建築鉄骨における溶接継手の超音波探傷試験

1. 超音波探傷試験とは

溶接継手は、構造物に要求される性能を満たすかどうかを、さまざまな試験によって確認されます。溶接継手の性能確認試験は、試験において継手を変形させる破壊試験と、継手を変形させない非破壊試験の大きく2つに分かれます。非破壊試験の1つである超音波探傷試験(以下、UT試験)は、継手の内部に発生した溶接不完全部(欠陥)を確認します。

本項では、建築鉄骨における溶接継手(突合せ継手やT継手)に対する、UT試験での検査方法と評価方法[1]について解説します。

2. 検査方法

UT検査は、超音波の波形(パルス波と連続波)、超音波の伝搬方向(垂直探傷法と斜角探傷法)、探触子の数(一探触子法と二探触子法)など、さまざまな方法に分類されます^[2]。建築鉄骨における溶接継手の場合は、特別な指定がなければ、パルス波を用いた「斜角一探触子法」が使用されます(図1)。

検査の前に、標準試験片または対比試験片を使用し、入射角や測定範囲、超音波の伝搬時間などを調整します。

検査ではまず、探触子を探傷面に接触させながら前後左右に動かし、継手を走査します(図2) ^[2]。

そして、探傷器に表示されたエコーの高さを確認します。

探傷器は、探触子が受信した超音波エコーを、画面にグラフとして表示します(図3)。グラフは検出レベルを示す4つのエコー高さ区分線により、5つの領域に分かれます。

3. 評価方法と合否判定^[1]

欠陥から反射したエコーの高さが図3のL線を超えており、なおかつこの時の溶接線方向の走査長さが、継手の板厚ごとに区分されたある値を超えている場合、その欠陥は合否判定の対象となります。この時の走査長さを「欠陥指示長さ」と呼びます。

合否判定では、溶接線上にある1つの欠陥に対して、その欠陥指示長さをそのまま「欠陥評価長さ」とします。ただし、その欠陥評価長さが短い場合でも複数の欠陥を1つの欠陥とみなし、そのみなし欠陥の長さを評価長さとする場合があります。それは、2つの欠陥どうしの、溶接継手の断面における上下、左右の距離が一定値以内であり、次の(1)(2)に該当する場合です。

(1)2つの欠陥どうしが溶接線方向で重なっている場合。この時の欠陥評価長さは、2つの欠陥の指示長さの和になります。

(2)2つの欠陥どうしが溶接線方向で離れており「欠陥どうしの隙間長さ」＜「長い方の欠陥の指示長さ」である場合。この時の欠陥評価長さは、2つの欠陥の指示長さと隙間長さの総和になります。

そして、最も欠陥が密集する溶接線300mmの範囲(溶接線が300mm未満の場合は全長)である「単位溶接線」の範囲内で、「1つの欠陥の評価長さ」または「すべての欠陥の評価長さの総和」が、エコー高さの領域ごとに区分された境界値以上ある場合は、その単位溶接線はUT試験において不合格となります。