JP2016024169A - 渦電流探傷プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】管内で探傷部本体を回転させる必要がなく、一度の挿入で管の周方向の探傷を行うことができる、渦電流検出プローブを提供する。【解決手段】被検査体である管１００に挿入される渦電流探傷プローブ１０において、円柱状の探傷部本体１と、探傷部本体１の周面に巻回された励磁コイル２と、励磁コイル２上に設けられた検出コイル３と、を備えており、検出コイル３は、探傷部本体１の周方向全周に亘って複数配設されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、被検査体である管に挿入される渦電流探傷プローブに関するものである。

従来、被検査体である管に挿入され、前記管の傷を探傷する、渦電流探傷プローブでは、探傷部本体の周面に励磁コイルが配置され、前記励磁コイル上に検出コイルが配置されている。そして、管に渦電流探傷プローブを挿入し、励磁コイルに電流を流して渦電流を発生させる。ここで、管の励磁コイル上に位置する部分に傷が存在すると、渦電流に変化が生じ、その変化を検出コイルで検出することによって、渦電流探傷プローブは、管の傷を探傷するようになっている。例えば、特許文献１では、金属材料の水素脆化を渦電流探傷法で探傷する際の渦電流探傷プローブが開示されており、この渦電流探傷プローブは、励磁コイルの外周面に単一の検出コイルが配置されるようになっている。

特開２０１０−５４４１４号公報

しかし、特許文献１のような渦電流探傷プローブでは、管の周方向の全域に亘って探傷するためには、探傷部本体を、検出コイルの周方向位置を変化させて複数回管の内部に挿入して探傷する、又は、探傷部本体を、管に挿入後、管内で管の周方向に回転させて探傷する、という必要がある。ここで、探傷部本体を複数回管の内部に挿入する場合、探傷部本体の挿入、引き抜きの回数が増加し、取り扱いの複雑化、探傷時間の増加が見込まれる。一方、探傷部本体を管内で回転させる場合、渦電流探傷プローブの構造が複雑化し、渦電流探傷プローブのコストの増加が見込まれる。

そこで本発明の目的は、管内で探傷部本体を回転させる必要がなく、一度の挿入で管の周方向の探傷を行うことができる、渦電流検出プローブを提供することである。

本発明は、被検査体である管に挿入される渦電流探傷プローブにおいて、円柱状の探傷部本体と、前記探傷部本体の周面に巻回された励磁コイルと、前記励磁コイル上に設けられた検出コイルと、を備えており、前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向全周に亘って複数配設されていることを特徴とする。

前記構成によれば、検出コイルが探傷部本体の周方向全周に亘って複数配設されているので、被検査体である管内で探傷部本体を回転させる必要がなく、一度の挿入で管の周方向の探傷を行うことができる。

本発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向において、前記検出コイル間に隙間がないように配設されている。
（２）前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向において、軸方向から見て、一部が重なるように配設されている。
（３）前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向において、千鳥配置で配設されている。
（４）前記検出コイルは、６個設けられている。
（５）前記渦電流探傷プローブは、前記管の水素脆化を検出するようになっている。

前記構成（１）によれば、探傷部本体の周方向において、検出コイル間に隙間がないので、管の周方向における探傷の精度を向上させることができる。

前記構成（２）によれば、検出コイルは、探傷部本体の周方向において、軸方向から見て、一部が重なるように配設されているので、管の周方向における探傷の精度を向上させることができる。

前記構成（３）は、検出コイルの配置の具体例であり、本構成によれば、管の周方向における探傷の精度を向上させることができる。

前記構成（４）は、検出コイルの具体的な個数であり、本構成によれば、適当な検出コイルの個数で、管の周方向における探傷の精度を確保できる。

前記構成（５）は、渦電流探傷プローブの具体的な使用形態である。水素脆化による傷は、通常の割れと比べて渦電流の変化が小さく検出が難しいが、本構成によれば、検出の難しい水素脆化をより精度良く検出することができる。

要するに本発明によると、管内で探傷部本体を回転させる必要がなく、一度の挿入で管の周方向の探傷を行うことができる、渦電流検出プローブを提供できる。

本発明の第１実施形態に係る渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置の概略図である。 図１の励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。 図２のIII-III断面図である。 本発明の第２実施形態に係る渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。 図５のVI-VI断面図である。 検出コイルが２個設けられる場合の渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。 図７のVIII-VIII断面図である。 検出コイルが４個設けられる場合の渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。 図９のX-X断面図である。 検出コイルが８個設けられる場合の渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。 図１１のXII-XII断面図である。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置の概略図である。図１に示されるように、渦電流探傷プローブ１０は、被検査体である管１００の管内に挿入され、管１００の内面を走査するようになっている。渦電流探傷プローブ１０は、円柱状の探傷部本体１と、探傷部本体１の周面に巻回された励磁コイル２と、励磁コイル２上に設けられた検出コイル３と、を備えている。渦電流探傷装置９０は、渦電流探傷プローブ１０と、渦電流探傷プローブ１０の励磁コイル２に励磁電流を供給する励磁器９１と、渦電流探傷プローブ１０の検出コイル３から検出信号を取得して被検査体である管１００の傷を検出する検出器９２と、を備えており、渦電流探傷プローブ１０と励磁器９１、検出器９２とは、ケーブル９３で接続されている。

探傷部本体１の軸方向両端部には摺動材４、５が取り付けられている。摺動材４、５は、探傷部本体１の外径に対して適当なギャップを有する内径を備えており、前記ギャップによって、励磁コイル２部を保護し、さらに、渦電流探傷プローブ１０による安定した探傷を確保できるようになっている。なお、摺動材４、５によって、渦電流探傷プローブ全体の外形を規定するようになっている。渦電流探傷プローブ１０は、全体として円柱形状を有しており、軸方向の全長は約１５０ｍｍ、直径は約１５．５ｍｍである。

渦電流探傷プローブ１０は、特に、被検査体である管１００の水素脆化を検出するためのプローブである。水素脆化を渦電流探傷によって検出するためには、渦電流探傷プローブ１０を含む渦電流探傷装置９０を校正するために、基準試験材を用いることが必要である。この基準試験材としては、特許文献１に記載されているように、基準となる吸蔵水素量の水素脆化部のリサージュ波形と同等のリサージュ波形を示す欠陥の形状を求め、この形状の人工欠陥を設けた試験材を用いることが好ましい。

図２は、図１の励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図であり、図３は、図２のIII-III断面図である。図１〜図３に示されるように、励磁コイル２は、探傷部本体１の軸方向中央部において、探傷部本体１の周面に、直径約０．２ｍｍの巻線を、周方向に略均等かつ略平行に約２００回巻回して２層巻きで形成されている。また、励磁コイル２は、軸方向に約２４ｍｍの幅を有している、ボビン型コイルである。

検出コイル３は、パンケーキ型コイルであり、励磁コイル２の軸方向中央部上に、探傷部本体１の周方向全周に亘って複数配設されている。検出コイル３は、直径約０．０３ｍｍの巻線を１４０回巻回して円形となるように形成されており、検出コイル３の直径は約３ｍｍ、励磁コイル２からの高さは約０．３ｍｍである。そして、検出コイル３は、探傷部本体１の周方向において、検出コイル３間に隙間がないように配設されている。

渦電流探傷プローブ１０による被検査体である管１００の傷を検出する方法について、以下に説明する。

渦電流探傷プローブ１０は、被検査体である管１００の管内に挿入され、管１００の内面を走査する。渦電流探傷装置９０は、渦電流探傷プローブ１０の励磁コイル２へ励磁器９１から励磁電流（交流電流）を供給して励磁磁場を形成し、この励磁磁場によって管１００の内面に渦電流を発生させる。管１００の内面に傷がある場合、この渦電流が傷によって変化するので、渦電流の分布の変化による２次的な磁場の変化を検出コイル３が検出することによって、検出コイル３の検出信号から検出器９２が管１００の傷を検出する。

本実施形態によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）検出コイル３が探傷部本体１の周方向全周に亘って複数配設されているので、被検査体である管１００の管内で探傷部本体１を回転させる必要がなく、一度の挿入で管１００の周方向の探傷を行うことができる。

（２）探傷部本体１の周方向において、検出コイル３間に隙間がないので、管１００の周方向における探傷の精度を向上させることができる。

（３）渦電流探傷プローブ１０によって水素脆化をより精度良く検出することができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図である。本実施形態と前記第１実施形態とは、検出コイル３の配置が異なっており、その他の構成は同じである。このため、本実施形態の説明においては、前記第１実施形態と同じ部品及び部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。

図４に示されるように、検出コイル３は、探傷部本体１の周方向において、軸方向から見て、一部が重なるように千鳥配置で配設されている。具体的には、探傷部本体１の周方向において隣り合う検出コイル３は、探傷部本体１の軸方向に所定量Ａ（例えば検出コイル３の直径分の距離以下）ずれて配置されるようになっている。

本実施形態によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）検出コイル３は、探傷部本体１の周方向において、軸方向から見て、一部が重なるように千鳥配置で配設されているので、管１００の周方向における探傷の精度を向上させることができる。

（２）探傷部本体１の周方向において、検出コイル３間に隙間がないように設ける場合と比べて、管１００の周方向における探傷の精度を向上させながら、検出コイル３の寸法を大きくすることができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図であり、図６は、図５のVI-VI断面図である。本実施形態と前記第１実施形態及び前記第２実施形態とは、検出コイル３の配置が異なっており、その他の構成は同じである。このため、本実施形態の説明においては、前記第１実施形態及びと同じ部品及び部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。

図５及び図６に示されるように、検出コイル３は、探傷部本体１の周方向において、６個設けられている。渦電流探傷プローブ１０の直径が１５．５ｍｍ程度であり、そして、検出コイル３の直径が３〜５ｍｍ程度であり、検出コイル３が６個設けられる場合、探傷部本体１の周方向において、検出コイル３間に隙間Ｄが形成されることとなるが、隙間Ｄが検出コイル３の直径程度以下である場合、管１００の周方向における探傷の精度を確保できる。

本実施形態によれば、次のような効果を発揮できる。
検出コイル３は、６個設けられているので、検出コイル３の数を適当な数に抑制しながら、管１００の周方向における探傷の精度を確保できる。

（その他の変形例）
図７は、検出コイルが２個設けられる場合の渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図であり、図８は、図７のVIII-VIII断面図である。図９は、検出コイルが４個設けられる場合の渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図であり、図１０は、図９のX-X断面図である。図１１は、検出コイルが８個設けられる場合の渦電流探傷プローブの励磁コイル及び検出コイル部分の拡大図であり、図１２は、図１１のXII-XII断面図である。なお、検出コイル３の数は２個以上が好ましく、検出精度の観点からは、探傷部本体１の周方向において、検出コイル３間に隙間がないことが好ましい。

上記実施形態では、検出コイル３は、パンケーキ型コイルであるが、それに限定されず、矩形コイルや楕円形コイルであっても良い。また、検出コイルは、これらのコイル形状を組み合わせたものでも良い。ただし、複数の検出コイルは、それぞれ同じ形状を備えていることが好ましい。

上記実施形態では、渦電流探傷プローブ１０は、被検査体である管１００の水素脆化を検出するためのプローブであるが、それに限定されず、疲労によるき裂や孔食等を検出するものであっても良い。

本発明は、上記実施形態で説明した構成には限定されず、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱することなく、当業者が考え得る各種変形例を含むことができる。

本発明では、管内で探傷部本体を回転させる必要がなく、一度の挿入で管の周方向の探傷を行うことができる、渦電流検出プローブを提供できるので、産業上の利用価値が大である。

１ 探傷部本体
２ 励磁コイル
３ 検出コイル
４ 摺動材
５ 摺動材
１０ 渦電流探傷プローブ
１１ ケーブル
９０ 渦電流探傷装置
９１ 励磁器
９２ 検出器
９３ ケーブル
１００ 管

Claims (6)

1. 被検査体である管に挿入される渦電流探傷プローブにおいて、
   円柱状の探傷部本体と、
   前記探傷部本体の周面に巻回された励磁コイルと、
   前記励磁コイル上に設けられた検出コイルと、を備えており、
   前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向全周に亘って複数配設されていることを特徴とする、渦電流探傷プローブ。
2. 前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向において、前記検出コイル間に隙間がないように配設されている、請求項１記載の渦電流探傷プローブ。
3. 前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向において、軸方向から見て、一部が重なるように配設されている、請求項１記載の渦電流探傷プローブ。
4. 前記検出コイルは、前記探傷部本体の周方向において、千鳥配置で配設されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の渦電流探傷プローブ。
5. 前記検出コイルは、６個設けられている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の渦電流探傷プローブ。
6. 前記渦電流探傷プローブは、前記管の水素脆化を検出するようになっている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の渦電流探傷プローブ。

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