(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管軸方向に形成された溶接ビードを有するＵＯＥ鋼管の内面における溶接ビードの止端部の割れを検出するための超音波探傷方法であって、
前記ＵＯＥ鋼管の外面から超音波ビームが入射されるときの屈折角が４０度以上５５度未満となる第１の横波超音波ビームを出力する第１の探触子を準備する工程と、
前記ＵＯＥ鋼管内での前記第１の横波超音波ビームの伝搬方向が前記溶接ビードの長手方向と略直交し、かつ、前記ＵＯＥ鋼管内面における溶接ビードの両止端部のうち前記第１の探触子との間の距離が短い方の前記止端部に前記第１の横波超音波ビームが伝搬するように、前記第１の探触子を前記ＵＯＥ鋼管の外面上に配置する工程と、
前記配置された第１の探触子から前記第１の横波超音波ビームを出力し、前記ＵＯＥ鋼管を探傷する工程と、
探傷結果に基づいて、内面止端部割れの有無を判断する工程とを備えることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波探傷方法であって、
前記配置する工程では、前記第１の探触子との間の距離が短い方の前記止端部から０．５スキップ距離に前記第１の探触子を配置することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波探傷方法であってさらに、
検査対象となる前記ＵＯＥ鋼管と略同じ横断形状を有し、かつ、内面における溶接ビードに形成された第１の人工孔と、内面における溶接ビード中央に形成された第２の人工孔とを有するサンプル鋼管を準備する工程と、
前記サンプル鋼管内での前記第１の横波超音波ビームの伝搬方向が前記溶接ビードの長手方向と略直交し、かつ、前記サンプル鋼管内面における溶接ビードの両止端部のうち前記第１の探触子との間の距離が短い方の止端部に形成された第１の人工孔に前記第１の横波超音波ビームが入射されるように、前記第１の探触子を前記サンプル鋼管の外面上に配置する工程と、
前記検査対象となるＵＯＥ鋼管を探傷する前に、前記配置された第１の探触子で前記サンプル鋼管を探傷し、前記第１の探触子が前記第１の横波超音波ビームを出力してから前記第１の人工孔のエコーを検知したときの第１の時刻と、前記第２の人工孔のエコーを検知したときの第２の時刻とを求める工程と、
前記検査対象となるＵＯＥ鋼管を探傷するとき、前記第１の時刻から所定時間差分した第３の時刻をゲート始点とし、前記第２の時刻をゲート終点とする監視ゲートを設定する工程とを備え、
前記判断する工程は、前記検査対象のＵＯＥ鋼管を探傷中に前記第１の探触子が受信したエコーのうち、前記監視ゲート内のエコーの強度が所定のしきい値を超えたとき、前記内面止端部割れを検知したと判断することを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の超音波探傷方法であってさらに、
５５度〜７０度の屈折角となる第２の横波超音波ビームを出力する第２の探触子を、前記第２の横波超音波ビームの伝搬方向が前記溶接ビードの長手方向と略直交するように前記溶接鋼管の外面上に配置する工程と、
前記第２の探触子から前記第２の横波超音波ビームを前記ＵＯＥ鋼管内に入射して前記溶接ビードを探傷する工程と、
前記第２の探触子の探傷結果に基づいて、前記溶接ビードの長手方向に沿って形成される縦方向きずの有無を判断する工程とを備えることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項５】
鋼板を曲げ加工してオープンパイプに成形する工程と、
前記オープンパイプの継ぎ目を溶接し、管軸方向に形成された溶接ビードを有する鋼管とする工程と、
前記鋼管の全長を拡管する工程と、
前記拡管された鋼管を斜角探傷法により探傷する超音波探傷工程とを備え、
前記超音波探傷工程は、
前記鋼管の外面から超音波ビームが入射されるときの屈折角が４０度以上５５度未満となる第１の横波超音波ビームを出力する第１の探触子を準備する工程と、
前記鋼管内での前記第１の横波超音波ビームの伝搬方向が前記溶接ビードの長手方向と略直交し、かつ、前記鋼管内面における溶接ビードの両止端部のうち前記第１の探触子との間の距離が短い方の止端部に前記第１の横波超音波ビームが伝搬するように、前記第１の探触子を前記鋼管の外面上に配置する工程と、
前記配置された第１の探触子から前記第１の横波超音波ビームを出力し、前記鋼管を探傷する工程と、
探傷結果に基づいて、内面止端部割れの有無を判断する工程とを含むことを特徴とするＵＯＥ鋼管の製造方法。
【請求項６】
管軸方向に形成された溶接ビードを有するＵＯＥ鋼管の内面における溶接ビードの止端部の割れを検出するための超音波探傷装置であって、
前記ＵＯＥ鋼管の外面から超音波ビームが入射されるときの屈折角が４０度以上５５度未満となる第１の横波超音波ビームを出力する第１の探触子と、
前記探触子を把持し、前記ＵＯＥ鋼管内での前記第１の横波超音波ビームの伝搬方向が前記溶接ビードの長手方向と略直交し、かつ、前記ＵＯＥ鋼管内面における溶接ビードの両止端部のうち前記第１の探触子との間の距離が短い方の前記止端部に前記第１の横波超音波ビームが伝搬するように、前記第１の探触子を前記ＵＯＥ鋼管の外面上に配置可能なマニピュレータと、
前記第１の探触子による超音波探傷結果に基づいて、内面止端部割れの有無を判断するきず評価手段とを備え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】
本発明は、超音波探傷方法、溶接鋼管の製造方法及び超音波探傷装置に関し、さらに詳しくは、溶接鋼管の溶接ビード及びその近傍を探傷するための超音波探傷方法、溶接鋼管の製造方法及び超音波探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＯＥ鋼管に代表される溶接鋼管では、割れや溶け込み不良といった面状きずが溶接ビード内に発生する場合がある。このような溶接ビード内の面状きずを検査するため、超音波探傷試験が実施されている。【０００３】
溶接鋼管の超音波探傷試験は、溶接ビード内部全体を超音波ビームがカバーするように、複数の探触子を配置して行われる。一般的なＫフォーム配置における縦方向きず（溶接ビードの長手方向に沿って形成されたきず）探傷用の探触子の配置は図１のようになる。【０００４】
探触子３は溶接ビード２の中央２Ｃから０．５スキップ距離に配置され、溶接ビード２のうち溶接鋼管１の内面近傍部分を探傷する。探触子４は中央２Ｃから１．０スキップ距離に配置され、溶接ビードのうち溶接鋼管１の外面近傍部分を探傷する。探触子３及び４の各々で送受信される横波超音波ビームＵ３及びＵ４は、探傷周波数や振動子径等により決まる指向角δ３及びδ４で広がりながら溶接鋼管１内を伝搬する。そのため、探触子３及び４の屈折角θ３及びθ４を適切な値に設定することにより、超音波ビームＵ３及びＵ４が溶接ビード２全体をカバーすることができる。図２Ａに示すように、一般的に探触子３及び４の屈折角θが小さいほど、溶接ビード２の中心部分を探傷しにくく、溶接ビード２内に未探傷領域４００が発生する。図２Ｂに示すように、屈折角θが大きいほど、未探傷領域４００の発生を抑制でき、溶接ビード２内全体をカバーできる。溶接ビード２全体をカバーするため、通常、板厚４０ｍｍ以下の溶接鋼管における縦方向きずの探傷には５５〜７０度の公称屈折角を有する探触子が用いられる。【０００５】
従来、溶接鋼管で問題となるきずは、上述した縦方向きずのように溶接ビード内に発生する面状きずであった。しかしながら、最近のＵＯＥ鋼管の高強度化に伴い、溶接鋼管内面における溶接ビードの止端部に発生する割れ（以下、内面止端部割れという）が新たに問題となっている。【０００６】
ＵＯＥ鋼管における内面止端部割れは、以下の工程で発生する。すなわち、溶接時にＨＡＺ（溶接熱影響部）が軟化して部分的に母材よりも強度が低下する。溶接後の拡管により、軟化されたＨＡＺに応力が集中した場合、内面止端部割れが発生する。母材が高強度であるほど、ＨＡＺは軟化しやすく、また、ＵＯＥ鋼管が小径、厚肉であるほど、拡管時に応力集中が生じやすい。したがって、高強度で小径厚肉のＵＯＥ鋼管、特に、６００ＭＰａ以上の引張強度を有し、外径が５００ｍｍ〜１０００ｍｍ、肉厚が１５ｍｍ〜４０ｍｍ程度のＵＯＥ鋼管では、内面止端部割れが発生しやすい。このような内面止端部割れは、従来の縦方向きずを検知するための探触子を用いた探傷では検知しにくい。超音波探傷領域をさらに広げるために、探触子を１．０〜１．５スキップ距離に配置して探傷しても、内面止端部割れは検知されにくい。【０００７】
なお、関連する特許文献として、特開２００２−７１６４８号公報及び特開２００３−２６２６２１号公報が挙げられる。また、関連する非特許文献として、溶接鋼管の超音波探傷法（鉄鋼協会品質管理部会（ＮＤＩ部門）編、１９９９年２月２２日発行、第６０頁〜第６２頁が挙げられる。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、溶接鋼管内面における溶接ビードの止端部に発生する内面止端部割れの検出能を向上できる超音波探傷方法を提供することである。
【０００９】
本発明による超音波探傷方法は、管軸方向に形成された溶接ビードを有する溶接鋼管を斜角探傷法により探傷する。本発明の超音波探傷方法は、４０度以上５５度未満の屈折角となる第１の横波超音波ビームを出力する第１の探触子を準備する工程と、溶接鋼管内での第１の横波超音波ビームの伝搬方向が溶接ビードの長手方向と略直交し、かつ、溶接鋼管内面における溶接ビードの両止端部のうち第１の探触子との間の距離が短い方の止端部に第１の横波超音波ビームが伝搬するように、第１の探触子を溶接鋼管の外面上に配置する工程と、配置された第１の探触子から第１の横波超音波ビームを出力し、溶接鋼管を探傷する工程と、探傷結果に基づいて、内面止端部割れの有無を判断する工程とを備える。
【００１０】
内面止端部割れは、溶接鋼管内面における溶接ビードの止端部から径方向に対して溶接ビードと反対側に３５〜５０度傾斜して延在する。したがって、第１の探触子から出力され、溶接鋼管内面の止端部のうち第１の探触子と近い方の溶接止端部に入射される横波超音波ビームの屈折角を４０度以上５５度未満とすることにより、超音波ビームが内面止端部割れに略垂直に入射され、強い反射エコーを得ることができる。そのため、内面止端部割れに対する検出能が向上する。
【００１１】
好ましくは、配置する工程では、第１の探触子との間の距離が短い方の止端部から０．５スキップ距離に第１の探触子を配置する。
【００１２】
溶接鋼管内面の止端部を超音波探傷する場合、第１の探触子の配置位置は、０．５×（２ｎ−１）（ｎは自然数）スキップ距離となるが、これらのスキップ距離のうち、０．５スキップ距離にすれば、ビーム路程が最も短くなり、集束効果が最も高くなる。そのため、従来の面状きずよりも微小な割れである内面止端部割れに対しても高いエコー強度を得ることができる。
【００１３】
好ましくは、本発明の超音波探傷方法はさらに、検査対象となる溶接鋼管と略同じ横断形状を有し、かつ、内面における溶接ビードの止端部に形成された第１の人工孔と、内面の溶接ビード中央から径方向に沿って形成された第２の人工孔とを有するサンプル溶接鋼管を準備する工程と、サンプル溶接鋼管内での第１の横波超音波ビームの伝搬方向が溶接ビードの長手方向と略直交し、かつ、サンプル溶接鋼管内面における溶接ビードの両止端部のうち第１の探触子との間の距離が短い方の止端部に形成された第１の人工孔に第１の横波超音波ビームが入射されるように、第１の探触子をサンプル溶接鋼管の外面上に配置する工程と、検査対象となる溶接鋼管を探傷する前に、配置された第１の探触子でサンプル溶接鋼管を探傷し、第１の探触子が第１の横波超音波ビームを出力してから第１の人工孔のエコーを検知したときの第１の時刻と、第２の人工孔のエコーを検知したときの第２の時刻とを求める工程と、検査対象となる溶接鋼管を探傷するとき、第１の時刻から所定時間差分した第３の時刻をゲート始点とし、第２の時刻をゲート終点とする監視ゲートを設定する工程とを備える。判断する工程は、検査対象の溶接鋼管を探傷中に第１の探触子が受信したエコーのうち、監視ゲート内のエコーの強度を監視し、監視ゲート内のエコーの強度が所定のしきい値を超えたとき、内面止端部割れを検知したと判断する。
【００１４】
溶接鋼管内面の止端部を超音波探傷する場合、溶接ビードの形状に起因するノイズエコー（以下、このノイズエコーをビード形状ノイズエコーという）が発生し、このノイズエコーを内面止端部割れのエコーとして過検出する可能性が生じる。溶接鋼管内面の止端部の一方を超音波探傷するとき、ビード形状ノイズエコーは、溶接鋼管内面のうち、溶接ビード中央から他方の止端部までの内面で反射することにより発生する。したがって、これらの内面の反射エコーを除く範囲に監視ゲートを設ければよい。本発明では、探傷の対象となる止端部位置と溶接ビード中央位置とにそれぞれ予め人工孔を作成したサンプル溶接鋼管を準備し、検査対象となる溶接鋼管を探傷する前にサンプル溶接鋼管を探傷し、止端部の位置（第１の時刻）と溶接ビード中央の位置（第２の時刻）とを求めておく。そして、求めた溶接ビード中央位置をゲート終点として監視ゲートを設定する。ビード形状ノイズエコーは溶接ビード中央以降に発生するため、監視ゲートの設定によりビード形状ノイズエコーの過検出を防止できる。
【００１５】
また、探傷する止端部の位置から所定のマージン（所定時刻）を差分した位置をゲート始点とすることにより、監視ゲート内に内面止端部割れのエコーを確実に含めることができる。そのため、このような監視ゲートの設定により、内面止端部割れの検出能を向上できる。
【００１６】
好ましくは、本発明の超音波探傷方法はさらに、５５度〜７０度の屈折角となる第２の横波超音波ビームを出力する第２の探触子を、第２の横波超音波ビームの伝搬方向が溶接ビードの長手方向と略直交するように溶接鋼管の外面上に配置する工程と、第２の探触子から第２の横波超音波ビームを溶接鋼管内に入射して溶接ビードを探傷する工程と、第２の探触子の探傷結果に基づいて、溶接ビード内に長手方向に沿って形成される縦方向きずの有無を判断する工程とを備える。
【００１７】
この場合、内面止端部割れの検出だけでなく、溶接ビード内に内在する縦方向きずも検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の溶接鋼管の超音波探傷における、探触子のＫフォーム配置を示す模式図である。
【図２Ａ】超音波探傷における横波超音波ビームの屈折角と探傷領域との関係を説明するための模式図である。
【図２Ｂ】図２Ａと異なる、超音波探傷における横波超音波ビームの屈折角と探傷領域との関係を説明するための他の模式図である。
【図３】内面止端部割れを示す模式図である。
【図４Ａ】従来の探触子で内面止端部割れを探傷する場合の問題点を説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ａと異なる、従来の探触子で内面止端部割れを探傷する場合の問題点を説明するための他の図である。
【図４Ｃ】図４Ａ及び図４Ｂと異なる、従来の探触子で内面止端部割れを探傷する場合の問題点を説明するための他の図である。
【図５】屈折角と内面止端部割れのエコー強度との関係を示す図である。
【図６】探触子の集束係数に対する集束効果を示す図である。
【図７】本実施の形態による超音波探傷方法で用いられる超音波探傷装置の上面図である。
【図８】図７中の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの断面図である。
【図９】図７中のビード検出器の動作を説明するための模式図である。
【図１０】図７中のビード検出器により検出された溶接ビード形状を示す図である。
【図１１】ビード形状ノイズの発生原因について説明するための図である。
【図１２】本実施の形態における監視ゲートを設定するための監視ゲートデータを取得する工程を示すフロー図である。
【図１３】図１２中のステップＳ１で使用されるサンプル溶接鋼管の横断面図である。
【図１４】図１２中のステップＳ２及び３でデータが登録されるゲートテーブルのデータ構造を示す図である。
【図１５】ステップＳ２で得られたエコー信号をＡスコープ法で示す図である。
【図１６】本実施の形態による超音波探傷方法の工程を示すフロー図である。
【図１７】第２の実施の形態で使用する超音波探傷装置の上面図である。
【図１８】第３の実施の形態で使用するアレイ探触子及び制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を援用する。【００２０】
本発明による超音波探傷方法では、溶接鋼管内面における溶接ビードの止端部に向けて４０度以上５５度未満の屈折角となる横波超音波ビームを伝搬する。屈折角を４０度以上５５度未満とした理由は、次のとおりである。【００２１】
本発明者らはまず、複数の内面止端部割れの形態を調査した。その結果、図３に示すように、高強度かつ小径厚肉のＵＯＥ鋼管で発生する内面止端部割れ５は、ＵＯＥ鋼管の径方向ＲＤに対して溶接ビード２と反対側に３５〜５０度傾斜して、止端部２Ｒから母材内部に延在していた。また、割れの深さは止端部２Ｒ表面から約１ｍｍ程度と短かった。このように径方向に対して３５〜５０度傾斜した割れは、縦方向きずを探傷するための従来の屈折角５５度〜７０度の探触子では検出されにくい。図４Ａに示すように、従来の探触子の代表である公称屈折角７０度の探触子６が径方向ＲＤに沿った従来の割れ５（縦方向きずに相当）を探傷する場合、探触子６からＵＯＥ鋼管１内に入射された横波超音波ビームＵ６は、反射源である割れ５で１回反射した後、探触子６に受信される。したがって、探触子６は割れ５を検知できる。同様に、図４Ｂに示すように、探触子６が、径方向ＲＤに対して溶接ビード２と反対側に２０度傾斜した割れ５を探傷する場合、横波超音波ビームＵ６は、割れ５及びＵＯＥ鋼管１の内面ＩＳでそれぞれ反射した後、探触子６に受信される。したがって、探触子６は割れ５を検知できる。【００２２】
しかしながら、図４Ｃに示すように、探触子６が、３５〜５０度の傾斜角を有する内面止端部割れ５を探傷する場合、反射源である内面止端部割れ５で反射された横波超音波ビームＵ６は、探触子６に到達する手前の外面ＯＳで再度反射する。そのため、探触子６は超音波Ｕ６を受信できない。したがって、従来の探触子６は内面止端部割れ５を検知するのが困難である。【００２３】
本発明者は、このような内面止端部割れを検知できる条件を調査するために、種々の屈折角の横波超音波ビームを止端部に入射させて内面止端部割れを探傷した。具体的には、ＵＯＥ鋼管に実際に発生した３５度〜５０度の内面止端部割れ（割れ番号１〜３）に対し、種々の屈折角の横波超音波ビームを用いて超音波探傷試験を実施した。このとき、横波超音波ビームを出力する探触子を内面止端部割れの発生位置（つまり、ＵＯＥ鋼管内面の止端部）から０．５スキップ距離に配置した。また、溶接ビード中央に、径方向に沿って直径１．６ｍｍの人工孔（Drilled Hole）を作成し、作成された人工孔に対し、種々の屈折角の超音波ビームを用いて超音波探傷試験を実施した。このとき、探触子を溶接ビーム中央から０．５スキップ距離に配置した。試験後、各屈折角における内面止端部割れのエコー強度を比較した。【００２４】
図５に調査結果を示す。図５中の縦軸は、人工孔に対する割れ番号１〜３の内面止端部割れのエコー高さ比（以下、相対きずエコー高さという）であり、横軸は、探傷時の屈折角（度）である。相対きずエコー高さが１よりも小さい場合、一般的な縦方向きずよりも検知しにくいことを示す。図５を参照して、ＵＯＥ鋼管の縦方向きずの探傷に用いられる屈折角５５〜７０度の超音波ビームでは、相対きずエコー高さが１倍程度又はそれ以下であったのに対し、屈折角が４０度以上５５度未満の超音波ビームでは、相対きずエコー高さが２倍以上となった。屈折角を４０度以上５５度未満とすることで、横波超音波ビームが内面止端部割れにほぼ垂直に入射され、その結果、より強い反射エコーが得られたものと考えられる。【００２５】
以上より、本発明による超音波探傷方法では、４０度以上５５度未満の屈折角となる横波超音波ビームを出力する探触子を用いて内面止端部割れを検知する。これにより、内面止端部割れの検知能を向上できる。【００２６】
また、横波超音波ビームの屈折角を４０度以上５５度未満とすることにより、従来よりも高い集束効果を得ることができる。そのため、内面止端部割れのような微小な割れに対しても高いエコー強度を得ることができ、内面止端部割れを容易に検知できる。以下、この点について詳述する。【００２７】
図６に示すように、以下の式（１）で示される集束係数Ｊが大きいほど、集束効果が高く、強いエコー強度となる。【００２８】
集束係数Ｊ＝近距離音場限界距離Ｘｏ／鋼中焦点距離ｆｏｐ  （１）【００２９】
図６中の横軸（ｘ／ｆｏｐ）におけるｘはビーム路程である。また、図６中の縦軸Ｐ／Ｐｏのうち、Ｐｏは探触子直近の平均音圧であり、Ｐは音軸（ビーム中心軸）上での音圧である。Ｐ／Ｐｏが高いほど、集束効果が高いことを示す。【００３０】
超音波探傷において、超音波ビームの屈折角が小さいほど、近距離音場限界距離は大きくなる。そのため、屈折角が小さいほど、高い集束効果を得ることができる。屈折角を４０度以上５５度未満とすれば、従来の屈折角（５５〜７０度）よりも屈折角が小さくなるため、従来よりも高い集束効果を得ることができる。その結果、従来の縦方向きずよりも微小な割れである内面止端部割れに対しても高いエコー強度を得ることができる。【００３１】
表１は肉厚３０ｍｍのＵＯＥ鋼管の内面、及び肉厚１５ｍｍのＵＯＥ鋼管の内面を、種々の屈折角で探傷したときの集束係数を示す。なお、探傷周波数は４ＭＨｚとし、鋼中焦点距離はビーム路程と等しいと仮定した。
【表１】
0004816731.tif 000002
【００３２】
表１を参照して、表中の「路程」は、探傷されるＵＯＥ鋼管内面の止端部からの距離であり、「０．５ｓｋｉｐ」とは０．５スキップ距離である。また、「縮小率」とは以下の式（２）で求められる。【００３３】
縮小率＝ｃｏｓθ／ｃｏｓα  （２）【００３４】
ここで、θは横波超音波ビームの屈折角（度）であり、αは横波超音波ビームの入射角（度）である。屈折角が小さいほど、縮小率が大きくなる。これにより見かけの振動子高さが大きくなり、上述のとおり、近距離音場限界距離が大きくなる。【００３５】
表１を参照して、肉厚３０ｍｍのＵＯＥ鋼管及び肉厚１５ｍｍのＵＯＥ鋼管のいずれにおいても、本発明の範囲内である屈折角４５度で最も集束効果が高く、本発明の範囲外である屈折角６０度及び７０度ではいずれも集束効果が低かった。【００３６】
さらに、屈折角４５度における路程を考慮した場合、０．５スキップ距離の方が１．５スキップ距離よりも集束効果が高い。したがって、超音波探傷試験により内面止端部割れを検知する場合、ＵＯＥ鋼管内面の溶接ビードの止端部から０．５スキップ距離に相当する位置に探触子を配置するのが好ましい。【００３７】
［超音波探傷装置の構成］【００３８】
次に、本発明による超音波探傷方法に用いられる超音波探傷装置について説明する。図７及び図８を参照して、本発明の実施の形態による超音波探傷装置１０は、縦方向きず（Longitudinal Flaw：以下、Ｌ方向きずともいう）を検知するための従来の斜角探触子３１〜３４、及び、横方向きず（Transverse Flaw：以下、Ｔ方向きずともいう）を検知するための従来の斜角探触子３５及び３６を備える。超音波探傷装置１０はさらに、内面止端部割れを検知するため斜角探触子３７及び３８を備える。【００３９】
検査対象となる溶接鋼管１は、Ｖ字型の搬送ローラ７０上に置かれ、超音波探傷試験時、管軸方向に搬送されながら超音波探傷される。図８では、溶接鋼管１をＶ字型の搬送ローラ７０上に配置したが、搬送ローラ７０の代わりにＶ字型の架台上に設置してもよい。【００４０】
超音波探傷装置１０はさらに、マニピュレータ５０と、ビード検出器１７と、制御装置１６とを備える。マニピュレータ５０は、各斜角探触子３１〜３８を溶接鋼管１の外面上に接触させるための装置であり、昇降フレーム１１と、レール１２と、アーム１３と、探触子ホルダ１４とを備える。【００４１】
昇降フレーム１１及びアーム１３は、斜角探触子３７及び３８を所定の配置位置に移動する。昇降フレーム１１は、その下面中央部にビード検出器１７が取り付けられ、下面両端部にレール１２が取り付けられる。昇降フレーム１１は、油圧又は電動により昇降し、探触子３７及び３８を溶接鋼管１の外面に接触させる。【００４２】
昇降フレーム１１はさらに、溶接鋼管１の周方向に所定範囲内で回動できる。超音波探傷試験中、昇降フレーム１１は、ビード検出器１７が溶接ビード２の真上に位置するように回動する。たとえば、溶接鋼管１が図８の状態から時計回りに回転し、溶接ビード２がビード検出器１７の真下から右側にずれた場合、昇降フレーム１１も時計回りに回動し、ビード検出器１７が溶接ビード２の真上となる位置で停止する。このように、昇降フレーム１１が溶接ビード２に追従するため、超音波探傷装置１０は、溶接ビード２に対する斜角探触子３７及び３８の相対位置を一定に保つことができる。【００４３】
アーム１３は、水平アーム部材１３１と垂直アーム部材１３２とで構成される。水平アーム部材１３１は電動によりレール１２に沿って水平方向に移動する。垂直アーム部材１３２は下端に探触子ホルダ１４を有する。垂直アーム部材１３２は垂直方向に移動する。アーム１３により、溶接鋼管１内面の止端部２Ｒから斜角探触子３７までの距離（路程）、止端部２Ｌから斜角探触子３８までの距離（路程）を０．５スキップ距離又は１．５スキップ距離に調整できる。【００４４】
図８では斜角探触子３７及び３８を把持するアーム１３について示したが、探触子３１〜３４の各々も同様のアーム（図示せず）でそれぞれ把持され、そのアームにより斜角探触子３１〜３４と溶接ビード２との距離が調整される。同様に、探触子３５及び３６も図示しないアームに把持される。【００４５】
ビード検出器１７は、超音波試験中に溶接鋼管１の溶接ビード２の中央位置を検知する。超音波探傷装置１０は、ビード検出器１７の検知結果に基づいて、マニピュレータ５０を溶接ビード２に追従させる。図９に示すように、ビード検出器１７は、レーザ光源１７１と、ＣＣＤカメラ１７２とを備える。レーザ光源１７１が溶接ビード２にレーザ光を照射し、ＣＣＤカメラ１７２は、溶接ビード２のうち、レーザ光に照射された部分を撮影する。これにより、超音波探傷装置１０は、図１０に示すような溶接鋼管１の外面の横断形状を示す画像を取得する。制御装置１６は、取得された画像に基づいて、溶接ビード２の中央位置を算出する。超音波探傷装置１０は、制御装置１６により算出された中央位置に基づいて、マニピュレータ５０を移動させる。【００４６】
制御装置１６は、斜角探触子３１〜３８の配置位置を決定し、昇降フレーム１１及びアーム１３等により、決定した配置位置に各探触子を移動する。制御装置１６はさらに、各斜角探触子３１〜３８を制御する。以下、斜角探触子３１〜３８のうち、斜角探触子３７及び３８を制御するための制御装置１６の構成を説明する。【００４７】
図７を参照して、制御装置１６は、パルサ１８と、増幅器１９と、きず評価器２０とを備える。パルサ１８は、スパイク状のパルスを斜角探触子３７及び３８に印加する。斜角探触子３７及び３８は、パルサ１８からパルスを受け、内部の圧電振動子から横波超音波ビームを鋼管中に伝搬させる。内面止端部割れで反射された横波超音波ビーム（エコー）は、斜角探触子３７及び３８に受信され、電気信号（以下、エコー信号という）に変換される。エコー信号は斜角探触子３７及び３８から増幅器１９に出力される。【００４８】
増幅器１９は、エコー信号を増幅する。増幅器１９は、プリアンプ１９１と、フィルタ１９２と、メインアンプ１９３とを備える。プリアンプ１９１は、受信されたエコー信号を増幅する。フィルタ１９２は、プリアンプ１９１により増幅されたエコー信号からノイズを除去する。メインアンプ１９３は、フィルタ１９２を通過したエコー信号を増幅する。増幅器１９で増幅されたエコー信号は、きず評価器２０に入力される。【００４９】
きず評価器２０は、監視ゲートデータが登録されたハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０１と、監視ゲート設定部２０２と、きず評価部２０３と、イベント発生部２０４とを備える。監視ゲート設定部２０２は、ＨＤＤ２０１から読み出された監視ゲートデータに基づいて、エコー信号に対して監視ゲートを設定する。監視ゲートの設定方法については後述する。評価部２０３は、超音波探傷試験中、設定された監視ゲート内のエコー信号が所定のしきい値を越えたとき、超音波探傷した位置に内面止端部割れが内在していると判断する。イベント発生部２０４は、評価部２０３が内面止端部割れを検知したとき、オペレータに通知したり、図示しないマーキング装置にマーキングを指示したりする。【００５０】
［探触子］【００５１】
斜角探触子３７及び３８は、溶接ビード２と直交する同一線上に互いに対向して配置される。斜角探触子３７及び３８は、４０度以上５５度未満の屈折角となる横波超音波ビームを出力し、斜角探傷法により内面止端部割れを検知する。【００５２】
同様に、斜角探触子３１及び３２は溶接ビード２と直交する同一線上に互いに対向して配置され、斜角探触子３３及び３４は、溶接ビード２と直交する同一線上に互いに対向して配置される。斜角探触子３１〜３４は、５５度〜７０度の屈折角となる超音波ビームを出力する。斜角探触子３１及び３２は、溶接鋼管１内面近傍に内在するＬ方向きずを検知する。斜角探触子３３及び３４は、溶接鋼管１外面近傍に内在するＬ方向きずを検知する。斜角探触子３５及び３６は、溶接ビード２上で互いに対向して配置される。斜角探触子３５及び３６は、Ｔ方向きずを検知する。【００５３】
斜角探触子３７及び３８は溶接鋼管１内面の溶接止端部２Ｌ及び２Ｒ及びそれらの近傍を探傷するが、それ以外の領域を探傷できない。つまり、斜角探触子３７及び３８だけでは、溶接鋼管１内外面のＬ方向きずを検知できない可能性が生じる。斜角探触子３１〜３４を配置することにより、溶接ビード２内部全体を探傷でき、Ｌ方向きずを検知することが可能となる。【００５４】
各斜角探触子３１〜３４、３７及び３８は、くさびと、くさび上に配設された圧電振動子とを備える。圧電振動子は、ニオブ酸鉛系磁器、チタン酸鉛系磁器、ニオブ酸リチウム系磁器等のセラミック系圧電振動子であってもよいし、ＰＺＴ−エポキシコンポジット振動子でもよい。好ましくは、圧電振動子は、ＰＺＴ−エポキシコンポジット振動子とする。ＰＺＴ−エポキシコンポジット振動子はセラミック系圧電振動比と比較してダンピング性能が高いため、近接エコーの分離が容易であり、きずエコーとビード形状ノイズエコーとを識別しやすいためである。【００５５】
斜角探触子３１〜３４、３７及び３８の各々は、液状接触媒体である水を介して溶接鋼管１の外面上に配置され、溶接鋼管１内部に横波超音波ビームを入射する。【００５６】
斜角探触子３５及び３６は圧電振動子を有するが、くさびを有さない。探触子３５及び３６は溶接ビード２上に配置される。溶接ビード２の表面形状は、母材の外面形状よりもなめらかでない。そのため、くさびを備えた斜角探触子は横波超音波ビームを溶接ビード２内に安定して入射できない。斜角探触子３５及び３６はくさびを有さず、液状接触媒体である水を介して圧電振動子から横波超音波ビームを出力するため、安定した横波超音波ビームを溶接ビード２内に入射できる。【００５７】
［監視ゲート設定方法］【００５８】
次に、溶接鋼管１内面における溶接ビードの両止端部を探触子３７及び３８で探傷して得られたエコー信号に対する監視ゲートの設定方法について説明する。【００５９】
超音波ビームは所定の指向角で広がりながら伝搬する。そのため、図１１に示すように、溶接ビード２の溶接止端部２Ｌを斜角探触子３８で探傷する場合、溶接鋼管１内面における溶接ビード２のうち、溶接ビード中央位置２Ｃと溶接止端部２Ｒとの間の内面２００上に超音波ビームが伝搬され、内面２００で反射する場合がある。この反射エコーがビード形状ノイズエコーとして検出される。４０度以上５５度未満の屈折角を有する斜角探触子３７及び３８を用いた場合、ビード形状ノイズエコーの強度が大きくなるため、ビード形状ノイズエコーが内面止端部割れのエコーと誤認され過検出される可能性がある。【００６０】
そこで、本発明では、超音波探傷により得られたエコー信号に対して、次に示す方法により監視ゲートを設定し、ビード形状ノイズエコーの過検出を防止する。図１２及び図１３を参照して、まず、検査対象となる溶接鋼管１と同じ外径、同じ肉厚、同じ鋼種を有するサンプル溶接鋼管１００を準備する（Ｓ１）。サンプル溶接鋼管１００の溶接ビード２には、３つの人工きずＩ１〜Ｉ３が予め加工されている。人工きずＩ１及びＩ３は、内面止端部割れが発生し得る位置に加工されている。具体的には、人工きずＩ１は、止端部２Ｒから母材内部に向かって、径方向に対して溶接ビード２と反対側に３５〜５０度傾斜して加工されている。人工きずＩ３は、止端部２Ｌから母材内部に向かって、径方向に対して溶接ビード２と反対側に３５〜５０度傾斜して加工されている。人工きずＩ２は、溶接ビード２の中央位置２Ｃから径方向に沿って加工されている。【００６１】
続いて、サンプル溶接鋼管１００の止端部２Ｒ及び２Ｌを探触子３７及び３８で探傷する。まず、サンプル溶接鋼管１００内面における両止端部２Ｒ及び２Ｌのうち、斜角探触子３７との距離が短い方の止端部２Ｒから０．５スキップ距離に斜角探触子３７を配置する。次に、斜角探触子３７で人工きずＩ１及びＩ２のエコーを検知する（Ｓ２）。このとき、人工きずＩ１及びＩ２のエコー強度が最大になるように、探触子３７の配置位置を微調整する。調整後、制御装置１６は、探触子３７の配置位置を、サンプル溶接鋼管の外径（ｍｍ）、肉厚（ｍｍ）、鋼種と対応付けて図１４に示すゲートテーブルに登録する。ゲートテーブルは、ＨＤＤ２０１に格納されており、斜角探触子ごとに作成される。以上の方法により、超音波試験時の探触子３７の配置位置が決定される。超音波探傷装置１０は、斜角探触子３８についても斜角探触子３７と同様に配置位置を微調整し、制御装置１６は、調整後の探触子３８の配置位置を探触子３８用のゲートテーブルに登録する。【００６２】
配置位置を調整後、きず評価器２０は、斜角探触子３７が受信した人工きずＩ１及びＩ２のエコー信号を検知する。このとき、きず評価器２０内の監視ゲート設定部２０２は動作せず、増幅器１９から出力されたエコー信号は、評価部２０３に入力される。評価部２０３に入力されたエコー信号をＡスコープ法で示した図を図１５に示す。【００６３】
図１５を参照して、評価部２０３は、斜角探触子３７が横波超音波ビームをサンプル溶接鋼管１００に入射した後人工きずＩ１を検知したときの時刻、換言すれば、パルサ１８がパルスを出力した時刻ｔ０後、しきい値を越えるエコー強度ＥＩ１を最初に検知した時刻ｔ１（以下、止端部割れ検知時刻ｔ１という）を取得する。評価部２０３はさらに、斜角探触子３７が人工きずＩ２を検知した時刻、換言すれば、斜角探触子３７が時刻ｔ０以降にしきい値を越える２つ目のエコー強度ＥＩ２を検知した時刻ｔ２（以下、ノイズエコー検知時刻ｔ２という）を取得する。取得された止端部割れ検知時刻ｔ１及びノイズエコー検知時刻ｔ２は、サンプル溶接鋼管１００の外径（ｍｍ）、肉厚（ｍｍ）、及び鋼種と対応付けて斜角探触子３７用のゲートテーブルに登録される（Ｓ３）。探触子３８についても同様に、止端部割れ検知時間及びノイズエコー検知時間を測定し、探触子３８用のゲートテーブルに登録する（Ｓ３）。以上の動作により、監視ゲートデータ（ｔ１及びｔ２）がゲートテーブルに登録される。登録後、サンプル溶接鋼管１００の超音波探傷を終了する。【００６４】
超音波探傷装置１０は、検査対象となる溶接鋼管１に対して超音波探傷試験を実施するとき、監視ゲートデータを用いて監視ゲートを設定する。図１５を参照して、きず評価器２０内の監視ゲート設定部２０２はまず、ＨＤＤ２０１内のゲートテーブルを参照し、検査対象となる溶接鋼管１の外径、肉厚及び鋼種に対応する止端部割れ検知時刻ｔ１及びノイズエコー検知時刻ｔ２を取得する。取得後、監視ゲート設定部２０２は、監視ゲートの始点となるゲート始点ｔｓを式（３）により算出する。【００６５】
ゲート始点ｔｓ＝ｔ１−△ｔ／２  （３）【００６６】
ここで、△ｔは、超音波探傷試験中、マニピュレータ５０の溶接ビード２に対する追従誤差に基づいて予め設定された値（通常±２ｍｍに相当する時間）である。マニピュレータ５０は、ビード検出器１７の情報に基づいて回動しながら溶接ビード２に追従するものの、追従するまでに若干の時間を要するため、所定のマージン（通常±２ｍｍ程度）だけ溶接ビード直上からずれる場合がある。したがって所定のマージンに基づいて所定時間△ｔを予め設定し、ＨＤＤ２０１に記憶しておく。以上に方法により、ゲート始点ｔｓが設定される。【００６７】
続いて、監視ゲート設定部２０２は、監視ゲートの終点であるゲート終点ｔｅを決定する。監視ゲート設定部２０２は、ノイズエコー検知時刻ｔ２をゲート終点ｔｅとする。ビード形状ノイズエコーは溶接ビード２の形状に依存するため、その発生位置を特定するのは困難である。しかしながら、ビード形状ノイズエコーが発生しない範囲を特定することは可能である。【００６８】
図１１を参照して、斜角探触子３８から出力された横波超音波ビームが溶接鋼管１の内面にほぼ垂直に入射したとき、その反射エコーは斜角探触子３８に受信される。溶接ビード２の形状は中央位置２Ｃを頂点とした凸形状である。そのため、内面２００のいずれかの部分で斜角探触子３８からの横波超音波ビームがほぼ垂直に入射され、反射エコーとして斜角探触子３８に受信され得る。しかしながら、横波超音波ビームは止端部２Ｌから溶接ビード中央位置２Ｃまでの間の内面３００に垂直に入射されることがないため、少なくとも内面３００ではビード形状エコーが発生しない。したがって、人工きずＩ２により特定される溶接ビード２の中央位置２Ｃ（時刻ｔ２）をゲート終点ｔｅとすれば、ビード形状ノイズはゲート終点ｔｅ以降に発生するため、ビード形状ノイズを過検出するのを防止できる。【００６９】
監視ゲート設定部２０２は、超音波探傷試験時、上述の方法で設定されたゲート始点ｔｓからゲート終点ｔｅまでの範囲を監視ゲートＴＧ（Time Gate）に設定する。これにより、ビード形状ノイズエコーを過検出するのを防止でき、内面止端部割れの検知精度を向上できる。【００７０】
［溶接鋼管の製造方法］【００７１】
以上の構成を有する超音波探傷装置１０を用いた超音波探傷方法について説明する前に、まず、検査対象となる溶接鋼管の製造方法について説明する。【００７２】
初めに、Ｃプレス、Ｕプレス、Ｏプレス又はロール成形等の周知の曲げ加工方法により鋼板を曲げ加工してオープンパイプを形成する。次に、形成されたオープンパイプの継ぎ目を周知の溶接方法により溶接して溶接鋼管にする。溶接後、溶接鋼管の内面の寸法精度を向上させるために、溶接鋼管全長を拡管する。【００７３】
拡管された溶接鋼管には、拡管に起因した内面止端部割れが内在している場合がある。そこで、拡管後の溶接鋼管を検査対象として、本実施の形態による超音波探傷を実施する。以下、本発明による超音波探傷方法について説明する。【００７４】
［超音波探傷方法］【００７５】
図１６を参照して、まず、斜角探触子３７及び３８を搭載した超音波探傷装置１０を準備し、検査対象となる溶接鋼管１を超音波探傷装置１０の搬送ローラ７０上に配置する（Ｓ１１）。続いて、斜角探触子３７及び３８を溶接鋼管の外面に配置する（Ｓ１２）。このとき、超音波探傷装置１０は、ＨＤＤ２０１内の斜角探触子３７及び３８のゲートテーブルを参照して、検査対象溶接鋼管と同じサイズ（外径、肉厚）及び鋼種のレコードに登録された配置位置データを読み出す。そして、マニピュレータ５０を動かして読み出された配置位置に探触子３７及び３８を接触させる。これにより、溶接鋼管１内での横波超音波ビームの伝搬方向が溶接ビード２の長手方向と略直交し、かつ、溶接鋼管１内面における溶接ビード２の両止端部２Ｌ及び２Ｒのうち斜角探触子３７との間の距離が短い方の止端部２Ｒに４０度以上５５度未満の横波超音波ビームが伝搬するように、斜角探触子３７が配置される。同様に、止端部２Ｌに４０度以上５５度未満の横波超音波ビームが伝搬するように、斜角探触子３８が配置される。なお、他の斜角探触子３１〜３６も溶接鋼管１の外面上に配置される。【００７６】
次に、評価部２０３は、監視ゲートを設定する（Ｓ１３）。評価部２０３は、斜角探触子３７用のゲートテーブルを参照し、検査対象の溶接鋼管１と同じサイズ（外径、肉厚）及び鋼種のレコードに登録された止端部割れ検知時刻ｔ１及びノイズエコー検知時刻ｔ２を読み出す。次に、評価部２０３は、式（３）に基づいてゲート始点ｔｓを算出し、ゲート始点ｔｓからゲート終点ｔｅ（つまりノイズエコー検知時刻ｔ２）までの範囲を監視ゲートＴＧとする。斜角探触子３８についても同様に、監視ゲートＴＧを設定する。【００７７】
監視ゲートＴＧを設定後、超音波探傷装置１０は超音波探傷試験を実施する（Ｓ１４）。超音波探傷試験は斜角探傷法に基づいて実施される。超音波探傷試験を実施中、溶接鋼管１は管軸方向に搬送される。超音波探傷装置１０は、ビード検出器１７によりマニピュレータ５０を溶接鋼管１の溶接ビード２に追従させながら、内面止端部割れの有無を調査する。内面止端部割れの有無はきず評価器２０により判断される。【００７８】
きず評価器２０内の評価部２０３は、斜角探触子３７により受信されたエコー信号のエコー強度が、監視ゲートＴＧ内で所定のしきい値を越えたか否かを判断する。判断の結果、監視ゲートＴＧ内のエコー強度がしきい値未満である場合、評価部２０３は内面止端部割れが内在していないと判断する。一方、監視ゲートＴＧ内のエコー強度がしきい値を越えたとき、評価部２０３は探傷した位置で内面止端部割れが内在していると判断する。このとき、イベント発生部２０４は警告音を出力したり、超音波探傷装置１０内に装備されたマーキング装置（図示せず）に内面止端部割れが検知された箇所にマーキングをするよう指示する。きず評価器２０は、斜角探触子３８により受信されたエコー信号についても同様の判断を行う。【００７９】
ステップＳ１４において、他の斜角探触子３１〜３６も横波超音波ビームを入射し、内外面のＬ方向きずとＴ方向きずとを探傷する。したがって、超音波探傷装置１０は、溶接ビード２全体を超音波探傷することができる。【００８０】
以上のとおり、４０度以上５５度未満の屈折角の横波超音波ビームを入射できる斜角探触子３７及び３８を備え、これらの斜角探触子３７及び３８から溶接止端部２Ｌ及び２Ｒに向けて横波超音波ビームを入射することで、内面止端部割れの検出能が向上する。さらに、上述の方法でゲート始点ｔｓ及びゲート終点ｔｅを決定した監視ゲートＴＧを用いて内面止端部割れの有無を判断することで、ビード形状ノイズエコーを過検出するのを防止できる。また、斜角探触子３１〜３６により従来の探傷対象であるＬ方向きず及びＴ方向きずも探傷できる。【００８１】
なお、本実施の形態では、ゲートテーブルに溶接鋼管のサイズ及び鋼種を登録したが、サイズのみ登録してもよい。つまり、超音波探傷装置１０は、溶接鋼管のサイズに応じて監視データを読み出し、監視ゲートを設定してもよい。また、サンプル溶接鋼管１００の横断形状（外径、肉厚等）を検査対象となる溶接鋼管１のサイズと厳密に同一にしなくてもよい。外径及び肉厚の誤差が±１０％程度あるサンプル溶接鋼管１００に基づくゲートテーブルデータを用いても、上述の方法により検査対象となる溶接鋼管１を探傷可能であり、内面止端部割れを検知できる。【００８２】
また、斜角探触子３７、３８の配置位置を止端部２Ｒ、２Ｌから０．５スキップ距離としたが、１．５スキップ距離に配置しても本発明の効果をある程度得ることができる。ただし、０．５スキップ距離に配置した方がより高い集束効果を得られるため、好ましくは０．５スキップ距離に斜角探触子３７及び３８を配置する。なお、斜角探触子３７及び３８を０．５スキップ距離に相当する位置に厳密に配置する必要はなく、０．５スキップ距離から若干ずれた位置に配置されても、本発明の効果をある程度奏する。【００８３】
［第２の実施の形態］【００８４】
第１の実施の形態では、溶接ビード２に直交する同一直線上に斜角探触子３７及び３８を配置したが、図１７に示すように、斜角探触子３７及び３８を同一直線上に配置するのではなく、互いに溶接ビード２の方向にずらして配置してもよい。この場合、斜角探触子３７及び３８から送信された超音波ビームが互いに干渉するのを抑制できる。【００８５】
［第３の実施の形態］【００８６】
第１及び第２の実施の形態では、斜角探触子を用いたが、斜角探触子３７及び３８に代えて、探傷試験中に屈折角を変更できるアレイ探触子を用いて内面止端部割れを検知してもよい。【００８７】
図１８を参照して、本実施の形態による超音波探傷装置は、探触子３７の代わりにアレイ探触子４０を備える。また、探触子３８の代わりに、アレイ探触子４０と同様のアレイ探触子を備える。【００８８】
アレイ探触子４０は、横断面が扇形のブロックであるくさび４１と、くさび４１の凸曲面上に扇形の周方向に沿って配列された複数の超音波振動子Ｃｈ１〜Ｃｈ３２とを備える。振動子Ｃｈｎ（ｎ＝１〜３２）には、パルサＰＬｎ（ｎ＝１〜３２）と、送信用遅延素子ＴＤｎ（ｎ＝１〜３２）とが接続される。パルサＰＬｎは対応する振動子Ｃｈｎを励振させるためのパルスを出力する。たとえば、パルサＰＬ１は振動子Ｃｈ１にパルスを出力し、パルサＰＬ２は振動子Ｃｈ２にパルスを出力する。【００８９】
屈折角制御部６０は、連続して配列された所定数の振動子Ｃｈに対応するパルサＰＬを選択する。本実施例では、Ｃｈｋ〜Ｃｈｋ＋１５（ｋ＝１〜１７）に対応するパルサＰＬｋ〜ＰＬｋ＋１５（ｋ＝１〜１７）を選択すると仮定する。ここで、ｋはカウント値であり、屈折角制御部６０がインクリメント又はデクリメントする。パルサＰＬｋ〜ＰＬｋ＋１５を選択後、屈折角制御部６０は、送信用遅延素子ＴＤｋ〜ＴＤｋ＋１５の各々の遅延時間を決定する。これにより、振動子Ｃｈｋ〜Ｃｈｋ＋１５の各々が超音波を出力するタイミングが決定される。【００９０】
屈折角制御部６０が各振動子Ｃｈｋ〜Ｃｈｋ＋１５の超音波出力のタイミングを調整することにより、アレイ探触子４０は超音波探傷試験中に屈折角を変化できる。そのため、超音波探傷試験中、アレイ探触子４０が出力する超音波ビームの屈折角を４０度以上５５度未満の範囲で可変させながら、溶接ビード２内面の止端部を探傷できる。このように、アレイ探触子の屈折角を４０度以上５５度未満で変化させながら探傷すれば、傾斜角が３５度〜５０度までばらつきのある内面止端部割れの検出能を向上できる。【００９１】
振動子Ｃｈｋ〜Ｃｈｋ＋１５が超音波を出力し、アレイ探触子４０から超音波ビームが内面止端部に出力される。このとき、各振動子Ｃｈｋ〜Ｃｈｋ＋１５は戻ってきたエコーを受け、電気信号に変換する。レシーバＲＥｋ〜ＲＥｋ＋１５は対応する振動子Ｃｈｋ〜Ｃｈｋ＋１５から出力された信号を受ける。受信用遅延素子ＲＤｋ〜ＲＤｋ＋１５は対応するレシーバＲＥｋ〜ＲＥｋ＋１５から信号を受け、送信用遅延素子ＴＤｋ〜ＴＤｋ＋１５の遅延時間と同じ時間遅延する。遅延素子ＲＤｋ〜ＲＤｋ＋１５から出力された信号は加算器１６０で加算される。パルス出力時の遅延時間とエコー受信時の遅延時間とを同じにすることで、加算器１６０で加算された信号は正確な探傷結果となる。加算器１６０から出力された信号はメインアンプ１９３で増幅され、きず評価器２０に出力される。きず評価器２０の評価方法は第１の実施の形態と同じである。なお、探触子３８の代わりに取り付けられるアレイ探触子も同様の動作を行う。【００９２】
以上のように、第３の実施の形態では、アレイ探触子４０を用いて超音波ビームの屈折角を４０度以上５５度未満の範囲で揺動させながら超音波試験が実施される。そのため、内面止端部割れの検出能をより向上することができる。【００９３】
なお、複数の振動子を並設したフェーズドアレイ探触子に代えて、リニアアレイ探触子のように、電気的に超音波ビームの屈折角を変更できるアレイ探触子を用いて、屈折角４０度以上５５度未満の範囲で超音波ビームを揺動させながら超音波試験を実施してもよい。【００９４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用の可能性】
【００９５】
本発明は、溶接鋼管の探傷に広く適用可能であり、特に、高強度で小径厚肉の溶接鋼管、より具体的には、６００ＭＰａ以上の引張強度を有し、外径が５００ｍｍ〜１０００ｍｍ、肉厚が１５ｍｍ〜４０ｍｍ程度のＵＯＥ鋼管の探傷に適用できる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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