JP2008292280A - 渦流探傷方法、挿入型プローブ該挿入型プローブを用いた渦流探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の引抜管の内面に生ずる縦傷を検出できる渦流探傷方法、挿入型プローブ及び該挿入型プローブを用いた渦流探傷装置を提供する。
【解決手段】検査対象管３の内面周方向に渦電流を発生させ、検査対象管３の内面側において周方向に所定の間隔を離して一対の検出コイル１９ａ，１９ｂを配置し、検査対象管３を管軸回りに回転させると共に一対の検出コイル１９ａ，１９ｂを管軸方向に移動させ、一対の検出コイル１９ａ，１９ｂで検出される信号を比較して前記管内面の縦傷を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば引抜管内面に生ずる縦傷を検出する渦流探傷方法、挿入型プローブ該挿入型プローブを用いた渦流探傷装置に関する。

引抜管は、例えば引抜きダイスと引抜きプラグの組み合わせからなる引抜き加工装置を用いて、引抜きダイスと引抜きプラグとの間に通した素管を引抜くことにより製造される。
このとき、プラグと素管内面に例えば微細な切子が介在した場合には、引抜管の内面に微細な縦傷が生ずる場合がある。

このような縦傷は、引抜管を曲げ加工する際などに管の割れの原因となることがある。このため、引抜管の製造過程において、一定の深さの傷を有する引抜管については不良品として製品としての出荷対象から除外する必要があり、引抜管を傷の有無およびその深さによって選別することが必要となる。

管内面に生ずる傷を検知する探傷に関しては、例えば熱交換器チューブの内面傷の検査を行なうものとして以下のものが提案されている。
試験すべき管内面表層部を磁石によって、最大透磁率を示す磁束密度以下に局部的に弱磁化するとともに、該磁石の周囲に巻回した検査コイルに交流電流を加え、前記磁石および検査コイルを管内で移動させながら探傷コイルのインピーダンス変化を測定して管内面表層部を探傷することを特徴とする管内面表層部の渦流探傷試験方法（特許文献１参照）。
特開平８−１３６５０９号公報

特許文献１に示されたような従来の渦流探傷装置を用いた欠陥検査方法は、検査対象である管内にプローブを挿入し、管内面に渦電流を発生させ、プローブを管軸方向に移動して、管軸方向での健全部と傷部における渦電流の変化を検出することによって傷の有無を検出するものである。
ところが、引抜管の内面には、上述したように管の全長に亘る縦傷が発生することがあり、このような縦傷が発生した場合においては、管軸方向で変化がなく、従来の管軸方向での変化を検出する方法では検出ができない。

上記のように、従来の渦流探傷方法では引抜管の内面縦傷を検出することができない。また、渦流探傷方法ではなく、光学的に縦傷を検出することも考えられるが、この場合、管の長さが短い場合には可能であるが、例えば数メートルに及ぶような長尺の引抜管については、現実的でない。

このため、現状では数メートルに及ぶ引抜管の内面縦傷については、管を切断して断面を目視検査するという方法が採られている。
しかし、目視検査では時間と手間がかかる。そこで、長尺の引抜管の内面に生ずる縦傷を検出する方法、装置の開発が望まれていた。

本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、長尺の引抜管の内面に生ずる縦傷を検出できる渦流探傷方法、挿入型プローブ及び該挿入型プローブを用いた渦流探傷装置を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る管内面の縦傷検出方法は、検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させ、前記検査対象管の内面側において周方向に所定の間隔を離して一対の検出コイルを配置し、前記検査対象管を管軸回りに回転させると共に前記一対の検出コイルを管軸方向に移動させ、前記一対の検出コイルで検出される信号を比較して前記管内面の縦傷を検出することを特徴とするものである。

（２）また、本発明に係る挿入型プローブは、検査対象管の管内に挿入して渦流探傷を行なう挿入型プローブであって、前記検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を検出する一対の検出コイルを備えてなるセンサ部と、該センサ部を保持すると共に前記検査対象管の内面に沿うように外周部が形成されたホルダ部とを有し、前記励磁コイルは前記検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させるように構成され、前記一対の検出コイルは前記ホルダ部を前記管内に挿入した状態で前記管内面の周方向に所定間隔を離して配置されるように設置されていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、外径がホルダ部よりも大径に形成されて前記ホルダ部に着脱可能に構成された適用径用ホルダを備えてなることを特徴とするものである。

（４）また、上記（２）又は（３）に記載のものにおいて、検出コイルは、ホルダ部を検査対象管に挿入した状態においてコイル軸が検査対象管の管軸方向に向くように設置されていることを特徴とするものである。

（５）また、上記（２）又は（３）に記載のものにおいて、検出コイルは、ホルダ部を検査対象管に挿入した状態においてコイル端面が検査対象管の内面に対向するように設置されていることを特徴とするものである。

（６）本発明に係る渦流探傷装置は、上記（２）〜（５）のいずれかに記載のプローブを用いた渦流探傷装置であって、一対の検出コイルから得られる検出信号を比較して、比較して得られる信号が予め定めた閾値を超えたときに傷有りと判定する判定手段を備えてなることを特徴とするものである。

本発明においては、検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させ、内周面の周方向に所定の間隔を離して一対の検出コイルを配置し、前記検査対象管を管軸回りに回転させると共に前記検出コイルを管軸方向に移動させ、前記一対の検出コイルで検出される信号を比較して前記管内面の縦傷を検出するようにしたので、管内面の軸方向に延びる縦傷であっても確実に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る渦流探傷装置の構成を説明する説明図である。
本実施の形態に係る渦流探傷装置は、センサ部１が設けられて検査対象管３内に挿入される挿入型プローブ５と、挿入型プローブ５を管内に挿入するための挿入治具７と、前記センサ部１からの信号を入力して縦傷の検出を行う探傷器９と、を備えている。以下、各構成を詳細に説明する。

＜挿入型プローブ＞
図２は挿入型プローブ５の説明図、図３は図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
挿入型プローブ５は、検査対象管３の内面周方向に渦電流を発生させこの渦電流の変化を検出するセンサ部１と、該センサ部１を保持すると共に検査対象管３の内面に沿うように外周部が形成されたホルダ部１１とを備えている。

（ホルダ部）
ホルダ部１１は、図２、図３に示すように、検査対象管３の内周面に沿うように円柱形に形成されている。そして、ホルダ部１１は、ホルダ部１１を検査対象管３に挿入したときに、センサ部１が管内面に対向するようにセンサ部１を保持している。
ホルダ部１１を検査対象管３に沿うように円柱形にすることにより、走査時においてセンサ部１と管内面との距離を一定に保持することができ、距離の変化の影響を防止できる。

ホルダ部１１には挿入治具７が取り付けられており、その基端側（ホルダ部１１と反対側）には、不合格と判定されたときに点灯する合否ランプ１３が設けられている。また、データ取込の開始と停止を指示するためのスイッチ１５が設けられている。

（センサ部）
図４、図５はセンサ部１の説明図であり、ホルダ部１１の一部を拡大して示している。図４が図３と同じ方向から見た図であり、図５が図４の矢視Ｂ−Ｂ図である。センサ部１は、検査対象となる管に渦電流を発生させる励磁コイル１７と、発生した渦電流の変化を検出する一対の検出コイル１９ａ，１９ｂを備えている。
励磁コイル１７は、ホルダ部１１を管内に挿入した状態でコイル軸が管軸方向と平行になるように配置されており（図６参照）、電流が流れると、管内面の周方向（図７の矢印で示す方向）の渦電流を発生させる。

一対の検出コイル１９ａ，１９ｂは、図４に示されるように、ホルダ部１１を検査対象管３に挿入した状態において検査対象管３の内面周方向に所定の間隔を離して配置される。一対の検出コイル１９ａ，１９ｂは、これら一対のコイルと図示しない２つの抵抗とによって、ブリッジ回路を構成しており、一対の検出コイル１９ａ，１９ｂは、生ずる磁界が逆相になるように差動接続されている。すなわち、一対の検出コイル１９ａ，１９ｂを備えて構成されるブリッジ回路によって、自己比較方式によって縦傷を検出するように構成されている。

検出コイルを配置する方向としては２つの方向が考えられる。一つは、図８に示すように、ホルダ部１１を検査対象管３に挿入した状態においてコイル軸が検査対象管３の半径方向になる方向である。この方向に配置すると、検出コイルと管内面との距離に変化が生じた場合にも、その変化の影響を受けることが少ない。
なお、上記のような配置は、コイル軸が検査対象管３の半径方向と一致していなくても、コイル端面が検査対象管３の内面に対向するように配置することで同様の効果が得られる。
また、他の配置方向としては、図９に示すように、ホルダ部１１を検査対象管３に挿入した状態において検出コイルのコイル軸が検査対象管３の管軸方向と平行になる方向である。この方向に配置すると、渦電流の変化に対する感度が向上する。

また、励磁コイル１７と一対の検出コイル１９ａ，１９ｂの配置関係は、図４、図５に示すように、検出コイルが励磁コイル１７のコイル内に位置するように配置されている。このように配置することで、励磁コイル１７を検査対象管３の内面に近接して配置できるため、検査対象管３の内面に強い渦電流を発生させることができ、精度の高い傷検出ができる。

＜探傷器＞
探傷器９は、発振器、ブリッジ回路、増幅器を備えた探傷器ボード２１と、探傷器ボートの信号処理を行うＣＰＵ２３と、信号の波形を表示する液晶画面２５と、励磁コイル１７に交流電流を流すための電源２７とを備えている。また、探傷器９にはデータ入力部２９を介してノート型のＰＣ３１（パーソナルコンピュータ）が接続されており、探傷器９で検出されたデータがＰＣ３１に送られてデータの記録ができるようになっている。

ＣＰＵ２３が所定のプログラムを実行することで、検出された傷に対する合否の判定を行う判定手段、液晶画面２５にリサージュ波形を表示するための信号処理を行う信号処理手段が構成される。判定手段は、ブリッジ回路からの差動信号が予め定めた値よりも大きいときに不合格との判定を行う。判定手段によって不合格と判定された場合には、合否ランプ１３が点灯するように構成されている。なお、合否ランプ１３の点灯に代えて、不合格のときにブザーを鳴らすようにしてもよい。

次に上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。図１０〜図１４は動作説明図であり、管内面に生じた縦傷３２と検出コイルとの位置関係（（ａ）図）および当該位置関係にあるときに生ずる信号波形（（ｂ）図）を示している。図１０（ａ）〜図１４（ａ）において、図中の矢印の方向は、検査対象管３の回転方向を示している。

検査に際しては、検査対象となる管を、管軸回りに検査対象管３を回転できる検査台に載置する。この状態で、挿入型プローブ５を管内に挿入し、検査対象管３を所定の速度で回転させ、スイッチ１５をオンにして、挿入型プローブ５を管軸方向に移動させて検査を行う。

一対の検出コイル１９ａ，１９ｂが共に傷のない健全部にあるときには（図１０（ａ）参照）、モニタには波形が現れない（図１０（ｂ）参照）。検査対象管３が回転して、検出コイル１９ｂが縦傷３２の位置に来ると（図１１（ａ））、縦傷３２による渦電流の変化が検知され、モニタには８の字のリサージュ波形が現れる（図１１（ｂ）参照）。また、このとき検出された信号が予め定めた値よりも大きい場合には、判定手段によって不合格との判定が行われ、合否ランプ１３が点灯する。
なお、本実施の形態では、自己比較方式を採用しているので、センサ部１と検査対象管３との距離の変化によるノイズの影響を受けにくく、縦傷３２を精度よく検出できる。

さらに検査対象管３が回転して、縦傷３２が一対の検出コイル１９ａ，１９ｂの間に位置したときには（図１２（ａ）参照）、渦電流が中央にある縦傷３２の影響を受けるためモニタに小さな波形が現れる（図１２（ｂ）参照）。検査対象管３がさらに回転して、検出コイル１９ａが縦傷３２の位置に来ると（図１３（ａ））、縦傷３２による渦電流の変化が検出され、モニタには８字のリサージュ波形が現れる（図１３（ｂ）参照）。検査対象管３がさらに回転して、一対の検出コイル１９ａ，１９ｂが共に健全部に位置したときには（図１４（ａ）参照）、モニタには波形が現れない（図１４（ｂ）参照）。

以上のように、本実施の形態においては、検査対象管３の内面に周方向に渦電流を発生させ、管内面の周方向に所定の間隔を離して配置した一対の検査コイルによって、渦電流の変化を検知するようにしたので、引抜管の内面に生ずる縦傷のように、管軸方向全長に亘って生ずる縦傷を確実に検出することができる。
また、検査対象管３の内面に沿うような円柱状のホルダ部１１にセンサ部１を設置した挿入型プローブ５を採用したので、センサ部１と管内面との距離の変化の影響を少なくして、精度よく縦傷３２の検出ができる。

なお、検査対象管径が大きくなった場合には、図１５に示すように、ホルダ部１１に外径が大径の管に適用できるように形成された適用径用ホルダ３３を設けるようにすればよい。
適用径用ホルダ３３は、ホルダ部１１を挿入できる円柱状の孔３５を有している。そして、ホルダ部１１を挿入した状態で、図１５、図１６に示すように、センサ部１が覆われることがないように、孔３５の上部に開口部３７が設けられている。

また、適用径用ホルダ３３の内面両側には軸方向に延びる凸条３９が形成されている。一方、ホルダ部１１の外周面の両側には、適用径用ホルダ３３を連結するための凹溝４１が形成されている。適用径用ホルダ３３は、凸条３９をホルダ部１１の凹溝４１に挿入することで、ホルダ部１１に回転方向の動きを規制した状態で取り付けられる。適用径用ホルダ３３を取り付けた状態では、図１６に示すように、センサ部１が適用径用ホルダ３３で覆われることなく検査対象管３の内面に対向配置されており、適用径用ホルダ３３を取り付けていない状態と同様に、検査対象管３の管内面との距離を一定に保持して縦傷の検査ができる。
このような適用径用ホルダ３３を設けることにより、検査対象管３の内径が大きくなった場合にも同一の挿入型プローブ５を使用することができる。

本発明の一実施の形態に係る縦傷検出装置の構成を説明する説明図である。 本発明の一実施の形態に係る挿入型プローブの説明図である。 図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るセンサ部の説明図である。 図４の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。 本発明の一実施の形態における励磁コイルによって発生する渦電流の説明図である。 本発明の一実施の形態における励磁コイルの配置姿勢の説明図である。 本発明の一実施の形態における検出コイルの配置姿勢の説明図である。 本発明の一実施の形態における検出コイルの配置姿勢の説明図である。 本発明の一実施の形態における渦流探傷方法の説明図である。 本発明の一実施の形態における渦流探傷方法の説明図である。 本発明の一実施の形態における渦流探傷方法の説明図である。 本発明の一実施の形態における渦流探傷方法の説明図である。 本発明の一実施の形態における渦流探傷方法の説明図である。 本発明の一実施の形態における挿入型プローブの他の態様の説明図である。 図１５の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１ センサ部
３ 検査対象管
５ 挿入型プローブ
７ 挿入治具
９ 探傷器
１１ ホルダ部
１３ 合否ランプ
１５ スイッチ
１７ 励磁コイル
１９ａ，１９ｂ 検出コイル
２１ 探傷器ボード
２３ ＣＰＵ
２５ 液晶画面
２７ 電源
２９ データ入力部
３１ ＰＣ
３２ 縦傷
３３ 適用径ホルダ
３５ 孔
３７ 開口部
３９ 凸条
４１ 凹溝

Claims (6)

1. 検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させ、前記検査対象管の内面側において周方向に所定の間隔を離して一対の検出コイルを配置し、前記検査対象管を管軸回りに回転させると共に前記一対の検出コイルを管軸方向に移動させ、前記一対の検出コイルで検出される信号を比較して前記管内面の縦傷を検出することを特徴とする渦流探傷方法。
2. 検査対象管の管内に挿入して渦流探傷を行なう挿入型プローブであって、
   前記検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を検出する一対の検出コイルを備えてなるセンサ部と、該センサ部を保持すると共に前記検査対象管の内面に沿うように外周部が形成されたホルダ部とを有し、前記励磁コイルは前記検査対象管の内面周方向に渦電流を発生させるように構成され、前記一対の検出コイルは前記ホルダ部を前記管内に挿入した状態で前記管内面の周方向に所定間隔を離して配置されるように設置されていることを特徴とする挿入型プローブ。
3. 外径がホルダ部よりも大径に形成されて前記ホルダ部に着脱可能に構成された適用径用ホルダを備えてなることを特徴とする請求項２に記載の挿入型プローブ。
4. 検出コイルは、ホルダ部を検査対象管に挿入した状態においてコイル軸が検査対象管の管軸方向に向くように設置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の挿入型プローブ。
5. 検出コイルは、ホルダ部を検査対象管に挿入した状態においてコイル端面が検査対象管の内面に対向するように設置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の挿入型プローブ。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載のプローブを用いた渦流探傷装置であって、一対の検出コイルから得られる検出信号を比較して、比較して得られる信号が予め定めた閾値を超えたときに傷有りと判定する判定手段を備えてなることを特徴とする渦流探傷装置。

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