JP2009175027A - 磁化装置、管内検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の条件に応じて磁化レベルを調整することができ、かつ、必要な磁化レベルが小さい場合は重量を軽減することのできる磁化装置を得る。
【解決手段】漏洩磁束法による欠陥検出に用いる磁化装置１００であって、永久磁石１１０と、永久磁石１１０を連結する磁性体１２０と、を備え、永久磁石１１０は、複数の個別永久磁石を連結してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、漏洩磁束法による欠陥検出に用いられる磁化装置、およびその磁化装置を備えた管内検査装置に関するものである。

漏洩磁束法は、強磁性体金属被検体を磁化し、被検体の欠陥に起因して発生する漏洩磁束を検出することで、当該欠陥の有無や種類、大きさなどを評価する探傷手法である。
漏洩磁束法に用いられる磁化装置としては、鉄心にコイルを巻き、コイルに直流または交流の電流を流すことによって磁力を発生させる構造のものが、一般的に広く用いられている。

漏洩磁束法を用いた探傷を行う場合において、被検体の内外面の腐食を検出する、すなわち、探傷面と反対側の面の欠陥や、被検体の断面方向すべての欠陥を検出対象とする際には、被検体が磁気飽和状態となるまで磁化する必要がある。
被検体を磁気飽和させるために必要な磁化装置の磁化レベルは、被検体の材質や形状、厚さなどで変化するため、被検体によって必要な磁化レベルは異なる。

管内を走行しながら漏洩磁束法を用いて探傷を行う漏洩磁束ピグの場合、搭載する磁化装置の磁化レベルを必要以上に大きくすると、被検体との吸着力増大による走行抵抗増加や、磁化装置が必要以上に重くなるなどの課題が生じる。
そのため、磁化装置の磁化レベルは、被検体に応じて必要な最低限のレベルに留めておくことが望ましい。被検体の条件が検査毎に異なることに鑑みると、磁化装置の磁化レベルを可変できることが、より望ましいといえる。

以上のような漏洩磁束法を用いた探傷に関し、『複数の磁化器を使用せず、かつ複雑な機能を付加することなく、Ｓ／Ｎ比の高い欠陥検出能を有する漏洩磁束探傷法を提供する。』ことを目的とした技術として、『磁気探傷装置４は、走行状態の鋼板１に磁界を印加する磁化器５と、鋼板１を挟んで磁化器５の対向位置に配設された磁気センサ６ａ、６ｂと、この磁気センサ６ａ、６ｂからの検出信号に基づいて鋼板１の内部または表面の欠陥８を検出する信号処理装置７とで構成されている。磁気センサ６ａは、磁化器５の中心位置に設けられており、強い磁化条件下での漏洩磁束の検出を行う。磁気センサ６ｂは、磁化器５の中心位置から離れた位置に設けられており、弱い磁化条件下での漏洩磁束の検出を行う。この２つの信号を演算することにより、両者に共通に含まれるノイズ成分をキャンセルすることができ、Ｓ／Ｎ比の良い欠陥検出が可能となる。』というものが提案されている（特許文献１）。

また、上記特許文献１では、磁化レベルを変化させるため通常考えられる手法として、以下のようなものが記載されている（段落００１１）。

（１）磁化器の形状を変える
例えば、磁極間隔を広く取ることで、磁化レベルを下げることができる。
（２）磁化器と被検体の距離を変える
磁化器を被検体から遠ざけることにより、磁化レベルを下げることができる。
（３）磁化電流を変える
磁化電流の増減に対応して磁化レベルを増減することができる。

特開２０００−２２７４１９号公報（要約）

上記特許文献１に記載の（１）〜（３）の手法では、以下のような課題がある。

（１）の手法を漏洩磁束ピグに適用することを考えた場合、漏洩磁束ピグが管内を通過するための形状面での制約から、磁化器の形状にも制約が生じ、したがって必ずしも所望の磁化器形状を用いることができないという課題がある。

（２）の手法も同様に形状面での制約がある上、磁化レベルが小さくてよい場合でも、磁化器の重量を軽減することができない。したがって、同手法を漏洩磁束ピグに適用することを考えた場合、磁化器の重量を軽減できないため漏洩磁束ピグの重量も軽減できず、走行性が低下するという課題がある。

（３）の手法のように磁化電流を可変することを考えた場合、磁化器または漏洩磁束ピグの外部から、磁化電流を可変するに足る電源を供給する必要があるが、そうすると磁化器や漏洩磁束ピグに電源線などを接続しなければならず、漏洩磁束ピグの走行距離等の観点から制約が生じる。

また、特許文献１で提案されている手法を用いる場合は、磁気センサが複数必要であることに加え、磁化器や漏洩磁束ピグの重量を軽減することができるものではない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、被検体の条件に応じて磁化レベルを調整することができ、かつ、必要な磁化レベルが小さい場合は重量を軽減することのできる磁化装置を得ることを目的とする。

本発明に係る磁化装置は、漏洩磁束法による欠陥検出に用いる磁化装置であって、永久磁石と、前記永久磁石を連結する磁性体と、を備え、前記永久磁石は、複数の個別永久磁石を連結してなるものである。

本発明に係る磁化装置によれば、必要な磁化レベルに応じた個数の永久磁石を連結して磁化装置を構成することで、磁化レベルを自由に調整することができる。
また、永久磁石の数の増減にともなって、当該磁化装置の重量が増減されるので、必要な磁化レベルに合った重量の磁化装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁化装置１００の構成図である。図１（ａ）は被検体１０を含めた側面図、図１（ｂ）は磁化装置１００の構成部材を分離した状態で記載した分離斜視図である。
被検体１０は、鉄などの磁性体で構成された検査対象物である。
磁化装置１００は、被検体１０を磁化するための装置であり、永久磁石１１０、鉄心１２０を備える。

永久磁石１１０は、複数の個別磁石に分離可能に構成されており、鉄心１２０により連結されて一体化され、個別磁石の数に応じた磁化レベルと重量を有する。個別磁石を連結する手段については、後述する。
鉄心１２０は、中央部に永久磁石１１０を挟んでコの字型に形成されている。永久磁石１１０の磁力に起因する磁力線１３０は、コの字の一方の先端部から出て、もう一方の先端部と放射線状に結ばれる。鉄以外の磁性体を用いてもよい。
被検体１０は、この磁力線が通過する位置に配置されることにより、個別磁石の数に応じた磁化レベルで磁化される。

図１（ｂ）では、永久磁石１１０を構成する円筒状の個別磁石を複数段重ねる構成を例として示した。個別磁石の段数の増加に応じて、磁化装置１００が発揮できる磁化レベルが上がる。
また、鉄心１２０は、永久磁石１１０を左右から挟みこむ２つの鉄心部材１２０ａと１２０ｂに分離することができるように構成されている。
個別磁石の数を増減する際には、鉄心１２０と永久磁石１１０の連結を解いて、鉄心１２０を鉄心部材１２０ａと１２０ｂに分離し、必要な数の個別磁石をセットして、再度左右から鉄心部材１２０ａと１２０ｂで個別磁石を挟み込んで永久磁石１１０と鉄心１２０を連結する。

磁化装置１００に求められる磁化レベルが低い場合は、個別磁石の個数を減らして磁化レベルを下げるとともに、磁化装置１００の重量を軽減することができる。
また、個別磁石の数を減らすことにより、永久磁石１１０の横幅が狭くなるので、これにともなって磁化装置１００の横幅を減らすことができ、磁化装置１００の小型化にも資する。

図２は、永久磁石１１０の別の構成例を示すものである。
図２（ａ）において、永久磁石１１０は、コの字型の鉄心１２０の両端部分に左右均等個数で配置されている。
図２（ｂ）は、図１（ｂ）と同様に磁化装置１００の構成部材を分離した状態で記載した分離斜視図である。図２（ａ）のように永久磁石１１０を配置する場合は、図２（ｂ）のように鉄心１２０を３つの鉄心部材１２０ｃ〜１２０ｅに分離可能に構成しておき、間に挟む個別磁石の個数を必要に応じて増減する。

図２のような構成でも、図１の磁化装置１００と同様に、磁化装置１００の重量軽減や小型化の効果を発揮することができる。ただし、図２の構成の場合は、磁化装置１００の横幅ではなく縦幅を減らすことになる。

本実施の形態１における「磁性体」は、鉄心１２０がこれに相当する。
また、「磁性体部品」は、鉄心部材１２０ａ〜１２０ｅがこれに相当する。

次に、永久磁石１１０を構成する個別磁石同士の連結、および、永久磁石１１０と鉄心１２０の連結について説明する。

図３は、永久磁石１１０と鉄心１２０を連結する手段の構成例を示すものである。ここでは１例として、ナット１４０とボルト１５０を用いる例を示した。
図３において、永久磁石１１０の構成する個別磁石、および鉄心部材１２０ａ〜１２０ｂには、長尺のボルト１５０を通すための穴が設けられている。
永久磁石１１０を取り付ける際は、鉄心部材１２０ａ、必要な数の個別磁石、鉄心部材１２０ｂの順でボルト１５０に通し、最後にボルト１５０の両端をナット１４０で締め付ける。
これにより、永久磁石１１０を構成する個別磁石同士、および、永久磁石１１０と鉄心１２０がそれぞれ連結されて固定される。

図３における「固定手段」は、ナット１４０とボルト１５０がこれに相当する。

図４は、永久磁石１１０と鉄心１２０を連結する別手段の構成例を示すものである。
図３では、ボルト１５０を別部品として設けたが、鉄心部材１２０ａの一部をボルト状に構成しておき、さらに永久磁石１１０を構成する個別磁石に穴（図示せず）を設けてナット状に構成しておいてもよい。
鉄心部材１２０ｂのボルト部は、鉄心部材１２０ａより若干径の大きい中空状に構成するとともに、内側に鉄心部材１２０ａのボルト部が螺合する溝を形成しておく。

図４の構成の場合、永久磁石１１０を取り付ける際には、個別磁石を鉄心部材１２０ａのボルト部にねじ込むようにして必要な個数を取り付け、反対側を鉄心部材１２０ｂで締め付けるようにして固定する。
これにより、永久磁石１１０を構成する個別磁石同士、および、永久磁石１１０と鉄心１２０がそれぞれ連結されて固定される。

図４における「固定手段」は、鉄心部材１２０ａのボルト部、ナット状に構成された個別磁石、鉄心部材１２０ｂの溝部が、一体となってこれに相当する。

図３〜図４では、鉄心１２０の中央部に永久磁石１１０を配置する構成の下で説明したが、図２のようなコの字型の先端に永久磁石１１０を配置する構成の下でも、図３〜図４と同様の固定手段を用いることができる。
また、図３〜図４で挙げた固定手段の構成例は１例であり、固定手段の構成はこれらに限られるものではなく、適宜最適な固定手段を用いることができる。

以上のように、本実施の形態１に係る磁化装置１００によれば、永久磁石１１０を構成する個別磁石の数を増減することにより、磁化装置１００の磁化レベルを増減することができるので、被検体１０の条件に合わせた最低限度の磁化レベルを容易に実現することができる。

また、個別磁石の数の増減にともない、磁化装置１００の重量を軽減し、さらには横幅や縦幅などのサイズを小型化することができる。いずれのサイズを小型化できるかは、磁化装置１００の形状に依拠する。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る漏洩磁束ピグ２００の構成図である。図５（ａ）は漏洩磁束ピグ２００の側面図、図５（ｂ）は正面断面図である。
漏洩磁束ピグ２００は、実施の形態１で説明した磁化装置１００を内部に１ないし複数搭載し、配管２０内を進行して磁化装置１００による漏洩磁束法を用いた探傷を実施する装置であり、本実施の形態２における「管内検査装置」に相当する。
図５（ｂ）では磁化装置１００を円周方向に６個均等間隔で配置した例を示したが、磁化装置１００を内部に配置する位置や個数は適宜定めればよい。

図６は、漏洩磁束ピグ２００の機能ブロック図である。
漏洩磁束ピグ２００は、図５で説明した磁化装置１００の他、磁気センサ２１０、エンコーダ２２０、演算部２３０、記憶部２４０、バッテリー２５０を備える。

磁気センサ２１０は、磁化装置１００によって磁化された配管２０の欠陥部から生じる漏洩磁束を検出し、演算部２２０に検出結果を出力する。

エンコーダ２２０は、漏洩磁束ピグ２００の配管２０内における位置を取得するための手段である。
エンコーダ２２０の構成例としては、漏洩磁束ピグ２００の外表面に車輪などの回転部を設けて配管２０の内面と接触させておき、漏洩磁束ピグ２００の進行にともなう回転部の回転を電気信号に変換して演算部２３０に出力するように構成することが考えられる。
本実施の形態２における「位置取得手段」は、エンコーダ２２０がこれに相当する。その他の位置取得手段、例えば無線通信による遠隔からの位置特定を行うように構成してもよい。

演算部２３０は、磁気センサ２１０の検出結果を受け取り、記憶部２４０に格納する。検出結果を加工せず生データとして格納してもよいし、所定の演算式を用いて配管２０の欠陥を評価した上で、その結果を格納するようにしてもよい。また、検出結果の演算補正など、適宜必要な演算処理を行ってもよい。
また、演算部２３０は、エンコーダ２２０から、漏洩磁束ピグ２００の配管２０内の位置に対応した電気信号を受け取り、記憶部２４０に格納する。これは、主に磁気センサ２１０の検出結果と検出位置との対応関係を記憶部２４０に格納するための処理である。
演算部２３０は、エンコーダ２２０の出力する電気信号レベル等をそのままの値で格納してもよいし、配管２０内の位置に換算した値を格納してもよい。また、エンコーダ２２０自身が位置演算機能を備え、算出した位置データを演算部２３０に引き渡すか、もしくは直接記憶部２４０に格納するようにしてもよい。

記憶部２４０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの書き込み可能な記憶装置で構成することができる。
バッテリー２５０は、磁気センサ２１０、エンコーダ２２０、演算部２３０、記憶部２４０が作動するために必要な電力を供給するものである。即ち、本実施の形態２に係る漏洩磁束ピグ２００は、配管２０内を進行中に電力の供給を受けられない環境を想定したものである。外部からの電力供給が可能であれば、バッテリー２５０は省略可能である。

なお、磁化装置１００の永久磁石１１０や鉄心１２０を固定する手段として、漏洩磁束ピグ２００内に嵌合穴などを設け、これに鉄心１２０を嵌め込んでそれぞれを固定する、といった手法も考えられる。
このように、磁化装置１００自体は固定手段を持たず、漏洩磁束ピグ２００にこれを委譲するようにしてもよい。

次に、漏洩磁束ピグ２００の動作について説明する。
検査者は、配管２０の被検査部位が磁化されるに十分で、かつ磁石数が極力少なくなるよう、磁化装置１００の永久磁石１１０をあらかじめ調整しておく。次に、漏洩磁束ピグ２００が配管２０内を進行するに十分な圧力を、ガス等の流体を用いて加え、漏洩磁束ピグ２００の進行を開始させる。
漏洩磁束ピグ２００が配管２０内を進行する間、磁化装置１００は配管２０を磁化し、磁気センサ２１０は欠陥部位から生じる漏洩磁束を検出する。その検出結果は、記憶部２４０に蓄積される。
漏洩磁束ピグ２００が被検査部位を進行し終えると、検査者は記憶部２４０から検査結果データを取り出し、必要な分析等を行う。

本実施の形態２に係る漏洩磁束ピグ２００は、配管２０内を進行するため、形状や大きさの面で制約がある。また、外部から電力供給ができない場合、自走することが困難であるため、極力重量を軽くしておくことが望ましい。
そこで、実施の形態１で説明した磁化装置１００を漏洩磁束ピグ２００に搭載し、配管２０の磁化に必要な最低限度の磁化レベルを備えるように個別磁石の数をあらかじめ調整しておくことで、全体サイズの小型化と重量の軽減を図ることができる。

また、個別磁石の数を増減することで磁化レベルを増減するので、磁化レベルの可変のために電力を消費する必要はない。
したがって、漏洩磁束ピグ２００の外部から電力を供給することができずバッテリー２５０のみで動作する必要のある環境下において、磁化装置１００による磁化レベル調整機能が有効である。

本実施の形態２では、漏洩磁束ピグに磁化装置１００を搭載した例を示したが、その他の漏洩磁束法を用いて欠陥検出を行う管内検査装置に関しても、同様の構成を適用することができる。

以上のように、本実施の形態２に係る漏洩磁束ピグ２００によれば、磁化装置１００を漏洩磁束ピグ２００に搭載して探傷を行う際に、走行性の向上などの効果を発揮し、検査作業性が改善される。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る漏洩磁束ピグ２００の機能ブロック図である。
本実施の形態３に係る漏洩磁束ピグ２００は、実施の形態２の図６で説明した記憶部２４０に代えて、送信部２６０を備える。その他の構成は図６で説明したものと概ね同様であるため、差異点のみ説明する。

実施の形態２において、演算部２３０は磁気センサ２１０の検出結果やエンコーダ２２０の位置検出結果を記憶部２４０に格納することを説明したが、本実施の形態３では、これに代えて送信部２６０に出力する。
送信部２６０は、有線・無線等の情報送信機能を備えており、演算部２３０より磁気センサ２１０の検出結果やエンコーダ２２０の位置検出結果を受け取り、これを適当な通信手順により送信する。
配管２０に沿って、あるいは送信部２６０の通信可能な範囲内に、送信部２６０が送信する通信信号を受信する受信装置を設けておき、これを受け取って記憶装置に検査データとして適宜格納する等の処理を行う。

図７のように構成することで、漏洩磁束ピグ２００内に記憶部２４０を搭載する必要がなくなり、漏洩磁束ピグ２００の小型化、軽量化に資する。
必要に応じて、記憶部２４０と送信部２６０を併用してもよい。

実施の形態４．
実施の形態２〜３において、演算部２３０を備える構成を示したが、検出結果の補正や欠陥評価などの演算を行わないのであれば、磁気センサ２１０やエンコーダ２２０に必要なインターフェースを設けて、演算部２３０を省略してもよい。

例えば、実施の形態２に係る漏洩磁束ピグにおいて、磁気センサ２１０の検出結果を生データとして記憶部２４０に格納できるように、磁気センサ２１０へ記憶部２４０との間の信号送受信が可能なインターフェースを設けておくことが考えられる。エンコーダ２２０についても同様である。

また、実施の形態３に係る漏洩磁束ピグにおいて、磁気センサ２１０およびエンコーダ２２０と、送信部２６０との間で、同様のインターフェースを設けておくことが考えられる。

実施の形態１に係る磁化装置１００の構成図である。 永久磁石１１０の別の構成例を示すものである。 永久磁石１１０と鉄心１２０を連結する手段の構成例を示すものである。 永久磁石１１０と鉄心１２０を連結する別手段の構成例を示すものである。 実施の形態２に係る漏洩磁束ピグ２００の構成図である。 漏洩磁束ピグ２００の機能ブロック図である。 実施の形態３に係る漏洩磁束ピグ２００の機能ブロック図である。

符号の説明

１０ 被検体、２０ 配管、１００ 磁化装置、１１０ 永久磁石、１２０ 鉄心、１２０ａ〜１２０ｅ 鉄心部材、１３０ 磁力線、１４０ ナット、１５０ ボルト、２００ 漏洩磁束ピグ、２１０ 磁気センサ、２２０ エンコーダ、２３０ 演算部、２４０ 記憶部、２５０ バッテリー、２６０ 送信部。

Claims (7)

1. 漏洩磁束法による欠陥検出に用いる磁化装置であって、
   永久磁石と、前記永久磁石を連結する磁性体と、
   を備え、
   前記永久磁石は、複数の個別永久磁石を連結してなる
   ことを特徴とする磁化装置。
2. 前記磁性体は、分離可能な複数の磁性体部品で構成されており、
   前記複数の磁性体部品を固定する固定手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の磁化装置。
3. 漏洩磁束探傷法により配管の欠陥を検出する管内検査装置であって、
   請求項１または請求項２に記載の磁化装置と、
   前記配管の欠陥部から漏洩する磁束を検出するセンサと、
   を備えることを特徴とする管内検査装置。
4. 前記センサが作動するための電力を供給するバッテリーを搭載した
   ことを特徴とする請求項３に記載の管内検査装置。
5. 前記配管に対する当該管内検査装置の位置を取得する位置取得手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の管内検査装置。
6. 前記センサの検出結果を格納する記憶手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の管内検査装置。
7. 前記センサの検出結果を当該管内検査装置外に送信する送信手段を備えた
   ことを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の管内検査装置。

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