JP2000275221A

JP2000275221A - 検査具及びその使用方法

Info

Publication number: JP2000275221A
Application number: JP11081487A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Sogi; 忠幸曽木; Takashi Kikuta; 隆菊田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】地中に埋設された比較的大径の地中杭への適
応が可能で、その周部に発生している腐食を、比較的簡
便に検出できる検出具を得るとともに、地中杭の腐食の
検出を非接触で行う。【解決手段】複数の局部コイル２１を長手方向に延び
る支持具軸の周りに備えるとともに、前記複数の局部コ
イル２１それぞれが、前記支持具軸に平行なコイル軸を
備えた検査具２０を構成するに、グランド及び出力端子
の二つの検出端間において、前記複数の局部コイル２１
全てを直列に接続する第１接続回路２３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設される
鋼管杭の検査方法に関するとともに、このような検査に
リモートフィールド渦流法等において励磁コイルあるい
は検出コイルとして使用することが可能な、複数の局部
コイルを長手方向に延びる支持具軸の周りに備え、前記
複数の局部コイルそれぞれが、支持具軸に平行なコイル
軸を備えた検査具に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＮＧタンク４０の基礎部分に使用され
ている鋼管杭４１の腐食を防止するために、ＬＮＧタン
ク４０の周囲には電気防食用の鋼管杭５が埋められてい
る。現在、基礎部分の鋼管杭４１はそれほど腐食が進ん
でいないと考えられているため、電気防食用鋼管杭５は
通電されず埋められたままの状態である。近年、基礎部
分の鋼管杭４１の腐食の程度を調べられないかというニ
ーズが発生しているが、図４に示すように、ＬＮＧタン
ク４０の基礎部分の鋼管杭４１は、タンクの真下にある
ため、直接腐食の程度を測定することは、不可能であ
る。そこで、埋設条件がほぼ同一と考えられる電気防食
用鋼管杭５の腐食状況を調べることで、基礎部分の鋼管
杭４１の腐食を推定することが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鋼管の腐食状況を調べ
る方法として、超音波法、リモートフィールド渦流法な
どがある。超音波法は、電気腐食用鋼管杭の内部が雨水
で満たされ長期間放置されているために、錆や藻で覆わ
れており、最初に杭内部全体をクリーニングしなければ
いけないという問題がある。電気防食用鋼管杭の長さ
（深さ）は約２６ｍと長いため杭全体をクリーニングす
ることは現実的に不可能であった。

【０００４】一方、リモートフィールド渦流試験は、以
下のような原理に基づくものである。図５に示すよう
に、鋼管杭内におかれた励磁コイル５０に交流を流す
と、励磁コイル５０から直接電磁界５１が発生する。鋼
管杭５は導電体であるため、この直接電磁界５１により
管体に渦電流５２が流れ、それによる電磁界（間接電磁
界５３）が発生する。鋼管杭５に腐食等の欠陥５４が存
在すると、管体正常部と、欠陥存在部との間において、
渦電流に変化が発生する。結果、間接電磁界５３にもこ
の影響が現れる。このような間接電磁界５３の変化を検
出コイル５５で検出することで、腐食（欠陥）の存在を
知ることができる。リモートフィールド渦流探傷試験で
は、励磁コイルの励磁周波数を、数１０Ｈｚ程度に下げ
て、渦電流の浸透深さを増加させるとともに、励磁コイ
ルと検出コイルの間隔を管径の２〜３倍以上に拡げる。
このようにすることにより、直接電磁界の影響をなくし
て間接電磁界を効率よく検出することができる。

【０００５】このような、リモートフィールド渦流試験
は、非接触で杭の腐食状況を調査できるが、検出コイル
の形状により特性が左右されやすい。従来型の地中埋設
管（例えば、ガス供給用の管）を、リモートフィールド
渦流法により検査するための検出コイルの構成を図６
（イ）（ロ）に示した。図６（イ）に示すものは、単一
のコイル６０を検査対象の内周部に沿って単一備えた構
成のものである。この構成のものは、杭周部のいずれの
部位にある腐食を全体として一回の検出で検出すること
ができるが、検出感度が低くなりがちである。図６
（ロ）に示すものは、検査対象の杭の軸方向に沿った軸
を有する複数の局部コイル６１を備えたものであり、各
局部コイル６１にあっては、コイル形状は、図示するよ
うに軸方向視円形とされ、この局部コイル６１に馬蹄型
のフェライトコア６２を備えたものとされていた。ここ
で、各局部コイル６１の出力は、それぞれ個別に出力さ
れるように構成されていた。この構成のものにあって
は、杭周部のいずれの部位にある腐食を、部分的に比較
的高い感度で検出することができるが、全局部コイルを
個別にソートしていく必要があった。従って、この構成
の検査具にあっては、比較的小径の管に於ける検査を行
うのに有効ではあるが、本願が対象とするような比較的
大径の埋設杭の検査には、不向きであった。

【０００６】従って、本発明の目的は、地中に埋設され
た比較的大径の地中杭への適応が可能で、その周部に発
生している腐食を、比較的簡便に検出できる検出具を得
るとともに、地中杭の腐食の検出を非接触で行うことが
できる方法を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、複数の局部コイルを長手方向に延びる支持具軸の
周りに備え、前記複数の局部コイルそれぞれが、前記支
持具軸に平行なコイル軸を備えた検査具の特徴構成は、
請求項１に記載されているように、グランド及び出力端
子の二つの検出端間において、前記複数の局部コイルを
並列若しくは直列に接続する第１接続回路を備えて構成
されていることにある。この構成の支持具における検出
系の構成は、支持具軸方向にコイル軸を有する複数の局
部コイルを、全体として直列もしくは並列に接続した構
成とされる。従って、周方向に分割された各部位におけ
る検出能は、従来型で図６（ロ）に示すような検出能を
備えながら、全体として一回の検出操作で、周方向のい
ずれかの位置にある腐食等の欠陥を検出できる。

【０００８】さて、個々の局部コイルに関しては、この
局部コイルを請求項２に記載されているように、前記複
数の局部コイルそれぞれが、局部コイルを成すワイヤが
円弧状に配設される外径側円弧部と、前記外径側円弧部
のそれぞれの円弧端部から前記支持具軸回りの径方向に
延びる径方向延出部と、一対の径方向延出部の内径側端
部を接続する内径側部とから構成されているものとする
ことが好ましい。この局部コイルは、ワイヤが、外径側
円弧部、一方の径方向延出部、内径側部、他方の径方向
部を経て、次の外径側円弧部に続き、これが軸方向で重
なる構成とされる。この構造の局部コイルは、軸方向
視、図１（ロ）に示すような構造となるが、外径側円弧
部が検出対象の内表面に沿って密に分布されるととも
に、周方向で隣接して配設される局部コイルの径方向部
が、周方向で互いに密接できるため、結果的に、検出コ
イル等として使用する場合に、Ｓ／Ｎ比の高い検出をお
こなうことができる。このような支持具軸の周部に均等
に配設される前記複数の局部コイルの数としては、請求
項３に記載されているように、５から３０が好ましい。
５より小さい場合は、周方向を分割して検出可能とする
効果が低くなりがちであり、３０より大きい場合は、チ
ャンネル数が多くなりすぎる。

【０００９】これまで説明してきた検査具は、リモート
フィールド渦流試験における検出コイルとして使用する
ことが好ましく、この検査具を検出コイルとして備える
ことで、Ｓ／Ｎ比の高い検査を行えるリモートフィール
ド渦流試験装置を得ることができる。

【００１０】そして、これまで説明してきた検査具を、
検出コイルとして使用して、リモートフィールド渦流試
験をおこなうことで、地中に埋設された鋼管杭の腐食状
態の検査をおこなうことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本願のリモートフィールド渦流試
験装置１の構成から先ず説明する。この装置構成は、従
来型のものと大きな差はないが、検出コイル２が従来型
のものと異なる。

【００１２】図１（イ）に示すように、試験装置１は、
励磁コイル４と、検出コイル２とを対として備えて構成
されるとともに、これらのコイル２，４を、検査対象の
鋼管杭５内において、その軸方向に移動可能に支持する
コイル支持具６を備えて構成されている。両者のコイル
２，４は、支持具軸方向において一定距離離れて備えら
れており、励磁コイル４の直接電磁界が検出コイル２に
直接検出されない距離だけ離れて設けられている。装置
１は、検出タイミング設定・起動用の信号を出力するた
めの信号発生器７と、前記信号発生器７により発生され
た信号に同期して、励磁コイル４に励磁用の交流を供給
するためのパワーアンプ８と、このパワーアンプ８から
供給される交流により直接電磁界を形成する励磁コイル
４を備えている。一方、検出コイル２により先に説明し
た原理により検出される検出信号を、前記信号発生器７
により発生された信号に同期して受け取り、増幅するロ
ックインアンプ３を備えているとともに、処理回路２５
により位相信号を取り出すことができるように構成され
ている。そして、このアンプ３により得られる信号を、
振幅信号、位相信号として受け取る出力装置９を備えて
構成される。

【００１３】以下、このリモートフィールド渦流試験装
置１において、検出コイル２として使用され、本願の発
明対象である検出具２０の構成を、図１（ロ）、図２を
参照しながら説明する。この図は、図２において検出コ
イル２からロックインアンプ３までの回路である。本願
にあっては、第一の実施形態と第二の実施形態がある。

【００１４】第一の実施形態本願において検出コイル２として使用される検査具２０
は、図１（ロ）に示され、長手方向に延びる支持具６を
備えるとともに、この支持具軸Ｚ１の周りに複数の局部
コイル２１を備えて構成されている。そして、複数の局
部コイル２１、それぞれが、図１（ロ）に示すように、
支持具軸Ｚ１（これは使用状態において検査対象の鋼管
杭５の軸方向に一致する）に平行なコイル軸ｚ１を備え
ている。これらの局部コイル２１は、第１接続回路２３
により、グランド及び出力端子の二つの検出端間におい
て、前記複数の局部コイル２１全てを直列に接続する構
成とされている。即ち、各局部コイル２１からのワイヤ
端は、グランド及び出力端子の二つの検出端間２１ａに
おいて、直列に接続された回路構成とされ、これらグラ
ンド及び出力端子の二つの検出端２１ａがロックインア
ンプ３への出力用とされる。

【００１５】さらに各局部コイル２１に関して、その構
成を詳細に説明すると、前記複数の局部コイル２１それ
ぞれが、局部コイル２１を成すワイヤが円弧状（外径側
に凸）に配設される外径側円弧部２１ｌと、この外径側
円弧部２１ｌのそれぞれの円弧端部から前記支持具軸回
りの径方向に延びる径方向延出部２１ｍ、２１ｍと、一
対の径方向延出部２１ｍ、２１ｍの内径側端部を接続す
る内径側部２１ｎとから構成されている。図示するもの
にあっては、径方向延出部２１ｍの内径側端部間は、内
径側部２１ｎにより直線状に接続されている。即ち、こ
れらの局部コイル２１は、外径側の外周部位において管
内表面に沿った形状構成を備えており、断面視、比較的
偏平で、円弧部２１ｌのみが円弧状の矩形形状を有して
いる。さらに、これらの局部コイル２１は、互いに同一
の形状を有しており、隣接する径方向延出部２１ｍ間
は、ほぼ隙間なく隣接するように配置構成されている。
このような構成を採用することにより、複数の局部コイ
ル２１により、支持具２０の周部は、均等に分割される
こととなっている。図１（ロ）に示す例にあっては、局
部コイル２１の数は、１２個である。

【００１６】第二の実施形態この例の検出コイル２検査具２０は、図２に示すよう
に、長手方向に延びる支持具軸Ｚ１を備えるとともに、
この支持具軸回りに配設される複数の局部コイル２１を
支持するためのコイル支持具６を備えて構成されてい
る。そして、複数の局部コイル２１、それぞれが、支持
具軸Ｚ１（これは使用状態において検査対象の鋼管杭５
の軸方向に一致する）に平行なコイル軸ｚ１を備えてい
る。この検査具２０は、接続具２２を備えており、この
接続具２０に備えられる第１接続回路２３０により、グ
ランド及び出力端子の二つの検出端間において、前記複
数の局部コイル２１全てを直列に接続できる構成とされ
ている。即ち、各局部コイル２１からのワイヤ端２１ａ
は、接続具２２の入力部２２ａに個別に接続され、この
第１接続回路２３０を採った場合には、グランド及び出
力端子の二つの検出端間において、全局部コイル２１
が、直列に接続された回路構成となる。このようにして
グランド及び出力端子間で検出される検出信号は、ロッ
クインアンプ３とこれに備えられる位相処理用の処理回
路２５におくられ、振幅出力、位相出力に処理される。
この接続具２２には、さらに第２接続回路２４０が備え
られており、第２接続回路２４０により、グランド及び
出力端子の二つの検出端間において、前記複数の局部コ
イル２１それぞれを、個別に、前記グランド及び出力端
子の二つの検出端に接続する構成とされている。即ち、
各局部コイル２１からのワイヤ端２１ａは接続具２２の
入力部２２ａに接続され、この第２接続回路２４０を取
った場合には、グランド及び出力端子の二つの検出端間
において、全局部コイル２１が、個別にこれに接続され
る回路構成となる。各局部コイルの切り換えはこの場合
当然必要である。このようにしてグランド及び出力端子
間で検出される検出信号は、所定の処理回路２５におく
られて、振幅出力、位相出力に演算処理される。

【００１７】各局部コイル２１は、先に説明した第一の
実施の形態例と同様な構造を有する。その説明を繰り返
すと、前記複数の局部コイル２１それぞれが、局部コイ
ル２１を成すワイヤが円弧状に配設される外径側円弧部
２１ｌと、この外径側円弧部２１ｌのそれぞれの円弧端
部から前記支持具軸回りの径方向に延びる径方向延出部
２１ｍと、一対の径方向延出部２１ｍの内径側端部を接
続する内径側部２１ｎとから構成されている。また、径
方向延出部２１ｍの内径側端部間は、直線状に接続され
ている。即ち、これらの局部コイル２１は、外径側の外
周部位において管内表面に沿った形状構成を備えてお
り、断面視、比較的偏平で、円弧部２１ｌのみが円弧状
の矩形形状を有している。さらに、これらの局部コイル
２１は、互いに同一の形状を有しており、隣接する径方
向延出部２１ｍ間は、ほぼ隙間なく隣接するように配置
構成されている。よって、このような構成を採用するこ
とにより、複数の局部コイル２１により、支持具２０の
周部は、均等に分割されることとなっている。図２に示
す例にあっては、局部コイル２１の数は、１２個であ
る。

【００１８】図１（ロ）、図２に示す例にあっては、内
径３０．５ｃｍの鋼管杭５に対して、局部コイル２１の
厚みＨは、２．４ｃｍ程度とされている。また、各局部
コイル２１のワイヤ径（捲線径は０．１ｍｍ）程度とさ
れ、その巻き数は２５００ターンとされる。励磁コイル
と検出コイルの間隔は７５０ｍｍとする。

【００１９】以上が、本願に於けるリモートフィールド
渦流試験装置１（特に検出コイル２）の特徴構成である
が、以下、この装置を利用して、腐食検査作業を進める
場合の作業手順について説明する。１平均減肉の確認前述の検査具２０において、第一の実施形態の場合はそ
のまま、第二の実施形態の場合は、接続状態を第１接続
状態（第１接続回路２３０で接続される状態）として、
支持具６を鋼管杭の軸方向に移動させ、検査をおこな
う。このようにすると、励磁周波数３５Ｈｚ、励磁電圧
４０Ｖｐ−ｐの条件（周波数等）で、肉厚０．６９ｃ
ｍ、内径３０．５ｃｍの鋼管杭５に発生している腐食減
肉部（０．１ｃｍ程度）を、良好に検出できた。この場
合に求められる情報は、鋼管杭５の周方向の平均減肉率
である。リモートフィールド渦流法において、欠陥によ
る磁界の乱れは杭内面近傍で大きいことから、本願のよ
うに、管内面に小さな局部コイル２１を並べ、コイル同
士を直列につなぐことにより、平均の減肉率を求めるこ
とができる。またこのようにつなぐと、測定チャンネル
数を減らせるので、装置コストや測定の手間を省く面か
らも効果がある。２異常部の確認（この作業は、第一の実施形態の場合
は行わない）前述の検査具２０において、接続状態を第２接続状態
（第２接続回路２４０で接続される状態）として、上述
の検査状態において減肉が大きいと推定される部位、近
傍で支持具６を鋼管杭５の軸方向に移動させ、各局部コ
イルからの出力を個別に得て、検査をおこなう。このよ
うにすると、周方向に局所的に発生している腐食部の位
置まで、確認できる。検出条件は平均減肉の場合と同様
である。３結果本願方法により、電気防食用鋼管杭の周方向の平均減肉
率（第一の実施形態及び第二の実施形態の場合）を、さ
らには、その周方向における位置（第二の実施形態の場
合）まで簡単に感度よく測定することができる。

【００２０】〔別実施形態〕（イ）上記の実施の形態においては、複数の局部コイ
ルを全体として取り扱う場合、直列に接続する例を示し
たが、複数の局部コイルを全体として並列に接続する構
成としてもよい。（ロ）さらに、上記の実施の形態においては、接続具
を利用して、この接続具において第１接続回路と第２接
続回路との接続切替えをおこなうものとしたが、この平
均減肉率を求める目的だけであれば、第２接続回路を設
ける必要はなく、単に、局部コイルのそれぞれの接続端
を、全体として直列もしくは並列に接続して、接続完了
状態において、検出出力を得るものとしてもよい。これ
が第一の実施形態に当たる。（ハ）上記の実施の形態例においては、局部コイルの
数は１２個としたが、チャンネル数の低減を考慮する場
合は、図３に示すように６個程度としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】リモートフィールド渦流試験装置の使用状態を
示す図

【図２】検査具の詳細構成とロックインアンプとの接続
関係を示す説明図

【図３】検査具の別形態を示す図

【図４】タンク近傍の鋼管杭の埋設状態を示す説明図

【図５】リモートフィールド渦流法の原理説明図

【図６】従来型の検出具の構成を示す図

【符号の説明】

１渦流試験装置２検出コイル３ロックインアンプ４励磁コイル５鋼管杭６コイル支持具７信号発生器８パワーアンプ９出力装置２１局部コイル２１ｌ外径側円弧部２１ｍ径方向延出部２１ｎ内径側部２２接続具２３第１接続回路２４第２接続回路２５処理回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の局部コイルを長手方向に延びる支
持具軸の周りに備え、前記複数の局部コイルそれぞれが
前記支持具軸に平行なコイル軸を備えた検査具であっ
て、グランド及び出力端子の二つの検出端間において、
前記複数の局部コイルを並列若しくは直列に接続する第
１接続回路を備えた検査具。
【請求項２】前記複数の局部コイルそれぞれが、局部
コイルを成すワイヤが円弧状に配設される外径側円弧部
と、前記外径側円弧部のそれぞれの円弧端部から前記支
持具軸回りの径方向に延びる径方向延出部と、一対の径
方向延出部の内径側端部を接続する内径側部とから構成
されている請求項１記載の検査具。
【請求項３】前記支持具軸の周部に均等に配設される
前記複数の局部コイルの数が、５から３０である請求項
１または２記載の検査具。
【請求項４】請求項１、２または３記載の検査具を、
検出コイルとして備えたリモートフィールド渦流試験装
置。
【請求項５】請求項１、２または３記載の検査具を、
検出コイルとして使用して、リモートフィールド渦流法
により、鋼管杭に発生している腐食減肉部を検査する検
査方法。