超音波探傷器の測定方法 - 長手継手溶接部の探傷

技術資料

長手継手溶接部の探傷

長手継手溶接部の探傷

溶接は、金属を溶かして接合部を一体化する方法の1つで、自動車、船舶、建設機械、建築物など、あらゆる金属構造物で使用されています。
溶接の品質は、溶接条件や溶接工の技量により大きく左右され、不適切な溶接はきずの原因となり重大な事故につながる可能性もあります。このため、溶接部の品質確認は非常に重要で、超音波探傷器はこの品質確認のために広く使用されています。

ここでは、探傷面の曲率半径が50mm以上1,500mm未満で、肉厚対外径比が16%以下の鋼の長手継手溶接部の超音波探傷について説明します。

※詳細は、JIS Z 3060(鋼溶接部の超音波探傷試験方法)をご参照ください。

測定方法

鋼の長手継手溶接部の超音波探傷では、円周継手溶接部の探傷と同様に、斜角探触子を使用します。
JIS Z 3060では、使用する斜角探触子の公称周波数、屈折角および振動子の公称寸法を以下のように定めています。

斜角探傷
垂直探傷
使用する斜角探触子の公称周波数
使用する最大のビーム路程 公称周波数
100mm以下 3.5~5MHz
100mmを超え 150mm以下 2~5MHz
150mmを超え 250mm以下 2~3.5MHz
250mmを超える場合 2MHz
使用する斜角探触子の振動子の公称寸法
振動子の公称寸法
10×10 以上 20×20 以下
使用する斜角探触子の公称屈折角 - 外面(凸面)から探傷する場合
肉厚(t)の外径(D)に対する比 t/D 使用できる公称屈折角
2.3%以下  70°、65°、60°、45°
2.3%を超え 3.9%以下  65°、60°、45°
3.9%を超え 5.8%以下  60°、45°、40°
5.8%を超え 11.1%以下  45°、40°
11.1%を超え 16.0%以下  40°

※t/Dが2.3%以下の場合において公称屈折角45°を選択した場合は、
65°または70°を合わせて使用する。

使用する斜角探触子の公称屈折角 - 内面(凹面)から探傷する場合
試験体の板厚 STB音速比 探傷に適用する屈折角
6mm以上、
25mm以下
0.990未満 探傷屈折角63°以上72°以下
0.990以上、1.020以下 STB屈折角63°以上72°以下
1.020を超える 探傷屈折角63°以上72°以下
25mmを超え、
75mm以下
0.995未満 探傷屈折角58°以上72°以下
0.995以上、1.015以下 STB屈折角58°以上72°以下
1.015を超え、1.025以下 STB屈折角58°以上67°以下
1.025を超える 探傷屈折角58°以上72°以下
75mmを超える 0.995未満 探傷屈折角58°以上67°以下
0.995以上、1.025以下 STB折角58°以上67°以下
1.025を超える 探傷屈折角58°以上67°以下

試験体の曲率により、探触子と試験体の接触面積が小さくなり適切な探傷が行えなくなるため、以下に従い探触子の接触面を曲面加工します。

探触子の接触面の曲面加工
探傷位置 探触子の長さ 試験体の曲率半径
50mm以上 200未満 200mm以上 250未満 250mm以上 750未満 750mm以上
外面からの探傷 26mm以下 ジグの使用または接触面の
加工を行う
接触面の加工を行わない
26mm超え 36mm以下 ジグの使用または接触面の加工を行う 接触面の加工を行わない
内面からの探傷 26mm以下 ジグの使用または接触面の加工を行う 接触面の加工を行わない
26mm超え 36mm以下 ジグの使用または接触面の加工を行う 接触面の加工を行わない
探傷器の調整

STB-A1試験片またはA3系試験片を使用して、入射点の測定、測定範囲の調整、屈折角の測定を行います。
入射点、STB屈折角、測定範囲および探傷感度は、作業開始時だけでなく、作業開始後4時間以内ごと、および作業終了時に点検し、これら条件の変化量を確認する必要があります。

装置の調整項目 使用する試験片等
入射点の測定(0.5mm単位) STB-A1、STB-A3、STB-A31、STB-A32
測定範囲の調整
STB屈折角の測定(0.1°単位)
探傷屈折角の測定(0.1°単位) STB音速比、V透過法または、対比試験片による方法

※探触子に曲面加工を行っている場合の入射点・測定範囲・屈折角の測定および調整方法は、曲面加工を行っていない場合と異なります。
詳細はJIS Z 3060-2015の付属書Dを参照ください。

エコー高さ区分線の作成と領域区分
円周継手溶接部の探傷

同じ大きさのきずでも、探触子からの距離(ビーム路程)が近いとエコーの高さは高くなり、遠くなると低くなります。探触子からきずまでの距離(ビーム路程)が異なっても、同じ大きさのきずを同じように評価する必要があり、このためにエコー高さ区分線を作成します。

RB-41A、RB-41B、RB-43を使用し、6dBずつゲインを変えた3本のエコー高さ区分線を作成し、上からH線、M線、L線とします。
(L線は、きずエコーの評価に用いられるビーム路程の範囲で、その高さが10%以上ある必要があります。)
エコー高さの領域区分は、L線より下をI、L線とM線の間をⅡ、M線とH線の間をⅢ、H線より上をⅣとします。

試験片の適用範囲
調整項目 曲率半径
50mm 250mm 1,000mm
エコー高さ区分線の作成 RB-43 RB-41A、RB-41B、RB-43
探傷感度の調整

RB-41A、RB-41B、RB-43を用い、探傷感度を調整します。

試験片の適用範囲
調整項目 曲率半径
50mm 250mm 1,000mm
探傷感度の調整 RB-43 RB-41A、RB-41B、RB-43
使用する試験片 探傷感度の調整方法
RB-41A 標準穴のエコー高さがH線に一致するようにゲインを調整し、感度補正量の合計値が2dBを超える場合には、感度補正量を加える
RB-41B 標準穴のエコー高さがH線に一致するようにゲインを調整し、感度補正量の合計値が2dBを超える場合には、感度補正量を加える
RB-43 探傷を行う面と同じ面から探傷した場合の標準穴のエコー高さをH線に一致するようにゲインを調整する
探傷

探傷は、きずの傾きによる見落としを防ぐために2方向以上の超音波ビームで行います

探傷面、探傷範囲および周波数
内外面の探傷 探傷面 探傷範囲 使用する最大のビーム路程 周波数
外面だけ探傷可能な場合 外面(凸面)両側 直射法および1回反射法の範囲 100mm以下 3.5~5MHz
100mmを超え 150mm以下 2~5MHz
150mmを超え 250mm以下 2~3.5MHz
250mmを超える場合 2MHz
内外面ともに探傷可能な場合 外面(凸面)両側 直射法および1回反射法の範囲 100mm以下 3.5~5MHz
100mmを超え 150mm以下 2~5MHz
150mmを超え 250mm以下 2~3.5MHz
250mmを超える場合 2MHz
両面両側 直射法の範囲 100mm以下 3.5~5MHz
100mmを超え 150mm以下 2~5MHz
150mmを超え 250mm以下 2~3.5MHz
250mmを超える場合 2MHz

検出レベルは、M線を超えるきずを対象とするM検出レベルと、L線を超えるきずを対象とするL検出レベルのいずれかを、当事者間の話し合いで決めます。
定められた範囲を探触子走査し、M検出レベルの場合は最大エコー高さがM線を超えるきずを、L検出レベルの場合は最大エコー高さがL線を超えるきずを評価対象とします。評価対象のきずエコーを検出したら、その時の探触子位置、ビーム路程、エコー高さの領域区分等の必要事項を記録します。

次に、きずの指示長さを測定します。きずの指示長さとは、溶接線に平行な方向の長さです。きずの最大エコー高さを検出した位置から、左右走査(溶接線に平行に探触子を走査)を行い、エコー高さがL線を超える範囲がきず指示長さとなります。

きず位置の推定方法

長手継手溶接部の探傷では、曲率のために平板探傷時と同じビーム路程でも、きずの深さや探触子きず位置が異なります。

このため、計算によりきず位置を推定する必要があります。
超音波探傷DFXシリーズには、外面からの探傷について、外径を入力することで傷の深さや探触子きず位置を自動的に計算し表示する曲面補正機能 (CSC)が搭載されています。

円周継手溶接部の探傷
幾何学に基づく計算方法
探傷位置 探傷法 きず位置 計算式
外面からの探傷 直射法 きずの深さ d = R - (R・sinθ/sinθd)
探触子きず距離 yd = π・R(θd-θ)/180
一回反射法 きずの深さ d = R - (R・sinθ/sinθd)
探触子きず距離 yd = (YU-π・R(θd-θ))/180
内面からの探傷 直射法 きずの深さ d = (r・sinθ/sinθd) - r
探触子きず距離 yd = π・r(θ-θd)/180
一回反射法 きずの深さ d = (r・sinθ/sinθd) - r
探触子きず距離 yd = YU - π・r(θ-θd)/180

※詳細はJIS Z 3060-2015の付属書Dを参照ください。

円周継手溶接部の探傷

対応機種

超音波探傷器 DFX-7DFX-7は、最先端のテクノロジーを凝縮したハンディータイプの超音波探傷器です。
わずか397gのコンパクトなボディーに、必要な機能をすべて搭載しました。
標準で厚さ計ソフトウェアを搭載しています。

価格(税別):620,000円

超音波探傷器 DFX-7+DFX-7+は、DFX-7に狭帯域フィルター(2MHz、5MHz、10MHz)を追加した、DFX-7の上位モデルです。
より高精度な測定が可能です。

価格(税別):650,000円

超音波探傷器 DFX-8DFX-8は、溶接部の探傷から鋳物やFRP等の高減衰材、厚物の測定まで、幅広い用途で使用可能な高性能超音波探傷器です。
厚さ計ソフトウェアも標準搭載、あらゆる超音波検査を1台で実現します。

価格(税別):740,000円

超音波探傷器 DFX-8+DFX-8+は、超音波探傷器のフラグシップモデルです。
400Vのパルス電圧、水浸探傷に対応するインターフェースゲート、システムとの連携が可能な外部制御コマンド、アナログ出力など豊富な機能を搭載しています。

価格(税別):890,000円

超音波探傷器 ST10ST10は、ポータブル探傷器として世界最大の8インチディスプレイを搭載*した高性能超音波探傷器です。
IP66に対応した堅牢なアルミニウムハウジング、400Vの強力なパルス電圧、20~1,000nsで調整可能なパルス幅など、素晴らしい性能をもつ超音波探傷器です。

価格(税別):980,000円

※2016年3月現在 自社調べ

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*本資料は、測定の一例を示すものであり、規格・法令等により定められた測定方法を説明するものではありません。