JP5112942B2 - 超音波探傷方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査方法及び装置に関し、特に、超音波を用いて探傷検査するための超音波探傷方法及び装置に関する。

図１３（ａ）は、例えば特許文献１において開示された第１の従来例に係る「浸炭層の検出方法」を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の表面に浸炭層７があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図１３（ｄ）は図１３（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。なお、図１３において、３１はラテラル波であり、３２は縦波の１回反射波であり、３３は縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波であり、３４は縦波の２回反射波であり、３５は横波の１回反射波である。

図１３において、超音波探傷装置は、送信探触子１と、受信探触子２とを、試験体３の表面に当接して試験体３を探傷する。送信探触子１は、試験体３に対して、横波縦波モード変換を起こしやすいパルスを出射し、受信探触子２は、試験体３の底面からの、モード変換したモード変換パルスを入射する。受信探触子２は、浸炭層との境界面からの、モード変換したモード変換パルスを入射する。送信探触子１と受信探触子２との間の距離及び入射した底面モード変換パルス及び境界面モード変換パルスの路程とから、浸炭層を検出する。すなわち、第１の従来例に係る「浸炭層の検出方法」では、送受信の斜角探触子を対向させ、浸炭層と母材境界面でモード変換し反射する超音波の到達時間を測定し、浸炭層厚さを測定する手法を提案している。

図１４（ａ）は、例えば特許文献２において開示された第２の従来例に係る「二探触子法による腐食及び減肉の検査手法」を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図１４（ｄ）は図１４（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。なお、図１４において、４１はラテラル波であり、４２は縦波の１回反射波であり、４３は縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波であり、４４はクリーピング波から横波へモード変換した後１回反射した波である。

図１４において、試験体３の検査部位を挟んで配置する送信探触子１より試験体３に入射した超音波は縦波と横波がモード変換を繰り返す性質があり、縦波と横波がモード変換を繰り返して伝播する経路のうち少なくとも1回以上被検査材を横波が横断する超音波の経路を利用して、腐食部及び減肉部の存在により生じる伝播時間の差を計測することにより腐食深さ及び減肉深さを評価することを特徴としている。すなわち、第２の従来例では、第１の従来例と同様に、１対の送受信探触子１，２を試験体３をまたいで配置して探傷を行うが、表面を伝わるクリーピング波からモード変換した横波が板厚を１回以上往復伝搬した超音波の到達時間から板厚を測定する手法を提案している。

特開２００６−０２９９３９号公報。 特開２００５−２４９５５０号公報。

第１の従来例では、平滑な境界面が存在する場合など、被検査部位が面状で有れば正確な厚さ計測が可能であるが、欠陥４など局所的な欠損があった場合、欠陥４からの反射・回折する超音波の強度が非常に弱く、検出不可能である。そのため、欠陥４の高さあるいは欠陥４を除いた部分の板厚測定はできないという問題点があった。

また、第２の従来例では、腐食等で多少凹凸がある面状欠損５を測定できるが、欠損は必ず平面状である必要があり、欠陥４など局所的な欠損があった場合に欠陥４の高さあるいは欠陥４を除いた部分の板厚測定はできないという問題点があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、試験体の欠陥位置やその高さを特定することができる超音波探傷方法及び装置を提供することにある。

第１の発明に係る超音波探傷方法は、１対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、縦波及び横波あるいはその組合せで上記試験体内を伝搬した経路毎に超音波信号を受信し、上記受信された超音波信号の各経路における信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする。

上記超音波探傷方法において、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする。

また、上記超音波探傷方法において、上記試験体の残厚が所定のしきい値以上であるとき、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する一方、上記試験体の残厚が所定のしきい値未満であるとき、上記試験体を伝搬する縦波からモード変換された横波の反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする。

第２の発明に係る超音波探傷方法は、１対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、上記試験体の表面を伝搬するクリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする。

上記超音波探傷方法において、上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする。

また、上記超音波探傷方法において、上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする。

さらに、上記超音波探傷方法において、上記試験体の表面に塗膜が形成されて上記塗膜上から上記試験体を検査するときに、ラテラル波の伝搬時間に基づいて上記塗膜の厚さを測定し、上記塗膜の厚さに基づいて上記超音波信号の信号強度の探傷感度を補正することを特徴とする。

第３の発明に係る超音波探傷装置は、１対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、縦波及び横波あるいはその組合せで上記試験体内を伝搬した経路毎に超音波信号を受信し、上記受信された超音波信号の各経路における信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する測定手段を備えたことを特徴とする。

上記超音波探傷装置において、上記測定手段は、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする。

また、上記超音波探傷装置において、上記測定手段は、上記試験体の残厚が所定のしきい値以上であるとき、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する一方、上記試験体の残厚が所定のしきい値未満であるとき、上記試験体を伝搬する縦波からモード変換された横波の反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする。

第４の発明に係る超音波探傷装置は、１対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、上記試験体の表面を伝搬するクリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する測定手段を備えたことを特徴とする。

上記超音波探傷装置において、上記測定手段は、上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする。

また、上記超音波探傷装置において、上記測定手段は、上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする。

さらに、上記超音波探傷装置において、上記測定手段は、上記試験体の表面に塗膜が形成されて上記塗膜上から上記試験体を検査するときに、ラテラル波の伝搬時間に基づいて上記塗膜の厚さを測定し、上記塗膜の厚さに基づいて上記超音波信号の信号強度の探傷感度を補正することを特徴とする。

従って、本発明に係る超音波探傷方法及び装置によれば、一対の送受信探触子を試験体の表面方向に機械走査するだけで、板厚全域の検査が可能であり、複雑な機構を必要としないため、制御系を安価にできるだけでなく短時間での検査が可能となる。また、反射強度のみを測定することで、欠陥高さを測定することが可能であるため、複雑な処理を必要とせず簡便に検査できる。さらに、エコー高さの変化から機械的に判断できるため、検査員の技量によらず、残厚測定が可能である。また、複雑な処理を必要としないため残厚測定の自動化が容易である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

実施形態で用いる超音波探傷システム．
図１は本発明の実施形態に係る超音波探傷システムの構成を示すブロック図である。図１において、超音波探傷装置１０は、互いに接続された超音波コントローラ１１及びモータコントローラ１２を備えて構成される。超音波コントローラ１１には、設定条件などを入力するための入力部１３と、受信された超音波の波形及び計算された欠陥位置や欠陥の高さなどの出力データを出力して表示する表示部１４とが接続されるとともに、送受信探触子１，２を試験体３のおもて面上で所定の方向に摺動させるスキャナ１５の動作を制御するモータコントローラ１２が接続される。

超音波コントローラ１１は、詳細後述するように、欠陥位置や欠陥の高さなどを計算するために予め測定されたデータにより作成されたテーブル（図７及び図１０参照。）と、塗膜厚さに対する感度補正量の関係（図６参照。）を示すテーブルとを記憶するテーブルメモリ１１ｍを内蔵する。超音波コントローラ１１は、探傷処理において、スキャナ１５により送受信探触子１，２を所定の摺動させて所定の位置に固定し又は移動させ、入力された設定条件に基づいて送信探触子１に対して駆動パルスを送信することにより送信探触子１から試験体３の内部方向で所定の斜め方向で種々の形態の超音波を放射させ、そのとき種々の経路で伝搬する超音波の受信信号を受信探触子２により受信してその信号波形を表示部１４に表示するとともに、詳細後述するように、上記テーブルメモリ１１ｍ内のテーブルを参照して欠陥位置や欠陥の高さ、塗膜厚さなどを計算し、それに基づいて試験体３の厚さを測定する。なお、上記計算された塗膜厚さに基づいて探傷感度を補正して試験体３の厚さを測定してもよい。

第１の実施形態．
図２（ａ）は第１の実施形態に係る超音波探傷方法を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図２（ｄ）は図２（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。なお、図２において、５１はラテラル波であり、５２は縦波の１回反射波であり、５３は縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波であり、５４は縦波の２回反射波であり、５５は横波の１回反射波であり、これらの超音波の各波は伝搬経路の違いから図２（ｂ）のごとく時間差を有して受信される。

欠陥４が無いときを示す図２（ｂ）と、試験体３の裏面から所定の高さの欠陥４があるときを示す図２（ｄ）とを比較すると、ラテラル波５１及び縦波の２回反射波５４は受信信号波形に変化は無いが、縦波の１回反射波５２及び横波の１回反射波５５は欠陥４により消失しており、縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波５３の受信信号強度は欠陥４により低下していることがわかる。これを定量的に表したグラフが次の図７である。なお、信号強度とは、信号レベルの絶対値をいい、以下、同様である。

図７は第１の実施形態に係る超音波探傷システムを用いた実施例１の実験結果であって、欠陥４の高さ及び試験体３の残厚に対する受信された超音波の正規化されたエコー高さ（無欠陥を１とする。）を示すグラフである。図８は図７の試験体３における欠陥４の高さに対する試験体３の残厚を示す図である。なお、実施例１において、試験体３の材料はＡｌ合金であり、その板厚は５ｍｍであり、送受信探触子１，２の屈折角を６０度とし、主として縦波から横波へのモード変換された波を利用している。

図７において、縦波１階反射波５２の経路は、反射する点が１箇所であるため欠陥４による残厚値が減少（欠陥４の高さが増加）し始めると、急激に信号強度が低下し（図７の５２参照。）その後（残厚値＞２ｍｍ）受信信号強度は概ね一定となる。従って、残厚値が比較的大きな場合は、縦波１回反射波５２の信号強度から残厚値を推定することができる。一方、底面反射で縦波から横波へのモード変換又は横波から縦波へのモード変換が起こる経路５３は、反射する点が２箇所あるため、残厚値がある一定以上減少（欠陥高さが一定以上増加；図７では、約１．５ｍｍ以上）しないと低下しない。従って、残厚値の小さい場合は（残厚値＜４ｍｍ）、縦波から横波へのモード変換された波５３の受信信号強度から残厚値を推定することができる。以上の検査手順をまとめる以下のようになる。

（Ｓ１）縦波１回反射波５２の経路の信号強度が所定のしきい値（実施例１では、例えば、正規化エコー高さが０．２）以下であるか否かに基づいて欠陥４の有無を判定する。
（Ｓ２）残厚値が大きい領域（実施例１では、例えば残厚値＞４ｍｍ）では、縦波１回反射波５２の経路の信号強度に基づいて例えば図７のテーブルを参照して欠陥４の高さ及び残厚値を計算し、残厚値が小さい領域では（実施例１では、例えば残厚値≦４ｍｍ）、縦波から横波へのモード変換された波５３の受信信号強度に基づいて例えば図７のテーブルを参照して欠陥４の高さ及び残厚値を計算する。なお、上記テーブルに代えて、近似式を用いてこれらの測定値を計算してもよい。

図９は実施例１において健全部での超音波強度を１としたときの各伝搬波の信号強度と試験体３の残厚との関係を示す図である。図９から明らかなように、各波５１，５２，５３の経路の受信信号強度に基づいて試験体の残厚値を分類して計算することができる。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、１対の送受信探触子１，２を試験体３の被検査部位をまたぐように対向設置し、縦波及び横波あるいはその組合せで試験体３の材料内を伝搬した経路毎に超音波信号を計測し、各経路における信号強度の低下量から、欠陥４の有無、欠陥４の高さあるいは欠陥４を除いた残母材板厚を測定することができる。ここで、１対の送受信探触子１，２を試験体３をまたぐように対向設置した場合、複数の伝搬経路・伝搬モードを持つ超音波が測定される。これらの超音波の到達時間は、送受信探触子間距離と板厚から事前に予測可能である。送受信探触子１，２の間に欠陥４などの局所的な欠損が存在した場合、欠陥４の存在する平面・深さ方向などの位置により、特定もしくは全ての超音波の伝搬が阻害もしくは遮蔽される。すなわち、伝搬経路によって遮断度合いに差が生じるため、エコー高さの変化に差が生ずる。これらのエコー高さ変化の挙動を測定することにより、欠陥４の高さあるいは欠陥４などの局所的な欠損を除いた板厚測定が可能である。

従って、本発明の第１の実施形態に係る超音波探傷方法及び装置によれば、一対の送受信探触子を試験体の表面方向に機械走査するだけで、板厚全域の検査が可能であり、複雑な機構を必要としないため、制御系を安価にできるだけでなく短時間での検査が可能となる。また、反射強度のみを測定することで、欠陥高さを測定することが可能であるため、複雑な処理を必要とせず簡便に検査できる。さらに、エコー高さの変化から機械的に判断できるため、検査員の技量によらず、残厚測定が可能である。また、複雑な処理を必要としないため残厚測定の自動化が容易である。

第２の実施形態．
図３（ａ）は第２の実施形態に係る超音波探傷方法を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。なお、図３において、６１はラテラル波であり、６２は縦波の１回反射波であり、６３は縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波であり、６４はクリーピング波から横波へのモード変換した後１回反射した波であり、これらの超音波の各波は伝搬経路の違いから図３（ｂ）のごとく時間差を有して受信される。

欠陥４が無いときを示す図３（ｂ）と、試験体３の裏面から所定の高さの欠陥４があるときを示す図３（ｄ）とを比較すると、ラテラル波６１は受信信号波形に変化は無いが、縦波の１回反射波６２は消失しており、縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波６３及びクリーピング波から横波へのモード変換した後１回反射した波６４の受信信号強度は欠陥４により低下していることがわかる。これを定量的に表したグラフが次の図１０である。

図１０は第２の実施形態に係る超音波探傷システムを用いた実施例２の実験結果であって、欠陥４の高さ及び試験体３の残厚に対する受信された超音波の正規化されたエコー高さ（無欠陥を１とする。）を示すグラフである。また、図１１は図１０の試験体３における欠陥４の高さに対する試験体３の残厚を示す図である。

第２の実施形態では、送受信探触子１，２としてクリーピング波探触子を用いて構成し、検査処理においてクリーピング波を用いる経路を利用する。ここで、クリーピング波探触子は、探触子から例えば試験体３に超音波を入射するときに、クリーピング波（７０度〜８０度の縦波；ここで、角度は探触子から試験体３に向かって垂直方向に下ろした軸に対する角度をいう。）と同時に横波（３０度から３５度）を発生する探触子をいう。図１０から明らかなように、クリーピング波から横波にモード変換された波６４が試験体３の板厚を往復する経路は、欠陥４があった場合大きく信号強度が低下するが、その後（残厚値＞４ｍｍ）の信号強度の変化量は、残厚値に対して直線的に変化する。従って、残厚値の全域での測定、もしくは欠陥の有無の検出に利用することができる。以上の検査手順をまとめる以下のようになる。

（Ｓ１１）クリーピング波から縦波１回反射波の受信信号強度が所定のしきい値（実施例２では、例えば、正規化エコー高さが０．４）以下であるか否かに基づいて欠陥４の有無を判定する。
（Ｓ１２）クリーピング波から縦波１回反射波の受信信号強度に基づいて、例えば図１０のテーブルを参照して欠陥４の高さ及び残厚値を計算する。なお、上記テーブルに代えて、近似式を用いてこれらの測定値を計算してもよい。

図１２は実施例２において健全部での超音波強度を１としたときの各伝搬波の信号強度と試験体３の残厚との関係を示す図である。図１２から明らかなように、各波６１，６４の経路の受信信号強度に基づいて試験体の残厚値を分類して計算することができる。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、１対の送受信探触子１，２を試験体３の被検査部位をまたぐように対向設置し、試験体３の被検査材表面を伝搬するクリーピング波からモード変換した横波で板厚を数回往復伝搬した超音波の受信信号強度に基づいて欠陥４の高さあるいは欠陥４を除いた残板厚を測定することができる。

従って、本発明の第２の実施形態に係る超音波探傷方法及び装置によれば、一対の送受信探触子を試験体の表面方向に機械走査するだけで、板厚全域の検査が可能であり、複雑な機構を必要としないため、制御系を安価にできるだけでなく短時間での検査が可能となる。また、反射強度のみを測定することで、欠陥高さを測定することが可能であるため、複雑な処理を必要とせず簡便に検査できる。さらに、エコー高さの変化から機械的に判断できるため、検査員の技量によらず、残厚測定が可能である。また、複雑な処理を必要としないため残厚測定の自動化が容易である。

第３の実施形態．
図４（ａ）は第３の実施形態に係る超音波探傷方法を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３のおもて面に塗膜６があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、図４（ｄ）は図４（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。また、図５は図４（ａ）の試験体３の膜厚に対するラテラル波の到達時間を示すグラフであり、図６は図４（ｃ）の試験体３上の塗膜６の厚さに対する感度補正量を示すグラフである。

第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態に係る超音波探傷方法及び装置において、試験体３の表面に塗膜６が形成されたときの探傷感度の補正方法について以下に説明する。塗膜６上から探傷検査する場合、ラテラル波７１の伝搬時間に基づいて塗膜６の厚さを予め測定してその測定結果のテーブル（図５）をテーブルメモリ１１ｍに格納しておき、測定されたラテラル波の到達時間に基づいて当該テーブルを参照して膜厚を測定した後、図６のグラフ（塗膜６の厚さに対する感度補正量（受信信号強度を当該感度補正量だけ増大させる補正量をいう。）を用いて探傷感度を補正する。すなわち、図５及び図６により、塗膜６が存在してもラテラル波の伝搬時間に対応する塗膜６の厚さ及び感度補正量を算出して、探傷感度を補正できる。なお、上記テーブルに代えて、上記テーブルに対応する近似式を用いて感度補正量を算出してもよい。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、塗膜６が塗布された試験体３を探傷する際に、ラテラル波が到達するまでの伝搬時間を測定することにより塗膜６の厚さを推測でき、探傷感度の補正に利用可能である。これにより、超音波探傷処理の精度を大幅に向上できる。

以上詳述したように、本発明に係る超音波探傷方法及び装置によれば、一対の送受信探触子を試験体の表面方向に機械走査するだけで、板厚全域の検査が可能であり、複雑な機構を必要としないため、制御系を安価にできるだけでなく短時間での検査が可能となる。また、反射強度のみを測定することで、欠陥高さを測定することが可能であるため、複雑な処理を必要とせず簡便に検査できる。さらに、エコー高さの変化から機械的に判断できるため、検査員の技量によらず、残厚測定が可能である。また、複雑な処理を必要としないため残厚測定の自動化が容易である。

本発明の実施形態に係る超音波探傷システムの構成を示すブロック図である。 （ａ）は第１の実施形態に係る超音波探傷方法を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｄ）は（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。 （ａ）は第２の実施形態に係る超音波探傷方法を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｄ）は（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。 （ａ）は第３の実施形態に係る超音波探傷方法を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３のおもて面に塗膜６があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｄ）は（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。 図４（ａ）の試験体３の膜厚に対するラテラル波の到達時間を示すグラフである。 図４（ｃ）の試験体３上の塗膜６の厚さに対する感度補正量を示すグラフである。 第１の実施形態に係る超音波探傷システムを用いた実施例１の実験結果であって、欠陥４の高さ及び試験体３の残厚に対する受信された超音波の正規化されたエコー高さを示すグラフである。 図７の試験体３における欠陥４の高さに対する試験体３の残厚を示す図である。 実施例１において健全部での超音波強度を１としたときの各伝搬波の信号強度と試験体３の残厚との関係を示す図である。 第２の実施形態に係る超音波探傷システムを用いた実施例２の実験結果であって、欠陥４の高さ及び試験体３の残厚に対する受信された超音波の正規化されたエコー高さを示すグラフである。 図１０の試験体３における欠陥４の高さに対する試験体３の残厚を示す図である。 実施例２において健全部での超音波強度を１としたときの各伝搬波の信号強度と試験体３の残厚との関係を示す図である。 （ａ）は第１の従来例に係る「浸炭層の検出方法」を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｄ）は（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。 （ａ）は第２の従来例に係る「二探触子法による腐食及び減肉の検査手法」を用いた超音波探傷システムにおいて送受信探触子１，２間の試験体３における超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図であり、（ｃ）は（ａ）の超音波探傷システムにおいて試験体３の裏面に欠陥４があるときの超音波の各伝搬経路を示す側面図であり、（ｄ）は（ｃ）の超音波の各伝搬経路の受信信号波形を示す図である。

符号の説明

１…送信探触子、
２…受信探触子、
３…試験体、
４…欠陥、
５…面状欠損、
６…塗膜、
７…浸炭層、
１０…超音波探傷装置、
１１…超音波探傷コントローラ、
１１ｍ…テーブルメモリ、
１２…モータコントローラ、
１３…入力部、
１４…表示部、
１５…スキャナ、
５１…ラテラル波、
５２…縦波の１回反射波、
５３…縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波、
５４…縦波の２回反射波、
５５…横波の１回反射波、
６１…ラテラル波、
６２…縦波の１回反射波、
６３…縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波、
６４…クリーピング波から横波へのモード変換した後１回反射した波、
７１…ラテラル波、
７２…縦波の１回反射波、
７３…縦波から横波へのモード変換した波、又は横波から縦波へのモード変換した後１回反射した波、
７４…縦波の２回反射波、
７５…横波の１回反射波。

Claims (14)

1. １対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、縦波及び横波あるいはその組合せで上記試験体内を伝搬した経路毎に超音波信号を受信し、上記受信された超音波信号の各経路における信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする超音波探傷方法。
2. 上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする請求項１記載の超音波探傷方法。
3. 上記試験体の残厚が所定のしきい値以上であるとき、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する一方、上記試験体の残厚が所定のしきい値未満であるとき、上記試験体を伝搬する縦波からモード変換された横波の反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の超音波探傷方法。
4. １対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、上記試験体の表面を伝搬するクリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする超音波探傷方法。
5. 上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする請求項４記載の超音波探傷方法。
6. 上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする請求項４又は５記載の超音波探傷方法。
7. 上記試験体の表面に塗膜が形成されて上記塗膜上から上記試験体を検査するときに、ラテラル波の伝搬時間に基づいて上記塗膜の厚さを測定し、上記塗膜の厚さに基づいて上記超音波信号の信号強度の探傷感度を補正することを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の超音波探傷方法。
8. １対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、縦波及び横波あるいはその組合せで上記試験体内を伝搬した経路毎に超音波信号を受信し、上記受信された超音波信号の各経路における信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する測定手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
9. 上記測定手段は、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする請求項８記載の超音波探傷装置。
10. 上記測定手段は、上記試験体の残厚が所定のしきい値以上であるとき、上記試験体を伝搬する縦波の１回反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する一方、上記試験体の残厚が所定のしきい値未満であるとき、上記試験体を伝搬する縦波からモード変換された横波の反射波の超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された当該超音波信号の信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする請求項８又は９記載の超音波探傷装置。
11. １対の送受信探触子を試験体をまたぐように対向設置し、上記試験体の表面を伝搬するクリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、上記試験体における欠陥の有無、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定する測定手段を備えたことを特徴とする超音波探傷装置。
12. 上記測定手段は、上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度が所定のしきい値以下であるか否かを判断することにより、上記欠陥の有無を判断することを特徴とする請求項１１記載の超音波探傷装置。
13. 上記測定手段は、上記クリーピング波からモード変換された横波が上記試験体の表面及び底面間を複数回往復伝搬した超音波信号の信号強度に基づいて、予め測定された信号強度と欠陥の高さの関係を参照して、当該欠陥の高さあるいは当該欠陥を除いた上記試験体の残厚を測定することを特徴とする請求項１１又は１２記載の超音波探傷装置。
14. 上記測定手段は、上記試験体の表面に塗膜が形成されて上記塗膜上から上記試験体を検査するときに、ラテラル波の伝搬時間に基づいて上記塗膜の厚さを測定し、上記塗膜の厚さに基づいて上記超音波信号の信号強度の探傷感度を補正することを特徴とする請求項１１乃至１３のうちのいずれか１つに記載の超音波探傷装置。

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