アルミニウム溶接部の検査に不可欠な非破壊検査（NDT）法の解説

要点まとめ

アルミニウム溶接部の非破壊検査（NDT）は、ひび割れ、気孔、介在物などの内部欠陥を部品を損傷させることなく検出するために特殊な技術を用います。フェーズドアレイ超音波検査（PAUT）、放射線検査（RT）、渦電流検査（ECT）などの手法は、溶接部の健全性を確認するために不可欠です。このプロセスは、航空宇宙や自動車など安全性が極めて重要な産業において、アルミニウム構造物の安全性と信頼性を確保する上で極めて重要です。

アルミニウム溶接における非破壊検査（NDT）の理解とその重要な役割

非破壊検査（NDT）は、科学および産業分野で用いられる一連の分析技術であり、材料、部品、またはシステムの特性を損傷を与えずに評価することを目的としています。NDTの基本原理は、対象物を検査してその完全性を損なう可能性のある欠陥や不整合を発見し、対象物が意図された機能を安全かつ効果的に果たすことができるようにすることです。溶接部品において、NDTは品質管理の要であり、検査担当者が溶接部の内部を「可視化」してその健全性を確認することを可能にします。

アルミニウムの溶接には特有の課題があり、非破壊検査（NDT）が単に有利であるというだけでなく、極めて重要になります。高い熱伝導性と低い融点を持つため、適切に管理しないと容易に焼け貫きや変形を引き起こす可能性があります。さらに、アルミニウムは酸化皮膜を形成しやすいため、適切に清掃しないと溶着欠陥の原因となります。溶接プロセス中に水素が溶融したアルミニウムに捕捉され、凝固後に気孔（固体化した溶接部内の微小な気泡）を生じることもあり、これにより継手の強度が著しく低下します。

これらの固有の性質から、アルミニウムの溶接部は気孔、溶け込み不良、割れなどの特定の欠陥を生じやすくなります。こうした欠陥は肉眼では見えない場合でも、応力下で重大な破損につながる可能性があります。業界リーダーである Linde Gas & Equipment nDTはこれらの問題を早期に検出するのに役立ち、部品の故障を防ぎ、厳格な業界基準への適合を確実にすることで時間と費用を節約します。

アルミニウム溶接検査のための主要な非破壊検査方法

アルミニウム溶接部における正確な欠陥検出のためには、適切なNDT手法を選択することが極めて重要です。各技術は異なる原理に基づいており、特定の種類の欠陥を識別するために適しています。最も一般的で効果的な方法には、放射線透過検査、超音波検査、渦電流検査、浸透探傷検査があります。

放射線透過検査（RT）

放射線透過検査では、X線またはガンマ線を使用して溶接部の内部構造の画像を生成します。放射線は被検体を通過し、フィルムまたはデジタル検出器で捕らえられます。密度の高い部分はより多くの放射線を吸収し、明るく表示されます。一方、密度の低い部分（亀裂、空洞、気孔など）は放射線を通しやすいため、より暗く表示されます。専門家が指摘しているように、 Ultrascan この方法は表面下の包括的な視野を提供するため、内部欠陥の検出に非常に適しています。ただし、電離放射線を使用するため、熟練かつ認定された作業員と厳格な安全プロトコルが求められます。

超音波探傷検査 (UT)

超音波検査は、高周波の音波を溶接部に伝播させる手法です。これらの音波は材料内部を通過し、不連続部（欠陥）で反射します。変換器（トランスデューサ）がこれらの反射波（エコー）を検出し、エコーの到達時間と振幅を解析することで、欠陥の大きさ、形状、位置を特定します。アルミニウムの場合、 フェーズドアレイ超音波検査（PAUT） が優れた技術と見なされます。PAUTは複数の超音波素子を使用して、電子的に制御されたビームを生成し、偏向および焦点調整を行うことで、溶接部の詳細なリアルタイム断面像を提供します。 Zetecは、PAUTが 複雑な形状を持つ部品の検査に最適であり、表面および内部の欠陥を高い精度と速度で検出できると強調しています。

渦電流探傷検査（ET）

渦電流検査（Eddy Current Testing）は、アルミニウムなどの導電性材料における表面および近表面の欠陥を検出するための非常に効果的な方法です。この技術では、交流電流が通電されたコイルを内蔵したプローブを使用して、変化する磁場を発生させます。この磁場により、材料内部に小さな円状の電流（渦電流）が誘導されます。クラックなどの表面貫通欠陥は、これらの渦電流の流れを妨げ、その変化をプローブが検出します。 渦電流アレイ (ECA) この技術は複数のコイルを使用することでさらに高度化され、広範囲を迅速に検査でき、表面のデジタルマップを作成して素早い分析が可能になります。非常に微小なクラックの検出に特に有効であり、塗装などの薄いコーティングの上からでも検査を行うことができます。

液体浸透探傷検査（PT）

液体浸透検査（Liquid Penetrant Testing）は、非多孔性材料の表面に存在するき裂を検出するための費用対効果が高く、汎用性の高い方法です。このプロセスでは、清掃された溶接面に着色または蛍光性の染料を塗布します。染料は毛細管現象によって開口部のある欠陥内部に浸透します。所定の浸漬時間の後、表面の余分な浸透液を除去し、現像剤を適用します。現像剤により、欠陥内に残った浸透液が引き出され、その欠陥自体よりもはるかに大きな可視的な表示が生じるため、容易に確認できます。表面き裂の検出には簡便かつ有効ですが、PT法では内部欠陥を検出することはできません。

ご使用用途に適した非破壊検査技術の選定方法

アルミニウム溶接部に対する適切な非破壊検査（NDT）手法を選定することは、万人に共通する正解があるわけではありません。最適な選択は、対象部品の種類、使用目的、および業界の要件など、さまざまな要因に依存します。これらの基準を慎重に評価することで、検査が効果的かつ効率的であることを保証できます。

NDT手法を選択する際に考慮すべき主な要因は以下のとおりです。

• 潜在的な欠陥の種類と位置： 表面に達するき裂（PT、ET）を検出する必要があるのか、あるいは気孔や溶け込み不良といった内部欠陥（RT、UT）を検出する必要があるのかを判断します。
• 材料の板厚および形状： 厚板の場合には放射線検査または超音波検査の深部貫通能力が必要となる場合がありますが、複雑な形状にはハンドヘルドPAUTまたはECAプローブの柔軟性がより適している可能性があります。
• 業界の規格および仕様： 航空宇宙や自動車など重要な産業では、特定の非破壊検査（NDT）手法や感度レベルを義務付ける厳しい規格が存在する場合があります。精度が求められる自動車プロジェクトでは、カスタムソリューションを提供するパートナーが非常に価値があります。例えば、精密設計された部品を必要とする自動車プロジェクトでは、信頼できるパートナーによるカスタムアルミ押出成形品を検討してください。 シャオイ金属技術 iATF 16949認証の厳格な品質管理体制の下で、試作から量産まで包括的なサービスを提供し、部品が最高品質基準を満たすことを保証します。
• アクセス性と表面状態： 検査面はNDT装置がアクセスできる状態である必要があります。浸透探傷検査（PT）法などは非常に清浄な表面を必要としますが、渦電流アレイ（ECA）などは塗装の上から検査が可能です。
• コストと速度： 検査の予算や必要なターンアラウンド時間は現実的な考慮事項です。浸透探傷検査（PT）法は、多くの準備と安全対策を必要とする放射線透過検査（RT）と比較して、一般的に迅速で低コストです。

この決定を支援するために、以下の表はアルミニウム溶接部に対する主要な非破壊検査（NDT）方法の概要比較を示しています。

一般的な非破壊検査プロセス：準備から報告まで

成功した非破壊検査は、正確かつ再現性のある結果を保証するための体系的なワークフローに従います。使用するツールや技術は異なるものの、全体のプロセスは4つの主要な段階に分けることができます。この体系的なアプローチにより、初期設定から最終的な文書作成まで、何も見逃されることなく保証されます。

1. 表面準備： この初期段階は、ほとんどの非破壊検査（NDT）手法において極めて重要です。溶接部および周囲の表面は、油、グリース、スケール、塗料などの検査に干渉する可能性のある不純物が除去された清浄な状態でなければなりません。液体浸透検査（Liquid Penetrant Testing）などの手法では、染料が欠陥に浸透できるように、表面が完全に清浄であることが絶対条件です。超音波検査においても、プローブの適切な結合（カップリング）を確保するために滑らかな表面が必要です。
2. 非破壊検査手法の適用： 表面の準備が完了したら、技術者は選択されたNDT技術を適用します。これには、放射線検査のためのX線源と検出器の配置、PAUTプローブによる溶接部の走査、浸透探傷剤および現像剤の塗布、または渦電流プローブによる検査領域のスキャンなどが含まれます。この工程では、確立された手順および業界規格に従って検査を実施できる熟練したオペレーターが求められます。
3. 結果の解釈： これはおそらく最も重要な段階であり、技術者は検査から収集されたデータを分析します。これには、放射線フィルム上の暗い表示を調べること、超音波装置からのAスキャン、Bスキャン、またはCスキャン表示を解釈すること、あるいは液体浸透検査からのにじみ出しを観察することが含まれます。技術者は、関連する表示（実際の欠陥）と非関連の表示（部品の幾何学的特徴）を区別し、その後、欠陥の大きさ、種類、位置を特定する必要があります。
4. 報告および文書化： 最終段階は、結果を正式な報告書に文書化することです。この報告書には通常、検査対象の部品に関する詳細、使用した非破壊検査（NDT）手法および装置、従った検査手順、結果の概要、および特定された欠陥が規定された基準に照らして許容可能かどうかの評価が含まれます。この文書は溶接部の品質を永久的に記録するものであり、トレーサビリティと品質保証にとって不可欠です。

よく 聞かれる 質問

1. アルミニウムを非破壊検査できますか？

はい、アルミニウムは非破壊検査（NDT）の対象となり、特に溶接後には検査を行うべきです。アルミニウムは気孔や割れなどの欠陥が生じやすいため、部品の完全性と安全性を確保するために、放射線検査、超音波検査、渦電流検査、浸透探傷検査などの非破壊検査手法が一般的に用いられます。

2. 溶接検査における非破壊検査法にはどのようなものがありますか？

溶接検査で最も一般的な非破壊検査法には、目視検査（VT）、浸透探傷検査（PT）、磁粉検査（MPT、強磁性材料用）、渦電流検査（ET）、超音波検査（UT）、および放射線検査（RT）があります。検査方法の選定は、材料、溶接の種類、および検出したい欠陥の種類によって異なります。

3. 主要な非破壊検査法4つとは何ですか？

多くの非破壊検査（NDT）手法がありますが、その中でも最も基本的で広く使用されている5つの手法は、目視検査（VT）、磁粉検査（MT）、浸透検査（PT）、超音波検査（UT）、および放射線検査（RT）です。これらは、さまざまな材料における表面および内部欠陥の検出に広範な応用が可能です。

4. 溶接に最適な非破壊検査（NDT）は何ですか？

すべての溶接用途に対して最も「最適」なNDT手法は一つではなく、最適な選択は特定の状況によって異なります。ただし、特にアルミニウムにおける重要溶接部の包括的な検査に関しては、フェーズドアレイ超音波検査（PAUT）が最も強力で効果的な手法の一つと見なされることがよくあります。PAUTは表面および内部欠陥に対する感度が高く、詳細な画像を提供し、比較的高速であるという利点があります。