材料健全性評価のための先進非破壊検査技術

非破壊検査技術

材料には結晶格子不完全性により固有の微細欠陥が存在し得ます。また、溶接、鋳造、鍛造、表面処理など製造プロセスが更なる欠陥や欠損を引き起こすことがあります。さらに、材料は応力、疲労、腐食など様々な条件下で使用され、これが追加欠陥を生じさせたり既存欠陥を悪化させたりします。材料破壊は通常、これら不完全性が危険な割合に達し、材料の残部が負荷応力に耐えられなくなり、延性または脆性破壊を起こす時に発生します。したがって、材料中のこれら不完全性を検出し、その性質、サイズ、位置の観点から評価する必要があります。さらに、不完全性の深刻度を評価し、材料を合格、修理後合格、または不合格・スクラップとするか決定するステップが必要です。

非破壊検査（NDT）は、部品やシステムの使用適性を損なうことなく、材料、部品、アセンブリを検査、試験、評価し、不完全性（不連続性とも呼ばれる）や特性差異を検出する技術です。つまり、検査や試験完了後も部品を使用可能です。この技術は個別調査のためのサンプリングベースで適用可能、または生産品質管理システムで材料の100%検査に使用可能です。材料や構造物の表面テクスチャ、製品完全性、将来有用性を損なうことなく検査・測定可能です。

NDTはハイテク概念ですが、装置進化によりあらゆる産業環境、製造あらゆる段階で適用可能な堅牢性を獲得しました。適用範囲は製鉄から稼働中部品の現場検査まで及びます。NDT技術を適切に適用し、製品に関する最大情報量を取得し、結果を製造現場にフィードバックするには一定レベルの技能が必要です。NDTは単に不合格材料を除外する手法ではなく、 supposedly 良好な材料が実際に良好であることを保証する手段でもあります。この技術は多様な原理を使用します。全状況下で全要件を満たすブラックボックスを単一手法で構築することは不可能です。

NDT分野の広がりと共通要素

NDT分野は非常に広範で学際的であり、構造部品・システムが信頼性高く機能するよう検査する上で重要な役割を果たします。装置故障、手法誤適用、検査員の技能・知識による特定エラー防止とNDT試験信頼性確保のため、特定規格も策定されています。成功したNDT試験は材料状態と欠陥の位置特定と特性評価を可能にします。NDT技術は通常相当な操作技能を必要とし、試験結果の正確解釈は主観的になり得るため困難です。

NDT技法名は、貫通媒質タイプや試験実施装置を指すことが多いです。NDT技法は従来技法と非従来技法に分類されます。従来NDT技法には、(1) 目視/光学検査、(2) 浸透探傷試験、(3) 磁粉探傷試験、(4) 渦流探傷試験、(5) 放射線透過試験、(6) 超音波探傷試験が含まれます。非従来NDT技法は特殊用途のみに使用され、中性子放射線撮影、音響放射、赤外線試験、マイクロ波技法、リーク試験、ホログラフィ、ガイド波試験、地中レーダー、レーザー試験等があります。

ほとんどのNDT技法に共通する本質的要素は、(1) 探触媒質、(2) 使用媒質に適した試験片（不連続性検出可能）、(3) 媒質分布または変化測定可能な検出器、(4) 検出器から受信情報を記録・表示し評価適した技法、(5) 検出器フィードバックを解釈し結果評価する訓練済み操作者、です。

NDT技法は試験中に「指示」を提供します。NDT適用時の「指示」の定義は「NDTを通じて開示される応答または応答の証拠で、真の意義決定のため更なる評価必要」です。特定NDT技法を部品に適用すると応答があります。この応答が指示です。「応答」とは、(1) 浸透探傷での「滲出」、(2) 磁粉探傷での「粒子蓄積」、(3) 放射線透過試験での放射線フィルム上「濃度変化」、(4) 超音波探傷での「信号」、(5) 渦流探傷での「メータ偏向、信号、デジタル変化」を意図します。応答観察後、試験実施操作者は解釈し、指示を以下グループいずれかに分類します。(1) 虚偽、(2) 非関連、または (3) 関連/真の不連続性。

どのNDT技法も全ての可能な問題解決策を提供せず、つまりオプション代替ではなく相互補完関係にあります。以下に従来技法の基本原理、典型用途、利点、制限を説明します。

目視/光学検査

目視・光学検査技法（図1）は部品表面状態観察に使用されます。目視試験はありとあらゆる表面状態に広く使用されます。本質的に目視・光学試験はシンプルで直截的です。最もシンプルでは、清浄部品を適切な照明下で操作者が無装置で検査可能、それほど簡単です。頻繁に操作者は検査補助のため光学機器使用を必要とし、手持ち拡大鏡からフレキシブルファイバースコープ、リモートビデオシステムまで多岐にわたります。

経験豊富な操作者は最適条件下で微小タイトクラックさえ検出可能です。しかし、再現性は問題です。条件が最適化されていない場合、同一操作者が同一クラックを同一部品で再検査時に見逃すことがあります。これが光学補助装置が頻繁に使用される理由で、操作者に故障状態発見の最大機会を与えます。検査は清潔、快適、適切照明環境で実施必須です。

安全性、作業姿勢、大気条件に注意払う必要。検査には操作者の相当な集中力必要。照明は非常に重要で結果に大きく影響。自然日光が目視検査に最適光。人工光も使用可能だが、使用仕様や手順で規定される正しい光レベル確保必要。

部品は清浄で保護コーティングフリーである必要。汚れや塗料が求められる表面状態を隠蔽する可能性。操作者が目視検査実施前に十分訓練・経験持つことが極めて重要。良好視力も必要。ご存知の通り目は素晴らしく洗練された器官ですが、全て見えるわけではありません。光を網膜に集光、神経インパルス変換、脳送信。脳が情報処理し我々が見る像形成。これが知覚へつながり、物理現実と検査員が見ていると考えるビューの差異です。異なる検査員は目からの入力情報を異なる解釈するため、同一物理シーンをわずかに異なる形で認識します。

ミュラー・イヤー錯視（図1）は知覚と現実の差を示します。2矢印軸は同長だが異なって見えます。2検査員間知覚差は訓練・経験、観察時の観察者精神・身体状態依存。疲労と健康が知覚影響。疲労は観察者効率と視力低下。これら問題が物理データ不正確解釈導く。理想的検査は訓練、経験、照明、環境条件全て最適化されたものです。

図1 目視・光学検査技法

広義に、目視検査は2タイプの観察技法に分類されます。第1は直接観察。物体が操作者直近に存在。無補助または装置使用。第2は遠隔観察。物体が操作者直近にない。特殊装置使用。

目視検査は事実上あらゆるものに成功裏に適用可能。腐食やクラック等不連続性から塗装面モットル効果まで多様表面状態検出可能。経験豊富熱処理操作者は、白熱状態まで加熱後、視覚外観から部品温度推定可能（例：鈍いチェリーレッド鋼約550℃）。

操作者が微小不連続性位置特定必要なこと頻繁。肉眼では非常に困難なため光学補助必要。最も一般的光学補助は、(1) 手持ち拡大レンズ（通常1.5〜10倍）、(2) 測定スケール内蔵測定拡大鏡（角度付き拡大鏡、10倍まで、円形蛍光管内蔵で均一照明）、(3) 各種タイプ・幅広倍率範囲顕微鏡、(4) 管・パイプ内部検査に優れたリジッドボアスコープ（図1）、(5) ファイバー光学で光ガイドと像ガイド両方使用しボアスコープより柔軟な内視鏡（図1）、(6) ボアスコープ光学系を微小ビデオカメラ置換で画質向上、電子ビームで光電導ターゲット（光センサー）走査する像管内蔵、またはCCD/CID等固体撮像素子内蔵タイプ。

浸透探傷試験

浸透探傷試験基本原理（図2）は、極低粘度（高流動性）液体（浸透剤）を部品表面塗布時、表面開口裂隙・空隙に浸透すること。余分浸透剤除去後、それら空隙内浸透剤が逆流し、指示形成。浸透試験は磁性・非磁性材料両方実施可能だが、多孔質材料では効果薄い。

感度とコスト降順で浸透探傷プロセス列挙：(1) 乳化後蛍光染料浸透剤、(2) 溶剤除去蛍光染料浸透剤、(3) 水洗蛍光染料浸透剤、(4) 乳化後可視染料浸透剤、(5) 溶剤除去可視染料浸透剤、(6) 水洗可視染料浸透剤。

浸透探傷利点：(1) 相対的低コスト、(2) 高携帯性NDT技法、(3) 微細タイト不連続性高感度、(4) 多様材料適用可能、(5) 広範囲検査可能。制限：(1) 試験面全汚れ、油、グリース、塗料、錆等フリー必須、(2) 表面不連続性のみ検出、(3) 多孔質・極粗面使用不可、(4) 試験後全浸透剤材料除去頻繁必要、(5) 永久記録作成容易方法なし。

この技法では浸透剤は「可視」（環境光で可視）または「蛍光」（「黒」光必要）タイプ。可視染料浸透剤プロセス図2示す。浸透探傷実施時、試験表面が清浄で、表面開口空隙・裂隙へ浸透剤進入遮断する異物・液体フリーであること必須。浸透剤塗布後、規定時間（浸透滞留時間）表面残留、その後部品慎重洗浄し表面余分浸透剤除去。除去時、空隙流入浸透剤除去しないよう注意。薄い現像剤塗布、時間（現像滞留時間）与え空隙・裂隙浸透剤が現像剤浸み出し可視指示形成。規定現像滞留時間後、可視検査または蛍光浸透剤用黒色光補助で検査。大半現像剤は微粒子白色タルク様粉末で浸透剤と色コントラスト提供。

図2 浸透探傷試験技法

溶剤除去浸透剤は水以外の溶剤で余分浸透剤除去必要タイプ。通常可視性、鮮やか赤色染料で白色現像剤対比良好。浸透剤通常スプレー/刷毛塗布、浸透滞留時間後、浸透剤クリーナー湿布で部品洗浄、現像剤塗布。現像滞留時間後、現像剤透過浸透剤滲出検出のため検査。

水洗浸透剤は化学組成に乳化剤含有、水スプレーで浸透剤除去可能。最頻繁部品浸透槽浸漬適用、大型部品はスプレー/刷毛。部品完全浸透剤被覆後、ドレインボード置き浸透滞留時間、リンスステーション移動粗水スプレー洗浄余分浸透剤除去。余分浸透剤除去後、温風乾燥機または緩やかファン前置き水分除去。乾燥現像槽配置現像剤塗布、または残余滞留時間後検査。

乳化後浸透剤は水洗浸透剤のように化学組成に乳化剤含有せず。類似適用だが、水洗ステップ前に乳化剤表面塗布、規定時間（乳化剤滞留時間）余分浸透剤除去。乳化剤滞留時間経過後、水洗浸透剤と同一水洗・現像プロセス実施。乳化剤は親油性（油性）または親水性（水性）。

磁粉探傷試験

磁粉探傷試験は1つ以上磁場使用し、強磁性材料表面・近表面不連続性位置特定。強磁性材料表面・わずか副表面不連続性/欠陥位置特定用。磁化部品内こうした欠陥存在時、磁場（磁束）が部品外漏出。磁粉この表面塗布時、磁束漏出で保持され視覚指示生成。複数磁粉試験方法使用可能だが、全て同一一般原理依存。したがって、磁粉試験は部品磁場創生と磁粉試験表面塗布で実施。

磁場は永久磁石または電磁石適用可能。電磁石使用時、電流通電時のみ磁場存在。磁場が磁場方向に垂直不連続性遭遇時、磁束線独自磁束漏出磁場生成（図3）。極微細着色強磁性粒子（磁粉）部品表面塗布時、粒子不連続性引き込まれ、エアギャップ縮小、部品表面視覚指示生成。磁粉は乾燥粉末または液体溶液懸濁、可視染料または紫外線（黒）光蛍光染料着色可能。

交流（AC）または直流（DC）どちらも磁場誘導使用可能。ACによる磁場は「表皮効果」で試験物体表面最強。ACは部品表面粒子移動性大きく、部品表面不規則でも自由移動し磁束漏出領域位置特定可能。DCは貫通力大きい磁場誘導、近表面不連続性検出用。

現場検査大半はヨーク（図3）使用。電気コイル中央コア巻回、通電時磁場生成、関節脚通じ部品内延伸。これは縦磁化と呼ばれる（磁束線脚間走行）。脚を強磁性部品置きヨーク通電時、磁場部品導入。磁束線脚間走行のため、脚間引線に垂直配向不連続性発見可能。指示見逃し防止 위해、図示位置ヨーク使用後、90度回転ヨーク再使用。全電流ヨーク内含有、磁場のみ部品貫通のため、この適用タイプも間接誘導と呼ばれる。

図3 磁粉探傷試験

ポークユニットは直接誘導使用、電流部品通過、脚周り円形磁場生成（図3）。ポーク間磁場ポーク間引線垂直移動のため、ポーク間引線平行配向指示発見可能。ヨーク同様、2回検査、第2はポーク初回90度向き変更。

電気コイル使用縦磁場生成。通電時、コイル構成ワイヤ周り磁場生成、結果磁束線コイル通過方向配向。縦磁場ため、コイル内配置部品指示縦磁場垂直配向。

水平湿式ベンチ機大半はコイルとヘッドセット両方有し、電流通電で磁場生成。蛍光磁粉液体溶液使用、「ウェットバス」名由来。ヘッド間試験時、部品ヘッド間配置、可動ヘッド移動し部品確保、バス溶液（磁粉含有）で部品濡らし、粒子流過中通電。電流ヘッド間流れ、磁場電流90度配向のため、ヘッド間引線平行配向指示可視。この検査タイプ通常「ヘッドショット」と呼ばれる。

パイプ、チューブ、継手等中空部品試験時、導電性円形バーをヘッド間配置、部品バー吊下げ（中央導体）として（図3）。部品バス溶液濡らし通電、電流中央導体通過（部品通過せず）。部品内径・外径検査可能。ヘッドショット同様、磁場電流垂直、試験片周り巻き付き、軸方向走行指示発見可能。

磁粉探傷利点：(1) 経済的、(2) 目視試験補助、(3) 固定/携帯装置両方可能、(4) 即時再現性結果、(5) 効果的検査技法、(6) コントラスト/蛍光消耗品。制限：(1) 被検部品強磁性必須、(2) 高電流必要、(3) 表面・わずか副表面欠陥のみ検出、(4) 部品消磁必要、(5) 部品清浄・比較的平滑必要、(6) 装置大型・重量大、(7) 電源通常必要、(8) コーティング指示マスク可能、(9) 材料/部品透磁率結果影響。

渦流探傷試験

渦流は電磁誘導プロセスで生成。交流を銅線等導体印加時、導体内外磁場発生。磁場は交流上昇最大時拡大、電流零減少時収縮。別電気導体この変化磁場近接導入時、第2導体電流誘導。これら電流は材料性質（空隙、クラック、結晶粒サイズ変化、コイル-材料物理距離）影響受け、第2コイル（センサー用）インピーダンス形成。実践ではプローブ部品表面配置、電子装置同プローブ通じワークピース渦流監視。検知回路は送信コイル一部。

渦流技法主用途は表面・副表面欠陥検出。技法は材料導電率、透磁率、製品寸法感度。渦流は交流磁場（典型10 Hz〜10 MHz）印加電気伝導材料で生成可能。交流磁場通常交流コイル通電で生成。コイル多様形状、10〜500ターンワイヤ巻回可能。製品生成渦流大きさは導電率、透磁率、セットアップ幾何依存。材料・幾何変化は励磁コイルでコイルインピーダンス変化として検出可能。

最シンプルコイルはフェライトロッド、一端数ターンワイヤ巻回、試験製品表面近接配置。製品表面クラック例発生時、渦流クラック周り遠回り、インピーダンス変化検出（図4）。コイル対使用可能、一般駆動対と呼ばれ、差動接続で使用可能。この方法で「リフトオフ」（プローブ-表面距離）信号強化可能。コイル変圧器タイプ構成使用可能、1コイル巻線一次、1（または2）巻線二次用。

図4 渦流探傷試験

検出渦流信号は振幅・位相情報含有、CRT（ブラウン管）タイプディスプレイ（通常非デジタル）表示可能。信号実測値（絶対信号）表示、または適切エレクトロニクスで信号変化のみ表示。単一製品パラメータのみ変化ケース（例：クラック存在）で最良結果。実践では渦流信号変化は組成、硬度、テクスチャ、形状、導電率、透磁率、幾何差異起因。場合によりクラック効果が他パラメータ変化隠蔽、不要却下発生可能。しかし、コイル構成、サイズ、試験周波数選択でクラック、導電率、減肉等検出強化可能。

渦流材質貫通深度は試験周波数調整で変更可能、周波数高ければ貫通浅い。しかし周波数低ければ微小欠陥感度低下。大型コイル表面粗さ感度低、逆も然り。最新電子ユニット広範コイル構成、絶対/差動モード、広範周波数範囲運転可能。単一/複雑形状部品表面クラック試験では単一フェライトコア巻線コイル通常使用。プローブ部品配置、電子ユニットコントロール「バランス」調整。プローブ部品表面走査でクラック検出。

表面自動走査必要時、単一コイル巻線はリフトオフ距離精密維持可能時のみ適切。通常差動コイル構成高速走査システム使用、リフトオフ効果、振動効果等許容範囲キャンセル。チューブ、バー、ワイヤーは包囲コイル検査可能、通常1次2次差動接続コイル構成。

渦流エレクトロニクス大半位相表示備え、操作者欠陥状態同定能力提供。多くケースクラック、リフトオフ、他パラメータ信号明確同定可能。2以上異なる試験周波数同時検査可能ユニットも利用可能。これらユニット特定不要効果電子的キャンセル、欠陥検出改善可能。

渦流試験純電気的。コイルユニット製品表面接触不要、技法容易自動化。ほとんど自動化システムシンプル幾何部品向け、機械ハンドリング簡素化。

渦流探傷利点：(1) 伝導材料幅広条件判定適（欠陥検出、組成、硬度、導電率、透磁率等、幅広工学金属）、(2) 情報シンプル用語（ゴー/ノーゴー）頻繁提供、位相表示電子ユニットでより詳細製品情報取得可能、(3) 極めてコンパクト携帯ユニット利用可能、(4) 消耗品なし（プローブ除く、修理可能場合あり）、(5) プローブ・試験周波数選択柔軟性、異なる用途対応、(6) 完全自動化適。欠点：(1) 渦流応答影響幅広パラメータ意味、所望材料特性（例：クラック）信号が不要パラメータ（例：硬度変化）マスク可能性、一部用途慎重プローブ・エレクトロニクス選択必要、(2) 通常試験制限

放射線透過試験

放射線透過試験法は多様材料・構成内部欠陥検出用。電気生成X線、放射性同位体放出ガンマ線、材料差分吸収貫通放射。厚大吸収大、密度大吸収大。X線・ガンマ線も光同様、銀塩結晶写真フィルム部分的金属銀変換特性有し、到達放射強度比例潜像形成。通常写真フィルム同様現像・定着可能（図5）。

内部空隙材料、放射線源とフィルム間配置試験。空隙はクリア背景上暗領域（より多放射到達フィルム）表示。原理X線・ガンマ線撮影同一。

X線撮影貫通力X線管印加電圧決定。鋼場合約1,000 V/インチ厚。ガンマ線撮影貫通力同位体支配、各同位体不変。イリジウム192は鋼15〜25 mm、セシウム134は鋼20〜265 mm使用。X線撮影強度・露光時間管カソード電流制御。露光時間通常ミリアンペア分表現。ガンマ線放射強度同位体供給時設定。同位体放射強度ベクレル測定、時間経過減衰。半減期は各同位体固有。例：イリジウム192半減期74日、セシウム134 2.1年。

露光係数キュリー数と時間積、通常キュリー時間表現。同位体減衰露光時間増加必要。露光期間非経済的時同位体更新。同位体連続放射放出、非露光時劣化ウラン等高密度遮蔽容器収容、環境・要員保護。

図5 放射線透過試験概略

X線/ガンマ線ラジオグラフ作成、フィルムパッケージ（遮光カセット収納、フィルムと増感紙（露光時間短縮必要）構成）被写体表面近接配置。放射線源被写体反対側距離置き、放射線被写体透過フィルム到達。露光期間後フィルム取出、現像、乾燥、透過光特殊ビューア観察。各種ラジオグラフィ・写真アクセサリ必要（放射線モニター、フィルムマーカー、像質指標、暗室装置等）。暗室装置多段階洗練度（全自動処理ユニット含む）。アクセサリX線・ガンマ線両システム共通。消耗品（ラジオグラフィフィルム、現像薬品）も必要。

放射線撮影最近発展「リアルタイム」診断可能。コンピュータ断層撮影等技法多く重要情報提供、ただし調査目的のみ適、一般生産品質管理不採用。

工業放射線撮影、試験物体貫通放射線曝露、検査物体透過放射線、反対側配置記録媒体露光。薄/低密度材料（アルミ等）電気生成X線通常使用、厚/高密度材料ガンマ線一般使用。ガンマ線崩壊放射性物質放出、最一般的2ガンマ源イリジウム192（Ir-192）、コバルト60（Co-60）。Ir-192通常鋼15〜25 mm（ソースキュリー強度依存）、Co-60貫通力大厚材料用。記録媒体工業X線フィルムまたは複数タイプデジタル放射線検出器。両者とも放射線試験物体透過媒体露光、より多放射通過部暗像、少透過部明像結果。部品空隙・欠陥あれば多放射通過、フィルム/検出器暗像生成。

フィルムラジオグラフィ、薄透明プラスチック片面/両面微細臭化銀コートフィルム使用。放射線曝露時結晶反応、現像時黒色金属銀変換可能。銀現像プロセス中プラスチック「固定」、乾燥後完成ラジオグラフィフィルム。使用可能フィルムため、フィルム関心領域特定濃度（暗度）範囲内、十分コントラスト・感度、関心不連続性可視必要。これら項目放射強度、源-フィルム距離、被検部品厚さ機能。パラメータ不満足時、該当部品領域別露光必要。

コンピュテッドラジオグラフィ、フィルムと直接デジタルラジオグラフィ間過渡技術。再利用可能フレキシブル光刺激蛍光板カセット装填、従来フィルムラジオグラフィ類似露光。カセットレーザーリーダー配置、スキャンデジタル画像変換、1〜5分。画像コンピュータ/電子メディアアップロード、解釈・保存可能。コンピュテッドトモグラフィ、コンピュータ用い物体断面面像再構成、従来ラジオグラフ対比。CT像多視点異角度撮影再構成。従来ラジオグラフィ、内部不連続性位置正確決定には三角測量複数角度露光必要。CT、コンピュータが平面各点多方向視点三角測量。

デジタルラジオグラフィ、物体透過放射線直接デジタル画像化、コンピュータモニター表示。直接デジタル撮像3原理技術：アモルファスシリコン、電荷結合素子（CCD）、相補性金属酸化膜半導体（CMOS）。これら画像数秒閲覧・解析可能、コンピュテッドラジオグラフィ画像スキャン時間比較。高速処理はピクセル独自構成結果、コンピュテッドラジオグラフィと大半フィルム応用超える優秀分解能も可能。

放射線透過試験利点：(1) 幅広材料有用、(2) 内部不良構造、誤組立、ミスアラインメントチェック可能、(3) 永久記録提供、(4) ラジオグラフ品質チェック装置利用可能。制限：(1) 物体両面アクセス必要、(2) 平面欠陥容易検出不可、(3) 検査可能厚さ範囲限定、(4) 検査感度試験物体厚さ増大低下、(5) ラジオグラフ解釈相当技能必要、(6) 欠陥深度容易指示不可、(7) X線・ガンマ線人体有害。

超音波探傷試験

超音波技法は音伝導材料内部・表面（特に遠方表面）欠陥検出用。原理一部エコー測深類似。圧電結晶電気荷電印加、結晶厚み関連周波数極短期間振動、短パルス超音波生成。欠陥検出用周波数通常1〜6 MHz（100万〜600万回/秒）。この周波数振動/音波は均質弾性材料（多く金属等）で僅か減衰で相当距離伝播可能。伝播速度材料ヤング率関連、材料固有。例：鋼5,900 m/s、水1,400 m/s。

超音波エネルギー空気大幅減衰、固体伝播ビーム界面（欠陥、意図穴、裏面等）到達時、その材料-空気間相当エネルギー入射角等角方向反射。接触試験では発振結晶ハンドヘルドプローブ組込、試験材料表面押当。結晶-試験片微小エアギャップ間エネルギー伝達促進 위해、液体層（カップラント）、通常油、水、グリース表面塗布。結晶連続発振せず、短パルス間静止期間。

圧電材料電気パルス機械振動変換のみでなく、機械振動電気パルス変換も可能。したがって、音波発生器のみでなく、帰還パルス検出器も兼用。結晶静止時帰還パルス検出状態。パルス有限時間材料伝播、界面反射、プローブ帰還。

超音波試験標準情報提示法はブラウン管、水平スポット左→右移動経過時間表現。原理デジタル機器LCDフラットスクリーンでも大差なし。スポット移動速度水平線外観生成。システム電子的同期、プローブ電気パルス受信瞬間スポット画面走査開始。上方偏向（ピーク）ライン上発生、この現象指示。このピーク通常「初期パルス」称。

ベースライン完全水平時結晶静止。初期パルス右側ピーク、結晶材料内1つ以上界面反射帰還パルス受信意味。スポットチューブ面極めて均等速度移動、超音波パルス材料極めて均等速度伝播ため、画面水平線絶対測定単位校正可能。既知距離裏壁反射生成校正ブロック、欠陥検出器可変コントロール併用で画面距離単位校正可能、試験片取得帰還パルス起源決定可能。

したがって、表面-裏壁間欠陥発見のみでなく、表面下距離測定可能。装置適切校正重要、意図境界と意図せぬ不連続性自動識別不能ため、操作者各ピーク起源同定必要。さらにパルスビーム形成ため、欠陥平面位置決定可能。ピーク高さ（エコー）概ね反射面積比例、全機器サイズ縮小/拡大コントロール有り（可変感度）。材料/空気界面のみでなく、速度変化接合部（例：溶接鋼/スラグ界面）でもビーム一部反射。

試験片全面探査は立体的欠陥発見・深度測定のみでなく、サイズ決定可能。二次元（平面）欠陥も発見可能だが、ラジオグラフィと異なり、入射ビーム欠陥面ほぼ垂直入射最良。一部プローブ角度付けビーム表面角度導入で実現。この方法でチューブ縦方向欠陥（内/外面）検出。

画面指示解釈には一定技能必要、特にハンドヘルドプローブ試験時。しかし技法定形形状自動試験に見事適合、モニター（メイン装置装着電子デバイス、特定位置エコー発生時電気信号出力）使用。トリガーレベル可変、多様メカニカルゲート・欠陥警報作動可能。さらにコンピュータ技術改善で試験データ・結果多様フォーマット表示・出力可能。

図6 超音波探傷試験

現代超音波探傷器完全ソリッドステート、電池駆動可能、現場条件耐え堅牢構築。いかなる材料音速も材料固有ため、速度決定で一部材料同定可能。例：球状黒鉛鋳鉄グラファイト球状化率決定。

速度一定（広範鋼種で一定）時、パルス材料伝播時間厚さ比例。したがって適切校正機器で片側からミリメートル100分の1精度厚さ測定可能。この技法現在非常に一般的使用。標準探傷器発展デジタル壁厚計。同原理動作、LEDまたはLCD数値で絶対ミリメートル厚さ指示。これら装置易使用だが適用慎重必要。

産業検査最頻使用2音波タイプ：圧縮（縦）波、せん断（横）波（図6）。圧縮波原子音方向平行前後振動、せん断波原子音方向垂直（横）振動。せん断波速度縦波約半分。超音波トランスデューサー（プローブ）使用音導入部品、超音波試験機電気インパルス音波変換、帰還音電気インパルス変換、デジタル/LCD画面視覚表現表示。機器適切校正時、操作者トランスデューサー-反射体距離決定可能、多くケース経験豊富操作者反射体原因不連続性タイプ決定可能。超音波空気伝播せず（空気分子原子間隔広すぎ超音波伝達不可）、トランスデューサー面-部品表面間液体/ゲル「カップラント」使用、音部品伝達許容。

直ビーム検査縦波使用試験片照会（右図）。音内部反射体衝突時、トランスデューサー戻り音裏壁戻り音より高速（短距離）、画面表示生成。デジタル厚さ計同プロセス使用、出力デジタル数値読み取り。

角度ビーム検査同タイプトランスデューサー使用、角度ウェッジ（プローブとも呼ばれる）搭載、既知角度音ビーム部品伝送設計。最一般検査角度45、60、70度、角度部品厚さ通過引線から計算上向き（部品表面からではない）。図6に60度プローブ示す。周波数・ウェッジ角度規格・仕様指定なき場合、操作者被検部品適切検査組み合わせ選択。角度ビーム検査では、トランスデューサー・ウェッジ組み合わせ（プローブとも呼ばれる）前後移動、音ビーム溶接全体積通過。直ビーム同様、音ビームほぼ垂直配列反射体音トランスデューサー戻り、画面表示。

浸漬試験、部品水槽浸漬、水カップリング媒質使用、トランスデューサー-部品間音ビーム伝播許容。超音波試験機可動プラットフォーム（ブリッジ）槽側面搭載、槽長手方向移動可能。トランスデューサー防水チューブ底部旋回マウント、昇降・横移動可能。ブリッジ・チューブ移動でトランスデューサーX-Y-Z軸精密移動可能、全方向ギア駆動精密増分移動、旋回で音ビーム所要角度部品入射方向調整。円形試験片頻繁動力ローラー搭載、トランスデューサー長手移動時回転、全周検査可能。複数トランスデューサー同時使用、複数スキャン同時実行可能。

透過試験、部品両側各1トランスデューサー使用（図6）。送信トランスデューサー部品通過音送信、受信トランスデューサー音受信。部品反射体受信音量減少、画面表示振幅低下（画面高さ低下）信号表示。

位相配列検査、複数素子プローブ使用、個別活性化可能。各素子活性化タイミング変化で結果音ビーム操舵可能、結果データ結合被検部品スライス表現視覚像形成可能。

飛行時間回折法、溶接両側対向2トランスデューサー、規定距離配置。1トランスデューサー音波送信、他受信機役割。他角度ビーム検査と異なり、トランスデューサー溶接前後操作せず、溶接長手方向移動、トランスデューサー溶接同距離維持。2音波生成、1つトランスデューサー間部品表面伝播、他溶接内角度下向き伝播後受信機戻り。クラック遭遇時、音一部クラック先端回折、微弱音波生成、受信ユニット検出可能。増幅・コンピュータ処理で欠陥サイズ・位置従来超音波法より高精度決定可能。

超音波探傷利点：(1) 10 mまで厚さ・長さ試験可能、(2) 欠陥位置・サイズ・タイプ決定可能、(3) 即時試験結果、(4) 携帯性、(5) 必要なら極めて高感度、(6) 完全自動化可能、(7) 片側アクセスのみ必要、(8) 消耗品不要。欠点：(1) より洗練された試験結果・データ収集システム使用しない限り永久記録不可、(2) 操作者試験中試験片欠陥有無判断可能、(3) 指示解釈必要、(4) 相応技能必要