UT検査
Ultrasonic Testing
UT検査とは
UT検査（超音波探傷試験 / Ultrasonic Testing）とは、超音波を検査対象物に入射し、内部の欠陥から反射してくるエコー（反射波）を解析することで、外からは見えない内部のきずを検出する非破壊検査（NDT）の一種です。
建設業界では、主に鉄骨溶接部の品質確認に使用されます。溶接部に内部欠陥があると、地震時に溶接部が破断し、建物の倒壊につながる恐れがあります。UT検査は、こうした危険な欠陥を建物の完成前に発見し、補修を行うための重要な品質管理手段です。
対象物を破壊せずに検査できるため「非破壊検査」と呼ばれ、検査後もそのまま使用できる点が大きな利点です。建築基準法や各種施工基準では、構造上重要な溶接部についてUT検査の実施が義務付けられています。
検査の原理
UT検査は、医療で使われるエコー検査（超音波診断）やソナー（音響測深器）と同じ物理原理に基づいています。超音波は、異なる物質の境界面で反射する性質があります。この性質を利用して、金属内部のきず（空洞や割れ）の位置と大きさを特定します。
具体的な手順としては、まず探触子（たんしょくし / プローブ）と呼ばれるセンサーを検査対象の表面に当てます。探触子から発信された超音波パルスは鋼材の中を伝搬し、内部にきずがなければ底面で反射して戻ってきます。しかし、途中にきずがあると、きずの境界面で超音波の一部が反射し、底面エコーよりも先にエコーが検出されます。
検査員は、探傷器（たんしょうき）の画面に表示されるエコーパターンを読み取り、きずの位置（深さと水平位置）・大きさ・性状を判定します。きずからのエコーの高さ（振幅）が大きいほど、きずが大きいことを意味します。
探触子と検査面の間には、超音波の伝達を助けるために接触媒質（カプラント）としてグリセリンやジェルを塗布します。これがないと、空気層が超音波を遮断してしまい、正確な検査ができません。
検出できる欠陥
UT検査で検出できる主な溶接欠陥は以下の通りです。
割れ（クラック）は、最も危険な欠陥です。溶接部やその近傍の熱影響部に発生し、放置すると荷重を受けた際に急速に進展して破断に至ります。UT検査は、割れの検出に最も威力を発揮する検査方法です。
融合不良（ゆうごうふりょう）は、溶着金属と母材、または溶着金属同士が完全に溶け合っていない状態です。溶接部の強度が設計値に達しないため、構造上の弱点となります。
溶込み不良は、溶接金属が母材の所定の深さまで溶け込んでいない状態です。完全溶込み溶接で発生すると、接合面積が不足し、耐力が大幅に低下します。
ブローホール（気孔）は、溶接金属中に気体が閉じ込められてできた球状の空洞です。小さなものは許容される場合もありますが、大きなものや密集したものは補修が必要です。
他の非破壊検査との比較
非破壊検査にはUT検査以外にも複数の方法があり、それぞれ得意分野が異なります。
放射線透過試験（RT検査）は、X線やガンマ線を照射してフィルムに内部構造を写す方法です。フィルムとして記録が残る利点がありますが、放射線を使用するため安全管理が厳格で、現場での取り扱いが難しい面があります。
磁粉探傷試験（MT検査）は、磁化した検査体の表面に磁粉を散布し、きずの部分に集まる磁粉パターンで表面きずを検出する方法です。表面やごく浅い部分のきずに有効ですが、内部の深いきずは検出できません。
浸透探傷試験（PT検査）は、浸透液を検査面に塗布し、きずに浸透した液を現像剤で浮き上がらせて表面きずを検出する方法です。非磁性体にも適用でき、簡便ですが、検出できるのは表面に開口したきずに限られます。
建設現場では、UT検査が内部欠陥の検出に最も広く使用されています。機材がコンパクトで持ち運びやすく、検査結果が即時に得られ、放射線のような危険性もないため、現場検査に最適な方法です。
UT検査員の技術と判定の難しさ
UT検査は、医療用超音波検査やソナーと同じ物理原理を利用しています。超音波パルスが物質の境界面で反射するという単純な原理ですが、実際の検査では高度な知識と経験が求められます。
検査員は、探傷器の画面に現れるエコーパターンを読み取って欠陥の有無と大きさを判定しますが、この判定には溶接継手の形状（開先形状）を熟知している必要があります。なぜなら、溶接継手の形状によって超音波の伝搬経路が変わり、エコーパターンも異なるからです。開先の角度、板厚、溶接方法などの情報をもとに、エコーが欠陥からのものなのか、継手形状による幾何学的なエコーなのかを正確に判別しなければなりません。
UT検査では、わずか1mm程度の微小な欠陥まで検出することが可能です。しかし、検出できることと正確に評価できることは別問題です。きずの形状（平面状か球状か）、方向（超音波に対して垂直か平行か）、位置（溶接金属内か熱影響部か）によって、エコーの現れ方が大きく変わります。
検査員の資格は、日本非破壊検査協会（JSNDI）が認定するNDI資格制度で管理されています。レベル1からレベル3まであり、レベル3は検査手順の作成や検査員の指導ができる最上位資格です。建設現場でのUT検査を担当するには、最低でもレベル2の資格が必要とされています。UT検査の対象となる溶接を施工する側にもJIS溶接技能者の資格が求められ、その施工計画全体を管理する溶接管理技術者と連携して品質を保証する体制が構築されています。
近年では、フェーズドアレイUT（PAUT）と呼ばれる先進的な技術も導入されつつあります。複数の超音波素子を電子的に制御し、断面画像として欠陥を可視化できるため、従来のUT検査よりも直感的に欠陥の形状と位置を把握できます。
柴田工業の現場から
UT検査は溶接品質の最終関門です。大成建設のようなスーパーゼネコンの現場では検査基準が厳しく、それは良いことだと思っています。管理者として、UT検査に合格した一本一本の溶接が何十年もビルを安全に支え続けると考えると、責任の重さを感じます。検査チームの育成には投資を惜しみません。品質に妥協はないですから。
