(57)【要約】【課題】溶接部の取付け方位や位置に応じて多種の超音波探傷子を準備しかつ超音波の投入方向を変化させる必要があるため装置が複雑化するとともに、測定時間と出力データの評価に多くの検査時間を要する欠点があった。【解決手段】少なくとも一個の垂直探傷子２を中心として同心円状に２個ないしは３個以上の斜角探傷子３，４を配置した複合探傷子１を準備し、個々の探傷子から発射されるすべての超音波が複合探傷子の中心線方向に向かうようにし、取付け溶接部に近接する管外壁面の特定位置に超音波基準反射体４８を設定して、溶接部とこの超音波基準反射体との位置関係を明確にした断面形状図を画面上に予め作画表示し、取付け溶接部の探傷によって得られた探傷データ画像と超音波基準反射体からの反射画像とを上記断面形状図に合うように、管軸方向に探傷データを移動調節する機能を持たせた。これによれば、溶接部に発生する溶接欠陥を容易に検出できる。【選択図】  図１
2005037195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材の外壁面に取付けられた部品の取付け溶接部を超音波の発信と受信の両機能を具備する垂直探傷子ならびに斜角探傷子からなる複合探傷子を用い、該複合探傷子は、前記垂直探傷子を中心として少なくとも２個以上の斜角探傷子を前記垂直探傷子の中心に向かうように設置しており、該複合探傷子を前記管材内に挿入して探傷する超音波検査方法において、
前記管材の外面に基準反射体を取付け、
前記管材の軸中心と前記複合探傷子を前記管材の周方向に回転させる周方向回転機構の回転中心とを実質的に一致させた後、該複合探傷子を前記管材内の面に対し回転ならびに管軸方向の移動を行いながら超音波の発信と受信とを繰り返し実施し、前記基準反射体と前記部品の溶接部とからの反射信号を処理し、垂直探傷子および斜角探傷子からの複数の探傷信号中の少なくともひとつの信号に対し、管軸−周方向の反射強度図中の該基準反射体からの信号と管軸−断面深さ方向の反射強度図中の該基準反射体からの信号との管軸方向の位置を一致ないしはほぼ一致させるための処理をほどこし、管軸−断面深さ方向の反射強度図と管軸−断面深さ方向の反射強度図とを対応させて表示すること、
を特徴とする超音波検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の超音波検査方法において、前記管材と前記部品との溶接部の縦断面図を表示させ、また、これに、管軸−断面深さ方向の反射強度図と管軸−断面深さ方向の反射強度図とを対応させて表示すること、を特徴とする超音波検査方法。
【請求項３】
請求項２記載の超音波検査方法において、前記管材の軸中心と前記回転移動機構の回転中心とを一致させるための回転機構本体と該回転機構本体を前記管材内面に押圧固定するための加圧機構と前記複合探傷子とを前記管内に挿入後、前記加圧機構を加圧操作して前記複合探傷子を該管材内に保持した後、探傷を実施すること、を特徴とする超音波検査方法。
【請求項４】
請求項１記載の超音波検査方法において、管軸−断面深さ、および、管軸方向において、超音波異常監視範囲内に、所定レベル以上の超音波の反射波が生じた場合に、自動的に異常を通知ないしは表示するとともに、該異常の発生個所を示すこと、を特徴とする超音波検査方法。
【請求項５】
管材の外壁面に取付けられる部品の取付け溶接部を複数個の探傷子を用いて管材内壁面から連続して探傷出来るようにするための超音波検査装置において、
前記管材内壁面に対し送波角度がほぼ垂直な少なくとも１個の垂直探傷子と該垂直探傷子を中心として同心円状に配置したものであって、管材内壁面に対し送波角度が垂直以外である複数個の斜角探傷子とからなる複合探傷子と、異なる前記管材径に対応して管材の管軸中心と該複合探傷子の回転中心とを一致させるための機構と、該複合探傷子を管材内壁面の管軸方向ならびに周方向へ走査させる走査機構と、溶接部の断面形状図と前記複合探傷子の走査によって得られた溶接部探傷データを前記断面形状図に合わせて表示する探傷データ表示装置と、からなる超音波検査装置。
【請求項６】
請求項５において、前記探傷データ表示装置は、溶接部から一定の距離に張付けられた基準反射体からの反射信号の断面画像と、前もって作図し表示した溶接部の断面形状図とを一致させて表示すること、を特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
請求項６において、複数の異なる管内径に対応して管材の管軸中心と該複合探傷子の回転中心とを一致させるための複合探傷子本体と該複合探傷子本体を前記管材内壁面に加圧固定するための加圧機構とを有すること、を特徴とする超音波検査装置。
【請求項８】
請求項７において、前記加圧機構は風船を膨張させて加圧するものであること、を特徴とする超音波検査装置。
【請求項９】
請求項１記載の超音波検査装置において、管軸−断面深さ、および、管軸方向において、超音波異常監視範囲を設定可能に設けていること、を特徴とする超音波検査装置。
【請求項１０】
請求項１記載の超音波検査装置において、管軸−断面深さ、および、管軸方向において、監視不要範囲を設定可能に設けていること、を特徴とする超音波検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管材の外周面に取付けられた部品の取付け溶接部を、管内壁面から投入する超音波により自動探傷するための超音波検査装置ならびに方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動超音波検査装置は医療用及び工業用のあらゆる分野で使用されているが、管内から探傷する公知の技術例としては下記
【特許文献１】〜
【特許文献３】がある。
【特許文献１】は、管のひび割れなどに関わるものであり、
【特許文献２】は、管材の外周面に取付けられる特定部品のみの取付け溶接部に係わるものであり、その他の取付け溶接部に適用することは困難なものであった。また、
【特許文献３】は、溶接部位が比較的単純なボイラパネルのフィン溶接部に専用的に使用されるものであり、管材の外壁面に取付ける方位や位置が多岐に渡って分布する溶接である台車枠溶接部の横梁管などを管内面から超音波検査するのに適用できるものではなかった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２９２３号公報
【特許文献２】
特開平４−３６６７６１号公報
【特許文献３】
特開平１０−２８２０７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、管材の外壁面において、取付ける方位や位置が多岐に渡っている溶接部の探傷を、管内壁面から精度良く，効率良く検査出来るようにすることにある。
【０００５】
従来技術における問題点としては、取付ける方位や位置が多岐に渡っている溶接部を超音波検査する際、溶接部の取付け方位や位置に応じて多種の超音波探傷子を準備しかつ超音波の投入方向を変化させる必要があるため装置が複雑化するとともに、測定時間と出力データの評価に多くの検査時間を要する欠点があった。
【０００６】
管材の内壁面に沿って複合探傷子を管材内壁面の管軸方向ならびに周方向へ、管材内壁面とのギャップを、１ｍｍ程度以下のほぼ一定値に保ちそのギャップに接触媒質を供給しながら、複合探傷子を安定して走査させるためには、複合探傷子の回転中心を管材の軸中心に対応するように種々の長さの探傷子走査装置支持足を準備する必要があり、管材内径が異なるものを検査する都度、支持足を交換するため、面倒であったこと、複数の管材の内径に対応して探傷子走査装置を確実に固定するためには、ジャッキ方式や、エアーシリンダー方式を使った昇降機構があるが、構造が複雑になり小径の管内に挿入する探傷子走査装置に適用するには無理があったこと、また一部の取付け溶接部の探傷画像を評価する際、探傷画像と取付け溶接部の位置関係を正確に合わせる必要があるが、従来技術では正確性と簡便性に難点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、管材の外壁面に取付ける方位や位置が多岐に渡って分布する溶接を、管内周面から単一の走査パターンのみでも探傷出来るようにするため、少なくとも一個の垂直探傷子を中心として同心円状に２個ないしは３個以上の斜角探傷子を配置した複合探傷子を準備し、個々の探傷子から発射されるすべての超音波が複合探傷子の中心線方向に向かうようにし、併せて探傷子走査装置の特定部位に管材の内径に応じて開閉角を変化させることが出来る二股の支持足を設け調整するするとともにエアー圧により膨らむ風船を動力とする昇降固定具によって該複合探傷子の回転中心と、管材の軸中心とを一致させるようにし、取付け溶接部に近接する管外壁面の特定位置に超音波基準反射体を設定し（
【特許文献２】）て、溶接部とこの超音波基準反射体との位置関係を明確にした断面形状図を画面上にあらかじめ作画表示し、取付け溶接部の探傷によって得られた探傷データ画像と超音波基準反射体からの反射画像とを上記断面形状図に合わせるよう、管軸方向に探傷データを移動調節する機能を持たせることにより、検出した溶接欠陥の位置決めを迅速に且つ正確に行うことが出来るようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図１５で説明する。
【０００９】
図１は本発明の複合探傷子に関する説明図（断面図）であり、図２はその底面図であり、１は複合探傷子本体、２は垂直探傷子、３から１０は斜角探傷子、１１は垂直探傷子２用シュー、１２は斜角探傷子３から１０用のクサビ、１３は斜角探傷子３〜１０を管材内面の曲率に合わせるための曲面シューであり、１４は垂直探傷子２から発射される垂直超音波、１５は斜角探傷子３〜１０から発射される斜角超音波であり、斜角探傷子３〜１０から発射される斜角超音波は複合探傷子本体１の中心線方向に向かって発射され、垂直探傷子２から発射される垂直超音波は複合探傷子本体１の中心線に沿って発射される。なお、図１および図２において、垂直探傷子２及び斜角探傷子３から１０は超音波の発射とともに、反射して戻ってくる超音波信号の受信も併せて行っている。
【００１０】
図１及び図２において、複合探傷子本体１には１個の垂直探傷子２のほかに８個の斜角探傷子３から１０を設置する場合を示したが、斜角探傷子としては少なくとも１個あれば本発明は適用可能である。斜角探傷子の数としては、通常好ましくは２個以上、溶接部分の位置および方位が複雑化した場合は４個以上、図７に示すように溶接断面が円形ないしは楕円形の場合には好ましくは８個程度以上を用いる。
【００１１】
図３及び図４において、１６は台車枠の主要部材である側梁であり、断面が中空の４角形のパイプである。１７は側梁１６，１６を溶接で接続した横梁であり、断面が円形のパイプである。１８及び１９は横梁１７に取付けられるモータ受け及び歯車箱吊り受け等の取付け板１９であり、２０は２本の横梁１７，１７を接続するツナギ梁である。受け板１９は断面が円形のパイプである。ツナギ梁
２０は断面が円形のパイプである。
【００１２】
２１，２２は側梁１６と横梁１７を組合せる組合せ溶接継手であり、２３，２４は歯車箱吊り受け等を横梁１７に取付ける取付け溶接継手、２５は横梁１７とツナギ梁２０とを接続する接続溶接継手であり、それぞれが本発明の装置で検査対象となる溶接部である。
【００１３】
図５，図６及び図７，図８は図３及び図４の台車枠溶接部を本発明の複合探傷子本体１を使って実施するときの形態であり、複合探傷子本体１は横梁１７の管内壁面を自動的に方形走査される。
【００１４】
即ち、複合探傷子本体１を横梁１７の一つ目の検査対象位置に設置し、しかる後に所定の自動方形走査指示を行う。まず管軸方向に所定のストロークで探傷走査を行い、次に周方向に所定角度量移動させた後、同じストロークで次の管軸方向探傷走査を行う。さらに所定角度量移動させた後次の管軸方向探傷走査を行う。
【００１５】
このような走査を繰り返すことにより一つの検査対象範囲の全探傷を終えた後に複合探傷子本体１は自動的に最初のスタート点に戻る。
【００１６】
ついで、二つ目の検査対象位置に複合探傷子本体１を移動させ、以下同様な探傷を行う。なお、管の周方向と管軸方向とをらせん状等他の走査方法により走査しても本発明が適用できることはもちろんである。
【００１７】
図５は図３のア−ア断面図であり、側梁１６と横梁１７をつなぐ組合せ溶接継手２１と２２を複合探傷子本体１の垂直探傷子２と斜角探傷子５及び９を使って探傷するときの状態を示したものである。組合せ溶接継手２１については垂直探傷子２から発射される垂直超音波１４が溶接開先面２６ａに発生しやすい溶接欠陥を精度良く検出する役目を持ち、斜角探傷子９，５から発射される斜角超音波１５が溶接開先面２７ａに発生しやすい溶接欠陥を精度良く検出する役目を持っている。
【００１８】
一方、組合せ溶接継手２２については溶接部の形状が組合せ溶接継手２１と勝手違い（左右が逆形状）であるため、溶接開先面２７ｂに発生しやすい溶接欠陥を精度良く検出するためには、斜角探傷子５の対面にある斜角探傷子９から発射される斜角超音波１５により探傷するのが最適となる。尚、垂直探傷子２の役目は溶接開先面２６ｂに対して組合せ溶接縦手２１の場合に同じとなる。
【００１９】
図６は図３のイ−イ断面図であり、横梁１７に取付けられる部品（この場合は歯車箱吊り受け１９）の取付け溶接継手２３及び２４を複合探傷子本体１の垂直探傷子２と斜角探傷子３及び７を使って探傷するときの状態を示したものであり、取付け溶接継手２３については、垂直探傷子２から発射される垂直超音波１４が溶接開先面２８ａに発生しやすい溶接欠陥を、斜角探傷子３から発射される斜角超音波１５が溶接開先面２９ａに発生しやすい溶接欠格を精度良く検出する役目を持っている。
【００２０】
一方、取付け溶接継手２４については、溶接部の形状は取付け溶接継手２３と勝手違いのみであり、垂直探傷子２は溶接開先面２８ｂに、斜角探傷子７は溶接開先面２９ｂに発生しやすい溶接欠陥を検出する役目を持っている。
【００２１】
図７は図３のウ−ウ断面図であり、図８は図７のオーオ断面を示したものである。図７において、横梁１７とツナギ梁２０を接続する接続溶接継手２５は円状の点線で示した如く透視図として存在し、この継手２５を複合探傷子本体１の垂直探傷子２と斜角探傷子３，４，５，６，７，８，９、及び１０を使って探傷するときの状態を示したものである。図７において、エ−エ断面の溶接開先面は図６の図に、オーオ断面の溶接開先面（図８）は図５の溶接開先断面に類似したものである。これらの継手部位に発生しやすい欠陥はエ−エ断面線上の０度と１８０度付近については、斜角探傷子３，７で、オーオ断面線上の９０度と２７０度付近については斜角探傷子５，９で精度良く検出することができる。これらのことから、０−９０度の中間付近にある継手範囲は斜角探傷子１０で、９０−１８０度の中間付近については斜角探傷子８で、１８０−２７０度の中間付近については斜角探傷子６で、２７０−３６０度の中間付近は斜角探傷子４で検出が出来る。
【００２２】
図９，図１０は本発明に用いる開閉式支持足に関する説明図であり、図９は小径管、図１０は大径管に適用したときの説明図である。図９，図１０において１７ａは図３及び図４に示した横梁１７の小径管、１７ｂは大径管（いずれも周方向断面図）の場合であり、図１１は図９，図１０の中央縦断面図である。図９〜図１１において、３０は複合探傷子本体１の先端部であり、３１は左右一対の開閉式支持足、３２は開閉式支持足３１の止めピン、３３は開閉式支持足３１を支える支持軸、３４は開閉式支持足３１の先端にある車輪、３５は車輪３４の車軸、３６（３６ａ，３６ｂ）は止めピン３２を挿し込む止め孔であり、３６ａは開閉式支持足側、３６ｂは探傷子走査装置３０の先端部側の孔であり、それぞれ横梁１７（１７ａ，１７ｂ）の内径に合わせ複数個設けている。３７ａは小径管１７ａの管軸中心、３７ｂは大径管１７ｂの管軸中心であり、３８が探傷子走査装置３０の回転軸中心である。また、３９は探傷子走査装置３０の回転部分であり、４０は案内軸であり、１は図１の複合探傷子本体、４１は複合探傷子本体１を確実に保持し、所定の走査運動をさせるための探傷子ホルダーであり、探傷子ホルダー４１と複合探傷子本体１は、案内軸４０に沿う管軸方向（図１１に示した矢印方向）動作と回転部分３９と共に回転動作を、横梁１７の内壁面に沿って行うようになっている。
【００２３】
かかる構成において、探傷子走査装置３０を横梁１７の小径管１７ａ、又は大径管１７ｂに挿入したとき、複合探傷子本体１は常に小径管１７ａ又は大径管１７ｂの内壁面に沿って３６０度にわたり均一な接触を保たれなければならず、その為には小径管１７ａ又は大径管１７ｂの管軸中心３７ａ又は３７ｂに探傷子走査装置３０の回転中心３８を合致させねばならない。
【００２４】
回転式支持足３１は管軸中心３７ａ、又は３７ｂに回転中心３８を合わせる役目を持たせたものであり、支持軸３３を中心にして開閉調節ができるようになったものであり、横梁１７の内径に応じて開閉し、探傷子走査装置３０の先端と回転式支持足３１のそれぞれに設けた止め孔３６ａと３６ｂを合わせ、止めピン３２によって止めることにより、回転式支持足３１の開き角度を横梁１７の内径に応じた角度に固定し、管軸中心３７ａ、又は３７ｂに探傷子走査装置３０の回転中心３８を合わせることが出来るようにしたものである。
【００２５】
図１２及び図１３は本発明の風船式固定装置に関する説明図であり、図１２は探傷子走査装置３０を横梁１７の管内に挿入した状態（固定前）を示し、図１３は固定後を示したものである。図１２，図１３において、３０，３１，３３，３４は図９，図１０の探傷子走査装置３０，開閉式支持足３１，支持軸３３，車輪３４に同じであり、４２はゴム製の風船でありエアーの供給，排出により膨張，収縮することができる。４３は風船４２へエアーの供給と排出を行うエアー導管、４４は風船４２の膨張，収縮に応じて上下するように取付けられている風船式固定具、４５は風船式固定具４４の支持ピン、４６は支持ピン４５の案内受け金、４７は風船４２の収縮を助ける働きをする戻しバネである。風船式固定具４４は、横梁の軸方向において風船４２の両側にある。
【００２６】
かかる構成において、図１２のエアー導管４３から風船４２にエアーを供給すると、風船４２は膨張し、それに応じて風船式固定具４４は上昇し、図１３に示す如く横梁１７の内壁面に押し付けられる。
【００２７】
逆にエアーを排出すると、風船４２は収縮し、戻しバネ４７の働きも加わって風船式固定具４４は下降し、図１２の状態に戻る。
【００２８】
このような動作をする風船式固定具４４は支持ピン４５，案内受け金４６，戻しバネ４７により探傷子走査装置３０と一体となっているため、探傷子走査装置３０が開閉式支持足３１，支持軸３３，車輪３４により横梁１７内の所定の位置（奥行き，高さ）におかれていると、風船式固定具４４が横梁１７の上壁に押し付けられる状態において管内面に確実に固定される。
【００２９】
さらに、図９，図１０の小径管１７ａ，大径管１７ｂの如く内径が異なる管材においても、風船式固定具４４の上下ストロークを管材の内径差をカバーする範囲内に設計することにより確実に固定できる。
【００３０】
図１４において、（Ａ）は組合せ溶接継手を超音波検査している縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のア部の拡大断面図である。（Ｃ）は複合探傷子本体１による斜角超音波反射情報の評価法を説明する鳥瞰画像図、（Ｄ）は同じく、斜角超音波反射情報の評価法を説明する溶接断面画像図，（Ｅ）は同じく、垂直超音波反射情報の評価法を説明する鳥瞰画像図、（Ｆ）は同じく、垂直超音波反射情報の評価法を説明する断面図である。
【００３１】
図１４の（Ａ）は側梁１６と横梁１７をつなぐ組合せ溶接継手２１（又は２２）を複合探傷子本体１によって探傷するときの状態を示した説明図である。説明上、垂直探傷子２と斜角探傷子５は分けて示している。
【００３２】
（Ｂ）は（Ａ）のア部の部分拡大図である。（Ｃ）は斜角探傷子５によって組合せ溶接継手２１を横梁１７の内壁面から所定の方形走査で探傷したとき、図１５に示すデータ収録処理装置６８に接続された表示装置７０上に表示される探傷画像であり、縦軸が周方向を、横軸が管軸方向を示しており、周方向３６０度に渡る展開画像が得られる（本図では一部のみを示している）ため、組合せ溶接継手２１（又は２２）に発生する溶接欠陥の全体的な分布や広がりを把握できる。なお、（Ｃ）および（Ｅ）では探傷画像として鳥瞰画像の例を示したが、受信強度をカラー階調化し表示した平面画像等を用いることができるのはもちろんである。
【００３３】
さらに、（Ｃ）は、２点鎖線で示した溶接開先断面形状図６５に、斜角探傷子５の探傷データをデータ収録処理装置６８により収録処理することにより得られた溶接欠陥等からの反射画像（図中黒太線で示す）を重畳して図１５の表示装置７０上に表示される画像であり、溶接欠陥の深さ方向および軸方向の位置を正確に把握することが出来る。
【００３４】
同様に、（Ｆ）は垂直探傷子２を斜角探傷子５と同様に走査したときの探傷画像（鳥瞰画像）であり、２点鎖線で示した溶接開先断面形状図６５に、垂直探傷子２の探傷データから得られた溶接欠陥等の反射画像を（図中黒太線で示す）で重畳して表示される画像である。
【００３５】
なお、溶接開先断面形状図６５への探傷データ画像の重畳は用途により、組合せ溶接継手２１の３６０度全体に渡る探傷データ画像を表示したり、特定位置の探傷データ画像を表示したりすることができる。
【００３６】
（Ａ）において、４８は超音波基準反射体であり、側梁１６から一定の距離の横梁１７の外面に取付けられる。超音波基準反射体４８は、斜角探傷子の受信信号を大きくするために、好ましくは三角形の断面を有する１個ないしは複数個の反射体を水ガラス等により横梁１７の所定位置に接着させたものを用いる。超音波基準反射体４８は三角形断面を有するものに限定されず、超音波を良好に反射するものであればよいが、以下の説明では三角形断面の場合で述べる。また、被測定物中に超音波の反射面位置が確定できかつその反射信号が明確に受信できるものが存在すれば、そのものを超音波基準反射体４８に代用とすることができることはもちろんである。なお、側梁１６の軸端には複合探傷子を挿入できる開口が空いている。
【００３７】
４９〜５１は組合せ溶接継手２１に発生し易い溶接欠陥を説明のために示したものであり、５２は組合せ溶接継手の初層付近に発生する溶接垂れ込みを説明のために示したものである。
【００３８】
（Ｂ）において、５３は超音波基準反射体４８からの基準反射鳥瞰画像である。５９は超音波反射強度および反射信号伝播時間と斜角探傷子５の走査位置信号をもとに（Ｂ）のデータ収録処理装置６８により算出されて表示された超音波基準反射体４８に対応した基準反射断面画像である。同様に５４〜５６は溶接欠陥４９〜５１からの欠陥反射鳥瞰画像であり、６０〜６２はその欠陥反射断面画像である。５７は溶接垂れ込み５２からの垂れ込み反射鳥瞰画像であり、６３はその垂れ込み反射断面画像である。５８は横梁１７の外壁面からの底面反射鳥瞰画像であり、６４はその底面反射断面画像である。なお、２点鎖線で示す６５は図１５のデータ収録処理装置６８にあらかじめインプットされた図面情報をもとに作図されて表示装置７０上に表示される組合せ溶接継手２１の溶接開先断面形状図であり、実線の三角形で示す６６は超音波基準反射体４８の取付け位置に対応する位置にあらかじめ作図されて表示装置７０上に表示される超音波基準反射体形状図である。例えば、横梁１７の円周方向における超音波基準反射体６６（４８）の長さはそれほど大きくはない。横梁１７の円周方向における超音波基準反射体６６（４８）の長さは約３５ｍｍ，高さ：２．５ｍｍ  ，軸方向長さ：５ｍｍである。
【００３９】
このような構成において、図１４の（Ａ）に示す如く、斜角探傷子５と垂直探傷子２を一体として横梁１７の内壁に沿って管軸方向走査（矢印方向へ）を行うとき、斜角探傷子５がａ点にある場合は、発信された斜角超音波１５により超音波基準反射体４８からの基準反射波が得られ、（Ｃ）に示す基準反射鳥瞰画像５３が表示され、（Ｃ）に基準反射断面画像５９が表示される。続いて、斜角探傷子５がｂ点にあるとき、組合せ溶接継手２１の中に溶接欠陥４９が存在すると斜角超音波１５により欠陥反射波が得られ、（Ｃ）に示す欠陥反射鳥瞰画像５４と（Ｄ）に示す欠陥反射断面画像６０が表示され、斜角探傷子５がｃ点にあるとき、組合せ溶接継手２１の中に溶接垂れ込み５２があると、斜角超音波１５による垂れ込み反射波が得られ、（Ｃ）に垂れ込み反射鳥瞰画像５７と（Ｄ）に垂れ込み反射断面画像６３が表示される。一方、垂直探傷子２がｄ点にあるときは、組合せ溶接継手２１の中に溶接欠陥５０が存在すると、垂直超音波１４による欠陥反射波が得られ、（Ｅ）に示す欠陥反射鳥瞰画像５５と（Ｆ）に欠陥反射断面画像６１が表示され、垂直探傷子２がｅ点にあるとき、溶接垂れ込み５２が存在すると（Ｅ）に欠陥反射鳥瞰画像５６が、（Ｆ）に欠陥反射断面画像６２が表示される。尚、垂直探傷子２がｆ点にある場合は、組合せ溶接継手２１の中に溶接欠陥がないため、超音波の反射波は起こらず（Ｅ）及び（Ｆ）において反射像は表示されない。また、垂直探傷子２がｇ点にある場合については、垂直超音波１４は横梁１７の外壁面で反射され、（Ｅ）の底面反射鳥瞰画像５８及び（Ｆ）の底面反射断面画像６４として表示される。
【００４０】
このようにして得られた超音波反射画像によって組合せ溶接継手２１の中にある溶接欠陥４９〜５１や溶接垂れ込み５２等の位置，分布，大きさ，深さ等の情報が把握できるが、従来技術においてはコンピューターを使った探傷データの収録，処理法を取っていないため、（Ｅ）及び（Ｆ）において２点鎖線で示した溶接開先断面形状図６５と実線の三角形で示した基準反射体形状図６６とを表示画面上にあらかじめ表示することは出来ず、これらを透明なシート上に作図し、得られた超音波反射アナログ画像に重ね合わせるようにしたものであった。
【００４１】
本発明では溶接開先断面形状図６５及び超音波基準反射体形状図６６をデータ収録処理装置６８を用いてあらかじめ作図し、かつ、これらの形状図の左右方向（管軸方向）位置の調整を図１５の表示装置７０の画面上で行えるようにしており、探傷によって得られた超音波反射画像の中の基準反射断面画像５９と超音波基準反射体形状図６６の反射面とを合わせることにより、探傷によって得られた全ての超音波反射画像と組合せ溶接継手２１の対応を迅速に明瞭に行うことが出来る。なお、この調節は（Ｃ）の斜角超音波画像で行う例であるが、（Ｅ）に示す垂直超音波画像でも同様に行うことが出来る。
【００４２】
図１５は本発明の形態を使った台車枠への実施例の概要を示したものであり、台車枠の主要構成部品である側梁１６と横梁１７を組合せたときの組合せ溶接継手２１（又は２２）を本発明の自動超音波検査装置により検査している状態を示している。図２０において、６７は超音波探傷装置、６８はコンピューターを使ったデータ収録処理装置、６９は駆動制御部、３０は本発明の複合探傷子本体１を管軸方向及び周方向に交互に走査する駆動モータと移動量検出機構を内蔵する探傷子走査装置、７０は探傷条件の設定と超音波探傷画像を表示するための表示装置、７１はプリンターであり、７２は複合探傷子１と横梁１７の管内壁面の微小なギャップに接触媒質を供給する接触媒質供給装置、７３は接触媒質供給調整バルブであり、７４はエアー供給調整バルブである。本発明の開閉式支持足３１，風船式固定具４４及びこれを構成する風船４２は探傷子走査装置３０に取付けられており、開閉式支持足３１により探傷子走査装置３０の回転軸中心を横梁１７の管軸中心に合致させ、風船式固定具４４はエアー供給調整バルブ７４からのエアー供給による風船４２の膨らみにより上昇し、横梁１７の管内壁に圧着することにより探傷子走査装置３０を横梁１７の管内に固定し、複合探傷子本体１が横梁１７の内壁面に沿って確実に、安定して走査できるようにする役目を持たせている。
【００４３】
このような構成において、超音波探傷装置６７から発信されるパルス信号が複合探傷子本体１において垂直超音波１４もしくは斜角超音波１５として継続して発信され、同時に複合探傷子本体１は駆動制御部６９の制御を受けた探傷子走査装置３０の駆動力により、管軸方向から周方向へと方形走査され、横梁１７の外周面上３６０度に渡って存在する組合せ溶接継手２１を検査する。自動操作される複合探傷子本体１で得られた垂直超音波及び斜角超音波の反射情報は超音波探傷装置６７を介してデータ収録処理装置６８に送られ、探傷子走査装置３０の移動量検出機構からの情報と共に処理され、表示装置７０上に図１４（Ｃ）および（Ｅ）に示す斜角超音波反射情報鳥瞰画像および垂直超音波反射情報鳥瞰画像として表示されると共に図１４（Ｃ）および（Ｅ）に示す斜角超音波反射情報断面画像および垂直超音波反射情報断面画像として表示される。
【００４４】
一方、前もって作図した溶接開先断面形状図６５上と共に作図表示されている超音波基準反射体形状図６６の反射面と、斜角超音波反射情報断面画像中の基準反射断面画像との管軸方向の位置を一致させることにより、得られた欠陥反射断面画像の形成位置をお互いに対応づけて表示装置７０上に表示することができる。
【００４５】
このように、得られた超音波反射画像を画像評価法により評価することによって、組合せ溶接継手の検査を迅速に正確に行うことができる。
【００４６】
なお、上記超音波基準反射体形状図６６の反射面と、斜角超音波反射断面画像中の基準反射断面画像との管軸方向の位置を一致させる操作は、データ収録処理装置６８により自動化させることで、さらに操作性を向上することができる。
【００４７】
また、垂直超音波１４と斜角超音波１５とを用いる探傷では、垂直と斜角の反射波間の位置対応が明確でなく、正常部分からの反射波（例えば、溶接部品の最外周）も存在するため、反射波のみで自動的に正常／異常の判定は困難である。
【００４８】
しかし、前述のように、基準反射体を用い、周，深さおよび管軸方向で位置を一致させることにより、基準反射体の反射面を基準にした周方向，深さ方向および管軸方向の位置関係が一意に決定される。周方向，深さ方向および管軸方向で異常監視領域を設定し、この領域において設定レベル以上の反射信号を検知すれば、異常通知あるいは表示、さらに必要に応じて異常個所表示を自動的に行うことができる。なお異常監視領域を設定する代わりに、逆に監視不要領域を設定しても上と同様な自動異常通知／表示機能をもたせることができる。これら異常監視領域、または監視不要領域の設定は図１５のデータ収録処理装置６８に予め入力しておく。基準反射体を用いた３方向の位置の一致は、必ずしも厳密に行う必要はなく、正常な反射信号と、溶接部付近の異常な反射信号とを区別できる位置精度があれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合探傷子を説明する断面図。
【図２】図１の底面図。
【図３】台車枠の上面図。
【図４】図３の台車枠の側面図。
【図５】図３のア−ア断面の溶接継手の探傷走査説明図。
【図６】図３のイ−イ断面の溶接継手の探傷走査説明図。
【図７】図３のウ−ウ断面の溶接継手の探傷走査説明図。
【図８】図７エ−エ断面の溶接継手の探傷走査説明図。
【図９】本発明の他の実施例の探傷走査装置を小径管へ適用した正面図。
【図１０】図９の探傷走査装置を大径管に適用した正面図。
【図１１】図８，図９の縦断面図。
【図１２】本発明の他の探傷走査装置の正面図。
【図１３】同じく対象物に固定した正面図。
【図１４】本発明の複合探傷子による台車枠組合せ溶接継手の探傷動作を説明する図。
【図１５】本発明の全体概要構成図。
【符号の説明】
１…複合探傷子本体、２…垂直探傷子、３〜１０…斜角探傷子、１６…側梁、１７…横梁、２０…ツナギ梁、２１，２２…組合せ溶接継手、２３，２４…取付け溶接継手、２５…接続溶接継手、３１…開閉式支持足、４１…探傷子ホルダー、４２…風船、４４…風船式固定具、４８…超音波基準反射体、４９〜５１…溶接欠陥、５２…溶接垂れ込み、５３…基準反射鳥瞰画像、５４〜５６…欠陥反射鳥瞰画像、５７…垂れ込み反射鳥瞰画像、５８…底面反射鳥瞰画像、５９…基準反射断面画像、６０〜６２…欠陥反射断面画像、６３…垂れ込み反射断面画像、６４…底面反射断面画像、６５…溶接開先断面形状図、６６…超音波基準反射体形状図、６７…超音波探傷装置、６８…データ収録処理装置、６９…駆動制御部、７０…表示装置、７１…プリンター、７２…接触媒質供給装置。
【図１】
2005037195.tif 000003
【図２】
2005037195.tif 000004
【図３】
2005037195.tif 000005
【図４】
2005037195.tif 000006
【図５】
2005037195.tif 000007
【図６】
2005037195.tif 000008
【図７】
2005037195.tif 000009
【図８】
2005037195.tif 000010
【図９】
2005037195.tif 000011
【図１０】
2005037195.tif 000012
【図１１】
2005037195.tif 000013
【図１２】
2005037195.tif 000014
【図１３】
2005037195.tif 000015
【図１４】
2005037195.tif 000016
【図１５】
2005037195.tif 000017