JPH1082766A - 超音波探傷装置及び欠陥識別支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】欠陥検査の精度を高めると共に、データ処理の
時間を短くする。 【解決手段】被検査物３からの反射エコーに対応する位
置の不連続部を同一面に投影し、同一面上で不連続部が
連続する範囲をセルとして作成するセル作成手段２１、
作成されたセルの分布から欠陥が存在すると判断される
欠陥存在エリアを設定する欠陥存在エリア設定手段２
２、欠陥存在エリア内の不連続部に対応する反射エコー
が欠陥エコーか否かを識別する欠陥エコー識別手段２
３、欠陥存在エリア及び欠陥エコーを表示する表示手段
２４、欠陥存在エリア設定手段２２及び欠陥エコー識別
手段２３の出力を補正する補正手段２５を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管などの溶接部
の欠陥検査に好適な超音波探傷装置及び欠陥識別支援装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば配管の溶接部の検査はＸ線
透過試験によって行われることが多かった。Ｘ線透過試
験は、試験結果と溶接部の強度との関係に基づいて作成
された基準が、長期間に渡り構造物の安全性を保証して
きた実績があり、また検査結果をフィルムとして残せる
という記録性があり、これによって、溶接部の検査に多
用されていたのである。

【０００３】一方、溶接部の欠陥検査において、超音波
探傷検査は事業者が必要に応じて行う自主的な検査と位
置ずけられていたが、最近は手動又は自動の探触子を備
えた超音波探傷装置が開発され、多くの実用化例が紹介
されている。更に、これらの超音波探傷装置には、検査
結果を記録できるようにしたものもあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
探傷装置においては、欠陥検査の精度を上げるためには
採取するデータの数を多くしなければならず、そうする
とデータ処理に長時間を要するという問題があった。反
対にデータ処理時間を短くするためには、データ数を少
なくしなければならなくなり、この場合には検査精度が
低下してしまうという問題があった。したがって、従来
の超音波探傷装置は溶接部などの欠陥検査に対して実用
的でなかった。

【０００５】本発明の目的は、このような問題点を解決
することにあり、欠陥検査の精度が高くしかもデータ処
理の時間を短くすることが可能な超音波探傷装置及び欠
陥識別支援装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は超音波探傷装置
及び欠陥識別支援装置であり、前述の技術的課題を解決
するために以下のように構成されている。すなわち、本
発明の超音波探傷装置は、被検査物に超音波を入射し、
前記被検査物の不連続部で反射された前記超音波の反射
エコーを検出する超音波検出手段と、前記超音波検出手
段を前記被検査物の欠陥検査範囲に沿って少なくとも２
種類のピッチで移動させる走査手段と、前記反射エコー
に対応する位置の前記不連続部を同一面に投影し、前記
同一面上で前記不連続部が連続する範囲をセルとして作
成するセル作成手段と、前記セル作成手段で作成された
前記セルの分布から前記被検査物の欠陥が存在する可能
性があると判断される欠陥存在エリアを設定する欠陥存
在エリア設定手段と、前記欠陥存在エリア内の前記不連
続部に対応する前記反射エコーが欠陥エコーであるか否
かを識別する欠陥エコー識別手段と、前記欠陥存在エリ
ア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力を表示す
る表示手段と、前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠
陥エコー識別手段の出力を補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００７】また、本発明の欠陥識別支援装置は、被検
査物に超音波を入射し、前記被検査物の不連続部で反射
された前記超音波の反射エコーを検出する超音波検出手
段の出力を用いて前記被検査物の欠陥を判別する欠陥識
別支援装置であって、前記反射エコーに対応する前記不
連続部を同一面に投影し、前記同一面上で前記不連続部
が連続する範囲をセルとして作成するセル作成手段と、
前記セル作成手段で作成された前記セルの分布から前記
被検査物の欠陥が存在する可能性があると判断される欠
陥存在エリアを設定する欠陥存在エリア設定手段と、前
記欠陥存在エリア内の前記不連続部に対応する前記反射
エコーが欠陥エコーであるか否かを識別する欠陥エコー
識別手段と、前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥
エコー識別手段の出力を表示する表示手段と、前記欠陥
存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手段の出力
を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。 （本発明における付加的構成）本発明の超音波探傷装置
は、前述した必須の構成要素からなるが、これらの構成
要素に加えて以下の構成要素を加える場合にも成立す
る。その構成要素とは、前記欠陥エコー識別手段で識別
された前記欠陥エコーに対応する欠陥を所定の基準に基
づいて分類する欠陥分類手段と、前記欠陥分類手段の分
類結果を出力する出力手段とを備えることである。ま
た、少なくとも前記セル作成手段の出力、前記欠陥エリ
ア設定手段の出力、前記欠陥エコー識別手段の出力又は
前記欠陥分類手段の出力を記憶する記憶手段を備えるこ
とができ、前記被検査物は配管の溶接部とすることがで
きる。更に、前記セル作成手段は、前記反射エコーのう
ちエネルギーが高い方から所定順位までの反射エコーを
用いることができ、また、前記被検査物の欠陥検査範囲
を所定の大きさのブロックに分割し、前記ブロック内の
前記不連続部を前記同一面に投影することによって前記
セルを作成することができ、前記超音波検出手段のサン
プリング周波数は、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚとするこ
とができる。

【０００８】また、本発明の欠陥識別支援装置は、前述
した必須の構成要素からなるが、これらの構成要素に加
えて以下の構成要素を加える場合にも成立する。その構
成要素とは、前記欠陥エコー識別手段で識別された前記
欠陥を所定の基準に基づいて分類する欠陥分類手段と、
前記欠陥分類手段の分類結果を出力する出力手段とを備
えることができ、少なくとも前記セル作成手段の出力、
前記欠陥エリア設定手段の出力、前記欠陥エコー識別手
段の出力又は前記欠陥分類手段の出力を記憶する記憶手
段を備えることができる。更に、前記セル作成手段は、
前記反射エコーのうちエネルギーが高い方から所定順位
までの反射エコーを用いることができ、また、前記被検
査物の欠陥検査範囲を所定の大きさのブロックに分割
し、前記ブロック内の前記不連続部を前記同一面に投影
することによって前記セルを作成することができる。

【０００９】本発明の超音波探傷装置においては、超音
波検出手段で検出された不連続部をセル作成手段で同一
面に投影し、この同一面上で不連続部が連続する範囲を
セルとして作成し、このセルの分布状態から欠陥存在エ
リアを設定し、更にこの欠陥存在エリア内の不連続部か
ら反射された反射エコーが欠陥エコーか否かを判別する
ことにより欠陥を検出するので、欠陥を自動的にしかも
高精度で検出することができ、また、データ処理時間を
短縮することができる。

【００１０】また、本発明の欠陥識別支援装置において
は、超音波検出手段から入力された反射エコーを用いて
欠陥識別する際に、セル作成手段、欠陥存在エリア設定
手段及び欠陥エコー識別手段によって反射エコーのデー
タ処理を自動的に行うので、入力データが多くても欠陥
識別を短時間にしかも高精度で行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波探傷装
置及び欠陥識別支援装置を図示の実施の形態について詳
細に説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る超音波探傷装置１の
機能ブロックを示す。この超音波探傷装置１は、被検査
物である例えば配管２の溶接部３の内外に存在する空
間、異物、融合不良など正規の材質と異なる不連続部３
１（図２）を検出する超音波検出手段１１と、この超音
波検出手段１１を溶接部３に沿って移動させる走査手段
１２と、走査手段１２を制御する制御手段１３とを備え
ている。

【００１３】また、この超音波探傷装置１は、超音波検
出手段１１で検出された不連続部３１が欠陥であるか否
かを判別する欠陥識別支援装置１４と、欠陥識別支援装
置１４で判別された欠陥を所定の基準によって分類する
欠陥分類手段１５と、欠陥分類手段１５の分類結果を出
力する出力手段１６と、欠陥識別支援装置１４及び欠陥
分類手段１５における処理データを記憶する記憶手段１
７とを備えている。

【００１４】超音波検出手段１１は、不連続部３１にお
ける音速がその周囲の正常な材質における音速と異なる
ことを利用したもので、溶接部３に超音波を入射して不
連続部３１から反射してきた反射エコーを検出する。こ
の反射エコーを、別の手段で分析することにより、不連
続部３１の位置を識別することができる。この超音波検
出手段１１は、従来の超音波探傷装置で使用していたも
のを使用することができるので、ここでは詳細な説明を
省略する。

【００１５】走査部１２は、溶接部３の溶接施工時に溶
接棒の移動に用いたレール４を利用して、超音波検出手
段１１を溶接部３に沿って移動させる。制御手段１３
は、走査部１２の例えばモータなどの駆動手段（図示せ
ず）を制御して、超音波検出手段１１を配管２の軸心方
向及び円周方向に少なくとも２種類のピッチで間欠的に
走行させることができる。

【００１６】欠陥識別支援装置１４は、セル作成手段２
１と、欠陥存在エリア設定手段２２と、欠陥エコー識別
手段２３と、表示手段２４と、補正手段２５とを備えて
いる。セル作成手段２１では、図２に示すように超音波
検出手段１１で検出された位置の不連続部３１を同一
面、例えば溶接部３の表面３２に投影する。

【００１７】なお、セル作成手段２１では、図３に示す
ように欠陥検査範囲１２０を所定の大きさ、例えば一辺
が１ｍｍの大きさの立方体のブロック１２１に分割し、
各ブロック１２１内で検出された不連続部３１、すなわ
ち反射エコーの大きさを記録する。この反射エコーは、
各ブロック１２１に対して探傷方向、直射反射の合計４
種類記録される。欠陥検査範囲１２０は、溶接によって
欠陥が発生する可能性のある熱影響部を適宜指定するこ
とができる。

【００１８】このようにして、不連続部３１を表面３２
に投影した後、図４に示すようにこの表面３２上で不連
続部３１が連続する範囲をセル３３ａ〜３３ｆとして作
成する。すなわち、溶接部３の不連続部３１は３次元方
向に複数存在するが、これを２次元方向、本例では溶接
部３の表面３２上に投影したとき、表面３２上で不連続
部３１の連続する範囲がセル３３ａ〜３３ｆとなる。

【００１９】欠陥存在エリア設定手段２２は、図４に示
すようにセル３３ａ〜３３ｆの分布に基づいて、次に説
明する方法で欠陥が存在する可能性が有ると判断される
欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂを設定する。すなわち、
この欠陥存在エリア設定手段２２では、不連続部３１か
らの反射エコーを規定の検出レベル、例えば−６ｄＢで
カットする。次に、残された反射エコーに対する超音波
の入射方向と反射位置とを分析し、欠陥である可能性が
認められる範囲を欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂとす
る。

【００２０】欠陥エコー識別手段２３では、次に説明す
るように欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂ内のセル３３ａ
〜３３ｇが欠陥エコーかそれとも形状エコーかを識別す
る。すなわち、この欠陥エコー識別手段２３では、ま
ず、図５に示すように探傷時の探触子１１のビードに対
する接近限界距離ａ、ｂ、標準ビード幅Ｃ、探傷板厚Ｄ
及び探触子１１の最近接位置における超音波３５、３７
の入射角θとに基づいて、次のようにして欠陥探傷断面
の設定及びそのエリア分けを行う。

【００２１】欠陥探傷断面の設定においては、先ずセル
表示範囲Ｘ１，Ｘ２の内側に溶接ビード３の中心軸線４
１からＡ方向及びＢ方向に所定の距離だけ離れた位置に
中心軸線４１と平行な直線４２、４３を引き、中心軸線
４１と直線４２、４３との間を欠陥抽出範囲Ｙ１，Ｙ２
とする。この欠陥抽出範囲Ｙ１，Ｙ２は、溶接ビード３
と溶接による熱影響部とを含めたものであり、欠陥発生
の可能性があると考えられる必要最小限の範囲である。

【００２２】次に、欠陥抽出範囲Ｙ１，Ｙ２の断面内
に、配管２の裏面から距離Ｌだけ離れた直線４４と、溶
接ビード３の中心軸線４１からＡ方向又はＢ方向に所定
の距離Ｚ１，２だけ離れた直線４５、４６と、配管２の
上面を結ぶ直線４７とを引く。これらの距離Ｌ，Ｚ１，
Ｚ２は、予め実験によって溶接方法及び配管２の肉厚を
変えて最適な値を設定し、これをデータベース化してお
き、実際の溶接時に溶接方法及び配管２の肉厚に応じて
データベースから最も効果的な数値を選定するようにな
っている。直線３６は、配管２の裏面に相当する。

【００２３】この後、図６に示すように直線４２、４
７、４６、３６で囲まれる範囲を３個のエリアＨ１，Ｍ
１，Ｌ１に分割する。エリアＨ１は直線３５、４６、４
７で囲まれる範囲、エリアＭ１は直線４６、３５、４
７、４２、４４で囲まれる範囲、エリアＬ１は直線４
６、４４、４２、３６で囲まれる範囲である。

【００２４】同様に直線４５、４７、４３、３６で囲ま
れる範囲を３個のエリアＨ２，Ｍ２，Ｌ２に分割する。
ここで、エリアＨ２は直線４７、４５、３７で囲まれる
範囲、エリアＭ２は直線４５、３７、４７、４３、４４
で囲まれる範囲、エリアＬ２は直線４５、４４、４３、
３６で囲まれる範囲である。

【００２５】次に、各エリアＨ１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，
Ｌ１，Ｌ２毎に検出された反射エコーが欠陥エコーかそ
れとも形状エコーかを識別する。この場合は、先ず検出
された反射エコーを次のようにして４グループに分けす
る。すなわち、このグループ分けは、図７に示すように
超音波３５、３７の入射方向と、入射された超音波３
５、３７の反射条件との組み合わせによって行うもの
で、本例では入射方向として溶接部３の図中左側のＡ方
向と、図中右側のＢ方向とに分ける。また、反射条件と
しては、直射と一回反射とに分ける。直射とは、超音波
検出手段１１から入射された超音波３５、３７が配管２
の裏面３６で反射せず不連続部３１に直接入射された場
合（図中の実線）である。

【００２６】一回反射とは、超音波検出手段１１から入
射された超音波３５、３７が裏面３６で一回反射して不
連続部３１に入射された場合（図中の破線）である。す
なわち、ここでは、検出された反射エコーがＡ方向から
直射された超音波３５（実線）によるもの、Ａ方向から
一回反射された超音波３５（破線）によるもの、Ｂ方向
から直射された超音波３７（実線）によるもの、Ｂ方向
から一回反射された超音波３７（破線）によるものの合
計４グループに分けられる。

【００２７】次に、グループ分けされた反射エコーから
所定レベル以下の反射エコー、すなわち、ノイズによる
と思われる反射エコーを識別する。ここで用いられるノ
イズフィルターの一例を図８に示す。このノイズフィル
ター１３０は、欠陥からのエコー以外のエコー及び判定
上無視できるエコーを取り除くものであり、例えばＡ方
向の直射エコーが入力すると（ステップ１３１）、この
エコーをフィルターエコーレベルによって識別する（ス
テップ１３２）。ここでは、所定値以下のものと所定値
を越えるものとを区別する。

【００２８】次に、所定値を越えるエコーのグループ化
処理を行う（ステップ１３３）。ここでは、セル画像の
集合である３次元データより検出レベル（規格で決まっ
ている）でのデータの繋がり及び切れ目を読みとり、１
つのエコーの範囲を求めている。なお、ここではまだ４
種類の３次元データでそれぞれ行っている。この４種類
の結果を合成して判定処理を行うのは、後述のステップ
１４０である。

【００２９】ステップ１３３でグループ化処理を行った
後、フィルターサイズによる識別を行う（ステップ１３
４）。ここでは、ステップ１３３でグループ化処理をし
た結果、極めて小さいサイズのグループになった場合
は、そのグループは欠陥よりのエコーから作られたもの
ではなく、ノイズである可能性が大きく、また、サイズ
が小さいため判定に影響を与えないので、欠陥から区別
する。また、グループ化処理で１グループになったもの
が何個のデータによって形成されているかを求めて処理
を行う。

【００３０】次に、各グループの最大エコー位置を検出
し（ステップ１３５）、続いて最大エコー位置分類処理
を行う（ステップ１３６）。ここでは、各グループの最
大エコー位置を求め、その位置が上述の６個のエリアＨ
１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２のどこにあるか求め
る。グループ内に最大エコーが２点あった場合には、グ
ループの中心に近い方を採用する。そして、次に各グル
ープの最大反射エコーをまとめて（ステップ１３７）、
各グループの最大反射エコーをその位置によって欠陥か
否かを識別する（ステップ１３８）。

【００３１】次に、各グループの最大反射エコーをデー
タベースに記憶されている識別基準に照合してこれが欠
陥エコーであるか否かを識別する（ステップ１３９）。
この識別基準は実験によって得られるもので、上述の６
個のエリアＨ１，Ｈ２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２毎にそ
れぞれ別個に規定することができる。

【００３２】すなわち、この識別基準は、図７に示すよ
うに、例えばＭ２エリアについて説明すると、Ａ方向か
ら入射された超音波３５の不連続部３１ａによる一回反
射（破線）グループによる最大反射エコーが、Ｂ方向か
ら入射された超音波３７の直射（実線）グループ、又は
一回反射（破線）グループによる最大反射エコーとして
検出されている場合には、これを欠陥エコーとし、この
欠陥エコーに対応する不連続部３１ａは欠陥であると規
定する。

【００３３】これに対して、Ａ方向の一回反射グループ
では最大反射エコーとして検出されても、Ｂ方向からの
直射グループ又は一回反射グループでは反射エコーとし
て検出されていない場合には、この反射エコーは形状エ
コーであり欠陥エコーではない、すなわち、ここで検出
された不連続部３１ａは欠陥ではないと規定する。

【００３４】上述の識別基準は、Ｍ２エリアについては
妥当であるが、例えば反対側のＭ１エリアでは異なる結
果となる。つまり、Ｍ１エリアの不連続部３１ｂは、Ａ
方向からの一回反射グループで最大反射エコーが検出さ
れ、Ｂ方向からの直射グループ又は一回反射グループで
は最大反射エコーが検出されないが、不連続部３１ｂは
欠陥なのでこの場合には欠陥エコーであると識別しなけ
ればならない。したがって、Ｍ１エリアの識別基準はＭ
２エリアの識別基準とは異なることになる。他のエリア
についても同様なので、上述のように各エリア毎に識別
基準を設定するのである。この欠陥エコー識別処理は、
欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂ内の全てのセル３３ａ〜
３３ｇについて行われる。

【００３５】ステップ１３９で識別基準との比較により
欠陥識別が行われた後、グループ化処理が行われる（ス
テップ１４０）。ここでは、ステップ１３８で欠陥であ
ると識別されたグループの４種類のデータを１つのグル
ープ群として最大エコー高さ、グループの領域を求め
る。次に、最終エコーレベル、寸法による識別処理を行
う（ステップ１４１）。ここでは、規格で書かれている
レベルまで感度を落としたときにグループの領域より平
面上の寸法を求める。そして、これを規格と比較して最
終的に欠陥か否かを判定する。精度良く欠陥を識別する
ため、規定の感度より高い感度で探傷及び処理を行うこ
ともできる。この処理は技術者が行う。最後に欠陥以外
の反射エコーを欠陥と区別する（ステップ１４２）。

【００３６】なお、上述の説明はＡ方向の直射エコーに
ついてのものであるが、これ以外のＡ方向の１回反射エ
コー、Ｂ方向の直射エコー、Ｂ方向の１回反射エコーに
ついても同様であり、その説明は省略する。

【００３７】図１において、表示手段２４はセル作成手
段２１の出力、欠陥存在エリア設定手段２２の出力又は
欠陥エコー識別手段２３の出力のうち、任意のものを同
時に又は別々に表示する。この出力手段２４としては、
ＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）など
を使用することができる。

【００３８】補正手段２５は、セル作成手段２１、欠陥
存在エリア設定手段２２又は欠陥エコー識別手段２３の
出力を補正するためのもので、例えばキーボードやマウ
スなどを使用することができる。補正手段２５の操作
は、検査技術者が表示手段２４を見ながら行うことがで
きる。

【００３９】分類手段１５は、欠陥識別支援装置１４の
欠陥エコー識別手段２３から出力された欠陥を、所定の
基準によって分類する。出力手段１６は分類手段１５の
欠陥分類を出力するもので、プリンタなどを使用するこ
とができる。記憶手段１７は、少なくともセル作成手段
２１、欠陥存在エリア設定手段２２、欠陥エコー識別手
段２３又は分類手段１５の出力を記憶するもので、これ
らの出力を全て記憶することもできる。

【００４０】上述のように、この超音波探傷装置１及び
欠陥識別支援装置１４では、欠陥の可能性がある全ての
不連続部３１を削除することなくグループ分けを行い、
更に欠陥探傷範囲Ｙ１，Ｙ２を６個のエリアＨ１，Ｈ
２，Ｍ１，Ｍ２，Ｌ１，Ｌ２に分け、各エリアにおいて
Ａ方向及びＢ方向の２方向における直射及び一回反射の
合計４グループの反射エコーを検出し、各反射エコーを
識別基準と照合することによって欠陥エコーを検出する
ので、データ処理を自動的に行うことができ、欠陥を短
時間で正確に検出することができる。

【００４１】また、セル、欠陥存在エリア、欠陥エコー
を表示し、これを検査技術者が見て補正の要否を判断す
ると共に、補正が必要な場合は補正データを入力して補
正することができるので、システムとしての柔軟性を高
めて信頼性を上げることができる。更に、処理されたデ
ータを記録手段１７に記録できるので、データの再現性
に優れている。

【００４２】図９は、この超音波探傷装置１の構成を示
す。この超音波探傷装置１は、全体の制御及びデータ処
理を行う超音波探傷制御ユニット５１と、超音波の送受
信を行う超音波パルサーレシーバユニット５２と、探触
子を制御するスキャナー制御ユニット５３と、探触子で
あるスキャナー５４とを備えている。

【００４３】超音波探傷制御ユニット５１は、各部の制
御及びデータ処理を行うＣＰＵ６１と、各部の動作タイ
ミングを管理するタイミング回路６２と、Ａ／Ｄ変換器
６３と、モニター６４と、検出データを記憶するハード
ディスク６５と、波形保存用のＰＤ６６と、データ入力
用のキーボード６７及びマウス６８とを備えている。

【００４４】ＣＰＵ６１は、上述のセル作成手段２１、
欠陥エリア設定手段２２、欠陥エコー識別手段２３、分
類手段１５として機能する。また、モニター６４は表示
手段２４として機能し、ハードディスク６５及びＰＤ６
６は記憶手段１７として機能する。キーボード６７及び
マウス６８は、補正手段２５として機能する。超音波パ
ルサーレシーバユニット５２は、４ｃｈメインアンプ７
１と、２ｃｈメインアンプ７２と、６ｃｈリモートパル
サーレシーバ７３とを備えている。

【００４５】スキャナー制御ユニット５３は、探触子走
査コントローラ７５と、位置信号出力用のＩ／Ｆ７６
と、走査制御用のＣＰＵ７７と、制御ソフト格納用のＲ
ＯＭ７８とを備えている。探触子走査コントローラ７
５、ＣＰＵ７７及びＲＯＭ７８は、上述の制御手段１３
として機能する。

【００４６】スキャナー５４は、探触子走査機構部８１
と、探傷用探触子８２と、音異方性測定用探触子８３
と、ビード位置検出部８４とを備えている。探触子走査
機構部８１は上述の走査手段１２として機能し、探傷用
探触子８２、音異方性測定用探触子８３及びビード位置
検出部８４をレール４（図１）に沿って移動させる。

【００４７】探傷用探触子８２は、溶接部３に超音波を
入射してその反射エコーを検出する。また、ビード位置
検出部８４は、溶接部３の位置を検出する。このビード
位置検出部８４の検出結果に基づいて、探触子走査機構
部８１が制御される。探傷用探触子８２及び音異方性測
定用探触子８３は、上述の超音波検出手段１１として機
能する。表１は、上述の各部の仕様を示す。

【００４８】次に、この超音波探傷装置１による欠陥探
傷処理の一例について、図１０以下を参照して詳細に説
明する。図１０は、超音波探傷装置１による欠陥探傷処
理１００の手順を示す。この欠陥探傷処理１００におい
ては、まず、溶接部３の一次探傷が行われる（ステップ
１０１）。

【００４９】この一次探傷では、図１１に示すようにス
キャナー５４（図９）の探傷用探触子８２と音異方性測
定用探触子８３が比較的粗いピッチ、例えば配管２の軸
心方向に５ｍｍピッチの往復移動で走査されると共に、
円周方向に５ｍｍピッチで走査され、データ収録点８５
において反射エコーが検出される。なお、探傷用探触子
８２と音異方性測定用探触子８３は、所定の間隔を保持
して走査される。ビード位置検出部８４は、配管２の円
周方向にのみ走査される。

【００５０】次に、超音波制御ユニット５１（図９）の
ＣＰＵ６１において、検出された反射エコーに対応する
不連続部３１が同一面に投影されてセル３３ａ〜３３ｇ
（図４）が作成され（ステップ１０２）、続いて欠陥存
在エリア３４ａ、３４ｂが設定される（ステップ１０
３）。セル３３ａ〜３３ｇ、及び欠陥存在エリア３４
ａ、３４ｂはモニター６４（図９）に表示される。

【００５１】次に、モニター６４に表示された欠陥存在
エリア３４ａ、３４ｂを補正する必要が有るか否かが、
検査技術者によって判断される（ステップ１０４）。こ
こで、補正する必要があると判断された場合は、次にキ
ーボード６７（図９）又はマウス６８から補正データが
入力されて、欠陥存在エリア３４ａ、３４ｂが補正され
る（ステップ１０５）。

【００５２】次に、二次探傷が行われる（ステップ１０
６）。この二次探傷は、図４に示すように欠陥存在エリ
ア３４ａ、３４ｂ及びその両側の所定の範囲Ｗ内の反射
エコーを更に細かく検出するもので、スキャナー５４の
探傷用探触子８２及び異方性測定用探触子８３を一次探
傷より細かいピッチ、例えば配管２の軸心方向及び円周
方向に１ｍｍピッチで走査して反射エコーを検出する。

【００５３】

【表１】 次に、図１２に示すように検出された反射エコーに対応
する不連続部３１のセル４０ａ〜４０ｇを作成する（ス
テップ１０７）。続いて、セル４０ａ〜４０ｇ内の反射
エコーが欠陥エコーか否かの識別が行われる（ステップ
１０８）。セル４０ａ〜４０ｇはモニター６４に表示さ
れ、例えばセル４０ｂが欠陥エコーの場合はこれが例え
ば色分けなどによって識別される。

【００５４】次に、モニター６４に表示された欠陥エコ
ー４０ｂを補正する必要が有るか否かを検査技術者が判
断し（ステップ１０９）、補正する必要があると判断し
た場合はキーボード６７又はマウス６８から補正データ
を入力して補正する（ステップ１１０）。次に、この欠
陥エコーが所定の基準によって等級分類され（ステップ
１１１）、その分類結果がプリントアウトされて（ステ
ップ１１２）、この欠陥探傷処理１００が終了する。

【００５５】この欠陥探傷処理１００では、一次探傷
（ステップ１０１）によって欠陥存在エリア３４ａ、３
４ｂを設定（ステップ１０３）し、この欠陥存在エリア
３４ａ、３４ｂより所定の範囲２Ｗだけ広い部分を二次
探傷（ステップ１０６）することによって欠陥エコーを
識別している（ステップ１０８）ので、最初から細かい
ピッチで探傷する場合に比べて、探傷時間を大幅に短縮
することができる。

【００５６】なお、上述の実施形態では粗いピッチで一
次探傷を行い、細かいピッチで二次探傷を行う場合につ
いて説明したが、初めから細かいピッチで探傷すること
もできる。また、探傷用探触子８２で検出された反射エ
コーは、その一部をデータ処理に用いることによってデ
ータ処理時間を短縮することができる。

【００５７】例えば、図１３（Ａ）に示すように横軸に
時間、縦軸に反射エコーの高さを取った場合、例えば５
ＭＨｚの超音波周波数で１００ＭＨｚサンプリングする
場合には、超音波１波内の検出データは２０個となる。
この２０個のデータを１０データ毎の最高値を検出し、
反射エコーの波形を形成すると、同図（Ｂ）に示すよう
にデータ処理に使用するデータ数は１００ＭＨｚでサン
プリングされた場合の１０％になり、データ処理時間を
大幅に短縮することができる。この場合、超音波探傷で
最も重要なエコー高さは変化せず正確にとらえることが
できる。また、時間軸上の位置の変化はきわめて微少で
あり、探傷結果への影響はない。

【００５８】また、使用するデータは最大高さだけでな
く、最大値から所定の順位までの複数のデータを使用す
ることもできる。ここで抽出された最大波高によって形
成された反射エコーは、記録されて残される。

【００５９】なお、５ＭＨｚの超音波周波数では、デー
タ収集のサンプリング周波数と、データ処理の精度及び
データ処理に要する時間を測定した結果、図１４に示す
ような結果が得られた。この結果から分かるように、サ
ンプリング周波数が小さいほど転送時間が早くなるが、
データ精度が低下する。逆に、サンプリング周波数が大
きいほど転送時間が遅くなり、テータ精度が高くなる。

【００６０】そして、データ転送速度とデータ精度の両
方を実用可能程度にするためには、データ収集のサンプ
リング周波数を５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚに選定するの
が良く、特に１００ＭＨｚ〜３００ＭＨｚが好ましい。
この方法では、抽出周波数を下げても最大エコーをもら
すことはないが、位置精度を良好にするため抽出周波数
を５ＭＨｚ以上とする必要があり、特に１０ＭＨｚ以上
が好ましい。２ＭＨｚの超音波周波数では抽出周波数も
下げることができる。

【００６１】また、上述の実施形態では、本発明を配管
の溶接部の検査に適用した場合について説明したが、本
発明は各種の材料の溶接部の検査に適用することができ
る。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波探
傷装置及び欠陥識別支援装置によれば、セル作成手段で
反射エコーに対応した不連続部を同一面に投影してこの
面上で不連続部が連続する部分をセルとして作成し、欠
陥存在エリア設定手段でセルの分布から被検査物の欠陥
が存在する可能性があると判断される欠陥存在エリアを
設定し、欠陥エコー識別手段で欠陥存在エリア内の不連
続部に対応する反射エコーが欠陥エコーであるか否かを
識別することにより欠陥識別を行うので、欠陥識別処理
を自動的に行うことができ、これによって、欠陥識別を
正確にしかも短時間で行うことができる。

【００６３】また、欠陥存在エリア設定手段及び前記欠
陥エコー識別手段の出力を表示すると共に、欠陥存在エ
リア設定手段及び欠陥エコー識別手段の出力を補正する
補正手段とを備えたので、例えば溶接検査の資格を保有
する検査技術者がデータを見て補正することが可能であ
り、検査結果の信頼性が向上する。

【００６４】更に、検出された欠陥を欠陥分類手段で分
類しこれを出力手段で出力すると共に、少なくともセル
作成手段の出力、欠陥エリア設定手段の出力、欠陥エコ
ー識別手段の出力又は欠陥分類手段の出力を記憶手段に
記憶するので、データの記録性及び再現性が向上する。
セル作成手段は、反射エコーのうちエネルギーが高い方
から所定順位までの反射エコーを用いるので、処理すべ
きデータ数を低減でき、これによって、データ処理に要
する時間を更に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波探傷装置の機能ブロックを
示す図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】セル作成用のブロックを示す図である。

【図４】セルの分布状態を示す図である。

【図５】欠陥探傷範囲のエリア分けの方法を示す図であ
る。

【図６】欠陥探傷範囲のエリアを示す図である。

【図７】超音波の入射方向及び反射条件を示す図であ
る。

【図８】ノイズフィルターを示す図である。

【図９】本発明に係る超音波探傷装置の構成を示す図で
ある。

【図１０】欠陥処理の手順を示す図である。

【図１１】探触子の走査方法を示す図である。

【図１２】二次探傷におけるセルの分布状態を示す図で
ある。

【図１３】反射エコーの検出データを示す図である。

【図１４】サンプリング周波数とデータ転送時間及びデ
ータ処理精度の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 超音波探傷装置 ２ 配管 ３ 溶接部 １１ 超音波検出手段 １２ 走査手段 １３ 制御手段 １４ 欠陥識別支援装置 １５ 分類手段 １６ 出力手段 １７ 記録手段 ２１ セル作成手段 ２２ 欠陥存在エリア設定手段 ２３ 欠陥エコー識別手段 ２４ 表示手段 ２５ 補正手段 ３１ 不連続部 ３３ａ〜３３ｇ、４０ａ〜４０ｇ セル ３４ａ、３４ｂ 欠陥存在エリア １２０ 欠陥検査範囲 １２１ ブロック

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物に超音波を入射し、前記被検査
   物の不連続部で反射された前記超音波の反射エコーを検
   出する超音波検出手段と、 前記超音波検出手段を前記被検査物の欠陥検査範囲に沿
   って少なくとも２種類のピッチで移動させる走査手段
   と、 前記反射エコーに対応する位置の前記不連続部を同一面
   に投影し、前記同一面上で前記不連続部が連続する範囲
   をセルとして作成するセル作成手段と、 前記セル作成手段で作成された前記セルの分布から前記
   被検査物の欠陥が存在する可能性があると判断される欠
   陥存在エリアを設定する欠陥存在エリア設定手段と、 前記欠陥存在エリア内の前記不連続部に対応する前記反
   射エコーが前記被検査物の欠陥エコーであるか否かを判
   別する欠陥エコー識別手段と、 前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手
   段の出力を表示する表示手段と、 前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手
   段手段の出力を補正する補正手段とを備えたことを特徴
   とする超音波探傷装置。
2. 【請求項２】 前記欠陥エコー識別手段で識別された前
   記欠陥エコーに対応する欠陥を所定の基準で分類する欠
   陥分類手段と、 前記欠陥分類手段の分類結果を出力する出力手段とを備
   えたことを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装
   置。
3. 【請求項３】 少なくとも前記セル作成手段の出力、前
   記欠陥エリア設定手段の出力、前記欠陥エコー識別手段
   の出力又は前記欠陥分類手段の出力を記憶する記憶手段
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の超音波探傷
   装置。
4. 【請求項４】 前記被検査物は配管の溶接部であること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超音波探
   傷装置。
5. 【請求項５】 前記セル作成手段は、前記反射エコーの
   うちエネルギーが高い方から所定順位までの反射エコー
   を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
   載の超音波探傷装置。
6. 【請求項６】 前記セル作成手段は、前記被検査物の欠
   陥検査範囲を所定の大きさのブロックに分割し、前記ブ
   ロック内の前記不連続部を前記同一面に投影することに
   よって前記セルを作成することを特徴とする請求項１に
   記載の超音波探傷装置。
7. 【請求項７】 前記超音波検出手段のサンプリング周波
   数は、５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚであることを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の超音波探傷装置。
8. 【請求項８】 被検査物に超音波を入射し、前記被検査
   物の不連続部で反射された前記超音波の反射エコーを検
   出する超音波検出手段の出力を用いて前記被検査物の欠
   陥を判別する欠陥識別支援装置であって、 前記反射エコーに対応する前記不連続部を同一面に投影
   し、前記同一面上で前記不連続部が連続する範囲をセル
   として作成するセル作成手段と、 前記セル作成手段で作成された前記セルの分布から前記
   被検査物の欠陥が存在する可能性があると判断される欠
   陥存在エリアを設定する欠陥存在エリア設定手段と、 前記欠陥存在エリア内の前記不連続部に対応する前記反
   射エコーが欠陥エコーであるか否かを識別する欠陥エコ
   ー識別手段と、 前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手
   段の出力を表示する表示手段と、 前記欠陥存在エリア設定手段及び前記欠陥エコー識別手
   段の出力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とす
   る欠陥識別支援装置。
9. 【請求項９】 前記欠陥を所定の基準に基づいて分類す
   る欠陥分類手段と、 前記欠陥分類手段の分類結果を出力する出力手段とを備
   えたことを特徴とする請求項８に記載の欠陥識別支援装
   置。
10. 【請求項１０】 少なくとも前記セル作成手段の出力、
    前記欠陥エリア設定手段の出力、前記欠陥エコー識別手
    段の出力又は前記欠陥分類手段の出力を記憶する記憶手
    段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の欠陥識別
    支援装置。
11. 【請求項１１】 前記セル作成手段は、前記反射エコー
    のうちエネルギーが高い方から所定順位までの反射エコ
    ーを用いることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか
    に記載の欠陥識別支援装置。
12. 【請求項１２】 前記セル作成手段は、前記被検査物の
    欠陥検査範囲を所定の大きさのブロックに分割し、前記
    ブロック内の前記不連続部を前記同一面に投影すること
    によって前記セルを作成することを特徴とする請求項８
    に記載の欠陥識別支援装置。