JP2008096290A

JP2008096290A - 強磁性伝熱管の欠陥検査方法

Info

Publication number: JP2008096290A
Application number: JP2006278512A
Authority: JP
Inventors: Hisakazu Mori; 久和森
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】反応器、熱交換器、ボイラー等の強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥を精度良く検査する方法を提供する。
【解決手段】強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥の検査方法であって、強磁性伝熱管の検査部を０.７〜１．０テスラの磁束密度に磁化する磁気回路および漏洩磁束センサを備えたプローブを用いて強磁性伝熱管内を走査して検査する特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、強磁性伝熱管の欠陥検査方法に関する。詳しくは、反応器、熱交換器、ボイラー等の強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥の検査方法に関する。

強磁性管の探傷方法として、鉄心にコイルを巻着し直流電流によって励磁される励磁コイルと、該励磁コイルに着磁されるＮ極とＳ極との中間部に配設した検出コイルまたは磁気センサからなる漏洩磁束法検出部（Ａ）と、交流電流によって励磁される励磁コイルと、該励磁コイルから所定の距離を保持させて配設した検出コイルからなるリモートフィールド法検出部（Ｂ）とを所定の距離を保持させて直列に配設した探傷プローブを被検査管内に挿入して行う方法が知られている（特許文献１参照。）。
この方法では、漏洩磁束法検出部で強磁性管の支持板または支持具の部分に形成された欠陥を検査するものであるが、磁場が、支持板または支持具まで形成されずに、被検査管の肉厚の部分に形成されるように励磁コイルによって弱く誘起させて、支持板または支持具等によって影響されないようにして行う方法である。

しかしながら、この方法では、磁化力が弱く、被検査管の外面まで確実に磁化されないためか、検出感度低くて検出精度が必ずしも十分でなく、精度良く検査できる方法が望まれている。
特開平８−２７８２８９号公報

本発明の目的は、反応器、熱交換器、ボイラー等の強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥を精度良く検査する方法を提供することにある。

本発明者等は、強磁性伝熱管の検査部を０.７〜１．０テスラの磁束密度に磁化する磁気回路および漏洩磁束センサを備えたプローブを用いて強磁性伝熱管内を走査して、強磁性伝熱管およびその外部に設けられたバッフルまたは支持具を磁化させて行うことによって、反応器、熱交換器、ボイラー等の強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥を精度良く検査できることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥の検査方法であって、強磁性伝熱管の検査部を０.７〜１．０テスラの磁束密度に磁化する磁気回路および漏洩磁束センサを備えたプローブを用いて強磁性伝熱管内を走査して検査することを特徴とする強磁性伝熱管の欠陥検査方法である。

本発明の方法によって、反応器、熱交換器、ボイラー等の強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥を精度良く検査することが可能である。

本発明において対象とする強磁性伝熱管は、炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼、二相ステンレス鋼、ニッケル、低合金鋼等で製作された伝熱管であり、反応器、熱交換器、ボイラー等（以下、反応器等と称することがある。）に使用されている。
反応器等における伝熱管の外部には、通常、伝熱管に接する流体の流れを変えるためや、伝熱管を支持するために、バッフルまたは板状や環状の支持具等（以下、バッフル等と称することがある。）が設けられている。

このバッフル等の部分の伝熱管に、腐食等によって、その外面部または内面部に、あるいは貫通して、欠陥が形成されることがある。
このバッフル等の部分の伝熱管に形成された欠陥は、いわゆる渦流法ではバッフル等の影響を受け、十分に検査することができない。

本発明においては、強磁性伝熱管の検査部を０.７〜１．０テスラの磁束密度に磁化する磁気回路および漏洩磁束センサを備えたプローブを用いて伝熱管内を走査する。このことによって、バッフル等の部分の伝熱管に形成された欠陥を精度良く検査することが可能になる。
磁束密度が約０.７テスラより小さいと、伝熱管の外部のバッフル等が磁化されないために欠陥の検査精度が低下し、好ましくない。また、磁束密度が約１．０テスラより大きいと、プローブが伝熱管に付着し、走査し難くなる。

磁気回路は、通常のものであり、永久磁石または磁化コイルによって構成される。永久磁石を用いる場合、磁化力の異なる永久磁石に変えることによって、また磁化コイルを用いる場合、コイルの巻数や電流を変えることによって、所定の磁束密度に調整される。

漏洩磁束センサとしては、ホール素子、ＭＩセンサ等が挙げられる。漏洩磁束センサは、上記磁気回路上に配置される。
漏洩磁束センサの活性面積は数十μｍ□程度であり、プローブを走査することによって、欠陥やバッフル等の位置で、センサ出力信号（電圧）が変わる。走査位置に対する出力信号変化（ストリップチャート）を見た場合に、その出力信号変化の形状から欠陥の有無が判定される。

強磁性伝熱管に欠陥が無い場合、バッフル等の部分では、出力信号は０．７〜１．０テスラの磁束密度では１個の＋山形になる。バッフル等の部分の強磁性伝熱管に欠陥が有る場合、出力信号は、走査方向によって−または＋の山形が現れ，基線（０点）に帰り、続いて＋または−の山形が現れる。
バッフル等の部分以外の強磁性伝熱管に欠陥が有る場合に、出力信号が１個の山形になる場合があるが、バッフル等の位置は予め把握されているので、バッフル等の部分の強磁性伝熱管の欠陥であるかどうかの判別は可能である。
すなわち、バッフル等の部分に１個の＋山形の出力信号が現れた場合には、その部分には欠陥は無く、それ以外の基線を挟んで複数の山形信号が現れた場合には、その部分には欠陥が有ると判定する。

以下、本発明方法を実施例により更に詳細に説明するが、実施例は一態様にすぎず、これにより本発明方法が限定されるものではない。

（Ｉ）プローブ
渦流法のプローブと本発明の漏洩磁束法のプローブとを直列に配設した複合プローブを用いて探傷を行った。
プローブの模式図を図１に示す。複数の永久磁石１を重ね、その上に渦流コイル２およびホール素子３が配設され、永久磁石の前後にヨーク４および摺動部材５が設けられている。
（１）外径１８.５ｍｍ×肉厚２.２ｍｍの伝熱管の測定用
・磁石：ＮＥＯＭＡＸ外径１１ｍｍφ×厚さ２.５ｍｍ×１０個
・ヨーク：Ｓ15Ｃ
・摺動材：ポリエチレン
・渦流コイル：線径０.０８ｍｍφ、巻数２７３、外径１３.２ｍｍφ、
コイル幅/間隔（ｍｍ）３：２：３
インピーダンス５５.５Ω、５５.１Ω
・ホール素子：厚さ０.４８ｍｍ×幅３.３ｍｍ×長さ１２.７ｍｍ
活性面積７０×７０μｍ
（２）外径３０.０ｍｍ×肉厚２.３ｍｍの伝熱管の測定用
・磁石：ＮＥＯＭＡＸ外径１７ｍｍφ×厚さ５ｍｍ×５個
・ヨーク：Ｓ15Ｃ
・摺動材：ポリエチレン
・渦流コイル：線径０.１６ｍｍφ、巻数２２６、外径２３.５ｍｍφ
コイル幅/間隔（ｍｍ）３：２：３
インピーダンス５０.９Ω、５１.０Ω
・ホール素子：厚さ０.７ｍｍ×幅２ｍｍ×長さ１２ｍｍ
活性面積７０×７０μｍ

（II）伝熱管の磁束密度の測定
磁束密度の測定方法を示す模式図を図２に示す。（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
試験伝熱管６の上部を切り出し、その一部にピックアップコイル８を設け、伝熱管６の元の位置に配置した。伝熱管内に上記プローブ７を挿入し、磁束計９で磁束密度を測定した。
ピックアップコイルは、断面積１１.９×１０^−６ｍ^２、巻き数６０回であり、磁束計は横河電機（株）製のMODEL 3254 00を用いた。
磁束密度の測定結果、（１）外径１８.５ｍｍ×肉厚２.２ｍｍの伝熱管については０.７テスラ、（２）外径３０.０ｍｍ×肉厚２.３ｍｍの伝熱管については１.０テスラであった。

実施例１
（外径１８.５ｍｍ×肉厚２.２ｍｍの伝熱管の欠陥検査）
検査装置は、上記プローブ（１）のホール素子をガウスメータ（電子磁気工業（株）製GAUSSS METER Model GM-1220）に接続し、その出力をデジタルオシロスコープ（横河電機（株）製 DL1640）に表示させる構成とした。
外径１８.５ｍｍ×肉厚２.２ｍｍのＳＴＰＧ３７０製の伝熱管に、模擬欠陥として、２ｍｍφの貫通穴、５ｍｍφで厚みの４０％深さの平底穴および幅０.３ｍｍで厚みの７０％深さの周方向溝を設け、バッフルとして外径１００ｍｍ×内径１９.５ｍｍ×厚み１０ｍｍのＳＳ４００製の円板を伝熱管に挿入した。
プローブを走査して模擬欠陥の検出を行った。結果を図３〜図６に示す。

図３には、伝熱管に欠陥がないバッフル部の結果を示す。白抜き矢印の位置がバッフルの位置である。バッフルの位置に小さな１個の＋山形信号が見られる。図３は、伝熱管の磁束密度が０.７テスラにおける検出結果であるが、０.７テスラより小さくなると、欠陥の検出精度が低下することが予想される。
図４には、模擬欠陥として２ｍｍφの貫通穴を有する伝熱管についての結果を示す。（ａ）はバッフルがない欠陥のみの場合、（ｂ）は欠陥の端にバッフルの端が接している場合、（ｃ）は欠陥の中心にバッフルの中心がある場合であり、白抜き矢印は欠陥の中心位置を示している（以下、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は上記と同様である。）。
図５には、模擬欠陥として５ｍｍφで厚みの４０％深さの平底穴を有する伝熱管についての結果を、図６には、模擬欠陥として幅０.３ｍｍで厚みの７０％深さの周方向溝を有する伝熱管についての結果を示す。
バッフルの位置に欠陥があると、１個の＋山形信号に変わって、基線を挟んで−および＋の山形信号となり、バッフルの位置に欠陥が有るかどうかを判別できる。

実施例２
（外径３０.０ｍｍ×肉厚２．３ｍｍの伝熱管の欠陥検査）
検査装置は、上記プローブ（２）のホール素子をガウスメータ（ＡＤＳ社製２ＣＨガウスメータ HGM8300-20W型）に接続し、その出力をデジタルオシロスコープ（横河電機（株）製 DL1640）に表示させる構成とした。
外径３０.０ｍｍ×肉厚２.３ｍｍのＳＴＢ３４０製の伝熱管に、模擬欠陥として、３ｍｍφの貫通穴、５ｍｍφで厚みの６０％深さの平底穴を設け、バッフルとして外径９０.０ｍｍ×内径３２.０ｍｍ×厚み１５.５ｍｍのＳＳ４００製の円板を伝熱管に挿入した。
上記実施例１と同様にプローブを走査して模擬欠陥の検出を行った。結果を図７〜図９に示す。

図７には、伝熱管に欠陥がないバッフル部の結果を示す。実施例１の図３に示すと同様に、バッフルの位置に小さな１個の＋山形信号が見られる。図７は、伝熱管の磁束密度が１.０テスラにおける検出結果であり、実施例１の０.７テスラの場合より、明確にバッフルが把握できる。
図８には、模擬欠陥として模擬欠陥として３ｍｍφの貫通穴を有する伝熱管についての結果を、図９には、模擬欠陥として５ｍｍφで厚みの６０％深さの平底穴を有する伝熱管についての結果を示す。
信号形状は、実施例１と同様であり、バッフルの位置に欠陥が有るかどうかを判別できる。

比較例１
（自己比較渦流法による欠陥検査）
検査装置は、上記プローブ（２）の渦流コイルを渦流探傷装置（日栄電子工業（株）製、EDDY CURRENT METER F1）に接続し、その出力をデジタルオシロスコープ（横河電機（株）製 DL1640）に表示させる構成とした。周波数は２０ｋＨｚで行った。
実施例２と同じ伝熱管およびバッフルについて、プローブを走査して模擬欠陥の検出を行った。結果を図１０〜図１２に示す。
図１０には、伝熱管に欠陥がないバッフル部の結果を示す。
図１１には、模擬欠陥として模擬欠陥として３ｍｍφの貫通穴を有する伝熱管についての結果を、図１２には、模擬欠陥として５ｍｍφで厚みの６０％深さの平底穴を有する伝熱管についての結果を示す。
伝熱管に欠陥がないバッフル部、バッフルがない欠陥部、欠陥の端にバッフルの端が接している場合、欠陥の中心にバッフルの中心がある場合で、信号形状の区別ができず、この方法ではバッフルの位置に欠陥があるかどうか判別できない。

実施例で使用したプローブの模式図である。磁束密度の測定方法を示す模式図である。実施例１の結果の一部を示す図である。実施例１の結果の一部を示す図である。実施例１の結果の一部を示す図である。実施例１の結果の一部を示す図である。実施例２の結果の一部を示す図である。実施例２の結果の一部を示す図である。実施例２の結果の一部を示す図である。比較例１の結果の一部を示す図である。比較例１の結果の一部を示す図である。比較例１の結果の一部を示す図である。

１永久磁石１
２渦流コイル
３ホール素子
４ヨーク
５摺動部材
６試験伝熱管
７プローブ
８ピックアップコイル
９磁束計

Claims

強磁性伝熱管の外部に設けられたバッフルまたは支持具の部分の強磁性伝熱管に形成された欠陥の検査方法であって、強磁性伝熱管の検査部を０.７〜１.０テスラの磁束密度に磁化する磁気回路および漏洩磁束センサを備えたプローブを用いて強磁性伝熱管内を走査して検査する特徴とする強磁性伝熱管の欠陥検査方法。
バッフルの位置における漏洩磁束センサの出力信号変化の形状が、基線を挟んで−および＋の山形、または＋および−の山形を示す場合に、バッフルの位置に欠陥が有ると判定することを特徴とする請求項１記載の強磁性伝熱管の欠陥検査方法。