超音波探傷装置（UT：Ultrasonic Testing）は、超音波を材料に入射し、反射波から割れ・空洞・未溶着など内部欠陥を非破壊で検出する検査機器です。溶接部、鍛造・鋳造品、厚板、配管などで品質保証と工程内の不良流出防止に使われます。
超音波探傷装置とは
超音波探傷装置は、材料内部の欠陥位置や大きさの推定を目的に、超音波の反射（エコー）を測定して評価する非破壊検査装置です。X線と比べて現場性が高く、厚物でも検査しやすい点が製造業で評価されています。
基本的な仕組み
探触子（プローブ）から超音波を送信し、欠陥や底面で反射した波を受信して波形・時間・振幅を解析します。時間から深さ（距離）を、振幅や波形・走査パターンから欠陥の可能性を判断します。
- パルス反射法：最も一般的。反射エコーの位置と高さで評価
- 透過法：送信と受信を別側に置き、減衰で異常を検出（用途限定）
- 接触法・浸漬法：カプラント（接触媒質）や水槽で音を伝える
主な用途
超音波探傷は、内部欠陥の検出に強く、溶接・厚板・鍛造などの品質保証に向きます。工程内での早期検出により、後工程コストを下げやすいのも利点です。
- 溶接部：未溶着、割れ、スラグ巻込み、ブローホールの検出
- 鋼材・厚板：ラミネーション、介在物、層状欠陥の検出
- 鍛造・鋳造品：内部空洞、引け、割れの検出（材質・粗さにより難易度変動）
- 配管・圧力容器：製造時検査、保全検査、腐食・減肉の厚さ測定
- 複合材・接着：剥離、未接着、層間欠陥の検出（専用設定が必要）
メリット
超音波探傷装置は、厚物の内部欠陥検出と現場運用のしやすさが強みです。適切な手順と校正を行うことで、工程内検査の再現性を高められます。
- 片面アクセスでも検査できるケースが多い
- 厚板・大物でも適用しやすい（条件設計次第）
- 結果がその場で得られ、工程内の判定に使いやすい
- 放射線を使わず、設備・管理負担を抑えやすい
- 位置（深さ）推定ができ、補修・原因解析に繋げやすい
デメリット
一方で、UTはカプラントや表面状態、形状、材質（粗粒材など）に影響され、設定と作業品質が結果に直結します。人に依存しない運用設計が重要です。
- 探触子の当て方、走査、感度設定により結果が変わりやすい
- 表面粗さや曲面・段差でカップリング不良が起きやすい
- 粗粒材（鋳造品など）は散乱が大きく、検出が難しい場合がある
- 欠陥の種類推定は可能でも、確定には追加評価が必要なことがある
- 記録・トレーサビリティは運用（保存形式、条件管理）で差が出る
方式・装置タイプの比較軸
装置選定では、探傷方式（手動か自動か、フェーズドアレイか）、対象物（溶接・厚板・腐食）、必要な記録性で比較します。最初に「何を、どこまで、どう記録するか」を決めると迷いが減ります。
| 区分 | 特徴 | 向く用途 | 注意点 |
|---|---|---|---|
| ポータブルUT（Aスコープ中心） | 携帯性が高く、現場で使いやすい | 補修・受入検査、一般部品、現場溶接 | 作業者依存が出やすいので標準化が鍵 |
| 自動・半自動UT（スキャナ併用） | 走査の再現性と記録性が高い | 量産検査、溶接長尺、繰り返し検査 | 治具・走査系の段取りが必要 |
| PAUT（フェーズドアレイ） | 複数角度・集束で欠陥の把握がしやすい | 溶接検査、複雑形状、検査効率化 | 設定設計とデータ解釈の教育が必須 |
| TOFD | 回折波で欠陥高さ評価に強い | 溶接の品質保証、欠陥寸法評価 | 死角や形状制約があるため適用設計が必要 |
| 厚さ計（腐食・減肉） | 減肉の定量管理に特化 | 配管・タンクの保全、入荷材の厚み確認 | 探傷用途とは要件が異なるので混同しない |
選定基準
超音波探傷装置の選定は、対象物・欠陥の想定・検査体制（技能者と標準）まで含めた総合設計が必要です。装置スペックだけで決めると、現場で使い切れないことがあります。
- 対象と目的：溶接、厚板、鋳鍛造、腐食、複合材など用途を固定する
- 検出したい欠陥：割れ、未溶着、ラミネーションなど想定欠陥を明確にする
- 形状条件：曲面、段差、狭所、表面粗さ、塗装の有無
- 記録要件：波形保存、画像（B/Cスキャン）、レポート自動出力、トレーサビリティ
- 探触子とアクセサリ：直角、斜角、二振動子、浸漬、スキャナ、エンコーダ対応
- 操作性：手袋での操作、現場画面の見やすさ、プリセット、ユーザー権限管理
- 校正と管理：基準試験片、校正手順、感度補正、点検周期の運用設計
- 規格適合：顧客要求や適用規格（例：溶接、材料、検査員資格）に合うか
導入手順
導入は「装置購入」よりも「検査手順の標準化」とセットで進めるのが成功パターンです。最初に検査の目的と合否判定の枠組みを固めると、教育とデータの一貫性が出ます。
- 適用範囲の定義：対象製品、部位、想定欠陥、必要検出レベルを決める
- 方式選定：手動UT、PAUT、TOFD、厚さ計などから選ぶ
- 試験計画：代表サンプルで検出性確認（疑似欠陥や既知欠陥の活用）
- 手順書作成：探触子、走査方法、感度設定、合否基準、記録様式を定義
- 教育・認定：作業者教育、判定ルールの統一、技能の見える化
- 量産展開：工程内検査のタイミング、判定フロー、異常時対応を組み込む
- 維持管理：校正、点検、探触子摩耗管理、データ保管と監査対応を定着
費用の考え方
費用は本体価格だけでなく、探触子・治具・校正・教育・データ管理まで含めた総コストで考える必要があります。特にPAUTや自動化は周辺機器と立ち上げ工数が支配的になりがちです。
- 初期費用：本体、探触子、ケーブル、基準試験片、スキャナ・エンコーダ、ソフトウェア
- 運用費用：消耗品（探触子保護、カプラント）、校正・点検、保全、教育更新
- 間接費用：手順書整備、工程設計、データ保管、監査対応
- 投資対効果：不良流出防止、補修工数削減、検査時間短縮、再加工削減で評価する
注意点
超音波探傷は「装置が良ければ安定する」検査ではなく、条件管理と標準化が品質を決めます。現場では、再現性の阻害要因を先に潰すことが重要です。
- カップリング管理：表面清掃、カプラント量、押し付け力を標準化する
- 表面状態：粗さ、塗装、スケール、曲率で感度が変わるため事前条件を決める
- 温度影響：音速が変わるため、高温・低温では補正や手順見直しが必要
- 形状影響：端部反射や曲面反射で誤判定が起きやすいので走査設計を行う
- 合否基準：振幅だけでなく、位置、長さ、指示性状など評価方法を統一する
- データ管理：装置設定、探触子、感度、走査条件を記録し、再現できる形で保存する
- 資格・体制：検査員の力量、二重チェック、判定会議など運用で品質を担保する
関連規格・資格の例
規格や顧客要求により、検査手順・評価・資格要件が決まることがあります。適用規格は案件ごとに変わるため、必ず最新の要求仕様で確認してください。
- 超音波試験の一般原則：ISO 16810 など
- 溶接部の手動UT：ISO 17640 など
- 溶接部のPAUT：ISO 13588 など
- 溶接部のTOFD：ISO 10863 など
- 非破壊検査員の資格制度：ISO 9712 など
- 国内規格の例：JIS Z 2344（パルス反射法の一般事項）など
よくある質問（Q&A）
Q. 超音波探傷装置とX線検査はどう使い分けますか？
A. 超音波探傷は厚物や片面アクセスでの検査に強く、欠陥の深さ推定もしやすいのが特徴です。X線は内部形状の可視化に強みがありますが、放射線管理や設置条件の制約が出ます。対象欠陥、部位形状、現場制約、記録要件で選びます。
Q. PAUT（フェーズドアレイ）は導入した方が良いですか？
A. 溶接部の検査効率化や記録性向上、欠陥の把握を重視する場合に有効です。一方で設定設計と教育が必要で、周辺機器（スキャナ、エンコーダ）を含む運用が前提になります。まずは対象製品で検出性と運用負荷を試験し、導入範囲を決めるのが安全です。
Q. 探傷結果が作業者によって変わるのを防ぐには？
A. 探触子、走査範囲、感度設定、合否判定を手順書で固定し、校正と日常点検を必須化します。可能であればスキャナを使って走査を半自動化し、データ保存と再評価ができる形にすると再現性が上がります。
Q. 鋳物でも超音波探傷は使えますか？
A. 使える場合もありますが、粗粒材は散乱が大きく減衰しやすいため難易度が上がります。周波数の選定、探触子の種類、感度設定、評価方法を鋳物向けに設計し、代表サンプルで検出性を確認してから適用するのが基本です。
Q. 厚さ測定と探傷は同じ装置でできますか？
A. 一部の装置は両方の機能を持ちますが、目的と要件が異なります。厚さ測定は減肉の定量管理が中心で、探傷は欠陥の検出と評価が中心です。必要な精度、記録、探触子が違うため、用途ごとに最適機種を選ぶのが確実です。
まとめ
超音波探傷装置は、内部欠陥を非破壊で検出し、溶接・厚板・配管・鍛造などの品質保証に広く使われる検査機器です。成果を左右するのは、装置性能だけでなく、探触子選定、校正、走査手順、合否基準、データ保存を含む標準化です。導入時は、対象製品での検出性確認から始め、手順書と教育、記録運用までセットで設計すると、再現性の高い検査体制を作れます。
