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公開番号2024163513
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-22
出願番号2023079205
出願日2023-05-12
発明の名称超音波検査装置及び超音波検査方法
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G01B 17/00 20060101AFI20241115BHJP(測定;試験)
要約【課題】溶接部の未溶着やノッチと呼ばれる溶け残りの初期長さを測定するのに好適な超音波検査装置及び超音波検査方法を提供する。
【解決手段】本発明の超音波検査装置600は、複数の超音波素子を持つ超音波探触子200により溶接部の超音波探傷を行う超音波検査装置であって、溶接構造物の開先位置、開先形状と周辺構造が分かる溶接情報と、許容未溶着長さと、を取得する溶接部情報入力部608と、溶接情報と許容未溶着長さに基づいて、超音波ビームを出射するとともに溶接部の反射エコーを受信する超音波探触子の動作条件を設定するビーム走査条件設定部612と、超音波探傷を行って探傷画像を取得し、探傷画像から未溶着長さを検出する制御部601と、を備えるようにした。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
複数の超音波素子を持つ超音波探触子により溶接部の超音波探傷を行う超音波検査装置であって、
溶接構造物の開先位置、開先形状と周辺構造が分かる溶接情報と、許容未溶着長さと、を取得する溶接部情報入力部と、
前記溶接情報と前記許容未溶着長さに基づいて、超音波ビームを出射するとともに溶接部の反射エコーを受信する前記超音波探触子の動作条件を設定するビーム走査条件設定部と、
超音波探傷を行って探傷画像を取得し、前記探傷画像から未溶着長さを検出する制御部と、
を備えることを特徴とする超音波検査装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の超音波検査装置において、
前記制御部は、前記許容未溶着長さと検出した前記未溶着長さとから溶接施工の合否判定を行う
ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波検査装置において、
前記ビーム走査条件設定部は、溶接構造物の開先を超音波ビームの走査位置とし、前記開先形状と前記許容未溶着長さから未溶着始端と未溶着終端を設定し、未溶着終端から未溶着始端に向かうに従い超音波ビームの強度を弱める
ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波検査装置において、
前記ビーム走査条件設定部は、未溶着終端と未溶着始端の間の未溶着部に超音波ビームを走査する際には、溶接構造部の底面で超音波ビームが反射して未溶着部に入射するように超音波ビームを出射する前記超音波探触子の動作条件を設定するとともに、溶接部の反射エコーを受信する前記超音波探触子の動作条件を設定する
ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の超音波検査装置において、
前記ビーム走査条件設定部は、未溶着始端の超音波ビームの走査をする際には、未溶着始端の散乱波を反射エコーとして受信するように前記超音波探触子の動作条件を設定する
ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の超音波検査装置において、
前記ビーム走査条件設定部は
前記溶接情報に基づいて開先を超音波ビームの焦点の走査位置とするとともに、前記許容未溶着長さに基づいて未溶着始端の位置に対応する超音波ビームの焦点の走査位置を算出するビーム走査位置算出部と、
前記開先形状と前記許容未溶着長さから未溶着始端と未溶着終端を設定し、未溶着始端から未溶着終端に向かうに従い超音波ビームの強度が強くなるように超音波ビームの出力強度を調整するビーム強度算出部と、
前記ビーム走査位置算出部で算出した超音波ビームの焦点の走査位置と、前記溶接情報における構造材の底面の位置情報とから、前記超音波探触子の設置位置と超音波の出射と入射における超音波ビームの経路位置を算出し、前記超音波探触子の動作条件を求めるとともに、前記ビーム強度算出部で算出した超音波ビームの出力強度に応じて前記超音波探触子の動作条件を設定する探触子動作条件設定部と、
から成ることを特徴とする超音波検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の超音波検査装置において、
前記溶接部は、Ｉ字開先における部分溶け込み溶接で行われた部分であり、
前記超音波探触子は、溶接金属側に設けられる
ことを特徴とする超音波検査装置。
【請求項８】
複数の超音波素子を持つ超音波探触子により溶接部の超音波探傷を行う超音波検査方法であって、
溶接構造物の開先位置、開先形状と周辺構造が分かる溶接情報と、許容未溶着長さと、を取得するステップと、
前記溶接情報と前記許容未溶着長さに基づいて、超音波ビームを出射するとともに溶接部の反射エコーを受信する前記超音波探触子の動作条件を設定するステップと、
超音波探傷を行って探傷画像を取得し、前記探傷画像から未溶着長さを検出するステップと、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波検査方法において、
前記超音波探触子の動作条件を設定するステップは、
溶接構造物の開先を超音波ビームの走査位置とするステップと、
前記開先形状と前記許容未溶着長さから未溶着始端と未溶着終端に設定するステップと、
未溶着終端から未溶着始端に向かうに従い超音波ビームの強度を弱めるステップと、
を含むことを特徴とする超音波検査方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造物の溶接部の超音波検査装置及び超音波検査方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、様々な溶接構造物の溶接部の施工状態は、非破壊検査法の一つである超音波探傷法が用いられることが多い。超音波探傷による施工状態の確認は、構造や溶け込み先端などの音響的不連続の部位において、超音波が反射する現象を利用している。詳しくは、超音波を送信・受信する超音波探触子を被検査体の表面に配置し、超音波探触子から超音波パルスを送信し、その反射エコーを超音波探触子で受信する。この受信した反射エコーを信号処理することで、溶接部の溶け込み深さなどの施工状態を判定する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、溶接によってつないだ中空円筒配管の溶接部を超音波検査する方法が開示され、管の肉厚方向（表面～内面方向，溶接の深さ方向）を検査する際に，どの深さであっても，常に超音波を深さ方向に対し垂直な方向から当てたい。かつ，各深さ位置で音の強さを最大にしている。
【０００４】
そこで，配管表面に超音波を入射する際に，音響シミュレーションにより設計した音響レンズを用いて，各深さで音がフォーカスするようにする。この時、深さ方向に関して連続的にフォーカスを変えるのではなく、肉厚ｔと音のフォーカスサイズφからｔをφで除算し、除算結果に近い整数Ｎを求め、深さ方向をＮ分割して、分割位置毎にフォーカスさせる。
【０００５】
また、特許文献２には、探傷用の超音波とは別に超音波を打ち溶接ビード表面の形状を把握し、把握した形状に基づきフォーカス位置を調整することで、探触子を配置した溶接ビードの凹凸形状によるフォーカス位置がずれを低減する、溶接部を超音波探傷する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－０３８３６１号公報
特開２００７－１７０８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
溶接には、母材を厚さ方向の全長にわたって溶け込ます施工（完全溶け込み）と、母材を厚さ方向の途中まで溶け込ます施工がある。
【０００８】
前者の施工（完全溶け込み）において、何らかの理由で溶け込み量が不足し、未溶着やノッチと呼ばれる溶け残りが発生する場合がある。この時、溶け残りが存在しても、製品の使用中に溶け残りからき裂が進展しない、もしくは、進展したとしても、製品を使用する期間内（想定寿命内）で問題となる長さまで進展しない場合には、不合格とせず、合格としたいというニーズがある。き裂が進展しない、もしくは、許容される進展長さであるか否かは、未溶着やノッチの溶け残りの初期長さに依存する。
【０００９】
後者の施工においても、溶接部に応力が加わる構造体では、母材の厚さに対する溶け残りやノッチの高さ（母材の厚さ方向の長さ）の初期長さの割合で、溶接部の静強度や疲労強度が変わってくる。
【００１０】
本発明の目的は、溶接部の未溶着やノッチと呼ばれる溶け残りの初期長さを測定するのに好適な超音波検査装置及び超音波検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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