(57)【要約】【課題】  試験体４に存在する欠陥の向きが不明である場合にも、欠陥の形状を評価することができる超音波探傷試験技術を提供する。【解決手段】  本発明による溶接構造体探傷試験方法は、検査対象の試験体４に第１超音波ビームを逐次に第１方向に入射するステップと、前記第１超音波ビームの試験体４からの反射波から、第１Ｂスコープ画像を得るステップと、前記第１超音波ビームと異なる位置から、前記第１超音波ビームと異なる第２方向に向けて試験体４に第２超音波ビームを逐次に入射するステップと、前記第２超音波ビームの試験体４からの反射波から、第２Ｂスコープ画像を得るステップと、前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに基づいて、試験体４に存在する欠陥の形状に関するデータである形状データを得るステップとを具備する。【選択図】  図５Ａ
2007046913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の鋼溶接構造体に第１超音波ビームを逐次に第１方向に入射するステップと、
前記第１超音波ビームの前記鋼溶接構造体からの反射波から、第１Ｂスコープ画像を得るステップと、
前記第１超音波ビームと異なる位置から、前記第１超音波ビームと異なる第２方向に向けて前記鋼溶接構造体に第２超音波ビームを逐次に入射するステップと、
前記第２超音波ビームの前記鋼溶接構造体からの反射波から、第２Ｂスコープ画像を得るステップと、
前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに基づいて、前記鋼溶接構造体に存在する欠陥の形状に関するデータである形状データを得るステップ
とを具備する
溶接構造体探傷試験方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接構造体探傷試験方法であって、
更に、
前記第１超音波ビーム及び前記第２超音波ビームと異なる位置から異なる方向に向けて前記鋼溶接構造体に第３超音波ビームを逐次に入射するステップと、
前記第３超音波ビームの前記鋼溶接構造体からの反射波から、第３Ｂスコープ画像を得るステップ
とを具備し、
前記形状データは、前記第１Ｂスコープ画像と、前記第２Ｂスコープ画像と、前記第３Ｂスコープ画像から算出される
溶接構造体探傷試験方法。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接構造体探傷試験方法であって、
前記第１超音波ビームは、複数の超音波振動子を含んで構成される第１プローブによって生成され、
前記第２超音波ビームは、前記第１プローブとは別に用意された、複数の超音波振動子を含んで構成される第２プローブによって生成され、
前記第３超音波ビームは、前記第１プローブ及び前記第２プローブとは別に用意された、複数の超音波振動子を含んで構成される第３プローブによって生成される
溶接構造体探傷試験方法。
【請求項４】
請求項３に記載の溶接構造体探傷試験方法であって、
前記鋼溶接構造体は、互いに平行な表面と裏面とを有する第１鋼板と、その端が前記第１鋼板の前記裏面に、前記裏面に垂直に溶接された第２鋼板とを含み、
前記第１プローブは、前記第１鋼板の前記表面から前記表面に垂直な第１方向に前記第１超音波ビームを入射し、
前記第２プローブ、及び前記第３プローブは、前記第１方向に対して斜めの方向に、それぞれ前記第２超音波ビーム及び第３超音波ビームを入射する
溶接構造体探傷試験方法。
【請求項５】
請求項４に記載の溶接構造体探傷試験方法であって、
前記第１乃至第３プローブを、前記第１鋼板と前記第２鋼板とが溶接される溶接線の方向に平行に走査するステップ
を更に具備する
溶接構造体探傷試験方法。
【請求項６】
複数の超音波振動子を含んで構成された第１プローブと、
複数の超音波振動子を含んで構成された第２プローブと、
前記第１プローブ及び第２プローブに接続された演算装置
とを具備し、
前記演算装置は、
（ａ）検査対象の鋼溶接構造体に第１超音波ビームを逐次に第１方向に入射するように前記第１プローブを動作させ、
（ｂ）前記鋼溶接構造体に前記第１方向と異なる第２方向に向けて第２超音波ビームを逐次に入射するように前記第２プローブを動作させ、
（ｃ）前記第１超音波ビームの前記鋼溶接構造体からの反射波から、第１Ｂスコープ画像を取得し、
（ｄ）前記第２超音波ビームの前記鋼溶接構造体からの反射波から、第２Ｂスコープ画像を取得し、且つ、
（ｅ）前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに基づいて、前記鋼溶接構造体に存在する欠陥の形状に関するデータである形状データを算出する
超音波探傷装置。
【請求項７】
請求項６に記載の超音波探傷装置であって、
複数の超音波振動子を含んで構成された第３プローブ
を更に具備し、
前記演算装置は、前記鋼溶接構造体に前記第１方向及び前記第２方向と異なる第３方向に向けて第３超音波ビームを逐次に入射するように前記第３プローブを動作させ、前記第３超音波ビームの前記鋼溶接構造体からの反射波から第３Ｂスコープ画像を取得し、且つ、前記形状データを、前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに加えて前記第３Ｂスコープ画像に基づいて算出する
超音波探傷装置。
【請求項８】
請求項７に記載の超音波探傷装置であって、
前記第１乃至第３プローブを走査する走査装置を更に具備する
超音波探傷装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波探傷装置であって、
前記走査装置は、前記第２プローブと前記第３プローブとを、前記走査装置が前記第１乃至第３プローブを走査する探傷方向と垂直な方向に移動可能に保持する
超音波探傷装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の超音波探傷装置であって、
前記走査装置は、前記第２プローブ及び前記第３プローブを、それらの位置が前記第１プローブの位置から前記探傷方向にずれているように保持するように構成された
超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造体探傷試験方法、及び溶接構造体探傷装置に関しており、特に、鋼材が溶接されて構成されている溶接構造体の溶接部に存在する欠陥を、超音波を用いて検査する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波探傷試験は、橋梁その他の鋼溶接構造体の溶接部に存在する欠陥（きず）を検出するために最も広く使用される技術の一つである。例えば、日本工業規格ＪＩＳ−３０６０、ＪＩＳ−３０７０（非特許文献１、２）には、パルス反射法によって溶接部の超音波探傷試験を行う技術が開示されている。ＪＩＳ−３０６０、ＪＩＳ−３０７０に規定された超音波探傷試験方法では、図１Ａに示されているように、送受信兼用の探触子１０１が試験体１０２の上で２次元的に走査され、これにより、溶接部に存在する欠陥の検出、及びその位置の測定が行われる。送受信兼用の探触子１０１の代わりに、図１Ｂに示されているように、送信に使用される探触子１０３と受信に使用される探触子１０４とが別々に２次元的に走査されることもある。
【０００３】
ＪＩＳ−３０６０、３０７０に規定されている探傷方法の一つの問題は、探触子が２次元的に走査されるため、試験時間が長いことである。この問題を解決するための一つの方法は、フェーズドアレイを使用する技術である（非特許文献３、４、特許文献１）。フェーズドアレイを使用すれば、２つの走査方向のうちの一方向の走査を電子的に行うことができる。これは、超音波探傷試験に必要な試験時間を短くするために有効である。
【０００４】
以上に述べられた公知の超音波探傷試験方法に共通する問題は、欠陥の向きや寸法を正確に測定することができないことである。例えば、ＪＩＳ−３０６０に規定された探傷方法では、反射エコー高さにより、欠陥の指示長さ（欠陥の見かけの長さ）が判断される。しかしながら、欠陥の種類や向きが異なると、同一のビーム路程であっても反射エコー高さは相当に異なるため、反射エコー高さから得られる欠陥の指示長さは、欠陥の向きや寸法と同一ではない。
【０００５】
一方、フェーズドアレイを用いた超音波探傷試験方法では、図２に示されているように、欠陥の両端からのエコーを検出する端部エコー法により、欠陥高さを計測することが可能である。しかし、端部エコー法は、欠陥の向きが予め分かっている場合には精度は確保されているが、そうでない場合には精度は確保されていない。例えば、図２に図示されている突合せ継手のように、生じ得る欠陥２０１が縦方向（板の厚さ方向）であると判明している場合には、出力された高さが実際の欠陥の高さを表していると考えてよい。しかし、図３Ａ、図３Ｂに図示されているような、開先が形成されていない鋼材が溶接されたＴ継手では、欠陥２０２の向きは様々な方向であり得る。このような場合、端部エコー法によって出力された高さは、実際の欠陥の高さに必ずしも一致しない。更に、超音波ビームの入射方向と欠陥の向きとが偶然に一致すると、欠陥の検出すらできない。
【０００６】
このような背景から、特に無開先溶接Ｔ継手のように、欠陥の向きが不明である場合にも、欠陥の形状、特に、欠陥の向きや寸法が評価できる超音波探傷試験技術の提供が望まれている。
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｚ  ３０６０  鋼溶接部の超音波探傷試験方法  平成１４年４月３０日、第１刷  財団法人  日本規格境界
【非特許文献２】ＪＩＳ  Ｚ  ３０７０  鋼溶接部の超音波自動探傷試験方法  平成１０年６月３０日、第１刷  財団法人  日本規格境界
【非特許文献３】川浪精一他、「フェーズドアレイ超音波探傷技術の開発」、三菱重工技報、２００１年５月、ｖｏｌ．３８、Ｎｏ．３、ｐ．ｐ．１５４−１５７
【非特許文献４】川浪精一他、「非破壊検査の信頼性向上を可能にしたフェーズドアレイＵＴ技術」、三菱重工技報、２００４年１月、ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．１、ｐ．ｐ．１８−１９
【特許文献１】特開２００１−５０９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、鋼溶接構造体に存在する欠陥の向きが不明である場合にも、欠陥の形状（特に、欠陥の向きや寸法）を評価することができる超音波探傷試験技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号が付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲を限定的に解釈するために用いてはならない。
【０００９】
一の観点において、本発明による溶接構造体探傷試験方法は、
検査対象の鋼溶接構造体（４）に第１超音波ビームを逐次に第１方向に入射するステップと、
前記第１超音波ビームの前記鋼溶接構造体（４）からの反射波から、第１Ｂスコープ画像を得るステップと、
前記第１超音波ビームと異なる位置から、前記第１超音波ビームと異なる第２方向に向けて前記鋼溶接構造体（４）に第２超音波ビームを逐次に入射するステップと、
前記第２超音波ビームの前記鋼溶接構造体（４）からの反射波から、第２Ｂスコープ画像を得るステップと、
前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに基づいて、前記鋼溶接構造体（４）に存在する欠陥の形状に関するデータである形状データを得るステップ
とを具備する。このような溶接構造体探傷試験方法では、欠陥の向きが不明である場合にも、複数のＢスコープ画像から欠陥の形状（特に、欠陥の向きや寸法）を評価することができる。
【００１０】
欠陥の形状の特定に使用されるＢスコープ画像は、３以上であることが可能である。好適な一実施形態では、当該溶接構造体探傷試験方法は、
前記第１超音波ビーム及び前記第２超音波ビームと異なる位置から異なる方向に向けて前記鋼溶接構造体（４）に第３超音波ビームを逐次に入射するステップと、
前記第３超音波ビームの前記鋼溶接構造体（４）からの反射波から、第３Ｂスコープ画像を得るステップ
とを更に具備し、前記形状データは、前記第１Ｂスコープ画像と、前記第２Ｂスコープ画像と、前記第３Ｂスコープ画像から算出される。３以上のＢスコープ画像を使用することにより、欠陥の形状（特に、欠陥の向きや寸法）をより正確に評価することができる。
【００１１】
好適には、前記第１超音波ビームは、複数の超音波振動子を含んで構成される第１プローブ（５）によって生成され、前記第２超音波ビームは、前記第１プローブ（５）とは別に用意された、複数の超音波振動子を含んで構成される第２プローブ（６）によって生成され、前記第３超音波ビームは、前記第１プローブ（５）及び前記第２プローブ（６）とは別に用意された、複数の超音波振動子を含んで構成される第３プローブ（７）によって生成される。第１〜第３超音波ビームを別々のプローブで生成することは、試験時間の短縮に有効である。
【００１２】
このような溶接構造体探傷試験方法は、前記鋼溶接構造体（４）が、互いに平行な表面と裏面とを有する第１鋼板（２）と、その端が前記第１鋼板（２）の前記裏面に、前記裏面に垂直に溶接された第２鋼板（３）とを含む場合に特に有効である。この場合、前記第１プローブ（５）は、前記第１鋼板（２）の前記表面から前記表面に垂直な第１方向に前記第１超音波ビームを入射し、前記第２プローブ（６）、及び前記第３プローブ（７）は、前記第１方向に対して斜めの方向に、それぞれ前記第２超音波ビーム及び第３超音波ビームを入射することが好ましい。
【００１３】
当該溶接構造体探傷試験方法は、前記第１乃至第３プローブ（５−７）を、前記第１鋼板（２）と前記第２鋼板（３）とが溶接される溶接線の方向に平行に走査するステップを更に具備することが好ましい。
【００１４】
他の観点において、本発明による超音波探傷装置は、複数の超音波振動子を含んで構成された第１プローブ（５）と、複数の超音波振動子を含んで構成された第２プローブ（６）と、前記第１プローブ（５）及び第２プローブ（６）に接続された演算装置（９）とを具備している。演算装置（９）は、検査対象の鋼溶接構造体（４）に第１超音波ビームを逐次に第１方向に入射するように前記第１プローブ（５）を動作させ、前記鋼溶接構造体（４）に前記第１方向と異なる第２方向に向けて第２超音波ビームを逐次に入射するように前記第２プローブ（６）を動作させ、前記第１超音波ビームの前記鋼溶接構造体（４）からの反射波から、第１Ｂスコープ画像を取得し、前記第２超音波ビームの前記鋼溶接構造体（４）からの反射波から、第２Ｂスコープ画像を取得し、且つ、前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに基づいて、前記鋼溶接構造体（４）に存在する欠陥の形状に関するデータである形状データを算出する。
【００１５】
当該超音波探傷装置は、複数の超音波振動子を含んで構成された第３プローブ（７）を更に具備することが好ましい。この場合、前記演算装置（９）は、前記鋼溶接構造体（４）に前記第１方向及び前記第２方向と異なる第３方向に向けて第３超音波ビームを逐次に入射するように前記第３プローブ（７）を動作させ、前記第３超音波ビームの前記鋼溶接構造体（４）からの反射波から第３Ｂスコープ画像を取得し、且つ、前記形状データを、前記第１Ｂスコープ画像と前記第２Ｂスコープ画像とに加えて前記第３Ｂスコープ画像に基づいて算出する。
【００１６】
当該超音波探傷装置は、前記第１乃至第３プローブ（５−７）を走査する走査装置（８）を更に具備することが好ましい。走査装置（８）は、前記第２プローブ（６）及び前記第３プローブ（７）を、前記走査装置（８）が前記第１乃至第３プローブ（７）を走査する探傷方向と垂直な方向に移動可能に保持することが好ましい。また、走査装置（８）は、前記第２プローブ（６）及び前記第３プローブ（７）を、それらの位置が前記第１プローブ（５）の位置から前記探傷方向にずれているように保持するように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、鋼溶接構造体（４）に存在する欠陥の向きが不明である場合にも、欠陥の形状（特に、欠陥の向きや寸法）を評価することができる超音波探傷試験技術が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図４は、本発明の一実施形態に係る自動超音波探傷装置１の構成を示している。本実施形態の自動超音波探傷装置１は、第１鋼板２の裏面に第２鋼板３が突き合わされて溶接されたＴ型溶接継手が形成された試験体４の探傷試験を行うためのものである。以下、本明細書の説明において、第２鋼板３の表面に垂直な方向にｘ軸、第１鋼板２の表面に垂直な方向にｙ軸、試験体４の溶接線の方向（即ち、探傷方向）にｚ軸を有する直交座標系が使用される。第１鋼板２の表面はｘｚ平面に平行であり、第２鋼板３の表面は、ｙｚ平面に平行である。
【００１９】
自動超音波探傷装置１は、３つのプローブ５〜７と、プローブ５〜７を溶接線にそった方向（探傷方向）に走査する走査装置８と、演算装置９とを備えている。
【００２０】
プローブ（探触子）５〜７のそれぞれは、複数の超音波振動子で構成されている。即ち、プローブ５〜７のそれぞれは、単独で、Ａスコープ画像のみならず、Ｂスコープ画像を取得可能に構成されている。これらのプローブ５〜７は、それぞれがフェーズドアレイとして機能することが可能である。
【００２１】
プローブ５〜７のうち中央に位置するプローブ５は、直接に第１鋼板２の表面に接触され、第１鋼板２の表面に垂直な方向（ｙ軸方向）に超音波ビームを入射するために使用される。このため、プローブ５は、以下、垂直プローブ５と呼ばれることがある。
【００２２】
一方、プローブ６、７は、第１鋼板２の表面に対して斜めの方向に超音波ビームを入射するために使用される。このため、プローブ６、７は、以下、斜角プローブ６、７と呼ばれることがある。斜角プローブ６、７の表面には、楔形のスペーサ１３、１４がそれぞれ接合されており、斜角プローブ６、７は、楔形のスペーサ１３、１４によって第１鋼板２の表面に対して斜めに支持されている。斜角プローブ６、７が発生した超音波ビームは、それぞれ楔形のスペーサ１３、１４を介して第１鋼板２に入射され、その超音波ビームの反射波は、第１鋼板２から楔形のスペーサ１３、１４を介して斜角プローブ６、７に入射される。
【００２３】
走査装置８は、レール１１とプローブ保持機構１２とを備えている。レール１１は、ｚ軸方向（即ち、試験体４の溶接線の方向）に延設されている。プローブ保持機構１２は、プローブ５〜７を保持している。プローブ保持機構１２は、垂直プローブ５を固定的に、斜角プローブ６、７（及びスペーサ１３、１４）をｘ軸方向に移動可能に保持している。斜角プローブ６、７がｘ軸方向に移動可能であることは、斜角プローブ６、７を第２鋼板３の厚さに応じて適切に位置させることを可能にする。好適には、斜角プローブ６、７（及びスペーサ１３、１４）の位置は、垂直プローブ５に対して対称なるように調整される。図５Ｂに示されているように、斜角プローブ６、７は、そのｚ軸方向の位置が垂直プローブ５のｚ軸方向の位置とずれているように配置されている。これは、斜角プローブ６、７のｘ軸方向の位置の調節幅を増大させる点で好適である。
【００２４】
プローブ保持機構１２は、レール１１の上に探傷方向に移動可能に載置されている。プローブ５〜７のｚ軸方向への走査は、プローブ保持機構１２がレール１１の上を移動することによって行われる。プローブ５〜７のｚ軸方向の位置は、レール１１に設けられたエンコーダ（図示されない）によって検出可能である。
【００２５】
演算装置９は、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７を制御すると共に、試験体４の探傷を行うための演算を行う。具体的には、演算装置９は、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７に電気信号を供給し、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７に超音波ビームを発生させる。更に、演算装置９は、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７から送られてくる反射波の電気信号から、試験体４に存在する欠陥を検出する。
【００２６】
本実施形態の自動超音波探傷装置１は、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７によって３つのＢスコープ画像（断面表示画像）を取得し、その３つのＢスコープ画像から欠陥の形状（特に、欠陥の向きや寸法）を特定するように構成されている。本実施形態の自動超音波探傷装置１では、異なる方向からの探傷によって得られた複数のＢスコープ画像を利用することにより、欠陥の向きが不明であっても欠陥の寸法を特定できる。
【００２７】
以下、試験体４の（ｘｙ平面に平行な）ある断面（以下、「対象断面」という。）の欠陥の形状を測定するための本実施形態の自動超音波探傷装置１の動作を詳細に説明する。
【００２８】
斜角プローブ６、７が第２鋼板３の厚さにあわせてｘ軸方向に位置合わせされた後、斜角プローブ６、７が対象断面に位置整合するように、プローブ保持機構１２が位置合わせされる。
【００２９】
続いて、図５Ａに示されているように、斜角プローブ６、７を用いて探傷が行われる。斜角プローブ６、７は、演算装置９による制御の下、試験体４にｙ軸方向に対して斜めに超音波ビームを入射し、更に、夫々に帰ってくる反射波を電気信号に変換して演算装置９に送る。干渉を防ぐために、斜角プローブ６、７による超音波ビームの入射は同時には行われない。斜角プローブ６、７は、超音波ビームの入射を別々の時刻に行う。
【００３０】
続いて、更に、垂直プローブ５が対象断面に位置整合するように、プローブ保持機構１２が位置合わせされる。垂直プローブ５は、演算装置９による制御の下、試験体４にｙ軸方向に超音波ビームを入射する。垂直プローブ５に帰ってくる反射波は、垂直プローブ５によって電気信号に変換されて演算装置９に送られる。
【００３１】
斜角プローブ６、７が対象断面に位置整合されている状態で垂直プローブ５によって探傷が行われることも可能である。ただし、このときに得られる反射波の電気信号は、対象断面とは別の断面の欠陥の形状の特定に使用され、対象断面の欠陥の形状の特定には使用されない。
【００３２】
図６は、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７による超音波ビームの発生、及び、反射波の処理を説明する図である。図６の最上段に示されているように、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７のそれぞれは、超音波ビームの発生に関与する超音波振動子を変えながら複数回超音波ビームを入射する。例えば、第１ステップでは、左から１番目から６番目までの超音波振動子を用いて超音波ビームが発生され、第２ステップでは、左から２番目から７番目までの超音波振動子を用いて超音波ビームが発生される。同様に、第Ｎステップでは、左からＮ番目からＮ＋５番目までの超音波振動子を用いて超音波ビームが発生される。プローブ５〜７をフェーズドアレイとして機能させることにより（即ち、超音波ビームの発生に関与する超音波振動子に供給する電気信号の位相を適切に調節することにより）、プローブの面に対して斜めに超音波ビームを発生することもできる。各超音波ビームに対応する反射波は、電気信号に変換されて演算装置９に送られる。演算装置９に送られた電気信号のそれぞれは、ビーム路程とエコー高さの関係を表すＡスコープ波形を示している。
【００３３】
演算装置９は、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７から送られてくる電気信号から、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７のそれぞれに対応するＢスコープ画像（断面表示画像）を生成する。詳細には、垂直プローブ５から送られる電気信号から第１のＢスコープ画像が生成され、斜角プローブ６から送られる電気信号から第２のＢスコープ画像が生成され、更に、斜角プローブ６から送られる電気信号から第３のＢスコープ画像が生成される。
【００３４】
図６の下段には、Ｂスコープ画像の生成手順が図示されている。具体的には、得られたＡスコープ波形を、超音波ビームの発生に関与する超音波振動子の位置に対応する位置に、且つ、超音波ビームの入射角に対応する方向に並べることにより、３次元グラフが得られる。この３次元グラフのエコー高さを階調（又は色彩）に対応させることにより、Ｂスコープ画像が生成される。
【００３５】
続いて、図７Ａ〜図７Ｃに示されているように、得られた３つのＢスコープ画像から欠陥の形状に関するデータである形状データが算出される。形状データは、例えば、欠陥の向きや寸法を含んでいる。
【００３６】
一の実施形態において、形状データの算出では、まず、Ｂスコープ画像が２値化されて２値化画像が生成される。この２値化画像から、欠陥の向きや寸法が算出される。より具体的には、垂直プローブ５によって得られたＢスコープ画像から生成された２値化画像について、ビーム方向と垂直方向における欠陥の幅ａが算出される。同様に、斜角プローブ６、７によって得られたＢスコープ画像から生成された２値化画像のそれぞれについて、ビーム方向と垂直方向における欠陥の幅ｂ、ｃが算出される。垂直プローブ５及び斜角プローブ６、７が生成する超音波ビームのビーム方向と、得られた欠陥の幅ａ、ｂ、ｃから欠陥の形状が算出可能である。更に、３つの２値化画像を合成することにより、欠陥の形状を表す合成２値化画像が生成される。
【００３７】
例えば図７Ａに示されているように、溶接欠陥が横向き（即ち、ｘｙ平面のｘ軸方向）に長い場合を考える。垂直プローブ５のＢスコープ画像に写された欠陥の幅ａ、及び斜角プローブ６、７のＢスコープ画像に写された欠陥の幅ｂ、ｃから、溶接欠陥のｘ軸方向の幅Ｘとｙ軸方向の高さＹが算出される。図７Ｂ、図７Ｃに示されているように、溶接欠陥が斜め向き（即ち、ｙ軸に斜めの方向）に長い場合、溶接欠陥が縦向き（即ち、ｙ軸方向）に長い場合も同様にして、溶接欠陥の寸法を算出可能である。
【００３８】
同様な手順による探傷を、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７をｚ軸方向（溶接線の方向）に走査しながら繰り返すことにより、欠陥の３次元的形状を特定することも可能である。
【００３９】
以上に説明されているように、本実施形態に係る自動超音波探傷装置１は、複数のプローブによって複数のＢスコープ画像を得ることにより、任意の欠陥の形状、特に欠陥の向きの及び寸法を検出可能である。
【００４０】
本実施形態では、垂直プローブ５、及び斜角プローブ６、７の３つのプローブが使用されているが、基本的には、（それぞれが超音波振動子のアレイで構成された）プローブの数は２つ以上であればよい。例えば、図８に示されているように、２つのプローブ２１、２２で、探傷が行われてもよい。この場合、欠陥の形状は、プローブ２１、２２のそれぞれから得られる２つのＢスコープ画像から検出される。
【００４１】
ただし、本実施形態のように、３以上のプローブが用意され、欠陥の形状の特定に３以上のＢスコープ画像が使用されることは、欠陥の形状をより正確に特定できる点で好適である。特に、試験体４がＴ継手である場合には、第１鋼板２の垂直方向に超音波ビームを入射して得られるＢスコープ画像と、斜めの２方向に超音波ビームを入射して得られる２つのＢスコープ画像を欠陥の形状の特定に使用することが好適である。第１鋼板２の垂直方向（ｙ軸方向）に超音波ビームを入射することによって得られるＢスコープ画像は、欠陥の形状の特定に最も有用な情報であり、このＢスコープ画像に加えて補助的に斜めの２方向に超音波ビームを入射して得られる２つのＢスコープ画像を用いることにより、欠陥の形状を正確に特定することができる。
【００４２】
また、本実施形態において、一のプローブの位置をｘ軸方向に移動させて複数の方向から超音波ビームを入射することによって、一のプローブしか用いずに上記と同様の超音波探傷試験を行うことも可能である。ただし、本実施形態のように、複数のプローブを使用することは、プローブの走査を１次元に限定することを可能にし、試験時間の短縮に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の超音波探傷試験方法を説明する平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の他の超音波探傷試験方法を説明する平面図である。
【図２】図２は、フェーズドアレイを用いた従来の他の超音波探傷試験方法を説明する断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、フェーズドアレイを用いた端部エコー法を説明する断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、フェーズドアレイを用いた端部エコー法を説明する他の断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る自動超音波探傷装置の構成を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本実施形態における探傷試験方法の原理を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本実施形態における探傷試験方法の原理を示す平面図である。
【図６】図６は、超音波ビームの発生、及び、反射波の処理を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、欠陥が横向きである場合のＢスコープ画像、及び、それらの処理を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、欠陥がななめ向きである場合のＢスコープ画像、及び、それらの処理を説明する図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、欠陥が縦向きである場合のＢスコープ画像、及び、それらの処理を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る超音波探傷試験方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：自動超音波探傷装置
２：第１鋼板
３：第２鋼板
４：試験体
５：プローブ（垂直プローブ）
６、７：プローブ（斜角プローブ）
９：演算装置
１１：レール
１２：プローブ保持機構
１３、１４：スペーサ
２１、２２：プローブ
１０１：探触子
１０２：試験体
１０３、１０４：探触子
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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