鋼板、棒鋼、鍛造品の超音波探傷試験

仕組み

探触子は、接触媒質（通常は水またはゲル）を介して、高周波の音響パルスを鋼の中に送り込みます。パルスは製品の裏面から反射し、さらに金属を遮る内部のあらゆるもの — ラミネーション、介在物の集積、き裂、空隙 — からも反射します。エコーの時間と大きさを測ることで、作業者は不連続部がどこにあり、その反射面積がどれほど大きいかを描き出します。

UT が見つけるもの

• 鋼板では：ラミネーション（表面に平行な平らな剥離）、介在物の集積、内部き裂 — そのほとんどはスラブから引き継がれたもので、両面から見ても見えません。
• 棒鋼および鍛造品では：内部き裂、フレーク、ポロシティ、大きな介在物、偏析した中心部。
• 溶接部では（独自の規格を持つ別の分野）：融合不良、スラグ、き裂。

UT は、表面法では答えられない問い、すなわち断面の内部が使用に耐えるほど健全かどうか — 鋼板が圧力部品に切断される場合や、棒材が高応力を受けるシャフトに加工される場合に 極めて重要となる問い — に答えます。

規格と品質クラス

合否判定はクラスで編成されており、上位のクラスほど許容できる不完全部が小さくなり、走査がより完全になります。

• EN 10160 は、平鋼製品（鋼板および広幅平鋼）を対象とします。本体品質クラス S0 から S3 と、端部クラス E0 から E4 を定義します。S0/E0 が最も緩く、S3/E4 が最も厳格です。
• EN 10308 は、鋼棒を対象とします。
• EN 10228-3 および -4 は、鍛造品（それぞれフェライト系／マルテンサイト系およびオーステナイト系）を対象とし、同じく段階的な品質クラスを備えています。
• 一般的な ASTM の対応規格は、鋼板については A578、鍛造品については A388 です。

規格とクラスを指定せずに単に「UT 済み」とだけ記した発注書では、走査範囲も合否限界も未定義のままとなります — これが UT に関する紛争の最も一般的な原因です。

UT が限界に達する箇所

• 不感帯。 探触子の直下の最初の数ミリメートルは評価が難しく、表面近くの欠陥には別の手法または二振動子探触子が必要です。
• 欠陥の向き。 平面状の欠陥は、音響ビームに対してほぼ垂直なときに最もよく反射します。鋼板の垂直探傷はラミネーションをよく見つけますが、急角度のき裂を見逃す場合があります。斜角探触子は他の向きをカバーします。
• 粗大な結晶粒。 鋳造組織やオーステナイト系ステンレスは音を散乱・吸収し、透過力と感度を低下させます。粗粒材料の UT には、材料に合わせた手順とより低い周波数が必要です。
• 寸法評価は概算です。 合否規則は、実際の欠陥を直接測定したものではなく、基準反射体と比較したエコーの振幅と指示の広がりに基づいています。二つの規格が同じ指示を異なるように判定することもあり得ます。
• 形状と表面。 薄い断面、複雑な形状、粗い表面やスケールの付いた表面はいずれも適用範囲を制限します。規格は、あるクラスを主張するために体積のどれだけを走査しなければならないかを定めています。

UT を適切に指定する

規格とクラスを指定し、走査が 100% かグリッド方式かを明記し、合否境界にある指示をどのように扱うかを事前に合意してください。それにより「UT 済み」はスローガンから検証可能な要求へと変わります。