超音波探傷厚み計による板厚の測定および溶接部の検査について

博物館課佐藤智彦

Measurement of the Ultrasonic Inspection(Measurements of Metal Sheets and Inspection of Weld Deposits.)
by T. Sato.
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1. まえがきボイラや ff)]容器，

2. 実験方法
または化学プラント等のタンク内実験方法としては試験片とすでに事故を起こしたものの腐食の進行程度を知るための手段として板原の測定がから採取した下記の試料について板限を測定し，ついで考えられるが，人工キズを入れた溶接試険片を試作し，これを非破壊的にしかも科学的に測定することができれば極めて便利であり，かつ，経済的にも災占防止の見地からも，最も望ましいことである
また，この欠陥の検出を行なった。
実験に使用した測定器は海上電機（株）製，超音波探傷C

これらの容器類には，溶接によつて製作されて厚み計で，周波数は lOMC, 探触子は水晶振動子を用いいるものが少なくないことを考えるとぎ，製作過程にお5￠,と10,j,のものを，接触媒質は水ガラスを使用した c

ける溶接部の検任等にも利用でぎれば甚だ好都合であ(1) 板厚の測定(i) 試験片の板厚測定る。
従来の板限測定には，共振法による超音放／只み，Jt,溶接(ii) I
腐食したボイラ胴板の板厚測定部の検在には斜角探傷法による超音彼探傷器放射線写(iii) ラミネーションの潜在する鋼板の板原測定

真撮影装閥等が一般に広く利用されているが，それぞれ(iv) ワレの発生した鋼板の板厚測定の特徴によつて広範囲の場合に同つて（例えば両者を兼(a) 溶接部のワレ用するなど）共通して適用させることは困難であった c(b") グルービング

最近，薄 l符容器等の板原の測定と内部欠陥（傷）検出を(2) 溶接部の検任兼用できるインパルス反射法による超音放探傷厚み計が(i) 突合継手開発されたので，以下に述ぺる実験はこの装骰によって(ii) T型継手種々の事例についての検討を試みたものである。

3.
‑ 27‑

実験結果

の板 原 を測定した 。 ただし ，F
ig2の試験片に ついては ，(1) 板厚の測定(i) 試験片の板厚測定

ドリル であけた孔の 側面から と反対側から 探触子をあてF
iglおよび Fig2のような 試験片（鋼板）を製作し， これ孔まで の距離を測定したものである。

Fig.1

P
hoto.
(1)

Photo.(3)Photo.
(4)・lPhoto.
(s)

Fig.
2

圃璽三ー］
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10'‑ 28 ‑Pho~『)3Phots4)

P
hoto.

(15)

F
ig.4

Photo(1) (15)は探傷図形である。

Sec.しecfSenscbcいty

なお， Fig.2の場合は l</>8</>の傷が探傷面から同じ距離0ー︐た。

6︒

波の強さを測定し，平底孔の大きさとの関係を調べてみ4」 ' '一にある場合とみなし，それぞれの径の場合における反射

2Fig.3は平底孔の大ぎさとエコーの関係を示し， Fig.4は厚み計の感度特性曲線である。

20‑‑‑‑

350︒

a3d> Bu aEopFig.3 Theholeswithflatdrill have relatedtoecho(adetectedfaceis 10mmdistantfrom
holesofbottom, awidtho
fpulsisshort)

404050F(dB)

30Cii) 腐食したボイラ胴板の板厚測定
Photo(A) は四三酸化鉄によって食耗された横煙管ボ20イラの胴板を示す。この試料の A‑A', B‑B', およびC‑C' の線に沿って板厚を測定しその測定値をプロットしたものが Fig.5である。

10

こ れ に よ る と は じ め の 板 厚 13mmに対し最も腐食した部分で 9mmとなっており， 4mmの腐食が認められる。

叫

21 i 816 Jt‑;
古一—

この測定にあたっては，腐食而の凹凸が著しいための平底孔の塵径 dlmm)

底面エコーは走在の途上でかなりめまぐるしく変化したT
hed
iameterofholesw
ifhflatd.
rill:d.
(mm)※

が，プラウン管上の読みに支障はなかった。

一般にブラウン管上で同時に識別でぎる 2つのエコーの振巾比は 30位であるから、それより大きい比を持っェコーを直接比較することは困難である。
そこで，一般に受信感度をフル (IO)にした場合にプラウン管上に !cm振れるエコーの強さを基準 (Odb)とし，それに対して沿目するエコーは受信癌度をフルの場合より幾 db低くしたら !cmの振れになるかを求め，その低めた程度すなわち減衰紐 (db)をエコーの強さ (db)※

なお，

この試料は展示品であるため測定線より切断して実測と比較することはできなかったが，この測定値は実際の腐食線に沿って変化し，かつ，部分的に孔をあけて測定した板限と一致している。

として表わす。
実験結果は平孔のエコーの強さは孔径の約 3.4乗に比例することを示す。
参考：超音波探傷法（日本学振， 日刊工業発行） P.59
図2.77の5MC, 探触子 20</>, 探傷面から傷までの距離50mmのデータでは孔径の約 3.6乗であり，同様の結果を得ている。

‑ 29‑

ー
﹁丁い︒
こ→Photo.(A) 四三酸化鉄によって食粍された i翡茎笠ポイラ の 11,;J板 の 一 部t︑
亨 {gーー﹈LL﹂
Fig.5 扉 (1iの厚み測定値

050
21150
板屏

A‑A'

04050501020305210150
板屏

測定位置
I

B‑B050
21150
板厚

o310z
0405060測定位置‑ 30 ‑

711[￨￨18ー 1 ー1 [ 18︒い115

(iii) ラ ミネ ーショ ンの潜在する鋼板の板厚測定

dc

Q{8059．8．

059．8．

︱︱
古 Iの測厚傷58)
所ヶ2︵｀＼＼実存在を示している。

探波

超音の判別は， つけ難い が，探傷図形にすいては明腑にそのb

測定方法

実際の肉眼検査では C' dの部分ではラミネ ー ション

測定点からの深さ (m m)a

り探触子をあてた場合の探傷図形を (19) (22)に示す。

＼定位
置‑05

Photo(B)は試 料 を示 す。これに a,b,c,dの方向よ

探傷面からラミネ ー ションまでの深さはつぎのとおりである 。

Photo(B) ラミネーショ ンの沿在する鋼板

Photo.(19)P
hoto.c20)

こロPhoto.(21)Photo.c22)(iv) ワレの発生した鋼板の板厚測定

反射に必要な面栢が少ないためのプラウン管上に傷 エコ(a) 溶接部のワレPhoto(C)はスチームー がでがたい。しかし，アキュムレ ー タの胴板（高張力鋼）の溶接部に発生したワレである。
このワレは胴の内側に発生したもので，ワレが垂直方向にまっすぐに進む場合より，むしろ曲りくねって進行するのが 普 通 で あるから，本例の場合も比較的容易にワレの深さを測定す

ワレの進行 は大体外側に伯］って 垂直である 。 したがって，ワレの深さを調ぺるために胴の外側から探触子をあてた場合，似のることができた。 Photo(23) (28)はその探傷図形である。この結果ワレの深さは割合深く，最低から最高までの値が得られた c‑ 31‑

Photo.(C) スチ ームアキュムレ ー タの 胴板の溶接部 に発生したクレPhoto.
(23)

Photo. (C)Photo.
(24)

flhoto.
(25)

ー・一一Photo.
(26)

Photo.
C27)‑16‑
Photo.
(28)(6) グルービング

で差し支えなか ったが，ボイラ等のフランジ部に発生しがちなグル ー ビン グのを使用した 。

進行については，その部分の板厚（残厚）を測定すること

V形開先のものは下側の開先より溶差金屈が突出した部分までの厚さが測定された。（片側溶接で Phto(E)のによって深さを知ることができる。

Photo(D)は｀グ レ）:̲.
ビン グの発生した炉筒の フ ラ ン ジ場合）

PhotoCFりの X線写真は l</>I.
5cj,のプロ ー ホー ルを部で あり，この 部分の 板厚を 厚 み計によって 測 定し，Photo(D)に示す断面部の実測値と比較してみた 。

人工的に入れた場合のものでその右側に超音波厄み計による探傷図形を示した。

ワレを除いた板厚 (m m)Photo(G')は溶け込み不良のものである 。 これの探Ib I c Id

測定 方法a

超音波探傷厚み計

11.5188I11.51IO10I 5実 測I

溶接面が粗いときは 5￠ のもの

傷結果では溶接線上で連続的に傷エコ ーが見られるので欠陥の種類は大体判別出来 る。

811.

Cii) T型継手
Fig.6は人工キズ (2¥hのプロ ホールと溶け込みーイS良）を入れて試作した溶接 T型継手試験片であり，試験片のこれによると， Photo(D)の断面部より探偽側の方がワ厄さは 12m mである 。写真は この欠陥を検出した探傷図

レの深 さがやや大きい。これは肉眼で識別できな いも の形を示すもので，溶接部より直桜探触子をてた場合がも検出し得ることを示している。

(48), (49)であり，(2) 溶接部の検査合が (50), (54)である。探傷図形によって欠陥の位図が(i) 突合せ継手明II
釈に 示されて いるが， (50)の均合は板 j
厚と同じ深さ に溶接試験片につ いて行なった検査結果はつぎのとおりあり，溶け込み 不良を 示す ものである。

である 。試験片の厚さ は9m mである 。

Photo(E)(F)(G)は試険片の溶接部を示し， (Eり(FりCGりに X線写真 を示した。 (33) (47)はそれぞれの探侶図形を示す。 なお，原み叶の探触子は 10￠,のもの‑ 32 ‑

これを 反対側の真下より探傷した協Photo.(D) グル ー ビングの発生 した 炉筒の フラ ンジ部"Photo.C29JPhoto.(30)

Photo.
(31)~hoto . CE')試 験 片
Photo.
(E) 試験片

Photo.(33)‑Photo.
(34)‑
Photo.(
3Sl‑
Photo.(36)‑ 33‑

Photo.(37}Jグ・・￠・く~ヽv＇:'s Y1,1ょ t .,l >;tt,
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ヽ・.
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Photo.
(fl試験片f.~•Photo.(38),^cヽ•*iPhoto.
(39)

Photo.(40)].

91・9~Photo.(41),I•"Photo.(43)‑34‑

r'hoto.
(42)

~hoto.(G-') 試験片

Photo.Ct::r) 試験片
Photo.
CL14)‑Photo.
(45)

Photo.
(46)

一Photo.(47)‑35‑

Fig. 6P
hoto.(48)

Photo.
(49)

Photo.
(54)

PhotoC.
51)

Photo.
(63)

Photo.
(52)
写真では X線照射而また はフィルムをあてる面）から探4. 考 察傷すれば，筒単に欠陥検 ；,'Iができる ことがわかつ た。

この実験によって苫しく腐食された板であっても極めて明瞭にその底面エ コー が得られ ， かつ，

ラ ミネ ーシ ョンなどの 潜在 す る板 に ついても有効である こと がわかっしたがって，溶接継手の探似の陽合は溶接而を少 し'.
ライン ダ ー仕上げ をしてやるとか ，反対側からも探傷してやれば，なお ー］凶効果的である 。

た。

なお，

さらに ，溶接部における欠陥の検出につ い ても ，溶接面を グラ イン ダー 仕上げをすることなく，そのまま溶接

これによ って検出された欠陥の種類 などは，その欠陥が連続しているか，散在してい るか，

またそ の 位悩，侶エコ ーの形， 大きさなどからほぽ判別する こ とが而から垂匝探侶する こ とが できる c また ，溶 接 T型継手できるが ，その良否 の判定に ついては今後更に丈験と研に対しても有効であ り，究を進める必要がある 。

とくにこの楊合は反対側ex線‑ 36 ‑