溶接部のフェーズドアレイ超音波探傷試験 — D1.1:2025 Annex H
フェーズドアレイ超音波探傷試験は、AWS D1.1:2025のAnnex Hによって規定されています。これは、エンコードされたリニアスキャンを使用して、3/16インチから8インチ［5 mmから200 mm］の開先溶接部および熱影響部を対象とする必須の附属書です。要員には、NDT Level IIまたはIIIに加えて、320時間のPAUT経験が必要です。
フェーズドアレイ超音波探傷試験とは
フェーズドアレイ超音波探傷試験（PAUT）は、単一素子の振動子の代わりに多素子プローブを使用する高度なUT技術です。各素子は、focal law（フォーカルロー）と呼ばれるフェーズドアレイ動作ファイルによって定義された、制御された時間遅延を伴って独立してパルスを発信します。フォーカルローを変化させることにより、システムはプローブを動かすことなく、音束を電子的に特定の角度範囲で走査させたり、異なる深さに集束させたりすることができます。
この電子的なビーム制御により、単一素子の従来のUTでは生成できない画像表示が可能になります。A-scan（振幅対時間）、B-scan（超音波軸対プローブ移動軸）、C-scan（平面図）、およびS-scan（セクタ走査断面図）です。各表示は、溶接部に沿ったプローブのエンコードされた位置から再構成され、検査員にスキャン全体の保存およびレビュー可能な記録を提供します。
溶接検査において、PAUTは多角度の従来のUTと比較してスキャン時間を短縮し、エンジニアやオーナーに伝えやすい画像ベースの解釈を提供します。その代わり、機器コスト、スキャン計画の複雑さ、およびAnnex H4.1による追加の320時間の要員経験要件が必要となります。
D1.1:2025におけるPAUTの適用
Annex HはAWS D1.1:2025の必須の附属書です。Clause 8.15に基づいて従来のUTの代わりにフェーズドアレイ超音波探傷試験が選択された場合、Annex Hのすべてが適用されます：導入（H1）、適用範囲（H2）、定義（H3）、要員（H4）、機器（H5）、機器の適格性確認（H6）、スキャン計画（H7）、校正（H8）、試験（H9からH10）、および合否判定（H11からH12）。
D1.1では、開先溶接部における代替の超音波技術として、従来のUTとフェーズドアレイUTの両方を認めています。Clause 8のPart F以外の試験手順、機器、または合否判定基準の変更は、エンジニアの承認がある場合にのみ使用でき、そのような変更は検査記録に記録されなければなりません。PAUTはあらゆる状況において従来のUTの代わりになるわけではありません。どちらを選択するかは、溶接形状、板厚、継手の接近性、および契約要件によって決まります。
UT自体（従来型またはフェーズドアレイ）は、Clause 8.15に従って契約文書で指定されている場合にのみ必要となります。エンジニアが溶接部に対してUTを指定し、施工者が技術としてPAUTを選択するまでは、PAUTは適用されません。
「Annex Hは必須の附属書です。従来のUTの代わりにPAUTが選択された場合、H1からH14のすべての要件が適用されます。D1.1において『簡易版PAUT』というものは存在しません。」
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
PAUTの適用範囲：板厚および継手範囲
Annex H2によれば、Annex Hの手順および基準は、エンコードされたリニアスキャンを使用した、3/16インチから8インチ［5 mmから200 mm］の板厚の開先溶接部（熱影響部（HAZ）を含む）のPAUT試験を規定しています。エンコーダは溶接部に沿ったプローブの位置を追跡するものであり、これによりスキャンデータを再構成して後でレビューすることができます。手動のエンコードされていないPAUTは、Annex Hの範囲外です。
Annex Hは、管状のT、Y、およびK分岐継手溶接部のPAUT試験を明示的に除外しています。これらの継手形状については、代替技術として別途の適格性確認とエンジニアの承認が必要です。
2インチ［50 mm］を超える厚さの材料については、エンジニアによって要求されるか、またはPAUT要員の判断により、H5.7.2に従ったモックアップ検証ブロックが必要になる場合があります。モックアップブロックには、音束を向けることが困難な場所に反射体を配置した代表的な溶接形状が含まれており、スキャン計画が溶接体積全体とHAZをカバーしていることを確認します。
PAUT要員の資格（Annex H4）
Annex H4.1によれば、PAUTデータの収集または解析を行うNDT Level IIおよびIIIのPAUT要員は、Clause 8.14.6.1および8.20に従って資格認定されていなければなりません。さらに、PAUT検査員は、PAUTアプリケーションにおける最低320時間の作業経験を文書化している必要があります。Clause 8.20で要求される実技試験は、検査対象の継手タイプを代表する、それぞれ少なくとも2つの欠陥を含む最低2つの欠陥試験体で構成されなければなりません。
これらの要件を満たさない個人は、資格のあるPAUT要員の直接の監督下にある場合にのみ、PAUTデータの収集を補助することができます。
Annex H4.2によれば、NDT Level IIおよびIIIのPAUT要員の認定は、H4.1の要件を満たすNDT Level III UT要員によって行われなければなりません。したがって、認定を行うLevel IIIには、一般的なUT資格と追加の320時間のPAUT固有の経験の両方が必要です。
PAUT機器の要件（Annex H5）
Annex H5.1によれば、検査は、従来のUT機器に関するClause 8.21の要件を満たし、H8に従って適格性が確認されたフェーズドアレイパルス反射式機器を使用して行われなければなりません。さらに、フェーズドアレイ装置は、いくつかのPAUT固有の要件を満たす必要があります：
H5.1.1 — パルサー数
装置は、最低16個のパルサーと16個のチャンネル（16:16）を備えていなければなりません。電子スキャンを使用する場合は、最低16:64が必要です。パルサーとチャンネルの比率は、特定のフォーカルロー内でフェーズドアレイプローブ内の何個の素子を適用できるかを決定します。
H5.1.2 — 画像表示
フェーズドアレイ装置は、A-scan、B-scan、C-scan、およびS-scan表示を含む十分な表示オプションを備え、スキャン長さ全体およびすべてのビームを通じて徹底的なデータ解析を提供するためのエンコードされたスキャン機能を備えていなければなりません。
H5.3 — 斜角探触子
H5.3.1によれば、斜角フェーズドアレイプローブは、最低16個の素子を持つリニアアレイタイプであり、1から6 MHzの周波数を生成しなければなりません。プローブのピッチ寸法は、表示に定在波信号が現れない程度に小さくなければなりません。
H5.3.2によれば、ウェッジは、材料中に40°から70°の横波を発生させるのに十分な入射角を持たなければなりません。ウェッジは、メーカーが指定した角度範囲内で使用されなければなりません。
H5.4およびH5.5 — エンコーダおよびスキャナ
エンコーダはデジタル式で、ラインスキャンが可能でなければなりません。エンコードは、H3.22で定義される半自動または自動スキャナを使用して行われなければなりません。自動スキャナは、PAUTプローブの移動がコンピュータ化されているか、リモートコントロールによって駆動される機械化された装置です。半自動スキャナは、エンコーダが位置を記録する間、溶接部に沿って手動で駆動されます。
PAUTの校正：SSLおよび対比試験片（H5.7）
Annex H5.7によれば、標準感度レベル（SSL）を確立するために使用される標準反射体は、ASTM E164に準拠したIIW型ブロック内の直径0.060インチ［1.5 mm］の横穴（SDH）としなければなりません。校正標準の温度は、検査対象の部品またはコンポーネントの温度の±25°F［±14°C］以内でなければなりません。大幅な温度差はウェッジの形状や屈折角を変化させ、SSLを無効にする可能性があります。
H5.7.1によれば、スキャン計画で指定された角度範囲全体で最低3点の時間軸補正ゲイン（TCG）を確立できる補助対比試験片を使用しなければなりません。ブロックは、検査体積全体にわたる反射体の校正を可能にするのに十分な厚さと長さを持たなければなりません。各ブロックには、テストされる材料範囲全体をカバーする深さに少なくとも3つの横穴がなければなりません。これらの要件を満たすNAVSHIPおよびカスタム加工されたブロックを使用することができます。
H5.7.2によれば、2インチ［50 mm］を超える厚さの材料について、エンジニアによって要求された場合、またはPAUT要員の判断により、標準反射体の検出可能性をモックアップまたは実機部品で検証しなければなりません。この検証ブロックを使用する場合、標準感度反射体はH8.2.4.2で確立されたDRLを超えて検出可能でなければなりません。検出できない場合は、適切な検出可能性が得られるまでスキャン計画を調整しなければなりません。
PAUT画像表示の解説
Annex H3.12によれば、画像表示は、超音波路（超音波軸）、ビーム移動（インデックス軸）、およびプローブ移動（スキャン軸）の間の異なる平面図によって定義される画像です。Annex Hで認められている5つの主要な表示は以下の通りです：
- A-scan — 超音波路における受信パルス振幅対伝播時間。従来のUTで生成される波形と同じです。
- B-scan — プローブ移動（スキャン）軸に沿ったA-scanデータの2次元表示で、振幅が色分けされています。
- C-scan — 各横方向位置での最大A-scan振幅を使用した、ビーム移動（インデックス軸）対プローブ移動（スキャン）軸の2次元平面図。
- D-scan — S-scanに似ていますが、溶接検査ではあまり一般的ではありません。超音波軸対インデックス軸を表示します。
- S-scan — 遅延と屈折角を補正したすべてのA-scanの2次元断面図であり、プローブ移動軸に沿ったフォーカルローの単一のスライス（1つのフォーカルローシーケンス）として提示されます。
スキャン計画（Annex H7）
Annex H7.1によれば、H3.21で定義されるスキャン計画を、検査対象の溶接部に対して作成しなければなりません。スキャン計画は、Table H.1にリストされている主要変数を含む、検査範囲を達成するために必要な属性を指定しなければなりません。
H7.1.2によれば、スキャン計画は、開先溶接の形状および懸念される領域に対して、検査中に使用される適切な屈折角を作図またはコンピュータシミュレーションによって実証しなければなりません。スキャン計画は、要求される検査体積の被覆を実証し、文書化しなければなりません。性能は、初期校正（ビーム入射点およびビーム角度の検証）を通じて確認されなければなりません。
H7.4によれば、溶接部をテストするために超音波が通過しなければならない母材は、H5.2に準拠した垂直探触子を使用してラミナ状反射体のテストを行わなければなりません。母材のいずれかの領域で底面反射の完全消失、または元の底面反射以上の指示が認められた場合は、9.2.2を参照してください。
H7.4.1によれば、スキャン計画は、40度から60度の間のビーム角度で熱影響部（HAZ）をカバーするために、2つの交差する方向での完全な超音波被覆を実証しなければなりません。また、アジマススキャンの場合は溶接融合面に対して垂直（溶接融合面に対して90°）から±10°以内、可能な場合は補助電子スキャンの場合は垂直から±5°以内の被覆を含む、完全な溶接体積を実証しなければなりません。溶接部およびHAZは、H5.3に準拠したPAUTプローブを使用してテストされなければなりません。
PAUT vs 従来のUT — 使い分けの基準
D1.1では、開先溶接の検査において両方の技術が認められています。どちらを選択するかは、溶接の特性とプロジェクトの経済性に基づいたエンジニアリング上の判断となります：
| 要因 | 従来のUT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| 準拠リファレンス | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1からH14 |
| 検査員の経験 | Clause 8.14.6に基づくNDT Level II UT | NDT Level II/III + 320時間のPAUT経験 (H4.1) |
| 機器 | 単一素子振動子、パルサー/レシーバー | 最低16:16チャンネル、1–6 MHzリニアアレイ、エンコードされたスキャナ (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| 画像化 | A-scanのみ | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| データ記録 | 検査員のログ入力 | エンコードされた電子記録、スキャン後のレビューが可能 |
| 被覆方法 | 複数のプローブ角度による手動スキャン | エンコードされたリニアスキャン、H7.4.1に従った40–60° |
| 適用範囲の制限 | すべての開先溶接 + 管状 T/Y/K | 開先溶接のみ、3/16–8インチ。T/Y/Kは除外 (H2) |
| 最適な用途 | 現場補修、シングルパス被覆、低予算の機器 | 生産工場での製作、厚肉部、画像記録が付加価値となる場合 |
管状のT、Y、およびK分岐継手については、Annex Hに基づくPAUTは許可されていません。Clause 8 Part Fの手順を用いたClause 8.15に基づく従来のUTが適用されます。
関連規格ガイド
よくある質問
D1.1:2025のAnnex Hによれば、契約でUTが指定され、エンジニアによってPAUTが承認された場合、従来のUTの代替としてフェーズドアレイ超音波探傷試験が許可されます。Annex Hは必須の附属書です。Clause 8.15に基づいて従来のUTの代わりにPAUTが選択された場合、Annex Hのすべて（要員資格 H4、機器 H5、スキャン計画 H7、校正 H8、試験 H9–H10、合否判定 H11–H12）が適用されます。Clause 8のPart Fからの変更には、書面による手順書とエンジニアの承認が必要であり、その変更は検査記録に記録されなければなりません。
Annex H2は、エンコードされたリニアスキャンを使用した、3/16インチから8インチ［5 mmから200 mm］の板厚の開先溶接部および熱影響部のPAUT試験を規定しています。管状のT、Y、およびK分岐継手溶接部は、Annex Hの範囲から明示的に除外されています。2インチ［50 mm］を超える厚さの材料については、エンジニアによって要求されるか、またはPAUT要員の判断により、H5.7.2に従ったモックアップ検証ブロックが必要になる場合があります。
Annex H4.1によれば、PAUT検査員はClause 8.14.6.1および8.20に基づくNDT Level IIまたはIIIの資格を保持していなければならず、さらにPAUTアプリケーションにおける最低320時間の作業経験を文書化している必要があります。要求される実技試験（Clause 8.20に基づく）は、検査対象の継手タイプを代表する、それぞれ少なくとも2つの欠陥を含む最低2つの欠陥試験体で構成されなければなりません。
Annex H5.1.1によれば、フェーズドアレイ装置は、最低16個のパルサーと16個のチャンネル（16:16）を備えていなければなりません。電子スキャンを使用する場合は、最低16:64が必要です。H5.1.2によれば、装置の表示は、スキャン長さ全体およびすべてのビームを通じて徹底的なデータ解析を行うのに十分な、エンコードされたスキャンと共にA-scan、B-scan、C-scan、およびS-scan表示をサポートしていなければなりません。
Annex H5.7によれば、標準感度レベル（SSL）を確立するために使用される標準反射体は、ASTM E164に準拠したIIW型ブロック内の直径0.060インチ［1.5 mm］の横穴です。校正ブロックの温度は、検査対象の部品またはコンポーネントの±25°F［±14°C］以内でなければなりません。また、3点のTCG（時間軸補正ゲイン）校正をサポートするために、異なる深さに少なくとも3つの横穴を持つH5.7.1に従った補助対比試験片も必要です。