ＵＴレベル２

一次専門試験問題のポイント

ーのビーム路程と屈折角からきずの高さを測定する方法
で，点集束型の斜角探触子が用いられる。日本非破壊検2004 年 10 月号及び 2006 年 5 月号にて，UT レベル 2 の査協会規格 NDIS 2418 に規定されている。

専門試験問題の類題を紹介した。
今回，新たに専門試験問題の中から，受験者の理解不足

問３と思われる問題を選び，解説することにした。なお，こについて述べたものである。正しいものを一つ選び，記

次の文は，アルミニウム合金溶接部の超音波探傷

れらの解答は JSNDI 発行の問題集に掲載されているので，号で答えよ。

本稿では要点の解説にとどめ，できるだけ多数の問題を（ａ） アルミニウム探傷専用の接触媒質が必要である。

紹介するように心掛けた。

（ｂ）アルミニウム合金の音速は材種に関係なくほぼ一定である。

問１

次の文は，鍛鋼品の超音波探傷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。

（ｃ）縦波斜角法が一般的に用いられる。
（ｄ）5Z10×10A70AL はアルミニウム用の斜角探触子である。

（ａ）探傷には垂直探触子が使われるので，垂直探触子による探傷法をよく知ってさえいれば，探傷作業には困らない。

正答

（ｄ）

（ｂ）探傷には斜角探触子や二振動子垂直探触子が最もアルミニウム溶接部の超音波探傷は JIS Z 3080 に規定よく使用されるので，これらの探触子による探傷されている。横波斜角探触子で STB-A1，A3，A31 など法を身につけなければならない。の鋼製 STB を用いて入射点や屈折角を測定した後，スネ（ｃ）斜角探触子と二振動子垂直探触子は同じように振動子が傾けてあり，原理も同じであるから，斜角ルの法則からアルミニウム中の屈折角を計算し，探傷屈折角を求める。

探触子か二振動子垂直探触子のいずれか一つを用いれば，問題はない。
（ｄ）探傷には，垂直探触子，斜角探触子及び二振動子垂直探触子を必要に応じて併用する。

問４次の文は，JIS G 0801 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）厚鋼板を直接接触法で探傷する場合，グラインダ仕上げであれば，仕上げの粗さが異なってもきず

正答

（ｄ）

鍛鋼品の UT 規格に JIS G 0587 がある。この規格によると，鍛鋼品は垂直および斜角探触子の適用が規定されの検出程度は変らない。
（ｂ）板厚の適用範囲は 13 mm 以上である。
（ｃ）垂直探触子を用いる場合，探傷感度は試験片方式ている。

で調整する。
（ｄ）試験周波数は 5 MHz と規定している。

問２次の文は，端部エコー法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。

正答

（ｃ）

問５次の文は，超音波探傷試験の関連規格について述（ａ）点集束探触子を用いると，通常の探触子より端部エコーの検出が容易である。
（ｂ）端部エコー法により，きず指示長さを測定する場合，0.5mm の単位で測定しなければならない。
（ｃ）きずエコー高さの領域により，端部エコー法によるきず高さの測定方法が異なる。
（ｄ）探触子の種類を変えて探傷すれば，全ての溶接きずの端部エコーが検出される。

べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）JIS Z 3050 は超音波探傷試験の用語の規格である。
（ｂ）JIS G 0587 は炭素鋼鍛鋼品及び低合金鋼鍛鋼品の超音波探傷規格である。
（ｃ）JIS Z 2344 は超音波探傷試験に用いる標準試験片の規格である。
（ｄ）JIS Z 3070 は鋼溶接部の超音波探傷試験方法の規

正答

（ａ）

端部エコー法は，きずの上端部又は下端部からのエコ格である。

正答

面から直射法で探傷した場合の探触子溶接部距離（Y ）（ｂ）

規格の内容を全て記憶する必要はないが，規格番号と及びビーム路程（W ）を求めよ。ただし，小数点以下は名称及び適用範囲などの要点は，超音波探傷技術者とし四捨五入せよ。て日常的に使用するので，記憶しておくことが望ましい。

（３）探触子溶接部距離（Y )を，解答群のうちから最も近いものを一つ選び，記号で答えよ。

問６

図に示すような十字継手の裏当て金付きレ形溶接（ａ）30（ｂ）40（ｃ）50（ｄ）60部を A 面から斜角探傷した。ビードに接近する位置から（４）きずまでのビーム路程（W )mm を，解答群のうち1 スキップ点まで 5Z10×10A70（STB 屈折角 70.0 度）でから最も近いものを一つ選び，記号で答えよ。

超音波探傷し，表 1 の結果を得た。次の問に答えよ。た（ａ）30（ｂ）40（ｃ）50（ｄ）60

だし，探触子溶接部距離 Y は縦部材からの距離とし，横波音速を 3230m/s とする。

正答 (1)（ａ），(2)（ａ），(3)（ｄ），(4)（ｃ）

解答番号（１）及び（２）の問題は，斜角探傷における超音波探触子きず距離と探傷面からの深さ位置の計算式を記憶していれば，解答できる問題である。
解答番号（３）の［Ｒ］のきずについての設問には次の手順で行う。
（イ）基準線（縦部材）からきずまでの距離（ｋ）
式で表すと，ｋ＝Ｙ－Ｗsin70.0°である。

図１

計算値はｋ＝115－101.5＝13.5 ㎜となる。
表１

探傷箇所

（ロ）Ａ面からの深さ

Ｙ（㎜） Ｗ（㎜）

題意によるビーム路程は 108.0 ㎜である。この探触子のＰ

130128.0

STB 屈折角と板厚の関係から，直射のビーム路程の計算

Ｑ6040.0値（Ｗ＝ｔ／cosθ＝58.5 ㎜）を超えているので，１回反Ｒ

115108.0

射で求めた探傷データと理解できる。

Ｓ3548.0

このとき，きず深さはｄ＝2ｔ－Ｗcos70.0°である。

ｄ＝2×20－(108.0×cos70.0°)＝3.1（１）超音波探傷箇所［Ｐ］と［Ｑ］について，溶接き（ハ）Ｂ面からの探傷ずかどうかを判断し，正しいものを一つ選び，記号で答［Ｒ］のきずをＢ面側から見ると，深さ 16.9 ㎜のきずでえよ。

ある。このとき，探触子きず距離はｙ＝16.9×tan70°で計（ａ）Ｐだけが，きずである算され，46.4 ㎜が得られる。

（ｂ）Ｑだけが，きずである

この距離にきずの基準線からの距離（ ｋ ＝13.5）を加え（ｃ）両方とも，きずである

るのがこの問題のポイントで，探触子溶接部距離は 59.9（ｄ）両方とも，きずでない㎜である。このときのビーム路程は，Ｗ＝ｄ／cosθで求めると，49.4 ㎜である。

（２）超音波探傷箇所［Ｒ］と［Ｓ］について，溶接きずかどうかを判断し，正しいものを一つ選び，記号で答

今回は，日常業務で使用する機会の多い規格に関する問えよ。

題や，間違えやすい斜角探傷のきず位置計算問題を解説（ａ）Ｒだけが，きずであるした。その他の例題もレベル２技術者として，実務に直（ｂ）Ｓだけが，きずである結するものである。なお，規格問題は毎回必ず出題され（ｃ）両方とも，きずである

るが，正答率はあまり高くない。試験でもこのような問（ｄ）両方とも，きずでない題が出題されることに留意されたい。

探傷箇所［Ｒ］を確認のため，同じ探触子を用いて B

ＳＭレベル３

二次Ｃ2（適用）試験のポイント

問３

下の図は抵抗が 120Ω のひずみゲージＧ１，Ｇ２と120Ω の固定抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成された 2 アクティブゲ
ひずみ測定（SM）技術者レベル 3 の新規二次資格試験ージ法のブリッジ回路である。この回路の結線をチェッ

は C1，C2，C3 で構成されているが，この試験の概要並びクするために，ＡＢ間の抵抗を測定した。正しく結線さに C1，C3 については非破壊検査誌 NDT フラッシュ欄でれているときのこの間の抵抗値を次のうちから選び，記すでに紹介され，また問題解答に当たってのポイントの号で答えよ。

解説もされている。ここでは，C2 の試験で，最近出題されたものと同様な形式及び内容の類似問題例により，解答に当たってのポイントの解説をする。
なお，C2 では電気抵抗ひずみ測定法の適用に関する内容の問題が 20 問出題される。また，試験時間は C1 と併せて 120 分である。
問１

電気抵抗ひずみ測定法でアクティブ・ダミー法を適用した場合の効果について，次の記述から正しいもの（ａ）120Ω（ｂ）240Ω

を一つ選び，記号で答えよ。

（ｃ）360Ω（ｄ）480Ω（ａ）ひずみゲージの接着方向の誤差を修正する。
（ｂ）リード線の温度差による抵抗変化が除去できる。
（ｃ）測定中に生じる温度変化の影響を消去する。
（ｄ）ブリッジ回路の初期平衡が正確にとれる。

正答（ａ）
正しく結線されている場合，このブリッジ回路はＧ１，Ｇ２及びＲ１ ，Ｒ２がいずれも直列に接続され，さらにこれらが並列に接続されている抵抗回路である。また，ひ正答（ｃ）

ずみゲージ，固定抵抗ともすべて抵抗が 120Ω であるの

電気抵抗ひずみ測定法では測定中に温度が変化するとで，ＡＢ間の抵抗Ｒは以下のようになる。

測定値には温度変化による値も含まれてしまう。アクテ

1／Ｒ＝1／（120＋120）＋1／（120＋120）

ィブ･ダミー法は，被測定物と同じ材料にダミーゲージを接着し，2 アクティブゲージ法と同じブリッジ回路にし＝2／240
したがって，Ｒ＝240／2＝120Ω になる。て，温度変化のみによる見掛けのひずみを測定すると，アクティブゲージの測定値からこの値を差し引く形にな

問４

り，温度変化による影響を消去することができる。

リッジの端子から外れていた。この場合のＡＢ間の抵抗

問３の結線で，ゲージＧ２の 1 本のリード線がブを次のうちから選び，記号で答えよ。
常温でのゲージ率が Ｋ 0 の高温用ひずみゲージで（ａ）120Ω（ｂ）240Ω

温度Ｔまで上昇させ，このときに検定試験をした。この（ｃ）360Ω（ｄ）480Ω

問２-6

検定試験で 350×10 のひずみを与えたところ，ゲージ率の変化により測定値が 294×10-6 になった。この場合のゲージ率変化を次のうちから選び，記号で答えよ。
（ａ）0.72（ｂ）0.76（ｃ）0.80（ｄ）0.84

正答（ｂ）
ゲージＧ ２ のリード線がはずれていた場合は前問の 2
アクティブゲージ法のブリッジ回路のＧ１，Ｇ２側に電流が流れない。このため，ＡＢ間の抵抗ＲはＲ１とＲ２を直正答（ｄ）
温度 Ｔ でのゲージ率を Ｋ Ｔ ，検定試験で与えたひずみ列にした場合の抵抗になり，

Ｒ＝120＋120＝240Ω

をεＭ(T)，測定値を∆ε(T)とすると，ゲージ率変化はになる。なお，このようなブリッジ回路端子間の抵抗測

K０／KT ＝∆ε(T)／εM(T)定は，初期不平衡が生じた場合などの結線状態をチェッ＝294×10-6／350×10-6＝0.84になる。

クさせる手段になるので知っておいてもらいたい。

現在の鉄道に使用されている長いレールは溶接にされているので，このひずみ量だけ圧縮されていることより接合されている。この溶接部分では残留応力が生じになる。したがって，縦弾性係数をＥとすると，このとている。電気抵抗ひずみ測定法でこのような場合の残留きの圧縮応力σは応力の測定もできるが，これに関する次の記述で正しい

σ＝－ＥεＴ＝－206×109×182×10-6

問５

ものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）応力解放によるひずみは一定の方向になるので，＝－37.49×106Pa≒－37.5MPaになる。

単軸ひずみゲージで測定されたひずみから応力が求められている。

問７

タービン，発電機，エンジンなどのような回転体（ｂ）溶接部分の表面にひずみゲージを接着して測定すのひずみ測定に電気抵抗ひずみ測定法を適用する場合にるので，微小な箇所における非破壊的な残留応力は，信号の伝達装置を用いる必要がある。以下に二つのの測定法である。

伝達方式の説明が述べてある。

（ｃ）開口部を作ると残留応力によるひずみが生じるの［イ］この装置はひずみゲージからの信号を回転部分にで，開口後このような箇所にひずみゲージを接着内蔵した送信機で電波に変調し，電気信号に変換して応力を測定する方法である。

する方式である。

（ｄ）円孔などの開口部を作ることで生じるひずみを測［ロ］この装置は回転する円環の外周あるいは内面に接定し，これから応力を求める方法なので非破壊的触したブラシによりひずみゲージからの信号を伝な方法とは言えない。

達する方式である。
上述の［イ］，［ロ］で説明された方式について，次の組正答（ｄ）合せで正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

あらかじめ構造物にひずみゲージを接着しておき，穴（ａ）［イ］はスリップリング，［ロ］は回転トランス

あけなどの開口で応力が開放されたときに生じるひずみ（ｂ）［イ］はリード線で伝達，［ロ］はテレメータを測定して残留応力を求めることができる。しかし，こ（ｃ）［イ］はテレメータ，［ロ］はスリップリングの方法は開口部を作る必要があるので，非破壊的な方法（ｄ）［イ］は回転トランス，［ロ］はリード線で伝達とは言えない。また，一般に残留応力の方向は未知であるので開口で生じたひずみの測定には 3 軸ロゼットゲージなどを使用して主応力を求めなければならない。

正答（ｃ）［イ］はテレメータを使用した伝達方式の説明である。
また，［ロ］はスリップリングを使用した伝達方式の説明

縦弾性係数 206GPa，線膨張係数 13×10-6／℃のレである。したがって，（ｃ）が正答になる。しかし，このールを気温 20℃のもとで枕木に固定した。レール長手方

他にも回転トランスを使用した伝達方式やリード線を信向にひずみゲージを接着して測定したが，温度が 34℃ま号伝達に使用する方式があり，実際の測定に当たってはで上昇してもひずみが生じておらず，ほぼ拘束された状最適な方式を使用しなければならないので，これらの方態であった。このとき生じている熱応力について，次の式の原理や特長についても知っておいてもらいたい。

問６

うちから正しいものを一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）約 37.5MPa の圧縮応力

SM レベル 3 二次試験の C2 の試験では電気抵抗ひずみ（ｂ）約 45.5MPa の引張応力測定法の広範囲な適用に関する問題が出題される。また，（ｃ）約 57.5MPa の曲げ応力

これらの問題は主に参考書「ひずみ測定Ⅲ」を基に作成（ｄ）応力は生じていない状態されているが，このひずみ測定法の基礎的な知識に関する問題も含まれている。したがって，測定法の基礎的な正答（ａ）
線膨張係数αのレールが拘束されていないとすると，温度変化∆Ｔによる膨張で生じたひずみεＴはεＴ＝α∆Ｔ＝13×10-6×（34－20）＝182×10-6になる。しかし，ここではひずみが生じないように拘束ことが記されている参考書「ひずみ測定Ⅰ」及び「ひずみ測定Ⅱ」についても勉強しておく必要がある。