JP2007271495A

JP2007271495A - 渦流探傷を用いた腐食評価方法

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Publication number: JP2007271495A
Application number: JP2006098522A
Authority: JP
Inventors: Akio Ozaki; 明郎小崎; Yasushi Torii; 康司鳥井; Koichi Doge; 孝一道下
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Kobelco Research Institute Inc
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Kobelco Research Institute Inc
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】亜鉛メッキ鋼線の腐食に伴う種々の複雑な変化状況を精度良く定量的に把握し得る過流探傷を用いた被測定物の腐食評価方法を提供すること。
【解決手段】渦流探傷センサーを用いて測定対象物の変化状況を測定する方法であって、測定対象物を亜鉛メッキ鋼線とし、探傷センサーコイルの直径を２Ｒとしたとき、コイルと亜鉛メッキ鋼線の表面との間隔をＲ／π以上とすると共に、測定時の探傷周波数を５〜５０ｋＨｚ、Ｌ．Ｐ．Ｆを１０〜１００Ｈｚとして亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅および位相の測定を行い、亜鉛メッキ鋼線の変化状況を定量的に測定することを特徴とする渦流探傷を用いた被測定物の腐食評価方法。
【選択図】図４

Description

本発明は、亜鉛メッキ鋼線からなる被測定物における、亜鉛メッキの減少・消失、素地鋼線の断面減少や断面欠損などによる変化状況を定量的に検出する渦流探傷を用いた腐食評価方法に関する。

ケーブル等の錆発生を検出する方法として、渦流探傷装置を用いた方法（特許文献１参照）がある。これは、鋼線ラインの上に渦流探傷センサーを配置して、そこを通過する鋼線の錆発生を電磁気的な変化の有無として検出する技術である。

また、架空状態にある電線の錆発生を非破壊検査する電線検査技術として、開閉できるように分割したコイルを、ケーブルの周囲に配置して、錆の発生の有無を検査する装置（特許文献２参照）が提案されている。

さらに、柔軟性がある基板の両端部に設けた接続部と、該接続部間に設けたそれぞれ独立した複数本の配線からなる配線パターンと、該複数本の配線の両端に配置した接続部にそれぞれ接続された接続端子とを設けた基板からなる探傷検査コイル素子を、パイプあるいはボビンに巻きつけて探傷用検査コイルを形成するもの（特許文献３参照）が提案されている。

また、渦流探傷法におけるガタ信号と呼ばれるノイズを削減して信頼性のあるシグナルを得るため、非測定物からセンサーを離して測定し、錆や傷を検出する方法（特許文献４参照）も提案されている。

これらの従来技術によれば、被測定物から渦流探傷センサーを、一定距離以上離すことによって、測定結果であるシグナルは、非常に安定して微妙な差異の検出が可能となり、量的変化と質的変化を敏感に検出できる。なお、ここで言うシグナルとは、フレミングの法則に従って、誘起された渦電流の大きさと位置（原点からの方向）をオシロスコープ上に表したものであり、ＥＣＴシグナルと称することもある。

しかしながら、何れも、同一形状の測定対象を数多く測定すると、被測定物の特徴（表面形態、金属種の質量差等）によって微妙な差を生じ、変化状況を充分な精度で定量的に把握することが困難であった。特に種々の用途に使用されている亜鉛メッキ鋼線を対象とした場合には、亜鉛メッキが減少・消失する場合や素地である鋼線が腐食する場合、或いはその両方が生じる場合など、腐食に伴う変化状況にも種々のケースがあり得、そのケース毎に測定によって得られるデータの振幅及び位相の変化に影響があるため、定量的に変化状況を把握することが一層困難であった。
特開平６−３４６０８号公報特開２００１−１２８３２８号公報特許第３２４７６６６公報特開平２００４−３３３３３０号公報

本発明はこうした従来の問題点を解決し、亜鉛メッキ鋼線の腐食に伴う種々の複雑な変化状況を精度良く定量的に把握し得る過流探傷を用いた被測定物の腐食評価方法を提供することをその重要な課題としてなされたものである。

本発明はこのような課題の解決のために完成されたものであって、その要旨とする特徴は以下の通りである。

すなわち、測定対象物（被測定物）の外側で、相対的な移動が安定的に可能なように配置されたコイルボビンと、その表面に探傷用検査コイルとを有し、非磁性材料にて中空円筒状に構成される渦流探傷センサーを用いて測定対象物の変化状況を測定する方法であって、測定対象物を亜鉛メッキ鋼線とし、前記コイルの直径を２Ｒとしたとき、コイルと亜鉛メッキ鋼線の表面との間隔をＲ／π以上とすると共に、
測定時の探傷周波数を５〜５０ｋＨｚ、Ｌ．Ｐ．Ｆを１０〜１００Ｈｚとして亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅および位相の測定を行い、予め予め測定対象の亜鉛メッキ鋼線と同一の材料を、同一の測定条件にて測定して、亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量、及び素地である鋼線の腐食・減少量とシグナルの変化量の相関関係を求めておき、前記測定対象の亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅及び位相と、予め求められている亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量および素地である鋼線の腐食量とシグナルの変化量との相関関係とを照合することにより、
亜鉛メッキ鋼線の変化状況を定量的に測定することを特徴とする過流探傷を用いた被測定物の腐食評価方法を、ここに提案するものである。

本発明によれば、亜鉛メッキ鋼線の変化状況、即ち、亜鉛メッキの減少・消失状況及び素地鋼線の腐食状況等が非破壊で精度良く、定量的に把握できるなどの優れた効果を奏する。

本件発明者らは前述の課題を解決するため、亜鉛メッキ鋼線を測定対象として、種々の条件下で測定を繰り返す実験を行い、その結果、センサーの外径と測定対象物の表面との間隔を制御すると共に、測定時の探傷周波数を適切に設定して、シグナルの振幅及び位相の変化を測定することにより、その変化量が数％程度であっても、精度良く定量的に判定できることを確認し、本件発明を完成した。

すなわち、この実験では、測定対象物の外側で、相対的な移動が安定的に可能なように配置されたコイルボビンと、その表面に探傷用検査コイルとを有し、非磁性材料にて中空円筒状に構成される渦流探傷センサーを用いて、下記（１）〜（３）の測定を行った。
（１）メッキの無い鋼線（¢５ｍｍ）を７本束ねたものを測定した後、束ねた鋼線の中から鋼線を１本ずつ外して、順次測定を行い、鋼線が１本減少する毎のシグナルの変化状況の測定を行った。この結果を図１に示す。
（２）亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に厚さ５０μｍの亜鉛メッキを施したもの）を７本束ねたものを測定した後、束ねた鋼線の中から亜鉛メッキ鋼線を１本ずつ外して、順次測定を行い、鋼線が１本減少する毎のシグナルの変化状況の測定を行った。この結果を図２に示す。
（３）亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に亜鉛メッキを施したもの）を７本束ねたものを測定するにあたり、個々の亜鉛メッキ鋼線のメッキ付着量を５０μｍ、４５μｍ、３５μｍ、２０μｍ、１０μｍと変化させたものを順次測定し、亜鉛メッキ付着量が変化する毎のシグナルの変化状況の測定を行った。この結果を図３に示す。なお、図中のＸ軸、及びＹ軸は、測定に際してオシロスコープに表示された渦電流のオシロスコープ原点からのＸ軸方向、Ｙ軸方向の距離（電圧）を示している。

図１〜３の結果から明らかなように、鋼線・亜鉛メッキ鋼線については、シグナルがほぼリニアに、又メッキの断面積の減少については角度で見るとほぼリニアに変化していることが分かる。そして、亜鉛メッキ層によるシグナルの変化と、鋼線によるシグナルの変化は、位相とベクトルがそれぞれ異なっていることも分かる。図１〜３の結果をまとめたものを図４に示す。仮に測定対象物の初期状態を亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に厚さ５０μｍの亜鉛メッキを施したもの）を７本束ねたものとした場合、図４中のＡ点が初期状態でのシグナルということになる。そして、この状態から亜鉛メッキ線の表面にある亜鉛メッキ層の腐食が進行し、その状況でシグナルをその都度測定していったとすれば、結果は図４中Ａ点からＢ点にむかって変化していくこととなる。さらに腐食が進行し、亜鉛メッキがほぼ無くなったとすれば、測定結果のシグナルはＢ点に達する。それ以後、更に腐食が進行し素地である鋼線が腐食し減量していき、その状況でシグナルを測定していったとすれば、都度の測定結果は図４中Ｂ点からＣ方向にむかって変化していくこととなる。

したがって、上記（１）〜（３）で行った測定のように、予め亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量の定量的な関係及び鋼線の減少量とシグナルの変化量の定量的な関係を調べておけば、腐食途中の亜鉛メッキ鋼線のシグナルを測定することで、メッキ層および素地鋼線の腐食量が精度良く定量的に測れることとなるのである。

仮に亜鉛メッキの腐食と素地鋼線の減量が同時に生じたとしても、その場合には、シグナルの変化が図４中のＡ点からＢ点に向かうベクトル（亜鉛メッキの減少に伴うシグナルの変化）とＢ点からＣ方向に向かうベクトル（素地鋼線の減少に伴うシグナルの変化）との合成ベクトルになって現れるだけであり、例えば、亜鉛メッキ層の厚みが５０μｍから３５μｍに、鋼線の断面積が７本分の面積から６本分の面積へ減少したとするならば、その時点でのシグナルの測定結果は、図４中Ｄ点付近に現れることとなるのである。したがって、このように亜鉛メッキ層、素地鋼線の減量が同時に生じる場合でも、予め亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量の定量的な関係及び鋼線の減少量とシグナルの変化量の定量的な関係を調べておけば、腐食途中の亜鉛メッキ鋼線のシグナルを測定することで、メッキ層および素地鋼線の腐食量が定量的に測ることができる。

ただし、亜鉛メッキ鋼線の太さ、あるいは亜鉛メッキ鋼線束の本数によって、測定シグナルに占める亜鉛層と鋼線との比率（測定シグナルの位相とベクトル値）が異なってくる。

また、亜鉛メッキ層と鋼線とを同時に評価するには、それぞれの検出感度が良好な条件を把握しておく必要がある。

そこで、測定条件の検討を行ったところ、探傷周波数については、概ね５〜５００ｋＨｚにて波形を検出可能であり、特に１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚにおいて良好な結果が得られること、ＬＰＦについては、概ね１０〜１ｋＨｚで波形を検出可能であり、１０〜１００Ｈｚにおいて、良好な結果が得られることが判明した。

以上のような考察結果と、渦流探傷法におけるガタ信号と呼ばれるノイズ（詳細は特開平２００４−３３３３３０号公報の記載を参照）を削減して信頼性のあるシグナルを得るためには、非測定物からセンサーを離して測定することが必要である点も併せて検討した結果、測定対象物の外側で、相対的な移動が安定的に可能なように配置されたコイルボビンと、その表面に探傷用検査コイルとを有し、非磁性材料にて中空円筒状に構成される渦流探傷センサーを用いて測定対象物である亜鉛メッキ鋼線の変化状況を測定するにあたり、下記（Ａ）〜（Ｄ）のステップまたは条件を用いれば、亜鉛メッキ鋼線の変化状況を定量的に測定することが可能であることが明らかとなった。
（Ａ）前記コイルの直径を２Ｒとしたとき、コイルと亜鉛メッキ鋼線の表面との間隔を２Ｒ／π以上とする。
（Ｂ）測定時の探傷周波数を５〜５０ｋＨｚとし、Ｌ．Ｐ．Ｆ（低域通過フィルタ）を１０〜１００Ｈｚとして亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅および位相の測定を行う。
（Ｃ）予め測定対象の亜鉛メッキ鋼線と同一の材料を、同一の測定条件にて測定して、亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量、及び素地である鋼線の腐食量とシグナルの変化量の相関関係を求めておく。
（Ｄ）前記測定対象の亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅および位相と、予め求められている亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量および素地である鋼線の腐食量とシグナルの変化量との相関関係とを照合する。
（実施例）
前述した測定実験（１）〜（３）の結果をベースに亜鉛メッキ鋼線の変化状況に関する検量線を作成したこれを図５に示す。なお、この検量線を作成した際の測定条件は下記の通りである。

測定に用いたコイルの直径（２Ｒ）：３０ｍｍ
探傷周波数：１０ｋＨｚ
Ｌ．Ｐ．Ｆ：１００Ｈｚ
コイルと亜鉛メッキ鋼線の表面との間隔：７．５ｍｍ
そして、下記のように亜鉛メッキ鋼線を２種類（サンプルＥ，Ｆ）準備し、検量線を求めたのと同じ測定条件にて、そのＥＣＴ測定シグナルを調べて、図５上にプロットした（図中のＥ，Ｆ）。図から明らかなように、検量線で判定した結果は準備した亜鉛メッキ鋼線の状況とほぼ一致しており、定量的に変化状況が精度良く把握できることが確認できた。

サンプルＥ：亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に厚さ４０μｍの亜鉛メッキを施したもの）を７本束ねたもの
サンプルＦ：亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に厚さ４０μｍの亜鉛メッキを施したもの）を６本束ねたもの

裸鋼線（¢５ｍｍ）を７本束ねたものを測定した後、束ねた鋼線の中から鋼線を１本ずつ外して、順次測定を行った実験結果に基づく、鋼線が１本減少する毎のＥＣＴシグナルの変化状況を示したグラフである。亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に厚さ５０μｍの亜鉛メッキを施したもの）を７本束ねたものを測定した後、束ねた鋼線の中から亜鉛メッキ鋼線を１本ずつ外して、順次測定を行った実験結果に基づく、鋼線が１本減少する毎のＥＣＴシグナルの変化状況を示したグラフである。亜鉛メッキ鋼線（¢５ｍｍの鋼線表面に亜鉛メッキを施したもの）を７本束ねたものを測定するにあたり、個々の亜鉛メッキ鋼線のメッキ付着量を５０μｍ、４５μｍ、３５μｍ、２０μｍ、１０μｍと変化させたものを順次測定を行った実験結果に基づく、亜鉛メッキ付着量が変化する毎のＥＣＴシグナルの変化状況を示したグラフである。図１〜３の結果をまとめたＥＣＴシグナルの変化状況を示したグラフである。図１〜４の結果をもとに作成した亜鉛メッキ鋼線の変化状況に関する検量線を示したグラフである。

Claims

測定対象物の外側で、相対的な移動が安定的に可能なように配置されたコイルボビンと、その表面に探傷用検査コイルとを有し、非磁性材料にて中空円筒状に構成される渦流探傷センサーを用いて測定対象物の変化状況を測定する方法であって、測定対象物を亜鉛メッキ鋼線とし、前記コイルの直径を２Ｒとしたとき、コイルと亜鉛メッキ鋼線の表面との間隔をＲ／π以上とすると共に、測定時の探傷周波数を５〜５０ｋＨｚ、Ｌ．Ｐ．Ｆを１０〜１００Ｈｚとして亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅および位相の測定を行い、予め測定対象の亜鉛メッキ鋼線と同一の材料を、同一の測定条件にて測定して、亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量、及び素地である鋼線の腐食・減少量とシグナルの変化量の相関関係を求めておき、前記測定対象の亜鉛メッキ鋼線のシグナルの振幅及び位相と、予め求められている亜鉛メッキの減少量とシグナルの変化量および素地である鋼線の腐食量とシグナルの変化量との相関関係とを照合することにより、亜鉛メッキ鋼線の変化状況を定量的に測定することを特徴とする渦流探傷を用いた被測定物の腐食評価方法。