JP2020144083A - Eddy current flaw detection probe and piping facility - Google Patents
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Description
本発明は、渦電流探傷プローブ及び配管設備に関する。 The present invention relates to eddy current flaw detection probes and piping equipment.
配管等における傷や減肉などの欠陥を非破壊で検査する方法として渦電流探傷方法が知られている。当該方法では、交流電流が流されたコイルを管の内周面に接近させて、電磁誘導現象によって配管に発生した渦電流の変化を検出する。 An eddy current flaw detection method is known as a non-destructive inspection method for defects such as scratches and wall thinning in pipes and the like. In this method, a coil through which an alternating current is passed is brought close to the inner peripheral surface of the pipe, and a change in eddy current generated in the pipe due to an electromagnetic induction phenomenon is detected.
例えば特許文献1には、内面にリブを有する管に対しての渦電流探傷方法及び渦電流探傷プローブが開示されている。管のリブは、当該管の内周面から突出して管の延在方向に延びるとともに管の周方向に間隔をあけて複数が形成されている。この渦電流探傷方法では、各リブの間に配置されるコイルを備えた渦電流プローブを、リブの延びる方向に移動させることにより管の欠陥を検出する。
For example,
ここで、例えば、石炭ガス化複合発電の排ガスクーラの伝熱管には伝熱効率向上を目的としてライフル管が適用されている。このライフル管の内面には旋回流の発生を目的とした螺旋リブが形成されている。このようなライフル管であっても内面の減肉等の欠陥を精度高く検出できることが求められている。
このようなライフル管のリブの形状は。上記特許文献1の渦電流探傷プローブの対象となる管のリブの形状とは異なる。そのため、当該渦電流探傷プローブを用いてライフル管の欠陥を精度よく検出することはできない。
Here, for example, a rifle pipe is applied to the heat transfer pipe of the exhaust gas cooler of the integrated coal gasification combined cycle for the purpose of improving the heat transfer efficiency. A spiral rib is formed on the inner surface of this rifle tube for the purpose of generating a swirling flow. Even with such a rifle tube, it is required to be able to detect defects such as thinning of the inner surface with high accuracy.
What is the shape of the ribs on such a rifle tube? It is different from the shape of the rib of the tube which is the target of the eddy current flaw detection probe of
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ライフル管の内面の減肉等の欠陥の検出精度を向上させることができる渦電流探傷プローブ及び配管設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an eddy current flaw detection probe and piping equipment capable of improving the detection accuracy of defects such as thinning of the inner surface of the rifle pipe. To do.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一の態様に係る渦電流探傷プローブは、ケーブルと、該ケーブルの先端に設けられたスリップリングと、該スリップリングを介して前記ケーブルに対して軸線回りに回転可能に設けられたプローブ本体と、を備え、該プローブ本体は、前記軸線を中心として延びる円筒外周面、及び、該円筒外周面から凹むとともに前記軸線方向に向かうに従って該軸線の周方向に捻じれる螺旋溝、を有するヘッドと、前記円筒外周面及び前記螺旋溝の形状にしたがって前記軸線を囲うように前記ヘッドに巻き掛けられたコイルと、
を有する。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the eddy current flaw detection probe according to one aspect of the present invention is provided rotatably about the cable with respect to the cable via the cable, the slip ring provided at the tip of the cable, and the slip ring. The probe main body includes a cylindrical outer peripheral surface extending about the axis, and a spiral groove that is recessed from the cylindrical outer peripheral surface and twists in the circumferential direction of the axis toward the axis. A head having the head, and a coil wound around the head so as to surround the axis according to the shape of the outer peripheral surface of the cylinder and the spiral groove.
Have.
また、本発明の一の態様に係る配管設備は、上記の渦電流探傷プローブと、円筒内周面、及び、該円筒内周面からから突出して前記軸線方向に向かうに従って周方向に捻じれる螺旋リブ、を有するライフル管と、を備え、前記螺旋リブは、前記螺旋溝に対応する形状をなしている。 Further, the piping equipment according to one aspect of the present invention includes the above eddy current flaw detection probe, the inner peripheral surface of the cylinder, and a spiral that protrudes from the inner peripheral surface of the cylinder and is twisted in the circumferential direction toward the axial direction. A rifle tube having ribs, the spiral rib having a shape corresponding to the spiral groove.
上記構成の渦電流探傷プローブは、該渦電流探傷プローブの螺旋溝に対応する螺旋リブを有するライフル管の内側に挿入される。これにより、ヘッドの螺旋溝にライフル管の螺旋リブが入り込むと、ケーブルを挿入するにつれてヘッドが螺旋リブ及び螺旋溝の形状に従って回転しながら前進していく。
ここで、ライフル管の内面形状は、該ライフル管の延在方向に向かうにつれて姿勢のみが変化する一様な形状となる。即ち、ライフル管の延在方向に進めば、同様の内面形状が回転しながら現れることになる。本態様では、ヘッドに円筒外周面及び螺旋溝が形成されていることで、ヘッドの外面形状はライフル管の内面形状に対応した形状とされている。したがって、ヘッドがライフル管内を回転しながら前進することでヘッドの外面とライフル管の内面とは対応関係が維持される。これにより、ヘッドの外面とライフル管の内面との隙間の寸法を少量かつ一定とすることができる。
The eddy current flaw detection probe having the above configuration is inserted inside a rifle tube having a spiral rib corresponding to the spiral groove of the eddy current flaw detection probe. As a result, when the spiral rib of the rifle tube enters the spiral groove of the head, the head advances while rotating according to the shape of the spiral rib and the spiral groove as the cable is inserted.
Here, the inner surface shape of the rifle tube is a uniform shape in which only the posture changes toward the extending direction of the rifle tube. That is, if the rifle tube is advanced in the extending direction, a similar inner surface shape will appear while rotating. In this aspect, since the outer peripheral surface of the cylinder and the spiral groove are formed in the head, the outer surface shape of the head is a shape corresponding to the inner surface shape of the rifle tube. Therefore, as the head advances while rotating in the rifle tube, the correspondence between the outer surface of the head and the inner surface of the rifle tube is maintained. As a result, the size of the gap between the outer surface of the head and the inner surface of the rifle tube can be made small and constant.
上記の渦電流探傷プローブでは、前記プローブ本体は、前記ヘッドに一体に設けられて前記ヘッドから軸線方向に延びる軸部をさらに有し、前記軸部の外周面に設けられた円筒状をなして、径方向に弾性を有するスタビライザをさらに備えることが好ましい。 In the above eddy current flaw detection probe, the probe main body further has a shaft portion integrally provided with the head and extends in the axial direction from the head, and has a cylindrical shape provided on the outer peripheral surface of the shaft portion. , It is preferable to further provide a stabilizer having elasticity in the radial direction.
スタビライザの外面がライフル管の内面に弾性的に当接することで、軸部及びこれに一体とされたヘッドをライフル管の中心に調心することができる。これにより、ヘッドの姿勢を適切に維持することができる。 By elastically contacting the outer surface of the stabilizer with the inner surface of the rifle tube, the shaft portion and the head integrated with the shaft portion can be aligned with the center of the rifle tube. As a result, the posture of the head can be properly maintained.
上記の渦電流探傷プローブでは、前記軸部と前記スタビライザとの間に設けられて、前記スタビライザを前記軸部に対して前記軸線回りに回転可能とする軸受をさらに備えていてもよい。 The eddy current flaw detection probe may further include a bearing provided between the shaft portion and the stabilizer so that the stabilizer can rotate about the axis with respect to the shaft portion.
上記構成により、スタビライザはライフル管の螺旋リブの形状にしたがって軸部に対して自由に相対回転することができる。これによって、スタビライザによる軸部及びヘッドの調心性をより向上させることができる。 With the above configuration, the stabilizer can freely rotate relative to the shaft portion according to the shape of the spiral rib of the rifle tube. As a result, the alignment of the shaft portion and the head by the stabilizer can be further improved.
本発明の渦電流探傷プローブ及び配管設備によれば、ライフル管の内面の減肉等の欠陥の検出精度を向上させることができる。 According to the eddy current flaw detection probe and the piping equipment of the present invention, it is possible to improve the detection accuracy of defects such as wall thinning on the inner surface of the rifle pipe.
以下、本発明の第一実施形態に係る配管設備100について、図1〜図4を参照して説明する。
図1に示すように配管設備100は、渦電流探傷の対象となるライフル管1と、該ライフル管1内に挿入される渦電流探傷プローブ10とを備える。
Hereinafter, the
As shown in FIG. 1, the
<ライフル管>
図2に示すようにライフル管1は、内部が中空とされた管状をなしている。ライフル管1は、例えば石炭ガス化複合発電設備で排ガスを冷却するための排ガスクーラの伝熱管として用いられている。
<Rifle tube>
As shown in FIG. 2, the
ライフル管1の内面2は、円筒内周面3と螺旋リブ4とによって形成されている。
図2及び図4に示すように、円筒内周面3は、ライフル管1の延在方向に延びる軸線Oを中心とした円筒面状をなしている。円筒内周面3は、軸線O方向で一様の内径とされている。
The inner surface 2 of the
As shown in FIGS. 2 and 4, the inner peripheral surface of the
螺旋リブ4は、円筒内周面3から径方向内側に突出している。螺旋リブ4は、軸線O方向一方側に向かうに従って周方向一方側に捻じれるように延びる螺旋状をなしている。螺旋リブ4の軸線Oを含む断面形状は、ライフル管1の径方向内側に向かうに従って螺旋リブ4の幅方向の寸法が小さくなる凸型をなしている。
The
図4に示すように、ライフル管1の内面2の軸線O方向の任意の断面形状は、円筒内周面3と螺旋リブ4とが存在する形状とされている。円筒内周面3は、周方向の一部領域で、軸線Oを中心とする仮想円に沿う円弧状をなしている。螺旋リブ4は、ライフル管1の内面2の周方向の残りの領域で、軸線Oを中心とする仮想円の径方向内側に位置する曲線状をなしている。
As shown in FIG. 4, the arbitrary cross-sectional shape of the inner surface 2 of the
ライフル管1の内面2の上記断面形状は、ライフル管1の延在方向に向かうにつれて姿勢のみが変化する一様な形状となる。即ち、ライフル管1の延在方向に進めば、同様の上記断面形状が回転しながら現れることになる。ライフル管1の外周面5には、螺旋リブ4に対応する螺旋状をなす凹溝6が形成されている。
The cross-sectional shape of the inner surface 2 of the
<渦電流探傷プローブ>
次に渦電流探傷プローブ10について説明する。
図1及び図3に示すように、渦電流探傷プローブ10は、ケーブル11、スリップリング12、プローブ本体20、軸受41及びスタビライザ50を有する。
<Eddy current flaw detection probe>
Next, the eddy current
As shown in FIGS. 1 and 3, the eddy current
<ケーブル>
ケーブル11は、可撓性を有する長尺状をなす部材である。ケーブル11の内部には、電源用の配線や信号用の配線が該ケーブル11の延在方向に延びるように収容されている。
<Cable>
The
<スリップリング>
スリップリング12は、ケーブル11の先端に設けられている。スリップリング12は、例えばケーブル11の先端に固定された固定体と、該固定体におけるケーブル11とは反対側に該固定子に対して軸線O回りに回転可能に設けられた回転体とを有する。スリップリング12は、固定体と回転子との間で電力及び信号がブラシを介して伝達されるように構成されている。
<Slip ring>
The
<プローブ本体>
プローブ本体20は、スリップリング12におけるケーブル11とは反対側に位置する回転体に一体に固定されている。プローブ本体20はスリップリング12を介してケーブル11に対して軸線O回りに自由に回転可能とされている。
プローブ本体20は、ヘッド21、コイル30、軸部としての第一軸部31及び第二軸部32を有している。
<Probe body>
The probe
The probe
≪ヘッド≫
ヘッド21は、軸線Oを中心として延びる概略円柱状をなしている。ヘッド21の径方向外側を向く外面22は、円筒外周面23と螺旋溝24とを有する。
円筒外周面23は、軸線Oを中心とする円筒面状をなしている。円筒外周面23は、軸線O方向に一様の外径とされている。
≪Head≫
The
The outer peripheral surface of the
螺旋溝24は、円筒外周面23から径方向内側に凹むように形成された溝である。螺旋溝24は、軸線O方向一方側に向かうに従って周方向一方側に捻じれるように延びる螺旋状をなしている。螺旋溝24の軸線Oを含む断面形状は、ライフル管1の径方向内側に向かうに従って幅方向の寸法が小さくなる凹型をなしている。
The
ここで、ヘッド21の円筒外周面23の外径は、ライフル管1の円筒内周面3に対応した形状をなしている。即ち、ヘッド21の円筒外周面23の外径は、ライフル管1の円筒内周面3よりも僅かに小さい。これによって、ヘッド21の軸線O方向における円筒外周面23が形成された部分は、ライフル管1の軸線O方向における円筒内周面3が形成された部分に挿入可能とされている。
Here, the outer diameter of the cylindrical outer
ヘッド21の螺旋溝24は、ライフル管1の螺旋リブ4に対応した形状をなしている。即ち、螺旋溝24のピッチは螺旋リブ4のピッチと同一とされており、ヘッド21の螺旋溝24の凹型の輪郭はライフル管1の螺旋リブ4の凸型の輪郭よりも僅かに大きい形状をなしている。これにより、螺旋溝24内には軸線O方向にわたって螺旋リブ4が嵌り込むことができるように構成されている。
The
図4に示すように、ヘッド21の外面22における軸線Oに直交する断面形状は、ライフル管1の内面2における軸線Oに直交する断面形状に対応した形状とされている。ライフル管1のヘッド21がライフル管1内に同軸に挿入された状態では、ヘッド21の円筒外周面23とライフル管1の円筒内周面3とは同一の周方向位置に位置している。ヘッド21の円筒外周面23とライフル管1の円筒内周面3との間には一様かつ少量の径方向のギャップが形成される。ヘッド21の螺旋溝24とライフル管1の螺旋リブ4とは同一の周方向位置に位置している。ヘッド21の螺旋溝24とライフル管1の螺旋リブ4との間には一様かつ少量の径方向のギャップが形成される。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape orthogonal to the axis O on the
≪コイル≫
図1、図3及び図4に示すように、コイル30は、ヘッド21の外周面に軸線Oを囲うように巻き掛けられたリング状をなしている。本実施形態では、軸線O方向に互いに離間して一対のコイル30が設けられている。一対のコイル30は、互いに同一の構成をなしている。これらコイル30はそれぞれが、励磁及び受信を兼ねた機能を有する。一対のコイル30のそれぞれの検出信号の差分を出力とすることで、プローブ本体20の姿勢のがたつき等による誤差を取り除くことができる。
≪Coil≫
As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the
図3に示すように、コイル30は、ヘッド21の外面22に周方向にわたって凹むように形成されたコイル用溝25に嵌め込まれている。コイル30の外周面の形状は、コイル用溝25が形成された位置でのヘッド21の外面22の形状と同一とされている。したがって、図4に示すように、コイル30の軸線Oに直交する断面形状は、ライフル管1の内面2に対応した形状となる。そのため、ヘッド21がライフル管1に同軸に挿入されている状態では、ヘッド21とライフル管1との関係と同様に、コイル30とライフル管1の内面2との径方向のギャップは周方向にわたって一様かつ少量となる。
As shown in FIG. 3, the
≪第一軸部≫
第一軸部31は、軸線Oを中心として延びる円柱状をなしている。第一軸部31の外径は、ヘッド21の外径よりも小さい。第一軸部31は、ヘッド21のケーブル11側となる後端側にヘッド21と同軸かつ一体に設けられている。第一軸部31の後端はプローブ本体20の後端をなしており、スリップリング12に固定されている。
≪First axis part≫
The
≪第二軸部≫
第二軸部32は、軸線Oを中心として延びる円柱状をなしている。第二軸部32の外径は、ヘッド21の外径よりも小さい。第二軸部32は、ヘッド21の先端側に同軸かつ一体に固定されている。第一軸部31の先端はプローブ本体20の先端をなしている。
≪Second axis part≫
The
≪軸受≫
軸受41は、第一軸部31及び第二軸部32に対応するように一対が設けられている。軸受41は第一軸部31及び第二軸部32のそれぞれ外面22に外嵌される円筒状をなしている。軸受41は、周方向に回転するいわゆる転がり軸受41として構成されている。
≪Bearing≫
A pair of
≪スタビライザ≫
図1及び図3に示すスタビライザ50は、プローブ本体20を調心する役割を有する。即ち、スタビライザ50は、プローブ本体20の姿勢をライフル管1と同軸に維持する。スタビライザ50の軸線O方向の寸法は、ライフル管1における螺旋溝24のピッチよりも大きい。
スタビライザ50は、第一軸部31及び第二軸部32に対応するように一対が設けられている。スタビライザ50は例えば樹脂等の可撓性をなす材料から形成されている。スタビライザ50は、固定部51及び弾性部52を有する。
≪Stabilizer≫
The
A pair of
≪固定部≫
固定部51は、それぞれ第一軸部31の外周側の軸受41及び第二軸部32の外周側の軸受41に同軸に外嵌される円筒状をなしている。固定部51が軸受41に固定されていることで、スタビライザ50は第一軸部31、第二軸部32に対して軸線O回りに自由に相対回転可能とされている。
≪Fixed part≫
The fixed
≪弾性部≫
弾性部52は、固定部51の外周側で該固定部51と同軸に配置された円筒形状をなしている。弾性部52の軸線O方向両側の端部は、径方向内側に向かって延びて、固定部51の軸線O方向両側の端部に接続されている。弾性部52における軸線O方向の中間部分は、径方向外側に向かって膨出した形状をなしている。弾性部52と固定部51との間には、軸線O方向にわたって空間が形成されている。弾性部52の外径は、ライフル管1の螺旋溝24の内径よりも大きく設定されている。
≪Elastic part≫
The
図1に示すように、弾性部52には、該弾性部52を径方向に貫通するとともに軸線O方向を長手方向として延びるスリット54が形成されている。弾性部52は、弾性部52の周方向全域に該周方向に間隔をあけて複数が形成されている。これによって、弾性部52における周方向に隣り合うスリット54に挟まれた部分に、軸線O方向を長手方向として延びて径方向に弾性を発揮する板バネ53が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
<作用効果>
以上のような構成の配管設備100でライフル管1の内面2の検査を行う際には、ライフル管1内に渦電流探傷プローブ10を挿入していく。この際、ヘッド21の螺旋溝24にライフル管1の螺旋リブ4が入り込むと、後端側からケーブル11を介してプローブ本体20をライフル管1内に挿入するにつれて、プローブ本体20は螺旋リブ4及び螺旋溝24の形状に従って回転しながら前進していく。
<Action effect>
When inspecting the inner surface 2 of the
ここで上述のように、ヘッド21には円筒外周面23及び螺旋溝24が形成されているため、ヘッド21の外面22形状はライフル管1の内面形状に対応した形状とされている。したがって、ヘッド21がライフル管1内を前進する際には、ヘッド21がライフル管1の内面形状に追従して回転することで、ヘッド21の外面22とライフル管1の内面2との対応関係が維持される。これにより、ヘッド21を前進させる際におけるヘッド21の外面22とライフル管1の内面2との隙間の寸法を少量かつ一定とすることができる。
Here, as described above, since the cylindrical outer
したがって、一対のコイル30によるライフル管1の内面2の減肉等の欠陥の検出性を向上させることができる。また、プローブ本体20の挿入速度、即ち、軸線O方向の送り量を調整することで、円滑な検査を行うことが可能となる。
Therefore, it is possible to improve the detectability of defects such as thinning of the inner surface 2 of the
また、プローブ本体20をライフル管1に挿入させると、スタビライザ50の外面22の板バネ53がライフル管1の内面2の螺旋リブ4に弾性的に当接する。本実施形態では、スタビライザ50の外面22は、軸線Oを含む断面で少なくとも3か所が螺旋リブ4に当接する。これにより、軸部及びこれに一体とされたヘッド21をライフル管1の中心に調心することができ、ライフル管1とプローブ本体20との同軸性を担保することができる。
これにより、ヘッド21の姿勢を適切に維持することができるため、ヘッド21が不用意に傾いてしまい欠陥検出性に影響を及ぼすことを回避できる。そのため、ヘッド21の外面22とライフル管1の内面2との間のギャップをより確実に少量かつ一定とすることができる。
Further, when the probe
As a result, the posture of the
さらに本実施形態では、スタビライザ50は軸受41を介してプローブ本体20に対して相対回転可能とされている。そのため、スタビライザ50は、ライフル管1の螺旋リブ4の形状にしたがってプローブ本体20に対して自由に相対回転することができる。これによって、スタビライザ50によるプローブ本体20の調心性をより向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately modified without departing from the technical idea of the invention.
1 ライフル管
2 内面
3 円筒内周面
4 螺旋リブ
5 外周面
6 凹溝
10 渦電流探傷プローブ
11 ケーブル
12 スリップリング
20 プローブ本体
21 ヘッド
22 外面
23 円筒外周面
24 螺旋溝
25 コイル用溝
30 コイル
31 第一軸部
32 第二軸部
41 軸受
50 スタビライザ
51 固定部
52 弾性部
53 板バネ
54 スリット
100 配管設備
O 軸線
1 Rifle tube 2
Claims (4)
該ケーブルの先端に設けられたスリップリングと、
該スリップリングを介して前記ケーブルに対して軸線回りに回転可能に設けられたプローブ本体と、
を備え、
該プローブ本体は、
前記軸線を中心として延びる円筒外周面、及び、該円筒外周面から凹むとともに前記軸線方向に向かうに従って該軸線の周方向に捻じれる螺旋溝、を有するヘッドと、
前記円筒外周面及び前記螺旋溝の形状にしたがって前記軸線を囲うように前記ヘッドに巻き掛けられたコイルと、
を有する渦電流探傷プローブ。 With the cable
A slip ring provided at the end of the cable and
A probe body rotatably provided around the axis of the cable via the slip ring,
With
The probe body
A head having a cylindrical outer peripheral surface extending about the axis, and a spiral groove that is recessed from the cylindrical outer peripheral surface and twists in the circumferential direction of the axis as it goes toward the axis.
A coil wound around the head so as to surround the axis according to the shape of the outer peripheral surface of the cylinder and the spiral groove.
Eddy current flaw detection probe with.
前記ヘッドに一体に設けられて前記ヘッドから前記軸線方向に延びる軸部をさらに有し、
前記軸部の外周面に設けられた円筒状をなして、径方向に弾性を有するスタビライザをさらに備える請求項1に記載の渦電流探傷プローブ。 The probe body
Further having a shaft portion integrally provided with the head and extending from the head in the axial direction.
The eddy current flaw detection probe according to claim 1, further comprising a stabilizer having a cylindrical shape and having elasticity in the radial direction provided on the outer peripheral surface of the shaft portion.
円筒内周面、及び、該円筒内周面から突出して前記軸線方向に向かうに従って周方向に捻じれる螺旋リブ、を有するライフル管と、
を備え、
前記螺旋リブは、前記螺旋溝に対応する形状をなしている配管設備。 The eddy current flaw detection probe according to any one of claims 1 to 3,
A rifle tube having an inner peripheral surface of a cylinder and a spiral rib protruding from the inner peripheral surface of the cylinder and twisting in the circumferential direction toward the axial direction.
With
The spiral rib is a piping facility having a shape corresponding to the spiral groove.
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