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の附属書Hに準拠しております — これは、符号化されたリニアスキャンを使用し、3/16 inから8 in [5 mmから200 mm]の開先溶接および熱影響部を対象とする必須の附属書です。要員は非破壊試験 レベル2または3の資格に加え、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、単一素子探触子の代わりに多素子プローブを使用する高度な超音波探傷試験技術です。各素子は、focal lawと呼ばれるフェーズドアレイ操作ファイルによって定義された、制御された時間遅延で独立してパルスを発します。focal lawを変更することにより、システムはプローブを動かすことなく、音響ビームをさまざまな角度に電子的に操向したり、異なる深さに焦点を合わせたりすることができます。
この電子ビーム制御は、符号化されたデータ収集と組み合わせることで、単一素子の従来の超音波探傷試験が表示するAスキャン（振幅対伝搬時間）を超えるイメージングを可能にします。Bスキャン（超音波軸対プローブ移動軸）、Cスキャン（平面図）、Sスキャン（セクター断面図）です。H3.12.2およびH3.12.3に従い、BスキャンとCスキャンはプローブ移動軸（スキャン軸）に沿って記録されたAスキャンデータから構成されるため、符号化されたデータにより検査員はスキャン全体の保存およびレビュー可能な記録を得ることができます。
溶接検査において、PAUTは多角度の従来の超音波探傷試験と比較してスキャン時間を短縮し、エンジニアや所有者への伝達が容易な画像ベースの解釈を提供します。トレードオフとしては、装置費用、スキャン計画の複雑さ、および附属書H4.1で要求される追加の320時間の要員経験要件が挙げられます。
D1.1:2025におけるPAUTの適用
附属書HはAWS D1.1:2025の必須附属書です — その導入（H1）は、フェーズドアレイ超音波探傷試験が使用される場合にその要求事項が適用されると定めています。続いて、適用範囲（H2）、定義（H3）、要員（H4）、装置（H5）、装置の資格認定（H6）、スキャン計画（H7）、校正（H8）、検査（H9）、合否判定（H10）、データ解析（H11）、データ管理（H12）、文書化および報告（H13）、ならびにシステム直線性の検証（H14）が規定されています。
D1.1では、開先溶接に対する代替の超音波探傷試験技術として、従来の超音波探傷試験とフェーズドアレイ超音波探傷試験の両方が許可されています。条項 8のPart F以外の試験手順、装置、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超音波探傷試験の代替となるわけではありません — 両者の選択は、溶接形状、板厚、継手のアクセス性、および契約要件に依存します。
超音波探傷試験自体（従来型またはフェーズドアレイ型）は契約上の要求事項です。条項8.1.1に従い、目視以外のNDTを要求する場合は入札者に提供する情報にその旨を記載しなければならず、条項8.15に従い、その情報は試験の範囲を明確に示さなければなりません。条項8.19.2に従い、附属書Hは開先溶接のフェーズドアレイ超音波探傷検査の代替技術を規定しています。同条項のエンジニアによる承認は、条項8のPart Fに含まれない試験手順、装置、および合否判定基準のその他の変更に適用されます。
“本附属書は、フェーズドアレイ超音波探傷試験（PAUT）が使用される場合に適用される必須要求事項を規定する。本附属書に示す代替技術には、文書化された手順書、高度な要員訓練及び資格認定、並びにPAUT固有の校正方法が必要である。”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
PAUTの適用範囲：板厚と継手範囲
附属書H2に従い、附属書Hの手順と規格は、符号化されたリニアスキャンを使用し、3/16 inから8 in [5 mmから200 mm]の板厚範囲の開先溶接および熱影響部（HAZ）のPAUT検査を規定します。エンコーダは、プローブの溶接部に沿った位置を追跡し、スキャンデータを後で再構築およびレビューできるようにするものです。H9.3.2により、H7.4で許容される場合を除き、スキャンはエンコーダを使用して行わなければなりません。端部や角部がアクセスを妨げる、または符号化PAUTを制限する場合、H7.4.3は、端部に向かって逆方向にスキャンを行うか、条項8に記載されたスキャンパターンを用いた非符号化PAUTによって、それらの領域をスキャンすることを認めており、非符号化PAUTを使用したことは検査報告書に記載しなければなりません。また、H7.4.6は、横方向指示の検査には符号化が不要であると規定しています。
附属書Hは、管状のT、Y、およびK継手溶接のPAUT検査を明示的に除外しています。管状のT、Y、およびK継手の超音波探傷試験は、代わりに条項10.29によって規定されます。
2 in [50 mm]を超える板厚の材料の場合、有効なPAUT感度と溶接体積のカバレッジを実証するために、モックアップ検証ブロックを使用しなければなりません（H7.1.1、H5.7.2を参照）。エンジニアもこれを要求することができ、さらにH5.7.2はPAUT要員が任意に使用することを認めています。モックアップブロックには、音響ビームを向けるのが難しい位置に人工欠陥が埋め込まれ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熱影響部をカバーしていることを確認します。
PAUT要員の資格（附属書H4）
附属書H4.1に従い、PAUTデータを収集または分析する非破壊試験 レベル2および3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時間の実務経験を文書化していなければなりません。Clause 8.20で要求される実技試験は、検査される継手タイプを代表する少なくとも2つの欠陥試験片で構成され、それぞれに最低2つの欠陥が含まれてい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要員の直接監督下でのみPAUTデータ収集を補助することができます。
附属書H4.2に従い、非破壊試験 レベル2および3のPAUT要員の認証は、H4.1の要件を満たす非破壊試験 レベル3の超音波探傷試験要員によって実施されなければなりません。したがって、認証を行うレベル3要員は、一般的な超音波探傷試験の資格と、PAUTに特化した追加の320時間の経験の両方を必要とします。
PAUT装置の要件（附属書H5）
附属書H5.1に従い、検査は従来の超音波探傷試験装置に対するClause 8.21の要件を満たし、H8に従って資格認定されたフェーズドアレイパルスエコー装置を使用して実施さ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 — パルサーの数
装置は、最小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、最小16:64が必要です。H3.19に従い、パルサーの数は、特定のfocal law内で適用できるフェーズドアレイプローブ内の素子の数を決定します。H3.3に従い、チャンネルの数は、フェーズドアレイ装置全体としてサポートできる素子の最大数を決定します。
H5.1.2 — イメージングビュー
フェーズドアレイ装置は、Aスキャン、Bスキャン、Cスキャン、Sスキャンビューを含む十分な表示オプションを備え、スキャン長全体およびすべてのビームを通して徹底的なデータ分析を提供するための符号化されたスキャンを備えていなければなりません。
H5.3 — 斜角探触子
H5.3.1に従い、斜角フェーズドアレイプローブは、最小16素子の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。プローブピッチ寸法は、表示上に定在波信号が現れないように十分に小さくなければなりません。
H5.3.2に従い、ウェッジは、材料中に40°から70°の範囲の横波を生成するのに十分な入射角でなければなりません。ウェッジは、製造元が指定する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 — エンコーダとスキャナ
エンコーダはデジタル式であり、ラインスキャンが可能でなければなりません。符号化は、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実施されなければなりません。自動スキャナは、PAUTプローブの動きがコンピュータ制御またはリモート制御される機械装置です。半自動スキャナは、溶接部に沿って手動で駆動され、エンコーダが位置を記録します。
PAUT校正：SSLと参照ブロック（H5.7）
附属書H5.7に従い、標準感度レベル（SSL）を設定するために使用される標準反射源は、ASTM E164に準拠したIIW型ブロック内の直径0.060 in [1.5 mm]の側面穴でなければなりません。校正標準の温度は、検査される部品または構成要素の温度の±25°F [±14°C]以内である必要があります。
H5.7.1に従い、スキャン計画で指定された角度範囲全体にわたって最小3点時限補正ゲイン（TCG）設定を可能にする補足参照ブロック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源の校正を可能にするのに十分な板厚と長さでなければなりません。各ブロックには、試験される材料範囲全体をカバーする深さに少なくとも3つの側面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ブロックを使用することができます。
H5.7.2およびH7.1.1に従い、2 in [50 mm]を超える板厚の材料の場合、およびエンジニアが要求する場合は常に、標準反射源の検出可能性をモックアップまたは生産部品で検証しなければなりません。PAUT要員は、さらに任意でこれを行うこともできます。この検証ブロックを使用する場合、標準感度反射源はH8.2.4.2で設定されたDRLよりも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達成されるまでスキャン計画を調整しなければなりません。
PAUTイメージングビューの説明
附属書H3.12に従い、イメージングビューは、超音波経路（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）間の異なる平面ビューによって定義される画像です。附属書Hで認識される5つの主要なビューは以下の通りです。
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the 最大 A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for 溶接検査; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
スキャン計画（附属書H7）
附属書H7.1に従い、H3.21で定義されるスキャン計画は、検査される溶接に対して作成されなければなりません。スキャン計画は、検査範囲を達成するために必要な属性、および表H.1に記載されている必須変数を指定しなければなりません。
H7.1.2に従い、スキャン計画は、開先溶接形状および懸念領域に対する検査中に使用される適切な屈折角を、プロット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範囲を実証し、文書化しなければなりません。性能は校正（ビームインデックス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に従い、超音波が溶接を試験するために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ユニットを使用して層状反射源がないか試験されなければなりません。母材のいずれかの領域で、底面エコーの完全な消失、または元の底面エコーと同等以上の指示が見られる場合は、H9.2.2を参照してください。
H7.4.1に従い、スキャン計画は、熱影響部（HAZ）をカバーするために40度から60度のビーム角度で2つの交差方向における完全な超音波カバレッジ、および方位角スキャンでは垂直（溶接融合面に90度）から±10度以内、または可能な場合は補足的な電子スキャンでは垂直から±5度以内の溶接融合面カバレッジを含む完全な溶接体積カバレッジを実証しなければなりません。溶接部とHAZは、H5.3に準拠したPAUTプローブを使用して試験されなければなりません。
PAUTと従来のUT — どちらを使用すべきか
両方の技術は、D1.1によって開先溶接検査に認められています。どちらを選択するかは、溶接特性とプロジェクトの経済性に基づいた工学的判断です。
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8, Part F (8.14.3, 8.19.1), Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| 検査員 experience | 非破壊試験 レベル2, or Level I under Level II supervision (8.14.6.1) | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 最小 channels, 1–6 MHz linear array, encoder and scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4, H5.5) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | Part F: groove welds 5/16–8 in (8.19.1); tube-to-tube T/Y/K excluded, see 10.29 | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field 補修, single-pass coverage, low equipment budget | Production 製作, thicker sections, where image record adds value |
管状のT、Y、およびK継手溶接には附属書Hの手順と規格は適用されず（H2）、条項8.19.1は、管対管のT、Y、またはK継手の試験にPart Fの手順と規格を使用することを禁止しています。これらの継手の超音波探傷試験は条項10.29によって規定され、管状構造物の超音波探傷試験の経験を有するNDTレベルIIIの者が作成または承認した書面による手順が要求されます。
関連規格ガイド
よくあるご質問
D1.1:2025の条項8.19.2に従い、附属書Hは開先溶接のフェーズドアレイ超音波探傷検査の代替技術を規定しています。超音波探傷試験自体は契約上の要求事項です。目視以外のNDTを要求する場合、条項8.1.1は入札者に提供する情報にその旨を記載することを求め、条項8.15はその情報が試験の範囲を示すことを求めています。附属書Hは必須の附属書です — PAUTが使用される場合は常にその要求事項が適用され、要員資格（H4）、装置（H5）、スキャン計画（H7）、校正（H8）、検査（H9）、合否判定（H10）、データ解析（H11）、データ管理（H12）、文書化および報告（H13）、ならびにシステム直線性の検証（H14）が含まれます。条項8.19.2のエンジニアによる承認は、条項8のPart Fに含まれない試験手順、装置、および合否判定基準のその他の変更に適用され、承認された変更は検査記録に記録されなければなりません。
附属書H2は、符号化されたリニアスキャンを使用し、3/16 inから8 in [5 mmから200 mm]の板厚範囲の開先溶接および熱影響部のPAUT検査を規定します。管状のT、Y、およびK継手溶接は、附属書Hの適用範囲から明示的に除外されています。2 in [50 mm]を超える板厚の材料の場合、有効なPAUT感度と溶接体積のカバレッジを実証するために、モックアップ検証ブロックを使用しなければなりません（H7.1.1）。エンジニアもこれを要求することができ、さらにH5.7.2はPAUT要員が任意に使用することを認めています。
附属書H4.1に従い、PAUT検査員はClause 8.14.6.1および8.20に従って非破壊試験 レベル2または3の資格を保持し、さらにPAUTアプリケーションにおける最低320時間の実務経験を文書化していなければなりません。要求される実技試験（Clause 8.20による）は、検査される継手タイプを代表する少なくとも2つの欠陥試験片で構成され、それぞれに最低2つの欠陥が含まれていなければなりません。
附属書H5.1.1に従い、フェーズドアレイ装置は、最小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、最小16:64が必要です。H5.1.2に従い、装置のディスプレイは、スキャン長全体およびすべてのビームを通して徹底的なデータ分析に十分な、符号化されたスキャンとともにAスキャン、Bスキャン、Cスキャン、およびSスキャンビューをサポートしなければなりません。
附属書H5.7に従い、標準感度レベル（SSL）を設定するために使用される標準反射源は、ASTM E164に準拠したIIW型ブロック内の直径0.060 in [1.5 mm]の側面穴です。校正ブロックの温度は、検査される部品または構成要素の温度の±25°F [±14°C]以内である必要があります。3点TCG（時限補正ゲイン）校正をサポートするために、H5.7.1に基づく、異なる深さに少なくとも3つの側面穴を持つ補足参照ブロックも必要です。