JP2009236561A - Electromagnetic/ultrasonic probe, ultrasonic flow detector, and ultrasonic flaw detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁超音波探触子および超音波探傷装置ならびに超音波探傷方法に関し、特に、配管の欠陥や減肉を検出する電磁超音波探触子および超音波探傷装置ならびに超音波探傷方法に関する。 The present invention relates to an electromagnetic ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detection apparatus, and an ultrasonic flaw detection method, and more particularly, to an electromagnetic ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detection apparatus, and an ultrasonic flaw detection method that detect defects and thinning of piping. .
一般に、配管の欠陥や減肉を検出する方法として、特許文献1に示されているような方法がある。特許文献1に示されている方法は、配管の磁歪効果を利用するものである。すなわち、配管にコイルを巻きつけるとともに、配管近傍に永久磁石または電磁石により磁場を加え、静的な磁気歪を発生させる。配管に巻きつけたコイルに交流電流を流すことにより、配管に交流磁界を発生させ、静的な磁気歪量を変化させることにより、超音波を発生させる。特許文献1では、磁歪効果のない配管の場合には、あらかじめ磁気歪を与えた金属バンドを配管に巻きつけ、当該金属バンド上にコイルを巻きつけておく。このコイルに交流電流を流すことによって、金属バンドの磁気歪量を変化させ、金属バンドを振動させる。この金属バンドの振動を配管に伝えることによって、配管に超音波を発生させることができる。
Generally, there is a method as disclosed in
しかしながら、特許文献1に示されている方法は、配管自体に磁歪効果がある場合には有効な方法であるが、配管に磁歪効果がない場合には、特許文献1にも示されているように金属バンドを使用する必要がある(公報第6頁第32〜37行目参照)。通常、この金属バンドを使用して配管に超音波を送受信する場合には、位置決めした後に接着等による接合が必要となる。汎用の配管は、特殊な処理をしない限り、磁歪効果がないので、金属バンドを配管に接合することとなる。配管に接合した金属バンドを使用して超音波の送受信を行なう場合には、接合に時間がかかり、準備作業が長くなること、接合品質の保証が困難であるため、作業員の技量に応じて検査にバラツキが生ずるという課題がある。
However, the method disclosed in
これに対し、特許文献2に示されているように、電磁超音波探触子を使用する方法が提案されている。超音波の受信用に電磁超音波探触子を使用する方法である。特許文献2に示されている方法は、2枚の永久磁石を磁化方向が異なるように配列するとともにこれら配列された永久磁石の一方の面にコイルを設置したものである。特許文献2に示された方法は、配管の磁歪効果を使用しないので、金属バンドが不要であり、接合のための作業も不要となる(公報段落[0068]および図4参照)。
On the other hand, as shown in
特許文献2に示されている電磁超音波探触子においては、超音波を受信するためのパンケーキコイルを設置している。図12の上側に示すように、パンケーキコイル28は、交流電流6が供給される入力端子が接続された外側の端部から矩形の螺旋状に形成されて出力端子に接続された内側の端部にまで連続するような平面形状を有している。図12の下側に示すように、2枚の永久磁石18は、そのS極とN極が互いに磁化方向が異なるように配列され、配列された永久磁石18の下方(超音波受信側)に、超音波を受信するためのパンケーキコイル28を配置している。 このパンケーキコイル28に交流電流6が供給されることにより、図12の下側に示す方向に磁束16が発生し、配管3の表面には渦電流7が発生して矢印で示す方向のローレンツ力17が生じている。
しかしながら、特許文献2に示すようなパンケーキコイルは特殊な冶具を使用して汎用の鋼線を平面状に巻いて製作するか、プリント基板をエッチングして製作するため、製造方法が複雑になる。このため、製造が容易なソレノイドコイルを使用した電磁超音波探触子が望まれていた。
However, since the pancake coil as shown in
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、製造が容易なソレノイドコイルを使用した電磁超音波探触子および超音波探傷装置ならびに超音波探傷方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an electromagnetic ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detection apparatus, and an ultrasonic flaw detection method using a solenoid coil that can be easily manufactured.
上記課題を解決するため、本発明の第1の構成に係る電磁超音波探触子は、外周面から内周面への径方向に磁化された円筒形状の永久磁石と、前記永久磁石の周方向を軸にして巻きつけられたコイルと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electromagnetic ultrasonic probe according to a first configuration of the present invention includes a cylindrical permanent magnet magnetized in a radial direction from an outer peripheral surface to an inner peripheral surface, and a periphery of the permanent magnet. And a coil wound around the direction.
本発明の第2の構成に係る電磁超音波探触子は、外周面から内周面への径方向に磁化された少なくとも1つの円弧状の永久磁石と、前記永久磁石の周方向を軸にして巻きつけられたコイルと、を備えることを特徴とする。 The electromagnetic ultrasonic probe according to the second configuration of the present invention includes at least one arc-shaped permanent magnet magnetized in the radial direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface, and the circumferential direction of the permanent magnet as an axis. And a coil wound around.
本発明の第3の構成に係る電磁超音波探触子は、外周面から内周面への径方向に磁化された少なくとも1つの永久磁石と、前記永久磁石の磁化された方向に対して垂直方向を軸にして巻きつけられたコイルと、を備えることを特徴とする。 The electromagnetic ultrasonic probe according to the third configuration of the present invention includes at least one permanent magnet magnetized in the radial direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface, and perpendicular to the magnetized direction of the permanent magnet. And a coil wound around the direction.
本発明の第4の構成に係る電磁超音波探触子は、上記第2または第3の構成に係る電磁超音波探触子において、前記永久磁石を周方向に複数配置したことを特徴とする。 An electromagnetic ultrasonic probe according to a fourth configuration of the present invention is characterized in that in the electromagnetic ultrasonic probe according to the second or third configuration, a plurality of the permanent magnets are arranged in the circumferential direction. .
本発明の第5の構成に係る超音波探傷装置は、上記第1ないし第4の構成の何れかに記載の電磁超音波探触子を複数備え、一部を超音波送信用とし、それ以外を超音波受信用としたことを特徴とする。 An ultrasonic flaw detector according to a fifth configuration of the present invention includes a plurality of electromagnetic ultrasonic probes according to any of the first to fourth configurations, a part for ultrasonic transmission, and the others Is for ultrasonic reception.
本発明の第6の構成に係る超音波探傷装置は、上記第1ないし第4の構成の何れかに記載の電磁超音波探触子を2個備え、これら2個の電磁超音波探触子間の距離をねじれ波の波長の1/4とすると共に、これら2個の電磁超音波探触子の送信コイルを流れる電流の周波数の位相をそれぞれ90度ずらすことを特徴とする。 An ultrasonic flaw detector according to a sixth configuration of the present invention includes two electromagnetic ultrasonic probes according to any one of the first to fourth configurations, and these two electromagnetic ultrasonic probes. The distance between them is ¼ of the wavelength of the torsional wave, and the phase of the frequency of the current flowing through the transmission coils of these two electromagnetic ultrasonic probes is shifted by 90 degrees.
本発明の第7の構成に係る超音波探傷方法は、上記第1ないし第4の構成の何れかに記載の電磁超音波探触子を探傷対象の表面に対して磁束密度が直交するように配置し、前記電磁超音波探触子の前記コイルに交流電流を流して前記探傷対象の表面に渦電流を誘導して、前記探傷対象に発生するローレンツ力により超音波を発生させ、前記超音波の反射エコーを前記電磁超音波探触子により検出することを特徴とする。 The ultrasonic flaw detection method according to the seventh configuration of the present invention is such that the magnetic flux density of the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of the first to fourth configurations is orthogonal to the surface of the flaw detection target. Arranging and inducing an eddy current on the surface of the flaw detection target by causing an alternating current to flow through the coil of the electromagnetic ultrasonic probe, and generating an ultrasonic wave by a Lorentz force generated on the flaw detection target. The reflected echo is detected by the electromagnetic ultrasonic probe.
本発明の第8の構成に係る超音波探傷方法は、上記第1ないし第4の構成の何れかに記載の電磁超音波探触子を複数使用し、複数の前記電磁超音波探触子の一部を超音波送信用に使用すると共に、それ以外の前記電磁超音波探触子を超音波受信用に使用することを特徴とする。 An ultrasonic flaw detection method according to an eighth configuration of the present invention uses a plurality of electromagnetic ultrasonic probes according to any one of the first to fourth configurations, and a plurality of the electromagnetic ultrasonic probes. A part is used for ultrasonic transmission, and the other electromagnetic ultrasonic probe is used for ultrasonic reception.
本発明の第9の構成に係る超音波探傷方法は、上記第1ないし第4の構成の何れかに記載の電磁超音波探触子を2個使用し、これら2個の電磁超音波探触子間の距離をねじれ波の波長の1/4とすると共に、これら2個の電磁超音波探触子の送信コイルを流れる電流の周波数の位相をそれぞれ90度ずらしてねじれ波を一方向にのみ伝播させることを特徴とする。 An ultrasonic flaw detection method according to a ninth configuration of the present invention uses two electromagnetic ultrasonic probes according to any one of the first to fourth configurations, and these two electromagnetic ultrasonic probes. The distance between the elements is set to ¼ of the wavelength of the torsion wave, and the phase of the frequency of the current flowing through the transmission coils of these two electromagnetic ultrasonic probes is shifted by 90 degrees, respectively, so that the torsion wave is only in one direction. It is characterized by propagating.
本発明の第10の構成に係る超音波探傷方法は、上記第1ないし第4の構成の何れかに記載の電磁超音波探触子を探傷対象の軸方向に対して斜めに配置することを特徴とする。 An ultrasonic flaw detection method according to a tenth configuration of the present invention includes disposing the electromagnetic ultrasonic probe according to any one of the first to fourth configurations obliquely with respect to an axial direction of a flaw detection target. Features.
本発明の電磁超音波探触子および超音波探傷装置ならびに超音波探傷方法によれば、ソレノイドコイルの製造が容易となり、低廉なコストで配管の欠陥や減肉を確実に検出することが可能となる。 According to the electromagnetic ultrasonic probe, the ultrasonic flaw detector, and the ultrasonic flaw detection method of the present invention, it becomes easy to manufacture a solenoid coil, and it is possible to reliably detect piping defects and thinning at a low cost. Become.
以下、本発明に係る電磁超音波探触子および超音波探傷装置ならびに超音波探傷方法の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of an electromagnetic ultrasonic probe, an ultrasonic flaw detector, and an ultrasonic flaw detection method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1を用いて第1実施形態を説明する。本第1実施形態に示された電磁超音波探触子Aは、外周面から内周面への径方向に磁化された円筒形状の永久磁石1とこの永久磁石1の周方向を軸にして巻回されたソレノイドコイル2から構成されている。そして、この電磁超音波探触子Aを使用する場合には、図1に示したように、探傷対象である配管3に対して磁束密度が加わるように設置して使用する。また、電磁超音波探触子Aは固定治具4を使用して、配管3に固定する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described with reference to FIG. The electromagnetic ultrasonic probe A shown in the first embodiment includes a cylindrical
このように構成された電磁超音波探触子Aにおいて、図2に基づいて、動作を説明する。図2は、図1の電磁超音波深触子Aの一部を拡大して示したものである。径方向に磁化された円筒状の永久磁石1により、探傷対象である配管表面に直交するように磁束密度5が加わる。次に、この永久磁石1に巻いたソレノイドコイル2に交流電流6を流すと、配管表面には、図2に示したように配管の軸方向に渦電流7が誘導される。
The operation of the electromagnetic ultrasonic probe A configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a part of the electromagnetic ultrasonic deep contact A shown in FIG. A magnetic flux density 5 is applied by the cylindrical
これら磁束密度5と渦電流7が直交して発生するので、配管3の周方向にはフレミングの左手の法則により、ローレンツ力8が発生する。このローレンツ力8は、交流電流6によって誘導された渦電流7によって発生するので時間的に変化する。したがって、このローレンツ力8により、交流電流6と同じ周波数の超音波が発生することとなる。しかも、発生したローレンツ力8の発生方向が、配管3の周方向であり、配管3の軸方向に振動成分を持たないので、純粋なねじれ振動を発生していることとなる。
Since the magnetic flux density 5 and the eddy current 7 are generated orthogonally, a Lorentz force 8 is generated in the circumferential direction of the
ここで、超音波の周波数が高く、波長が配管の板厚より短い場合には、通常の横波として配管の径方向に伝播することとなる。しかし、超音波の周波数が低く、波長が配管の板厚より長い場合には、配管の径方向には伝播せず、配管の軸方向に伝播することとなる。この場合、振動方向が配管周方向であり、伝搬方向が配管軸方向なので、ねじれ波となる。 Here, when the frequency of the ultrasonic wave is high and the wavelength is shorter than the plate thickness of the pipe, it propagates in the radial direction of the pipe as a normal transverse wave. However, when the frequency of the ultrasonic wave is low and the wavelength is longer than the thickness of the pipe, it does not propagate in the radial direction of the pipe but propagates in the axial direction of the pipe. In this case, since the vibration direction is the pipe circumferential direction and the propagation direction is the pipe axis direction, it becomes a torsional wave.
なお、上記説明は超音波発生の動作であるが、超音波を受信する動作は、図3に示したような逆のプロセスとなる。すなわち、図1および図2に示したような構成の電磁超音波探触子において、磁束密度(B)5が加わった状態で、ねじれ波が到達し、配管3の周方向に振動(V)9があれば、フレミングの右手の法則(E=V×B)によって、配管表面に電界(E)が発生する。この電界(E)によって、配管表面には、渦電流(J=σE、σは導電率)10が発生する。この電流(J)10によって、鎖交磁束11が発生する。この鎖交磁束11はソレノイドコイル2に鎖交するので、ソレノイドコイル2の両端には、この鎖交磁束11によりファラデーの法則に基づく電圧(Vout)が発生し、超音波を検出できる。したがって、図1および図2に示した電磁超音波探触子Aは、ねじれ波を送信できるとともに受信も可能である。
Although the above description is an operation of generating ultrasonic waves, the operation of receiving ultrasonic waves is a reverse process as shown in FIG. That is, in the electromagnetic ultrasonic probe having the configuration as shown in FIGS. 1 and 2, the torsional wave arrives with the magnetic flux density (B) 5 applied, and vibrates in the circumferential direction of the pipe 3 (V). If there is 9, an electric field (E) is generated on the pipe surface by Fleming's right-hand rule (E = V × B). This electric field (E) generates an eddy current (J = σE, σ is conductivity) 10 on the pipe surface. This current (J) 10 generates linkage flux 11. Since this interlinkage magnetic flux 11 interlinks with the
上記の構成を有する電磁超音波探触子Aを使用する場合が図4に示されている。図4において、電磁超音波探触子Aによりねじれ波12を発生させる。配管3に減肉や欠陥13がある場合、減肉または欠陥の箇所でねじれ波12が反射し、その反射エコー14を電磁超音波探触子Aで検出する。このようにして、配管内の減肉発生箇所や欠陥の発生箇所を検出することができる。
FIG. 4 shows a case where the electromagnetic ultrasonic probe A having the above configuration is used. In FIG. 4, a
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態の電磁超音波探触子Bについて図5を用いて説明する。図5において、電磁超音波探触子Bは、外周面から内周面への径方向に磁化された円弧状の永久磁石15とこの永久磁石15の周方向を軸にして巻いたソレノイドコイル2から構成される。図5に示した構成の電磁超音波探触子Bの動作は、図1および図2に示した第1実施形態の電磁超音波探触子Aと同じである。すなわち、径方向に磁化された円弧状の永久磁石15により、図5に示したように配管の径方向に磁束密度16が加わる。次に、この永久磁石15に巻いたソレノイドコイル2に交流電流6を流すと、配管表面には、図5に示したように配管の軸方向に渦電流7が誘導される。これら磁束密度16と渦電流7が直交しているので、配管3の周方向にはフレミングの左手の法則により、ローレンツ力17が発生する。
(Second Embodiment)
Next, the electromagnetic ultrasonic probe B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, an electromagnetic ultrasonic probe B includes an arc-shaped permanent magnet 15 magnetized in a radial direction from an outer peripheral surface to an inner peripheral surface, and a
このローレンツ力17は、交流電流6によって誘導された渦電流7によって発生するので時間的に変化する。したがって、このローレンツ力17により、交流電流6と同じ周波数の超音波が発生することとなる。しかも、発生したローレンツ力17の発生方向が、配管3の周方向であり、配管3の軸方向に振動成分を持たないので、純粋なねじれ振動を発生していることとなる。
Since the Lorentz force 17 is generated by the eddy current 7 induced by the alternating current 6, it changes over time. Therefore, this Lorentz force 17 generates an ultrasonic wave having the same frequency as the alternating current 6. In addition, the direction in which the generated Lorentz force 17 is generated is the circumferential direction of the
ここで、第1実施形態でも述べたが、超音波の周波数が高く、波長が配管の板厚より短い場合には、通常の横波として配管の径方向に伝播することとなる。しかし、超音波の周波数が低く、波長が配管の板厚より長い場合には、配管の径方向には伝播せず、配管の軸方向に伝播することとなる。この場合、振動方向が配管周方向であり、伝搬方向が配管軸方向なので、ねじれ波となる。 Here, as described in the first embodiment, when the frequency of the ultrasonic wave is high and the wavelength is shorter than the plate thickness of the pipe, it propagates as a normal transverse wave in the radial direction of the pipe. However, when the frequency of the ultrasonic wave is low and the wavelength is longer than the thickness of the pipe, it does not propagate in the radial direction of the pipe but propagates in the axial direction of the pipe. In this case, since the vibration direction is the pipe circumferential direction and the propagation direction is the pipe axis direction, it becomes a torsional wave.
また、超音波の受信も第1実施形態と全く同様の動作によりなされるので、ここでは省略する。図5に示した第2実施形態の電磁超音波探触子も、第1実施形態と同様に超音波の送信と受信が可能である。さらに、図4に示した第1実施形態と同様にして配管内の減肉発生箇所や欠陥発生箇所の検出を行なう。 The reception of ultrasonic waves is performed by the same operation as in the first embodiment, and is omitted here. The electromagnetic ultrasonic probe of the second embodiment shown in FIG. 5 can transmit and receive ultrasonic waves as in the first embodiment. Further, the occurrence of the thinning in the pipe and the occurrence of the defect are detected in the same manner as in the first embodiment shown in FIG.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る電磁超音波探触子について図6を用いて説明する。図6において、第2実施形態に示した電磁超音波探触子Bを複数個配管3の周方向に配列する。そして、それら電磁超音波探触子Bを直列または並列に接続してねじれ波の送受信を行なう。
(Third embodiment)
Next, an electromagnetic ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, a plurality of electromagnetic ultrasonic probes B shown in the second embodiment are arranged in the circumferential direction of the
このようにすれば、第2実施形態に示した電磁超音波深触子Bで送信強度が不足した場合でも、複数個使用することで送信強度を向上させることができる。また、受信した超音波エコーも使用した電磁超音波探触子Bの数だけ大きくできるので、受信感度も向上する。 In this way, even when the transmission intensity is insufficient with the electromagnetic ultrasonic probe B shown in the second embodiment, it is possible to improve the transmission intensity by using a plurality. Further, since the received ultrasonic echoes can be increased by the number of electromagnetic ultrasonic probes B that use them, the reception sensitivity is also improved.
この第3実施形態において、少ない電磁超音波探触子で十分な超音波エコーレベルが得られれば、電磁超音波探触子のコストダウンが図られる。 In the third embodiment, if a sufficient ultrasonic echo level can be obtained with a small number of electromagnetic ultrasonic probes, the cost of the electromagnetic ultrasonic probe can be reduced.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に係る電磁超音波探触子Cについて、図7を用いて説明する。図7において、電磁超音波探触子Cは、配管表面3に対して垂直方向に磁化された直方体の永久磁石18とこの永久磁石18の磁化された方向に対して垂直方向を軸にして巻いたソレノイドコイル2から構成される。図7に示した電磁超音波探触子Cの動作は、図1ないし図4に示した電磁超音波探触子A、図5および図6に示した電磁超音波探触子Bと同様であるので省略する。また、超音波の受信も、第1実施形態と全く同様の動作によりなされるのでこれも省略する。
(Fourth embodiment)
Next, an electromagnetic ultrasonic probe C according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 7, an electromagnetic ultrasonic probe C is wound around a rectangular parallelepiped
すなわち、発生したローレンツ力17の発生方向が、配管3の周方向であり、配管3の軸方向に振動成分を持たないので、純粋なねじれ振動を発生していることとなる。ここで、第1実施形態と同様に、超音波の周波数が高く、波長が配管の板厚より短い場合には、通常の横波として配管の径方向に伝播することとなる。しかし、超音波の周波数が低く、波長が配管の板厚より長い場合には、配管の径方向には伝播せず、配管の軸方向に伝播することとなる。この場合、振動方向が配管周方向であり、伝搬方向が配管軸方向なので、ねじれ波となる。
That is, the direction in which the generated Lorentz force 17 is generated is the circumferential direction of the
また、超音波の受信も第1実施形態と全く同様の動作によりなされるので、ここでの説明は省略する。図7に示した電磁超音波探触子Cも、第1実施形態と同様に超音波の送信と受信が可能である。さらに、図4に示した第1実施形態と同様にして配管内の減肉発生箇所や欠陥発生箇所13の検出を行なう。
In addition, since reception of ultrasonic waves is performed by the same operation as in the first embodiment, description thereof is omitted here. The electromagnetic ultrasonic probe C shown in FIG. 7 can transmit and receive ultrasonic waves as in the first embodiment. Furthermore, the thinning occurrence location and the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態に係る電磁超音波探触子について図8を用いて説明する。図8において、第4実施形態に示した電磁超音波探触子Cを複数個配管の周方向に配列する。そして、それら電磁超音波探触子Cを直列または並列に接続してねじれ波の送受信を行なっている。このようにすれば、第4実施形態に示した電磁超音波探触子で送信強度が不足した場合でも、複数個使用することで送信強度を向上させることができる。また、受信した超音波エコーも使用した電磁超音波探触子の数だけ大きくできるので、受信感度も向上する。
(Fifth embodiment)
Next, an electromagnetic ultrasonic probe according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 8, a plurality of electromagnetic ultrasonic probes C shown in the fourth embodiment are arranged in the circumferential direction of the pipe. These electromagnetic ultrasonic probes C are connected in series or in parallel to transmit and receive torsional waves. In this way, even when the transmission intensity of the electromagnetic ultrasonic probe shown in the fourth embodiment is insufficient, the transmission intensity can be improved by using a plurality of transmissions. Further, since the received ultrasonic echoes can be increased by the number of electromagnetic ultrasonic probes that use them, the reception sensitivity is also improved.
第5実施形態において、少ない電磁超音波探触子で十分な超音波エコーレベルが得られれば、電磁超音波探触子のコストダウンが図られる。 In the fifth embodiment, if a sufficient ultrasonic echo level can be obtained with a small number of electromagnetic ultrasonic probes, the cost of the electromagnetic ultrasonic probe can be reduced.
また、第1実施形態ないし第5実施形態の電磁超音波探触子を2個使用し、しかもこれらの電磁超音波深触子を隣接させて設置し、一方を超音波送信用、他方を超音波受信用とした超音波探傷装置であっても良い。 Also, two electromagnetic ultrasonic probes of the first to fifth embodiments are used, and these electromagnetic ultrasonic probes are installed adjacent to each other, one for ultrasonic transmission and the other for ultrasonic transmission. It may be an ultrasonic flaw detector for receiving sound waves.
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態に係る超音波探傷装置及びその方法について図9を用いて説明する。図9は第1実施形態ないし第5実施形態の電磁超音波探触子を2個、配列したことを示している。しかも図9において、2つの電磁超音波探触子間の距離を発生するねじれ波の波長の1/4とする。
(Sixth embodiment)
Next, an ultrasonic inspection apparatus and method according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows that two electromagnetic ultrasonic probes according to the first to fifth embodiments are arranged. Moreover, in FIG. 9, it is assumed that the distance between two electromagnetic ultrasonic probes is ¼ of the wavelength of the torsion wave that generates the distance.
このときの電磁超音波探触子の動作について図10(a)〜(d)を用いて説明する。図10(a)において、電磁超音波深触子の一方を♯1として、電磁超音波深触子♯1と1/4波長離して設置したもう一方の電磁超音波深触子を♯2とする。電磁超音波探触子♯1に、電流値が0から徐々に増加する正弦波の交流電流を流すと、ねじれ波19a、19bは、図10(b)に示したように、振幅が0から徐々に増加するとともに、配管の右側と左側に対称に伝播する。
The operation of the electromagnetic ultrasonic probe at this time will be described with reference to FIGS. In FIG. 10 (a), one of the ultrasonic ultrasonic transducers is set as # 1, and the other ultrasonic ultrasonic transducer installed at a quarter wavelength away from the electromagnetic
次に、電磁超音波探触子♯2に正弦波の交流電流であって、しかも、電磁超音波探触子♯1に対して、位相が90度異なる正弦波の交流電流を流すと、ねじれ波20a、20bは図10(c)に示したように、振幅が最大値から始まり、配管の右側と左側に対称に伝播する。したがって、配管3の上では、これら2つのねじれ波19a、19b、20a、20bが加算されるので、結局、図10(d)に示したように、配管3の右側では、電磁超音波探触子♯1と電磁超音波探触子♯2で発生したねじれ波21aが同相となって重なり合うことになる。
Next, when a sinusoidal alternating current that flows through the electromagnetic
しかし、配管の左側では、電磁超音波探触子♯1と電磁超音波探触子♯2で発生したねじれ波21bが逆相となり、打ち消し合う。したがって、このような構成および交流電流の位相関係で電磁超音波探触子♯1と電磁超音波探触子♯2を動作させれば、一方向に伝播するねじれ波21aを発生させることができる。一方向に伝播するねじれ波を使えば、超音波の強度が加算されることとなるので、配管減肉や欠陥からの反射エコーのレベルを向上させることができる。
However, on the left side of the piping, the
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態に係る超音波探傷方法について図11を用いて説明する。第7実施形態は、エルボ配管22、曲率のある配管22に適用する場合の実施例である。図11(a)において、第7実施形態は、第1実施形態ないし第5実施形態の電磁超音波探触子および第6実施形態の超音波探傷装置をエルボ配管22が接続されている配管3に設置し、エルボ配管22からのねじれ波の入射と反射を模式的に示したものである。電磁超音波探触子によって発生したねじれ波23は、波面24が配管軸方向に直角であり、電磁超音波探触子を設置した配管3を反射することなく伝播し、エルボ配管22に入る。
(Seventh embodiment)
Next, an ultrasonic flaw detection method according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7th Embodiment is an Example in the case of applying to the
次に、最初に曲率が大きく変わる(1)の箇所でねじれ波の波面25とエルボ配管22の曲率が異なるためねじれ波は反射する。さらに、(2)および(3)の端面でも反射する。以上、説明したように、エルボ配管等、曲率のある配管では、曲率が変わるところで、ねじれ波は反射することとなる。したがって、図11(a)の箇所に配管減肉や欠陥があれば、曲率部からの反射エコーと重なってしまい、配管減肉や欠陥を識別できなくなる。
Next, since the curvatures of the
これに対し、図11(b)のように、電磁超音波探触子を約45度傾けて配管3に設置する。この場合、ねじれ波の波面26は、配管軸方向に約45度傾く。このねじれ波は、直管部を反射することなく伝播し、エルボ配管22に入る。次に、最初に曲率が大きく変わる(1)の箇所でも波面27の傾き角とエルボ配管22の曲率が同じであるので、(a)のように反射は起こらず、そのまま伝播することとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 11B, the electromagnetic ultrasonic probe is installed in the
さらに、ねじれ波が端面(2)と(3)に到達した場合には、これらの端面で反射する。したがって、図11(b)に示した取り付け方法にすれば、エルボ配管22の端面でのみねじれ波の反射が起きるので、(1)の箇所に配管減肉や欠陥があっても検出できることとなる。
Further, when the torsional waves reach the end faces (2) and (3), they are reflected by these end faces. Therefore, if the attachment method shown in FIG. 11B is used, the torsional wave is reflected only at the end face of the
A,B,C 電磁超音波探触子
1 永久磁石
2 ソレノイドコイル
3 配管
6 交流電流
22 エルボ配管
23 ねじれ波
A, B, C Electromagnetic
Claims (10)
前記永久磁石の周方向を軸にして巻きつけられたコイルと、
を備えることを特徴とする電磁超音波探触子。 A cylindrical permanent magnet magnetized in the radial direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface;
A coil wound around the circumferential direction of the permanent magnet;
An electromagnetic ultrasonic probe comprising:
前記永久磁石の周方向を軸にして巻きつけられたコイルと、
を備えることを特徴とする電磁超音波探触子。 At least one arc-shaped permanent magnet magnetized in the radial direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface;
A coil wound around the circumferential direction of the permanent magnet;
An electromagnetic ultrasonic probe comprising:
前記永久磁石の磁化された方向に対して垂直方向を軸にして巻きつけられたコイルと、
を備えることを特徴とする電磁超音波探触子。 At least one permanent magnet magnetized in the radial direction from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface;
A coil wound around a direction perpendicular to the magnetized direction of the permanent magnet;
An electromagnetic ultrasonic probe comprising:
一部を超音波送信用とし、それ以外を超音波受信用としたことを特徴とする超音波探傷装置。 A plurality of the electromagnetic ultrasonic probes according to any one of claims 1 to 4,
An ultrasonic flaw detector characterized in that a part is for ultrasonic transmission and the other is for ultrasonic reception.
これら2個の電磁超音波探触子間の距離をねじれ波の波長の1/4とすると共に、これら2個の電磁超音波探触子の送信コイルを流れる電流の周波数の位相をそれぞれ90度ずらすことを特徴とする超音波探傷装置。 Two electromagnetic ultrasonic probes according to any one of claims 1 to 4 are provided,
The distance between the two electromagnetic ultrasonic probes is ¼ of the wavelength of the torsional wave, and the phase of the frequency of the current flowing through the transmission coils of these two electromagnetic ultrasonic probes is 90 degrees. Ultrasonic flaw detector characterized by shifting.
前記電磁超音波探触子の前記コイルに交流電流を流して前記探傷対象の表面に渦電流を誘導して、前記探傷対象に発生するローレンツ力により超音波を発生させ、
前記超音波の反射エコーを前記電磁超音波探触子により検出することを特徴とする超音波探傷方法。 The electromagnetic ultrasonic probe according to any one of claims 1 to 4 is arranged so that a magnetic flux density is orthogonal to a surface of a flaw detection target,
An alternating current is passed through the coil of the electromagnetic ultrasonic probe to induce an eddy current on the surface of the flaw detection target, and an ultrasonic wave is generated by a Lorentz force generated on the flaw detection target,
An ultrasonic flaw detection method, wherein the reflected echo of the ultrasonic wave is detected by the electromagnetic ultrasonic probe.
複数の前記電磁超音波探触子の一部を超音波送信用に使用すると共に、それ以外の前記電磁超音波探触子を超音波受信用に使用することを特徴とする超音波探傷方法。 A plurality of electromagnetic ultrasonic probes according to any one of claims 1 to 4 are used,
An ultrasonic flaw detection method characterized in that a part of the plurality of electromagnetic ultrasonic probes is used for ultrasonic transmission and the other electromagnetic ultrasonic probes are used for ultrasonic reception.
これら2個の電磁超音波探触子間の距離をねじれ波の波長の1/4とすると共に、これら2個の電磁超音波探触子の送信コイルを流れる電流の周波数の位相をそれぞれ90度ずらしてねじれ波を一方向にのみ伝播させることを特徴とする超音波探傷方法。 Two electromagnetic ultrasonic probes according to any one of claims 1 to 4 are used,
The distance between the two electromagnetic ultrasonic probes is ¼ of the wavelength of the torsional wave, and the phase of the frequency of the current flowing through the transmission coils of these two electromagnetic ultrasonic probes is 90 degrees. An ultrasonic flaw detection method characterized in that a torsion wave is propagated in only one direction by shifting.
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