JP2017026354A - 欠陥測定方法、欠陥測定装置、および検査プローブ - Google Patents
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Abstract
Description
また、渦流探傷用センサによる測定データの取得と磁気センサによる測定データの取得とを並行して行うことができるので、作業効率を向上させることができる。
図1は、検査プローブ100の断面模式図である。また、図2は図1に示したA−A断面の断面図である。
図16は、従来から行われている漏洩磁束法(MFL;Magnetic Flux Leakage)と本実施形態で用いる磁束抵抗法(MFR;Magnetic Flux Resistance)との違いを示す説明図である。
図4は、本実施形態にかかる減肉測定装置200の構成を示すブロック図である。また、図5は、本実施形態における減肉判定処理の概要を示す説明図である。
図6は、本実施形態における減肉検査処理の流れを示すフローチャートである。
d=r−{r2−S・360/(π・θ)}1/2
より算出することができる。
d={(r−t)2+S・360/(π・θ)}1/2−(r−t)
より算出することができる。
(1−5−1.内面減肉の評価例)
図14の(a)は、内面減肉が生じている外径27.2mm、肉厚2.6mmのSTB管(磁性体管)を検査したときの各ホール素子11の出力電圧をプロットしたグラフである。
<代表的な減肉部の評価結果>
(1)減肉面判定結果:内面減肉
(2)各ホール素子11の出力電圧の合計値V_sum=1.19V
(3)断面欠損率S=16.7%(35.9mm2)(a=16.163、b=2.5)
(4)周方向の減肉範囲θ=110°
(内面減肉であることから第2算出方法により減肉範囲θを算出した。すなわち、図14の(b)に示すようにL1,L2を求め、L2/L1=1.96を算出した。そして、L2/L1を基準減肉の減肉範囲(56.3°)に乗算することにより、上記評価例の減肉範囲θ=56.3×1.96≒110°を算出した。)
(5)減肉深さd=1.6mm
(内面減肉であることから、d={(r−t)2+S・360/(π・θ)}1/2−(r−t)より減肉深さdを算出した。)
(1−5−2.外面減肉の評価例)
図15の(a)は、外面減肉が生じている外径25.4mm、肉厚2.0mmのSTB管(磁性体管)を検査したときの各ホール素子11の出力電圧をプロットしたグラフである。
<代表的な減肉部の評価結果>
(1)減肉面判定結果:外面減肉
(2)各ホール素子11の出力電圧の合計値V_sum=0.27V
(3)断面欠損率S=4.4%(6.5mm2)(a=16.163)
(4)減肉範囲θ=51.3°
(外面減肉であるが、Vall<3.0Vなので第2算出方法により減肉範囲θを算出した。すなわち、図15の(b)に示すようにL1,L2を求め、L2/L1=1.14を算出した。そして、L2/L1を基準減肉の減肉範囲(45.0°)に乗算することにより、上記評価例の減肉範囲θ=45.0×1.14≒51.3°を算出した。)
(5)減肉深さd=0.69mm
(外面減肉であることから、d=r−{r2−S・360/(π・θ)}1/2より減肉深さdを算出した。)
(1−6.まとめ)
以上のように、本実施形態では、検査プローブ100は、第3磁石4と、第3磁石4と磁性体管とが形成する磁気回路上に配置され、当該磁気回路を流れる磁束密度を検知するホール素子11とを備えており、この検査プローブ100を磁性体管内で軸方向に沿って移動させたときのホール素子11の出力信号に基づいて磁性体管の減肉の定量的評価を行う。この際、減肉が磁性体管の内面側に生じているか裏面側に生じているか(内面減肉か外面減肉か)に応じて、内面減肉用の評価アルゴリズムまたは外面減肉用の評価アルゴリズムを適用して減肉の定量的評価を行う。
2 第1磁石
3 第2磁石
4 第3磁石
5 励磁・検出コイル(渦流探傷用センサ)
11 ホール素子(磁気センサ)
20 減肉判定処理部(欠陥判定処理部)
30 渦流探傷部
31 第1検出部
32 第1記憶部
33 渦流探傷演算部
34 検出位置特定部
35 減肉面判定部(欠陥面判定部)
40 磁束抵抗探傷部
41 第2検出部
42 第2記憶部
43 磁束抵抗演算部
44 検出位置特定部
45 断面欠損率算出部
46 形状パラメータ算出部
47 減肉範囲算出部(欠陥範囲算出部)
48 算出部
100 検査プローブ
200 減肉測定装置(欠陥測定装置)
P 磁性体管(磁性体部材)
Claims (15)
- 磁性体部材の欠陥測定方法であって、
磁石と、前記磁石および前記磁性体部材が形成する磁気回路上に配置され、当該磁気回路を流れる磁束密度を検知する磁気センサとを備える検査プローブを用い、前記磁気センサの出力を測定する測定工程と、
欠陥が前記磁性体部材における前記検査プローブとの対向面である表面に生じている表面欠陥であるのか、当該対向面の裏面に生じている裏面欠陥であるのかを判定する欠陥面判定工程と、
表面欠陥および裏面欠陥のそれぞれについて予め設定された評価アルゴリズムのうち、前記欠陥面判定工程の判定結果に応じた評価アルゴリズムを前記出力信号に適用することにより、前記磁性体部材の欠陥の定量的評価を行う評価工程とを含むことを特徴とする欠陥測定方法。 - 前記磁性体部材の渦流探傷検査を行う渦流探傷工程を含み、
前記欠陥面判定工程では、
前記渦流探傷検査の結果に基づいて欠陥が前記磁性体部材の表裏いずれの面に存在するのかを判定することを特徴とする請求項1に記載の欠陥測定方法。 - 前記検査プローブは、
前記磁性体部材との対向面に沿ってハルバッハ配列を成すように配置されている複数の磁石と、
前記複数の磁石のうちのハルバッハ配列の中央部に配置されている磁石における前記磁性体部材との対向面側に配置されている、前記渦流探傷検査を行うための渦流探傷用センサとを備え、
前記磁気センサは、前記複数の磁石のうちのハルバッハ配列の端部に配置されている磁石および前記磁性体部材が形成する磁気回路上に配置され、当該磁気回路を流れる磁束密度を検知することを特徴とする請求項2に記載の欠陥測定方法。 - 前記磁性体部材は磁性体管であり、
前記測定工程では、前記検査プローブを前記磁性体管内で当該磁性体管の軸方向に沿って移動させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の欠陥測定方法。 - 前記磁気センサは、磁束密度に応じた電圧値を出力し、
前記評価工程は、前記磁性体管の軸方向に垂直な断面における断面積に対する欠損した断面積の比率である断面欠損率を算出する断面欠損率算出工程を含み、
前記断面欠損率算出工程では、
試験用磁性体管に形成された複数種類の欠陥を前記各磁気センサにより測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値の合計値と試験用磁性体管に形成された前記各欠陥の実際の断面欠損率との関係に基づいて予め設定された断面欠損率算出式と、前記磁性体管を測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値の合計値とに基づいて前記磁性体管の断面欠損率を算出することを特徴とする請求項4に記載の欠陥測定方法。 - 前記評価工程は、前記磁性体管の軸方向に垂直な断面における周方向に沿った欠陥の範囲を示す欠陥範囲を算出する欠陥範囲算出工程を含み、
前記欠陥範囲算出工程では、
試験用磁性体管に形成された複数種類の欠陥を測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値のうちの最大値、前記各磁気センサの出力電圧値を前記最大値で除算した値の合計値、および試験用磁性体管に形成された前記各欠陥の実際の欠陥範囲との関係に基づいて予め設定された欠陥範囲算出用データと、前記磁性体管を測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値の最大値、および前記各磁気センサの出力電圧値を前記最大値で除算した値の合計値とに基づいて、前記磁性体管における欠陥の欠陥範囲を算出することを特徴とする請求項4または5に記載の欠陥測定方法。 - 前記評価工程は、前記磁性体管に生じている欠陥の欠陥深さを算出する欠陥深さ算出工程とを含み、
前記欠陥深さ算出工程では、
前記磁性体管の外径の半径をr(mm)、前記断面欠損率算出工程で算出した断面欠損率をS(%)、前記欠陥範囲算出工程で算出した欠陥範囲をθ(°)、欠陥深さをd(mm)とすると、
欠陥が前記磁性体管における前記検査プローブとの対向面の裏面に存在する場合には、
d=r−{r2−S・360/(π・θ)}1/2
に基づいて欠陥深さを算出し、
欠陥が前記磁性体管における前記検査プローブとの対向面である表面に存在する場合には、
d={(r−t)2+S・360/(π・θ)}1/2−(r−t)
に基づいて欠陥深さを算出することを特徴とする請求項6に記載の欠陥測定方法。 - 磁石と、前記磁石および前記磁性体部材が形成する磁気回路上に配置され、当該磁気回路を流れる磁束密度を検知する磁気センサとを備える検査プローブと、前記磁気センサの出力信号に基づいて前記磁性体部材の欠陥の定量的評価を行うことができる磁束抵抗演算部とを備え、
前記磁束抵抗演算部は、
欠陥が前記磁性体部材における前記検査プローブとの対向面である表面および当該対向面の裏面のいずれに形成されているかに応じて選択される評価アルゴリズムを前記出力信号に適用することにより、前記磁性体部材の欠陥の定量的評価を行うことができる欠陥測定装置。 - 前記検査プローブは、
前記磁性体部材との対向面に沿ってハルバッハ配列を成すように配置されている複数の磁石と、
前記複数の磁石のうちのハルバッハ配列の中央部に配置されている渦流探傷用センサと、
前記複数の磁石のうちのハルバッハ配列の端部に配置されている磁石および前記磁性体部材が形成する磁気回路上に配置され、当該磁気回路を流れる磁束密度を検知する磁気センサとを備えており、
前記渦流探傷用センサを用いた渦流探傷検査の結果に基づいて欠陥が前記磁性体部材における表裏いずれの面に存在するのかを判定することができる欠陥面判定部を備え、
前記出力信号に前記欠陥面判定部の判定結果に応じて選択される評価アルゴリズムを適用することにより、前記磁性体部材の欠陥の定量的評価を行うことができる請求項8に記載の欠陥測定装置。 - 前記磁性体部材は磁性体管であり、
前記磁束抵抗演算部は、前記検査プローブを磁性体管内で当該磁性体管の軸方向に沿って移動させたときの前記各磁気センサの出力信号に基づいて前記磁性体管の欠陥の定量的評価を行うことができる請求項8または9に記載の欠陥測定装置。 - 前記磁気センサは、磁束密度に応じた電圧値を出力し、
前記磁束抵抗演算部は、前記磁性体管の軸方向に垂直な断面における断面積に対する欠損した断面積の比率である断面欠損率を算出することができる断面欠損率算出部を備え、
前記断面欠損率算出部は、
試験用磁性体管に形成された複数種類の欠陥を前記各磁気センサにより測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値の合計値と、試験用磁性体管に形成された前記各欠陥の実際の断面欠損率との関係に基づいて予め設定された断面欠損率算出式と、前記磁性体管を測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値の合計値とに基づいて前記磁性体管の断面欠損率を算出することができる請求項10に記載の欠陥測定装置。 - 前記磁束抵抗演算部は、前記磁性体管の軸方向に垂直な断面における周方向に沿った欠陥の範囲を示す欠陥範囲を算出することができる欠陥範囲算出部を備え、
前記欠陥範囲算出部は、
試験用磁性体管に形成された複数種類の欠陥を測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値のうちの最大値、前記各磁気センサの出力電圧値を前記最大値で除算した値の合計値、試験用磁性体管に形成された前記各欠陥の実際の欠陥範囲の関係に基づいて予め設定された欠陥範囲算出用データと、前記磁性体管を測定したときの前記各磁気センサの出力電圧値の最大値および前記各磁気センサの出力電圧値を前記最大値で除算した値の合計値とに基づいて、前記磁性体管の欠陥範囲を算出することができる請求項10または11に記載の欠陥測定装置。 - 前記磁束抵抗演算部は、前記磁性体管に生じている欠陥の欠陥深さを算出する欠陥深さ算出部を備え、
前記欠陥深さ算出部は、
前記磁性体管の外径の半径をr(mm)、前記断面欠損率算出部の算出した断面欠損率をS(%)、前記欠陥範囲算出部の算出した欠陥範囲をθ(°)、欠陥深さをd(mm)とすると、
欠陥が前記磁性体管における前記検査プローブとの対向面の裏面に存在する場合には、
d=r−{r2−S・360/(π・θ)}1/2
に基づいて欠陥深さを算出し、
欠陥が前記磁性体管における前記検査プローブとの対向面である表面に存在する場合には、
d={(r−t)2+S・360/(π・θ)}1/2−(r−t)
に基づいて欠陥深さを算出することができる請求項12に記載の欠陥測定装置。 - 磁性体部材の欠陥を検査するための検査プローブであって、
前記磁性体部材との対向面に沿ってハルバッハ配列を成すように配置されている複数の磁石と、
前記複数の磁石のうちのハルバッハ配列の中央部に配置されている渦流探傷用センサと、
前記複数の磁石のうちのハルバッハ配列の端部に配置されている磁石および前記磁性体部材が形成する磁気回路上に配置され、当該磁気回路を流れる磁束密度を検知する磁気センサとを備えていることを特徴とする検査プローブ。 - 磁性体からなる円筒状のヨークを備え、
前記各磁石は前記ヨークの軸方向に沿ってハルバッハ配列を成すように並べて配置され、かつそれぞれの前記磁石は前記ヨークの外周面に沿って円筒状に配置されており、
前記磁気センサは、前記ヨークの周方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項14に記載の検査プローブ。
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