ＵＭレベル1

一次一般試験問題のポイント
探 触子 の位 置

UMレベル1の新規一次試験については，2005年3月号の本欄で，一般と専門の例題を数問選んで解説した。

(1)

(2)

(3)

今回は，一般問題の中で相対的に正解率の低い問題と類似の例題を選んで解説する。一般問題には，正しいもの，又は誤っているものを四者択一で選ぶ形式と，2〜4

9.0

16.0の空欄に適切な語句を解答 群から四者択 一で選ぶ形式

試験体などがあり，30問以上が出題される。

問１

図のような段差の上で二振動子垂直探触子を左か

(1)

(2)

(3)

ら右に走査すると，厚さ計の表示値は9.0 mm から16.0 mmに変わる。図に示されているように，探触子の中心がちエコー

ょうど段差の真上にあるときの表示値として，最も可能0性の高い数値はどれか。正しいものを一つ選び，記号で909 16016答えよ。ただし，エコーは十分な感度で検出されているものとする。

9.0mm

16.0mm9.0mm

表示値

二振動子垂直探触子
(1)

図1左側

右側

(2)

(3)

試験体上の探触子の位置による超音波エコーと表示値の変化（厚さ計は最初に検出されるエコーまでの時間を距離に換算して表示する。）

9.0

16.0
（2）の9.0 mmの点のエコーの振幅は，（1）のときの同じ点のエコーの振幅のちょうど1/2になるため，（1）（a）9.0 mmのときに十分な感度でエコーが検出されれば，（2）の（b）16.0 mmときにも十分確実に検出される。

（c）9.0 mm を超え16.0 mm 未満の数値。
（d）厚さ計により9.0 mm のことも16.0 mm のこともある。

厚さ計の位置と表示値の関係は，およそ図1下部のようになる（2004年4月号の本欄UM1実技試験の概要とポイントの図2参照）。この図からも想像出来るように，9.0 mmの底面からのエコーが16.0 mmの底面からのエコ探触子が図1上部のような3つの位置にある場合を考ーよりもかなり小さくならないと，表示値は16.0 mm にえる。それぞれの位置での超音波エコーは，図1中央の変わらない。この位置は，中央（段差の真上）よりも数ようになると考えられる。左側の（1）では9.0 mmの点mm以上右にずれている。に，右側の（3）では16.0 mmの点にエコーが検出される。

これは，超音波エコーを利用する厚さ計のもっとも基中央の（2）では9.0 mmと16.0 mmの点に2つのエコーが本的な性質であり，分かってしまえば当り前の事なので，検出される。

よく理解しておく必要がある。

汎用のデジタル超音波厚さ計では，最初のエコーが検汎用のデジタル超音波厚さ計では，図1中央のような出されるまでの時間を厚さに換算して表示する。そのたエコーを，直接観察することはできない。しかし，超音め，（2）の位置での表示値は9.0 mmになり，正解は（a） 波エコーの性質と厚さ計の動作の特徴とを知っておくである。

ことは，厚さ計を正しく使う意味でも重要である。

問２

次の文は，超音波探傷器の基本的調整法について問３

超音波厚さ計をあらかじめ校正して測定してい述べたものである。正しいものを一つ選び，記号で答えるときに，突然，表示値が 0000 か，又は表示しなくなよ。

った。その理由として正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

（a）電源スイッチを入れればそのまま探傷できる状態となり，特に調整の必要はない。
（b）時間軸調整は，主として平行面の多重エコーによって行う。
（c）縦軸関係のつまみには，測定範囲と零点調整とが（a）ラミネ―ションがあった。
（b）非金属介在物があった。
（c）裏面に孔食があった。
（d）不適当な接触媒質を使っていた。

ある。
（d）感度は，B1エコー高さを20％位にすることが原則である。

この問題は，鋼板に発生する典型的なきずや腐食部からのエコーの特徴を知っていると簡単に解答できる。
ラミネ―ションは，板の表面に平行な層状の不連続部

超音波探傷器を使うときには，表示器の時間軸（横軸） で，面積も比較的大きい。そのため，安定したエコーがと感度（縦軸）とを調整する必要があるので，（a）は正得られることが予想され，厚さ計の表示値も他のきずにしくはない。

比べて安定している。

（b）は，垂直探傷の場合に時間軸を調整する手順と非金属介在物は，ラミネ―ションに比べると面積が小してもっとも一般的な方法である。超音波探傷器によりさいので，密集していない限りはエコーも小さい。厚さ厚さ測定を行うときにもこの調整は必要になるので，そ計で検出されたとしても，探触子の位置を少し移動するのことを知っていれば，正解が（b）であることは簡単にと正常な板厚に戻ることが期待される。

分かる。
（c）は，測定範囲と零点は時間軸（横軸）を決める調整値なので，縦軸と横軸が取り違えられている。

圧延された鋼板では，これらのきずは表面に平行な方向に引き伸ばされているため，超音波はこの方向に垂直に入射することになる。その結果，エコーは相対的に検（d）は，B1 エコーの高さを感度の基準にするところ出されやすい。しかし，孔食のような局部的な腐食が裏までは正しい。しかし，特殊な場合を除くと，底面に近面に発生していると，その表面に入射する超音波ビーム

い深さのきずからのエコー高さがB1エコーを超えることのほとんどは，斜めに入射することになる。その結果，はないため，B1エコーが20％になるように感度を調整す

エコーは検出され難く，腐食の程度によっては底面エコると，きずエコーが小さくなりすぎる。実際は，B1エコーなどのその他の部分からのエコーも検出されないこと

ーを80％に感度調整することが多いので，（d）は正しいになり，測定は不可能になる。とはいえない。（この感度設定法は，底面エコー方式と異常な表示が突然現れたとすれば，接触媒質が原因で呼ばれる。他に，標準試験片や対比試験片を使う試験片はないと考えられるため，正解は（c）であることが分か方式がある。超音波探傷法では，これらの方式で感度をる。

設定して，きずの検出と評価が行われる。汎用のデジタ

UMレベル1では，超音波探傷器についてはあまり詳し

ル超音波厚さ計では，感度は装置によりあらかじめ設定い知識は要求されてはいない。しかし，厚さ計の表示値されているため，測定者がこれらの操作を行う必要はなに比べて，超音波探傷器によるエコーの表示は直感的にい。）

分かり易いので，超音波探傷器の表示の意味をよく理解

選択肢（b）の多重エコーは，板を垂直探傷したときにしておくことや，表示されるエコーの特徴を知っておく得られるエコーで，超音波ビームが板の表裏面で反射をことは，厚さ計により厚さ測定を行うときにも十分に役繰り返す結果，等間隔のエコーが検出される。これは超立つ。一般試験でもこの知識があると解答しやすい問題

音波厚さ計が，文字通り理想的に動作する場合で，表示は多いので，［超音波厚さ測定Ⅰ］などの参考書により，値の精度も高い。このことは，超音波による厚さ測定の超音波探傷についても基礎的な理解を得ておくことがポ原点といえるため，確実に理解しておく必要がある。

イントといえる。

ＵＴレベル２一次専門試験問題のポイント

問２

次の文は，JIS Z 2355 で定められた表示器付き超音波厚さ計とその適用について述べたものである。正
2004 年 10 月号の本欄で，UT レベル 2 の新規一次試験しいものを一つ選び記号で答えよ。

問題について，例題を挙げて一般試験問題と専門試験問（a）基本表示の超音波探傷器と同様な表示器により，ゲ題を数問選んで紹介した。
今回，新規一次試験の専門試験の中から，受験者の理解不足と思われる問題，単純なミスを犯しやすい問題等

ート内のエコー信号間隔からデジタルで厚さを表示する厚さ計を示している。

を選んで，注意して欲しい点などを含めて解説すること（b）材料の音速をあらかじめ設定し，材料中のパルス伝とした。専門試験は 30 問以上出題され，四者択一により搬時間を厚さに換算してデジタル表示する厚さ計を正しいもの，又は誤っているものを選ぶ形式と，一つの指している。

文章問題の中に 2〜4 問が設けられて，それぞれに四者択一形式の解答が示されている形式の問題である。

（c）厚さ測定で異常な表示値が現れたときは超音波探傷器を併用するので，表示器付き厚さ計は用いない。
（d）連続測定法／精密測定法では表示器付き厚さ計の併

問 1 次の文は，超音波の減衰係数について述べたものである。文中の[１]に適する数値を一つ選び，記号で答えよ。

用を義務づけている。
正答（ａ）
JIS Z 2355「超音波パルス反射法による厚さ測定法」は厚さが 500 ㎜で表面粗さを 25μm Rz に仕上げ加工し2005 年 12 月に改正版が発行された。改正規格では測定た鍛鋼品を 2Z28N の探触子で探傷したところ，健全部に結果をデジタル値で表示する小型で一般に用いられるデおいて，B１ ／B２の値が 10.0 dB であった。この鍛鋼品のジタル表示超音波厚さ計を a)「はん用超音波厚さ計測定

減衰係数を計算した結果，［１］ dB／㎜となった。 装置」とし，これとは機能又は性能で区別される b)「特ただし，この条件では反射損失の影響は極めて少ない定機能厚さ計」が８種類に分類されている。この特定機
能厚さ計のなかに「表示器付超音波厚さ計」が規定されので，これを無視した。ている。その詳細は附属書 7（参考）特定機能厚さ計に（a）0.004
正答（b）0.01（c）0.02（d）0.02(ａ)

垂直探触子の近距離音場限界距離Ｘ ０ の値は次の式で表される。
Ｘ０ ＝D２ ／4λ
したがって，ここで用いる探触子の X０ は，
2＝28 /（4×5.9/2）＝66.4 ㎜となる。

よる厚さ測定方法に規定されている。それによると，表示器付超音波厚さ計は機能として，はん用超音波厚さ計に超音波探傷器と同様の基本表示（A スコープ）モニターを付加した構造で，両者の機能は切換えて使用できる。
また，連続測定法や精密測定法では測定間隔や指定された範囲内の測定点と記録方法の内容についての規定で，適用装置には言及していない。

厚さ 500 ㎜の材料における規準化距離（ビーム路程をなお，改正規格と旧規格（JIS Z 2355：1994）とは表現Ｘ ０ で除したもの）は n＝500/66.4＝7.5 であり，この値方法が異なっているものの，表示器付超音波厚さ計の性が 4 より大きいときは，距離とエコー高さは反比例の関能と測定方法に相違はなく，本問題を解答するにおいて係となって，距離が２倍になるとエコー高さは半分とな特別な相違はない。

る。したがって，Ｂ１ とＢ２ 間でエコー高さが低下する間に距離による減衰が含まれることになる。さらに，底面

問３次の文は，積算効果について述べたものである。

での反射損失や距離による拡散損失も考慮すべきであ正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

るが，この問題ではこれらの影響は無視するとされているので，減衰係数αは次式で表される。
α＝（Ｂ１/Ｂ２ −6 dB−反射損失−拡散損失）/（2×板（a） 積算効果は板厚が 30 ㎜程度以下の鋼板の探傷時に，良く見受けられる。

厚）（b）積算効果は残留エコーの一種である。

＝（10.0−6 −0−0）/(2×500)＝0.004 dB/㎜（c）積算効果は減衰の多い鋼板の探傷時に，よく見受けられる。

（d）積算効果が現れた場合，きずの評価は特に指定がな

本問題は，超音波縦波がアクリルからステンレス鋼にいかぎり，F エコー高さの最大のところ（例えば屈折する場合の入射角を問うものである。スネルの法則

F４ ，F５）で行う。

を用いて求めるもので，超音波の斜め入射，反射，屈折の基本的問題といえる。これと類似の問題はレベル１で正答（ａ）
積算効果とは，きずが小さく減衰の少ない材料の垂直も毎回出題されている。この問題のむずかしい理由がよ

探傷時に現れる現象で，きずエコーが 1 回目より 2 回目， く分からないが，題意ではステンレス中に伝搬させるの3 回目と高くなることをいう。きずエコーは送信パルスは縦波であることをよく理解していないのではないかと底面エコーとの間に現れるが，図１に示すように，板と思われる。

厚の中央部にある場合は幾つかの経路のエコーが重なり合って表示されるため，2 回目，3 回目のエコーの方

問５

次の文は，JIS Z 3060 について述べたものである。

が高く表示される。このような場合でも，JIS G 0801 で正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

は，きずエコーの評価は F1 で行うこととされている。
（a）JIS Z 3060 に規定している領域とは，エコー高さを測定してきずを等級分類するために，校正目盛板上に作成されたエコー高さの範囲をいう。
（b）JIS Z 3060 に規定している領域とは，エコー高さによってきずの種類を推定するために，校正目盛板上に作成されたエコー高さの範囲をいう。
（c）JIS Z 3060 に規定している領域Ⅱとは，M 線と H 線に囲まれた領域をいう。
図１

エコーの積算効果（超音波の経路）（d）JIS Z 3060 では，距離振幅特性曲線により作成されたエコー高さ区分線の範囲を，下から領域Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ及びⅤと名付けている。
正答（ａ）
JIS Z 3060 ではエコー高さからきずの種類を推定するような規定はなく，領域はきずを評価するために用いられる。（c）の JIS Z 3060 に規定している領域とは，H 線以上を領域Ⅳ，Ｍ線超え H 線以下を領域Ⅲ，L 線超え M線以下を領域Ⅱ，L 線以下を領域Ⅰと定義している。
（d）でいう領域Ⅴとは，日本建築学会規準「鋼構造建築溶接部の超音波探傷検査規準・同解説」に規定されているもので，H 線＋6 dB のところに U 線が設けられてい図２る。U 線以上の領域をⅤと規定しているが，JIS Z 3060

積算効果の探傷図形

では H 線以上を全て領域Ⅳとしている。
問４ 次の文は，縦波斜角探触子について述べたものである。文中の[２]に適する数値を一つ選び，記号で答今回解説を加えた専門問題は，問題内容から判断すると，レベル 1 の内容に近いものである。レベル 2 の出題

えよ。
18−8 ステンレス鋼（縦波音速が 5,790m/s，横波音速範囲にはレベル 1 の範囲や，厚さ測定も出題範囲に含まが 3,100m/s）の斜角探傷のために，屈折角 70°の縦波斜れていることを理解すべきである。これから超音波探傷角探触子を設計した。入射角は［の資格取得を考えている方は，専門分野の出題範囲につ2］度である。ただし，くさびの音速を 2,730m/s とする。

いて再度確認し，幅広く専門分野の知識を深めるよう希（a）23

望するものである。

（b）26

正答（ｂ）

（c）28（d）30