JP5585867B2 - 管端部の超音波探傷装置及び探触子ホルダーの初期位置設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管等の管の端部を超音波探傷する装置及びこの超音波探傷装置が備える探触子ホルダーの初期位置設定方法に関する。特に、本発明は、管端部と超音波探触子との間に接触媒質を安定して介在させることにより、精度の良い超音波探傷を可能とする管端部の超音波探傷装置及びこの超音波探傷装置が備える探触子ホルダーの初期位置設定方法に関する。

鋼管等の管の非破壊検査方法として、超音波探傷法が広く適用されている。この超音波探傷法では、管と超音波探触子との間に水等の接触媒質を介在させて、超音波探触子から送信した超音波を管に入射させると共に、管で反射した超音波を超音波探触子で受信している。

ここで、水平方向に配置された管の下方に超音波探触子を配置する場合、図１に示すように、水槽Ｔ内に蓄えられた水Ｗに超音波探触子１を浸漬させると共に、管Ｐの下面を部分的に浸漬させ、管Ｐを軸方向に搬送すると共に管Ｐを周方向に回転させて超音波探傷する方法が公知である（例えば、非特許文献１参照）。
斯かる方法によれば、管Ｐと超音波探触子１との間に接触媒質としての水Ｗを安定して介在させることができるため、精度の良い超音波探傷が可能である。

しかしながら、図１に示す構成では、水槽Ｔ外の少なくとも２点で管Ｐを支持するため、２点で支持できない管端部については、水槽Ｔ内の水Ｗに浸漬させた状態で超音波探傷することができないという問題がある。従って、図１に示す構成は、専ら管端部を除く管中央部を超音波探傷する際に用いられる構成である。

一方、管端部の超音波探傷装置として、超音波探触子と、周方向に回転する管に前記超音波探触子を追従させるための追従装置とを備えた超音波探傷装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
管端部を超音波探傷するための超音波探触子を水平方向に配置された管の上方に配置する場合には、例えば、超音波探触子と管端部との間に接触媒質を垂れ流す構造を採用することが考えられる。しかしながら、超音波探触子を管の下方に配置する場合に同様の構造を採用することはできない。管端部を超音波探傷するための超音波探触子を管の下方に配置する場合には、例えば、図１に示すような水槽を用いると共に、管の支持構造や追従装置を水槽内の水に浸漬させる構成を採用することが考えられる。しかしながら、このような構成は、大がかりになる上、堅固な防水構造が必要であるため、メンテナンス性が低下したり、コストが嵩み、実用的ではない。

特開２００８−１３９１９１号公報

「超音波探傷シリーズ（III) 継目無鋼管の超音波探傷法」、社団法人日本鉄鋼協会、昭和６３年４月１５日、ｐ．９５−９６

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、管端部と超音波探触子との間に接触媒質を安定して介在させることにより、精度の良い超音波探傷を可能とする管端部の超音波探傷装置及びこの超音波探傷装置が備える探触子ホルダーの初期位置設定方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る超音波探傷装置は、水平方向に配置された管の端部の下方に対向配置され、前記管の端部に向けて超音波を送受信する超音波探触子と、前記管の端部の下方に対向配置され、前記超音波探触子が収納されると共に、周方向に回転する前記管に追従する探触子ホルダーとを備える。前記探触子ホルダーは、前記超音波探触子と前記管の端部との間の空隙を囲繞して、内部に接触媒質を滞留させるための接触媒質滞留部を具備する。前記接触媒質滞留部は、内部に接触媒質が供給される接触媒質滞留部本体と、前記接触媒質滞留部本体と連通するように前記接触媒質滞留部本体の上側に取り付けられ、上下方向に伸縮自在の環状の蛇腹部と、前記蛇腹部の上側に取り付けられ、少なくとも上面が平坦な水平面とされた環状のスペーサとを具備し、前記スペーサの上面を越えて盛り上がった接触媒質の膜が形成されるように、前記接触媒質滞留部本体に供給する接触媒質の流量が調整される。

本発明に係る超音波探傷装置によれば、管端部の下方に対向配置され、超音波探触子を収納する探触子ホルダーが、超音波探触子と管端部との間の空隙を囲繞して内部に接触媒質を滞留させるための接触媒質滞留部を具備する。この接触媒質滞留部が具備する接触媒質滞留部本体に接触媒質が供給されると、接触媒質滞留部本体に連通する環状の蛇腹部に接触媒質が流通する。この蛇腹部に流通した接触媒質は、蛇腹部に取り付けられた環状のスペーサに流通して、管端部に接触することになる。
ここで、環状のスペーサは、少なくとも上面が平坦な水平面とされているため、接触媒質滞留部本体に供給する接触媒質の流量を適切に調整することにより、接触媒質の表面張力によって接触媒質がスペーサの上面を超えて盛り上がった膜が形成される。この接触媒質の膜が管端部に接触することにより、超音波探触子から送信された超音波は、接触媒質滞留部本体内部の接触媒質、蛇腹部内部の接触媒質、及び前記膜を介して管端部に入射する。管端部で反射した超音波は、前記膜、蛇腹部内部の接触媒質、及び接触媒質滞留部本体内部の接触媒質を介して超音波探触子で受信される。
探触子ホルダーは、周方向に回転する管に追従する（上下方向及び水平方向についての管との位置関係を一定に保つように制御される）。さらに、蛇腹部は上下方向に伸縮する。このため、管に曲がりが生じていたり、管の断面が真円でなかったとしても、接触媒質の膜は、常に管端部に接触し、且つ、乱れることが抑制されるため、管端部と超音波探触子との間に接触媒質が安定して介在することになる。これにより、精度の良い超音波探傷が可能となる。

好ましくは、前記接触媒質滞留部は、前記スペーサの下面に取り付けられ、前記蛇腹部の内部に嵌め込まれる筒状部材を更に具備する。

斯かる好ましい構成によれば、蛇腹部の内部（特に、蛇腹部の折り畳み部分）に滞留する可能性のある接触媒質中の気泡が、蛇腹部の折り畳み部分に到達することなく、筒状部材の内面に沿って上昇し易くなる。仮に、接触媒質滞留部が、この筒状部材を具備しなければ、蛇腹部の折り畳み部分に滞留した気泡が纏まって、塊として一気に上昇する虞がある。そして、この上昇した気泡の塊で超音波が散乱し、探傷精度が低下する虞がある。しかしながら、上記の好ましい構成のように、接触媒質滞留部が筒状部材を具備すれば、接触媒質中の気泡が纏まって塊となる前に、筒状部材の内面に沿って気泡が逐次上昇し易いため、探傷精度の低下を回避し得ることが期待できる。

好ましくは、前記接触媒質滞留部本体は、上下方向周りの所定の円弧の接線方向に接触媒質を供給するための接触媒質供給口と、前記円弧の接線方向に接触媒質を排出するための接触媒質排出口とを具備する。

斯かる好ましい構成によれば、接触媒質供給口から上下方向周りの所定の円弧の接線方向に接触媒質が供給されるため、接触媒質滞留部本体の内部に、接触媒質の渦流が生じることになる。そして、この渦流によって、接触媒質中に含まれ得る汚れ（例えば、管が鋼管である場合、この鋼管表面に付着したスケールの落下物等）が接触媒質排出口に運ばれ、外部に排出されることになる。このため、接触媒質滞留部本体、ひいては接触媒質滞留部全体や超音波探触子の洗浄を探傷中に行うことが可能となり、メンテナンス性が向上するという利点が得られる。また、前記渦流によって、探傷精度に影響を及ぼし得る気泡が超音波探触子の表面に付着し難くなるという利点も得られる。

ここで、自動超音波探傷装置には、探傷の安定性を確保するために、図６に示すように、探傷前に予め管を接触媒質に浸す予浸装置が設けられるのが一般的である。図６に示す超音波探傷装置は、超音波探触子を管の周方向に回転させる超音波探傷機を備え、管を周方向に回転させずに軸方向（図６の一点鎖線の方向）に移動させて探傷を行う構成である。図６に示す超音波探傷装置では、管を周方向に回転させないため、超音波探傷機の前段（管の移動方向上流側）に設置される予浸装置は、管の周方向全体に接触媒質を噴出する構成とする必要があり、必然的に大型化する。一方、本発明に係る超音波探傷装置は、超音波探触子が収納された探触子ホルダーを周方向に回転する管に追従させて探傷する構成であり、探触子ホルダーを管の周方向に回転させるための機構部等が不要であるため、予浸装置以外の構成を比較的小型化することが可能である。しかしながら、図６に示すような大型の予浸装置を本発明に適用すると、予浸装置以外の構成を小型化できる利点（必要な設置スペースが少なくて済む等の利点）が薄れてしまう。従って、本発明に係る超音波探傷装置が予浸装置を備える場合、予浸装置を含めた超音波探傷装置全体を小型化するには、接触媒質を噴出する予浸装置を探触子ホルダーに取り付け、周方向に回転する管に探触子ホルダーと共に追従させることが好ましい。

すなわち、好ましくは、本発明に係る超音波探傷装置は、前記探触子ホルダーに取り付けられた予浸装置と、制御装置とを更に備え、前記制御装置は、前記探触子ホルダーを周方向に回転する前記管の軸方向に沿って前記管に対して相対的に往復動させ、前記探触子ホルダーが前記管の端部の探傷範囲を往動する際には、前記予浸装置から接触媒質を前記管に向けて噴出し、前記探触子ホルダーが前記管の端部の探傷範囲を復動しながら超音波探傷する際には、前記予浸装置からの接触媒質の噴出を停止する。

斯かる好ましい構成によれば、接触媒質を管に向けて噴出する予浸装置が探触子ホルダーに取り付けられ、周方向に回転する管に探触子ホルダーと共に追従するため、小型の予浸装置で且つ少量の接触媒質で、管の周方向全体を効率良く予浸することが可能である。また、探触子ホルダーが管端部の探傷範囲を往動する際にのみ予浸装置から接触媒質を管に向けて噴出するため、管の内面に接触媒質が侵入し難く、探触子ホルダーが管端部の探傷範囲を復動する際に安定した探傷が可能である。

本発明者らが鋭意検討した結果、本発明に係る超音波探傷装置において、管端部に接触する接触媒質の膜（スペーサの上面を超えて盛り上がった膜）の一部が管の周方向への回転によって管の外面に引き込まれ、管と共に管の周方向に回転する間に気泡を伴う場合のあることが分かった。そして、この気泡を伴った接触媒質が管と共に管の周方向に一回転して接触媒質の膜に再び侵入することで、接触媒質の膜中に気泡が滞留する場合のあることが分かった。接触媒質の膜中に気泡が滞留すれば、この気泡によって超音波が散乱し、探傷精度が低下する虞がある。

上記のように接触媒質の膜中に気泡が滞留する虞を低減するには、本発明に係る超音波探傷装置は、前記接触媒質滞留部に滞留する接触媒質に接触する前記管の外面部位よりも前記管の回転方向上流側に位置する前記管の外面部位であって、前記管の最下部を基準にして前記管の周方向に１８０°以下の範囲に位置する前記管の外面部位に向けてパージエアーを噴出するノズルを更に備えることが好ましい。

斯かる好ましい構成によれば、管の外面に引き込まれ、管と共に回転して気泡を伴った接触媒質が、ノズルから噴出するパージエアーによって管の外面からパージされるため、前記気泡を伴った接触媒質がスペーサの上面を超えて盛り上がった接触媒質の膜に再び侵入する虞が低減する。このため、接触媒質の膜中に気泡が滞留することで探傷精度が低下する虞を低減することが可能である。

前述のように、本発明に係る超音波探傷装置において、探触子ホルダーは、周方向に回転する管に追従する構成とされている。すなわち、探触子ホルダーは、上下方向及び水平方向についての管との位置関係が、管が周方向に回転する際にも一定に保たれるように制御される。換言すれば、管への追従を開始する時点での探触子ホルダーの位置（初期位置）と管との位置関係が一定に保たれるように（従って、探触子ホルダーに収納された超音波探触子と管との位置関係も一定に保たれるように）制御される。このため、探触子ホルダーの初期位置を精度良く設定することは、精度の良い超音波探傷を行う上で重要である。特に、本発明に係る超音波探傷装置の探触子ホルダーに、管の肉厚方向に超音波を伝搬させる第１超音波探触子と、第１超音波探触子を挟んでそれぞれ設置され、管の周方向に超音波を伝搬させる一対の第２超音波探触子とが収納され、想定している探触子ホルダーの初期位置において、各超音波探触子が、各超音波探触子からそれぞれ送信した超音波の管への入射点が略一致するように探触子ホルダー内で位置決めされている場合には、探触子ホルダーの初期位置を精度良く設定することは、極めて重要である。すなわち、探触子ホルダーの実際の初期位置が、想定している初期位置に対して上下方向にずれると、一対の第２超音波探触子からそれぞれ送信した超音波の管への入射点、ひいては管への入射角がずれるため、超音波探傷の精度が低下する虞がある。また、探触子ホルダーの実際の初期位置が、想定している初期位置に対して水平方向にずれると、第１の超音波探触子及び一対の第２超音波探触子からそれぞれ送信した超音波の管への入射点、ひいては管への入射角がずれるため、超音波探傷の精度が低下する虞がある。

上記の課題を解決するため、本発明は、本発明に係る超音波探傷装置が備える探触子ホルダーの初期位置を設定する方法であって、前記探触子ホルダーには、前記超音波探触子として、前記管の肉厚方向に超音波を伝搬させる第１超音波探触子と、該第１超音波探触子を挟んでそれぞれ設置され、前記管の周方向に超音波を伝搬させる一対の第２超音波探触子とが収納され、前記探触子ホルダーの初期位置において、前記第１超音波探触子及び前記一対の第２超音波探触子は、前記第１超音波探触子及び前記一対の第２超音波探触子からそれぞれ送信した超音波の前記管への入射点が略一致するように前記探触子ホルダー内で位置決めされており、前記探触子ホルダーを前記管に追従させない状態で、前記第１超音波探触子で得られる探傷信号をＡスコープで表示し、該Ａスコープによって求まる前記第１超音波探触子と前記管との距離が目標値と一致するように、前記管に対する前記探触子ホルダーの上下方向の相対位置を調整するステップと、前記管端部に前記管の軸方向に延びる人工きずを設け、前記探触子ホルダーを前記管に追従させない状態で、前記管を周方向に回転させたときに前記一対の第２超音波探触子で得られるきず信号強度がそれぞれ一定の範囲内に収まるように、前記管に対する前記探触子ホルダーの前記管の軸方向と直交する水平方向の相対位置を調整するステップとを含むことを特徴とする探触子ホルダーの初期位置設定方法を提供する。

本発明に係る探触子ホルダーの初期位置設定方法によれば、第１超音波探触子で得られる探傷信号をＡスコープで表示し、該Ａスコープによって求まる第１超音波探触子と管との距離が目標値と一致するように、管に対する前記探触子ホルダーの上下方向の相対位置を調整することで、第１超音波探触子の上下方向の初期位置、ひいては一対の第２超音波探触子の上下方向の初期位置をも簡易且つ精度良く設定することが可能である。また、本発明に係る探触子ホルダーの初期位置設定方法によれば、管を周方向に回転させたときに一対の第２超音波探触子で得られるきず信号強度がそれぞれ一定の範囲内（例えば、きず信号強度の平均値の±１ｄＢ程度の範囲内）に収まるように、管に対する探触子ホルダーの水平方向（管の軸方向と直交する水平方向）の相対位置を調整することで、一対の第２超音波探触子の水平方向の初期位置、ひいては第１超音波探触子の水平方向の初期位置をも簡易且つ精度良く設定することが可能である。

本発明に係る管端部の超音波探傷装置によれば、管端部と超音波探触子との間に接触媒質を安定して介在させることにより、精度の良い超音波探傷が可能となる。また、本発明に係る探触子ホルダーの初期位置設定方法によれば、簡易且つ精度良く探触子ホルダーの初期位置ひいては超音波探触子の初期位置を設定可能であり、これにより精度の良い超音波探傷が可能となる。

図１は、管中央部を超音波探傷する際に用いられる装置構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は側面図を、図１（ｂ）は正面視断面図を示す。 図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の正面視断面図を示す。 図３は、図２に示す超音波探傷装置の平面図を示す。 図４は、図２に示す筒状部材の作用を説明するための正面視断面図である。 図５は、図２及び図３に示す超音波探傷装置によって、管端部に設けた人工きずを探傷した結果の一例を示す図である。図５（ａ）は軸方向きず検出用の超音波探触子で得られた探傷チャートを、図５（ｂ）は人工きずの模式図を示す。 図６は、予浸装置を備えた従来の超音波探傷装置の概略構成を模式的に示す図である。 図７は、予浸装置を備えた本発明の第１変形例に係る超音波探傷装置の概略構成及び動作を模式的に示す図である。図７（ａ）は予浸時の動作を説明する図を、図７（ｂ）は探傷時の動作を説明する図を、図７（ｃ）は予浸装置の断面図を示す。 図８は、パージエアーを噴出するノズルを備えた本発明の第２変形例に係る超音波探傷装置の概略構成、及び管の端部外面に設けた人工きずを第２変形例に係る超音波探傷装置で探傷した結果の一例を示す図である。図８（ａ）は、超音波探傷装置の概略構成図を示す。図８（ｂ）は、人工きずを設けた管を軸方向に相対移動させずに周方向に回転させ、図８（ａ）に示すノズルからパージエアーを噴出しなかったときにラミネーション検出用の超音波探触子で得られた探傷信号を示す図である。図８（ｃ）は、人工きずを設けた管を軸方向に相対移動させずに周方向に回転させ、図８（ａ）に示すノズルからパージエアーを噴出したときにラミネーション検出用の超音波探触子で得られた探傷信号を示す図である。 図９は、探触子ホルダーの上下方向の初期位置を設定する方法を示す図である。図９（ａ）は上下方向の初期位置設定状況を表す模式図を、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す状況で得られる探傷信号のＡスコープ表示の模式図を示す。 図１０は、探触子ホルダーの水平方向の初期位置を設定する方法を示す図である。図１０（ａ）は、水平方向の初期位置設定状況を表す模式図を示す。図１０（ｂ）は、管の端部外面に人工きず（軸方向きず）を設け、図１０（ａ）に示す管の中心位置から水平方向に−０．４ｍｍだけ探触子ホルダーがずれた状況において、管を軸方向に相対移動させながら周方向に回転させたときに軸方向きず検出用の一方の超音波探触子で得られる探傷信号の一例を示す図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）と同じ状況において、軸方向きず検出用の他方の超音波探触子で得られる探傷信号の一例を示す図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）に示す状況の探触子ホルダーを水平方向に＋０．４ｍｍだけ位置調整した後、管を軸方向に相対移動させながら周方向に回転させたときに軸方向きず検出用の一方の超音波探触子で得られる探傷信号の一例を示す図である。図１０（ｅ）は、図１０（ｄ）と同じ状況において、軸方向きず検出用の他方の超音波探触子で得られる探傷信号の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る超音波探傷装置の正面視断面図を示す。図３は、図２に示す超音波探傷装置の平面図を示す。
図２又は図３に示すように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、水平方向に配置された管Ｐの端部の下方に対向配置され、管Ｐの端部に向けて超音波を送受信する超音波探触子１と、管Ｐの端部の下方に対向配置され、超音波探触子１が収納されると共に、周方向に回転する管Ｐに追従する探触子ホルダー２とを備える。

管Ｐはターニングローラ３上に載置されており、ターニングローラ３が回転することにより、管Ｐは周方向に回転する。探触子ホルダー２は、ターニングローラ３から突出した管Ｐの端部の下方に対向配置されている。

本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、超音波探触子１として、超音波探触子１Ａと、超音波探触子１Ｂ（２個）と、超音波探触子１Ｃ（２個）とを備える。超音波探触子１Ａは、管Ｐの肉厚方向に超音波を伝搬させることにより、ラミネーション（管Ｐの内外面に平行な面状のきず）を検出することを目的としている。超音波探触子１Ｂは、管Ｐの周方向に傾けて設置され、管Ｐの周方向に超音波を伝搬させることにより、軸方向きず（管Ｐの軸方向に延びるきず）を検出することを目的としている。超音波探触子１Ｃは、管Ｐの軸方向に傾けて設置され、管Ｐの軸方向に超音波を伝搬させることにより、周方向きず（管Ｐの周方向に延びるきず）を検出することを目的としている。探触子ホルダー２が管Ｐに追従する位置において、これら超音波探触子１Ａ〜１Ｃは、それぞれから送信した超音波の管Ｐへの入射点が略一致するように探触子ホルダー内で位置決めされている。

本実施形態の探触子ホルダー２は、前述のように、周方向に回転する管Ｐに追従するように構成されている。具体的には、探触子ホルダー２が追従装置（図示せず）に取り付けられている。この追従装置は、回転する管Ｐの外面の変位を測定した結果に基づき、上下方向及び水平方向についての探触子ホルダー２と管Ｐとの位置関係が一定となる（従って、探触子ホルダー２に収納された超音波探触子１と管Ｐとの位置関係も一定となる）ように、探触子ホルダー２を上下方向及び水平方向に移動させる。換言すれば、追従装置は、管Ｐへの追従を開始する時点での探触子ホルダー２の位置（初期位置）と管Ｐとの位置関係を一定に保つように（従って、探触子ホルダーＰに収納された超音波探触子１Ａ〜１Ｃと管Ｐとの位置関係を一定に保つように）、探触子ホルダー２の位置を制御する。このような追従装置としては、特に限定されるものではなく、種々の公知の追従装置を適用可能であるが、例えば、特許文献１に記載の追従装置を適用することが好ましい。

探触子ホルダー２は、超音波探触子１と管Ｐの端部との間の空隙を囲繞して、内部に水等の接触媒質Ｗを滞留させるための接触媒質滞留部を具備する。本実施形態では、探触子ホルダー２全体が接触媒質滞留部としての機能を奏するため、以下の説明では、接触媒質滞留部に探触子ホルダー２と同一の符号を使用する。

接触媒質滞留部２は、接触媒質滞留部本体２１と、環状（本実施形態では円環状）の蛇腹部２２と、環状（本実施形態では円環状）のスペーサ２３とを具備する。また、本実施形態の接触媒質滞留部２は、好ましい構成として、筒状（本実施形態では円筒状）部材２４を具備する。

本実施形態の接触媒質滞留部本体２１は、接触媒質供給口２１１（本実施形態では４つ）と、接触媒質排出口２１２（本実施形態では２つ）とを具備する。接触媒質滞留部本体２１の内部には、接触媒質供給口２１１から接触媒質Ｗが供給される一方、接触媒質Ｗは接触媒質排出口２１２から排出される。接触媒質供給口２１１から供給する接触媒質Ｗの流量（４つの接触媒質供給口２１１から供給する総流量）の方が、接触媒質排出口２１２から排出する接触媒質Ｗの流量（２つの接触媒質排出口２１２から排出する総流量）よりも大きく設定されている。例えば、接触媒質排出口２１２から排出する接触媒質Ｗの流量は、接触媒質供給口２１１から供給する接触媒質Ｗの流量の１０〜１５％程度に設定される。このため、接触媒質滞留部本体２１には、接触媒質Ｗが滞留することになる。

本実施形態では、好ましい構成として、接触媒質供給口２１１が上下方向周りの所定の円弧の接線方向に接触媒質Ｗを供給するように配置されている。具体的には、接触媒質供給口２１１が前記円弧の接線方向に延びている。また、接触媒質排出口２１２が前記円弧の接線方向に接触媒質Ｗを排出するように配置されている。具体的には、接触媒質排出口２１２が前記円弧の接線方向に延びている。接触媒質供給口２１１から前記円弧の接線方向に接触媒質Ｗが供給されることにより、接触媒質滞留部本体２１の内部に、接触媒質Ｗの渦流Ｗ１が生じる。そして、この渦流Ｗ１によって、接触媒質Ｗ中に含まれ得る汚れ（例えば、管Ｐが鋼管である場合、この鋼管表面に付着したスケールＳの落下物等）が接触媒質排出口２１２に運ばれ、外部に排出されることになる。このため、接触媒質滞留部本体２１、ひいては接触媒質滞留部２全体や超音波探触子１の洗浄を探傷中に行うことが可能となり、メンテナンス性が向上するという利点が得られる。また、渦流Ｗ１によって、探傷精度に影響を及ぼし得る気泡が超音波探触子１の表面に付着し難くなるという利点も得られる。

なお、接触媒質供給口２１１から供給する接触媒質Ｗの流量は、２リットル／分〜６リットル／分程度に調整することが好ましい。このとき、接触媒質排出口２１２から排出する接触媒質Ｗの流量は、上記供給する流量の１０〜１５％程度であり、１リットル／分未満となる。接触媒質Ｗの流量が２リットル／分未満であると、流量不足によって、接触媒質Ｗがスペーサ２３の上面を超えて盛り上がることにより形成される膜Ｗ２を形成し難くなるからである。また、接触媒質Ｗの流量が５リットル／分を超えると、流量過多によって、スペーサ２３の上面を超えて盛り上がった接触媒質の膜Ｗ２が乱れる虞が高まるからである。接触媒質供給口２１１から供給する接触媒質Ｗの流量を上記の範囲に設定し、なお且つ、後述するように、スペーサ２３の内径Ｄｓを管Ｐの外径Ｄｐに対して２５％以上に設定することにより、接触媒質の膜Ｗ２の厚みを２〜３ｍｍ程度に制御することが可能である。

本実施形態の蛇腹部２２は、接触媒質滞留部本体２１と連通するように接触媒質滞留部本体２１の上側に取り付けられ、上下方向に伸縮自在である。具体的には、接触媒質滞留部本体２１の上面には開口（本実施形態では円形の開口）が設けられており、この開口を囲繞するように環状の蛇腹部２２が取り付けられている。蛇腹部２２の最内径は、前記開口の径と略同一（同一又は若干小さめ）の寸法とされている。

蛇腹部２２を形成する材料は、特に限定されるものではないが、耐摩耗性と伸縮性に優れた材料を用いることが好ましい。耐摩耗性に優れることは、蛇腹部２２が伸縮を繰り返すことにより、蛇腹部２２の折り畳み部分に破損が生じることを抑制するために有用である。伸縮性に優れることは、管Ｐとスペーサ２３との接触による衝撃が接触媒質の膜Ｗ２に直接伝わって、膜Ｗ２が乱れることを抑制するために有用である。蛇腹部２２を形成する材料としては、耐摩耗性と伸縮性に優れる点で、シリコンゴムを用いることが好ましい。

本実施形態のスペーサ２３は、蛇腹部２２の上側に取り付けられ、少なくとも上面が（本実施形態では下面も）平坦な水平面とされている。また、本実施形態の筒状部材２４は、スペーサ２３の下面に取り付けられ、蛇腹部２２の内部に嵌め込まれている。具体的には、筒状部材２４が蛇腹部２２の内部に嵌め込まれるように、筒状部材２４の外径は蛇腹部２２の最内径と略同一（同一又は若干小さめ）の寸法とされている。これにより、筒状部材２４の外径は、接触媒質滞留部本体２１の上面に設けられた開口の径と略同一（同一又は若干小さめ）となる。従って、蛇腹部２２が収縮することによって、蛇腹部２２に取り付けられたスペーサ２３が下降し、これに伴い筒状部材２４も下降したとき、筒状部材２４の下端部は、接触媒質滞留部本体２１の上記開口を通って、接触媒質滞留部本体２１の内部に挿入されることになる。スペーサ２３は、鋼管Ｐの端部と接触する頻度が高いことから、耐摩耗性に優れたステンレス鋼から形成することが好ましい。より好ましくは、スペーサ２３及び筒状部材２４は、ステンレス鋼から一体的に形成される。

スペーサ２３の蛇腹部２２への取り付け方法としては、蛇腹部２２の上部とスペーサ２３とをビス止め等によって直接固定する方法でもよい。しかしながら、本実施形態のスペーサ２３には、筒状部材２４が取り付けられ、この筒状部材２４が蛇腹部２２の内部に嵌め込まれる。このため、スペーサ２３と蛇腹部２２とを直接固定しなくても、スペーサ２３は、筒状部材２４を介して、蛇腹部２２に比較的安定した状態で取り付けられる。

図４は、本実施形態の筒状部材２４の作用を説明するための正面視断面図である。図４において、一点鎖線Ｃよりも左側は筒状部材２４を具備しない状態を、一点鎖線Ｃよりも右側は筒状部材２４を具備する状態を示す。図４に示すように、本実施形態の接触媒質滞留部２は、筒状部材２４を具備するため、接触媒質Ｗ中の気泡Ｂが、蛇腹部２２の折り畳み部分２２１に到達することなく、筒状部材２４の内面に沿って上昇し易くなる。仮に、接触媒質滞留部２が、この筒状部材４を具備しなければ、蛇腹部２２の折り畳み部分２２１に滞留した気泡Ｂが纏まって、塊として一気に上昇する虞がある。そして、この上昇した気泡Ｂの塊で超音波が散乱し、探傷精度が低下する虞がある。しかしながら、接触媒質滞留部２が筒状部材２４を具備すれば、接触媒質Ｗ中の気泡Ｂが纏まって塊となる前に、筒状部材４の内面に沿って気泡Ｂが逐次上昇し易いため、探傷精度の低下を回避し得ることが期待できる。

図２に示すスペーサ２３の内径Ｄｓは、管Ｐの外径Ｄｐに対して２５％以上に設定することが好ましい。スペーサ２３の内径Ｄｓが管Ｐの外径Ｄｐに対して小さすぎる（２５％未満である）と、管Ｐの外面によってスペーサ２３の開口が閉塞され易くなる（スペーサ２３の開口に対して管Ｐの外面が面接触しているのと近い状態になる）ため、接触媒質Ｗ２の膜が乱れる虞が高まるからである。ただし、スペーサ２３の内径Ｄｓが大きすぎると、これに応じて探触子ホルダー（接触媒質滞留部）２の寸法も大きくなるため、内部に滞留する接触媒質Ｗの重量を含んだ探触子ホルダー２全体の重量が増し、探触子ホルダー２の追従性能が低下する虞がある。従って、スペーサ２３の内径Ｄｓを過度に大きく設定しないように留意する必要がある。

以上に説明した本実施形態に係る超音波探傷装置１００において、接触媒質滞留部本体２１に接触媒質Ｗが供給されると、接触媒質滞留部本体２１に連通する蛇腹部２２に接触媒質Ｗが流通する。この蛇腹部２２に流通した接触媒質Ｗは、蛇腹部２２に取り付けられたスペーサ２３に流通して、管Ｐの端部に接触することになる。

スペーサ２３は、少なくとも上面が平坦な水平面とされているため、接触媒質滞留部本体２１に供給する接触媒質Ｗの流量を前述したような適切な範囲に調整することにより、接触媒質Ｗの表面張力によって接触媒質Ｗがスペーサ２３の上面を超えて盛り上がった膜Ｗ２が形成される。この接触媒質の膜Ｗ２が管Ｐの端部に接触することにより、超音波探触子１から送信された超音波は、接触媒質滞留部本体２１内部の接触媒質Ｗ、蛇腹部２２内部の接触媒質Ｗ、及び前記膜Ｗ２を介して管Ｐの端部に入射する。管Ｐの端部で反射した超音波は、前記膜Ｗ２、蛇腹部２２内部の接触媒質Ｗ、及び接触媒質滞留部本体２１内部の接触媒質Ｗを介して超音波探触子１で受信される。

探触子ホルダー２は、周方向に回転する管Ｐに追従する。さらに、蛇腹部２２は上下方向に伸縮する。このため、管Ｐに曲がりが生じていたり、管Ｐの断面が真円でなかったとしても、接触媒質の膜Ｗ２は、常に管Ｐの端部に接触し、且つ、乱れることが抑制されるため、管Ｐの端部と超音波探触子１との間に接触媒質Ｗ（膜Ｗ２も含む）が安定して介在することになる。これにより、精度の良い超音波探傷が可能となる。

図５は、本実施形態に係る超音波探傷装置１００によって、以下の（１）〜（６）の条件で、管Ｐの端部外面に設けた人工きず（軸方向きず）を探傷した結果の一例を示す図である。図５（ａ）は軸方向きず検出用の超音波探触子１Ｂで得られた探傷チャートを、図５（ｂ）は人工きずの模式図を示す。図５（ａ）の横軸は管Ｐの軸方向の位置を、縦軸はエコー強度を意味する。
（１）管Ｐの外径：１６８ｍｍ
（２）管Ｐの回転速度：１１３ｒｐｍ
（３）探触子ホルダー２の管軸方向への移動速度：１５．１ｍｍ／ｓｅｃ
（４）スペーサ２３の内径Ｄｓ：６３ｍｍ
（５）供給する接触媒質（水）の流量：５．５リットル／分
（６）排出する接触媒質（水）の流量：１リットル／分未満

図５（ａ）から分かるように、本実施形態に係る超音波探傷装置１００によれば、管端部と超音波探触子との間に接触媒質を安定して介在させることができ、人工きずを精度良く検出可能であった。なお、図５には、軸方向きずを探傷した結果のみを図示したが、人工きずとして、周方向きずを設けて探傷した場合には超音波探触子１Ｃで、平底穴を設けて探傷した場合には超音波探触子１Ａで、それぞれ精度良く検出可能であることが確認できた。

＜第１変形例＞
なお、本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、探傷の安定性を確保するために、予浸装置を備えることが好ましい。
図７は、予浸装置を備えた本実施形態の第１変形例に係る超音波探傷装置の概略構成及び動作を模式的に示す図である。図７（ａ）は予浸時の動作を説明する図を、図７（ｂ）は探傷時の動作を説明する図を、図７（ｃ）は予浸装置の断面図を示す。
図７に示すように、第１変形例に係る超音波探傷装置１００Ａは、前述した超音波探傷装置１００の構成に加えて、予浸装置４と、制御装置５とを備えている。また、好ましい構成として、超音波探傷装置１００Ａは、管端検知センサ６を備えている。

本変形例の予浸装置４及び管端検知センサ６は、探触子ホルダー２に設けられた基台２１（図７（ａ）に示す待機位置にある探触子ホルダー２を参照。図７中の他の探触子ホルダー２については基台２１の図示を省略している）に取り付けられている。管端検知センサ６は、予浸装置４に対して、図７（ａ）に示す探触子ホルダー２の往動方向上流側の位置に取り付けられている。これら予浸装置４及び管端検知センサ６は、探触子ホルダー２と共に管Ｐに追従する。
本変形例の予浸装置４は、図７（ｃ）に示すように、金属製のブラシ４１と、ブラシ４１の周囲を被覆するゴム製の被覆材４２と、被覆材４２の内部ひいてはブラシ４１を構成する線材の隙間に接触媒質Ｗを供給するホース４３とを備えている。被覆材４２は上端が開口し、下端がホース４３と連通している。
本変形例の管端検知センサ６としては、投光器及び受光器を備えた反射型の光電センサが用いられている。すなわち、管端検知センサ６は、投光器から出射した光が管Ｐに照射されて管Ｐで反射する場合には、管Ｐに照射されない場合に比べて受光器に入射する光量が多くなることを利用して、管端を検知する構成である。

本変形例の制御装置５は、探触子ホルダー２及び追従装置（図示せず）を一体として、これらを上下方向及び管Ｐの軸方向に沿って往復動させるためのステージ（図示せず）を駆動する機能と、管端検知センサ６による管Ｐの管端検知に応じて予浸装置４を駆動する（具体的には、接触媒質Ｗの供給源とホース４３との間に介在する電磁弁等を制御してホース４３への接触媒質Ｗの供給をオン・オフさせる）機能とを奏する。

以下、上記の構成を有する超音波探傷装置１００Ａの動作について説明する。
図７（ａ）に示す予浸時において、制御装置５は、前記ステージを駆動して、管Ｐの管端から離れた待機位置にある探触子ホルダー２を徐々に上昇させると同時に、周方向に回転する管Ｐの軸方向に沿って探触子ホルダー２を往動（図７に示す例では、管Ｐの管端側から管中央側に向けた移動）させる。制御装置５は、予め設定した予浸装置４のブラシ４１の先端（上端）が管Ｐの外面に接触し得る高さで探触子ホルダー２の上昇動作を停止させ、その後は探触子ホルダー２を管Ｐの軸方向に沿って往動させる。この際、制御装置５は、管端検知センサ６が管Ｐの管端を検知したタイミングで、予浸装置４のホース４３への接触媒質Ｗの供給を開始させる。これにより、予浸装置４のブラシ４１を構成する線材の隙間から管Ｐに向けて接触媒質Ｗが噴出する。このように予浸装置４から管Ｐに向けて接触媒質Ｗを噴出した状態で、探触子ホルダー２は追従装置によって管Ｐに追従しながら、管Ｐの軸方向に沿って予め設定した探傷開始位置まで往動する。管Ｐの端部の探傷範囲の内、予浸装置４が通過する範囲については、予浸装置４から噴出する接触媒質Ｗによって予浸がなされる。上記以外の範囲については、接触媒質の膜Ｗ２によって予浸がなされることになる。

図７（ｂ）に示す探傷時において、制御装置５は、前記ステージを駆動して、探傷開始位置にある探触子ホルダー２を復動（図７に示す例では、管Ｐの管中央側から管端側に向けた移動）させる。この際、制御装置５は、予浸装置４のホース４３への接触媒質Ｗの供給を停止させる。探触子ホルダー２は追従装置によって管Ｐに追従しながら、管Ｐの軸方向に沿って探傷開始位置から予め設定した探傷終了位置まで復動し、この間で超音波探傷を行う。超音波探傷終了後、制御装置５は、管Ｐの軸方向に沿って更に探触子ホルダー２を復動させると同時に、待機位置まで探触子ホルダー２を徐々に下降させる。

以上に説明した超音波探傷装置１００Ａによれば、接触媒質Ｗを管Ｐに向けて噴出する予浸装置４が探触子ホルダー２に取り付けられ、周方向に回転する管Ｐに探触子ホルダー２と共に追従するため、小型の予浸装置４で且つ少量の接触媒質Ｗで、管Ｐの周方向全体を効率良く予浸することが可能である。また、探触子ホルダー２が管端部の探傷範囲を往動する際にのみ予浸装置４から接触媒質Ｗを管Ｐに向けて噴出（しかも、本変形例では、予浸装置４に対して探触子ホルダー２の往動方向上流側の位置に取り付けられた管端検知センサ６が管Ｐの管端を検知したタイミング以降で接触媒質Ｗを噴出）するため、管Ｐの内面に接触媒質Ｗが侵入し難く、探触子ホルダー２が管端部の探傷範囲を復動する際に安定した探傷が可能である。さらに、本変形例では、予浸装置４がブラシ４１を備え、ブラシ４１が管Ｐの外面に接触しながら（管Ｐの周方向及び軸方向に沿って管Ｐの外面を摺動しながら）予浸を行う構成である。つまり、ブラシ４１によって管Ｐの外面に接触媒質Ｗを塗布する構成であるため、より一層効率良く予浸することが可能であると共に、探傷精度に影響を及ぼし得る管Ｐの外面の汚れを効率良く除去することも可能である。

なお、本変形例では、管端を確実に検知するために好ましい構成として、管端検知センサ６を備える構成について説明したが、管Ｐの予浸を行う上で管端検知センサ６は必ずしも必要ではない。つまり、管Ｐの管端位置（管Ｐの軸方向に沿った位置）がいずれの管Ｐについてもほぼ一定であるとみなせる場合には、図７（ａ）に示す管端検知位置に相当する位置を制御装置５に予め設定しておけばよい。そして、この予め設定した位置に探触子ホルダー２が到達したタイミングで予浸装置４のホース４３への接触媒質Ｗの供給を開始させればよい。
また、本変形例では、探触子ホルダー２を管Ｐの管端側から管中央側に向けて移動させるときに予浸を行い、探触子ホルダー２を管Ｐの管中央側から管端側に向けて移動させるときに探傷を行う構成について説明したが、逆に、探触子ホルダー２を管Ｐの管中央側から管端側に向けて移動させるときに予浸を行い、探触子ホルダー２を管Ｐの管端側から管中央側に向けて移動させるときに探傷を行う構成とすることも可能である。

＜第２変形例＞
本実施形態に係る超音波探傷装置１００は、接触媒質の膜Ｗ２中に気泡が滞留する虞を低減するために、管Ｐの外面にパージエアーを噴出するノズルを備えることが好ましい。
図８は、パージエアーを噴出するノズルを備えた本実施形態の第２変形例に係る超音波探傷装置の概略構成、及び管の端部外面に設けた人工きず（軸方向きず）を第２変形例に係る超音波探傷装置で探傷した結果の一例を示す図である。図８（ａ）は、超音波探傷装置の概略構成図を示す。図８（ｂ）は、人工きずを設けた管を軸方向に相対移動させずに周方向に回転させ、図８（ａ）に示すノズルからパージエアーを噴出しなかったときに超音波探触子１Ａで得られた探傷信号を示す図である。図８（ｃ）は、人工きずを設けた管を軸方向に相対移動させずに周方向に回転させ、図８（ａ）に示すノズルからパージエアーを噴出したときに超音波探触子１Ａで得られた探傷信号を示す図である。
図８に示すように、第２変形例に係る超音波探傷装置１００Ｂは、前述した超音波探傷装置１００の構成に加えて、パージエアーＡを噴出するノズル７を備えている。ノズル７は、接触媒質滞留部に滞留する接触媒質（具体的には、接触媒質の膜Ｗ２）に接触する管Ｐの外面部位よりも管Ｐの回転方向上流側に位置する管Ｐの外面部位であって、管Ｐの最下部Ｐ１を基準にして管Ｐの周方向に１８０°以下の範囲（図８（ａ）のθ≦１８０°）に位置する管Ｐの外面部位に向けてパージエアーを噴出するように位置決めされている。ノズル７は、上下方向に移動するステージ（図示せず）に取り付けられており、管Ｐの外径に応じてこのステージを駆動制御することにより、ノズル７の上下方向の位置は、管Ｐの外径に関わらずθが略一定となるように自動的に調整される。

本変形例に係る超音波探傷装置１００Ｂによれば、管Ｐの外面に引き込まれ、管Ｐと共に回転して気泡を伴った接触媒質Ｗが、ノズル７から噴出するパージエアーＡによって管Ｐの外面からパージされるため、前記気泡を伴った接触媒質Ｗが接触媒質の膜Ｗ２に再び侵入する虞が低減する。このため、接触媒質の膜Ｗ２中に気泡が滞留することで探傷精度が低下する虞を低減することが可能である。具体的には、ノズル７からパージエアーＡを噴出しなかったとき（図８（ｂ））には、接触媒質の膜Ｗ２中に滞留する気泡の影響で人工きずからのエコーのバラツキが大きくなる一方、ノズル７からパージエアーＡを噴出したとき（図８（ｃ））には、人工きずからのエコーのバラツキが小さく安定した探傷が可能である。

なお、以上に説明した第１変形例に係る超音波探傷装置１００Ａ及び第２変形例に係る超音波探傷装置１００Ｂを組み合わせた構成（すなわち、超音波探傷装置１００の構成に加えて、予浸装置４、制御装置５、管端検知センサ６及びノズル７を備えた構成）とすることも無論可能である。

以上に説明した本実施形態に係る超音波探傷装置１００、第１変形例に係る超音波探傷装置１００Ａ及び第２変形例に係る超音波探傷装置１００Ｂが備える探触子ホルダー２の初期位置は、好ましくは、以下のようにして設定される。

＜上下方向の初期位置の設定＞
図９は、探触子ホルダーの上下方向の初期位置を設定する方法を示す図である。図９（ａ）は上下方向の初期位置設定状況を表す模式図を、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す状況で得られる探傷信号のＡスコープ表示の模式図を示す。
探触子ホルダー２の上下方向の初期位置を設定するに際しては、断面ができる限り真円に近く曲がりの少ない管Ｐを用意する。次いで、この管Ｐの軸方向に沿った位置について探触子ホルダー２を例えば探傷開始位置（図７参照）に設置し、探触子ホルダー２を管Ｐに追従させない状態で、且つ、管Ｐを静止させた状態で、超音波探触子１Ａで得られる探傷信号をＡスコープで表示する（図９（ｂ））。そして、このＡスコープによって求まる超音波探触子１Ａと管Ｐとの距離（水距離）が目標値と一致するように、管Ｐに対する探触子ホルダー２の上下方向の相対位置を調整する（図９（ａ））。具体的には、図９（ｂ）に示すＡスコープにおいて送信パルスが出現してから表面エコーが出現するまでの時間と接触媒質Ｗ中の音速とを乗算することにより求まる水距離が目標値と一致するように、管Ｐに対する探触子ホルダー２の上下方向の相対位置を調整する。この探触子ホルダー２の上下方向の相対位置は、例えば、追従装置に設けられた移動機構を０．１ｍｍピッチで上下方向に移動させることによって調整される。

上記の設定方法によれば、超音波探触子１Ａで得られる探傷信号をＡスコープで表示し、該Ａスコープによって求まる水距離が目標値と一致するように、管Ｐに対する探触子ホルダー２の上下方向の相対位置を調整することで、超音波探触子１Ａの上下方向の初期位置、ひいては一対の超音波探触子１Ｂの上下方向の初期位置をも簡易且つ精度良く設定することが可能である。

＜水平方向の初期位置の設定＞
図１０は、探触子ホルダーの水平方向の初期位置を設定する方法を示す図である。図１０（ａ）は、水平方向の初期位置設定状況を表す模式図を示す。図１０（ｂ）は、管Ｐの端部外面に人工きず（軸方向きず）を設け、図１０（ａ）に示す管の中心位置から水平方向に−０．４ｍｍ（管の中心位置から図１０の紙面左側に０．４ｍｍ）だけ探触子ホルダー２がずれた（超音波探触子１Ａがずれた）状況において、管Ｐを軸方向に相対移動させながら周方向に回転させたときに一方の超音波探触子１Ｂで得られる探傷信号の一例を示す図である。図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）と同じ状況において、他方の超音波探触子１Ｂで得られる探傷信号の一例を示す図である。図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）に示す状況の探触子ホルダー２を水平方向に＋０．４ｍｍ（図１０の紙面右側に０．４ｍｍ）だけ位置調整した後、管Ｐを軸方向に相対移動させながら周方向に回転させたときに一方の超音波探触子１Ｂで得られる探傷信号の一例を示す図である。図１０（ｅ）は、図１０（ｄ）と同じ状況において、他方の超音波探触子１Ｂで得られる探傷信号の一例を示す図である。
探触子ホルダー２の水平方向の初期位置を設定するに際しても、断面ができる限り真円に近く曲がりの少ない管Ｐを用意する（探触子ホルダー２の上下方向の初期位置を設定する際に用いる管Ｐと同じものを用いれば良い）。次いで、この管Ｐの軸方向に沿った位置について探触子ホルダー２を例えば探傷開始位置（図７参照）に設置する。この探触子ホルダー２に対向する管Ｐの部位には、人工きず（軸方向きず）を予め設けておく。そして、探触子ホルダー２を管Ｐに追従させない状態で、管Ｐを周方向に回転させたとき（図１０に示す例では軸方向にも相対移動させる）に一対の超音波探触子１Ｂで得られるきず信号強度（人工きずからのエコー強度）がそれぞれ一定の範囲内（例えば、きず信号強度の平均値の±１ｄＢ程度の範囲内）に収まるように、管Ｐに対する探触子ホルダー２の水平方向の相対位置（管Ｐの軸方向と直交する水平方向）を調整する（図１０（ａ））。具体的には、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、きず信号強度のバラツキが大きい状態の場合、図１０（ｄ）、（ｅ）に示すように、きず信号強度のバラツキが小さくなるまで、探触子ホルダー２の水平方向の相対位置を調整する。この探触子ホルダー２の水平方向の相対位置は、例えば、追従装置に設けられた移動機構を０．１ｍｍピッチで水平方向に移動させることによって調整される。
なお、図１０に示す例では、管Ｐを軸方向に相対移動させている（従って、人工きずも管Ｐの軸方向に相対移動する）ため、人工きずの長手方向端部では、超音波探触子１Ｂから送信された超音波のうち人工きずに入射する超音波の割合が低下することになる。図１０（ｂ）〜（ｄ）において、丸で囲っていない部分の探傷信号は、この人工きずに入射する超音波の割合が低下している部分に相当するため、きず信号強度のバラツキを評価する上では無視すればよい。

管Ｐの中心位置から水平方向に探触子ホルダー２がずれると、一対の超音波探触子１Ｂで得られるきず信号強度のバラツキが大きくなる理由としては、以下の（１）や（２）のような理由が考えられる。
（１）一対の超音波探触子１Ｂから送信した超音波の管Ｐへの入射点近傍（スペーサ２３の中心位置近傍）における接触媒質の膜Ｗ２と管Ｐとの接触状態は、探触子ホルダー２が管Ｐの中心位置にあるとき（スペーサ２３の中心位置が管Ｐの中心位置に一致するとき）に最も安定する（最も音響結合状態が良くなる）。このため、探触子ホルダー２が管Ｐの中心位置にあるときには、一対の超音波探触子１Ｂから送信した超音波が安定して管Ｐに入射される。これに対し、管Ｐの中心位置から水平方向に探触子ホルダー２がずれると、スペーサ２３の上面と管Ｐとの上下方向の隙間が、スペーサ２３の中心位置近傍（超音波の入射点近傍）において場所により大きく変動するため、接触媒質の膜Ｗ２と管Ｐとの接触状態が不安定になり易い（音響結合状態が不安定になり易い）。このため、一対の超音波探触子１Ｂから送信した超音波が安定して管Ｐに入射されず、きず信号強度のバラツキが大きくなると考えられる。
（２）一般に、管Ｐを斜角探傷する場合、超音波の管Ｐへの入射角は、超音波の音圧が安定している所定の角度範囲（以下、音圧安定角度範囲という）に設定される。例えば、水を接触媒質Ｗとして鋼管を斜角探傷する場合、超音波の鋼管への入射角１８°付近が最も超音波の音圧が安定しているため、入射角は１８°±２°程度に設定される。この音圧安定角度範囲を超えた入射角で超音波を管Ｐに入射させると、僅かな入射角の変化に対して超音波の音圧が大きく変化する（音圧の角度依存が強くなる）。管Ｐの中心位置から水平方向に探触子ホルダー２がずれると、一対の超音波探触子１Ｂから送信した超音波の管Ｐへの入射角がずれて、音圧安定角度範囲を超えてしまう虞がある。超音波の管Ｐへの入射角が音圧安定角度範囲を超えた状態で、探触子ホルダー２に僅かな追従誤差が生じる（従って、一対の超音波探触子１Ｂから送信した超音波の入射角に僅かな変化が生じる）と、超音波の音圧が大きく変化する結果、きず信号強度のバラツキが大きくなると考えられる。

上記の設定方法によれば、管Ｐを周方向に回転させたときに一対の超音波探触子１Ｂで得られるきず信号強度がそれぞれ一定の範囲内に収まるように、管Ｐに対する探触子ホルダー２の水平方向の相対位置を調整することで、一対の超音波探触子１Ｂの水平方向の初期位置、ひいては超音波探触子１Ａの水平方向の初期位置をも簡易且つ精度良く設定することが可能である。

１・・・超音波探触子
２・・・探触子ホルダー（接触媒質滞留部）
２１・・・接触媒質滞留部本体
２２・・・蛇腹部
２３・・・スペーサ
２４・・・筒状部材
２１１・・・接触媒質供給口
２１２・・・接触媒質排出口
Ｐ・・・管
Ｗ・・・接触媒質
Ｗ２・・・接触媒質の膜

Claims (6)

1. 水平方向に配置された管の端部の下方に対向配置され、前記管の端部に向けて超音波を送受信する超音波探触子と、
   前記管の端部の下方に対向配置され、前記超音波探触子が収納されると共に、周方向に回転する前記管に追従する探触子ホルダーとを備え、
   前記探触子ホルダーは、前記超音波探触子と前記管の端部との間の空隙を囲繞して、内部に接触媒質を滞留させるための接触媒質滞留部を具備し、
   前記接触媒質滞留部は、
   内部に接触媒質が供給される接触媒質滞留部本体と、
   前記接触媒質滞留部本体と連通するように前記接触媒質滞留部本体の上側に取り付けられ、上下方向に伸縮自在の環状の蛇腹部と、
   前記蛇腹部の上側に取り付けられ、少なくとも上面が平坦な水平面とされた環状のスペーサとを具備し、
   前記スペーサの上面を越えて盛り上がった接触媒質の膜が形成されるように、前記接触媒質滞留部本体に供給する接触媒質の流量が調整されることを特徴とする管端部の超音波探傷装置。
2. 前記接触媒質滞留部は、前記スペーサの下面に取り付けられ、前記蛇腹部の内部に嵌め込まれる筒状部材を更に具備することを特徴とする請求項１に記載の管端部の超音波探傷装置。
3. 前記接触媒質滞留部本体は、上下方向周りの所定の円弧の接線方向に接触媒質を供給するための接触媒質供給口と、前記円弧の接線方向に接触媒質を排出するための接触媒質排出口とを具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の管端部の超音波探傷装置。
4. 前記探触子ホルダーに取り付けられた予浸装置と、制御装置とを更に備え、
   前記制御装置は、前記探触子ホルダーを周方向に回転する前記管の軸方向に沿って前記管に対して相対的に往復動させ、前記探触子ホルダーが前記管の端部の探傷範囲を往動する際には、前記予浸装置から接触媒質を前記管に向けて噴出し、前記探触子ホルダーが前記管の端部の探傷範囲を復動しながら超音波探傷する際には、前記予浸装置からの接触媒質の噴出を停止することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の管端部の超音波探傷装置。
5. 前記接触媒質滞留部に滞留する接触媒質に接触する前記管の外面部位よりも前記管の回転方向上流側に位置する前記管の外面部位であって、前記管の最下部を基準にして前記管の周方向に１８０°以下の範囲に位置する前記管の外面部位に向けてパージエアーを噴出するノズルを更に備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の管端部の超音波探傷装置。
6. 請求項１から５の何れかに記載の超音波探傷装置が備える探触子ホルダーの初期位置を設定する方法であって、
   前記探触子ホルダーには、前記超音波探触子として、前記管の肉厚方向に超音波を伝搬させる第１超音波探触子と、該第１超音波探触子を挟んでそれぞれ設置され、前記管の周方向に超音波を伝搬させる一対の第２超音波探触子とが収納され、前記探触子ホルダーの初期位置において、前記第１超音波探触子及び前記一対の第２超音波探触子は、前記第１超音波探触子及び前記一対の第２超音波探触子からそれぞれ送信した超音波の前記管への入射点が略一致するように前記探触子ホルダー内で位置決めされており、
   前記探触子ホルダーを前記管に追従させない状態で、前記第１超音波探触子で得られる探傷信号をＡスコープで表示し、該Ａスコープによって求まる前記第１超音波探触子と前記管との距離が目標値と一致するように、前記管に対する前記探触子ホルダーの上下方向の相対位置を調整するステップと、
   前記管端部に前記管の軸方向に延びる人工きずを設け、前記探触子ホルダーを前記管に追従させない状態で、前記管を周方向に回転させたときに前記一対の第２超音波探触子で得られるきず信号強度がそれぞれ一定の範囲内に収まるように、前記管に対する前記探触子ホルダーの前記管の軸方向と直交する水平方向の相対位置を調整するステップとを含むことを特徴とする探触子ホルダーの初期位置設定方法。