超音波NDT技術とは何ですか?

導入

超音波非破壊検査 (NDT) 技術は、工業用の検査と検査の分野に革命をもたらしました。これらの技術は、高周波音波を利用して、材料や構造の傷、欠陥、凹凸を検出および評価します。超音波を使用することで、NDT の専門家は、金属や複合材料からコンクリートやセラミックに至るまで、幅広い材料の完全性と品質について貴重な洞察を得ることができます。この記事では、さまざまな超音波 NDT 技術と、さまざまな業界におけるその応用について探っていきます。

超音波検査（UT）

超音波検査 (UT) は、最も広く使用されている汎用性の高い NDT 技術の 1 つです。これには、超音波を試験材料に送信し、その後反射して受信機に戻すことが含まれます。 NDT の専門家は、波が戻ってくるまでの時間と受信信号の振幅を分析することで、亀裂、空隙、介在物などの欠陥の存在を判断できるだけでなく、材料の厚さを測定して腐食を検出することもできます。

UT は、接触と浸漬の 2 つの異なる方法を使用して実行できます。コンタクト UT では、超音波の効率的な伝達を確保するために、接触媒質 (通常は水またはゲル) が試験材料の表面に塗布されます。この方法は、溶接継手、パイプ、構造コンポーネントの検査に一般的に使用されます。一方、浸漬 UT では、試験材料を液体タンクに浸漬するため、トランスデューサと材料の間の継続的かつ一貫した結合が可能になります。この方法は、大きな物体や不規則な形状の物体の検査に特に役立ちます。

超音波厚さ検査

超音波厚さ検査は、材料の厚さの測定に焦点を当てた UT の特殊な形式です。これは、パイプ、タンク、圧力容器の完全性と摩耗を監視するために、製造、航空宇宙、石油・ガスなどの業界で一般的に使用されています。超音波厚さ検査の原理は、超音波が材料を通過してトランスデューサーに戻るまでにかかる時間の測定に基づいています。

厚さ試験プロセスでは、トランスデューサーが材料の片側に配置され、適切な音響結合を確保するために接触媒質が適用されます。トランスデューサは超音波パルスを放射し、このパルスは材料を通過して反射されてトランスデューサに戻ります。 NDT の専門家は、パルスが材料を通過するのにかかる時間を測定することで、その厚さを正確に判断できます。

超音波せん断波試験

超音波せん断波試験は斜角試験とも呼ばれ、材料の内部欠陥や構造的完全性に関する貴重な情報を提供する技術です。縦波を使用する UT とは異なり、せん断波試験では、材料を斜めに伝播するせん断波を生成するトランスデューサーを使用します。これにより、波が亀裂、層間剥離、融着の欠如などの欠陥とより敏感に相互作用することが可能になります。

せん断波試験は、航空宇宙産業や自動車産業の溶接部、鍛造品、重要な部品の検査に一般的に使用されています。 UT だけでは検出が難しい欠陥を検出できるだけでなく、欠陥の方向やサイズに関する情報も提供します。せん断波試験と UT を組み合わせることで、NDT 専門家は材料の品質と完全性をより包括的に評価することができます。

超音波フェーズドアレイ試験

超音波フェーズド アレイ テストは、トランスデューサ内の複数の要素を利用して超音波を生成および受信する、洗練された高度な NDT 技術です。これらの要素は個別に制御できるため、ビーム角度、焦点距離、焦点条件を操作できます。この柔軟性により、NDT 専門家は広い領域や複雑な形状を高精度かつ高感度でスキャンできるようになります。

フェーズド アレイ テストは、溶接部、複合材料、タービン ブレードの検査に特に役立ちます。各要素から発せられるパルスのタイミングと振幅を調整することで、生成される超音波ビームを材料内の異なる角度と深さに向けることができます。これにより、さまざまな方向や位置での欠陥の検出と特性評価が可能になり、全体的な検査精度と効率が向上します。

超音波浸漬試験

超音波浸漬試験は、試験材料を水槽またはチャンバーに浸す特殊な技術です。トランスデューサーはタンクの周囲に配置され、超音波を発し、水中を通って材料内に伝播します。結合媒体として水を使用すると、超音波が一貫して効率的に送信され、正確で信頼性の高い検査結果が保証されます。

浸漬試験は、タービンブレード、エンジンブロック、回路基板などの重要な部品の検査のために、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス業界で一般的に使用されています。これにより、材料の厚さの測定や内部構造の評価だけでなく、亀裂、介在物、ボイドなどの欠陥の検出が可能になります。浸漬試験は、生産ラインでの大量の部品やコンポーネントの検査にも適しています。

結論

超音波非破壊検査技術は、さまざまな業界の材料や構造の品質、完全性、信頼性を評価するための貴重なツールであることが証明されています。 NDT の専門家は超音波を使用することで、幅広い欠陥や異常を検出および評価し、メンテナンス、安全性、品質管理の目的に重要な情報を提供できます。

従来の超音波試験からせん断波試験やフェーズドアレイ試験などの高度な技術に至るまで、超音波NDTの分野は進化し続けており、検査機能の向上、精度の向上、検査時間の短縮を実現しています。これらの技術は、航空宇宙、製造、石油・ガスなどの業界で不可欠になっています。

技術の進歩に伴い、新しいトランスデューサーの開発、データ分析アルゴリズムの改良、人工知能の統合など、超音波NDTのさらなる強化が期待できます。これらの進歩により、超音波NDT技術の機能と応用がさらに強化され、より安全で信頼性の高い産業運営に貢献します。