(57)【要約】【課題】被検体が高減衰材であったとしても、低い周波数の超音波を用いて欠陥の性状を精度よく測定し得る超音波探傷検査方法及び装置を提供する。【解決手段】試験体２０の内部に超音波ビームを走査させ、内部に深さ方向に並ぶ複数の試験孔ｈ１〜ｈ１６に係る各受信波形のエコー高さを測定して欠陥有無判定用の閾値評価線Ｓａを作成する。溶接部Ｗに沿う溶接線Ｌと直交する面内で、フェーズドアレイ探触子１２の複数の振動子１２ａの励振タイミングをずらして、集束点Ｐを移動させるべく超音波ビームＢをセクタ走査させる。走査角度毎に溶接部Ｗ内で反射して戻る反射波の受信波形を取得し、受信波形のエコー高さに対して閾値評価線Ｓａを用いて欠陥Ｆを検出する。溶接部Ｗ内に欠陥Ｆ有と判定した場合は、欠陥Ｆの受信波形のエコー高さに対して欠陥高さ判定閾値Ｓｂを用いて欠陥Ｆの性状を検出する。【選択図】図４
2016090272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の振動子を有するフェーズドアレイ探触子を用いて被検体の内部における欠陥の性状を検出する超音波探傷検査方法であって、
前記被検体と同じ材料から成る試験体を準備し、前記フェーズドアレイ探触子における前記複数の振動子の各励振タイミングをずらすことで前記試験体の内部に超音波ビームを走査させ、該走査で得られる前記試験体の内部に深さ方向に並ぶ複数の試験孔に係る各受信波形のエコー高さを測定して欠陥有無判定用の閾値評価線を作成する閾値評価線作成工程と、
前記フェーズドアレイ探触子における前記複数の振動子の各励振タイミングをずらすことで前記被検体の内部に超音波ビームを走査させ、該走査で得られる受信波形のエコー高さに対して前記閾値評価線作成工程で作成された前記閾値評価線に基づく第１の閾値評価線により設定される欠陥有無判定閾値を用いて欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記欠陥検出工程で検出された前記欠陥の前記受信波形のエコー高さに対して欠陥高さ判定閾値を用いて前記欠陥の性状を検出する欠陥性状検出工程と、
を含む超音波探傷検査方法。
【請求項２】
前記欠陥検出工程及び前記欠陥性状検出工程では、前記被検体に設定した測定線と交差する面内で前記超音波ビームの伝搬方向を想定する方向に変える走査角度制御及び前記超音波ビームの集束点を想定する点に変える集束点制御により該超音波ビームを走査させ、前記超音波ビームの走査角度毎に、前記被検体内からの反射波を前記複数の振動子で受信して合成することで前記受信波形を取得して表示し、該走査で得られる受信波形からエコー高さを求め、
前記欠陥性状検出工程は、前記欠陥検出工程で取得した前記超音波ビームの走査角度毎の前記受信波形のうちの前記欠陥高さ判定閾値を超えるエコー高さが表示された前記反射波の受信波形に対応する前記超音波ビームの走査角度及び前記欠陥からの反射波により得られる該欠陥までの距離に基づいて、前記欠陥の高さを検出する工程である請求項１に記載の超音波探傷検査方法。
【請求項３】
前記欠陥高さ判定閾値は、前記閾値評価線作成工程で作成された前記閾値評価線に基づいて設定される請求項１又は２に記載の超音波探傷検査方法。
【請求項４】
前記欠陥高さ判定閾値は、ドロップ法に基づいて設定される請求項１又は２に記載の超音波探傷検査方法。
【請求項５】
前記欠陥検出工程において、前記フェーズドアレイ探触子を前記測定線に沿ってステップを踏んで移動させる毎に、前記測定線と交差する面内における前記超音波ビームの走査を３次元的に行う請求項２〜４のいずれか一つの項に記載の超音波探傷検査方法。
【請求項６】
超音波を用いて被検体の内部における欠陥の性状を検出する超音波探傷検査装置であって、
複数の振動子を具備して前記被検体の探傷面上にセットされ、該複数の振動子から超音波をそれぞれ発振すると共に、前記被検体内からの反射波を前記複数の振動子で受信するフェーズドアレイ探触子と、
前記複数の振動子に各々の励振タイミングを互いにずらして超音波を発振させて超音波ビームを走査させると共に、前記複数の振動子が受信する前記被検体内からの反射波を合成して受信波形を取得するパルス送受信器と、
前記被検体と同じ材料から成る試験体に対する前記フェーズドアレイ探触子による超音波ビームの走査で検出された前記試験体の内部に深さ方向に並ぶ複数の試験孔に係る各受信波形のエコー高さに基づいて欠陥有無判定閾値を予め設定して記憶し、前記超音波ビームの走査で得られる受信波形のエコー高さに対して前記欠陥有無判定閾値を用いて欠陥を検出すると共に、前記フェーズドアレイ探触子で取得した前記欠陥に係る前記受信波形のエコー高さに対して欠陥高さ判定閾値を用いて前記欠陥の性状を検出する演算部を備えている超音波探傷検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体（被検部を含む）の内部における欠陥の有無を判定すると共に、被検体の深さ（厚さ）方向の欠陥高さを含む性状を評価するのに用いられる超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査の１つとして、超音波を用いた探傷検査が従来から行われている。この超音波探傷検査の１つに複数の振動子を有するフェーズドアレイ探触子を用いたフェーズドアレイ法がある。
このフェーズドアレイ法とは、被検体上にフェーズドアレイ探触子をセットし、このフェーズドアレイ探触子における複数の振動子の励振タイミングをずらすことで、被検体に設定した測定線と直交する面内で超音波ビームを例えばセクタ走査させ、この被検体に内在するきず等の欠陥で反射して戻る反射波を複数の振動子で受信して、前記被検体の内部における欠陥の有無を画像で評価する検査手法である。このような検査手法は、ボイラや原子力プラント等の構造物における溶接部の検査に広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０９７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したフェーズドアレイ法において、検査対象の被検体が超音波の高減衰材である場合には、ノイズの影響を少なく抑えるうえで、被検体に入射する超音波の周波数を低く設定する必要がある。
【０００５】
しかしながら、被検体に入射する超音波の周波数を低く設定すると、高減衰材である被検体内で減衰し難くなるものの、被検体に内在する欠陥からの反射波の時間分解能が低下して、欠陥の端部を把握することが困難になってしまう。
ここで、被検部が、例えば、圧力容器における溶接部である場合には、この溶接部に内在する欠陥が拡大する可能性を判断するうえで、欠陥の性状のうちの深さ方向の欠陥高さを認識することが特に求められるが、上記したように、欠陥の端部を把握することが困難であれば、当然欠陥の深さ方向の欠陥高さを認識することも困難であり、これを解決することが従来の課題となっていた。
【０００６】
本発明は、上述した課題に着目してなされたものであり、低い周波数の超音波を用いた探傷検査を行うことができ、被検体が超音波の高減衰材であったとしても、欠陥の有無は勿論のこと、被検体に欠陥が内在している場合の深さ方向の欠陥高さを含む性状を精度よく測定することが可能な超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、本発明の第１の態様は、複数の振動子を有するフェーズドアレイ探触子を用いて被検体（被検部を含む）の内部における欠陥の性状（欠陥の形状，欠陥高さ，欠陥長さ）を検出する超音波探傷検査方法であって、前記被検体と同じ材料から成る試験体を準備し、前記フェーズドアレイ探触子における前記複数の振動子の各励振タイミングをずらすことで前記試験体の内部に超音波ビームを走査させ、該走査で得られる前記試験体の内部に深さ方向に並ぶ複数の試験孔に係る各受信波形のエコー高さを測定して欠陥有無判定用の閾値評価線を作成する閾値評価線作成工程と、前記フェーズドアレイ探触子における前記複数の振動子の各励振タイミングをずらすことで前記被検体の内部に超音波ビームを走査させ、該走査で得られる受信波形のエコー高さに対して前記閾値評価線作成工程で作成された前記閾値評価線に基づく第１の閾値評価線により設定される欠陥有無判定閾値を用いて欠陥を検出する欠陥検出工程と、前記欠陥検出工程で検出された前記欠陥の前記受信波形のエコー高さに対して欠陥高さ判定閾値を用いて前記欠陥の性状を検出する欠陥性状検出工程と、を含む構成としている。
この場合、フェーズドアレイ探触子には、リニア型及びマトリクス型の双方を用いることができるが、マトリクス型のフェーズドアレイ探触子を用いることが望ましい。
【０００８】
本発明の第２の態様において、前記欠陥検出工程及び前記欠陥性状検出工程では、前記被検体に設定した測定線と交差する面内で前記超音波ビームの伝搬方向を想定する方向に変える走査角度制御及び前記超音波ビームの集束点を想定する点に変える集束点制御により該超音波ビームを走査させ、前記超音波ビームの走査角度毎に、前記被検体内からの反射波を前記複数の振動子で受信して合成することで前記受信波形を取得して表示し、該走査で得られる受信波形からエコー高さを求め、前記欠陥性状検出工程は、前記欠陥検出工程で取得した前記超音波ビームの走査角度毎の前記受信波形のうちの前記欠陥高さ判定閾値を超えるエコー高さが表示された前記反射波の受信波形に対応する前記超音波ビームの走査角度及び前記欠陥からの反射波により得られる該欠陥までの距離に基づいて、前記欠陥の高さを検出する工程である構成としている。
【０００９】
本発明の第３の態様において、前記欠陥高さ判定閾値は、前記閾値評価線作成工程で作成された前記閾値評価線に基づいて設定される構成としている。
【００１０】
本発明の第４の態様において、前記欠陥高さ判定閾値は、ドロップ法に基づいて設定される構成としている。
【００１１】
本発明の第５の態様は、前記欠陥検出工程において、前記フェーズドアレイ探触子を前記測定線に沿ってステップを踏んで移動させる毎に、前記測定線と交差する面内における前記超音波ビームの走査を３次元的に行う構成としている。
【００１２】
本発明の第６の態様は、超音波を用いて被検体の内部における欠陥の性状を検出する超音波探傷検査装置であって、複数の振動子を具備して前記被検体の探傷面上にセットされ、該複数の振動子から超音波をそれぞれ発振すると共に、前記被検体内からの反射波を前記複数の振動子で受信するフェーズドアレイ探触子と、前記複数の振動子に各々の励振タイミングを互いにずらして超音波を発振させて超音波ビームを走査させると共に、前記複数の振動子が受信する前記被検体内からの反射波を合成して受信波形を取得するパルス送受信器と、前記被検体と同じ材料から成る試験体に対する前記フェーズドアレイ探触子による超音波ビームの走査で検出された前記試験体の内部に深さ方向に並ぶ複数の試験孔に係る各受信波形のエコー高さに基づいて欠陥有無判定閾値を予め設定して記憶し、前記超音波ビームの走査で得られる受信波形のエコー高さに対して前記欠陥有無判定閾値を用いて欠陥を検出すると共に、前記フェーズドアレイ探触子で取得した前記欠陥に係る前記受信波形のエコー高さに対して欠陥高さ判定閾値を用いて前記欠陥の性状を検出する演算部を備えている構成としている。
【００１３】
本発明に係る超音波探傷検査方法では、超音波ビームを走査させて検出された欠陥に係る受信波形のエコー高さに対して、欠陥高さ判定閾値を用いることで欠陥の性状を検出するようにしているので、欠陥からの反射波の分解能が低下する低い周波数の超音波を用いた探傷検査を行うことができ、したがって、被検体（被検部）が、例えば、オーステナイト系ステンレスや、Ｎｉ基合金や、これらの材料の各溶接部や、ゴムや、コンクリートや、鋳鋼材や、ＦＲＰ等の超音波の高減衰材であったとしても、欠陥の有無の判定のみならず欠陥の高さを含む性状の測定が精度よく成されることとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置によれば、被検体が高減衰材であったとしても、欠陥の有無は勿論のこと、被検体に欠陥が内在している場合の深さ方向の欠陥高さを含む性状を精度よく測定することが可能であるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波探傷検査装置の概略構成説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る超音波探傷検査方法で用いる超音波ビームの走査角度制御の原理説明図（ａ），（ｂ）である。
【図３】本発明の一実施形態に係る超音波探傷検査方法で用いる超音波ビームの集束点制御の原理説明図（ａ），（ｂ）である。
【図４】本発明に係る超音波探傷検査方法の一実施要領を示すフローチャートである。
【図５】フェーズドアレイ探触子により試験体に対して超音波探傷検査を実施している状況を示す動作説明図（ａ）及びこの超音波探傷検査で得られる試験体の内部の試験孔に係る受信波形のエコー高さに基づいて作成された欠陥有無判定用の閾値評価線を示すグラフ（ｂ）である。
【図６】フェーズドアレイ探触子により溶接部に対して超音波探傷検査を実施している状況を示す斜視説明図である。
【図７】溶接部に内在する欠陥からの反射波のうちの欠陥上部からの反射波の受信波形を示すグラフ（ａ），最大エコー高さの振幅がある反射波の受信波形を示すグラフ（ｂ）及び欠陥下部からの反射波の受信波形を示すグラフ（ｃ）である。
【図８】超音波ビームの走査角度と欠陥からの受信波形におけるエコー高さとの関係及び超音波ビームの走査角度に基づいて欠陥高さを評価する欠陥高さ判定閾値の設定要領を示す説明図である。
【図９】超音波ビームの走査角度に基づいて欠陥高さを評価する欠陥高さ判定閾値の他の設定要領を示す説明図である。
【図１０】超音波探傷検査の結果を示す図６の方向Ｘからの走査画像説明図（ａ）及び図６の方向Ｙからの走査画像説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置を図面に基づいて説明する。
図１〜図１０は、本発明に係る超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置の一実施形態を示しており、この実施形態では、被検体（被検部）が高減衰材のＮｉ基合金から成る溶接部である場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
図１に示すように、この超音波探傷検査装置１は、減衰し難い縦波を用いて斜角探傷を行うものであって、超音波パルス信号を励振する機能及び受信機能を有するパルサーレシーバ（パルス送受信器）１０と、斜角探触子であるフェーズドアレイ探触子１２と、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）１４と、演算部１６と、モニタ１８を備えており、パルサーレシーバ１０には、後述する振動子１２ａのそれぞれに印加するパルス信号を所望のタイミングで発生させる遅延回路１０ａ及び各振動子１２からの受信信号を所望のタイミングで合成する同期回路１０ｂが具備されている。
【００１８】
フェーズドアレイ探触子１２は、複数の振動子１２ａを縦横にマトリクス状に配置して成るマトリクスアレイであり、パルサーレシーバ１０で発生させたパルス信号による超音波を発振して溶接部Ｗに入射させると共に溶接部Ｗ内からの反射波を受信する。この際、溶接部Ｗが高減衰材のＮｉ基合金から成ることから、この斜角探傷には、溶接部Ｗの内部で減衰しにくい低い周波数、例えば数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの超音波が用いられる。
【００１９】
フェーズドアレイ探触子１２の各振動子１２ａで受信される反射波は、電気信号に変換され、電気信号に変換された反射波は、パルサーレシーバ１０に同期して入力されて合成される。この合成されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変換されて、演算部１６で信号処理される。
【００２０】
演算部１６は、閾値設定回路１６ａ，エコー高さ判定回路１６ｂ，画像処理回路１６ｃ及び制御回路１６ｄや図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリから構成されており、この演算部１６では、これらの回路１６ａ〜１６ｄによって、後述する欠陥有無の判定及び欠陥高さの評価が成される。なお、演算部１６は、欠陥有無の判定及び欠陥高さの評価以外の機能も有しているが、本実施形態では説明を省略する。
【００２１】
演算部１６には出力装置としてモニタ１８が接続されており、演算部１６で反射波を処理して取得される受信波形の可視化画像を表示して、溶接部Ｗ内の欠陥Ｆの有無や、溶接部Ｗに欠陥Ｆが内在している場合の欠陥Ｆの位置及び欠陥高さ（溶接部Ｗの深さ方向の長さ）を含む性状等の欠陥情報を表示するようにしている。なお、図示はしないが、演算部１６にキーボード等の入力装置が備えられていることは言うまでもない。
【００２２】
ここで、図２及び図３を用いて、演算部１６の制御回路１６ｄによる走査角度制御及び集束点制御について説明する。なお、図２及び図３では、説明を判り易くするために、フェーズドアレイ探触子１２の各振動子１２ａから垂直に超音波を発振する状況を示している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、パルサーレシーバ１０の遅延回路１０ａにより、フェーズドアレイ探触子１２の互に隣接する振動子１２ａの励振タイミングを図示左側から右側にかけてΔｔ1ずつ遅れるようにコントロールすると、図２（ｂ）に示すように、超音波ビームＢの伝搬方向Ｔ1は母材２の探傷面２ａに対して傾く。この隣接する振動子１２ａの励振タイミングをΔｔ1ずつ遅らせて超音波ビームＢの伝搬方向Ｔ1を想定する方向（所望の方向）に変える制御が走査角度制御、いわゆるステアリング制御である。この際、遅延時間をΔｔ1からΔｔｎまで段階的に変化させると、すなわち、超音波ビームＢの伝搬方向をＴ1からＴｎまで想定する方向に段階的に変化させると、セクタ走査が成されることとなる。
【００２４】
一方、図３（ａ）に示すように、パルサーレシーバ１０の遅延回路１０ａにより、フェーズドアレイ探触子１２の互に隣接する振動子１２ａの励振タイミングを図示両端部側で早く中央で遅くなるようにコントロールすると、図３（ｂ）に示すように、各振動子１２ａからの超音波の位相が集束点Ｐで揃う、すなわち、超音波のエネルギーが集中する集束点Ｐで超音波ビームＢが集束する。この超音波ビームＢを想定する（所望の）集束点Ｐで集束させる制御が集束点制御、いわゆるフォーカシング制御であり、振動子１２ａの励振タイミングを任意に設定することで、集束点Ｐまでの距離を変えることができ、想定する集束点Ｐを矢印に示すように左右に振ることで、セクタ走査を行わせることができる。
【００２５】
超音波ビームＢの伝搬方向を想定する方向（所望の方向）に変えたり想定する集束点Ｐまでの距離を変更したりするための遅延時間の設定値は、フォーカルローと呼ばれており、この実施形態では、上記した走査角度制御及び集束点制御に基づいて超音波ビームＢを走査させるべく、フォーカルローを設定している。
つまり、このフォーカルローにより、パルサーレシーバ１０の遅延回路１０ａにおけるパルス信号の遅延タイミング及び同期回路１０ｂにおける受信信号の同期タイミングが設定される。
【００２６】
次に、上記した超音波探傷検査装置１を用いた本発明の一実施形態に係る超音波探傷検査方法の実施要領を説明する。なお、図４の超音波探傷検査の工程を示すフローチャートにおけるステップＳ２以外の各ステップの処理は、演算部１６の各回路１６ａ〜１６ｄによって行われる。
【００２７】
ここで、フェーズドアレイ探触子１２で超音波探傷検査を行う場合、フェーズドアレイ探触子１２を任意の位置に止めた状態で被検体である溶接部Ｗの内部において超音波ビームＢの集束点Ｐを深さ（厚さ）方向に移動させるので、フェーズドアレイ探触子１２の形状や集束点Ｐの深さ方向の深浅によって集束性が変化する。
【００２８】
具体的には、超音波ビームＢをセクタ走査して溶接部Ｗの内部の浅い位置に集束点Ｐを移動させる場合には、超音波ビームＢを鉛直方向に対して大きい角度で振る必要があるので、集束性が低下して測定されるエコー高さが低くなり、一方、超音波ビームＢをセクタ走査して溶接部Ｗの内部の深い位置に集束点Ｐを移動させる場合には、超音波の広がりや減衰の影響でやはりエコー高さが低くなる。
【００２９】
このように、フェーズドアレイ探触子１２を任意の位置に止めて溶接部Ｗの内部で超音波ビームＢを走査させる場合には、集束点Ｐの深さ方向の深浅に応じてエコー高さが変化することを把握する必要があるので、図４に示すように、ステップＳ１において、被検体である溶接部Ｗと同じ材料で、且つ、所定位置に欠陥としての大きさ及び形状が既知の試験孔（この実施形態ではφ３mm程度の円孔）ｈ１〜ｈ１６を備えた試験体２０に対して超音波探傷検査を実施する。
【００３０】
すなわち、図５（ａ）に示すように、フェーズドアレイ探触子１２を試験体２０における探傷面２０ａ上にセットして斜角探傷を開始し、超音波ビームＢ（図５（ａ）ではビーム中心線ＢＬを示す）を所定の角度ステップでセクタ走査させる。
【００３１】
この超音波ビームＢのセクタ走査範囲内において、試験体２０の内部に深さ方向に等間隔（図示例では５ｍｍ間隔）で並んで配置されている試験孔ｈ１〜ｈ１６で反射して戻る各反射波を複数の振動子１２ａで受信して合成することで受信波形をそれぞれ取得する。
【００３２】
この超音波ビームＢのセクタ走査で得た試験孔ｈ１〜ｈ１６の各受信波形のエコー高さを測定して、図５（ｂ）のグラフに示すように、欠陥有無判定用の閾値評価線Ｓａを作成する（閾値評価線作成工程）。なお、図５（ｂ）のグラフにおいて、横軸が深さ（ｍｍ）であり、縦軸がエコー高さ（％）である。
【００３３】
この際、上述したように、試験体２０の浅い位置にある試験孔ｈ１〜ｈ５の各受信波形のエコー高さや、試験体２０の深い位置にある試験孔ｈ１３〜ｈ１６の各受信波形のエコー高さは、試験体２０の深さ方向中央にある試験孔ｈ６〜ｈ１２の各受信波形のエコー高さと比べていずれも低くなり、したがって、閾値評価線Ｓａは山形になる。
【００３４】
そして、この山形の閾値評価線Ｓａに基づく第１の閾値評価線（この実施形態では閾値評価線Ｓａ）を用いることで、溶接部Ｗの内部の深さに応じた欠陥有無判定閾値を設定することができる。なお、第１の閾値評価線とは、閾値評価線Ｓａのエコー高さレベルの何割かに設定される線であり、この実施形態のように、閾値評価線Ｓａ自体が第１の閾値評価線となる場合もある。
【００３５】
このようにして、山形の閾値評価線Ｓａを作成した後、ステップＳ２において、被検体である溶接部Ｗに対して超音波探傷検査を実施する。すなわち、図６に示すように、フェーズドアレイ探触子１２を溶接部Ｗ近傍の母材２における探傷面２ａ上にセットする。この際、図示しないグリセリンペーストやマシン油等の接触媒質を探傷面２ａに塗布してフェーズドアレイ探触子１２と探傷面２ａとの間に空気層ができるのを回避する。
【００３６】
この状態で斜角探傷を開始し、溶接部Ｗに沿う溶接線（測定線）Ｌと直交する面内において、予め設定したフォーカルローにしたがってフェーズドアレイ探触子１２の互に隣接する振動子１２ａの各励振タイミングをずらして、集束点Ｐを溶接部Ｗの深さ（厚さ）方向に移動させるべく超音波ビームＢ（図６においてもビーム中心線ＢＬを示す）を所定の角度ステップで３次元的にセクタ走査させる。
この超音波ビームＢの３次元的なセクタ走査は、フェーズドアレイ探触子１２を溶接線Ｌに沿って一定の間隔でステップを刻んで移動させる毎に実施する。
【００３７】
そして、この超音波ビームＢのセクタ走査範囲内における角度ステップ（走査角度）毎に、溶接部Ｗ内で反射して戻る反射波を複数の振動子１２ａで受信して合成することで受信波形をそれぞれ取得する。
【００３８】
上記超音波ビームＢのセクタ走査で取得した反射波の受信波形中に閾値評価線Ｓａ（溶接部Ｗの内部の深さに応じた欠陥有無判定閾値）を超えるエコー高さがある場合には、ステップＳ３において、走査範囲内に欠陥Ｆ有と判定し、一方、反射波の受信波形中に閾値評価線Ｓａを超えるエコー高さがない場合には、このポイントでの超音波探傷検査を終了して、次のポイントにフェーズドアレイ探触子１２を溶接線Ｌに沿って移動させる（欠陥検出工程）。
【００３９】
ステップＳ３において、走査範囲内に欠陥Ｆ有と判定した場合には、ステップＳ４において、角度ステップ毎の受信波形から欠陥有無判定閾値を超える振幅のエコー高さを測定する。
【００４０】
ここで、図７（ａ）〜（ｃ）は、いずれも超音波ビームＢの走査範囲内で検出した欠陥Ｆからの反射波の受信波形であって、図６に示す欠陥Ｆの上部での受信波形，欠陥Ｆの中央部での受信波形及び欠陥Ｆの下部での受信波形をそれぞれ示しており、縦軸がエコー高さ（振幅；％）、横軸が時間（μｓ）を示している。ステップＳ５において、図７（ａ）〜（ｃ）に示す受信波形でそれぞれ測定されたエコー高さＥｕ，Ｅｐ，Ｅｄが、図８に示すように、欠陥高さ判定閾値Ｓｂを超える場合には、エコー高さＥｕ，Ｅｐ，Ｅｄが示されている各受信波形に対応する走査範囲（図８の一点鎖線及び二点鎖線で挟まれた範囲）を求める。
【００４１】
この際、欠陥高さ判定閾値Ｓｂは、閾値評価線作成工程で作成された閾値評価線Ｓａに基づいて設定され、この実施形態では、図５（ｂ）に示す閾値評価線Ｓａのエコー高さレベルを半分にした第２の閾値評価線Ｓｃ（＝Ｓａ／２）に基づいて設定されている。
なお、この欠陥高さ判定閾値Ｓｂは、受信波形における振幅の最大エコー高さＥｐの何割かの値を欠陥高さ判定閾値Ｓｂとするドロップ法に基づいて設定してもよく、例えば、図９に示すように、最大エコー高さＥｐの１／２の値を欠陥高さ判定閾値Ｓｂとする６ｄＢドロップ法に基づいて設定してもよい。
【００４２】
そして、ステップＳ６において、図１０（ａ）における図６の方向Ｘからの走査画像に示すように、超音波ビームＢ（ＢＬ）のエコー高さＥｄに対応する走査角度θ2及び欠陥Ｆからの反射波により得られる欠陥Ｆの下部までの距離ｖｔ2により欠陥Ｆの下部の深さ方向位置（ｖｔ2・cosθ2）が算出される。
また、超音波ビームＢ（ＢＬ）のエコー高さＥｕに対応する走査角度θ1及び欠陥Ｆからの反射波により得られる欠陥Ｆの上部までの距離ｖｔ1により欠陥Ｆの上部の深さ方向位置（ｖｔ1・cosθ1）が算出される。
そして、欠陥Ｆの下部の深さ方向位置（ｖｔ2・cosθ2）から上部の深さ方向位置（ｖｔ1・cosθ1）を減ずることで欠陥高さＦｈが表示される。
【００４３】
上記超音波ビームＢの３次元的なセクタ走査を溶接線Ｌに沿って一定の間隔でステップを刻んで実施すると、欠陥Ｆの全容を把握し得ることとなり、図１０（ｂ）における図６の方向Ｙからの走査画像では、溶接線Ｌと交差する各断面で実施した３次元的なセクタ走査の結果を積算することで得られる精度の高い欠陥長さＦｌが表示される（欠陥性状検出工程）。
【００４４】
このように、本実施形態に係る超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置１では、溶接部Ｗの内部において超音波ビームＢの集束点Ｐを深さ（厚さ）方向に移動させるのに先立って、フェーズドアレイ探触子１２の形状や集束点Ｐの深さ方向の深浅によって集束性が変化することを把握するべく、欠陥有無判定用の閾値評価線Ｓａを作成するようにしているので、溶接部Ｗの内部の深さに応じた欠陥有無判定閾値を設定し得ることとなり、その結果、欠陥Ｆの有無の判定が精度よく成されることとなる。
【００４５】
また、溶接部Ｗに欠陥Ｆが内在する場合において、超音波ビームＢを走査させて得られた欠陥Ｆに係る受信波形のエコー高さに対して、溶接部Ｗの深さ情報である上記閾値評価線Ｓａに基づいて設定される欠陥高さ判定閾値Ｓｂを用いることで欠陥の性状を検出するようにしている。
【００４６】
つまり、欠陥Ｆからの反射波の分解能が低下する低い周波数の超音波を用いた探傷検査を行い得ることとなり、その結果、本実施形態のように、溶接部２が高減衰材であるＮｉ基合金から成っていたとしても、欠陥Ｆの有無の判定のみならず欠陥高さＦｈを含む性状の測定が精度よく成されることとなる。
【００４７】
また、本実施形態に係る超音波探傷検査方法では、フェーズドアレイ探触子１２の互に隣接する振動子１２ａの励振タイミングをずらして、集束点Ｐを想定した深さ（厚さ）方向に移動させるべく超音波ビームＢを所定の角度ステップでセクタ走査させるようにしているので、すなわち、超音波のエネルギーが集中する集束点Ｐを想定した方向に走査するようにしているので、欠陥Ｆの検出性が向上すると共に、欠陥高さＦｈを含む性状の測定がより高精度で成されることとなる。
【００４８】
さらに、本実施形態に係る超音波探傷検査方法において、フェーズドアレイ探触子１２を溶接線Ｌに沿って一定の間隔でステップを刻んで移動させる毎に、溶接線Ｌと直交する面内において超音波ビームＢの走査を３次元的に実施するようにしているので、欠陥Ｆの性状の測定がより一層精度よく成されることとなる。
【００４９】
さらにまた、本実施形態に係る超音波探傷検査方法において、欠陥高さ判定閾値Ｓｂを例えば、６ｄＢドロップ法に基づいて設定するように成すと、欠陥Ｆの性状の測定が短時間で成されることとなる。
【００５０】
上記実施形態では、図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３で溶接部Ｗ内に欠陥Ｆ有と判定した場合に、ステップＳ４で角度ステップ毎の受信波形からエコー高さをそれぞれ測定するようにしているが、ステップＳ３で溶接部Ｗ内に欠陥Ｆ有と判定した際に、欠陥Ｆが有る範囲を再度走査（ゾーンフォーカス）するようにしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、本発明に係る超音波探傷検査方法及び超音波探傷検査装置を高減衰材であるＮｉ基合金から成る溶接部２の欠陥検出に用いた場合を示したが、例えば、ゴム等の弾性体やプラント等の大型構造物の欠陥検出に用いてもよい。
【００５２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１    超音波探傷検査装置
２ａ  探傷面
１０  パルサーレシーバ（パルス送受信器）
１２  フェーズドアレイ探触子
１２ａ  振動子
１６  演算部
２０  試験体
２０ａ  探傷面
Ｂ    超音波ビーム
Ｅｄ，Ｅｐ，Ｅｕ  エコー高さ
Ｆ    欠陥
Ｆｈ  欠陥高さ
Ｆｌ  欠陥長さ
ｈ１〜ｈ１６  試験孔
Ｌ    溶接線（測定線）
Ｐ    集束点
Ｓａ  欠陥有無判定用の閾値評価線（第１の閾値評価線）
Ｓｂ  欠陥高さ判定閾値
Ｓｃ  閾値評価線Ｓａのエコー高さレベルを半分にした第２の閾値評価線
Ｗ    溶接部（被検体）
【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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