WO2018180697A1 - 欠陥検出装置、欠陥検出方法及びプログラム - Google Patents

欠陥検出装置、欠陥検出方法及びプログラム Download PDF

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佳央 上田
康平 岡本
正樹 山野
長谷川　昇
青木　宏道
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新日鐵住金株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a defect detection apparatus and a defect detection method for detecting a defect present in a weld formed along a pipe axis direction of a welded steel pipe, and a program for causing a computer to execute the defect detection method.
  • Patent Document 1 discloses an outer surface of a welded steel pipe from a group of ultrasonic transducers for flaw detection composed of some ultrasonic transducers among a plurality of ultrasonic transducers constituting a phased array probe.
  • the ultrasonic beam is transmitted toward the welded portion through the ultrasonic beam reflected by the welded steel pipe including the welded portion, and is received through the ultrasonic transducer group for flaw detection that has transmitted the ultrasonic beam.
  • a technique for determining whether or not a defect exists in a weld based on a received ultrasonic beam is described.
  • the position of the welded part may be shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe depending on the welded steel pipe.
  • the same ultrasonic transducer group as the ultrasonic transducer group that transmits the ultrasonic beam toward the welded portion is used, and the reflected supersonic wave reflected by the welded steel pipe including the welded portion is reflected. Since the sound beam is received, if the position of the weld is shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe relative to the assumed position, the reflected ultrasonic beam from the defects present in the weld is appropriately It was difficult to receive. That is, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the detection accuracy of defects is reduced when the position of the welded portion is shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe from the assumed position. It was.
  • the present invention has been made in view of such problems, and when performing a defect inspection of a welded portion of a welded steel pipe using a phased array probe, the position of the welded portion is assumed to be a position. On the other hand, it aims at providing the mechanism which can suppress the fall of the detection accuracy of a defect, when it has shifted
  • the defect detection device of the present invention is a defect detection device for detecting defects existing in a weld formed along the pipe axis direction of a welded steel pipe, and is installed outside the outer surface of the welded steel pipe, An ultrasonic transducer that transmits a phased array probe in which ultrasonic transducers are arranged, and a part of n ultrasonic transducers among the plurality of ultrasonic transducers constituting the phased array probe And transmitting means for transmitting an ultrasonic beam from the transmitting ultrasonic transducer to the welded portion via the outer surface of the welded steel pipe, and the ultrasonic beam reflected by the welded steel pipe including the welded portion.
  • m reflected ultrasonic beams including the n ultrasonic transducers and larger than the n ultrasonic vibrations Received ultrasonic vibration composed of children A receiving means for receiving via a child, based on the reflected ultrasound beams received by the receiving means, and a determining defect determining means for determining whether a defect is present in the weld.
  • the present invention also includes a defect detection method using the above-described defect detection apparatus and a program for causing a computer to execute the defect detection method.
  • the position of the welded portion is shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe with respect to the assumed position. In addition, it is possible to suppress a decrease in defect detection accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a defect detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating an embodiment of the present invention and illustrating an example of a method for specifying a position of a welded portion illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 2B shows the embodiment of the present invention and is a diagram showing an example of a method for specifying the position of the welded portion shown in FIG. 1.
  • FIG. 2C shows the embodiment of the present invention and is a diagram showing an example of a method for specifying the position of the welded portion shown in FIG. 1.
  • 3A is a diagram illustrating a state in which an ultrasonic beam is transmitted from the phased array probe illustrated in FIG.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, and the transmission delay pattern of the transmission ultrasonic transducer related to the transmission of the ultrasonic beam by the transmission / reception control unit of FIG. 1 and the reception ultrasonic transducer related to the reception of the reflected ultrasonic beam. It is a figure which shows the example of a setting of a reception delay pattern.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the present invention and is a diagram showing a state in which an ultrasonic beam is transmitted from the phased array probe of FIG. 1 to a calibration tube for calibrating the welded steel pipe of FIG.
  • FIG. 6 shows a reference example. Reflection from an artificial defect when the number n of transmission ultrasonic transducers shown in FIG. 5 is sequentially changed and the reception ultrasonic transducer is the same as the transmission ultrasonic transducer. It is a figure which shows the S / N ratio which concerns on an ultrasonic beam.
  • FIG. 7 shows an embodiment of the present invention, wherein the number n of transmission ultrasonic transducers shown in FIG.
  • FIG. 5 is set to a predetermined number, and the reflected ultrasonic beam received by each ultrasonic transducer of the phased array probe is shown. It is a figure which shows the B scan image which concerns.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the present invention. In the case of FIG. 7, the maximum signal intensity of the defect echo received by each ultrasonic transducer (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe is defined as the defect echo intensity.
  • FIG. FIG. 9A is a diagram illustrating an example of an acquisition process of the SN ratio information stored in the storage unit of FIG. 1 according to the embodiment of this invention.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating an example of an acquisition process of the SN ratio information stored in the storage unit of FIG. 1 according to the embodiment of this invention.
  • FIG. 9C is a diagram illustrating an example of an acquisition process of the SN ratio information stored in the storage unit of FIG. 1 according to the embodiment of this invention.
  • FIG. 9D is a diagram illustrating an example of an acquisition process of the SN ratio information stored in the storage unit of FIG. 1 according to the embodiment of this invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the SN ratio information stored in the storage unit of FIG. 1 according to the embodiment of this invention.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the defect detection method by the defect detection apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating a first example of performing defect detection processing by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B is a diagram illustrating a first example in the case of performing defect detection processing by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12C is a diagram illustrating a first example in a case where defect detection processing is performed by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is a diagram illustrating a first example of performing defect detection processing by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a second example of performing defect detection processing by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating a second example of performing defect detection processing by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13C is a diagram illustrating a second example in a case where defect detection processing is performed by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13C is a diagram illustrating a second example in a case where defect detection processing is performed by focusing an ultrasonic beam on a predetermined focusing region in the thickness direction of a welded steel pipe in the defect detection device according to the embodiment of the present
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a detailed processing procedure of the first setting process of the reception ultrasonic transducer in step S4 of FIG.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a detailed processing procedure of the second setting process of the reception ultrasonic transducer in step S4 of FIG.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a detailed processing procedure of the third setting process of the reception ultrasonic transducer in step S4 of FIG.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a detailed processing procedure of the fourth setting process of the reception ultrasonic transducer in step S4 of FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a defect detection apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • This defect detection device 100 is a device for detecting a defect 211 present in a welded portion (welded surface) 210 formed along the tube axis direction of a welded steel pipe 200 such as an electric resistance welded steel pipe.
  • FIG. 1 shows a cross section of the welded steel pipe 200 (more specifically, the vicinity of the welded portion 210 in the cross section of the welded steel pipe 200). 1 shows an example in which the defect 211 exists inside the welded part 210 for easy understanding, but depending on the welded steel pipe 200, the defect 211 exists inside the welded part 210. Some are not.
  • the outer diameter of the welded steel pipe 200 is preferably, for example, 38.1 mm to 114.3 mm, and the thickness of the welded steel pipe 200 (the length between the outer surface 200G and the inner surface 200N) is For example, 1.6 mm to 10 mm is preferable.
  • the defect detection apparatus 100 includes a phased array probe 110, a control / processing unit 120, a transmission / reception unit 130, a storage unit 140, an input unit 150, and a display unit 160. Configured.
  • the phased array probe 110 is installed outside the outer surface 200G of the welded steel pipe 200, and is formed by arranging a plurality of ultrasonic transducers 111.
  • FIG. 1 shows an example in which N ultrasonic transducers ch1 to chN are formed as the plurality of ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110.
  • An ultrasonic transducer 112 is shown. At this time, the ultrasonic beam 113 shown in FIG.
  • FIG. 1 is drawn so as to be focused on one point of the welded portion 210, but this shows a path on setting until it gets tired.
  • the probe 110 for example, the width, frequency, number, etc. of the ultrasonic transducers 111
  • it may not be focused on one point of the welded portion 210. Therefore, in the present embodiment, a portion where the ultrasonic beam 113 is focused on the welded portion 210 in the thickness direction of the welded steel pipe 200 is described as a focusing region. Further, FIG.
  • FIG. 1 shows a reflected ultrasonic beam (hereinafter referred to as an ultrasonic beam 113) reflected by a welded steel pipe 200 including a welded portion 210 among a plurality of ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110.
  • a receiving ultrasonic transducer 114 is shown that receives (sometimes simply referred to as “reflected ultrasonic beam”).
  • water is present as a medium for efficiently propagating the ultrasonic beam 113 between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the welded steel pipe 200.
  • the control / processing unit 120 controls each component of the defect detection apparatus 100 based on, for example, input information input from the input unit 150, and controls the operation of the defect detection apparatus 100 in an integrated manner.
  • the control / processing unit 120 performs various processes based on input information input from the input unit 150, for example.
  • the control / processing unit 120 includes a transmission ultrasonic transducer setting unit 121, a reception ultrasonic transducer setting unit 122, a transmission / reception control unit 123, a defect determination unit 124, and a display control unit 125. It is configured.
  • the transmission ultrasonic transducer setting unit 121 for example, based on input information input from the input unit 150, a plurality (N in the example shown in FIG. 1) of ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110. Among them, some n ultrasonic transducers are set as transmission ultrasonic transducers 112.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 for example, based on the input information input from the input unit 150, from among the multiple ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110, the transmission ultrasonic transducer 112. M ultrasonic transducers including the n ultrasonic transducers according to the above are set as reception ultrasonic transducers 114. At this time, the reception ultrasonic transducer setting unit 122 sets the reception ultrasonic transducer 114 in consideration of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140.
  • the transmission / reception control unit 123 controls the transmission / reception unit 130 based on, for example, input information input from the input unit 150 and information set by the transmission ultrasonic transducer setting unit 121 and the reception ultrasonic transducer setting unit 122. I do. Specifically, the transmission / reception control unit 123 controls the transmission unit 131 of the transmission / reception unit 130 to transmit the ultrasonic beam 113 from the transmission ultrasonic transducer 112 set by the transmission ultrasonic transducer setting unit 121. . In addition, the transmission / reception control unit 123 controls the reception unit 132 of the transmission / reception unit 130 to cause the reception ultrasonic transducer 114 set by the reception ultrasonic transducer setting unit 122 to receive the reflected ultrasonic beam.
  • the defect determination unit 124 determines whether or not the defect 211 exists in the welded part 210 based on the reflected ultrasonic beam received by the reception unit 132 of the transmission / reception unit 130.
  • the display control unit 125 performs control to display the determination result of the defect 211 by the defect determination unit 124 on the display unit 160. Furthermore, the display control unit 125 performs control to display various types of information on the display unit 160 as necessary.
  • the transmission / reception unit 130 transmits / receives an ultrasonic beam to / from the welded steel pipe 200 based on the control of the transmission / reception control unit 123.
  • the transmission / reception unit 130 includes a transmission unit 131 and a reception unit 132.
  • the transmission unit 131 transmits the ultrasonic beam 113 from the transmission ultrasonic transducer 112 set by the transmission ultrasonic transducer setting unit 121 among the plurality of ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110. Perform the process.
  • the transmission unit 131 reflects the ultrasonic beam 113 incident on the welded steel pipe from the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 on the inner surface 200N of the welded steel pipe 200 based on the control of the transmission / reception control unit 123. Instead, a process of transmitting the ultrasonic beam 113 from the transmission ultrasonic transducer 112 is performed so as to be directly incident on the welded portion 210 substantially perpendicularly and focused by the welded portion 210. Specifically, in the present embodiment, the transmission unit 131 transmits an ultrasonic beam 113 from the transmission ultrasonic transducer 112, and the ultrasonic beam 113 is transmitted to the incident axis 113a on the outer surface 200G of the welded steel pipe 200.
  • the light is refracted at an angle ⁇ (about 70 ° in the example shown in FIG. 1), and directly incident on the welded portion 210 without being reflected by the inner surface 200N of the welded steel pipe 200.
  • the reception unit 132 reflects the reflected ultrasonic wave via the reception ultrasonic transducer 114 set by the reception ultrasonic transducer setting unit 122 among the plurality of ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110. A process of receiving a sound beam is performed.
  • the storage unit 140 stores SN ratio information 141 used when the reception ultrasonic transducer setting unit 122 sets the reception ultrasonic transducer 114. This SN ratio information 141 will be described later with reference to FIG. Further, the storage unit 140 stores various types of information and programs used in the control / processing unit 120, and various types of information obtained by the processing of the control / processing unit 120.
  • the input unit 150 inputs, for example, input information input by the user to the control / processing unit 120.
  • the display unit 160 displays the determination result of the defect 211 by the defect determination unit 124 based on the control of the display control unit 125. Further, the display unit 160 displays various information based on the control of the display control unit 125.
  • FIG. 2A to 2C are diagrams showing an embodiment of the present invention and an example of a method for specifying the position of the welded portion 210 shown in FIG.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing an example in which a welded steel pipe 200 is manufactured by welding, for example, a strip-shaped steel plate (strip steel) at a welded portion 210. As shown in FIG. 2A, during welding, a raised portion called a bead is formed in the welded portion 210.
  • FIG. 2B shows, as an example for specifying the position of the welded portion 210, a state in which the bead shown in FIG. 2A is cut and light is irradiated to the cutting surface, and then the cutting surface is photographed with a line camera.
  • FIG. FIG. 2C is a diagram illustrating an example of a luminance profile of a cut surface image captured by the line camera illustrated in FIG. 2B.
  • the position where the brightness is most reduced is the position of the welded part 210 in the example shown in FIG. 2C. Identify. That is, FIG.
  • FIGS. 2A to 2C shows an example in which the center point of the cutting width on the cutting surface is specified as the position of the welded portion 210.
  • the reason why the position of the welded portion 210 is specified by the method shown in FIGS. 2A to 2C is that it is often difficult to directly measure and determine the position of the welded portion 210 after cutting the bead.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams illustrating a state in which the ultrasonic beam 113 is transmitted from the phased array probe 110 illustrated in FIG. 1 to the position of the welded portion 210 specified by the method illustrated in FIG. 2C.
  • FIG. 3A shows a case where the welded part 210 is actually located at the position (cutting width center) of the welded part 210 specified by the method shown in FIG. 2C.
  • the ultrasonic beam is applied at the position of the welded part 210 specified by the method shown in FIG. 2C.
  • FIG. 3B shows a case where the actual position of the welded portion 210 is shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe 200 with respect to the position (cutting width center) of the welded portion 210 specified by the method shown in FIG. Is shown.
  • FIG. 3B since the actual position of the welded portion 210 is shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe 200 with respect to the position of the welded portion 210 specified by the method shown in FIG. 2C, it is specified by the method shown in FIG.
  • n ultrasonic waves related to the transmission ultrasonic transducer 112 are received by the reception ultrasonic transducer setting unit 122 in order to suppress a decrease in the detection accuracy of the defect 211.
  • the m ultrasonic transducers including the transducer and larger than n are set as the reception ultrasonic transducer 114.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, and a transmission delay pattern 410 of the transmission ultrasonic transducer 112 related to transmission of the ultrasonic beam 113 by the transmission / reception control unit 123 of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a setting example of a reception delay pattern 420 of the acoustic transducer 114. Note that the transmission delay pattern 410 and the reception delay pattern 420 shown in FIG. 4 are merely examples, and the present embodiment is not limited to the mode shown in FIG.
  • the transmission / reception control unit 123 sets the transmission delay pattern 410 and the reception delay pattern 420 in consideration of the following factors, for example.
  • the transmission / reception controller 123 causes the ultrasonic beam 113 to be incident at an angle ⁇ (about 70 ° in the example shown in FIG. 4) with respect to the incident axis 113a on the outer surface 200G of the welded steel pipe 200.
  • the transmission delay pattern 410 is set so as to be refracted and directly incident on the welded portion 210 without being reflected by the inner surface 200N of the welded steel pipe 200.
  • the position of the phased array probe 110 is set as follows, for example. First, a line orthogonal to the welded portion 210 is extended toward the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 based on the designated focal position 113b of the ultrasonic beam 113. Then, on the outer surface 200G of the welded steel pipe 200, a line is extended in the direction of the phased array probe 110 at a refraction angle ⁇ based on Snell's law. Then, the phased array probe 110 is arranged so that the center of the phased array probe 110 is positioned on the extension line and the extension line and the arrangement plane of the ultrasonic transducer 111 are orthogonal to each other.
  • the distance (water distance) between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 is an inspection time that is influenced by the propagation time of the reflected ultrasonic beam from the defect 211 existing in the welded portion 210. (If the water distance is long, the propagation time, that is, the inspection time becomes long), and the influence of the reverberation echo reciprocating between the phased array probe 110 and the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 can be ignored. decide.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the present invention, and shows a state in which an ultrasonic beam 113 is transmitted from the phased array probe 110 of FIG. 1 to a calibration tube 300 for calibrating the welded steel pipe 200 of FIG. It is.
  • a calibration pipe 300 shown in FIG. 5 is a steel pipe for calibrating the welded steel pipe 200 shown in FIG. 1, and an artificial defect 311 is added to the second welded part 310 corresponding to the welded part 210 of the welded steel pipe 200. Is a steel pipe formed. At this time, as the artificial defect 311, a through hole having a predetermined size is formed.
  • FIG. 6 shows a reference example, where the number n of the transmission ultrasonic transducers 112 shown in FIG. 5 is sequentially changed, and the artificial defect when the reception ultrasonic transducer 114 is the same as the transmission ultrasonic transducer 112.
  • FIG. 3 is a diagram showing an SN ratio related to a reflected ultrasonic beam from 311; Regarding the SN ratio on the vertical axis in FIG. 6, the first level value to the sixth level value are shown. The larger the k value of the kth level value, the larger the SN ratio.
  • the relationship between sound pressure and sensitivity at the focusing type phased array probe 110 and the focusing position 113b is that the ultrasonic vibration to be driven is driven if the distance from the phased array probe 110 to the focusing position 113b is constant. It is considered that the sound pressure / sensitivity increases as the number of children 111 (number of transmission / reception channels) increases. That is, it is expected that the SN ratio increases as the number of ultrasonic transducers 111 to be driven (number of transmission / reception channels) increases.
  • the SN ratio increases to a maximum in a certain range, but thereafter, the number of ultrasonic transducers 111 to be driven is increased. As the (number of transmission / reception channels) increases, the SN ratio decreases. This increases the number of ultrasonic transducers 111 to be driven in the direction away from the center of the phased array probe 110 as the number of ultrasonic transducers 111 to be driven (number of transmission / reception channels) increases.
  • the ultrasonic transducer 111 increasing beyond a certain range does not contribute to the improvement of the S / N ratio, but rather is considered to be a factor of an increase in noise.
  • the angle at which the transmitted ultrasonic wave is incident on the outer surface 300G in FIG. (For example, the transmission rate is small in the ultrasonic transducer 111 on the outside (specifically, the direction toward chN) where the incident angle increases).
  • FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.
  • the number n of transmission ultrasonic transducers 112 shown in FIG. 5 is set to a predetermined number, and the reflected ultrasonic wave received by each ultrasonic transducer 111 of the phased array probe 110 is shown. It is a figure which shows the B scan image which concerns on a sound wave beam.
  • a phased array probe 110 having a total number of ultrasonic transducers 111 of 64 is used.
  • the transmission ultrasonic transducers 112 are 24 ultrasonic transducers 111 (specifically, element numbers are 21ch to 44ch). Further, in FIG.
  • FIG. 7 shows a B-scan image based on the waveform of the reflected ultrasonic beam received by each ultrasonic transducer 111 (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe 110 under the above-described conditions. It is.
  • the colored portion in the region described as the outer surface echo indicates the reflected ultrasonic beam from the outer surface 300 ⁇ / b> G of the calibration tube 300 in each ultrasonic transducer 111 of the phased array probe 110. Indicates that it has been received.
  • the colored portion in the region described as the defect echo is a reflected ultrasonic beam from the ⁇ 0.5 mm artificial defect 311 in each ultrasonic transducer 111 of the phased array probe 110. Is received.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the present invention.
  • the maximum signal intensity of the defect echo received by each ultrasonic transducer 111 (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe 110 is shown as the defect echo. It is the figure shown as intensity
  • the horizontal axis represents each ultrasonic transducer 111 (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe 110, and the vertical axis represents defect echo intensity.
  • a defect echo having a large signal intensity is observed in the element number set as the transmission ultrasonic transducer 112 is 21 ch to 44 ch, but the other ultrasonic transducers 111 (ch 1 to ch 20, ch 45 to) are observed. It can be seen that also in ch 64), a defect echo having a signal intensity of a certain level or more is observed. This is because an ultrasonic transducer 111 other than the transmission ultrasonic transducer 112 is included in the reception ultrasonic transducer 114 in addition to the ultrasonic transducer 111 set as the transmission ultrasonic transducer 112, thereby causing an artificial defect 311. It is estimated that it can contribute to the improvement of the S / N ratio related to the reflected ultrasonic beam (defect echo).
  • FIG. 9A to 9D are diagrams illustrating an example of an acquisition process of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140 of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a diagram showing a state in which the ultrasonic beam 113 is transmitted from the phased array probe 110 of FIG. 1 to the calibration tube 300 for calibrating the welded steel pipe 200 of FIG.
  • the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIG. 9A also shows a case where the position of the second welded portion 310 is shifted in the circumferential direction of the calibration tube 300, and the reference position of the second welded portion 310 with respect to the phased array probe 110 is the first position 901.
  • the second position 902 is a position where the position of the second welded portion 310 is shifted from the first position 901 by an angle ⁇ in the clockwise direction in the circumferential direction of the calibration tube 300 (when the clockwise direction is a positive direction, the angle + ⁇ ).
  • a position where the position of the second welded portion 310 is shifted from the first position 901 by an angle ⁇ (angle ⁇ when the clockwise direction is a positive direction) counterclockwise in the circumferential direction of the calibration tube 300 is a third position 903.
  • the focusing position 113b of the ultrasonic beam 113 is set so as to be positioned at the second welding portion 310 when the second welding portion 310 is at the first position 901.
  • FIG. 9B shows the case where the second welded portion 310 exists at the first position 901 shown in FIG. 9A (that is, the deviation angle of the second welded portion 310 from the reference position with respect to the phased array probe 110 is 0 °).
  • FIG. 6 is a diagram showing the maximum signal intensity of the defect echo received by each ultrasonic transducer 111 (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe 110 as the defect echo intensity.
  • the transmission ultrasonic transducer 112 24 ultrasonic transducers 111 having element numbers of 21ch to 44ch are used.
  • FIG. 9C shows the case where the second welded portion 310 exists at the second position 902 shown in FIG. 9A (that is, when the deviation angle from the reference position of the second welded portion 310 with respect to the phased array probe 110 is + ⁇ ).
  • FIG. 4 is a diagram showing the maximum signal intensity of a defect echo received by each ultrasonic transducer 111 (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe 110 as the defect echo intensity.
  • FIG. 9D shows the case where the second welded portion 310 exists at the third position 903 shown in FIG. 9A (that is, the deviation angle of the second welded portion 310 from the reference position with respect to the phased array probe 110 is ⁇ ).
  • FIG. 6 is a diagram showing the maximum signal intensity of the defect echo received by each ultrasonic transducer 111 (element number: 1ch to 64ch) of the phased array probe 110 as the defect echo intensity.
  • the defect echo intensity peak exists in the ultrasonic transducer 111 near the center of the phased array probe 110.
  • 9C when the second welded portion 310 exists at the second position 902 (that is, when the deviation angle from the reference position of the second welded portion 310 with respect to the phased array probe 110 is + ⁇ ).
  • the peak of the defect echo intensity exists in the ultrasonic transducer 111 having a smaller element number than the vicinity of the center of the phased array probe 110.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 sets the n ultrasonic waves related to the transmission ultrasonic transducer 112.
  • M ultrasonic transducers including the transducer and larger than n are set as the reception ultrasonic transducer 114 to suppress a decrease in the SN ratio related to the reflected ultrasonic beam (defect echo) from the defect; did.
  • the SN ratio information 141 used when the reception ultrasonic transducer setting unit 122 sets the reception ultrasonic transducer 114 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140 of FIG. 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the first level value to the sixth level value are shown.
  • the larger the k value of the kth level value the larger the SN ratio.
  • the SN ratio information 141 the value of m in the m ultrasonic transducers 111 related to the reception ultrasonic transducer 114 with respect to the n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112.
  • the information which concerns on the S / N ratio acquired by changing is shown. Specifically, in FIG. 10, as in the case shown in FIG.
  • the phased array probe 110 having 64 ultrasonic transducers 111 (element numbers 1ch to 64ch) is used.
  • the element numbers are 21 ch to 44 ch.
  • 24 ultrasonic transducers 111 that is, when the same ultrasonic transducer 111 as the transmission ultrasonic transducer 112 is used
  • the 32 ultrasonic transducers 111 having element numbers of 17 ch to 48 ch are used.
  • 48 ultrasonic transducers 111 with element numbers 9ch to 56ch when using 64 ultrasonic transducers 111 with element numbers 1ch to 64ch, the S / N ratio for each The information concerning is shown.
  • the value of m in the m ultrasonic transducers 111 related to the reception ultrasonic transducer 114 is changed to the above-described 12, 24, 32, 48, and 64 to the SN ratio acquired.
  • the S / N ratio related to the reflected ultrasonic beam from the artificial defect 311 when the second welded portion 310 shown in FIG. 9A is arranged at the first circumferential position 901 (shift angle 0 °) of the calibration tube 300.
  • the second SN ratio 1002 that is the SN ratio related to the reflected ultrasonic beam from the artificial defect 311 when arranged at the two positions 902 and the second welded portion 310 shown in FIG. Counterclockwise from position 901
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes m ultrasonic transducers including the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 and larger than the n ultrasonic transducers. If it is set as 114, even if the position of the second welded part 310 (in other words, the welded part 210) is shifted in the circumferential direction of the calibration pipe 300 (in other words, the welded steel pipe 200), the artificial defect 311 ( In other words, it can be seen that a decrease in the SN ratio related to the reflected ultrasonic beam (defect echo) from the defect 211) can be suppressed.
  • other values of n for example, It is also assumed that the SN ratio information when the value of n is 12 or 32
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 sets the reception ultrasonic transducer 114 including the m ultrasonic transducers 111 using the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140.
  • a specific setting example of the reception ultrasonic transducer 114 by the reception ultrasonic transducer setting unit 122 will be described later with reference to FIGS.
  • the present invention is not limited to this embodiment, and the shift angle ⁇ is A configuration in which the angle is different from the deviation angle ⁇ is also included in the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of a processing procedure of the defect detection method by the defect detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the transmission / reception control unit 123 indicates the number of focusing regions for focusing the ultrasonic beam 113 in the thickness direction of the welded steel pipe 200 based on, for example, input information input from the input unit 150.
  • the number of areas R is set.
  • FIG. 12A to 12C show a first example in the case where the defect detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention performs the defect detection process by focusing the ultrasonic beam 113 on a predetermined focusing region in the thickness direction of the welded steel pipe 200.
  • FIG. FIG. 12A to 12C show a first example in the case where the defect detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention performs the defect detection process by focusing the ultrasonic beam 113 on a predetermined focusing region in the thickness direction of the welded steel pipe 200.
  • the ultrasonic beam 113 is scanned by dividing the thickness direction of the welded steel pipe 200 into three focused regions r1 to r3.
  • the steps of FIG. 11 described above are performed.
  • the focusing area number R is set to 3.
  • the element number of the phased array probe 110 is small in order to perform defect detection processing of the focusing region r1 close to the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 among the three focusing regions r1 to r3.
  • the ultrasonic beam 113 is transmitted from the transmission ultrasonic transducer 112 including the n ultrasonic transducers 111 on the side (ch1 side). Further, FIG.
  • FIG. 12B shows the vicinity of the center of the phased array probe 110 in order to perform the defect detection processing of the focusing region r2 located in the central portion in the thickness direction of the welded steel pipe 200 among the three focusing regions r1 to r3.
  • a case is shown in which an ultrasonic beam 113 is transmitted from a transmission ultrasonic transducer 112 composed of n ultrasonic transducers 111.
  • FIG. 12C shows the side of the phased array probe 110 having a larger element number in order to perform the defect detection processing of the converging region r3 close to the inner surface 200N of the welded steel pipe 200 among the three converging regions r1 to r3.
  • an ultrasonic beam 113 is transmitted from a transmission ultrasonic transducer 112 composed of n ultrasonic transducers 111 on the (chN side). That is, in the first example shown in FIGS. 12A to 12C, by sequentially changing the position of the transmission ultrasonic transducer 112 in the phased array probe 110, the focusing regions r1 to r3 in the thickness direction of the welded steel pipe 200 are changed. A case where the ultrasonic beam 113 is scanned is shown.
  • the storage unit 140 shown in FIG. 1 adopts a form in which the SN ratio information 141 shown in FIG. 10 is stored for each of the convergence regions r1 to r3.
  • FIGS. 13A to 13C show a second example in which the defect detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention performs the defect detection process by focusing the ultrasonic beam 113 on a predetermined focusing region in the thickness direction of the welded steel pipe 200.
  • FIG. 13A shows a phased array search by adjusting the transmission delay pattern 410 in order to perform defect detection processing of the converging region r1 close to the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 among the three converging regions r1 to r3.
  • FIG. 13B shows a phased array in which the transmission delay pattern 410 is adjusted in order to perform defect detection processing of the converging region r2 located in the central portion in the thickness direction of the welded steel pipe 200 among the three converging regions r1 to r3.
  • the case where the ultrasonic beam 113 is transmitted from the transmission ultrasonic transducer 112 including the n ultrasonic transducers 111 near the center of the probe 110 is shown. Further, FIG.
  • FIGS. 13A to 13C shows a phased array probe by adjusting the transmission delay pattern 410 in order to perform defect detection processing of the converging region r3 close to the inner surface 200N of the welded steel pipe 200 among the three converging regions r1 to r3.
  • a case is shown in which an ultrasonic beam 113 is transmitted from a transmission ultrasonic transducer 112 composed of n ultrasonic transducers 111 near the center of 110. That is, in the second example shown in FIGS. 13A to 13C, the position of the transmission ultrasonic transducer 112 in the phased array probe 110 is fixed to the central portion, and the transmission delay pattern 410 is sequentially changed to thereby change the welded steel pipe 200.
  • the ultrasonic beam 113 is scanned (scanned) in each of the converging regions r1 to r3 in the thickness direction.
  • the storage unit 140 shown in FIG. 1 adopts a form in which the SN ratio information 141 shown in FIG. 10 is stored for each of the converging regions r1 to r3.
  • step S2 the transmission / reception control unit 123 sets 1 to a variable r representing a transmission target convergence region in the thickness direction of the welded steel pipe 200.
  • 1 is set to the convergence region r to be transmitted.
  • the convergence region r1 shown in FIG. 12A is set, and in the case of the second example shown in FIGS. 13A to 13C, the convergence region r1 shown in FIG. 13A is set. Will be.
  • the transmission ultrasonic transducer setting unit 121 sets the transmission ultrasonic transducer 112 in the converging region r based on, for example, input information input from the input unit 150.
  • the transmission ultrasonic transducer setting unit 121 is a part of n ultrasonic transducers 111 of the plurality (N in the example shown in FIG. 1) constituting the phased array probe 110.
  • the ultrasonic transducer is set as the transmission ultrasonic transducer 112.
  • 24 ultrasonic vibrations of element numbers 21ch to 44ch are included. It is assumed that the child 111 is set as the transmission ultrasonic transducer 112.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 sets the reception ultrasonic transducer 114 in the convergence region r using the SN ratio information 141 of the convergence region r stored in the storage unit 140. .
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112, and receives m ultrasonic transducers 111 larger than n. Set as vibrator 114.
  • a specific setting example of the reception ultrasonic transducer 114 by the reception ultrasonic transducer setting unit 122 will be described later with reference to FIGS.
  • step S5 the transmitter 131 transmits the welding portion 210 from the transmission ultrasonic vibrator 112 set in step S3 via the outer surface 200G of the welded steel pipe 200 based on the control of the transmission / reception controller 123.
  • a process of transmitting the ultrasonic beam 113 toward the focusing region r is performed.
  • the transmission unit 131 does not reflect the ultrasonic beam 113 directly to the welded part 210 without being reflected by the inner surface 200N of the welded steel pipe 200. Incident vertically.
  • step S ⁇ b> 6 the receiving unit 132 sets a reflected ultrasonic beam that is the ultrasonic beam 113 reflected by the welded steel pipe 200 including the welded portion 210 in step S ⁇ b> 4 based on the control of the transmission / reception control unit 123.
  • a process of receiving via the reception ultrasonic transducer 114 is performed.
  • the defect determination unit 124 determines whether or not the defect 211 exists in the converging region r of the welded part 210 based on the reflected ultrasonic beam received in step S6.
  • the determination of the defect 211 based on the reflected ultrasonic beam by the defect determination unit 124 is a known technique as described in, for example, Patent Document 1, and thus detailed description thereof is omitted.
  • whether or not the defect 211 exists in the focusing region r of the welded part 210 depending on whether or not a signal based on the reflected ultrasonic beam is received in the time zone region of the defect echo shown in FIG. Can be considered.
  • it is determined that the defect 211 is present in the defect detection process of the convergence region r2, and the defect detection process of the convergence regions r1 and r3 is performed. It is determined that the defect 211 does not exist.
  • step S8 the display control unit 125 performs control to display the determination result regarding the presence or absence of the defect 211 in step S7 on the display unit 160.
  • step S9 the transmission / reception control unit 123 determines whether or not the variable r representing the transmission target convergence area is less than the number R of convergence areas set in step S1.
  • step S9 if the variable r representing the convergence area to be transmitted is less than the number R of convergence areas set in step S1 (S9 / YES), defect detection processing is still performed for all the convergence areas. It judges that it is not going, and progresses to step S10.
  • step S10 the transmission / reception control unit 123 adds 1 to the variable r representing the transmission target convergence region in the thickness direction of the welded steel pipe 200. As a result, a new focusing area r to be transmitted is set. Then, it returns to step S3 and processes after step S3 are performed about the convergence area
  • step S9 if the variable r representing the convergence area to be transmitted is not less than the number R of convergence areas set in step S1 (S9 / NO), defect detection processing is performed for all the convergence areas. 11 is finished, and the process of the flowchart of FIG.
  • FIG. 14 is a flowchart showing an example of a detailed processing procedure of the first setting process of the reception ultrasonic transducer 114 in step S4 of FIG.
  • step S ⁇ b> 411 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 selects the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140 from step S ⁇ b> 3 in FIG. 11.
  • the SN ratio information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the set transmission ultrasonic transducer 112 is acquired.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 extracts a value of m at which the first SN ratio is equal to or greater than a predetermined threshold in the SN ratio information acquired in step S411.
  • the fourth level value set as the predetermined threshold is an example of the SN ratio determined from the viewpoint of the detection accuracy of the defect 211.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines the difference between the first SN ratio and the second SN ratio and the first SN ratio from the value of m extracted in step S412.
  • the value of m that minimizes the difference between at least one of the differences from the third SN ratio is selected.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S413. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the first setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 14 ends.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of a detailed processing procedure of the second setting process of the reception ultrasonic transducer 114 in step S4 of FIG.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 selects the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140 from FIG. 11.
  • the SN ratio information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 is acquired.
  • the acquisition is also performed in consideration of the convergence region r to be transmitted.
  • step S421 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines that the first SN ratio, the second SN ratio, and the third SN ratio are equal to or greater than a predetermined threshold in the SN ratio information acquired in step S411.
  • the value of m is extracted.
  • the first SN ratio 1001, the second SN ratio 1002, and the third SN ratio 1003 are equal to or higher than a fourth level value that is a predetermined threshold value.
  • M 48, 64 is extracted as the value of.
  • the fourth level value set as the predetermined threshold is an example of the SN ratio determined from the viewpoint of the detection accuracy of the defect 211.
  • step S422 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines the difference between the first SN ratio and the second SN ratio and the first SN ratio from the value of m extracted in step S421.
  • the value of m that minimizes the difference between at least one of the differences from the third SN ratio is selected.
  • the difference between the first SN ratio 1001 and the second SN ratio 1002 and the first SN from the value of m (m 48, 64) extracted in step S421.
  • the value of m that minimizes the difference between at least one of the differences between the ratio 1001 and the third SN ratio 1003 is selected.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S422. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • m 64 is selected in FIG. 10
  • the second setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 15 ends.
  • FIG. 16 is a flowchart showing an example of a detailed processing procedure of the third setting process of the reception ultrasonic transducer 114 in step S4 of FIG.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 selects the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140 from FIG. 11.
  • the SN ratio information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 is acquired.
  • the acquisition is also performed in consideration of the convergence region r to be transmitted.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 extracts a value of m at which the first SN ratio is equal to or greater than a predetermined threshold in the SN ratio information acquired in step S411. .
  • m 24, 32, 48, and 64 are set as values of m at which the first SN ratio 1001 is equal to or higher than a fourth threshold value that is a predetermined threshold value. Extract.
  • step S431 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines the difference between the first SN ratio and the second SN ratio and the first SN ratio from the value of m extracted in step S412.
  • the value of m that minimizes the sum in the difference from the third SN ratio is selected.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines the difference between the first SN ratio and the second SN ratio and the first SN ratio from the value of m extracted in step S412.
  • the value of m that minimizes the sum in the difference from the third SN ratio is selected.
  • the difference between the first SN ratio 1001 and the second SN ratio 1002 among the values of m (m 24, 32, 48
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S431. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the third setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 16 is finished.
  • FIG. 17 is a flowchart showing an example of a detailed processing procedure of the fourth setting process of the reception ultrasonic transducer 114 in step S4 of FIG.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 selects the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140 from FIG. 11.
  • the SN ratio information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 is acquired.
  • the acquisition is also performed in consideration of the convergence region r to be transmitted.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 has the first SN ratio, the second SN ratio, and the third SN ratio in the SN ratio information acquired in step S411.
  • a value of m that is equal to or greater than a predetermined threshold is extracted.
  • the first SN ratio 1001, the second SN ratio 1002, and the third SN ratio 1003 are equal to or higher than a fourth level value that is a predetermined threshold value.
  • M 48, 64 is extracted as the value of.
  • step S441 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines the difference between the first SN ratio and the second SN ratio and the first SN ratio from the value of m extracted in step S421.
  • the value of m that minimizes the sum in the difference from the third SN ratio is selected.
  • the difference between the first SN ratio 1001 and the second SN ratio 1002 and the first SN from the value of m (m 48, 64) extracted in step S421.
  • the value of m that minimizes the sum in the difference between the ratio 1001 and the third SN ratio 1003 is selected. Specifically, in the example shown in FIG.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S441. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the fourth setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 17 ends.
  • the SN ratio information 141 shown in FIG. 10 is the SN ratio information when the ultrasonic beam 113 is transmitted to the center portion in the thickness direction of the calibration tube 300 as shown in FIG. 9A. Therefore, the SN ratio information 141 shown in FIG. This corresponds to the signal-to-noise ratio information used for performing the defect detection process of the convergence region r2 shown.
  • the information may be different from the signal-to-noise ratio information used for performing the defect detection process of the convergence region r2 illustrated in FIG.
  • the relationship between the number n of elements of the transmitting ultrasonic transducer 112 and the number m of elements of the receiving ultrasonic transducer 114 may be different from the case of the focusing region r2 shown in FIG. 10 (that is, m may change). Have sex).
  • FIGS. 12A to 12C and FIGS. 13A to 13C described above an example in which the number of convergence regions R is 3 is shown.
  • the present embodiment is not limited to this mode.
  • a mode of using a plurality other than 3 as the number of focusing areas R is also applicable to this embodiment.
  • the transmission unit 131 is a part of n ultrasonic waves among the plurality of ultrasonic transducers 111 constituting the phased array probe 110.
  • the transducer 111 is a transmission ultrasonic transducer 112, and an ultrasonic beam 113 is transmitted from the transmission ultrasonic transducer 112 to the welded portion 210 via the outer surface 200G of the welded steel pipe 200.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 considers the SN ratio related to the reflected ultrasonic beam when the welded portion 210 is displaced in the circumferential direction of the welded steel pipe 200 with respect to the phased array probe 110 (specifically).
  • the SN ratio information 141 (see, for example, the SN ratio information shown in FIG. 10) stored in the storage unit 140 includes n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112.
  • m ultrasonic transducers 111 larger than n are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the receiving unit 132 receives the reflected ultrasonic beam, which is the ultrasonic beam 113 reflected by the welded steel pipe 200 including the welded part 210, via the reception ultrasonic transducer 114, and the defect determining unit 124 is received by the receiving unit 132. Whether or not the defect 211 is present in the welded part 210 is determined based on the reflected ultrasonic beam received in step S2.
  • the reception ultrasonic transducer 114 is set in consideration of the SN ratio related to the reflected ultrasonic beam when the welded portion 210 is displaced in the circumferential direction of the welded steel pipe 200 with respect to the phased array probe 110. Therefore, as described with reference to FIG. 10, when the position of the welded portion 210 is shifted in the circumferential direction of the welded steel pipe 200 with respect to the assumed position, a decrease in the detection accuracy of the defect 211 is suppressed. can do.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 has the SN related to the reflected ultrasonic beam when the welded portion 210 is displaced in the circumferential direction of the welded steel pipe 200 with respect to the phased array probe 110.
  • the ratio specifically, refer to the SN ratio information 141 (for example, the SN ratio information shown in FIG. 10) stored in the storage unit 140)
  • n pieces of the transmission ultrasonic transducer 112 M ultrasonic transducers 111 that are larger than n and are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the present invention is not limited to this form.
  • the reflected ultrasonic beam is replaced with the SN ratio related to the reflected ultrasonic beam in the above-described embodiment of the present invention.
  • Such echo intensity can be applied.
  • a case where the echo intensity according to the reflected ultrasonic beam is applied will be described.
  • the storage unit 140 shown in FIG. 1 adopts a form in which echo intensity information is stored instead of the SN ratio information 141. And when employ
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes the echo intensity information applied in place of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140.
  • echo intensity information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 of FIG. 11 is acquired.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 determines that the first echo intensity applied in place of the first SN ratio described above is equal to or greater than a predetermined threshold in the echo intensity information acquired in step S411.
  • the fourth level value set as the predetermined threshold is an example of the echo intensity determined from the viewpoint of the detection accuracy of the defect 211.
  • step S413 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies the first echo intensity and the second SN ratio applied in place of the first SN ratio from the value of m extracted in step S412.
  • the difference between at least one of the difference between the second echo intensity applied instead of the difference and the difference between the first echo intensity and the third echo intensity applied instead of the third SN ratio is the smallest.
  • the value of m is selected.
  • the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 among the values of m (m 24, 32, 48, 64) extracted in step S412 and The difference between the second echo intensity applied in place of the second SN ratio 1002 and the third echo intensity applied instead of the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 and the third SN ratio 1003
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S413. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the first setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 14 ends.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies an echo applied in place of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140. From the intensity information, echo intensity information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 of FIG. 11 is acquired.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 uses the first echo intensity and the second SN ratio applied in place of the above-described first SN ratio in the echo intensity information acquired in step S411.
  • a value of m is extracted such that the second echo intensity applied instead of the third and the third echo intensity applied instead of the third SN ratio are equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 shown in FIG. 10 the second echo intensity applied in place of the second SN ratio 1002, and the third SN ratio.
  • M 48, 64 is extracted as the value of m at which the third echo intensity applied in place of 1003 is equal to or higher than the fourth threshold value which is a predetermined threshold value.
  • the fourth level value set as the predetermined threshold is an example of the SN ratio determined from the viewpoint of the detection accuracy of the defect 211.
  • step S422 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies the first echo intensity and the second SN ratio applied in place of the first SN ratio from the value of m extracted in step S421.
  • the difference between at least one of the difference between the second echo intensity applied instead of the difference and the difference between the first echo intensity and the third echo intensity applied instead of the third SN ratio is the smallest.
  • the value of m is selected.
  • the first echo intensity and the second SN applied from the value of m (m 48, 64) extracted in step S421 instead of the first SN ratio 1001.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S422. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • m 64 is selected in FIG. 10
  • the second setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 15 ends.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies an echo applied in place of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140. From the intensity information, echo intensity information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 of FIG. 11 is acquired.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 uses the first echo intensity applied in place of the first SN ratio described above in the echo intensity information acquired in step S411.
  • step S431 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies the first echo intensity and the second SN ratio applied in place of the first SN ratio from the value of m extracted in step S412.
  • the value of m that minimizes the sum of the difference between the second echo intensity applied instead of and the difference between the first echo intensity and the third echo intensity applied instead of the third SN ratio is selected. .
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies the first echo intensity and the second SN ratio applied in place of the first SN ratio from the value of m extracted in step S412.
  • the value of m that minimizes the sum of the difference between the second echo intensity applied instead of and the difference between the first echo intensity and the third echo intensity applied instead of the third SN ratio is selected. .
  • the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 among the values of m (m 24, 32, 48, 64) extracted in step S412 and The difference between the second echo intensity applied in place of the second SN ratio 1002 and the third echo intensity applied instead of the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 and the third SN ratio 1003
  • the value of m with the smallest sum in the difference from the echo intensity is selected.
  • the total difference in the difference between the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 and the third echo intensity applied in place of the third SN ratio 1003 is the smallest.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S431. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the third setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 16 is finished.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 applies an echo applied in place of the SN ratio information 141 stored in the storage unit 140. From the intensity information, echo intensity information corresponding to the n ultrasonic transducers related to the transmission ultrasonic transducer 112 set in step S3 of FIG. 11 is acquired.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 uses the first echo intensity applied in place of the first SN ratio described above in the echo intensity information acquired in step S411, A value of m is extracted such that the second echo intensity applied in place of the second SN ratio and the third echo intensity applied in place of the third SN ratio are equal to or greater than a predetermined threshold.
  • a predetermined threshold Specifically, here, the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 shown in FIG. 10, the second echo intensity applied in place of the second SN ratio 1002, and the third SN ratio.
  • M 48, 64 is extracted as the value of m at which the third echo intensity applied in place of 1003 is equal to or higher than the fourth threshold value which is a predetermined threshold value.
  • step S441 the reception ultrasonic transducer setting unit 122 uses the first echo intensity and the second SN ratio applied in place of the first SN ratio from the value of m extracted in step S421.
  • the value of m that minimizes the sum of the difference between the second echo intensity applied instead of and the difference between the first echo intensity and the third echo intensity applied instead of the third SN ratio is selected.
  • the first echo intensity and the second SN applied from the value of m (m 48, 64) extracted in step S421 instead of the first SN ratio 1001.
  • the value of m that minimizes the sum of the differences is selected.
  • the total difference in the difference between the first echo intensity applied in place of the first SN ratio 1001 and the third echo intensity applied in place of the third SN ratio 1003 is the smallest.
  • the reception ultrasonic transducer setting unit 122 includes n ultrasonic transducers 111 related to the transmission ultrasonic transducer 112 and n based on the value of m selected in step S441. Larger than m ultrasonic transducers 111 are set as reception ultrasonic transducers 114.
  • the fourth setting process of the reception ultrasonic transducer 114 shown in FIG. 17 ends.
  • the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.

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Abstract

フェイズドアレイ探触子（１１０）の一部のｎ個の超音波振動子（１１１）からなる送信超音波振動子（１１２）から溶接部（２１０）に向けて超音波ビーム（１１３）を送信する送信部（１３１）と、溶接部（２１０）を含む溶接鋼管（２００）で反射した反射超音波ビームを、送信超音波振動子（１１２）に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子（１１１）で構成された受信超音波振動子（１１４）を介して受信する受信部（１３２）と、受信部（１３２）で受信した反射超音波ビームに基づいて溶接部（２１０）に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定部（１２４）を備える。

Description

欠陥検出装置、欠陥検出方法及びプログラム
　本発明は、溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置及び欠陥検出方法、当該欠陥検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
　電縫鋼管等の溶接鋼管では、溶接部（溶接面）の品質が非常に重要である。この溶接鋼管の溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する技術として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。具体的に、特許文献１には、フェイズドアレイ探触子を構成する複数の超音波振動子のうちの一部の超音波振動子からなる探傷用超音波振動子群から、溶接鋼管の外表面を介して溶接部に向けて超音波ビームを送信し、溶接部を含む溶接鋼管で反射した超音波ビームを、当該超音波ビームを送信した探傷用超音波振動子群を介して受信し、当該受信した超音波ビームに基づき溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する技術が記載されている。
特開２０１６－３８３６１号公報
　溶接鋼管の製造工程において溶接部の欠陥検査を行う際に、溶接鋼管によっては溶接部の位置が溶接鋼管の周方向にずれることがある。この点、特許文献１に記載の技術では、溶接部に向けて超音波ビームを送信した超音波振動子群と同じ超音波振動子群を用いて、溶接部を含む溶接鋼管で反射した反射超音波ビームを受信しているため、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合には、溶接部に存在する欠陥からの反射超音波ビームを適切に受信することが困難であった。即ち、特許文献１に記載の技術では、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合には、欠陥の検出精度が低下してしまうという問題があった。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、フェイズドアレイ探触子を用いて溶接鋼管の溶接部の欠陥検査を行う際に、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合に欠陥の検出精度の低下を抑制できる仕組みを提供することを目的とする。
　本発明の欠陥検出装置は、溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置であって、前記溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子と、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信手段と、前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信手段と、前記受信手段で受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定手段と、を有する。
　また、本発明は、上述した欠陥検出装置による欠陥検出方法、及び、当該欠陥検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
　本発明によれば、フェイズドアレイ探触子を用いて溶接鋼管の溶接部の欠陥検査を行う際に、溶接部の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管の周方向にずれていた場合に欠陥の検出精度の低下を抑制することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置の概略構成の一例を示す図である。 図２Ａは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部の位置の特定方法の一例を示す図である。 図２Ｂは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部の位置の特定方法の一例を示す図である。 図２Ｃは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部の位置の特定方法の一例を示す図である。 図３Ａは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部の位置に対して、図１に示すフェイズドアレイ探触子から超音波ビームを送信した場合の様子を示す図である。 図３Ｂは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部の位置に対して、図１に示すフェイズドアレイ探触子から超音波ビームを送信した場合の様子を示す図である。 図４は、本発明の実施形態を示し、図１の送受信制御部による超音波ビームの送信に係る送信超音波振動子の送信遅延パターン及び反射超音波ビームの受信に係る受信超音波振動子の受信遅延パターンの設定例を示す図である。 図５は、本発明の実施形態を示し、図１の溶接鋼管を校正するための校正管に対して図１のフェイズドアレイ探触子から超音波ビームを送信する様子を示す図である。 図６は、参考例を示し、図５に示す送信超音波振動子の数ｎを逐次変更するとともに、受信超音波振動子を送信超音波振動子と同じとした場合の、人工欠陥からの反射超音波ビームに係るＳＮ比を示す図である。 図７は、本発明の実施形態を示し、図５に示す送信超音波振動子の数ｎを所定数とするとともに、フェイズドアレイ探触子の各超音波振動子で受信した反射超音波ビームに係るＢスキャン画像を示す図である。 図８は、本発明の実施形態を示し、図７の場合においてフェイズドアレイ探触子の各超音波振動子（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。 図９Ａは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図９Ｂは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図９Ｃは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図９Ｄは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶するＳＮ比情報の取得処理の一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部に記憶されているＳＮ比情報の一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置による欠陥検出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１２Ａは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。 図１２Ｂは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。 図１２Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。 図１３Ａは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。 図１３Ｂは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。 図１３Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置において、溶接鋼管の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビームを集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。 図１４は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第１の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１５は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第２の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１６は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第３の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１７は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子の第４の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。
　以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００の概略構成の一例を示す図である。この欠陥検出装置１００は、電縫鋼管等の溶接鋼管２００の管軸方向に沿って形成された溶接部（溶接面）２１０に存在する欠陥２１１を検出するための装置である。また、図１には、溶接鋼管２００の断面（より詳細には、溶接鋼管２００の断面のうちの溶接部２１０付近）を示している。なお、図１では、説明を分かりやすくするために、溶接部２１０の内部に欠陥２１１が存在している例を示しているが、溶接鋼管２００によっては溶接部２１０の内部に欠陥２１１が存在していないものもある。また、本実施形態においては、溶接鋼管２００の外径は、例えば３８．１ｍｍ～１１４．３ｍｍが好適であり、溶接鋼管２００の厚み（外表面２００Ｇと内表面２００Ｎとの間の長さ）は、例えば１．６ｍｍ～１０ｍｍが好適である。
　本実施形態に係る欠陥検出装置１００は、図１に示すように、フェイズドアレイ探触子１１０、制御・処理部１２０、送受信部１３０、記憶部１４０、入力部１５０、及び、表示部１６０を有して構成されている。
　フェイズドアレイ探触子１１０は、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇの外側に設置され、複数の超音波振動子１１１が配列されて形成されている。具体的に、図１には、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１として、ｃｈ１からｃｈＮまでのＮ個の超音波振動子が形成されている例を示している。また、図１には、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇを介して溶接部２１０に向けて超音波ビーム１１３を送信する送信超音波振動子１１２が示されている。この際、図１に示す超音波ビーム１１３は、溶接部２１０の１点に集束するように描かれているが、これは飽くまでも設定上の経路を示しているものであり、実際にはフェイズドアレイ探触子１１０の仕様（例えば、超音波振動子１１１の幅や周波数、個数等）によっては、溶接部２１０の１点に集束しないこともあり得る。そのため、本実施形態では、溶接鋼管２００の厚み方向において、超音波ビーム１１３が溶接部２１０に集束する部分を集束領域として記載する。さらに、図１には、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、溶接部２１０を含む溶接鋼管２００で反射した超音波ビーム１１３である反射超音波ビーム（以下、単に「反射超音波ビーム」と記載することがある。）を受信する受信超音波振動子１１４が示されている。また、フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間には、超音波ビーム１１３を効率的に伝播させるための媒体として、例えば水が存在している。
　制御・処理部１２０は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、欠陥検出装置１００の各構成部を制御し、欠陥検出装置１００の動作を統括的に制御する。また、制御・処理部１２０は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、各種の処理を行う。この制御・処理部１２０は、図１に示すように、送信超音波振動子設定部１２１、受信超音波振動子設定部１２２、送受信制御部１２３、欠陥判定部１２４、及び、表示制御部１２５を有して構成されている。
　送信超音波振動子設定部１２１は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数（図１に示す例ではＮ個）の超音波振動子１１１のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子１１２として設定する。
　受信超音波振動子設定部１２２は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１の中から、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定する。この際、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１を考慮して、受信超音波振動子１１４を設定する。
　送受信制御部１２３は、例えば入力部１５０から入力された入力情報、並びに、送信超音波振動子設定部１２１及び受信超音波振動子設定部１２２で設定された情報に基づいて、送受信部１３０の制御を行う。具体的に、送受信制御部１２３は、送受信部１３０の送信部１３１に対して、送信超音波振動子設定部１２１で設定された送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信させる制御を行う。また、送受信制御部１２３は、送受信部１３０の受信部１３２に対して、受信超音波振動子設定部１２２で設定された受信超音波振動子１１４に反射超音波ビームを受信させる制御を行う。
　欠陥判定部１２４は、送受信部１３０の受信部１３２で受信した反射超音波ビームに基づいて、溶接部２１０に欠陥２１１が存在するか否かを判定する。
　表示制御部１２５は、欠陥判定部１２４による欠陥２１１の判定結果を表示部１６０に表示する制御を行う。さらに、表示制御部１２５は、必要に応じて、各種の情報を表示部１６０に表示する制御を行う。
　送受信部１３０は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、溶接鋼管２００との間で超音波ビームの送受信を行う。この送受信部１３０は、送信部１３１、及び、受信部１３２を有して構成されている。送信部１３１は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、送信超音波振動子設定部１２１で設定された送信超音波振動子１１２から、超音波ビーム１１３を送信する処理を行う。本実施形態では、送信部１３１は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇから溶接鋼管内に入射した超音波ビーム１１３が溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射することなく溶接部２１０に対して略垂直に直接入射し且つ溶接部２１０で集束するように、送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する処理を行う。具体的に、本実施形態では、送信部１３１は、送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信して、この超音波ビーム１１３を、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇにおける入射軸１１３ａに対して角度θ（図１に示す例では、約７０°）で屈折させて、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射させることなく直接溶接部２１０に略垂直に入射させる。また、受信部１３２は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうち、受信超音波振動子設定部１２２で設定された受信超音波振動子１１４を介して、反射超音波ビームを受信する処理を行う。
　記憶部１４０は、受信超音波振動子設定部１２２が受信超音波振動子１１４を設定する際に用いるＳＮ比情報１４１を記憶している。このＳＮ比情報１４１については、図１０を用いて後述する。さらに、記憶部１４０は、制御・処理部１２０で用いる各種の情報やプログラム等、また、制御・処理部１２０の処理で得られた各種の情報等を記憶する。
　入力部１５０は、例えば、ユーザにより操作入力された入力情報を制御・処理部１２０に入力する。
　表示部１６０は、表示制御部１２５の制御に基づいて、欠陥判定部１２４による欠陥２１１の判定結果を表示する。さらに、表示部１６０は、表示制御部１２５の制御に基づいて、各種の情報を表示する。
　次に、溶接鋼管２００の周方向における溶接部２１０の位置ずれについて、図２Ａ～図２Ｃ、図３を用いて説明する。
　図２Ａ～図２Ｃは、本発明の実施形態を示し、図１に示す溶接部２１０の位置の特定方法の一例を示す図である。図２Ａは、例えば帯状の鋼板（帯鋼）を溶接部２１０で溶接して溶接鋼管２００を製造した場合の一例を示す模式図である。この図２Ａに示すように、溶接時には、溶接部２１０にビードと呼ばれる盛り上がった部分が形成される。
　図２Ｂは、溶接部２１０の位置を特定するための一例として、図２Ａに示すビードを切削して当該切削面に対して光照射を行った上で当該切削面をラインカメラで撮影する様子を示す図である。また、図２Ｃは、図２Ｂに示すラインカメラで撮影された切削面画像の輝度プロファイルの一例を示す図である。この際、切削面の中心点では、照射した光がより乱反射すること等に起因して輝度が低下するため、この図２Ｃに示す例では、輝度が最も低下する位置を溶接部２１０の位置として特定する。即ち、この図２Ｃでは、切削面における切削幅の中心点を溶接部２１０の位置として特定する例を示している。この図２Ａ～図２Ｃに示す方法で溶接部２１０の位置を特定するのは、ビードを切削した後に溶接部２１０の位置を直接計測して決定することが困難である場合が多いからである。
　図３Ａ及び図３Ｂは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に対して、図１に示すフェイズドアレイ探触子１１０から超音波ビーム１１３を送信した場合の様子を示す図である。図３Ａは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置（切削幅中心）に、実際に溶接部２１０が位置する場合を示している。この図３Ａに示す場合、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に実際に溶接部２１０が位置しているため、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３が集束するように制御することにより、実際の溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂを設定することができる。これに対して、図３Ｂは、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置（切削幅中心）に対して、実際の溶接部２１０の位置が溶接鋼管２００の周方向にずれている場合を示している。この図３Ｂに示す場合、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に対して実際の溶接部２１０の位置が溶接鋼管２００の周方向にずれているため、図２Ｃに示す方法で特定した溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３が集束するように制御すると、実際の溶接部２１０の位置に超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂを設定することができない。このため、この図３Ｂに示す場合には、欠陥２１１の検出精度の低下が懸念される。そして、この図３Ｂに示す場合において欠陥２１１の検出精度の低下を抑制すべく、本実施形態においては、受信超音波振動子設定部１２２において、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定するようにしている。
　次に、送受信制御部１２３による超音波ビーム１１３の送信に係る送信超音波振動子１１２の送信遅延パターン及び反射超音波ビームの受信に係る受信超音波振動子１１４の受信遅延パターンの設定について、図４を用いて説明する。
　図４は、本発明の実施形態を示し、図１の送受信制御部１２３による超音波ビーム１１３の送信に係る送信超音波振動子１１２の送信遅延パターン４１０及び反射超音波ビームの受信に係る受信超音波振動子１１４の受信遅延パターン４２０の設定例を示す図である。なお、図４に示す送信遅延パターン４１０及び受信遅延パターン４２０は、飽くまでも一例を示したものであり、本実施形態においては、この図４に示す態様に限定されるものではない。
　具体的に、送受信制御部１２３は、例えば以下の要素を考慮して、送信遅延パターン４１０及び受信遅延パターン４２０を設定する。
・送信超音波振動子１１２の数（ｎ）
・受信超音波振動子１１４の数（ｍ）
・溶接鋼管２００の外径
・溶接鋼管２００の厚み（外表面２００Ｇと内表面２００Ｎとの間の長さ）
・フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の幾何学的位置関係
・角度θと超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂ
・フェイズドアレイ探触子１１０の仕様（周波数、ピッチ、素子数、素子サイズ等）
・フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間に存在する媒体（水）の物性値（超音波ビーム１１３が伝搬する音速等）
・溶接鋼管２００の鋼材の物性値（超音波ビーム１１３が伝搬する音速等）
　具体的に、本実施形態では、送受信制御部１２３は、超音波ビーム１１３を、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇにおける入射軸１１３ａに対して角度θ（図４に示す例では、約７０°）で屈折させて、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射させることなく直接溶接部２１０に略垂直に入射させるべく、送信遅延パターン４１０を設定する。
　この際、フェイズドアレイ探触子１１０の位置は、例えば以下のようにして設定する。
　まず、指定された超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂに基づき溶接部２１０に直交する線を溶接鋼管２００の外表面２００Ｇに向かって延長する。そして、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇにおいてスネルの法則に基づく屈折角度θで線をフェイズドアレイ探触子１１０の方向に延長する。そして、当該延長線上にフェイズドアレイ探触子１１０の中心が位置し、且つ、当該延長線と超音波振動子１１１の配置面とが直交するように、フェイズドアレイ探触子１１０を配置する。
　また、フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間の距離（水距離）は、溶接部２１０に存在する欠陥２１１からの反射超音波ビームの伝搬時間によって影響される検査時間（水距離が長ければ伝搬時間、即ち検査時間が長くなる）や、フェイズドアレイ探触子１１０と溶接鋼管２００の外表面２００Ｇとの間で往復する残響エコーの影響が無視できること等を考慮して決定する。
　次に、記憶部１４０に記憶するＳＮ比情報１４１について、図５～図１０を用いて説明する。
　図５は、本発明の実施形態を示し、図１の溶接鋼管２００を校正するための校正管３００に対して図１のフェイズドアレイ探触子１１０から超音波ビーム１１３を送信する様子を示す図である。この図５に示す校正管（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｐｉｐｅ）３００は、図１に示す溶接鋼管２００を校正するための鋼管であって、溶接鋼管２００の溶接部２１０に相当する第２溶接部３１０に人工欠陥３１１を形成した鋼管である。この際、人工欠陥３１１としては、所定の大きさの貫通穴を形成する。
　図６は、参考例を示し、図５に示す送信超音波振動子１１２の数ｎを逐次変更するとともに、受信超音波振動子１１４を送信超音波振動子１１２と同じとした場合の、人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比を示す図である。この図６の縦軸のＳＮ比に関して、第１レベル値～第６レベル値が示されているが、第ｋレベル値のｋの値が大きくなる程、ＳＮ比が大きいことを示している。
　一般的に、集束型のフェイズドアレイ探触子１１０と集束位置１１３ｂにおける音圧・感度の関係は、フェイズドアレイ探触子１１０から集束位置１１３ｂまでの距離が一定であれば、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が大きいほど音圧・感度が高くなると考えられる。即ち、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が大きいほど、ＳＮ比が大きくなると予想される。しかしながら、図６では、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が増加するにつれてある範囲ではＳＮ比が増加して最大となるが、その後は、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）が増加するにつれてＳＮ比が減少している。これは、駆動させる超音波振動子１１１の数（送受信ｃｈ数）を増加させることに伴ってフェイズドアレイ探触子１１０の中心から離れる方向に駆動させる超音波振動子１１１を増やすことになり、そのため、ある範囲を超えて増加する超音波振動子１１１はＳＮ比の向上に寄与せずに、むしろノイズの増加の要因になっていると考えられる。また、駆動させる超音波振動子１１１の位置によっては、発信する超音波が図５の外表面３００Ｇに入射する角度が異なり、それによる往復音圧通過率が変化することも要因の１つである（例えば、入射角度が大きくなる外側（具体的にはｃｈＮに向かう方向）の超音波振動子１１１では通過率が小さくなる）。
　図７は、本発明の実施形態を示し、図５に示す送信超音波振動子１１２の数ｎを所定数とするとともに、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１で受信した反射超音波ビームに係るＢスキャン画像を示す図である。具体的に、図７では、フェイズドアレイ探触子１１０として、超音波振動子１１１の総数が６４のものを使用した。また、図７では、送信超音波振動子１１２を、２４個の超音波振動子１１１（具体的には、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈ）とした。また、図７では、校正管３００の厚み方向の中央部に対して、屈折角度θ＝７０°で超音波ビーム１１３が集束するように設定した送信遅延パターン４１０で送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信した。そして、図７は、上述した条件で、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）において受信した反射超音波ビームの波形に基づくＢスキャン画像を示したものである。
　図７において、外表面エコーと記載された領域において色の付された部分が、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１において、校正管３００の外表面３００Ｇからの反射超音波ビームを受信したことを示している。また、図７において、欠陥エコーと記載された領域において色の付された部分が、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１において、φ０．５ｍｍの人工欠陥３１１からの反射超音波ビームを受信したことを示している。
　図８は、本発明の実施形態を示し、図７の場合においてフェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。具体的に、図８では、横軸をフェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）とし、縦軸を欠陥エコー強度としている。
　図８によれば、送信超音波振動子１１２として設定した素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈ）において信号強度が大きい欠陥エコーが観測されるが、それ以外の超音波振動子１１１（ｃｈ１～ｃｈ２０，ｃｈ４５～ｃｈ６４）においても、一定以上の信号強度の欠陥エコーが観測されることがわかる。このことは、送信超音波振動子１１２として設定した超音波振動子１１１に加えて、送信超音波振動子１１２以外の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４に含めることにより、人工欠陥３１１からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比の向上に寄与しうることが推測される。
　図９Ａ～図９Ｄは、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部１４０に記憶するＳＮ比情報１４１の取得処理の一例を示す図である。
　図９Ａは、図１の溶接鋼管２００を校正するための校正管３００に対して図１のフェイズドアレイ探触子１１０から超音波ビーム１１３を送信する様子を示す図である。この図９Ａにおいて、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。また、この図９Ａでは、第２溶接部３１０の位置が校正管３００の周方向にずれた場合も示しており、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置を第１位置９０１とし、第２溶接部３１０の位置が第１位置９０１から校正管３００の周方向に時計回りに角度α（時計回りを＋方向とすると、角度＋α）だけずれた位置を第２位置９０２とし、第２溶接部３１０の位置が第１位置９０１から校正管３００の周方向に反時計回りに角度β（時計回りを＋方向とすると、角度－β）だけずれた位置を第３位置９０３としている。また、超音波ビーム１１３の集束位置１１３ｂは、第２溶接部３１０が第１位置９０１にある場合に第２溶接部３１０に位置するように設定している。
　図９Ｂは、図９Ａに示す第１位置９０１に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が０°の場合）に、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。この図９Ｂでは、図８の場合と同様に、送信超音波振動子１１２としては、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いている。
　図９Ｃは、図９Ａに示す第２位置９０２に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が＋αの場合）に、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。この図９Ｃでは、図８の場合と同様に、送信超音波振動子１１２としては、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いている。また、この図９Ｃでは、ずれ角度＋αを＋４°としている。このずれ角度＋α＝＋４°は、例えば、溶接鋼管２００の製造工程における溶接部２１０とフェイズドアレイ探触子１１０との位置関係に基づく誤差を考慮したものである。
　図９Ｄは、図９Ａに示す第３位置９０３に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が－βの場合）に、フェイズドアレイ探触子１１０の各超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）で受信した欠陥エコーの最大信号強度を欠陥エコー強度として示した図である。この図９Ｄでは、図８の場合と同様に、送信超音波振動子１１２としては、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いている。また、この図９Ｄでは、ずれ角度－βを－４°（＝－α）としている。このずれ角度－β＝－４°は、例えば、溶接鋼管２００の製造工程における溶接部２１０とフェイズドアレイ探触子１１０との位置関係に基づく誤差を考慮したものである。
　図９Ｂに示す、第１位置９０１に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が０°の場合）には、欠陥エコー強度のピークは、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近の超音波振動子１１１に存在している。
　また、図９Ｃに示す、第２位置９０２に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が＋αの場合）には、欠陥エコー強度のピークは、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近よりも素子番号が小さい超音波振動子１１１に存在している。
　また、図９Ｄに示す、第３位置９０３に第２溶接部３１０が存在する場合（即ち、フェイズドアレイ探触子１１０に対する第２溶接部３１０の基準位置からのずれ角度が－β（＝－α）の場合）には、欠陥エコー強度のピークは、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近よりも素子番号が大きい超音波振動子１１１に存在している。
　以上のことから、従来技術のように受信超音波振動子１１４として送信超音波振動子１１２と同じ超音波振動子１１１を用いた場合には、この図９Ｂ～図９Ｄに示す欠陥エコー強度のピークの移動に伴い、欠陥からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比が低下してしまうことがわかった。そこで、本実施形態では、この図９Ｂ～図９Ｄに示す欠陥エコー強度のピークの移動を考慮して、受信超音波振動子設定部１２２は、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定し、欠陥からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比の低下を抑制することとした。この受信超音波振動子設定部１２２が受信超音波振動子１１４を設定する際に用いるＳＮ比情報１４１について、図１０を用いて説明する。
　図１０は、本発明の実施形態を示し、図１の記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の一例を示す図である。この図１０の縦軸のＳＮ比に関して、第１レベル値～第６レベル値が示されているが、第ｋレベル値のｋの値が大きくなる程、ＳＮ比が大きいことを示している。この図１０では、ＳＮ比情報１４１として、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１に対して受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１におけるｍの値を変更して取得したＳＮ比に係る情報を示している。具体的に、図１０では、図９に示した場合と同様に、フェイズドアレイ探触子１１０としては６４個の超音波振動子１１１（素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈ）を備えたものを使用し、また、送信超音波振動子１１２としては素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個（即ち、ｎ＝２４）の超音波振動子１１１を用いている。
　また、図１０では、受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１として、素子番号が２７ｃｈ～３８ｃｈの１２個の超音波振動子１１１を用いた場合、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を用いた場合（即ち、送信超音波振動子１１２と同じ超音波振動子１１１を用いた場合）、素子番号が１７ｃｈ～４８ｃｈの３２個の超音波振動子１１１を用いた場合、素子番号が９ｃｈ～５６ｃｈの４８個の超音波振動子１１１を用いた場合、素子番号が１ｃｈ～６４ｃｈの６４個の超音波振動子１１１を用いた場合のそれぞれについてのＳＮ比に係る情報を示している。
　また、図１０では、受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１におけるｍの値を、上述した１２，２４，３２，４８，６４のそれぞれに変更して取得したＳＮ比に係る情報として、図９Ａに示す第２溶接部３１０を校正管３００の周方向の第１位置９０１（ずれ角度＝０°）に配置した場合の人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比である第１のＳＮ比１００１と、図９Ａに示す第２溶接部３１０を校正管３００の周方向に第１位置９０１から時計回りに角度α（ずれ角度＝＋α＝＋４°）だけずらした第２位置９０２に配置した場合の人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比である第２のＳＮ比１００２と、図９Ａに示す第２溶接部３１０を校正管３００の周方向に第１位置９０１から反時計回りに角度β（ずれ角度＝－β＝－４°（＝－α））だけずらした第３位置９０３に配置した場合の人工欠陥３１１からの反射超音波ビームに係るＳＮ比である第３のＳＮ比１００３を示している。また、図１０では、受信超音波振動子１１４に係るｍ個の超音波振動子１１１におけるｍの値を、上述した１２，２４，３２，４８，６４のそれぞれに変更したそれぞれの場合について、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差、及び、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差も、記載している。
　この図１０によれば、受信超音波振動子１１４として送信超音波振動子１１２と同じ超音波振動子１１１を用いた場合（送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝２４の場合）よりも、受信超音波振動子１１４として送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を用いた場合（送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝３２の場合や、送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝４８の場合、送信超音波振動子１１２がｎ＝２４で受信超音波振動子１１４がｍ＝６４の場合）の方が、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２または第３のＳＮ比１００３との差が小さくなることがわかった。このことから、受信超音波振動子設定部１２２において、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子を受信超音波振動子１１４として設定すれば、第２溶接部３１０（換言すれば、溶接部２１０）の位置が校正管３００（換言すれば、溶接鋼管２００）の周方向にずれていた場合においても、人工欠陥３１１（換言すれば、欠陥２１１）からの反射超音波ビーム（欠陥エコー）に係るＳＮ比の低下を抑制できることがわかる。
　なお、図１０では、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１として、ｎ＝２４の場合のＳＮ比情報を示したが、本実施形態においては、図１の記憶部１４０にＳＮ比情報１４１として記憶されているＳＮ比情報はこのｎ＝２４の場合に限定されるものではなく、このｎ＝２４の場合のＳＮ比情報に加えて、他のｎの値（例えば、ｎの値が１２や３２等）の場合のＳＮ比情報も記憶されているものとする。そして、受信超音波振動子設定部１２２は、この記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１を使用して、ｍ個の超音波振動子１１１からなる受信超音波振動子１１４を設定する。この受信超音波振動子設定部１２２による受信超音波振動子１１４の具体的な設定例については、図１４～図１７を用いて後述する。
　また、図９及び図１０に示す例では、ずれ角度βをずれ角度αと同じ角度とした例について説明を行ったが、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、ずれ角度βをずれ角度αと異なる角度とする形態も、本発明に含まれるものである。
　次に、本実施形態に係る欠陥検出装置１００による欠陥検出方法の処理手順について説明する。
　図１１は、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００による欠陥検出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
　まず、図１１のステップＳ１において、送受信制御部１２３は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、溶接鋼管２００の厚み方向において超音波ビーム１１３を集束させる集束領域の数を示す集束領域数Ｒを設定する。
　図１２Ａ～図１２Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００において、溶接鋼管２００の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビーム１１３を集束させて欠陥検出処理を行う場合の第１例を示す図である。
　この図１２Ａ～図１２Ｃでは、溶接鋼管２００の厚み方向を３つの集束領域ｒ１～ｒ３に分けて超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示しており、この場合、上述した図１１のステップＳ１において集束領域数Ｒが３と設定されることになる。具体的に、図１２Ａは、３つの集束領域ｒ１～ｒ３のうち、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇに近い集束領域ｒ１の欠陥検出処理を行うために、フェイズドアレイ探触子１１０の素子番号が小さい側（ｃｈ１側）のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１２Ｂは、３つの集束領域ｒ１～ｒ３のうち、溶接鋼管２００の厚み方向の中央部に位置する集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１２Ｃは、３つの集束領域ｒ１～ｒ３のうち、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎに近い集束領域ｒ３の欠陥検出処理を行うために、フェイズドアレイ探触子１１０の素子番号が大きい側（ｃｈＮ側）のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。即ち、図１２Ａ～図１２Ｃに示す第１例では、フェイズドアレイ探触子１１０における送信超音波振動子１１２の位置を順次変更することによって、溶接鋼管２００の厚み方向における各集束領域ｒ１～ｒ３に超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示している。
　この図１２Ａ～図１２Ｃに示す第１例の場合、図１の記憶部１４０には、集束領域ｒ１～ｒ３ごとに、図１０に示すＳＮ比情報１４１が記憶されている形態を採る。
　図１３Ａ～図１３Ｃは、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置１００において、溶接鋼管２００の厚み方向における所定の集束領域に超音波ビーム１１３を集束させて欠陥検出処理を行う場合の第２例を示す図である。
　この図１３Ａ～図１３Ｃにおいても、上述した図１２Ａ～図１２Ｃの場合と同様に、溶接鋼管２００の厚み方向を３つの集束領域ｒ１～ｒ３に分けて超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示しており、この場合、上述した図１１のステップＳ１において集束領域数Ｒが３と設定されることになる。具体的に、図１３Ａは、３つの集束領域ｒ１～ｒ３のうち、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇに近い集束領域ｒ１の欠陥検出処理を行うために送信遅延パターン４１０を調整して、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１３Ｂは、３つの集束領域ｒ１～ｒ３のうち、溶接鋼管２００の厚み方向の中央部に位置する集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために送信遅延パターン４１０を調整して、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。また、図１３Ｃは、３つの集束領域ｒ１～ｒ３のうち、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎに近い集束領域ｒ３の欠陥検出処理を行うために送信遅延パターン４１０を調整して、フェイズドアレイ探触子１１０の中心付近のｎ個の超音波振動子１１１で構成される送信超音波振動子１１２から超音波ビーム１１３を送信する場合を示している。即ち、図１３Ａ～図１３Ｃに示す第２例では、フェイズドアレイ探触子１１０における送信超音波振動子１１２の位置を中央部に固定して送信遅延パターン４１０を順次変更することによって、溶接鋼管２００の厚み方向における各集束領域ｒ１～ｒ３に超音波ビーム１１３を走査（スキャン）する場合を示している。
　この図１３Ａ～図１３Ｃに示す第２例の場合、図１の記憶部１４０には、集束領域ｒ１～ｒ３ごとに、図１０に示すＳＮ比情報１４１が記憶されている形態を採る。
　ここで、再び、図１１の説明に戻る。
　ステップＳ１の処理が終了すると、続いて、ステップＳ２において、送受信制御部１２３は、溶接鋼管２００の厚み方向における送信対象の集束領域を表す変数ｒに１を設定する。これにより、送信対象の集束領域ｒに１が設定される。例えば、図１２Ａ～図１２Ｃに示す第１例の場合には図１２Ａに示す集束領域ｒ１が設定され、図１３Ａ～図１３Ｃに示す第２例の場合には図１３Ａに示す集束領域ｒ１が設定されることになる。
　続いて、ステップＳ３において、送信超音波振動子設定部１２１は、例えば入力部１５０から入力された入力情報に基づいて、集束領域ｒにおける送信超音波振動子１１２を設定する。具体的に、送信超音波振動子設定部１２１は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数（図１に示す例ではＮ個）の超音波振動子１１１のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子１１２として設定する。ここでは、図１０の説明と整合を図るため、フェイズドアレイ探触子１１０を構成するｃｈ１～ｃｈ６４の６４個の超音波振動子１１１のうち、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２として設定するものとする。
　続いて、ステップＳ４において、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されている集束領域ｒのＳＮ比情報１４１を用いて、集束領域ｒにおける受信超音波振動子１１４を設定する。具体的に、受信超音波振動子設定部１２２は、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。この受信超音波振動子設定部１２２による受信超音波振動子１１４の具体的な設定例については、図１４～図１７を用いて後述する。
　続いて、ステップＳ５において、送信部１３１は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、ステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２から、溶接鋼管２００の外表面２００Ｇを介して溶接部２１０の集束領域ｒに向けて超音波ビーム１１３を送信する処理を行う。具体的に、送信部１３１は、例えば図１２Ａ～図１２Ｃ或いは図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、超音波ビーム１１３を、溶接鋼管２００の内表面２００Ｎで反射させることなく直接溶接部２１０に略垂直に入射させる。
　続いて、ステップＳ６において、受信部１３２は、送受信制御部１２３の制御に基づいて、溶接部２１０を含む溶接鋼管２００で反射した超音波ビーム１１３である反射超音波ビームを、ステップＳ４で設定された受信超音波振動子１１４を介して受信する処理を行う。
　続いて、ステップＳ７において、欠陥判定部１２４は、ステップＳ６で受信した反射超音波ビームに基づいて、溶接部２１０の集束領域ｒに欠陥２１１が存在するか否かを判定する。この欠陥判定部１２４による反射超音波ビームに基づく欠陥２１１の判定は、例えば特許文献１にも記載されているように公知の技術であるため、その詳細な説明は省略する。一例としては、例えば図７に示す欠陥エコーの時間帯領域に、反射超音波ビームに基づく信号を受信したか否かに応じて、溶接部２１０の集束領域ｒに欠陥２１１が存在するか否かを判定することが考えられる。なお、例えば、図１２Ａ～図１２Ｃ或いは図１３Ａ～図１３Ｃに示す例では、集束領域ｒ２の欠陥検出処理の際に欠陥２１１が存在すると判定され、集束領域ｒ１及びｒ３の欠陥検出処理の際に欠陥２１１が存在しないと判定されることになる。
　続いて、ステップＳ８において、表示制御部１２５は、ステップＳ７による欠陥２１１の有無に関する判定結果を表示部１６０に表示する制御を行う。
　続いて、ステップＳ９において、送受信制御部１２３は、送信対象の集束領域を表す変数ｒが、ステップＳ１で設定した集束領域数Ｒ未満であるか否かを判断する。
　ステップＳ９の判断の結果、送信対象の集束領域を表す変数ｒが、ステップＳ１で設定した集束領域数Ｒ未満である場合には（Ｓ９／ＹＥＳ）、全ての集束領域については未だ欠陥検出処理を行っていないと判断し、ステップＳ１０に進む。
　ステップＳ１０に進むと、送受信制御部１２３は、溶接鋼管２００の厚み方向における送信対象の集束領域を表す変数ｒに１を加算する。これにより、新たな送信対象の集束領域ｒが設定される。その後、ステップＳ３に戻り、ステップＳ１０において新たに設定された集束領域ｒについて、ステップＳ３以降の処理を行う。
　一方、ステップＳ９の判断の結果、送信対象の集束領域を表す変数ｒが、ステップＳ１で設定した集束領域数Ｒ未満でない場合には（Ｓ９／ＮＯ）、全ての集束領域について欠陥検出処理を行ったと判断し、図１１のフローチャートの処理を終了する。
　次に、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の設定処理の詳細な処理手順について、図１４～図１７を用いて説明する。
　図１４は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第１の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。
　図１４に示す第１の設定処理では、まず、ステップＳ４１１おいて、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。上述した図１１のステップＳ３の説明では、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２として設定するものとしたため、ここでは、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、ステップＳ４１２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたＳＮ比の一例である。
　続いて、ステップＳ４１３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４１４において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１３で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４１３では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４１４の処理が終了すると、図１４に示す受信超音波振動子１１４の第１の設定処理が終了する。
　図１５は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第２の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。
　図１５に示す第２の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、ステップＳ４２１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比、第２のＳＮ比及び第３のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１、第２のＳＮ比１００２及び第３のＳＮ比１００３が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたＳＮ比の一例である。
　続いて、ステップＳ４２２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４２３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２２で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４２２では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４２３の処理が終了すると、図１５に示す受信超音波振動子１１４の第２の設定処理が終了する。
　図１６は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第３の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。
　図１６に示す第３の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、図１４のステップＳ４１２と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。
　続いて、ステップＳ４３１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差が０．８ｄＢであり、また、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢであり、これらの差の合計が１．４ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４３２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４３１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４３１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４３２の処理が終了すると、図１６に示す受信超音波振動子１１４の第３の設定処理が終了する。
　図１７は、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第４の設定処理の詳細な処理手順の一例を示すフローチャートである。
　図１７に示す第４の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するＳＮ比情報である図１０に示すＳＮ比情報を取得するものとする。また、このＳＮ比情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、図１５のステップＳ４２１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したＳＮ比情報において、第１のＳＮ比、第２のＳＮ比及び第３のＳＮ比が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示すＳＮ比情報において、第１のＳＮ比１００１、第２のＳＮ比１００２及び第３のＳＮ比１００３が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。
　続いて、ステップＳ４４１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比と第２のＳＮ比との差及び第１のＳＮ比と第３のＳＮ比との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差及び第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１と第２のＳＮ比１００２との差が０．８ｄＢであり、また、第１のＳＮ比１００１と第３のＳＮ比１００３との差が０．６ｄＢであり、これらの差の合計が１．４ｄＢと最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４４２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４４１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４４１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４４２の処理が終了すると、図１７に示す受信超音波振動子１１４の第４の設定処理が終了する。
　なお、図１０に示すＳＮ比情報１４１は、図９Ａに示すように校正管３００の厚み方向の中央部に超音波ビーム１１３を送信した場合のＳＮ比情報であるため、図１２Ｂ或いは図１３Ｂに示す集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報に相当する。この場合、図１２Ａ或いは図１３Ａに示す集束領域ｒ１の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報や、図１２Ｃ或いは図１３Ｃに示す集束領域ｒ３の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報は、図１０に示す集束領域ｒ２の欠陥検出処理を行うために用いられるＳＮ比情報とは異なる場合があり得る。例えば、送信超音波振動子１１２の素子数ｎと受信超音波振動子１１４の素子数ｍとの関係は、図１０に示す集束領域ｒ２の場合と異なる場合があり得る（即ち、ｍが変わる可能性がある）。また、上述した図１２Ａ～図１２Ｃや図１３Ａ～図１３Ｃでは、集束領域数Ｒが３である場合の例を示したが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、例えば、集束領域数Ｒとして３以外の複数を使用する態様も、本実施形態に適用可能である。
　以上説明しましたように、本実施形態に係る欠陥検出装置１００では、送信部１３１は、フェイズドアレイ探触子１１０を構成する複数の超音波振動子１１１のうちの一部のｎ個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２とし、送信超音波振動子１１２から溶接鋼管２００の外表面２００Ｇを介して溶接部２１０に向けて超音波ビーム１１３を送信するようにしている。また、受信超音波振動子設定部１２２は、フェイズドアレイ探触子１１０に対して溶接部２１０が溶接鋼管２００の周方向にずれた場合の反射超音波ビームに係るＳＮ比を考慮して（具体的には、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１（例えば、図１０に示すＳＮ比情報）を参照して）、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定するようにしている。そして、受信部１３２は、溶接部２１０を含む溶接鋼管２００で反射した超音波ビーム１１３である反射超音波ビームを受信超音波振動子１１４を介して受信し、欠陥判定部１２４は、受信部１３２で受信した反射超音波ビームに基づいて溶接部２１０に欠陥２１１が存在するか否かを判定するようにしている。
　かかる構成によれば、フェイズドアレイ探触子１１０に対して溶接部２１０が溶接鋼管２００の周方向にずれた場合の反射超音波ビームに係るＳＮ比を考慮して受信超音波振動子１１４を設定しているため、図１０を用いて説明したように、溶接部２１０の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管２００の周方向にずれていた場合に欠陥２１１の検出精度の低下を抑制することができる。
　≪本実施形態の変形例≫
　上述した本発明の実施形態では、受信超音波振動子設定部１２２は、フェイズドアレイ探触子１１０に対して溶接部２１０が溶接鋼管２００の周方向にずれた場合の反射超音波ビームに係るＳＮ比を考慮して（具体的には、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１（例えば、図１０に示すＳＮ比情報）を参照して）、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定するものであった。しかしながら、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。例えば、上述した反射超音波ビームにおけるノイズレベルが極めて低く、ノイズを無視できると見なせる場合には、上述した本発明の実施形態における反射超音波ビームに係るＳＮ比に換えて、反射超音波ビームに係るエコー強度を適用することが可能である。以下、本実施形態の変形例として、この反射超音波ビームに係るエコー強度を適用する場合について説明する。
　まず、本実施形態の変形例の場合、図１に示す記憶部１４０には、ＳＮ比情報１４１に換えてエコー強度情報を記憶する形態を採る。そして、このエコー強度情報を採用する場合、図１０に示す縦軸は、ＳＮ比に換えてエコー強度を採る。この際、このエコー強度は、図８や図９Ｂ～図９Ｄの縦軸に示すエコー強度と同じ概念である。
　次に、本実施形態の変形例を採用した場合の、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の設定処理の詳細な処理手順について、図１４～図１７を用いて説明する。
　始めに、図１４を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第１の設定処理の詳細な処理手順について説明する。
　図１４に示す第１の設定処理では、まず、ステップＳ４１１おいて、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。上述した図１１のステップＳ３の説明では、素子番号が２１ｃｈ～４４ｃｈの２４個の超音波振動子１１１を送信超音波振動子１１２として設定するものとしたため、ここでは、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、ステップＳ４１２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたエコー強度の一例である。
　続いて、ステップＳ４１３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４１４において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１３で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４１３では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４１４の処理が終了すると、図１４に示す受信超音波振動子１１４の第１の設定処理が終了する。
　次に、図１５を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第２の設定処理の詳細な処理手順について説明する。
　図１５に示す第２の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、ステップＳ４２１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。この際、所定の閾値として設定した第４レベル値は、欠陥２１１の検出精度の観点から定めたＳＮ比の一例である。
　続いて、ステップＳ４２２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４２３において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２２で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４２２では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４２３の処理が終了すると、図１５に示す受信超音波振動子１１４の第２の設定処理が終了する。
　次に、図１６を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第３の設定処理の詳細な処理手順について説明する。
　図１６に示す第３の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、図１４のステップＳ４１２と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝２４，３２，４８，６４を抽出する。
　続いて、ステップＳ４３１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１２で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４１２で抽出したｍ（ｍ＝２４，３２，４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４３２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４３１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４３１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４３２の処理が終了すると、図１６に示す受信超音波振動子１１４の第３の設定処理が終了する。
　次に、図１７を用いて、本実施形態の変形例において、図１１のステップＳ４における受信超音波振動子１１４の第４の設定処理の詳細な処理手順について説明する。
　図１７に示す第４の設定処理では、まず、図１４のステップＳ４１１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、記憶部１４０に記憶されているＳＮ比情報１４１に換えて適用したエコー強度情報の中から、図１１のステップＳ３で設定された送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子に対応するエコー強度情報を取得する。ここでは、図１４のステップＳ４１１で説明したものと同様に、送信超音波振動子１１２に係るｎ＝２４個の超音波振動子に対応するエコー強度情報である、図１０に示すＳＮ比情報に換えて適用したエコー強度情報を取得するものとする。また、このエコー強度情報を取得するのに際しては、送信対象の集束領域ｒも考慮して取得する。
　続いて、図１５のステップＳ４２１と同様に、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４１１で取得したエコー強度情報において、上述した第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値以上となるｍの値を抽出する。具体的に、ここでは、図１０に示す第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度、第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度及び第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度が所定の閾値である第４レベル値以上となるｍの値として、ｍ＝４８，６４を抽出する。
　続いて、ステップＳ４４１において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４２１で抽出したｍの値の中から、第１のＳＮ比に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のエコー強度と第３のＳＮ比に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。ここで、図１０に示す例では、ステップＳ４２１で抽出したｍ（ｍ＝４８，６４）の値の中から、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるｍの値を選択する。具体的に、図１０に示す例では、ｍ＝６４の場合、第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第２のＳＮ比１００２に換えて適用した第２のエコー強度との差及び第１のＳＮ比１００１に換えて適用した第１のエコー強度と第３のＳＮ比１００３に換えて適用した第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなるため、本ステップでは、ｍ＝６４が選択される。
　続いて、ステップＳ４４２において、受信超音波振動子設定部１２２は、ステップＳ４４１で選択したｍの値に基づいて、送信超音波振動子１１２に係るｎ個の超音波振動子１１１を含み且つｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子１１１を受信超音波振動子１１４として設定する。上述したステップＳ４４１では、図１０においてｍ＝６４を選択しているため、ここでは、受信超音波振動子１１４として、ｃｈ１～ｃｈ６４のｍ＝６４個の超音波振動子１１１が設定されることになる。このステップＳ４４２の処理が終了すると、図１７に示す受信超音波振動子１１４の第４の設定処理が終了する。
　以上説明した本実施形態の変形例においても、上述した本発明の実施形態と同様に、図１０を用いて説明したように、溶接部２１０の位置が想定していた位置に対して溶接鋼管２００の周方向にずれていた場合に欠陥２１１の検出精度の低下を抑制することができる。
（その他の実施形態）
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、本発明に含まれる。
　なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、または、その主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
 

Claims (14)

  1. 　溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
    　前記溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子と、
    　前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信手段と、
    　前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信手段と、
    　前記受信手段で受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定手段と、
    　を有することを特徴とする欠陥検出装置。
  2. 　前記受信超音波振動子は、
    　前記溶接鋼管を校正するための鋼管であって前記溶接部に相当する第２溶接部に人工欠陥を形成した校正管を用いて、前記送信超音波振動子に係る前記ｎ個の超音波振動子に対して前記受信超音波振動子に係る前記ｍ個の超音波振動子におけるｍの値を変更して取得した前記反射超音波ビームに係るＳＮ比であって、前記ｍの値ごとに、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向の第１位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るＳＮ比である第１のＳＮ比と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から時計回りに角度αだけずらした第２位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るＳＮ比である第２のＳＮ比と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から反時計回りに角度βだけずらした第３位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るＳＮ比である第３のＳＮ比とに基づいて、設定されたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
  3. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比と前記第２のＳＮ比との差および前記第１のＳＮ比と前記第３のＳＮ比との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出装置。
  4. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比と前記第２のＳＮ比との差および前記第１のＳＮ比と前記第３のＳＮ比との差における合計が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項２に記載の欠陥検出装置。
  5. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項３または４に記載の欠陥検出装置。
  6. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のＳＮ比、前記第２のＳＮ比および前記第３のＳＮ比が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項３または４に記載の欠陥検出装置。
  7. 　前記受信超音波振動子は、
    　前記溶接鋼管を校正するための鋼管であって前記溶接部に相当する第２溶接部に人工欠陥を形成した校正管を用いて、前記送信超音波振動子に係る前記ｎ個の超音波振動子に対して前記受信超音波振動子に係る前記ｍ個の超音波振動子におけるｍの値を変更して取得した前記反射超音波ビームに係るエコー強度であって、前記ｍの値ごとに、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向の第１位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るエコー強度である第１のエコー強度と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から時計回りに角度αだけずらした第２位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るエコー強度である第２のエコー強度と、前記フェイズドアレイ探触子に対して前記第２溶接部を前記校正管の周方向に前記第１位置から反時計回りに角度βだけずらした第３位置に配置した場合の前記人工欠陥からの前記反射超音波ビームに係るエコー強度である第３のエコー強度とに基づいて、設定されたことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
  8. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度と前記第２のエコー強度との差および前記第１のエコー強度と前記第３のエコー強度との差のうちの少なくともいずれか一方の差が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検出装置。
  9. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度と前記第２のエコー強度との差および前記第１のエコー強度と前記第３のエコー強度との差における合計が最も小さくなる前記ｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項７に記載の欠陥検出装置。
  10. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項８または９に記載の欠陥検出装置。
  11. 　前記受信超音波振動子は、前記第１のエコー強度、前記第２のエコー強度および前記第３のエコー強度が所定の閾値以上となる前記ｍの値を抽出し、当該抽出したｍの値の中から前記最も小さくなるｍの値を選択し、当該選択したｍの値に基づいて、設定されたことを特徴とする請求項８または９に記載の欠陥検出装置。
  12. 　前記送信手段は、前記溶接鋼管の外表面から前記溶接鋼管内に入射した超音波ビームが前記溶接鋼管の内表面で反射することなく前記溶接部に対して略垂直に直接入射し且つ前記溶接部で集束するように、前記超音波ビームを送信することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の欠陥検出装置。
  13. 　溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子を備え、前記溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置による欠陥検出方法であって、
    　前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信ステップと、
    　前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信ステップと、
    　前記受信ステップで受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定ステップと、
    　を有することを特徴とする欠陥検出方法。
  14. 　溶接鋼管の外表面の外側に設置され、複数の超音波振動子が配列されたフェイズドアレイ探触子を備え、前記溶接鋼管の管軸方向に沿って形成された溶接部に存在する欠陥を検出する欠陥検出装置による欠陥検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    　前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子のうちの一部のｎ個の超音波振動子を送信超音波振動子とし、前記送信超音波振動子から前記溶接鋼管の外表面を介して前記溶接部に向けて超音波ビームを送信する送信ステップと、
    　前記溶接部を含む前記溶接鋼管で反射した前記超音波ビームである反射超音波ビームを、前記フェイズドアレイ探触子を構成する前記複数の超音波振動子の中から、前記ｎ個の超音波振動子を含み且つ前記ｎ個よりも大きいｍ個の超音波振動子で構成された受信超音波振動子を介して受信する受信ステップと、
    　前記受信ステップで受信した前記反射超音波ビームに基づいて、前記溶接部に欠陥が存在するか否かを判定する欠陥判定ステップと、
    　をコンピュータに実行させるためのプログラム。
     
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