(57)【要約】      （修正有）【課題】鋳造品で発生する様々な種類の欠陥、性状が複雑な鋳造欠陥に対して測定できる超音波検査方法及び装置を提供する。【解決手段】大型構造物の超音波検査装置において、構造強度解析により許容限界欠陥を計算する欠陥計算手段と、欠陥計算手段で得た欠陥に対して超音波測定により得られる欠陥の計算特徴量に変換して記憶する欠陥特徴量記憶手段と、超音波センサを移動させ、その位置座標を出力する超音波センサ位置制御手段と、超音波を送受信する超音波測定手段と、超音波測定手段で得た超音波信号と超音波センサ位置制御手段で得た超音波センサの位置座標に基づいて、欠陥特徴量記憶手段における特徴量と同種の値である計測特徴量に算出する欠陥特徴量算出手段と、欠陥特徴量記憶手段における欠陥の計算特徴量と欠陥特徴量算出手段における欠陥の計測特徴量を比較して、その大小から構造物の合否を判定する欠陥判定手段を有する。【選択図】図１
2016114439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大型構造物の超音波検査装置において、
構造強度解析により求めた許容限界欠陥を計算する欠陥計算手段と、
前記の欠陥計算手段で得た欠陥に対して超音波測定により得られる欠陥の計算特徴量に変換して記憶する欠陥特徴量記憶手段と、
超音波センサの位置を移動させ、超音波センサの位置座標を出力する超音波センサ位置制御手段と、
前記超音波センサの送信及び受信を行い、超音波受信を測定する超音波測定手段と、
前記超音波測定手段で得た超音波信号と前記超音波センサ位置制御手段で得た超音波センサの位置座標に基づいて、前記欠陥特徴量記憶手段における特徴量と同種の値である計測特徴量に算出する欠陥特徴量算出手段と、
前記欠陥特徴量記憶手段における欠陥の計算特徴量と前記欠陥特徴量算出手段における欠陥の計測特徴量を比較して、その大小から構造物の合否を判定する欠陥判定手段を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項２】
請求項１の超音波検査装置において、
超音波測定により得られた探傷画像において評価範囲を設定し、評価範囲内における予め設定した信号強度しきい値を超えた信号強度となる範囲である欠陥占有範囲が評価範囲に占める割合を欠陥占有率として計算する欠陥占有率計算手段を有し、欠陥特徴量として欠陥占有率を適用することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項３】
請求項２の超音波検査装置において、
超音波測定データから３次元測定画像を作成する３次元測定画像計算手段を有することを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
請求項１の超音波検査装置において、
前記欠陥特徴量として欠陥短軸、欠陥長軸、欠陥傾斜、欠陥深さ、欠陥厚さを用いることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれかの超音波検査装置において、
前記超音波センサには、少なくとも２つ以上の超音波ビーム角度の超音波探触子を用いることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項６】
請求項１から４いずれかの超音波検査装置において、
前記超音波センサには、フェーズドアレイ探触子を用いることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
大型構造物の超音波検査方法において、
構造強度解析により許容限界欠陥を計算し、
前記許容限界欠陥に対して超音波測定により得られる欠陥の計算特徴量に変換して記憶し、
超音波センサの位置を移動させ、超音波センサの位置座標を出力し、
前記超音波センサの送信及び受信を行い、超音波受信を測定し、
前記超音波信号と前記超音波センサの位置座標に基づいて、前記記憶した欠陥の計算特徴量と同種の値である欠陥の計測特徴量に算出し、
前記欠陥の計算特徴量と前記欠陥の計測特徴量を比較して、その大小から構造物の合否を判定することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項８】
請求項７の超音波検査方法において、
超音波測定により得られた探傷情報において評価範囲を設定し、評価範囲内における予め設定した信号強度しきい値を超えた信号強度となる範囲である欠陥占有範囲が評価範囲に占める割合を欠陥占有率として計算し、欠陥特徴量として欠陥占有率を適用することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項９】
請求項８の超音波検査方法において、
超音波測定データから３次元測定画像を作成することを特徴とする超音波検査方法。
【請求項１０】
請求項７の超音波検査方法において、
前記欠陥特徴量として欠陥短軸、欠陥長軸、欠陥傾斜、欠陥深さ、欠陥厚さを用いることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項１１】
請求項７から１０いずれかの超音波検査方法において、
前記超音波センサには、少なくとも２つ以上の超音波ビーム角度の超音波探触子を用いることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項１２】
請求項７から１０いずれかの超音波検査方法において、
前記超音波センサには、フェーズドアレイ探触子を用いることを特徴とする超音波検査方法。
【請求項１３】
請求項７から請求項１２のいずれかの超音波検査方法を適用した工程を組み込んだ鋳造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造品を含む大型構造物の超音波検査装置および超音波検査方法、それを用いた鋳造物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型構造物の製作方法の一つに、鋳造工法がある。鋳造工法は、鋼材を溶解した溶湯を鋳型に注ぎ、冷却後に鋳型を外すことで構造物を成型する工法である。鋳造工法では、溶湯から発生するガス、溶湯の注入時に巻き込まれたガスや、凝固過程の収縮により生じる熱応力、残留応力などが原因で、ブローホール、引け巣、割れなどの多種類の欠陥がまれに発生する。そのため、鋳造品に対して、適切な非破壊検査を行うことで、鋳造品の品質を保証している。非破壊検査によって抽出された欠陥は必要に応じて補修あるいは再製作を行う。
【０００３】
鋳造品に対する一般的な非破壊検査方法としては、放射線検査法が挙げられる。放射線検査法は、放射線源と放射線による被ばくを防護するために遮蔽設備が必要である。但し、大型鋳造品の場合、放射線の透過能力を確保するために、エネルギーの大きな線源が必要である。それに応じて、遮蔽設備を大きくする必要があり、大規模の専用計測建屋を設営する必要がある。このため、専用計測建屋の設営、大型鋳造品の運搬、補修作業後の再測定など、検査にかかわる作業および費用が増加するので、代替検査方法の確立が要望されている。
【０００４】
構造物の内部検査としては放射線検査法の他に超音波検査法が一般的であるが、鋳造検査には適用が進んでいない。適用が進んでいない理由の一つとして、鋳造欠陥の性状が複雑であるため、構造物の強度寿命と従来の超音波検査法での測定結果との対比がとれないことがある。
【０００５】
これに対して、特許文献１では大型鋳造品の内部欠陥診断方法を提案している。この方法では、始めに構造強度解析で構造物での応力集中部位を特定する。次に、き裂進展限界寸法を表層深さ別に計算する。そして、構造物の表層深さに適した検査方法を用いて計測する。欠陥が抽出された箇所は、内部欠陥を切削するか、応力緩和処置を施工する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−８１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献1では、表層深さに適した複数の検査手法を組み合わせて構造物の健全性を評価する。そして、応力集中箇所の特定に基づいた検査箇所の選定方法とその部位に応じた検査方法を適用することは言及されている。しかし、従来の超音波検査法に対する改良点については言及がない。
【０００８】
そのため、鋳造品で発生する様々な種類の欠陥、性状が複雑な鋳造欠陥に対して測定できる超音波検査方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、大型構造物の超音波検査装置において、構造強度解析により求めた許容限界欠陥を計算する欠陥計算手段と、欠陥計算手段で得た欠陥に対して超音波測定により得られる欠陥の計算特徴量に変換して記憶する欠陥特徴量記憶手段と、超音波探触子の位置を移動させ、超音波探触子の位置座標を出力する超音波探触子位置制御手段と、超音波探触子の送信及び受信を行い、超音波信号を測定する超音波測定手段と、超音波測定手段で得た超音波信号と超音波探触子位置制御手段で得た超音波探触子の位置座標に基づいて、欠陥特徴量記憶手段における特徴量と同種の値である計測特徴量に算出する欠陥特徴量算出手段と、欠陥特徴量記憶手段における欠陥の計算特徴量と欠陥特徴量算出手段における欠陥の計測特徴量を比較して、その大小から構造物の合否を判定する欠陥判定手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記手段によって、性状が複雑な鋳造欠陥を計測できるようになる。そのため、専用計測建屋の設営、大型鋳造品の運搬、補修作業後の再測定など、検査にかかわる作業および費用の低減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の超音波探傷装置のシステム構成図である。
【図２】実施例１における欠陥特徴パラメータの定義の説明図である。
【図３】実施例１における超音波画像に用いた欠陥特徴量を用いた判定法の説明図である。
【図４】実施例１の超音波探傷装置での処理および本装置を用いた鋳鋼品の製造工程を説明するフローチャートである。
【図５】実施例２の超音波探傷装置のシステム構成図である。
【図６】実施例２における超音波画像における欠陥占有率の説明図である。
【図７】実施例１および実施例２における鋳造工法での製造フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、説明のため大型構造物の検査面の水平方向をＸ方向、大型構造物の検査面の直交方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。
【００１３】
初めに、本検査を用いた鋳造工法の一般的な製造フローを図７に示す。ステップ３００の造型工程では、完成製品の輪郭を基に鋳型を成型する。ステップ３１０の溶解工程では、金属を高温で溶解させた溶湯を生成する。ステップ３２０では、ステップ３００で成型した鋳型にステップ３１０で生成した溶湯を流し込む。その後、冷却、凝固させて鋳型を外して鋳造品の原型を生成する。このときは鋳造品の表面部は凹凸が大きく、製品として利用できない。また、超音波検査ができない場合が多い。そこで、ステップ３３０の後処理を行う。後処理では、表面についた付着物や表面の尖りであるバリなどを除去する。ステップ３４０の仕上げでは、表面を機械加工して製品に仕上げる。そして、ステップ３５０の検査を行う。検査は大きく分けて、ステップ３６０の外観検査、ステップ３７０の表面検査、ステップ３８０の内部検査がある。外観検査では、へこみや大きな割れなどを確認し、品質管理をする。表面検査では、外観検査では分からないような表面に析出した微細な割れを磁粉探傷や浸透探傷で確認する。そして内部検査では、表面に析出しない内部欠陥の有無を超音波探傷で確認する。この超音波検査が本実施例での検査内容である。この超音波検査で最終確認をして製品完成となるため、本実施例は非常に重要な役割を担う。
【実施例１】
【００１４】
実施例１の超音波探傷装置のハード構成について説明する。図１は実施例１の超音波探傷装置のシステム構成図である。実施例１の超音波探傷装置は、被検査物に接触させて超音波を送信しかつ受信し、アナログのエコーとして送信又は受信する超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃと、当該超音波センサを制御する超音波探傷器１１と、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃの移動制御と移動量計測を行うセンサユニット移動制御器１２と、超音波検査全体を統括制御しかつ超音波探傷器１１およびセンサユニット移動制御器１２でのデータを処理して検査画像を作成する探傷制御器２１と、検査結果が表示される表示器２２により構成される。なお、超音波探傷器１１、センサユニット移動制御器１２、探傷制御器２１は、アナログ信号をデジタル化するアナログ／デジタル変換ボード、ＡＤ変換されたデジタル信号を増幅するアンプ、デジタル化されたエコーに対して各種の処理を実行するプロセッサ、当該プロセッサで実行されるソフトウェアが格納されるメモリ、二次記憶装置などにより構成される。
【００１５】
本実施例は、大型構造物に対して超音波検査をすることが目的である。そのため、図１のように超音波センサを配置する。超音波センサユニット８は、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃを保持し、モータユニット７に接続している。モータユニット７は制御ドライバ６の動作信号により、超音波センサ走査装置５に沿って移動する。例えば、超音波センサ走査装置５にはボールねじが設置してあり、このレールに沿って超音波センサユニット８を保持したモータユニット７がＸ方向およびＺ方向に移動する。超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃの移動量は制御ドライバ６の制御値から計算する。超音波センサによる非破壊測定の際には、水、油、グリセリンペーストなどの接触媒質を検査面に塗布する。超音波センサユニット８には、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃをネジなどで固定し、一定の距離を保持して測定する。
【００１６】
超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃは超音波角度が異なるセンサを選定、配置する。ここでは超音波センサ１ａは左側への超音波を送信するセンサとし、図右下がりの欠陥を検出することを目的とする。超音波センサ１ｂは鉛直下方への超音波を送信するセンサとし、検査面に平行な欠陥を検出することを目的とする。超音波センサ１ｃは右側への超音波を送信するセンサとし、図左下がりの欠陥を検出することを目的とする。このように、超音波角度が異なるセンサを複数配置することで、様々な欠陥に対応できるようにする。
【００１７】
超音波探傷器１１は超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃに接続され、超音波の送波および欠陥などからの反射エコーの受波を制御する。また、受波したエコーを電気信号に変換し、デジタル化して記録し、さらに画像情報に変換して探傷制御器２１に送る。また超音波探傷器１１の送信部１１ａ及び受信部１１ｂでは各超音波センサの送波及び受波を行う。
【００１８】
センサユニット移動制御器１２は、制御ドライバ６に超音波センサユニット８の移動に係る指示を出し、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃの位置を制御する。移動距離の計算結果は探傷制御器２１に伝達し、探傷制御器２１における探傷結果表示や欠陥発生範囲の記録に用いられる。また、超音波センサユニット８が所定量の移動が完了したことに対する信号を超音波信号測定部２１ａに送信し、超音波探傷器１１の動作のトリガ信号を発生する。これにより、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃの超音波信号と測定位置の同期がとれる。
【００１９】
許容欠陥計算部２０は、大型構造物の利用環境で想定される運転条件下での構造強度解析を計算機で行い、その結果を評価して得られる許容限界欠陥を計算する。この機能は、探傷制御器２１に搭載する必要はなく、事前の構造強度解析による評価結果から得られた許容限界欠陥の寸法値のみを欠陥特徴量記憶部２１ｄに格納してもよい。
【００２０】
探傷制御器２１は、超音波探傷器１１およびセンサユニット移動制御器１２を制御する。構成要素は、超音波信号測定部２１ａ、欠陥特徴量算出部２１ｂ、超音波センサ位置制御部２１ｃ、欠陥特徴量記憶部２１ｄ、欠陥判定部２１ｅ、描画部２１ｆである。
【００２１】
超音波信号測定部２１ａは、超音波探傷器１１での超音波の送波指示を送り、受信波およびそのときの測定条件などの情報と記録を行う。
【００２２】
欠陥特徴量算出部２１ｂは、超音波信号測定部２１ａで得られた超音波受信信号に基づき、欠陥エコーを画像化する。そして、欠陥映像から欠陥特徴量記憶部２１ｄに記憶されている欠陥特徴量パラメータ値と同じ形態の数値を計算する。この計算方法は、後ほど説明する。
【００２３】
超音波センサ位置制御部２１ｃは、センサユニット移動制御器１２での移動指示を行い、移動距離情報を受信し、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃの位置情報の記録を行う。
【００２４】
欠陥特徴量記憶部２１ｄは、許容欠陥計算部２０で計算された許容限界欠陥に対して、超音波検査で測定できる許容限界欠陥の寸法値を計算し、記憶する。
【００２５】
欠陥判定部２１ｅは、欠陥特徴量算出部２１ｂで得られた欠陥エコーの画像に基づいて得られた欠陥の欠陥特徴量パラメータ値と、欠陥特徴量記憶部２１ｄに記憶された許容限界欠陥の欠陥特徴量パラメータ値を比較して、計測欠陥が構造強度上許容できるかを判断する。
【００２６】
描画部２１ｆは、超音波信号測定部２１ａ、超音波センサ位置制御部２１ｃおよび欠陥判定部２１ｅに基づいて検査結果画像を作成し、表示器２２に送る。
【００２７】
表示器２２は、探傷制御器２１からの検査結果出力情報に基づき、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃの位置や探傷結果等を表示する。
【００２８】
次に、欠陥判定方法について説明する。図２に欠陥特徴量の算出方法の一例を示す。図２（ａ）は欠陥４に対する超音波センサ１ｃの測定を示している。ここでは、欠陥４は左下がりに傾斜している場合の欠陥を想定して説明する。この場合、前述した３つの超音波センサのうち超音波センサ１ｃでの受信信号が最も高くなる。一方で、超音波センサ１ａでは超音波の受信信号が非常に弱く、受信信号を得ることができる超音波センサの走査範囲は小さい。超音波センサ１ｂでは超音波の受信信号が弱いが、受信信号を得ることができる超音波センサの走査範囲は超音波センサ１ａの場合より長くなる。このように、複数の超音波センサを用いれば、受信信号を得ることができる超音波センサの走査範囲を利用することで欠陥の傾斜方向が推定できる。
【００２９】
次に、超音波センサをＸ方向およびＺ（紙面奥行き）方向に移動させて、超音波受信信号の分布を得る。まず、欠陥の長軸長さＡは超音波センサ１ｃをＺ方向に移動させた場合の超音波受信信号が得られる移動量から求める。次に、欠陥の短軸長さＢを求める。ここで、超音波センサ１ｃの屈折角をθｃとする。また、欠陥の傾斜角を直接求めず、超音波センサの屈折角を利用してＣ＝θｃとみなす。ここで、超音波受信信号が得られる超音波センサ１ｃの移動量Ｘｃとすると、欠陥の短軸長さＢはＢ＝Ｘｃ×cosθｃで計算できる。そして、超音波受信信号が得られる超音波センサ１ｃの移動中心を欠陥中心とみなし、この欠陥中心位置を欠陥深さＤとする。例えば、図２（ｂ）のように欠陥が分岐して複数の欠陥エコー（Ｅ１〜Ｅ４）があるように測定された場合、複数のエコーを包括する楕円を想定して、欠陥の長軸長さＡと短軸長さＢを計算する。複数の超音波センサを用いて測定する場合には、許容欠陥計算部２０で計算された許容欠陥における欠陥特徴量として各超音波センサの屈折角（本実施例ではθａ、θｂ、θｃ）を欠陥傾斜角Ｃに設定する。それに対する欠陥特徴量である欠陥の長軸長さＡ、短軸長さＢ，欠陥深さＤを計算し、探傷制御器２１の欠陥特徴量記憶部２１ｄに記憶しておく。
【００３０】
そして、欠陥の長軸長さＡ、欠陥の短軸長さＢについて、計測値と欠陥特徴量記憶部２１の数値を比較して、計測値が大きい場合は不合格と判定し、補修が必要と判断する。
【００３１】
その一例を、図３を用いて説明する。縦軸は欠陥深さＤ、横軸は欠陥長さを示す。評価する欠陥長さは、欠陥の長軸長さＡあるいは欠陥の短軸長さＢの長い方とする。図中の太線は超音波センサ１ｂでの測定結果に基づいたθbでの測定結果に対する判定線である。また、図中の細線は超音波センサ１ａあるいは１ｃでの測定結果に基づいたθaあるいはθcでの測定結果に対する判定線である。図中の判定線で示す欠陥判定のしきい値は、欠陥特徴量記憶部で記憶しており評価時に読み出す。図中実線で示す範囲である判定線より左側つまり欠陥長さが欠陥判定のしきい値より短い場合は、欠陥が小さく部材は十分な強度を有するため合格と評価する。しかし、図中破線で示す範囲である判定線より右側つまり欠陥長さが欠陥判定のしきい値より長い場合は欠陥が大きく部材の強度は不十分であるため不合格と評価する。欠陥進展のし易さは欠陥の傾斜角と部材に加わる応力状態により異なるため、この評価線は超音波の屈折角毎に欠陥特徴量記憶部で保持しておく。
【００３２】
最後に、超音波探傷装置の駆動系と制御系の連携動作について説明する。上述した超音波探傷装置の動作と制御手順について図４を用いて説明する。図４は、本実施例における超音波探傷装置での制御処理内容を表すフローチャートである。なお、この制御処理は、超音波探傷器１１、センサユニット移動制御器１２および探傷制御器２１の内部メモリに予め記憶されたプログラムに基づいて実施されるものである。
【００３３】
はじめに、ステップ１００における構造物の強度解析に当たっては、許容欠陥計算部２０による大型構造物の利用環境で想定される運転条件下での構造強度解析を計算機で行う。このステップは、装置操作者が想定される負荷条件を入力して、計算機で解析してもよい。
【００３４】
ステップ１１０における構造物の許容欠陥の決定では、ステップ１００の計算結果に基づき大型構造物の運転条件下でも損傷が生じない欠陥寸法を決定する。このステップでは、装置操作者が解析結果に基づいて、超音波測定作業で得られる欠陥エコーデータの特性を考慮して、許容欠陥寸法を決定してもよい。
【００３５】
ステップ１２０における許容欠陥の欠陥特徴量のデータベース記憶では、ステップ１１０での許容欠陥の決定値をネットワークや記憶媒体等を介して探傷制御器２１の欠陥特徴量記憶部２１ｄに数値を設定する。
【００３６】
ステップ１２０までの設定値を入力し、超音波センサを検査面に設置、超音波探傷器１１、センサユニット移動制御器１２、探傷制御器２１の動作設定が終わったら、ステップ１３０の測定開始になる。
【００３７】
ステップ１４における超音波センサの移動では探傷制御器２１からの指令により、必要移動量をセンサユニット移動制御器１２に伝達する。制御ドライバ６、モータユニット７を介して、超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃを所定量だけ移動させる。移動が完了したら、移動完了信号を探傷制御器２１に伝達する。
【００３８】
ステップ１５０における超音波検査の実施では、探傷制御器２１から超音波探傷器１１に超音波の送信および受信を実施する信号を伝達する。超音波センサ１ａ、１ｂおよび１ｃは印加信号により超音波の送信および受信を実施し、受信信号を超音波探傷器１１に伝達し、超音波受信信号は超音波信号測定部２１ａに送達される。
【００３９】
ステップ１６０における全範囲測定完了で、全範囲のデータが収録完了されるまでステップ１４０とステップ１５０の測定を繰り返す。
【００４０】
所定の検査範囲の測定が終了したら、ステップ１７０の超音波信号の画像化を行う。ここでは、超音波信号測定部２１ａにおける超音波受信信号と、欠陥特徴量算出部２１ｂの超音波受信位置の情報に基づいて、欠陥信号を映像化する。
【００４１】
ステップ１８０における欠陥画像から欠陥特徴量の数値化では、図２を用いて前述した欠陥特徴量を欠陥特徴量算出部２１ｂにおいて算出する。
【００４２】
ステップ１９０における許容欠陥データベースとの数値比較を行う。これは欠陥判定部２１ｅで実施する処理である。ステップ１８０で得られた測定による欠陥特徴量の数値が、欠陥特徴量記憶部２１ｄに記憶されている許容欠陥寸法以内であるかを判別し、検出された欠陥の特徴量が許容欠陥寸法以内であれば、ステップ２００である許容と判断される。しかし、検出された欠陥の特徴量が許容欠陥寸法を超えていれば、ステップ２２０の補修が必要と判断される。これらの補修要否の結果は超音波測定結果、測定位置結果とともに表示器２２に表示される。
【００４３】
ステップ２００である許容と判断されれば検査測定は終了となり、大型構造部の製品は次工程へと移行する。
【００４４】
ステップ２２０における補修が必要と判断された場合、欠陥の切削や埋め戻しなどの補修作業を実施後、当該個所に対してステップ１３０以降の処理を行う。
【００４５】
また、ステップ２３０では補修箇所が予め設定した補修個所上限数を上回った場合、鋳造製法に修正点があると考えられるため、ステップ２４０の製法改善と再製作を行い、改めてステップ１００から再考する。
【００４６】
以上によれば、性状が複雑な鋳造欠陥を計測できるようになる。そのため、専用計測建屋の設営、大型鋳造品の運搬、補修作業後の再測定など、検査にかかわる作業および費用の低減が実現できる。
【実施例２】
【００４７】
図５は実施例２の超音波探傷装置のシステム構成図である。
【００４８】
実施例１と異なる点は二つある。一つ目は、超音波アレイセンサを利用する点である。二つ目は、欠陥特徴量として超音波画像における欠陥占有率を用いる点である。以下、順次説明する。
【００４９】
まず、一つ目の超音波アレイセンサ２を利用する点である。超音波アレイセンサ２の内部には超音波の送波および受波を行う素子の集合体である超音波アレイ振動子が設置されている。超音波アレイ振動子は、配列された複数の振動子から成り、振動子への印加電圧時間を調整する電子的走査により、超音波の送波方向や焦点位置を調整できる。そのため、超音波センサに超音波アレイセンサを１つ用いれば、複数の超音波角度に対する測定信号を得ることができる。これにより、超音波センサの個数削減、検査時間の短縮、機構構成と制御の簡素化が図れる。
【００５０】
次に、二つ目の欠陥特徴量として超音波画像における欠陥占有率を用いる点である。図６は実施例２での欠陥特徴量パラメータである欠陥占有率の計算方法の一例である。この画像は、超音波アレイセンサ２でのリニアスキャン走査によって取得した鋳造欠陥の測定データである。超音波信号に基づいて計測結果を画像化し、信号強度に対して欠陥を認定する閾値に対して、エコーを２値化する。この画像では欠陥認定エコーＥは黒色部、非認定エコーは白色部で表示した。被検査体の底面から底面エコーＧが検出されるが、これは欠陥エコーではない。ここで黒色部の面積Ｓは欠陥認定エコーの占有面積とし、点線Ｆで囲まれた評価範囲の面積をＳ０とすると、欠陥占有率はＳ／Ｓ０として評価できる。
【００５１】
この欠陥占有率を欠陥特徴量パラメータとして適用する。ここで、評価範囲の面積Ｓ０の設定により、欠陥占有率は大きく変化する。そこで、許容欠陥計算部２０では、この評価範囲の面積Ｓ０と欠陥占有率Ｓ／Ｓ０の上限値を特徴量パラメータのしきい値として設定、記憶しておく。計測した画像での欠陥占有率が上記しきい値を超えない場合、検査での評価は合格となる。また、計測した画像での欠陥占有率が上記しきい値を超える場合、検査での評価は不合格となる。
【００５２】
鋳造欠陥は小さな欠陥が群となって発生する場合がある。この場合、機器の稼動により欠陥部位に振動や荷重がかかるため、小さな欠陥が結合して大きな欠陥に拡大し、やがて大規模な損傷へと進展する。そこで、特定の範囲に一定量以上の欠陥が群集していることを構造物の健全性パラメータとして活用できるため、本実施例２は有効である
また、欠陥は複数の超音波角度で測定するため、欠陥の体積情報を用いた評価も可能である。異なる角度の測定位置データに基づいて欠陥の奥行き距離ｈが分かる。そこで、上記の面積Ｓと奥行き距離ｈを乗算することで、欠陥の概略体積Ｖが計算できる。そこで、上記評価範囲の面積Ｓ０に超音波アレイセンサの走査距離Ｌを乗算した測定範囲体積Ｖ０＝Ｓ０×Ｌとすると、体積に基づいた欠陥占有率はＶ／Ｖ０として評価できる。従って、体積に基づいた欠陥占有率でも欠陥特徴量パラメータとして計算でき、群となって存在する鋳造欠陥の特性をより正確に表現できるパラメータとして利用できる。
【００５３】
実施例２におけるそのほかの構成要素は実施例１と同様の機能を有する。そのため、説明は割愛する。
【００５４】
以上、本実施例の超音波探傷装置あるいは探傷方法により、本発明に示す超音波検査方法によって、性状が複雑な鋳造欠陥を計測できるようになる。特に、複数の超音波角度の測定結果に基づいて欠陥特徴量をパラメータ化した評価方法、欠陥占有率に基づいた評価方法は、放射線検査における主観評価とは異なり、客観評価が可能になる。そのため、検査員の技量によるところが少なくなり、今後、検査員の若年化が進む中で、多くの検査員が適用できる技術になる。また、専用計測建屋の設営、大型鋳造品の運搬、補修作業後の再測定など、検査にかかわる作業の低減できる効果がある。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ、１ｂ、１ｃ      音波センサ
２                    超音波アレイセンサ
３                    超音波
４                    欠陥
５                    超音波センサ走査装置
６                    制御ドライバ
７                    モータユニット
８                    センサユニット
１０                  検査対象の鋳造品
１１                  超音波探傷器
１１ａ                送信部
１１ｂ                受信部
１２                  センサユニット移動制御器
２０                  許容欠陥計算部
２１                  探傷制御器
２１ａ                超音波信号測定部
２１ｂ                欠陥特徴量算出部
２１ｃ                超音波センサ位置制御部
２１ｄ                欠陥特徴量記憶部
２１ｅ                欠陥判定部
２１ｆ                描画部
２２                  表示器
Ａ                    欠陥の長軸長さ
Ｂ                    欠陥の短軸長さ
Ｃ                    欠陥軸の傾斜
Ｄ                    欠陥中心位置の深さ
Ｅ、Ｅ１〜Ｅ４        欠陥エコー
Ｆ                    超音波信号の評価範囲
Ｇ                    底面エコー
θa、θb、θc         超音波角度
１００〜２３０、３００〜３９０      作業ステップ
【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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