JP2005315810A

JP2005315810A - 鋼管の磁気探傷用磁化装置

Info

Publication number: JP2005315810A
Application number: JP2004136497A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Tanida; 睦谷田; Yasuhiro Tamai; 泰広玉井; Masaki Mitsune; 正喜三根
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: JP4193181B2

Abstract

【課題】鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能な鋼管の磁気探傷用磁化装置を提供する。
【解決手段】磁化装置１は、鋼管Ｐの軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイル１１と、鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って鋼管を挟んで対向配置された一対の第２コイル１２ａ、１２ｂと、鋼管の軸方向及び第１方向と直交する第２方向に沿って鋼管を挟んで対向配置された一対の第３コイル１３ａ、１３ｂと、各コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源１４とを備える。さらに、磁化装置は、第２コイル及び第３コイルの何れか一方のコイルに通電する交流電流の振幅が他方のコイルに通電する交流電流の振幅の０〜０．４倍となるように、三相交流電源から出力された交流電流を調整するための電流調整回路を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の磁気探傷（磁粉探傷等）用磁化装置に関し、特に、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能な磁化装置に関する。

従来より、磁性体である鋼管（特に管端部）を磁化することにより、当該鋼管の内外面に発生した欠陥を検出する磁粉探傷方法が知られている。より具体的に説明すれば、磁粉探傷方法は、磁化した鋼管に磁粉液を散布すれば、欠陥発生部位に生じる漏洩磁束によって磁粉が磁化されて凝集吸着することを利用し、当該吸着した磁粉を目視観察することによって欠陥を検出する探傷方法である。

ここで、上記漏洩磁束は、鋼管の磁化によって生ずる磁束の方向に対して欠陥が垂直方向に延びる場合に顕著に発生するものである。一方、鋼管の内外面に発生する欠陥としては、その発生要因に応じて鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる種々の欠陥が存在する。従って、鋼管に発生し得る種々の方向の欠陥の何れをも精度良く検出するには、磁束が鋼管の内外面に沿った全方向に略均一に生じるような磁化方法（磁化装置）を採用することが理想的である。

そこで、全方向に略均一に磁束を生じさせることを目的とし、従来、鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向に直交する水平軸方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記水平軸方向に直交する垂直軸方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルのそれぞれに位相差が互いに１２０度である交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、本発明の発明者らが種々の部位及び方向に人工欠陥を施した鋼管を特許文献１に記載の磁化装置で磁化して実際に試験したところ、鋼管の所定部位の所定方向に延びる欠陥については検出し難いことが分かった。
特開平７−１０３９４２号公報

本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能な鋼管の磁気探傷用磁化装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、鋼管の所定部位の所定方向に延びる欠陥が検出できないのは、第１コイル、第２コイル及び第３コイルにそれぞれ供給される交流電流の位相差が互いに１２０度とされている（たとえば、特許文献１の第４頁段落００３１）ことに伴い、磁化による磁束が鋼管の内外面に沿った全方向に生じないことが原因であることを見出した。

より具体的に説明すれば、図６に示すように、鋼管Ｐの軸方向（図６の紙面奥行き方向）に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイル１１と、鋼管Ｐの軸方向と直交する水平軸方向に沿って鋼管Ｐを挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイル１２ａ、１２ｂと、鋼管Ｐの軸方向と直交する垂直軸方向に沿って鋼管Ｐを挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイル１３ａ、１３ｂとに、互いに１２０度の位相差（第１コイル１１と第２コイル１２ａ、１２ｂとの位相差は１２０度、第１コイル１１と第３コイル１３ａ、１３ｂとの位相差は２４０度）を有する交流電流（振幅、周波数は同一）を供給した場合、図７に示すような磁界分布（磁界ベクトルの軌跡）が形成されることが分かった。ここで、図７は、図６に示すコイル配置によって形成される磁界（鋼管Ｐの透磁率は未考慮）分布を示す図であり、（ａ）は第２コイル１２ａと第３コイル１３ａとの間（あるいは第２コイル１２ｂと第３コイル１３ｂとの間）の領域（以下、適宜Ａ領域という）に形成される磁界分布を、（ｂ）は第２コイル１２ｂと第３コイル１３ａとの間（或いは第２コイル１２ａと第３コイル１３ｂとの間）の領域（以下、適宜Ｂ領域という）に形成される磁界分布を数値計算によって算出した結果をそれぞれ示す。なお、図７における横軸は鋼管Ｐの軸方向（Ｌ方向）に沿った磁界強度を、縦軸は鋼管Ｐの周方向（Ｔ方向）に沿った磁界強度をそれぞれ示す。また、図７に示すグラフにおける点（●）は、各コイルに供給される交流電流の位相が２０度進む毎にプロットした磁界強度を示す。

図７に示すように、第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂに互いに１２０度の位相差を有する交流電流を供給した場合、交流電流の位相が進むにつれてＢ領域では楕円状の磁界分布が形成される（図７（ｂ））ものの、Ａ領域では直線状の磁界分布になる（図７（ａ））。換言すれば、供給される交流電流の位相が進むにつれて、Ｂ領域における磁界ベクトルは鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿るのに対して、Ａ領域における磁界ベクトルは大きさが変化するだけで鋼管Ｐの内外面に沿った所定の一方向しか辿らない。したがって、Ａ領域では、前記一方向に対して垂直方向に延びる欠陥を検出することは可能であるが、その他の方向に延びる欠陥の検出能は低下し、特に、前記一方向に平行に延びる欠陥は非常に検出し難いことになる。なお、本数値計算の結果は、前述したように、実際に鋼管に人工欠陥を施して試験した結果と略合致し、これにより本数値計算による解析の妥当性を確認することができた。

本発明は、以上に説明した本発明の発明者らが見出した知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明は、鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、さらに、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、前記三相交流電源からの通電時間中に、前記鋼管を周方向に少なくとも９０°以上回転させるための回転機構を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置を提供するものである。

斯かる発明によれば、三相交流電源からの通電時間中、すなわち鋼管の磁化中に、鋼管を回転させるための回転機構を備えるため、当該回転機構によって鋼管を回転させることにより、磁化が終了するまでの間に、鋼管の全ての部位が前述したＢ領域（図６参照）に必ず遷移させることが可能となる。前述のように、Ｂ領域では磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿る（図７（ｂ））ため、Ａ領域では検出できなかった方向の欠陥も検出できるようになる。以上のように、本発明に係る磁化装置によれば、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。

なお、本発明に係る第２コイルとしては、特許文献１に記載のように、鋼管の軸方向に沿って延びる複数の金属製細長部材を前記軸方向と直交する方向に並設して構成することが可能である。より具体的には、以上の構成を有する各第２コイルを鋼管を挟んで対向配置すると共に、一方の第２コイルを構成する細長部材の始端部と他方の第２コイルを構成する細長部材の終端部とを順次電気的に接続する構成を採用することが可能である。また、第２コイルとして、鋼管の軸方向に沿って延びるヨークに巻線を巻回して構成されるいわゆるヨークコイルを用い、鋼管を挟んで対向配置した各ヨークコイルの巻線同士を電気的に接続する構成を採用してもよい。本発明に係る第３コイルについても同様に、特許文献１に記載の構成やヨークコイルを用いた構成を採用することが可能である。また、本発明に係る回転機構としては、たとえば、鋼管の外径よりも小さい距離だけ離間された一対の回転ローラを用い、回転ローラ間に載置した鋼管に回転ローラの回転力を伝達することにより、鋼管を周方向に回転させる構成を採用することが可能である。

また、前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、第２コイル及び第３コイルの何れか一方のコイルに通電する交流電流の振幅を他方のコイルに通電する交流電流の振幅の０〜０．４倍とすることによって、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿ることを見出し、斯かる知見に基づいて本発明を完成させた。すなわち、本発明は、鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、さらに、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向に直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、前記第２コイル及び前記第３コイルの何れか一方のコイルに通電する交流電流の振幅が他方のコイルに通電する交流電流の振幅の０〜０．２５倍となるように、前記三相交流電源から出力された交流電流を調整し、当該調整後の交流電流を前記第２コイル及び前記第３コイルに供給するための電流調整回路を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置を提供するものである。

斯かる発明によれば、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿るため、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。なお、本発明に係る第２コイル及び第３コイルとして採用可能な具体的構成については前述した通りである。また、本発明に係る電流調整回路としては、公知である種々の電流調整回路を用いることが可能である。

また、前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、第１コイル、第２コイル及び第３コイルにそれぞれ供給する交流電流の位相差が互いに１２０度とならないようにすることによって、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿ることを見出し、斯かる知見に基づいて本発明を完成させた。すなわち、本発明は、鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、さらに、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、さらに、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ供給される交流電流の位相差が互いに１２０度とならないように、前記三相交流電源から出力された交流電流の位相をシフトし、当該位相シフト後の交流電流を前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルに供給するための移相器を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置を提供するものである。

斯かる発明によれば、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿るため、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。なお、本発明に係る第２コイル及び第３コイルとして採用可能な具体的構成については前述した通りである。また、本発明に係る移相器としては、公知である種々の移相器を用いることが可能である。

さらに、前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、第１コイル、第２コイル及び第３コイルにそれぞれ供給する交流電流の内、少なくとも一の交流電流の周波数を残りの交流電流の周波数と異ならせることによって、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿ることを見出し、斯かる知見に基づいて本発明を完成させた。すなわち、本発明は、鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ供給される交流電流の内、少なくとも一の交流電流の周波数が残りの交流電流の周波数と異なるように、前記三相交流電源から出力された交流電流の周波数を変換し、当該周波数変換後の交流電流を前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルに供給するための周波数変換回路を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置を提供するものである。

斯かる発明によれば、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿るため、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。なお、本発明に係る第２コイル及び第３コイルとして採用可能な具体的構成については前述した通りである。また、本発明に係る周波数変換回路としては、公知である種々の周波数変換回路を用いることが可能である。

以上に説明したように、本発明に係る磁気探傷用磁化装置によれば、磁化によって生じる磁界ベクトルが鋼管の内外面に沿った全方向を辿るため、鋼管の軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁気探傷用磁化装置の構成を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、磁気探傷用磁化装置（以下、適宜磁化装置という）１は、鋼管Ｐの軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイル１１と、鋼管Ｐの軸方向に沿って延び、且つ、鋼管Ｐの軸方向と直交する第１方向（本実施形態では水平方向）に沿って鋼管Ｐを挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイル１２ａ、１２ｂと、鋼管Ｐの軸方向に沿って延び、且つ、鋼管Ｐの軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向（本実施形態では垂直方向）に沿って鋼管Ｐを挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイル１３と、第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂにそれぞれ１２０度位相の異なる交流電流を供給するための三相交流電源１４とを備えている。さらに、本実施形態に係る磁化装置１は、三相交流電源１４から出力された交流電流を調整し、当該調整後の交流電流を第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂに供給するための電流調整回路１５を備えている。

本実施形態に係る第２コイル１２ａ、１２ｂは、鋼管Ｐの軸方向に沿って延びる複数の金属製細長部材を垂直方向に並設して構成されており、第２コイル１２ａを構成する各細長部材の終端部（通電方向下流側の端部）と第２コイル１２ｂを構成する各細長部材の始端部（通電方向上流側の端部）とが順次電気的に接続され（接続線は図示省略）、第２コイル１２ａの端部に位置する細長部材（図１では最も下方に位置する細長部材）及び第２コイル１２ｂの端部に位置する細長部材（図１では最も上方に位置する細長部材）が、電流調整回路１５ひいては三相交流電源１４と電気的に接続されている。以上の構成において、三相交流電源１４から交流電源が供給されることにより、第２コイル１２ａ、１２ｂには、鋼管Ｐの軸方向に沿って互いに逆向きの電流が通電し、鋼管Ｐの周方向に沿った磁界が形成されることになる。

本実施形態に係る第３コイル１３ａ、１３ｂは、鋼管Ｐの軸方向に沿って延びる複数の金属製細長部材を水平方向に並設して構成されており、第３コイル１３ａを構成する各細長部材の終端部（通電方向下流側の端部）と第３コイル１３ｂを構成する各細長部材の始端部（通電方向上流側の端部）とが順次電気的に接続され（接続線は図示省略）、第３コイル１３ａの端部に位置する細長部材（図１では最も手前に位置する細長部材）及び第３コイル１３ｂの端部に位置する細長部材（図１では最も奥に位置する細長部材）が、電流調整回路１５ひいては三相交流電源１４と電気的に接続されている。以上の構成において、三相交流電源１４から交流電源が供給されることにより、第３コイル１３ａ、１３ｂには、鋼管Ｐの軸方向に沿って互いに逆向きの電流が通電し、鋼管Ｐの周方向に沿った磁界が形成されることになる。

電流調整回路１５は、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂの何れか一方のコイルに通電する交流電流の振幅が他方のコイルに通電する交流電流の振幅の０〜０．４倍となるように、三相交流電源１４から出力された交流電流を調整し、当該調整後の交流電流を第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂに供給するように構成されている。なお、電流調整回路１５としては、公知である種々の電流調整回路を用いることが可能である。

図２は、以上に説明した磁化装置１によって形成される磁界（鋼管Ｐの透磁率は未考慮）分布（磁界ベクトルの軌跡）の一例を示す図であり、（ａ）は第２コイル１２ａと第３コイル１３ａとの間（或いは第２コイル１２ｂと第３コイル１３ｂとの間）の領域（以下、適宜Ａ領域という）に形成される磁界分布を、（ｂ）は第２コイル１２ｂと第３コイル１３ａとの間（或いは第２コイル１２ａと第３コイル１３ｂとの間）の領域（以下、適宜Ｂ領域という）に形成される磁界分布を数値計算によって算出した結果をそれぞれ示す。ここで、図２における横軸は鋼管Ｐの軸方向（Ｌ方向）に沿った磁界強度を、縦軸は鋼管Ｐの周方向（Ｔ方向）に沿った磁界強度をそれぞれ示す。また、図２に示すグラフにおける点（●）は、供給される交流電流の位相が２０度進む毎にプロットした磁界強度を示す。

なお、図２に示す結果を得るための数値計算方法としては、各コイル１１、１２ａ（１２ｂ）及び１３ａ（１３ｂ）に通電する交流電流の振幅及び位相を考慮しながら各コイル単独で形成される所定箇所（たとえば、前記Ａ領域の場合には、第２コイル１２ａと第３コイル１３ａとの中間地点）での磁界強度をビオ・サバールの法則を用いてそれぞれ算出し、当該算出された各磁界強度を重畳することによって前記所定箇所での磁界強度を得るという簡易的な方法を用いた。

図２に示す結果は、第２コイル１２ａ、１２ｂに通電する電流Ｉｘを０とし、第１コイル１１に通電する電流Ｉｚと第３コイル１３ａ、１２ｂに通電する電流Ｉｙとを同じにした場合に得られた結果であり、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿ることが分かった。同様にして、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂの何れか一方のコイルに通電する交流電流の振幅が他方のコイルに通電する交流電流の振幅の０〜０．２５倍であれば、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿ることになり、これにより鋼管Ｐの軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。

なお、本実施形態では、三相交流電源１４から電流調整回路１５を介して、各コイル１１、１２ａ（１２ｂ）及び１３ａ（１３ｂ）に調整後の交流電流を供給する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、電流調整回路１５の代わりに移相器を用いる構成を採用することも可能である。

より具体的に説明すれば、第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂにそれぞれ供給される交流電流の位相差が互いに１２０度とならないように、三相交流電源１４から出力された交流電流の位相をシフトし、当該位相シフト後の交流電流を第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂに供給するための移相器を備える構成を採用してもよい。なお、斯かる移相器としては、公知である種々の移相器を用いることが可能である。

図３は、斯かる構成の磁化装置によって形成される磁界（鋼管Ｐの透磁率は未考慮）分布（磁界ベクトルの軌跡）の一例を示す図であり、図２と同様に、（ａ）はＡ領域に形成される磁界分布を、（ｂ）はＢ領域に形成される磁界分布を数値計算によって算出した結果をそれぞれ示す。図３における横軸、縦軸、点（●）の意味、並びに、数値計算方法は、図２の場合と同様であるので、その説明は省略する。

図３に示す結果は、第２コイル１２ａ、１２ｂに通電する電流Ｉｘと第３コイル１３ａ、１３ｂに通電する電流Ｉｙとの位相差を９０度とし、第２コイル１２ａ、１２ｂに通電する電流Ｉｘと第１コイル１１に通電する電流Ｉｚとの位相差を９０度とした場合に得られた結果であり、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿ることが分かった。同様にして、第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂにそれぞれ供給する交流電流の位相差が互いに１２０度とならないように移相器で位相シフトすれば、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿ることになり、これにより鋼管Ｐの軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。

また、電流調整回路１５の代わりに周波数変換回路を用いる構成を採用することも可能である。より具体的に説明すれば、第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂにそれぞれ供給される交流電流の内、少なくとも一の交流電流の周波数が残りの交流電流の周波数と異なるように、三相交流電源１４から出力された交流電流の周波数を変換し、当該周波数変換後の交流電流を第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂに供給するための周波数変換回路を備える構成を採用してもよい。なお、斯かる周波数変換回路としては、公知である種々の周波数変換回路を用いることが可能である。

図４は、斯かる構成の磁化装置によって形成される磁界（鋼管Ｐの透磁率は未考慮）分布（磁界ベクトルの軌跡）の一例を示す図であり、図２と同様に、（ａ）はＡ領域に形成される磁界分布を、（ｂ）はＢ領域に形成される磁界分布を数値計算によって算出した結果をそれぞれ示す。図４における横軸、縦軸、点（●）の意味、並びに、数値計算方法は、図２の場合と同様であるので、その説明は省略する。

図４に示す結果は、第１コイル１１に供給される交流電流の周波数を、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂにそれぞれ供給される交流電流の周波数の０．９５倍とした場合に得られた結果であり、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿ることが分かった。同様にして、第１コイル１１、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂにそれぞれ供給される交流電流の内、少なくとも一の交流電流の周波数が残りの交流電流の周波数と異なるように周波数変換回路で周波数変換すれば、Ａ領域及びＢ領域の双方で磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿ることになり、これにより鋼管Ｐの軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。

また、電流調整回路１５を備えず、三相交流電源１４から出力された交流電流を直接各コイル１１、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂに供給すると共に、鋼管Ｐを周方向に回転させるための回転機構を備える構成を採用することも可能である。より具体的に説明すれば、三相交流電源１４からの通電時間中に、鋼管Ｐを周方向に少なくとも９０°以上回転させるための回転機構を備える構成を採用してもよい。なお、回転機構としては、たとえば、鋼管Ｐの外径よりも小さい距離だけ離間された一対の回転ローラを用い、回転ローラ間に鋼管Ｐを載置して回転ローラの回転力を伝達することにより、鋼管Ｐを周方向に回転させる構成を採用すればよい。

斯かる構成の磁化装置によれば、三相交流電源１４からの通電時間中（すなわち鋼管Ｐの磁化中）に、回転機構によって鋼管Ｐが周方向に少なくとも９０°以上回転するため、磁化が終了するまでの間に、鋼管Ｐの全ての部位が、磁界ベクトルが鋼管Ｐの内外面に沿った全方向を辿るＢ領域（図６及び図７（ｂ）参照）に必ず遷移することになり、鋼管Ｐの軸方向や周方向など各方向に延びる欠陥の何れをも精度良く検出し得るように磁化することが可能である。

さらに、本実施形態に係る第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂは、鋼管Ｐの軸方向に沿って延びる複数の金属製細長部材を前記軸方向と直交する方向に並設して構成しているが、本発明はこれに限るものではなく、図５に示すように、第２コイル１２ａ、１２ｂ及び第３コイル１３ａ、１３ｂとして、鋼管Ｐの軸方向（図５の紙面に垂直な方向）に沿って延びるヨークＹに巻線Ｃを巻回して構成されるいわゆるヨークコイルを用い、鋼管Ｐを挟んで対向配置した各ヨークコイルの巻線同士を電気的に接続する（ヨークコイル１２ａと１２ｂとを接続し、ヨークコイル１３ａと１３ｂとを接続する）構成を採用することも可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁気探傷用磁化装置の構成を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る磁気探傷用磁化装置によって形成される磁界分布の一例を示す図である。図３は、本発明の他の実施形態に係る磁気探傷用磁化装置によって形成される磁界分布の一例を示す図である。図４は、本発明の他の実施形態に係る磁気探傷用磁化装置によって形成される磁界分布の一例を示す図である。図５は、本発明の他の実施形態に係る磁気探傷用磁化装置に用いられるコイルの構成を模式的に示す縦断面図である。図６は、従来の磁気探傷用磁化装置に用いられるコイルの配置構成を模式的に示す縦断面図である。図７は、従来の磁気探傷用磁化装置によって形成される磁界分布を示す図である。

符号の説明

１・・・磁気探傷用磁化装置
１１・・・第１コイル
１２ａ、１２ｂ・・・第２コイル
１３ａ、１３ｂ・・・第３コイル
１４・・・三相交流電源
１５・・・電流調整回路
Ｐ・・・鋼管

Claims

鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、
前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、
前記三相交流電源からの通電時間中に、前記鋼管を周方向に回転させるための回転機構を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置。
鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、
前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、
前記第２コイル及び前記第３コイルの何れか一方のコイルに通電する交流電流の振幅が他方のコイルに通電する交流電流の振幅の０〜０．４倍となるように、前記三相交流電源から出力された交流電流を調整し、当該調整後の交流電流を前記第２コイル及び前記第３コイルに供給するための電流調整回路を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置。
鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、
前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、
前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ供給される交流電流の位相差が互いに１２０度とならないように、前記三相交流電源から出力された交流電流の位相をシフトし、当該位相シフト後の交流電流を前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルに供給するための移相器を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置。
鋼管の軸方向に沿ってスパイラル状に巻回された第１コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向と直交する第１方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第２コイルと、
前記鋼管の軸方向に沿って延び、且つ、前記鋼管の軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記鋼管を挟んで対向配置され、互いに電気的に接続された一対の第３コイルと、
前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ交流電流を供給するための三相交流電源とを備えた磁化装置であって、
前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルにそれぞれ供給される交流電流の内、少なくとも一の交流電流の周波数が残りの交流電流の周波数と異なるように、前記三相交流電源から出力された交流電流の周波数を変換し、当該周波数変換後の交流電流を前記第１コイル、前記第２コイル及び前記第３コイルに供給するための周波数変換回路を備えることを特徴とする鋼管の磁気探傷用磁化装置。