JP2004354218A

JP2004354218A - デジタル式渦流探傷試験装置

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Publication number: JP2004354218A
Application number: JP2003152608A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Sakiyama; 勝則崎山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】パイプの渦流探傷試験を効率よく実施することができる安価なデジタル式渦流探傷試験装置を提供すること。
【解決手段】パイプの腐食深さを示す「位相角と欠陥深さ曲線」をデジタルデータとして記録媒体に登録する校正データ登録手段と、インピーダンスプレイン３１上に角度を任意に設定して位相角θを定める位相角表示直線４１を表示する位相角設定手段と、位相角表示直線４１の角度を常に読みとって「位相角と欠陥深さ曲線」から欠陥の場所と深さとを求めて画面表示する演算処理手段と、を備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプにおける腐食等の欠陥検査に適用されるデジタル式渦流探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
渦流探傷試験装置（以下、「試験装置」と呼ぶ）は、パイプや棒など一様な形状を有する金属製品に生じたきずや腐食などの欠陥を観測する渦流探傷試験に使用されるものである。この試験装置は、交流が流れているコイルを導体（被検査対象）に近づけると導体中に渦電流が流れ、導体に割れなどの欠陥があるとこの電流が妨げられてコイルのインピーダンスが変化する現象を利用したものである。
【０００３】
上述した試験装置には、従来よりアナログ式が一般的に使用されている。アナログ式の試験装置でパイプの渦流探傷試験を行う場合は、インピーダンスプレインに表示されるリサージュ信号の位相角を読み取り、予め校正しておいた「位相角と欠陥深さ曲線」（以下、「校正曲線」と呼ぶ）より欠陥の場所と深さとを読み取っていた。なお、インピーダンスプレインとは、インピーダンスの変動を表示する画面のことである。（たとえば、非特許文献１参照）
また、近年においては多機能なデジタル式の試験装置が開発され、予め校正した校正曲線をデジタルデータとして登録しておき、インピーダンスプレイン上のデジタルデータから自動的に位相角及び欠陥深さを導き出して表示する機能を有したものがある。
さらに、パイプの検査信号をデジタル化し、遠隔地において検査結果の表示や記録保存をする技術が開発されている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−１０９８６号公報（第３−４頁、第１図）
【非特許文献１】
社団法人日本非破壊検査協会編「渦流（電磁誘導）探傷試験実技テキスト１９８６」、平成５年２月１０日１９８６年版第３刷発行、ｐ．６０−６５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したアナログ式の試験装置では、検査官はリサージュ波形から読み取った位相角と校正曲線のグラフとから腐食深さを求めていたため、多くの検査時間が必要であった。
一方、多機能なデジタル式の試験装置では自動的に腐食深さを読み取ることができる反面、自動化するためのソフトウエアには多くの開発資源が必要であり、高価なシステムとなっていた。
【０００６】
また、ノイズのある信号に対しては、自動化ソフトでは位相角の読み取りに誤差が生じる場合があるので、結局は熟練した検査官が目視にて位相角を求めて判断する必要があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、パイプの渦流探傷試験を効率よく実施することができる安価なデジタル式渦流探傷試験装置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載のデジタル式渦流探傷装置は、パイプの腐食深さを示す「位相角と欠陥深さ曲線」をデジタルデータとして記録媒体に登録する校正データ登録手段と、インピーダンスプレイン上に角度を任意に設定して位相角を定める直線を表示する位相角設定手段と、前記直線の角度を常に読みとって前記「位相角と欠陥深さ曲線」から欠陥の場所と深さとを求めて画面表示する演算処理手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
このようなデジタル式渦流探傷試験装置によれば、予め試験片を用いて作成した「位相角と欠陥深さ曲線」を、校正データ登録手段により装置内の記録媒体に予め登録しておく。渦流探傷によりインピーダンスプレイン上にリサージュ波形が表示されると、検査官は位相角設定手段によりインピーダンスプレイン上に表示されている直線（位相角表示直線）の角度を設定してリーサージュ波形の両先端（ｐｅａｋｔｏｐｅａｋ）に合わせる。この状態の直線角度は、位相角度設定手段により位相角として読みとられる。こうして得られた位相角は、演算処理手段において「位相角と欠陥深さ曲線」に適用され、この位相角に対応する欠陥の場所と深さとを自動的に求めて画面上に表示する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るデジタル型渦流探傷試験装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はデジタル型渦流探傷試験装置（以下、「デジタル試験装置」と呼ぶ）１０の構成例を示す正面図で、表示画面及び各種スイッチ類が設けられている操作面側を示している。渦流探傷（ＥＣＴ）試験に使用されるデジタル試験装置１０は、本体１１の一面に操作面１２が配置された構成とされる。操作面１２の中央部にはたとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示画面３０が配置され、その周囲には、たとえば「Ｐｏｗｅｒ」、「Ｆ１」〜「Ｆ６」、「Ｍｅｎｕ１」〜「Ｍｅｎｕ５」など各種操作用のスイッチが多数配設されている。さらに、本体１１の両側面には、後述する位相角表示直線の設定操作を行う操作ダイヤル１３が設けられている。
【００１０】
図中の符号１４は、本体１１に接続された渦流探傷用のプローブである。このプローブ１４は、熱交換器等のパイプに生じた腐食等の欠陥を渦流探傷する場合には、一般的に自己比較型の内挿コイルが用いられる。
ここで、デジタル試験装置１０の内部構成を図２のブロック図に基づいて説明する。試験装置１０は、発振器２１よりプローブ１４が接続されたブリッジ２２に交流を供給する。この結果、ブリッジ２２はパイプ内の状態を検出して出力に信号を発生する。この信号は、増幅器２３に送られて増幅され、さらに同期検波器（Ｘ）２５ａに入力されて発振器２１から入力される制御信号により位相解析を行った後、アナログ／デジタル変換２６ａにおいてアナログ信号からデジタル信号へ変換されて中央処理装置２７へ入力される。
【００１１】
また、発振器２１から９０度位相器２４を経て同期検波器（Ｙ）２６ｂに入力された制御信号は、アナログ／デジタル変換２６ｂにおいてアナログ信号からデジタル信号に変換されたものが中央処理装置２７へ入力される。
中央処理装置２７は、アナログ／デジタル変換２６ａ，２６ｂから入力されたデジタル信号に基づいて、欠陥信号以外のノイズを除去し、渦流探傷試験の結果により形成される波形を表示画面３０に表示する。なお、図中の符号２８は中央処理装置２７の入出力（Ｉ／Ｏ）であり、データやプログラムの入力及び出力が行われる。
【００１２】
渦流探傷試験の結果、パイプにきずや腐食などの欠陥が存在すれば、同期検波器（Ｘ）２６ａ及び同期検波器（Ｙ）２６ｂから入力された欠陥信号（リサージュ信号）により、表示画面３０に設けたインピーダンスプレイン３１の領域にリサージュ波形４０が表示される。インピーダンスプレイン３１とは、インピーダンスの変動を表示する画面のことであり、ベクトル表示画面とも呼ばれており、位相角の角度スケールの直線（後述する位相角表示直線４１）とともに表示される。
【００１３】
また、本実施形態の表示画面３０には、上述したインピーダンスプレイン３１の他にも、欠陥位置及びその程度を表示する試験結果表示領域３２、予め登録された「位相角と欠陥深さ曲線」のグラフを示す校正データ表示領域３３及び「位相角と欠陥深さ曲線」を形成する校正データの入力値を表示する入力データ表示領域３４が設けられている。
【００１４】
さらに、表示画面３０の下端部領域及び右側端部領域には、第１階層から第３階層までのメニュー画面３５が表示されている。これらのメニュー画面３５は、各選択項目の下方に位置して対応づけられたスイッチあるいは第１階層を選択するスイッチ３６を操作することにより、第１階層の「ＢＡＳＩＣ１」が選択されるとともに、これに関連する第２階層の選択項目が下端部側に６種類表示される。さらに、これらの中から「Ｆ１」〜「Ｆ６」のスイッチを適宜操作することにより、一つの項目（たとえば「ＦＲＱ１」）を選択することができる。
なお、第２階層で選択した項目に関連する第３階層の選択項目は画面の右側端部に表示され、側方に位置して対応づけられた「Ｍｅｎｕ１」〜「Ｍｅｎｕ５」のスイッチを適宜操作することにより、一つの項目（たとえば「ＦＲＱ１９００Ｈｚ」）を選択することができる。
【００１５】
さて、上述したデジタル試験装置１０には、被検査対象であるパイプの腐食深さを示す「位相角と欠陥深さ曲線（以下、「校正曲線」と呼ぶ）」をデジタルデータとして記録媒体に登録する校正データ登録手段を備えている。この校正データ登録手段は、中央処理装置２７内に設けられた図示しない記憶媒体に、たとえば入出力２８などから校正データを入力して作成した校正曲線を記憶するものである。校正曲線作成のもととなる校正データは、被検査対象に対応する試験片を用いて予め渦流探傷試験を行い、この試験で取得した測定データ（位相角と欠陥深さ）を入力して使用される。
【００１６】
中央処理装置２７に入力された校正データは、たとえば図１に示すように、校正データ表示領域３４に表示される。そして、全ての校正データが中央処理装置２７内で演算処理されることにより、測定点を近似曲線で結んだ校正曲線が自動的に形成される。この校正曲線は、たとえば図１に示すように、校正データ表示領域３３に画面表示される。
この校正データは、図４に示すように、横軸を欠陥信号の位相角θ（度）として縦軸に減肉率（％）を示したたものであり、位相角θが０〜１３５度未満の領域は外表面傷（外表面の減肉）を表し、位相角θが１３５度の場合は貫通傷を表し、位相角θが１３５度より大きい領域は内表面傷（内表面の減肉）を表すようになっている。ここで、貫通傷の位相角θを１３５度に設定するのは日本工業規格（ＪＩＳ）等の規格によるものであり、この他にも位相角θを１３０度とする規格もある。
なお、試験片の作成、校正データの取得、及び校正曲線の作成等については、上述した非特許文献１などに記載されて公知のことであるから、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１７】
また、中央処理装置２７には、インピーダンスプレイン３１上に角度を任意に設定して位相角θを定める直線、すなわち位相角表示直線４１を表示する位相角設定手段が設けられている。この位相角表示手段は、操作ダイヤル１３を回転させることにより、Ｘ軸及びＹ軸の交点（ゼロ点）を支点として、インピーダンスプレイン３１上で位相角表示直線４１を３６０度の範囲で回動させることができる。
また、中央処理装置２７には、操作ダイヤル１３の操作に応じて回動する位相角表示直線４１の角度を常に読みとり、この角度を位相角θとして取り込んで校正曲線に対応させ、演算により欠陥の場所と深さとを求めて画面表示する演算処理手段を備えている。
【００１８】
すなわち、本発明によるデジタル試験装置１０では、中央処理装置２７の校正データ登録手段が予め試験片を用いて得られた校正データに基づいて校正曲線を作成し、この校正曲線を記憶媒体に登録する。そして、渦流探傷試験を実施するときには、中央処理装置２７がインピーダンスプレイン３１に位相角表示直線４１を表示する。そして、検査官が手動で操作ダイヤル１３を操作することによって位相角設定手段を作動させることができるので、欠陥を表すリサージュ波形４０がインピーダンスプレイン３１に表示された場合、ゼロ点を支点とする３６０度の範囲で回動させた位相角表示直線４１をリサージュ波形４０の両先端に合わせることができる。
こうして位相角表示直線４１を位相角θに設定した後、その角度を演算処理して読み取ることにより、位相角θを容易に得ることができる。そして、この位相角θと、この位相角θに対応して校正曲線から得られる欠陥情報（位相角θ、欠陥位置及び程度）とを常に画面上の試験結果表示領域３２に表示する。
【００１９】
続いて、上述した構成のデジタル試験装置１０を用いた渦流探傷試験の手順を図３に基づいて説明する。
最初に、試験開始前の準備段階として、被検査対象となるパイプの仕様に合わせた試験片を用意し、プローブ１４を用いた試験片の渦流探傷試験を実施する。
この試験片には所定の欠陥が予め設けられており、この試験で得られた位相角θのデータと欠陥の状態とを校正データとして登録する。校正データを登録する場合には、表示領域３１に表示された情報のわかっている各欠陥信号に位相角表示曲線を重ね合わせて表示領域３４の入力項目を図示しないメニュー項目で選択して位相角表示曲線から読み取った位相角を入力していく。この状態が校正データとして登録される。この校正データは、表示画面３０の入力データ表示領域３４に表示されるとともに、これらの校正データから図４に示す校正曲線が自動的に作成される。そして、この校正曲線が表示画面３０の校正データ表示領域３３に表示されたことにより、試験片による校正データの登録が完了して被検査体のデータ取得が可能になる。
【００２０】
次に、被検査対象のパイプ内にプローブ１４を通し、データ取得を開始する。
この結果、インピーダンスプレイン３１に欠陥の存在を示す信号が入力され、リサージュ波形４０が形成されると、角度スケールの位相角表示直線４１を回転させて両先端に合わせる。すなわち、図５に示す例では、符号４１ａで示す位相角表示直線を反時計回りに符号４１ｂの位置まで操作ダイヤル１３を手動操作して回転させ、リサージュ波形４０の両先端を結ぶ直線に合わせる。この場合、Ｘ軸から位相角表示直線４１ｂ間での角度が位相角θとなり、中央処理装置２７内で自動的に読み取られる。
【００２１】
この位相角θは、校正曲線に適用され、自動的に欠陥の場所と深さとを求めて試験結果表示領域３２に表示される。ここで、位相角θが１１０度である場合、図４に示すように、横軸の１１０度と交差する校正曲線の縦軸の減肉率は９０％となる。また、位相角１１０度は校正曲線における外表面傷の領域にあるから、検出されたパイプの欠陥は、外表面側に生じた９０％の減肉であることが分かる。こうして得られた欠陥のデータは、その都度操作面１２に設けられた「Ｓｔｏｒｅ」ボタンを操作することにより、中処理装置１２の記憶媒体に順次記憶される。
【００２２】
このように、本発明のデジタル試験装置では、インピーダンスプレイン３１にリサージュ波形４０が形成されると、検査官が操作ダイヤル１３を手動操作して両先端を結ぶ直線に位相角表示直線４１を一致させるだけの簡単な操作で、位相角θと、この位相角θに対応する欠陥位置及び欠陥深さ（減肉率）を校正曲線から自動的に求めて画面表示することができる。しかも、操作ダイヤル１３を手動操作して両先端を結ぶ直線に位相角表示直線４１を一致させるため、ソフトウエアがかなり簡略化されて安価になる。
【００２３】
また、上述したリサージュ波形４０の波長、すなわち位相角表示直線４１がリサージュ波形４０の両端部を結ぶ長さは、パイプに生じている欠陥の体積を表している。従って、レベルの調整は必要になるものの、位相角表示直線４１を回転させて一致させる操作は、欠陥体積の算出にも利用することができる。
なお、本発明の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば操作面における表示画面３０や操作ボタンの配置、操作ボタンの種類や画面表示メニューの構成など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上述した本発明の渦流探傷装置によれば、比較的簡単な操作でパイプの欠陥検査を効率よく行うことができ、しかもソフトウエアを簡略化できるため、従来高価格であったデジタル式の渦流探傷装置を使用することなく検査効率及び検査の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデジタル式渦流探傷装置の一実施形態を示す図で、操作面の正面図である。
【図２】図１に示したデジタル式渦流探傷装置について、要部の概略構成を示すブロック図である。
【図３】渦流探傷試験の主な手順を示す図である。
【図４】位相角と欠陥深さ曲線（校正曲線）の一例を示す図である。
【図５】リサージュ波形に位相角表示直線を一致させて位相角θを設定する操作を示す説明図である。
【符号の説明】
１０デジタル型渦流探傷試験装置（デジタル試験装置）
１１本体
１２操作面
１３操作ダイヤル
１４プローブ
２７中央処理装置
３０表示画面
３１インピーダンスプレイン
３２試験結果表示領域
３３校正データ表示領域
３４入力データ表示領域
３５メニュー画面
４０リサージュ波形
４１，４１ａ，４１ｂ位相角表示直線

Claims

パイプの腐食深さを示す「位相角と欠陥深さ曲線」をデジタルデータとして記録媒体に登録する校正データ登録手段と、
インピーダンスプレイン上に角度を任意に設定して位相角を定める直線を表示する位相角設定手段と、
前記直線の角度を常に読みとって前記「位相角と欠陥深さ曲線」から欠陥の場所と深さとを求めて画面表示する演算処理手段と、を備えていることを特徴とするデジタル式渦流探傷装置。