超音波探傷試験（UT）とは？属人化によるバラつき解消と標準化推進のツボ【非破壊検査】
かんたん動画マニュアル作成ツール「tebiki」を展開する現場改善ラボ編集部です。
非破壊検査の中でも、内部きずを検出できる「超音波探傷試験（UT）」は、製造現場の品質保証に用いられている検査手法です。
しかし、現場管理者にとって最大の悩みは検査員の技量によって結果がバラつくことではないでしょうか。「ベテランにしか見つけられない欠陥がある」「プローブ操作に対するエコーの動きや波形の読み取り方が若手に伝わらない」こうした属人化は、そのまま品質リスクになりえます。
本記事では、UT検査の原理や方式（垂直・斜角）といった基礎知識を解説した上で、検査精度を安定させるための「教育・標準化」のポイントに踏み込んで解説します。熟練の「カン・コツ」を可視化し、誰でも同じように検査できる現場を作るために、ご一読ください。
目次
超音波探傷試験（UT）とは？原理と仕組み
超音波探傷試験（UT）は、人間の耳には聞こえない高い周波数の音波を材料内部に送り、その反射を利用して内部きずを検出する方法です。非破壊検査の中でも、内部の状況を即座に把握できるため、多くの製造現場で導入されています。ここではさらに深掘りして原理や仕組みを日本産業規格＊1＊2の記述を元にしながら次の3つの順で解説します。
- 超音波が材料内部を伝搬・反射する仕組み（パルス反射法）
- なぜ「内部のきず」が見つかるのか（材質・周波数・音速の関係）
- 他の非破壊検査と比較したメリット（即時性・安全性）
超音波が材料内部を伝搬・反射する仕組み（パルス反射法）
超音波探傷試験では、主に「パルス反射法」と呼ばれる原理が用いられます。これは、いわゆる「やまびこ」と同じ仕組みを利用して、物体内部の状態を探る手法です。
具体的には、探触子（プローブ）から発信された超音波パルスが、材料内部を伝わり、底面や内部のきずに当たって戻ってくる時間を測定します。日本産業規格＊2によると、モニター上には送信パルス（T）、きずエコー（F）、底面エコー（B）などが波形として表示されます。検査員は表示された波形の「現れる位置（時間）」と「高さ（強さ）」を読み取り、きずの場所や大きさを推定します。
例えば、底面よりも早い時間にエコーが返ってきた場合、そこに何らかの遮蔽物、つまり「きず」があると判断します。しかし、波形はプローブの当て方一つで大きく変化するため、正確にきずを検知するには一定の熟練のカンやコツが必要です。
このように、原理としてはパルス反射法はシンプルです。しかし、波形を読む「人の目」が結果に大きく関わる検査方法と言えるため、決して簡単な検査方法ではありません。
なぜ「内部のきず」が見つかるのか（材質・周波数・音速の関係）
超音波がきずを見つけられる理由は、物質によって「音の通りやすさ（音響インピーダンス）」が異なる性質を利用しているからです。
金属材料の内部に、空気が入った「割れ」や「気孔」などのきずがあるとします。金属と空気では音響インピーダンスが極端に異なるため、超音波はその境界面でほぼ100％反射して戻ってきます。そして、反射波をキャッチして、外からは見えない内部の異常を検出することが可能です。
正確な検出のためには、材質や板厚に応じた適切な条件設定が欠かせません。日本産業規格＊1によると、通常使用する周波数は2MHz〜5MHzとされており、検査対象の減衰特性やきずの大きさに合わせて選定する必要があります。また、鉄やアルミなど材質ごとに「音速」が異なるため、探傷器の設定を間違えれば、きずの位置計算も狂ってしまいます。
つまり、内部きずを正確に見つけるためには、機械を当てるだけでなく、材料特性を理解した上での「正しい初期設定」が不可欠と言えるでしょう。
他の非破壊検査と比較したメリット（即時性・安全性）
UT検査が製造現場で重視される最大の理由は、「即時性」と「安全性」にあります。
まず、放射線透過試験（RT）のようにフィルムの現像や画像の解析を待つ必要がありません。探触子を当てた瞬間にエコーが表示されるため、製造ラインの流れを止めずに合否判定を下すことが可能です。また、RT検査のような放射線被ばくのリスクがないため、安全管理上の立ち入り制限区域を設ける必要もありません。
日本産業規格＊1においても、UT検査は厚さ6mm以上のフェライト系鋼の溶接部など、幅広い対象に適用可能とされています。大掛かりな設備を必要とせず、コンパクトな探傷器一つで検査できる点も、現場管理者にとっては大きなメリットでしょう。
一方で、RTのように「誰が見ても同じ画像」として記録が残りにくい側面があります。その場で消えてしまう波形を瞬時に判断しなければならないため、検査員の技量による「属人化」が起きやすい検査とも言えます。
超音波探傷試験（UT）の方式と検査方法
超音波探傷試験には、検査対象の形状やきずの向きに応じて、主に「垂直探傷」と「斜角探傷」の2つの方式が使い分けられます。さらに近年では、複数の振動子を制御して画像化する「フェーズドアレイ探傷」も普及してきました。ここでは、それぞれの特徴と、現場で求められる技術的ポイントを以下の4つの順に解説します。
- 垂直探傷（垂直入射法）
- 斜角探傷（角度をつけた検査）
- リニアスキャン（平行線スキャン）
- セクタースキャン（フェーズドアレイ角度合成）
垂直探傷（垂直入射法）
垂直探傷は、試験体の表面に対して垂直に超音波を入射させる検査方法です。主に圧延鋼材や鍛造品など、形状が単純な部材の内部欠陥を調べる際に用いられます。
垂直探傷が選ばれる理由は、底面や層状のきずに対して感度が高いためです。超音波は進行方向に対して垂直な面で強く反射する性質を持っています。そのため、表面と平行に広がる「ラミネーション（2枚割れ）」のようなきずの検出には極めて有効です。健全部では底面エコー（B）だけが現れますが、きずがあるときずエコー（F）が出現します＊2。
一方で、簡単そうな検査でもプローブを当てる力が弱かったり、接触媒質が不足していたりすると、エコー高さが不安定になり正確な評価ができません。新人教育では、まず基本の垂直探傷を通じて「安定したエコーの出し方」を教育する必要があります。
斜角探傷（角度をつけた検査）
斜角探傷は、超音波を斜めに屈折入射させ、底面などで反射（スキップ走査）させて内部を調べる手法です。主に溶接部の検査で標準的に使用されています。
なぜ斜めに入れる必要があるのかと言うと、溶接部には「余盛（盛り上がり）」があり、真上からプローブを当てることができないからです。適切な屈折角（40°、45°、60°、70°など）を持つ斜角探触子を選定し、離れた位置から超音波を送り込む必要があります。＊1
斜角探傷は、垂直探傷に比べて難易度が高いのが特徴です。きずの位置を特定するには、ビーム路程と屈折角を用いた幾何学的な計算が求められるからです。さらに、プローブを前後に動かす「走査」の位置が数ミリずれただけで、きずを見逃すリスクがあります。検査員の熟練のカンやコツが品質に影響する工程であり、どう技術伝承するかが管理者の最大の悩みどころと言えるでしょう。
リニアスキャン（電子走査）
リニアスキャンは、複数の振動子を持つアレイ探触子を用い、ビームを電子制御する「フェーズドアレイ法」の一種です。日本溶接協会＊3によると、超音波ビームを探傷面と平行に走査させる方法とされています。
リニアスキャンのメリットは、探触子を細かく動かさなくても広範囲を網羅的に検査できることです。従来の垂直探傷では、手作業による走査の隙間からきずを見逃す恐れがありました。しかし、リニアスキャンなら、電子スキャンで密度高くビームを送れるため、検査の精度が大幅に向上します。
また、結果が断面画像として表示される点も大きなメリットです。波形だけではイメージしにくい内部の状態が可視化されるため、若手への技術指導もしやすくなるでしょう。
ただし、きれいな画像が出るからといってすぐに判定ができるわけではありません。画像の読み方を標準化し、誰でも同じ判断ができる仕組みを整えることが重要です。
セクタースキャン（フェーズドアレイ角度合成）
セクタースキャンは、フェーズドアレイ法の一種で、超音波ビームを扇形（セクター状）に走査させる手法です。複数の振動子を電子的に制御することで、任意の方向に超音波を伝搬させることが可能になります。＊3
セクタースキャンのメリットは、探触子を固定したまま、ビームの入射角度を自在に変えられる点にあります。また、複雑な形状をした自動車部品の検査でも、探触子を交換する手間が省け、多角的な検査が一度に行えます。
しかし、画面上のノイズと本物のきずを見分けるには、やはり正しい知識が欠かせません。最新機器の導入とセットで、画像を正しく読み解くための「判断基準の標準化」を進めることが重要です。
現場管理者が直面する超音波探傷試験の課題
超音波探傷試験（UT）は、検査員の技量によって結果が大きく変わる「属人化」しやすい検査です。資格を持っていても、実際のプローブ操作や波形の読み取りには個人の経験差が色濃く出ます。ここでは現場管理者が直面する具体的な4つの課題を解説します。
- 検査員の「プローブ操作（実技）」で検出精度が変わる
- 波形の読み取り（合否判定）が個人の経験則に依存する
- 「なぜNGなのか」を言語化できず、新人教育が進まない
- 資格（レベル1・2）があっても、自社製品の検査ができるとは限らない
検査員の「プローブ操作（実技）」で検出精度が変わる
超音波探傷試験の検出精度は、検査員の手の動き、すなわち「プローブ操作」に大きく依存します。探触子を当てる角度や接触媒質の塗り方、押し付ける強さがわずかに変わるだけで、エコーの高さが変動してしまうからです。特に複雑な形状をした部品の検査では、曲面に沿ってなめらかに走査する技術が求められます。
ただし、「適切な力加減」や「一定のスピード」といった身体的な感覚は、テキストの手順書では表現しきれません。その結果、ベテランなら拾える内部きずを、経験の浅い若手は見逃してしまうというリスクが発生します。正しい検査を行うためには、ベテランの「手の動き」そのものを模倣し、体得する教育が必要です。
波形の読み取り（合否判定）が個人の経験則に依存する
波形の読み取り、つまり合否判定もまた、個人の経験則に依存しやすいと言えます。モニター（Aスコープ）には、目的のきずエコー（F）以外にも、底面エコーや形状エコー、ノイズなど様々な波形が入り乱れて表示されるからです。非破壊試験技術者の資格において、レベル1の技術者は文書化された基準に従って分類を行いますが、最終的な解釈や評価はレベル2以上の能力が必要です。＊4
一方で、現場では突発的なノイズに対して「これは無視して良い」という判断が、若手には即座にできません。「いつもの波形と少し違う」という違和感は、長年の経験から生まれるものです。そうした暗黙知を形式知化しない限り、人によって判定が厳しい・甘いというバラつきはなくなりません。
「なぜNGなのか」を言語化できず、新人教育が進まない
ベテラン検査員が「これはNGだ」と正しく判断できても、その理由を若手に論理的に説明できないケースがあります。長年の勘やコツで「なんとなく怪しい」と感じ取っている部分があるからです。レベル2の技術者の役割には「レベル2より下の技術者の訓練及び指導」が含まれます。
しかし、指導者が感覚的に教えてしまうと、教わる側は再現性のある技術として習得できません。「ゆっくり動かす」といった曖昧な指示では、若手は混乱するでしょう。教育がスムーズに進まない原因は、「感覚の言語化」が非常に難しい点にあります。
資格（レベル1・2）があっても、自社製品の検査ができるとは限らない
資格を持っているからといって、すぐに自社製品の検査を任せられるわけではありません。一般的な試験片を用いた実技試験に合格しても、実際の自動車部品は形状が複雑で、表面状態も異なります。現場で本当に求められるのは、特定の部品に特化した検査手順とノウハウです。
したがって、資格取得はあくまでスタートラインに過ぎません。現場管理者には、有資格者に対して「自社製品特有の検査のクセ」を教えるかが問われています。
検査のバラつきをなくし、技術を標準化するためのポイント
検査の属人化を防ぐには、個人の感覚に頼らない仕組み作りが必要です。判定基準の数値化や熟練技術の可視化を通じて、誰が検査しても同じ結果が出せる「標準化」を進めるための3つのポイントを解説します。
- 判定基準（OK/NGの境界線）を明確にする
- ベテランの「カン・コツ（指先の感覚）」を可視化する
- 紙の手順書ではなく「再現できるマニュアル」を作る
判定基準（OK/NGの境界線）を明確にする
判定基準を、誰もが迷わないレベルまで具体化することが重要です。曖昧な基準は、検査員ごとの解釈のズレを生み、見逃しや過剰検出の原因になるからです。
例えば「波形が少し乱れたらNG」といった定性的な表現ではなく「基準線より何％超えたらNG」と数値で定義します。また、判断に迷う「境界線上の波形」や「ノイズと間違いやすい波形」のサンプル画像を用意するのも効果的です。
客観的な基準を用意することで、経験の浅い若手でも自信を持ってベテランと同じ判断ができるようになります。
ベテランの「カン・コツ（指先の感覚）」を可視化する
ベテランだけが知る「カン・コツ」を、可視化して共有可能な企業の資産に変えましょう。UT検査の精度は、プローブを押し付ける強さや走査スピードといった、言葉にしにくい身体感覚で決まるからです。
「ゆっくり動かす」と書くよりも、実際の熟練者の手の動きを動画で撮影し、そのまま見本にするほうが正確に伝わります。さらに、プローブの角度と画面の波形変化をセットで見せることで、操作と結果の因果関係が直感的に理解できます。
紙の手順書ではなく「再現できるマニュアル」を作る
現場で本当に使えるのは、静止画の紙手順書ではなく「動きが再現できるマニュアル」です。超音波探傷のような動的な検査は、文字と写真だけでニュアンスを伝えるのに限界があるからです。
実際の作業風景を録画し、ポイントとなる部分に字幕や音声を加えた動画マニュアルを作成します。スマホやタブレットで現場ですぐ確認できれば、指導者が不在でも若手は正しい手順を一人で再現できます。
「では、私の現場に何を導入すればいいのか？」という悩みにぴったりのツールが次節で紹介する「tebiki現場教育」です。
UT検査の技術伝承を推進する現場教育の手段
設備や手順書を整えても、検査を行う「ヒト」の行動にバラつきがあれば、不良流出などの事故は防げません。そこで有効なのが、誰でも簡単に動画マニュアルが作れる「tebiki現場教育」です。検査員のカン・コツを可視化し、「標準化・技術伝承・可視化」を同時に実現する具体例を以下の順で紹介します。
- 【判定】実際の「欠陥エコー」を動画で見せれば、誰が見ても判断基準が統一できる
- 【実技】プローブの走査スピードや角度を可視化し、誰が教えても同じ技術伝承へ
- 教育工数を削減しつつ、危険・ヒヤリハットも可視化した「安全な検査体制」へ
【判定】実際の「欠陥エコー」を動画で見せれば、誰が見ても判断基準が統一できる
「検査員によるバラつきをなくす」ことは、すなわち「誰がやっても同じ判定結果にする」という標準化を意味します。しかし、紙の手順書にある曖昧な言葉は、読み手の感覚に依存します。これでは個人の勝手な解釈を許してしまいます。
こうした「解釈のズレ」に対し、株式会社近鉄コスモスでは動画マニュアルのtebiki現場教育を活用し、「正しい作業」と「禁止行為」を対比させて、成果を上げています。
「正しい開梱」動画は、刃物の向き、段ボールの固定位置、手の位置、安全距離といった細かい動作をわかりやすく解説しています。「誤った開梱」動画では、不安定な持ち方や刃物の危険な扱いなど、現場で起こりやすい不安全動作を映像化しています。
UT検査でも同様で、言葉の壁がある外国人材や若手でも「どの高さまでエコーが出たらNGなのか」を視覚的に理解できるため、確実に判断基準を統一できるでしょう。
【実技】プローブの走査スピードや角度を可視化し、誰が教えても同じ技術伝承へ
UT検査特有の「指先の感覚」に依存した教育も、検査ミスのリスクを高める要因です。人に頼る指導では、教え方が指導者によって異なり、間違った自己流が広まる危険性があります。
こうした属人化の解消に成功したのが、児玉化学工業株式会社です。同社はtebiki現場教育を活用し、ドリル加工の微妙な力加減や角度を動画化し、言葉では表現しきれない暗黙知を可視化しました。
▼動画マニュアルによる標準化の例▼
tebiki現場教育を活用すれば、プローブを走査する絶妙なスピードや接触させる角度、力加減といった暗黙知を可視化することが可能です。「同一の手本」を動画で用意することで、指導者による教育のブレをなくせます。新人はスマホで何度でも正しい動きを確認できるため、熟練者が不在でも質の高い技術伝承が可能になります。
※本動画は、製造業の現場教育に特化した動画マニュアル作成ツール「tebiki現場教育」で作成されています。tebikiのサービス詳細や導入事例についてはサービス資料をご覧ください。
＞＞＞かんたん動画マニュアル作成ツール「tebiki現場教育サービス資料」を見てみる
教育工数を削減しつつ、危険・ヒヤリハットも可視化した「安全な検査体制」へ
目に見えないリスクを「可視化」し、教育を効率化することも必要です。文字だけのヒヤリハット報告書では、現場のリアルな危険性が伝わらず、「自分は大丈夫」との意識を払拭できません。
特にUT検査では、不適切な姿勢による身体的負荷や検査対象物の落下などのリスクがあります。「こうすると危険だ」「この手順を抜くと事故になる」という因果関係を映像で見せることで、作業員は理屈ではなく感情でリスクを理解します。
また、検査場所にQRコードを設置し、その場でtebiki現場教育の動画マニュアルを呼び出せる仕組みを作るのも有効です。明和工業株式会社では作業場にディスプレイを設置し、QRコードで即座に動画マニュアルを呼び出せる仕組みを設けており、誰でも迷わず標準作業を実行できる環境が整えられています。
UT検査でも
- 検査の重要ポイントは何か？
- 過去にどんなトラブルがあったか？
といった疑問をその場で確認できれば、指導員がつきっきりで教える工数を削減しつつ、安全意識を根付かせることが可能となるでしょう。
まとめ｜超音波探傷試験（UT）で動画を活用して現場を改善しよう
超音波探傷試験（UT）は、内部きずを即座に発見できる有用な手法ですが、プローブ操作や波形判断など「人」の技量に結果が大きく依存します。そのため、高性能な探傷器を導入するだけでなく、検査員のスキルを平準化する「教育の仕組み」を整えることが不可欠です。
そこで推奨されるのが、動画マニュアルの活用です。熟練者特有の「カン・コツ」を動画で可視化することで、言葉では伝わらない技術を誰もが再現可能にします。個人の経験を組織の資産として蓄積し、属人化を解消することで、品質管理レベルのさらなる向上を目指しましょう。
引用元／参考元
＊1：日本産業規格の簡易便覧「JISZ3060:2015 鋼溶接部の超音波探傷試験方法」
＊2：日本産業規格の簡易便覧「金属材料のパルス反射法による 超音波探傷試験方法通則」
＊3一般社団法人 日本溶接協会「Q超音波探傷試験のフェイズドアレイ法とはどのような方法ですか。」
＊4：一般社団法人 日本非破壊検査協会「非破壊試験技術者の資格証明書とは」
