に示すように、第１探触子１１および第２探触子１２が、配管の周方向に等間隔で複数設けられ、移動機構（図１参照）は、少なくとも配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ第１探触子１１および第２探触子１２を移動させる。
【００３６】
具体的には、図６（Ａ）は図１と同様に、溶接部３の両側に探触子を１個ずつ配置した場合である。この場合、配管の全周を走査しようとすると、探触子１１、１２は周方向に３６０°回転させなければならない。これに対して、図６（Ｂ）は溶接部３の両側に第１探触子１１Ａ、１１Ｂおよび第２探触子１２Ａ、１２Ｂを２個ずつ配置した場合であり、この場合、探触子１１、１２を周方向に１８０°回転させるだけで配管の全周を走査することができる。また、図６（Ｃ）は溶接部３の両側に第１探触子１１Ａ〜１１Ｃおよび第２探触子１２Ａ〜１２Ｃを３個ずつ配置した場合であり、この場合、探触子１１、１２を周方向に１２０°回転させるだけで配管の全周を走査することができる。さらにまた、図６（Ｄ）は溶接部３の両側に第１探触子１１Ａ〜１１Ｄおよび第２探触子１２Ａ〜１２Ｄを４個ずつ配置した場合であり、この場合、探触子１１、１２を周方向に９０°回転させるだけで配管の全周を走査することができる。
このように、配管の周方向に等間隔で複数の第１探触子１１および第２探触子１２を設けることによって、溶接部３の全周を検査する際に、少なくとも配管の周方向に隣り合う探触子間の距離だけ移動させればよく、よって検査時間のより一層の短縮化が可能となる。
【００３７】
また、上述の第１実施形態では、第１探触子１１および第２探触子１２を移動させる第１移動機構２４および第２移動機構２７をそれぞれ設けた場合について説明したが、いずれか一方の移動機構のみを備える構成としてもよい。これは、図７に示すように、第１探触子１１と第２探触子１２とを、これらの周方向位置が異なるようにして連結部材４０で連結している。これにより、第１移動機構２４で第１探触子１１を移動させる時は、連結部材４０で連結された第２探触子１２が同時に移動するようになっている。このように、第１探触子１１および第２探触子１２を互いに連結部材４０で連結することによって、移動機構の部品点数を減らし、簡素化することができる。また、第１探触子１１と第２探触子１２とが同時に移動するので、位置センサは一方のみに設置すればよい。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、図８乃至図１１を参照して、第２実施形態に係る超音波探傷装置について説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図８は本発明の第２実施形態に係る超音波探傷装置の全体構成図で、図９は図８の探触子配置を示す平面図で、図１０は図８の超音波探傷装置で実施される超音波探傷を概念的に示す断面図で、図１１は超音波照射の発信タイミングの一例を示す図である。
【００３９】
超音波探傷装置１０’は、第１実施形態と同様に、主として、第１探触子１１および第２探触子１２と、第１探触子１１および第２探触子１２を移動させる移動機構２４と、第１探触子１１および第２探触子１２を連結する連結部材４１と、位置センサ２１と、探触子１１、１２および位置センサ２１に接続される探傷器３０とを備える。
【００４０】
本実施形態においては、第１探触子１１と第２探触子１２とが、溶接部３を挟んで対向して配置されている。さらに、信号処理部３１が、第１探触子と第２探触子の超音波発信タイミングをずらすタイミング制御手段３４を有している。
すなわち、図１１に示すように、タイミング制御手段３４では、第１探触子１１の発信タイミングから遅延させて第２探触子１２の発信タイミングを設定している。したがって、図１０（Ａ）に示すように第１探触子１１で超音波を発信させて超音波反射信号を受信した後、（Ｂ）に示すように、第１探触子１１における超音波の発信を停止して、第２探触子１２で超音波を発信させて超音波反射信号を受信する。そして、図１１に示すように、第２探触子１２の受信終了次から次の第１探触子１１の超音波発信時までの間で、移動機構２４によって探触子１１、１２を移動させる。
【００４１】
このように、タイミング制御手段３４によって、第１探触子１１と第２探触子１２の超音波発信タイミングをずらすことで超音波の相互干渉を回避することができる。またこれにより、第１探触子１１および第２探触子１２は溶接部３を挟んで対向配置でき、装置構成を簡素化できる。
【００４２】
さらにまた、本構成によれば、第１探触子および第２探触子は溶接部を挟んで対向配置できることから、ＴＯＦＤ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法による超音波探傷を行なうことも可能となる。ＴＯＦＤ法は、例えば、「溶接技術」平成１０年９月号別冊に、『ＴＯＦＤ  新しい超音波探傷法とその活用』と題して開示されている。具体的にＴＯＦＤ法は、図１２に示すように、送信用探触子１７と受信用探触子１８を向かい合わせて配置し、送信用探触子１７から縦波を伝播させ、内在する傷の上端、及び下端で発生した回析波を受信用探触子１８で受信して、この受信信号を用いて解析を行う方法である。
なお、第１探触子１１としてフェーズドアレイ型の送信用探触子１７を用い、第２探触子１２としてフェーズドアレイ型の受信用探触子１８を用いることが好ましい。
このように、回折波を用いるＴＯＦＤ法とフェーズドアレイとを組み合わせて適用することによって、簡便で高精度な超音波探傷が可能となり、欠陥を見逃す可能性も低減できる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述の第１実施形態および第２実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１  第１配管
２  第２配管
３  溶接部
１０  超音波探傷装置
１１、１１Ａ〜１１Ｄ  第１探触子
１２、１２Ａ〜１２Ｄ  第２探触子
２１  第１位置センサ
２２  第２位置センサ
２４  第１移動機構
２７  第２移動機構
３０  探傷器
３１  信号処理部
３２  位置情報取得部
３３  移動制御部
３４  タイミング制御手段
４０、４１  連結部材
【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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【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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