NDT フラッシュ Vol.65,No.6

ＵＭレベル１1/4

一般試験のポイント

し粒子が直角な方向に振動する波であり，せん断波とも呼ばれる。液体や気体は横方向に反動する力かないのでUM レベル 1 の一般試験問題は，超音波の基礎，厚さ横波は伝搬しない。固体では縦波も横波も伝搬する。

測定の一般的な問題が 30 問以上出題される。UM1 の一
般問題の解説は，過去に機関誌 Vol.54,No.3(2005)，Vol.55,No.5(2006) ， Vol.58,No.5(2009) ， Vol.60,No.10(2011) 及 び

問３

次の文は，超音波の音速について述べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

Vol.63,No.1(2014)で行った経緯がある。今回解説の問題と共に過去の記事も参考にして頂きたい。

（ａ）超音波の音速は，液体中より空気中の方が速い。
（ｂ）超音波の音速は，固体中より空気中の方が速い。

問１ 次の文は，超音波の性質について述べたものである。
誤っているものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）金属中では，超音波はよく伝搬する。
（ｂ）電気の導電体中では，超音波はよく伝搬する。

（ｃ）超音波の音速は，液体中より固体中の方が速い。
（ｄ）超音波の音速は，どんな物質中でも一定である。
正答

超音波の音速 C は一般的には（ｃ）水中では，周波数の低い超音波も伝搬する。

C  弾性係数（ｄ）超音波は，真空中でも伝搬する。
正答（ｄ）

超音波厚さ測定の問題では，超音波に関する基礎的な問題も試験範囲の対象となる。超音波を用いて測定する（ｃ）

密度で表される。弾性係数は物質によって異なり，また，縦波，横波などのモードによっても値は変わる。空気中の音速は約 340m/s で水中や固体中での音速は空気中よりも速く，水中で 1,480m/s，鋼中での縦波音速は 5,900m/s，基礎となるものであるので十分理解しておく必要がある。

横波音速は 3,230m/s 程度である。このように超音波の音超音波は気体，液体，固体のいずれの物質も伝搬する

速は，気体中よりも液体中の方が，液体中よりも固体中が，真空中では伝搬しない。超音波の周波数によって伝の方が音速は速い。

わり易さは異なるが，いずれの周波数でも伝搬する。一般に超音波といった場合，縦波，横波など種々のモード

問４

次の図は，超音波厚さ測定で用いられる二振動子を含んだものとして扱われるが，ここでは最も一般的な垂直探触子の断面略図である。各部の名称を，解答群縦波を想定して解答すればよい。

からそれぞれ一つ選び，記号で答えよ。

問２

次の文は，超音波の性質について述べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）横波は液体，固体には伝わるが気体には伝搬しない。
（ｂ）横波は気体，液体及び固体のいずれにも伝搬する。
（ｃ）縦波は気体，液体及び固体のいずれにも伝搬する。
（ｄ）縦波は液体，固体には伝わるが気体には伝搬しない。
正答（ｃ）

超音波には，代表的なモードとして縦波，横波がある。
縦波は波の進む方向に対し粒子が平行な方向に振動する［１］（ａ）音響隔離面（ｂ）接栓（ｃ）くさび（ｄ）振動子［２］（ａ）音響隔離面（ｂ）ダンパ（ｃ）くさび（ｄ）振動子［３］（ａ）音響隔離面（ｂ）ダンパ（ｃ）くさび（ｄ）振動子

波で，粒子の間隔が伸び縮みしながら変化して伝わってゆくため粗密波とも呼ばれる。横波は波の進む方向に対

正答［１］（ｂ），［２］（ｄ），［３］（ｃ）

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図は二振動子探触子の断面を示すものである。二振動子探触子は文字通り二つの振動子を有しており，一方が（ｂ）超音波測定による測定値のばらつき（ｃ）超音波による測定値と機械的計測による厚さ寸法との差送信用，他方が受信用となる。それぞれの振動子に接栓，探触子ケーブル，くさびが付属する。図中の１は接栓で（ｄ）腐食の著しい部分で発生する測定値のずれあり，２は振動子，３はくさびである。ここでは出題されていないが，間を分離しているものは音響隔離面とな正答

（ｃ）

る。

『超音波厚さ測定Ⅰ』には，誤差は超音波厚さ計による測定値と機械的計測による厚さ寸法との間に生じた差と問５鋼材の音速 5,900m/s に調整した超音波厚さ計によ記述している。

り，音速 2,730m/s のアクリル樹脂を厚さ測定し，表示厚さ測定の誤差の測定については JIS Z 2355: 2005「超値 26.0mm を得た。この測定物の実際の厚さはいくら

音波パルス反射法による厚さ測定方法」附属書 1（規定）か。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

「パルス反射式超音波厚さ計の性能測定方法及び表示方法」で定められており RB-E や RB-T の対比試験片など（ａ）12.0mm

によってマイクロメータで複数回測定した値と超音波厚（ｂ）13.0mm

さ測定で 4 回繰返し測定した値の差を求めて誤差とする（ｃ）26.0mm

よう規定されている。

（ｄ）56.2mm
問７
正答

（ａ）

次の文は，超音波厚さ計用の探触子について述べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

超音波厚さ測定は，測定器の音速設定を測定する物質の音速に調整しておき，その状態で測定を行うことで物（ａ）探触子，5Z10/2NDT の 10/2 は，直径 20mm の振質の厚さの値を表示している。実際は測定物の厚さの間動子を半円形状に二分割したものを表す。

を超音波が往復する時間を測定して，調整している音速（ｂ）探触子，5Z10/2NDT の 10/2 は，直径 5mm の振動に乗じて厚さを表示している。したがって，調整してい子を半円形状に二分割したものを表す。

る音速と物質の音速が異なれば誤った値となるが，予め（ｃ）探触子，5Z10/2NDT の 10/2 は，直径 10mm の振動子を半円形状に二分割したものを表す。

測定する物質の音速が判明している場合には，物質の実音速と調整により表示された値の音速との比を乗じるこ（ｄ）探触子，5Z10/2NDT の 10/2 は，直径 10mm の振動子を円形状に二分割したものを表す。とで実際の厚さを推定することができる。測定する物質内の音速が設定している音速より速い場合は，物質内を往復する時間が短くなるので薄目に表示され，反対に物質内の音速が遅い場合には厚めに表示される。例題の場
合調整している鋼材の音速よりアクリル樹脂の音速の方が遅いため厚めに表示されている。実際の値 t は，下記のようになる。
t = 26.0 × 2,730/ 5,900 = 12.0

誤って音速の比を反対に乗ずると 26.0 × 5,900/2,730 = 56.2となる。超音波厚さ測定の概念をよく理解して誤らないように願いた
い。
問６

正答

（ｃ）

超音波探触子の表示記号は，『超音波厚さ測定Ⅰ』3 章
3.3 に表Ⅰ-3.1 「探触子の記号」で説明されている。それによると 5Z10/2NDT の 5 は公称周波数：5MHz，Z は振動子材料：ジルコンチタン酸鉛，10/2 は振動子の公称寸法で直径 10mm の振動子を半円状に 2 分割したもの，
N は形式で垂直探触子の意味，D は二振動子形，T は厚さ計用となっている。
以上 UM レベル 1 の一般問題について解説を行った。

次の文は，超音波厚さ測定における誤差について述べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

UM レベル 1 の一般試験問題は，超音波の基礎も含め『超音波厚さ測定Ⅰ』から幅広く出題されているので『超音波探傷試験問題集』のみならず知識の習得に努めて頂きたい。

（ａ）校正用試験片と同じ厚さの試験体の超音波厚さ測定値と校正用試験片による校正値との差

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ＰＴレベル３3/4

二次パートＦ試験のポイント

剤と装置の種類，仕上げと表面条件，予想されるきずの種類，試験体の温度，浸透時間と現像時間，観察条件，

2015 年秋期より JIS Z 2305:2013 による資格試験が開その他によって左右される。

始された。これまで NDT フラッシュでは，PT レベル 3

目的となるきずを確実に検出するために検討すべき事

手順書問題のポイントについて ，Vol.54,No.10(2005)，

項のロジカルな流れを以下に示す。ここで，留意すべき

Vol.59, No.5(2010)及び Vol.61,No.9(2012)において，二次ことは浸透探傷試験は標準試験片を使用しないことであC３ （手順書）試験のポイントとして，説明してきた。

る。

これらを理解いただければ，JIS Z 2305:2013 二次 F（手順書）試験にも十分対応できると思われる。
これまでの要点を整理すると Vol.54,No.10 では，「小形機械部品に対する水洗性浸透探傷試験手順書作成の具体例」として具体的に示された製品について，その特徴に応じた試験方法の選択，探傷条件が詳述されている。
Vol.59,No.5 では，「NDT 手順書記載項目例及びそれぞれの項目ごとに最小限必要と考えられるポイント」として，与えられた検査仕様書に基づき，NDT 手順書記載項目例及びそれぞれの項目ごとに最小限必要と考えられるポイントが示されている。
Vol.61,No.9 では，「各製品に対する試験方法の選択の考え方を中心に手順書作成のポイント」として試験方法の選択の考え方，検出すべききずなどについて詳述されている。
今回は，なぜ技術文書としてこのような手順書の作成が必要になるのかレベル 3 技術者として知っておくべき内容について説明を加える。

目的：要求品質の確保(1) 検出すべききずの大きさと種類を確認する。
↓(2) 上記に見合う仕上げと表面状態を確認する。
↓（検出すべききずに応じて仕上げ程度を変える。）(3) 使用可能な設備を選定し，作業環境を整える。
↓(4) 適用する試験方法を選定する。
↓（目的のきずを検出でき，かつ，合理的な試験方法とする。）(5) 試験手順書を作成する。
↓（目的のきずが検出できる合理的な条件などを定める。）(6) 試験技術者を選任する。
↓（資格，経験を考慮する。）(7) 試験を実施する。
↓（検査技術者の経験に応じた，指導も必要となる。）(8) 試験結果を評価する。

１．NDT 仕様書について
NDT 仕様書は，その製品（部品を含む。）を使用する↓（指示模様の検出の確認，判定を行う。）
要求品質の確保：目的の達成

うえで必要な性能を満足するために必要な検査（性能に影響する有害なきずを存在させない。）を規定した文書である。

ここで再度注意することは，(1)～(8)に示した項目のどの一つでも，設定が不十分な場合には，指示模様が検出できなくなることを意味している。この場合，検査結果

２．NDT 手順書については合格であっても目的のきずを検出していない不安が残NDT 手順書の要点は，NDT 仕様書で要求されたきずることになる。このことは RT，UT，MT など他の非破を存在させない（有害となるきずを検出することで，要壊試験方法と根本的に異なる。標準試験片を使用する非求品質を満足する。）ために，試験方法，試験条件などを破壊試験方法では，試験前及び試験後の標準試験片で試規定した文書といえる。

験条件などの妥当性が検証できる。
例えば，試験結果に最も客観性があるのは RT であり，３．有害なきずの検出についてフィルム上で要求される透過度計が確認できるかどうか要求品質を満足させるためには，有害なきずを確実にで，試験条件の妥当性を容易に評価できるからである。

検出する必要がある。JIS Z 2343-1:2001 では，このことこれに対して，標準試験片を使用しない PT では，各試を「5.5 有効性」として規定している。検出性は，探傷験工程の妥当性評価が困難となるのである。

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４．手順書作成のための検討事項について霧状態などにおける微妙な違いを感じ取り，適正な実施

上記 3 項に述べたように，試験結果に影響を与える要とするためには技量，経験が重要な役割を果たしている。

因について検討し，普遍文書としての手順書に要求事項

これらについては，現場の状況を思い浮かべて，書き下を詳しく述べる必要がある。

すことも必要となる。

手順書作成に当たっては，使用する装置の規模及び性（４）安全対策，環境対策などの検討

能，環境条件，試験員の熟練度，などについても十分にその次に，PT には使用する探傷剤，作業場所などに併イメージしておく必要がある。周知のとおり，PT は試験せて，検査技術者の安全対策，周囲の環境対策が重要に条件を定量化することが困難な試験方法であり，試験員なることもある。具体的には，火気厳禁，酸欠防止，廃の能力に負うところが大きい。現場の状況を十分に把握液処理，防塵マスク，などがあげられる。

し，この能力を引き出すこともレベル 3 の重要な役目となる。

これらの対策は，選択する試験方法，使用条件などに応じて適切に実施するよう要求することも重要となる。

（１）PT の各種技法ときず検出
参考として PT の試験方法ときず検出について目安を

NDT 手順書に記載が必要な項目は以下のとおりであ

以下に示す。
PT 試験方法

５．NDT 手順書記載項目例についてる。

検出 できる
適用条件

備考

きずの目安

後乳化 性蛍光

浅くて微細な浸透探傷試験

割れ

溶剤除去性染割れ，ブローホ グラインダ仕上 検出できる

色浸透探傷試ール，スラグ 巻 げ程度によるきずは，表面粗 さ

験込みなどで決まる。

水洗性染色

同上浸透探傷試験

表面 は滑らか

熱疲労割れ，SCC など

これら項目の大半は，仕様書の指示をおうむ返しにすることで足りる。しかし，対象となる試験体の特徴を十分把握し，採用する試験方法，試験条件などを検討していただきたい。
1. 適用範囲
2. 適用規格及び基準
3. 検査員の資格

比較的溶剤除去に比べ4. 検査時期粗くてよい劣る。

5. 検査範囲（２）試験の合理性についての検討
次に検討すべき項目としては，試験の合理性である。

6. 使用機材
7. 試験準備

目的のきずを検出できる（きずを見落とさない範囲で）

8. 試験手順（8.1 前処理から 8.7 後処理まで）合理的な試験方法を検討する。例えば，手のひらに 10

9. 再試験

個以上も乗るような小さな部品を試験する場合，1 個ず

10. 合格基準及び判定

つ PT の試験工程ごと前処理から観察まで実施すること

11. 記録・報告もできるが，合理的な手順書とは言えない。一方，作業時間短縮を重視し，100 個同時に洗浄を実施させると，以上，PT レベル 3 技術者として手順書を作成するにあ目的の指示模様を検出することが困難になる。同様に広たり検討すべき事項とこれまでの手順書問題のポイント

範囲な試験部においては，合理的な試験範囲の分割と対の要点などについて述べた。 要は受験者各位がレベル 3応方法などを示す必要がある。

技術者として，与えられた試験体に対しどのような手順（３）試験条件の検討書を作成すれば，「レベル 2 技術者が，安全に試験でき，すでに述べたように，PT は試験条件の定量化（数値管間違いのない試験結果を出せるのか。」
を念頭において解理）が困難であり，技量，経験が重要な役割を果たす。

答に取り組んでほしい。このことを理解しておくと，二スプレノズルの水圧はノズルの出口圧力で管理できるが，次試験の手順書問題に関しては，与えられた試験体の特試験体に当たるときの圧力の管理はノズル距離などベテ徴を把握すれば容易にポイントが見えてくると思われる。

ランの勘所である。完璧な手順書を書き下しても，繰り本解説と前回までの解説を併せて理解すると共に，参返し再現性のある試験結果を得るには容易でない。速乾考書，実技参考書，問題集，各種規格等をよく学習され式現像剤のスプレも同様で，気温，スプレ缶の圧力，噴ることをお薦めする。