溶接欠陥と非破壊検査画像の比較アトラス

放射線透過フィルムにおける溶接欠陥の観察は、溶接品質評価の重要な基礎となります。一般的な溶接欠陥にはそれぞれ異なる画像特性があり、フィルムにはそれに対応する標準規格が定められています。

代表的な欠陥には、不均一溶接、ルート不完全溶融、不十分な鉄筋、ルート溶接ビード、外部アンダーカット、内部アンダーカット、ルート陥没、溶け落ち、孤立スラグ介在物、線状スラグ介在物、内部不完全溶融、内側不完全溶融、気孔、連鎖気孔、ビード介在物、横割れ、中心線割れ、ルート割れなど 18 種類があります。

各種欠陥の画像特性と関連規格を体系的に習得することで、溶接フィルムを正確に解釈し、溶接品質評価のための信頼できる根拠を提供することができます。実用においては、具体的なプロセス条件や材料特性と組み合わせた包括的な分析を行う必要があります。以下では、各種溶接欠陥のフィルム画像特性、関連規格、および解釈方法を体系的に紹介します。

フィルム上の一般的な溶接欠陥の画像特性

1.気孔率

形態学的特徴： フィルム上に丸いまたは楕円形の黒い斑点として現れ、中央部がより黒く、端に向かって徐々に黒くなり、形状は規則的になります。

分類： 孤立気孔と連鎖気孔に分けられ、連鎖気孔はクラスター状に分布します。

球状多孔性： 中心部の黒度が高く、縁が徐々に薄くなり、輪郭が明瞭な、円形または楕円形の黒斑。単孔性、密孔性、鎖状、表面多孔性に分類されます。

ストリップ多孔度: 溶接軸に平行で、均一で明るい黒色、丸い開始点と先細りの終了点を備えています。

斜め針状多孔性： 一方の端が丸く、もう一方の端が尖っていて、明るく均一な黒色であるミミズのような画像。

標準的なパフォーマンス: 単一多孔性は、規則的で明確な輪郭を持つ浅く滑らかなエッジを持ち、高密度多孔性はクラスター状に分布しています。

識別ポイント:

• 単一の多孔性は滑らかで明確な輪郭を持っています。
• 密な多孔性が集まっている。
• チェーン気孔は溶接軸に沿って配置されます。

2.ひび割れ

形態学的特徴： フィルム上に細い黒い線として現れ、輪郭がはっきりしており、両端が細くなっており、中央がわずかに太くなっています。

特定のパフォーマンス: 細い黒い線、わずかに鋸歯状で波打った細い線、先細りの端、黒色が徐々に薄くなり消えて、はっきりとした輪郭を持つまっすぐな細い線を形成し、両端が先細りになり、中央がわずかに広くなることが多く、薄い黒色の枝分かれした放射性亀裂が含まれている可能性があります。

識別ポイント:

•  曲線または直線で表示されます。
•  糸状の影の拡大を伴う場合があります。
• 最も有害で、すべてグレード IV のフィルムです。

横方向の亀裂：

中心線亀裂:

ルートクラック:

3.スラグの混入

形態学的特徴： フィルム上に点状または帯状の様々な形状として現れます。

特定のパフォーマンス: フィルム上に現れる画像は、不規則な形状、不規則な黒色変化、不均一な輪郭、そしてエッジや角のある黒い点、黒い帯、または黒い塊です。これらは溶接部のどこにでも発生する可能性があり、帯状スラグ介在物の伸長方向は、ほとんどの場合溶接部と平行です。

点状のスラグ介在物： 均一な黒さ、エッジとコーナーの不規則な境界。

ストリップスラグ含有物: 不均一な黒色で、通常は幅が一定でない太い帯状のもの。

 

識別ポイント:

• 非金属スラグ介在物は暗い斑点として現れます。
• 金属スラグ介在物（タングステン介在物など）は明るい点として現れます。
• ストリップスラグ介在物は、幅が一定でなく、黒さも不均一です。

4.タングステンの含有： 輪郭がはっきりした白いブロック状の画像。

 5.不完全融合

分類： ベベル不完全融合および層間不完全融合。

ベベル不完全融合の特徴：

典型的な画像は連続または不連続の黒い線で、輪郭はきれいで直線的であり、ベース メタルに近い側では黒さが増します。

溶接中心付近の不完全な溶融像の輪郭は、規則的または不規則で、鋸歯状のブロック欠陥を示す場合があります。フィルム上の位置が、溶接ルートの投影位置となります。

分類と特徴：

根の不完全癒合： 連続的または不連続的な黒い線。輪郭はすっきりと真っ直ぐで、ベースメタルに近い側の方が黒みが強い。

ベベル側壁の不完全な融合: 幅が一定でなく、黒さが不均一な黒い線。片側は輪郭がきれいで、もう片側は不規則です。

層間不完全融合： 黒さが低く、不規則な形状のブロック状の影。

層間不完全融合の特徴: 溶接金属層間に薄片状が分布し、影が浅く、黒さが不均一で、線が広く、端が不規則に破断している。

6.不完全な浸透

分類： ルート不完全溶け込み、中間不完全溶け込み、非ベベル不完全溶け込み。

根の不完全浸透の特徴: 溶接部の中央に位置し、黒い直線、連続または不連続の帯状または帯状の線として現れ、その幅は突合せ隙間によって異なる。影は均一である。

黒さとはっきりした輪郭。

識別ポイント:

• 幅はベベルルート面のギャップと一致します。
• 通常、溶接の中央に位置します。
• フィルム全体に浸透する場合があります。

根の不完全な浸透:

中間不完全貫通：

7.不均一な溶接

溶接の両側が不均一で、歪んでいます。

• フィルム画像は明らかに露出の強い部分と弱い部分の 2 つに分かれています。

• 溶接継手に偏りがあり、溶接ルート部の金属充填が不十分です。フィルム画像は明らかに露光量の強い部分と弱い部分に分かれており、露光量の強い部分と弱い部分の境界に沿って不透明な黒い線が見られます。

8.補強不足

溶接面がたるんでいたり、穴があいていたり、フィルム画像では溶接部全体の露出濃度が溶接部分よりも暗くなっていることがわかります。

9.ルート溶接ビード

溶接ルート部の溶接金属が過剰です。画像中央には、溶接パスに沿って明るい部分、つまり丸い点が伸びています。

10.外部アンダーカットと内部アンダーカット

• 溶接画像に不規則な黒い影があります。その露光密度は溶接部の露光密度よりも暗くする必要があります。

•  溶接画像の中央、溶接パスのルートエッジに沿って、不規則な細長い黒い影があります。

11.根の陥没

12.バーンスルー

混同しやすい欠陥の比較分析

欠陥の種類	画像の形状	密度特徴	ロケーション機能	ホイール機能
浸透力の欠如	細い真っ直ぐな暗い線	比較的均一	溶接ルートエリア	両側に整列
融合の欠如	断続的な暗い線	非均一	溝または層間ギャップ	片側に揃える
亀裂	不規則な亀裂のような線	大きな変動	あらゆる場所	分岐あり
線状包含	不規則な縞模様	非均一	あらゆる場所	エッジ付き

標準仕様における欠陥評価

GB標準システム: 中国国家規格。GB/T 3323-2019は、I、II、III、IVの4つの等級に分かれており、鋼、ニッケル、チタンなどの材料の溶接検査に適用され、

国際基準。

NB/T 47013.2-2015: 圧力支持装置の放射線検査の技術等級（A、AB、B）を指定し、さまざまな材料と厚さの範囲に対する検査要件を明確にし、溶接接合部の欠陥の品質を体系的に分類して等級分けします。

ISO標準システム: 国際標準化機構（ISO）によって策定され、国際的な一般仕様を表す。最新版はISO 17636-1:2022およびISO 5817:2023であり、以下の用途に適用可能である。

金属材料の溶接継手の検査。品質等級はB、C、Dの3段階。

ASME BPVC セクション V: 溶接部の超音波検査方法を提供します。校正テスト ブロックと感度比較テスト ブロックの要件が含まれ、欠陥信号の長さと高さを測定する方法が詳細に説明されています。

ASTM標準システム: 米国材料試験協会（ASTM）の規格。ASTM E94/E94Mを中核とし、グレードI～IVの評価を採用しています。実用性と柔軟性をより重視し、規格限度を超える欠陥の一部についてもエンジニアリング評価による許容を認めています。また、欠陥の特定および評価方法を含む、透視検査の標準ガイドラインを提供しています。

EN規格システム: 欧州規格は、EN1090 と ISO3834 を中核フレームワークとして採用し、必須の CE 認証システムを導入して、鉄骨構造を EXC1 から EXC4 の 4 つのグレードに分類しています。

JIS規格体系： 日本工業規格は厳格さで知られています。JIS Z3104は、溶接継手の疲労性能評価に特に重点を置き、通常、安全係数を20～30%高く設定しています。

国際基準。

欠陥分類と合格等級:

標準システム	欠陥の分類	品質等級部門	一般的な受け入れ要件
ISO 5817:2023	6 つの主要カテゴリ、23 のサブタイプ（亀裂、多孔性など）	B（厳格）、C（一般）、D（緩い）	グレードB：気孔径≤0.2s/0.2A（最大3mm）
ASTM E94/E94M	ひび割れ、多孔性、融合不足など。	レベルI～V	亀裂長さの制限はISOよりも15～20％厳しい
GB / T 3323-2019	ひび割れ、融合不足、不完全な浸透など。	I、II、III、IV	グレードII：気孔径≤1.6mm
JIS Z3104-2021	溶接構造異常分類を含む	1～4年生	ひび割れ許容度はISOより約30%低い
JPN 10675-1：2020	鋼、アルミニウム、チタン合金の溶接	グレードA～D	ISO 5817に準拠し、圧力機器に対するより厳しい要件も満たしています。

画像品質と感度要件

スタンダード	画像品質要件	感度の要件	特別規定
ISO 17636-1：2022	ダブルワイヤー画質	ほぼ固定のワイヤ感度	画像品質インジケーター（IQI）が必要
ASTM E94/E94M	直線溶接画像	感度1～2T	デジタル画像の取得と保存が可能
GB / T 3323-2019	直線溶接画像	Aレベル2～4T、Bレベル1～2T	EN 462-1/2規格を参照
ASME BPVC V	フラットな画像	レベル1–1Tからレベル4–4T	通常5段階の感度レベルを使用する

ひび割れ検出許容値の比較

スタンダード	ベースメタル厚さ範囲（mm）	許容亀裂サイズ	試験方法
ISO 5817:2023	0.5-100	グレードB: 長さ≤2mm	RT / UT / PAUT
ASTME399-2023	–	亀裂先端半径≤0.25 mm±0.05 mm	破壊靭性試験
ASME BPVC V 2023	–	ΔK = 10⁴–7 mm/周期	疲労き裂進展試験
JIS Z3104-2021	–	ISOより30%厳しい	特殊超音波探傷検査

欠陥分類基準

• GB/T 3323-2019 は、金属溶融溶接部の溶接継手の放射線検査方法および品質等級分けの標準を規定しています。

グレード I: 不完全な融合やひび割れは許可されません。

グレード II: 不完全癒合長 ≤3mm;

グレードIII：不完全癒合長≤5mm

グレード IV: 不完全な癒合は不適格です。

• ISO 10675-1規格

この規格は、鋼、ニッケル、チタンおよびこれらの合金の溶接継手に適用される、溶接部の非破壊放射線透過試験の合格等級を規定する。また、欠陥面積率の例と、許容累積欠陥面積の計算方法も示す。

異なる材料の欠陥特性の違い

• 炭素鋼溶接： 多孔性は主に規則的な円形で、不完全な融合画像には明らかな黒色のコントラストがあり、亀裂は主に直線です。
• ステンレス鋼の溶接： 多孔性はより細かく高密度になる可能性があり、不完全な融合画像はよりぼやけ、亀裂はより多くの枝分かれを持つ可能性があり、ステンレス鋼の線膨張係数が大きい（炭素鋼の約 1.5 倍）ため、冷却中に応力亀裂が発生する可能性が高くなります。
•  アルミニウム合金溶接：
  • 気孔特性：エッジの輪郭が不明瞭で、規則的な丸い点、または蛹のような黒い影が見られ、中央部の黒色度が高く、エッジ部の黒色度が低い。自動溶接の気孔は手溶接よりも大きく、エッジが明瞭な円形または楕円形となる。
  • 特殊な形状: ヘリンボーン分布 (CO 多孔度) またはオタマジャクシ状 (H₂ 多孔度) に現れる場合があります。

実践的な応用の提案

映画評価スキル：

まずフィルムマークと 4 つの基本指標を確認し、溶融ラインから観察を開始し、欠陥の位置と分布特性に注意を払います。

欠陥解釈スキル：

• 黒さの変化を観察します。 多孔性では中央部の黒度が高く、端の黒さが薄くなります。不完全な融合では片側の黒度が高くなります。スラグ混入では黒さが不均一になります。
• 輪郭線の特徴を分析する: 不完全な浸透は両側ともきれいで、亀裂は鋸歯状で、スラグ介在物にはエッジと角があります。
• ポジション判断： ルート欠陥は溶接の中央にあり、ベベルの不完全な融合は 1/2 の位置にあり、層間の不完全な融合の位置は不明です。
• 誤った欠陥の特定: 現像液の結晶は星形の斑点として現れ、スクリーンの傷がひどくなると平行の縞模様が現れますが、繰り返し露光しても再現しません。

よくある誤解：

• 不完全浸透と不完全融合の混同;
• 表面欠陥と内部欠陥の誤判断;
• 擬似欠陥（IP ボードの傷など）と実際の欠陥を区別します。

 溶接欠陥X線写真の今後の開発動向

検査技術：人工知能（AI）とディープラーニングは、従来の放射線検査技術を根本から変革し、将来の発展の中核的な原動力となりつつあります。ディープラーニングをベースとした自動溶接欠陥検出システムは、産業グレードのアプリケーションを実現し、以下のような大きな技術革新をもたらしました。

YOLOシリーズアルゴリズムの最適化：改良されたYOLOv7モデルは、COCOデータセットで56.8％のmAPを達成し、検出速度は45FPSです。YOLOv5は、溶接欠陥検出において単一画像の平均認識精度94.9％を達成し、処理時間はわずか19.58ミリ秒で、リアルタイム要件を満たしています。

U-Net++ ネットワークの応用: 溶接 X 線画像のセグメンテーションでは Dice 係数が 0.94 に達し、転移学習戦略により小規模サンプル (<500 画像) のトレーニングの精度が 85% まで向上します。

新しい検出器技術は、破壊する検出能力を促進します

技術タイプ	性能パラメータ	アプリケーションの利点
フレキシブルX線検出器	30μmの解像度、長寿命の発光	曲面ワークの撮像を可能にし、360°全角度スキャンをサポート
マイクロフォーカスX線源	1μmの解像度、160kVの透過能力	BGAパッケージチップの微小亀裂を検出します。複雑な構造に適しています。
量子センシング技術	nTレベルの磁気検出感度	ダイヤモンドNVカラーセンター磁気センサーは初期段階の微小亀裂を検出できる

産業用CTリアルタイム画像システムは大きく進歩しました。

空間分解能は(3.8+L/100)μmに達し、マイクロフォーカスX線源の最大管電圧は300kVです。検出速度は従来のフィルム法に比べて300%高速で、溶接時の熱応力変形軌跡をリアルタイムで捉えることができます。

統合された AI アルゴリズムにより自動欠陥分類が実現され、気孔率やスラグ混入などの体積欠陥の検出率は 95% を超えます。

小型化と低線量技術のブレークスルー：

中国科学院が開発したオンチップ・マイクロアンジュレータX線源は、等価周期が50ナノメートルで、キロ電子ボルトレベルのコリメートX線を可能にします。

マイクロ放射線ガンマ線技術により安全保護距離が 1 メートル以内に短縮され、壁厚 ≤15 mm の薄肉パイプの溶接検査に適しています。

世界初のX/Y放射線量検出チップはボタンほどの大きさで、動作温度範囲は-20℃～50℃です。

マルチモーダル非破壊検査の統合は業界のコンセンサスとなっています。

複数の NDT テクノロジーを 1 つのデバイスに統合し、包括的な結果分析を通じて精度を向上させます。

鉄道車両製造企業が開発した3Dプロファイラーとサーマルイメージング装置を統合したプラットフォームは、高速鉄道台車の溶接部の複合欠陥の検出率99.2%を達成しました。

特徴レベルの融合と決定レベルの融合という 2 つの技術的パスが並行して開発され、検出の包括性と計算効率のバランスが取られています。

ISO 9712:2025 では、担当者の資格認定が強化され、レベル 2 の担当者は検出操作を独立して実行し、レポートを作成できることが求められます。

GB/T 3323-2019 では、放射線検出感度は 2% に達する必要があると規定されており、ISO 17636-1:2022 では超音波プローブの周波数範囲が 1 ～ 10MHz であることが要求されています。

GBZ 115-2023 低エネルギー放射線機器の放射線防護基準 放射線防護要件が更新され、一般人の年間実効線量限度は 1mSv のまま変更されません。

• 既存の技術的ボトルネック:

複雑な作業条件への適応性が不十分：500℃を超える温度ではセンサーが故障し、スチール/アルミニウム接合部の音響インピーダンスの差は最大3倍になります。

データ注釈の欠如: 産業現場のデータの 70% 以上が注釈なしであり、マルチソース データの時空間登録エラーが 0.1 mm を超えています。

リアルタイム要件: システムは 200 ミリ秒未満の遅延を満たす必要があり、既存のアルゴリズムではエッジ デバイスへの展開が依然として困難です。

• フロンティア探査分野：

デジタル ツインによる検出: 仮想溶接モデルを構築することで、予測精度が 30% 向上します。

量子センシング技術：従来の物理的限界を打ち破り、微小亀裂の早期検出に応用されます。

材料ゲノム工学：AI による溶接材料の性能予測とプロセスパラメータの最適化。

溶接欠陥と非破壊検査画像の概要

つまり、溶接欠陥や非破壊検査画像では、検査画像上の次の 5 つの一般的な欠陥の特徴を覚えておく必要があり、これは欠陥の種類とサイズを正確に判断するのに役立ちます。

気孔率： 中央の黒さが濃く、端が徐々に薄くなる丸い/楕円形の黒い影。自動溶接の気孔は主に溶接の中心部に分布しています。

スラグ含有率: 輪郭がはっきりした不規則な黒い影。金属スラグ介在物は明るい点として現れ、非金属スラグ介在物は暗い点として現れます。

不完全な貫通： 細い真っ直ぐな黒い線で、両側がきれいで、溶接ルートに固定され、幅はルート面のギャップに対応しています。

不完全な融合: ルート（片面のすっきりとした黒い線）、ベベル（三日月形の黒い線）、インターレイヤー（不規則な明るい黒い影）の 3 つのタイプに分かれています。

割れ目： 鋸歯状の細い黒い線で、中央が広く、両端が細くなっており、最も有害です。