JP2017053637A - 非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波送受信用の探触子（プローブ）を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置する形態の探傷方法の欠陥検出精度を向上する。【解決手段】非破壊検査装置は、第１探触子、第２探触子、遮蔽部材を具備する。第１探触子は検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する。第２探触子は前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する。遮蔽部材は前記第１の探触子および前記第２の探触子の間に設けられ、前記第１の探触子から前記第２の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズを遮蔽する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、配管の溶接部位を検査する非破壊検査装置に関する。

金属の配管の溶接部位を非破壊検査する技術としては、例えばＶＴ（外観検査）、ＰＴ（浸透探傷試験）、ＭＴ（磁粉探傷試験）、ＵＴ（超音波探傷試験）、ＲＴ（放射線透過試験）等があるが、この中で、配管溶接後の高温の状態の溶接部位の探傷試験を直ちに行える点で、検査対象物に探触子（プローブ）を接触させない空中超音波による溶接部位の探傷検査方法（非接触型の空中超音波探傷法）が用いられる。

従来の非接触型の空中超音波探傷法は、送信探触子を検査対象物の面の真上に配置し、超音波を送信探触子から真下に発射し検査対象物の内部を透過した透過波を受信探触子で受信し、受信した透過波の波形から、検査対象物の内部の状態を把握することが一般的である。

従来の探傷法の場合、超音波が検査対象物の触媒を介して直接入力されることから、表面で反射した反射波は空中へ向かうため、受信探触子に入ることがなく、受信探触子は検査対象物の内部を透過した透過波のみを受信でき、表面反射波のようなノイズ成分の影響を考慮する必要がなかった。

近年、溶接後の高温の溶接部位から離れた位置に送受信用の探触子を配置し、溶接部位に向けて斜めに超音波を送受信するＶ反射法、Ｖ透過法およびタンデム反射法などが注目されている。

特開２０１３−２３１６８１公報

上述した従来の技術の場合、超音波が検査対象物の表面に斜めに当たることから、表面で反射した反射波が表面を伝って受信探触子に入ることがあり、反射波の影響で溶接部位の欠陥の検出精度が低下することがある。

本発明が解決しようとする課題は、超音波送受信用の探触子を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置する形態の探傷方法の欠陥検出精度を向上することができる非破壊検査装置を提供することにある。

実施形態の非破壊検査装置は、第１探触子、第２探触子、遮蔽部材を具備する。第１探触子は検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する。第２探触子は前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する。遮蔽部材は前記第１の探触子および前記第２の探触子の間に設けられ、前記第１の探触子から前記第２の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズを遮蔽する。

第１実施形態の非破壊検査装置の構成を示す図である。 非破壊検査装置の構成を示す図である。 超音波探傷試験の原理を示す図である。 感度調整用の貫通孔の反射エコーを示す図である。 溶接部位に傷などが存在した場合の反射エコーを示す図である。 遮蔽板なしの場合のデータ計測結果を示す図である。 遮蔽板ありで遮蔽板を面から５ｍｍ浮かせた状態の場合のデータ計測結果を示す図である。 遮蔽板ありで遮蔽板にゴム板を取り付けてゴム板を面から１ｍｍ浮かせた状態の場合のデータ計測結果を示す図である。 第２実施形態の構成例を示す軸方向断面図である。 図９の側方断面図である。 余盛りを示す図である。 遮蔽板ありで、余盛りがある場合のデータ計測結果を示す図である。 遮蔽板ありで、余盛りがない場合のデータ計測結果を示す図である。 遮蔽板なしで、余盛りがある場合のデータ計測結果を示す図である。 遮蔽板なしで、余盛りがない場合のデータ計測結果を示す図である。 第３実施形態の構成例を示す軸方向断面図（平面図）である。 （ａ）は図１６の正面図、（ｂ）は（ａ）を軸方向に９０°回転させたときの正面断面図である。 遮蔽板の変形例を示す軸方向断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の非破壊検査装置の構成を示す図である。

図１乃至図３に示すように、第１実施形態の非破壊検査装置は、非接触型の超音波センサ部１、移動機構１０、データ処理システム２を有している。

移動機構１０は、検査対象物または試験体としての金属製の配管２１の円周方向に沿って固定された穴付きレール２０とこの穴付きレールにガイドされて移動する台車部１７と、非接触型の超音波センサ部１の探触子１３ａ、１４ａを支持するステー１５とを有しており、穴付きレール２０上を移動するように設けられている。

穴付きレール２０の穴は、例えば溶接部全円周に均等に２１０点（ピッチ約４ｍｍ）設ける。検査対象物または試験体は、配管２１などのような筒状部材（管状部材）の他、平板や矩形部材であってもよい。

台車部１７には、ロータリエンコーダ１１が設けられている。ロータリエンコーダ１１は、穴付きレール２０の穴を歯車１２、１６の歯がかみながら回転することで、初期位置から配管周囲の移動方向Ｐへ台車部１７が移動した距離をカウントする。

台車部１７の後部には、台車部１７の移動を補助するための補助台車１８が連結されている。台車部１７および補助台車１８には、移動用の車輪１７ａ、１８ａが設けられている。

つまりこの移動機構１０は、始点から非接触型の超音波センサ部１を配管２１の周囲の移動方向Ｐに移動した距離を計測しつつ移動させる。始点から距離を測定することで、配管２１表面の周方向の位置を特定できる。

配管２１は、例えば圧力配管用炭素鋼鋼管であり、この例ではφ２５０Ａ×Ｓｃｈ８０、肉厚１５．１ｍｍ（およそ２０ｍｍ程度）のパイプを用いるものとする。ここに示した配管２１の例は一例であり、他の肉厚および径のものにも適用できる。

配管２１には、２本の配管２１どうしを連結するために配管２１の端部に沿って溶接した溶接部位Ｘ（溶接線）が設けられている。溶接部位Ｘの中心位置（溶接中心位置３１）から前後２ｃｍ程度が溶接範囲３２となる。

穴付きレール２０は、溶接部位Ｘから配管２１の長手方向に一定の距離だけ離間した位置に配置されている。

移動機構１０には、ステー１５を介して非接触型の超音波センサ部１が載置されている。非接触型の超音波センサ部１は、２本の探触子（超音波送信用の探触子１３ａと超音波受信用の探触子１４ａ）と、遮蔽部材としての遮蔽板３０とを有している。

非接触型の超音波センサ部１は、探触子１３ａ、１４ａを、溶接部位（溶接線）から離れた位置に配置するタンデム反射法を用いたものであり、検査対象物の溶接線の片側に、探触子１３ａ、１４ａを配置することから、直管の配管２１に屈曲管を接合するような場合に有効に用いられる。この探触子１３ａ、１４ａは非接触型のため、接触型のものより大きく、例えば２０ｍｍ角から４０ｍｍ角に形成されている。

探触子１３ａ、１４ａは配管２１の面または面と直交する方向に対して所定の角度で傾斜してほぼ平行に配置されている。図３の例では、例えば傾斜角度θは、配管２１の面と直交する線分に対して＋６°〜＋９°（好ましくは＋７°〜＋８°の範囲）としている。この範囲であれば、垂直に送信した場合より、斜めに送信する方が効率よく超音波を配管２１に透過できる。

アーム１３の先端部には超音波送信用の第１探触子としての探触子１３ａが設けられている。アーム１４の先端には超音波受信用の第２探触子としての探触子１４ａが設けられている。アーム１３、１４を介して各探触子１３ａ、１４ａはパルス発生器３、プリアンプ４等と通電されている。

探触子１３ａおよび探触子１４ａは、配管２１の探傷面２１ａから離間し（浮かせて）、探傷面２１ａに垂直な線分（または方向）Ｈに対して所定の傾斜角度θ（＋６°〜＋９°好ましくは＋７°〜＋８°の範囲）、探傷面２１aからは−８１°〜−８３°の範囲）で管軸方向（円周方向（溶接方向または移動方向Ｐ）と直交する方向）に一列に配置されている。

この例はタンデム反射法の例であり、探傷面２１ａと垂直な線分Ｈに対して、探触子１３ａを正の角度（+θ）で傾斜させて配置し、探触子１４ａを正の角度（+θ）で傾斜させて配置している。

つまり探触子１３ａは配管２１の探傷面２１ａに非接触でかつ探傷面２１ａに設けられた溶接部位Ｘの方向へ向けて配置されている。探触子１４ａは探触子１３ａと離間し探傷面２１ａに非接触でかつ溶接部位Ｘの方向へ向けて配置されている。

探触子１３ａは超音波（パルス波）を発信（発射）する。探触子１４ａは探触子１３ａにより発信された超音波が配管２１の内層を透過した透過波を受信する。

探触子１４ａは溶接中心位置３１から配管２１の長手方向（図に向かって左側）に所定距離３３（例えば１０ｃｍ程度）離間した位置でかつ配管２１の面から離間して配置されるように穴付きレール２０と台車部１７を含めた移動機構１０の機器がセッティングされている。

つまり２つの探触子１３ａ、１４ａは、溶接部位Ｘを挟んで配置するのではなく、共に溶接部位Ｘから配管２１の長手方向に横にずれた位置に、超音波の送受方向を斜め平行に向けて配置されている。

ステー１５には、面の方向に向けて（下垂して）遮蔽板３０が設けられている。したがって遮蔽板３０は探触子１３ａ、１４ａとの位置関係を維持したまま探触子１３ａ、１４ａと共に移動するように設けられている。

遮蔽板３０は探触子１３ａと探触子１４ａとの間に、互いの探触子１３ａ、１４ａを板面で仕切るように配置されている。なお、遮蔽版３０は探触子１３ａまたは１４ａの側面に直接貼りつける場合もある。

つまり遮蔽板３０は探触子１３ａ、１４ａとの間を仕切り、探触子１３ａ、１４ａとの位置関係を維持して移動可能に配置されている。探触子１３ａから発射された超音波の９９．９９８％は反射されるため、遮蔽板３０は探触子１３ａから探触子１４ａに面を伝って伝搬する表面反射ノイズを遮蔽する。

遮蔽板３０は、探触子１３ａから発射された超音波が配管２１の表面で反射した一部の反射波（表面反射波とも言う）が表面を伝って探触子１４ａにより受信されなくするための超音波遮蔽板である。

遮蔽板３０には、例えばゴム、紙、硝子、プラスチック、金属、布などの固体を用いる。この他、遮蔽板３０としては、例えばプラスチックの容器に液体を入れたものであってもよい。

遮蔽板３０の最下端の位置（面からの高さ）は、配管２１の探傷面２１ａから探触子１３ａ、１４ａまでの高さよりも低く設定している。つまり探触子１３ａ、１４ａの下端よりも下に伸ばした位置とする。遮蔽板３０の幅は、探触子１３ａ、１４ａの幅よりも広い幅とする。遮蔽板３０の幅は、少なくとも受信側の探触子１４ａの幅以上とする。

遮蔽板３０の厚みは、基材に応じて変えるものとする。基材が例えばゴム素材などの柔軟なものの場合で配管２１の面にほぼ接するような場合は１ｍｍ程度の厚みでよい。また基材が金属などであり、配管２１の面との間に２ｍｍ程度の隙間がある場合は隙間以上の厚み（例えば３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍなど）とするのが好ましい。つまり基材（部材）の厚みを、基材（部材）から探傷面２１ａまでの間隔以上にする。

換言すると、超音波センサ部１は、配管２１の探傷面２１ａに設けられた溶接線と直交する方向に所定距離離れた位置に面から離間し探傷面２１ａに対して傾斜して配置された超音波送信用の探触子１３ａと超音波受信用の探触子１４ａと、これら探触子１３ａ、１４ａとの間に、探触子１３ａ、１４ａとの位置関係を維持して移動可能に配置された遮蔽板３０とを有し、探傷面２１ａに対して探触子１３ａが送信した超音波が探傷面２１ａで反射した表面反射波を遮蔽しつつ、配管２１の内部を透過した透過波を探触子１４ａが受信するよう構成されている。

データ処理システム２は、パルス発生器３、プリアンプ４、コンピュータ５、モニタなどの表示装置６を有している。パルス発生器３はバースト波を１パルス出力し、アーム１３を通じて探触子１３ａから超音波（パルス波）を発生する。

プリアンプ４は、非接触型の超音波センサ部１により得られた透過波（アナログ信号）を増幅する信号増幅部として機能する。プリアンプ４は、この例では、周波数フィルター付きの８０ｄＢプリアンプなどを使用する。

コンピュータ５は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク装置、通信インターフェース等を備えた汎用のものである。ハードディスク装置には、オペレーティングシステム（ＯＳ）の他、プリアンプ４により増幅された透過波の信号をサンプリングしてグラフィック処理して波形として可視化し、表示装置６へ出力するソフトウェアがインストールされている。

なお透過波の信号を可視化するには、コンピュータの他に、例えばオシロスコープまたはオシログラフなどを接続してもよい。

ソフトウェアは、ロータリエンコーダ１１によりカウントされた、配管２１の円周方向の移動機構１０の移動位置のデータを読み込んで、そのとき入力された透過波の波形と移動位置のデータとを対応付けてメモリに記憶する機能を有している。表示装置６は、コンピュータ５から入力された透過波の信号の波形を画面に表示する。

データ処理システム２は、非接触型の超音波センサ部１により得られた透過波と移動機構１０により移動された配管２１の円周方向の位置データとを出力（可視化）する。

ここで、図３を参照して非破壊検査装置の動作原理について説明する。
この実施形態では、図３に示すように、配管２１の探傷面２１ａに対して超音波を斜めに送受信する。配管２１の溶接部位Ｘは、超音波に対して、配管２１の母材である鋼板とほぼ同じ音響特性のため溶接部位Ｘ自体の反射の影響はほぼ生じない。

この例のように、タンデム反射法の場合、探傷面２１ａに対して探触子１３ａが超音波を斜めに送信することから、配管２１の内部に入る透過波と探傷面２１ａに反射して探傷面２１ａに沿って伝搬する表面反射波が生じる。

この表面反射波が探触子１４ａによって受信された場合、配管２１の内部を透過した透過波に対するノイズとなり、これが影響して溶接部位Ｘにおける探傷精度が低下するため、表面反射波が探触子１４ａに受信されることを極力避ける必要がある。

そこで、この例では、探触子１３ａ、１４ａとの間を仕切るように遮蔽板３０を設けている。この遮蔽板３０により、探傷面２１ａに沿って伝搬する表面反射波が遮蔽されるので、表面反射波は探触子１４ａに受信されなくなる。

一方、鋼板内層にキズ５１が存在する場合、探触子１３ａから斜めに発せられた超音波が配管２１の内部に入り透過波となり鋼板内層を伝搬し、一部の透過波は溶接部位Ｘの影響を受けつつ探触子１４ａにより受信される。また他の一部の透過波は溶接部位Ｘの内側にあるキズ５１で反射しエコー５２（反射波）となり、探触子１４ａにより受信される。

結果として、探触子１３ａから斜めに発せられた超音波のうち、探傷面２１ａに沿って伝搬する表面反射波は遮蔽板３０によりカット（遮蔽）され、鋼板内層に進入して伝搬した主要の透過波５０が探触子１４ａにより受信される。透過波には鋼板内層に入りその底部２１ｂやキズ５１で反射したエコー５２または溶接部位Ｘとの境界で屈折したエコー５３なども含まれる。

超音波の種類は、縦波、横波、二次クリーピング波がある。縦波は横波よりも音速が高く深い欠陥の検出に適する。二次クリーピング波は横波が鋼板内層の底面２１ｂ（下面）で反射する際に生じる変換波であり、底面２１ｂ側の浅い欠陥の検出に適する。

キズ５１の位置はビームの入射角と路程から求めることができる。またキズ５１の形状についてはエコー５２の高さや広がりから推察できる。

したがって、縦波、横波、二次クリーピング波を併用することで、キズ５１の箇所について概略のサイジングを行うことができる。またエコー５２の波形が現れたときの、配管２１の周囲の穴付きレール２０上を非接触型の超音波センサ部１が始点から移動した位置から、配管２１の溶接部位Ｘの帯におけるキズ５１の位置（場所）をピンポイントで特定することができる。

ここで、配管の内層の異常の有無での波形の違いについて説明する。
図４は感度調整用に貫通させた孔の検出波形の例であり、入力されたパルスのほとんどが反射されていることを示す。通常、溶接部位やその他の箇所に異常がなければ、ノイズ波形以外何も検出されない。但し、試験の場合は端面反射波のみ検出される。

表示装置６に表示された波形をオペレータが視認により確認し、波形に異常がないことを確認した後、続いて、移動機構１０をレール２０の穴１つ分移動し、次のパルスを発信する。この作業を順に繰り返し行い、配管２１の周囲を全周にわたり計測およびチェックする。

そして、あるタイミング（位置）で、図５に示すように、通常の端面反射波（振動波形９１）以外の波形４２が現れた場合、その波形４２は透過波が層内の欠陥部位に反射して生じたものと推定でき、溶接部位Ｘの位置と配管２１周囲の移動位置とから欠陥の位置をピンポイントで特定することができる。

次に、本実施形態の非破壊検査装置の動作を説明する。
予め設定した検査条件において、移動機構１０を始点（移動位置０）に移動する。この移動によりロータリエンコーダ１１からコンピュータ５へ位置データが送られ、メモリに記憶される。

そして、コンピュータ５からの指示で、パルス発生器３からバースト波を１パルス出力すると、バースト波が探触子１３ａへ伝達されて探触子１３ａから超音波（パルス波）を発信する。

この超音波（パルス波）は、配管２１の探傷面２１ａに対して斜めに送信され、配管２１の内層を伝わり、鋼板内層を透過した透過波が探触子１４ａにより受信されてプリアンプ４へ出力される。

プリアンプ４は、入力された透過波の信号を増幅してコンピュータ５へ出力する。コンピュータ５は、プリアンプ４により増幅された透過波の信号をサンプリングしてグラフィック処理して波形として可視化し表示装置６へ出力し、表示装置６の画面に、透過波の波形が表示される。この際、コンピュータ５は、透過波の波形データと始点からの移動距離のデータとを対応させてメモリに記憶する。

ここで、遮蔽板３０が無い状態（遮蔽板なし）と遮蔽板３０を取り付けた状態（遮蔽板あり）で得られた各波形を比較して効果を説明する。
検査条件を以下に示す。

ビーム角度６．５°〜７°、電圧２００Ｖ、探触子１３ａから出力するパルス波の発信周波数を３００ＫＨｚ〜９００ＫＨｚ（１００ＫＨｚ刻み）の範囲のうちの、例えば３００ＫＨｚラインフォーカスとし、利得を８２ｄＢとした。

（遮蔽板あり）では、遮蔽板３０を厚み０．３ｍｍのアルミ板とし、試験体（鋼板などの金属平板の一部にキズまたは孔の欠陥部を形成）の面から５ｍｍ浮かせた状態とアルミ板の下端部に厚み４ｍｍのゴム板を取り付けて面から１ｍｍ程度浮かせた状態（面との隙間を１ｍｍ程度とした状態）との２つのケースで計測した。

図６に示すように、（遮蔽板なし）の場合、試験体の端面からの反射波である端面エコー９１と欠陥部からの反射波である欠陥エコー９２を含む信号が超音波センサ部によって受信されるが受信信号全体に表面反射ノイズ９３がのってしまい、エコーの違いを識別することができない。

図７に示すように、（遮蔽板ありで遮蔽板を面から５ｍｍ浮かせた状態）の場合、幾らかの表面反射ノイズ９３の影響によりエコーの山が複数存在するが、これら複数の山の中から一番早い位置のエコーの山が欠陥エコー９２であり、それから遅れた位置の複数の山が５ｍｍの隙間を通じて探触子１４ａに受信された端面エコー９１であることがわかる。

図８に示すように、（遮蔽板ありで遮蔽板にゴム板を取り付けてゴム板を面から１ｍｍ浮かせた状態）の場合、手前（向かって左）に山が１つ存在し、それから離れた位置に山が１つ存在し、手前の山が欠陥エコー９２であり、それから遅れた位置の山が端面エコー９１であると判断でき、欠陥の位置を識別することができる。

なお、この例では、試験体である金属平板の長さが短かったため、端面エコー９１が表示されたが、試験体の長さが長いものの場合は、端面エコー９１は表示されないため、欠陥エコー９２が出た位置から欠陥の位置をより正確に識別することができる。

このようにこの第１実施形態によれば、配管２１の探傷面２１ａから浮かせかつ探傷面２１ａに対して傾斜させて探触子１３ａ、１４ａを配置し、探触子１３ａと探触子１４ａとの間に遮蔽板３０を配置し、探傷の際に、探傷面２１ａを伝わる表面反射波を遮蔽板３０が遮蔽することで、表面反射波の影響を受けることなく、溶接部位Ｘの内部のキズの位置を精度よく検出することができる。

すなわち、超音波送受信用の探触子（探触子１３ａ、１４ａ）を、検査対象物の面から浮かせかつ傾斜させて配置するタンデム反射法の欠陥検出精度を向上することができる。

次に、図９乃至図１５を参照して第２実施形態（Ｖ透過法の構成例）について説明する。上記第１実施形態では、タンデム反射法の例について説明したが、本発明は溶接部位Ｘを挟んで探触子１３ａ、１４ａを配置するＶ透過法にも適用できるため、以下、その構成例を説明する。

図９、図１０に示すように、Ｖ透過法の構成例は、溶接部位Ｘを挟んで探触子１３ａ、１４ａを配置し、探傷面２１ａと垂直な線分Ｈに対して、探触子１３ａを正の角度（+θ）で傾斜させて配置し、探触子１４ａを負の角度（-θ）で傾斜させて配置する。この例では溶接部位Ｘに溶接欠陥Ｘａが存在するものとする。

また遮蔽板３０は、探触子１３ａと探触子１４ａとの間を仕切るように探触子１３ａ、１４ａを支持するステー１５（図３参照）に支持されており、探触子１３ａおよび探触子１４ａとの位置関係を維持して移動可能に配置されている。

図１１に示すように、試験体としての平板に溶接部位Ｘがある。この溶接部位Ｘにおいて、探傷面２１ａより高く盛ってある部分を余盛りＡという。

溶接部位Ｘを挟んで探触子１３ａと探触子１４を配置するＶ透過法の場合、表面反射波は余盛りＡを乗り越えて伝わるため、このようなケースでも表面反射波の影響が生じるため、遮蔽板３０を設け、表面反射波を遮蔽する必要がある。

この例では、遮蔽板３０を、溶接部位Ｘと探触子１４ａとの間に配置し、余盛りＡを乗り越えて伝搬する表面反射波が、探触子１４ａに受信される前に遮蔽板３０にて遮蔽するものとする。

このＶ透過法において、余盛りＡの有無と遮蔽板３０の有無でそれぞれデータを計測し効果を確認したところ、図１２〜図１５のような結果が得られた。

図１２に示すように、遮蔽板ありで、溶接部位Ｘに余盛りＡがある場合、エコーの山が間隔をおいて２つでき、端面エコー９１と欠陥エコー９２との違いを識別することができる。

図１３に示すように、遮蔽板ありで、溶接部位Ｘに余盛りＡがない場合、端面エコー９１が減衰するため、端面エコー９１の山が小さくなり、欠陥エコー９２をより識別しやすくなる。

図１４に示すように、遮蔽板なしで、溶接部位Ｘに余盛りＡがある場合、余盛りの部分で表面反射波の伝搬状況が変わり、例えば乱反射のようになり、波形が広がるため、欠陥の判別が難しくなる。

図１５に示すように、遮蔽板なしで、溶接部位Ｘに余盛りＡがない場合、欠陥エコー９２の山よりも端面エコー９１の山の方が大きくなるため、端面エコー９１の山を欠陥エコー９２の山として誤認しやすくなる。

この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様な効果が得られると共に、Ｖ透過法では、溶接部位Ｘに余盛りＡがある場合、溶接部位Ｘ（余盛りＡ）と探触子１４ａとの間に遮蔽板３０を配置することで、余盛りＡを乗り越えた表面反射波が遮蔽板３０にて遮蔽されるので、探触子１４ａで受信される信号がノイズの影響を受け難くなり、溶接部位Ｘにおける欠陥の検出精度を向上することができる。

次に、図１６、図１７を参照して第３実施形態（Ｖ反射法の構成例）について説明する。上記第１および第２実施形態では、タンデム反射法およびＶ透過法の例について説明したが、本発明は配管２１の周方向の溶接線Ｂに対して探触子１３ａ、１４ａをＶ字状に配置するＶ反射法にも適用できるため、以下、その構成例を説明する。

図１６、図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示すように、Ｖ反射法の例は、配管２１の溶接部位Ｘから溶接線Ｂと直交する方向に一定の距離離間し、超音波の送信方向と受信方向を溶接線Ｂに向けてＶ字状に位置し、かつ探傷面２１ａから浮かせてかつ傾斜するように探触子１３ａ、１４ａを配置し、探傷面２１ａと垂直な線分Ｈに対して、探触子１３ａを正の角度（+θ）で傾斜させて配置し、探触子１４ａを負の角度（-θ）で傾斜させて配置する。

図１６に示すように、角度θは探傷面２１ａと垂直な線分Ｈに対する探触子１３ａ、１４ａの傾斜角度である。図１７（ａ）に示すように、角度αは軸線に対する探触子１３ａ、１４ａどうしの開き角度であり、設定しやすい例えば４５°程度が好ましい。図１７（ｂ）に示すように、角度βは溶接面Ｂに対して超音波を発射または入射する傾斜角度であり、例えば７．５°前後が好ましい。

この例では反時計回りを正の方向、時計回りの方向を負の方向と定義する。傾斜角度は正の角度（+θ）と負の角度（-θ）を逆にしてもよい。

また遮蔽板３０は、探触子１３ａと探触子１４ａとの間を仕切るように探触子１３ａ、１４ａを支持するステー１５（図３参照）に支持されており、探触子１３ａおよび探触子１４ａとの位置関係を維持して移動可能に配置されている。

この第３実施形態によれば、第１実施形態および第２実施形態と同様な効果が得られると共に、試験体が配管２１などの場合、第１実施形態および第２実施形態の場合には曲率によって反射する信号が配管２１の周方向に逃げるため、探触子１４ａで受信される信号の量が少なくなっていたが、このＶ反射法を用いることで、探触子１３ａ、１４ａを適切な角度にセットすることで、配管２１の周方向に逃げていた信号まで探触子１４ａで受信できるようになるので、溶接部位Ｘにおける溶接欠陥Ｘａの検出精度を向上することができる。

また、Ｖ反射法は、配管２１だけでなく、平板の溶接部位についても適用することができる。但し、平板は、配管２１の曲率がないケースであり、曲面のように周方向へ逃げる信号がないため、配管２１とは検出精度に差は生じない。

Ｖ反射法における探触子１３ａ、１４ａの設置角度αは、セッティングの容易さから設置角度αを４５°または３０°といった角度で行うことが多いが、セッティングを配管２１の曲率に最適な角度に変更することで、欠陥の検出精度を向上することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

上記実施形態では、遮蔽部材３０を平板の板状部材の例で示したが、この他、遮蔽部材３０は探触子１４ａを囲むように湾曲した形状の部材や筒状の部材であってもよい。
また例えば図１８に示すように、遮蔽板３０の配管２１に対向する先端部３０ａを、配管２１の外周の形状（円周形状または曲面）に沿う曲面形状にしてもよい。このように遮蔽板３０の先端部３０ａを曲面とすることで、配管２１の外周面と遮蔽板３０の底部との間隔が一定になり、超音波（表面反射ノイズ）の遮蔽に、より有効である。

また上記実施形態に示したコンピュータのハードディスク装置にインストールしたソフトウェア（プログラム）を、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせるようにしてもよい。

電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。

Ｘ…溶接部位、Ｘａ…溶接欠陥、Ｘ１…非接触型の超音波センサ部、２…データ処理システム、３…パルス発生器、４…プリアンプ、５…コンピュータ、６…表示装置、１０…移動機構、１１…ロータリエンコーダ、１２，１６…歯車、１３，１４…アーム、１３ａ，１４ａ…探触子、１５…ステー、１７…台車部、２０…穴付きレール、２１…配管、２１ａ…探傷面、２１ｂ…底面、３０…遮蔽板、３０ａ…先端部。

実施形態の非破壊検査装置は、第１の探触子、第２の探触子、遮蔽部材、移動機構を具備する。第１の探触子は円筒状の配管の表面に非接触に設けられ前記配管内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する。第２の探触子は前記配管の表面に非接触で前記第１の探触子と管軸に沿う方向に並んで設けられ前記超音波を受信する。遮蔽部材は前記第１の探触子および前記第２の探触子の間に前記配管の表面と非接触に設けられるとともに、前記配管に対向する先端部の形状を前記配管の外周形状に沿う曲面形状に形成され、前記第１の探触子から前記第２の探触子に前記前記配管の表面を伝って伝搬する表面反射ノイズを遮蔽する。移動機構は前記第１、第２の探触子および前記遮蔽部材の位置関係を維持した状態で、前記第１、第２の探触子および前記遮蔽部材を前記配管の外周に沿って移動させる。

そして、あるタイミング（位置）で、図５に示すように、通常の端面反射波（振動波形４１）以外の波形４２が現れた場合、その波形４２は透過波が層内の欠陥部位に反射して生じたものと推定でき、溶接部位Ｘの位置と配管２１周囲の移動位置とから欠陥の位置をピンポイントで特定することができる。

Claims (9)

1. 検査対象の面に非接触に設けられ前記対象物内の探傷部位の方向へ向けて超音波を送信する第１探触子と、
   前記面に非接触に設けられ前記超音波を受信する第２探触子と、
   前記第１の探触子および前記第２の探触子の間に設けられ、前記第１の探触子から前記第２の探触子に前記面を伝って伝搬する表面反射ノイズを遮蔽する遮蔽部材と
   を具備する非破壊検査装置。
2. 前記面と垂直な線分に対して、前記第１探触子を正の角度で傾斜させて配置し、前記第２探触子を正の角度で傾斜させて配置した請求項１記載の非破壊検査装置。
3. 前記面と垂直な線分に対して、前記第１探触子を正の角度で傾斜させて配置し、前記第２探触子を負の角度で傾斜させて配置した請求項１記載の非破壊検査装置。
4. 前記遮蔽部材が、平板または湾曲した板状の部材である請求項１記載の非破壊検査装置。
5. 前記部材の厚みを、前記部材から前記面までの間隔以上にした請求項４記載の非破壊検査装置。
6. 前記遮蔽部材の幅を、前記第２探触子の幅以上とした請求項１記載の非破壊検査装置。
7. 前記第１探触子および前記第２探触子を、前記超音波の送信方向と前記透過波の受信方向とがほぼ平行になるように配置した請求項１記載の非破壊検査装置。
8. 前記第１探触子および前記第２探触子を、前記溶接線から伸ばした垂線に対してＶ字状に配置した請求項１記載の非破壊検査装置。
9. 前記遮蔽部材を、前記溶接部位と前記第２探触子との間に配置した請求項７または請求項８いずれか記載の非破壊検査装置。

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