超音波探傷試験②伝搬と音場と反射

低炭素鋼溶接部の母材と溶接金属のように、音響インピーダンスの値にあまり差のない場合は、その境界面で超音波はほとんど反射しない。

波長は、超音波の音速を周波数で徐した値である。

横波の探触子に比べて、縦波の探触子の方が指向角は大きく近距離音場限界距離は短い。

タンデム探傷法で表示されるビーム路程は、超音波の伝搬距離の半分である。

横波は、せん断波とも呼ばれている。

表面波探触子は、屈折横波に対する臨界角に近い角度で、くさびから試験体に超音波を入射させるよう作られている。

板波を用いて行う自動探傷には、対称モードまたは非対称モードの板波が適用される。

クリーピング波は、縦波屈折角を80°程度にしたときに表面を伝搬する縦波のことである。

表面波は、材料の表面層だけ伝わる波で、周波数が低いほど表面部のエネルギーは大きい。

反射損失は、屈折角70°の探触子に比べ、屈折角45°の探触子の方が大きい。

入射角が縦波臨界角より小さい場合、鋼中には屈折縦波と屈折横波が伝搬する。

縦波及び横波の両臨界角が生じるのは、液体中の縦波音速が、固体中の縦波音速及び横波音速より遅い場合である。

幅が狭く長い試験体を長手方向に垂直探傷し、傷エコーを検出した場合、傷からの遅れエコーが発生する場合がある。

ジルコンチタン酸鉛

圧電効果は、ピエゾ効果と呼ばれ、圧力をかけると電圧が発生する現象である。

指向角は、振動子の直径に反比例する。

近距離音場限界距離以遠では、距離に反比例する。

周波数が高くなると指向角は小さくなる。

斜角探触子の振動子の見かけの高さ寸法は、実際の振動子寸法よりも小さく、屈折角が大きいほど小さくなる。

垂直探傷において、傷がX0より近い距離にある時、X0より遠距離にある同じ条件の傷のエコー高さより低いことがある。

周波数が高い探触子ほど超音波の指向性が鋭くなる。

超音波が試験体中を伝搬する時、超音波ビームが広がることによる拡散損失のほかに、結晶粒界での散乱による散乱減衰や内部摩擦などによる粘性減衰がある。金属中では散乱減衰が主体であるが、プラスチックでは粘性減衰が主体となる。

焼入れ焼戻しされた材料は、減衰が小さい。

鋼板の探傷方向の探傷屈折角を求め、探傷屈折角が58°から72°の範囲の斜角探触子を用いて探傷を行う。

試験体の圧延方向と圧延方向に直角な方向の音響異方性を測定するために、横波垂直探触子と横波専用の接触媒質を用いる。

横穴の長さが一定で、直径が2倍になった場合エコー高さは√2倍になる。

探傷面が粗い場合、ギャップ水浸法を適用すると、直接接触法よりもエコー高さが安定する。

溶接部の内部傷の探傷には、横波がよく用いられる。

一般の斜角探傷法では、溶接部探傷の際、傷の傾きや形状の影響を強く受けるが、TOFD法による探傷ではそれらの影響を受けにくい。

JIS Z 3060では板厚によって屈折角の異なる探触子の併用を定めている。この場合、同一傷でも探触子の屈折角が異なれば傷の評価結果は異なることがある。

ブローホールなどの球状の傷の反射波は、広い範囲に反射するので振動子に戻る超音波は少なくなり、エコー高さは低くなるのが一般的である。

開先面の融合不良は、直射法で検出が困難であっても、一回反射法で検出できる場合がある。