JP2006234535A

JP2006234535A - 渦流探傷試験用プローブ

Info

Publication number: JP2006234535A
Application number: JP2005048412A
Authority: JP
Inventors: Hisakazu Mori; 久和森; Hidehiko Suetsugu; 秀彦末次
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】肉厚の大きい機器や配管において、スポット的に発生し、肉厚方向に進展した浸炭でも感度良く測定が可能な、検出感度の高い渦流探傷試験用プローブを提供する。
【解決手段】本発明の渦流探傷試験用プローブは、プローブのコイルの間隔が１０〜５０ｍｍであることを特徴とし、コイルの内径が１〜５０ｍｍφ、コイルの幅が１〜１０ｍｍであることが好ましく、更にコイルの内側に磁石、フェライトまたは高透磁率金属を配置していることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、渦流探傷試験用プローブに関する。詳しくは検出感度が高い渦流探傷試験用プローブに関する。

ステンレス鋼の機器に発生したき裂や孔食深さの測定、エチレン分解炉輻射管の浸炭測定等は渦流探傷試験器を用いて行われる。
渦流探傷試験用プローブからの測定に有効な密度の磁力線が到達する距離、すなわち測定可能な深さは、プローブのコイル径の１／４倍でることが知られている（特許文献１参照。）。従って、測定可能な深さは、プローブのコイル径を大きくすることによって、大きくなり、例えば、肉厚が７〜１０ｍｍのエチレン分解炉輻射管について測定する場合、コイル内径が約２８〜４０ｍｍとするのがよいとされており、これまで、コイル内径が約２８〜４０ｍｍ、コイル間隔が約１〜５ｍｍ、コイル幅が約２〜５ｍｍ程度のプローブが使用されている。

一方、浸炭はスポット的に発生し、肉厚方向に進展する傾向があり、このような浸炭を精度良く測定するためにコイル径を大きくすると、小口径の肉厚配管等にスポット的に発生した浸炭を見逃す可能性が大きくなり、コイル径を小さくして磁力線を集中させて検出する必要がある。
しかしながら、上記のとおり、コイル径を小さくすると、測定可能な深さは小さくなってしまうため、肉厚の大きい機器や配管の場合、浸炭が深く進展していないと測定できない。
特開２０００−４６８００（段落００４２、００９５、図５）

本発明の目的は、肉厚の大きい機器や配管におけるスポット的な浸炭でも感度良く測定が可能な検出感度の高い渦流探傷試験用プローブを提供することにある。

本発明者らは、検出感度が高い渦流探傷試験用プローブ、肉厚の大きい機器や配管におけるスポット的な浸炭でも感度良く測定できる渦流探傷試験用プローブについて鋭意検討した結果、コイル間隔を大きくすることによって、感度が増大すること、従ってコイル径を小さくしても肉厚の大きい機器や配管におけるスポット的な浸炭も検出できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、プローブのコイルの間隔が１０〜５０ｍｍであることを特徴とする渦流探傷試験用プローブである。
また、コイル内径が１〜５０ｍｍφ、コイル幅が１〜１０ｍｍであることを特徴とし、更に、コイルの内側に磁石、フェライトまたは高透磁率金属からなる磁芯を有することを特徴とする。

本発明の渦流探傷試験用プローブは検出感度が高く、スポット的に発生し、肉厚方向に進展した浸炭を測定するために、コイル径を小さくしても感度が高く測定が可能になる。

図１は本発明の渦流探傷試験用プローブの実施形態の断面模式図である。内径Ｂおよび幅Ｃの２個のコイル１が間隔Ａを開けて樹脂製のボビン２に設置されている。コイルの内側には磁心として強磁性体の継磁鉄４を挟んで上下に磁石３が設置されている。磁化力を強くしたい場合には、継磁鉄４を磁石に置き換える。このコイルの外側には強磁性体からなる磁気シールド（図示していない）が設置されてもよい。磁化力を更に強くしたい場合にはリング状の磁石をコイルの外側に配置する。これらはケース５に収納され、ケースの上部からコイルからのケーブル６が取り出され、渦流探傷器（図示していない）に接続されている。
プローブは略円柱形であり、上記の各部材は全て略円筒形状となっており、底部を測定対象の機器や配管に隣接させて測定を行う。

有効な密度の磁力線が到達する距離、すなわち測定可能な深さは、プローブのコイル径の１／４倍でることが知られているので、一般に、コイル内径Ｂが大きいほど感度が向上するが、製作し難くなること、スポット的に発生した浸炭を見逃す可能性が大きくなること、また小さくなるにつれて感度は低下することから、コイル内径は１〜５０ｍｍφ、好ましくは５〜２５ｍｍφとする。

コイルの幅は巻数によって変るが、高さを１ｍｍ程度とすると、１〜１０ｍｍである。コイルの巻数は、通常、過流探傷器とのインピーダンス整合性を考慮して、試験周波数が１０ＫＨｚの場合で上下にそれぞれ５０Ω程度、直径０．１〜０．２ｍｍφの素線が約１７０ターン程度である。

本発明においては、検出感度を向上させるために、特にコイル内径を小さくした時でも、検出感度を向上させて、測定可能な深さを大きくするために、コイル間隔は１０〜５０ｍｍとする。このことによって従来のプローブに比べて検出感度が向上する。コイル内径を１〜１０ｍｍφとする時には、コイル間隔を２０〜５０ｍｍとするのが好ましい。

コイルの内側に磁心を配置することによって、検出感度が向上する。磁心としては、磁石、フェライトまたは高透磁率金属が挙げられる。磁石を用いる場合には強磁性体の継磁鉄を挟んで上下に磁石が配置される。磁心は、通常、円筒状のものが用いられるが、細い平板状、円柱状のものを円筒状に配置しても良い。さらに，コイル外側にリング状のコイルを配置してもよい。

アセタール樹脂、フェノール樹脂などの樹脂製のボビンに、ポリエステル銅線などの素線を上記のとおり、間隔を開けて巻き付けてコイルを配置する。必要により磁芯をコイルの内側、具体的にはボビンの内側に配置する。これらを、通常、アセタール樹脂、フェノール樹脂などの樹脂製のケースに収納し、ケース上部からケーブルを取り出し、プローブとする。
このケーブルを、渦流探傷器に接続し、公知の方法で渦流探傷試験が行われる。

浸炭などの欠陥と共に表面の窒化層を検出する場合には、コイルの内側、磁芯が有る場合には磁芯の内側にコイルを設けた、いわゆるダブルコイルのプローブとすることもできる。また、例えば、コイル素線としてポリアミドイミド銅線を用い、ボビンをセラミックスや高透磁率金属で作製し、探傷面をセラミックスやポリベンゾイミダゾールなどの耐熱性樹脂で作製することによって、高温における渦流探傷試験が可能になる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

下記の表１に示すプローブを作製した。
ボビンは円筒状のアセタール樹脂（ジュラコン（登録商標）、ポリプラスチックス（株）製）からなり、これにコイル素線として直径０．１ｍｍφのポリエステル銅線を巻いてコイルを作製した。磁芯としてはフェライト（H5C2、PC40、ＴＤＫ（株）製）を用い、ボビンの内側に配置した。磁芯の高さはコイル上端から下端までの高さ（コイル幅＋コイル間隔＋コイル幅）とした。これらをボビンと同じアセタール樹脂からなるケースに収納してプローブを作製した。プローブ１は磁芯がない空芯プローブである。

対比試験片として、下記の対比試験片１および２を準備した。
（１）対比試験片１：
ＳＵＳ３０４Ｌの縦２００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの板に長さ１０ｍｍ×幅０．３ｍｍで深さが１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍのスリットを放電加工で設けたもの（非開口側からスリットまでの距離がそれぞれ４．０ｍｍ、３．０ｍｍ、２．０ｍｍ）。
（２）対比試験片２：
ＳＵＳ３０４Ｌの縦２００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ１０ｍｍの板に長さ１０ｍｍ×幅０．３ｍｍで深さが２．０ｍｍ、４．０ｍｍ、６．０ｍｍのスリットを放電加工で設けたもの（非開口側からスリットまでの距離がそれぞれ８．０ｍｍ、６．０ｍｍ、４．０ｍｍ）。

過流探傷器としては、日本ホッキング（株）製のミニフェゼックを、レコーダとしては日置電機（株）製のメモリハイコーダー８８４６を用いた。

実験例１
上記のプローブ１〜７を用いて、対比試験片１の深さが２ｍｍのスリット（非開口側からスリットまでの距離が３．０ｍｍ）について過流探傷試験を行った。非開口側からプローブをスリットに対して垂直方向に移動させ、試験周波数を変えて出力電圧を記録した。
結果（Ｙ振幅値(V))を表２に示す。

実験例２
上記のプローブ１〜７を用いて、非開口側からスリットまでの距離が４．０ｍｍ、６．０ｍｍ、８．０ｍｍとなるスリットについて実験例１と同様にして過流探傷試験を行った。
結果のうち、Ｙ振幅値(V)の最大値およびその時の試験周波数を表３に示す。なお、実験例１の結果も合せて示す。

×：検出できず。 −：実施せず。

上記の結果から、コイル間隔が大きくなるほど出力（検出感度）が大きくなること、磁芯の効果が大きいこと、より深いところの欠陥を検出するには、コイル間隔を大きくするだけでは限界があり、コイル内径も大きくする必要があること、また、コイル内径が大きくなるにしたがって最大出力が低周波数側にシフトすることが判る。

本発明の渦流探傷試験用プローブの実施形態の断面模式図である。

符号の説明

１コイル
２ボビン
３磁石
４継磁鉄
５ケース
６ケーブル

Claims

プローブのコイルの間隔が１０〜５０ｍｍであることを特徴とする渦流探傷試験用プローブ。
コイルの内径が１〜５０ｍｍφ、コイルの幅が１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の渦流探傷試験用プローブ。
コイルの内側に磁石、フェライトまたは高透磁率金属からなる磁芯を有することを特徴とする請求項１または２記載の渦流探傷試験用プローブ。