JP2857988B2 - 導電性螺旋検体の非破壊的劣化検査方法及び装置 - Google Patents

導電性螺旋検体の非破壊的劣化検査方法及び装置

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JP2857988B2
JP2857988B2 JP7164589A JP16458995A JP2857988B2 JP 2857988 B2 JP2857988 B2 JP 2857988B2 JP 7164589 A JP7164589 A JP 7164589A JP 16458995 A JP16458995 A JP 16458995A JP 2857988 B2 JP2857988 B2 JP 2857988B2
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雅俊 ▲廣▼藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属やセラミック
スなどの導電性材料で形成した導電性検体、特に緊張ロ
ッドのような螺旋状の凹凸を有する導電性検体の亀裂の
有無,位置,大きさ,深さ等を非破壊的に検査するため
の方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】導電性材料の亀裂を非破壊的に発見する
方法として、浸透探傷試験,磁粉探傷試験,超音波探傷
試験,放射線透過試験,交流又は直流電流を用いた電位
差又は電圧変化による検査方法などが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、浸透探傷試験
と磁粉探傷試験では、検体中にある亀裂の深さを求める
ことはできず、更に傷が表面に露出している必要があ
る。また超音波探傷試験では、検体の表面を平滑に仕上
げる必要があり、更に凹凸部等における欠陥に対しては
検出感度が低いことが知られている。そして又、放射線
透過試験では、機器が大がかりなものである上に、法律
上の制限もある。
【0004】また、交流又は直流電流を用いた電位差又
は電圧変化による亀裂の検査方法では、検出データの信
頼性が高く、作業も比較的安全に行える利点はあるが、
検体に直接電流を流す必要があるため、電源からの導線
は計測の度に検体に溶接などの接合を施す必要があり、
検体全面の連続的な計測は困難である、といった問題点
がある。
【0005】このような従来の問題点を解決したものと
して、集中誘導型交流電位差法が発明され、その装置を
利用した測定方法及び装置が出願されている(特開平6
−222021号公報)。この集中誘導型交流電位差法
は、誘導電流を利用し、検体中の与えられた任意点を連
続して計測し亀裂の検出が可能である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記集中誘導
型交流電位差法を用い、緊張ロッドのような螺旋状の凹
凸構造を有する検体の亀裂の有無,位置,大きさ,深さ
等を、全面にわたって連続し検出することができる装置
を提供することを目的としたものであり、その要旨は、
探傷センサー部に設けた一対の電圧端子が導電性検体の
螺旋部の隣り合う二つの山と夫々接触して対峙し又ガイ
ド用突起が前記螺旋部の谷内に位置するよう前記探傷セ
ンサー部を配設するとゝもに、前記導電性検体を軸回転
せしめてその螺旋部による前記ガイド用突起への押圧力
により前記探傷センサー部を前記導電性検体の軸線方向
に移動させ、前記探傷センサー部に交流電流を流して、
前記隣り合う二つの山と山の2点間の各検査区域に発生
する誘導電流によって生ずる電位差を前記一対の電圧端
子により順次検出し、該検知した電位差の変化により検
査範囲全域の亀裂等を検知することを特徴とする導電性
螺旋検体の非破壊的劣化検査方法及びその装置にある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図1乃至図8に示
す実施例により詳細に説明するに、図中1は検体を軸回
転させる回転装置で、床G上に固定した支持台2A,2
B,2Cと、該支持台のうち右端側の支持台2Cに設置
した可変モータ3とから主に構成されている。そして、
前記支持台2A,2Bにはころがり軸受4が設置されて
おり、右端側の支持台2Cに設置した前記可変モータ3
の回転駆動軸3Aには、自在継手5を介してカップ状の
連結部材6が夫々装着さている。
【0008】7は探傷センサー部で、直方体形状の本体
8内に離間して平行に設けた垂直方向に延びる一対の電
圧端子9,9と、前記本体8の下面において、前記電圧
端子9,9の下端と夫々接続して配設した誘導線10
と、該誘導線10を覆う絶縁膜11と、該絶縁膜11の
下面中央から下方に突出したガイド用突起12とから夫
々構成されている。
【0009】13は前記探傷センサー部7の支持ブロッ
クで、該支持ブロック13の下端は前記本体8の上部に
固定されており、上方部はその内部に装着した直動ベア
リング部材13Aを介して走行レール14に支承されて
いる。この走行レール14は前記回転装置1に沿ってそ
の上方に架設されており、したがって、前記探傷センサ
ー部7はこの走行レール14に沿って図中左右方向に自
在に移動することができる。
【0010】15は導電性検体である緊張ロッドで、そ
の左端側と中央部は前記回転装置1の支持台2A,2B
の前記ころがり軸受4に自在に回転できるよう設置され
ており、緊張ロッド15の右端側に形成した螺旋部16
の端部は、前記連結部材6の開口端縁に固定されてい
る。したがって、緊張ロッド15は前記可変モータ3が
駆動することにより、その軸心を中心として回転するこ
とになる。
【0011】17,17は緊張ロッド15に形成した前
記螺旋部16の山で、前記一対の電圧端子9,9の間隔
Dは、隣り合う螺子の山17,17の夫々の頂面17
A,17Aの中央と夫々接触する距離に設定されてい
る。そして、図4に示すように、前記一対の電圧端子
9,9の先端部を山17,17の夫々の頂面17A,1
7Aの中央と対峙する位置に設置した時、前記ガイド用
突起12は前記山17,17間の谷18内に位置するよ
う設定されている。
【0012】而して、検体である緊張ロッド15の左側
を支持台2A,2Bに夫々支承するとゝもに、螺旋部1
6の右端を前記連結部材6に固定して、緊張ロッド15
を回転装置1に取り付ける。そして、探傷センサー部7
を走行レール14に沿って移動して、図2及び図3に示
すように、緊張ロッド15の前記螺旋部16を形成した
部分の外周面と近接する位置に設置する。
【0013】つぎに、探傷センサー部7を左右に微調整
し、その電圧端子9,9を夫々、図5に示すように、計
測を開始する開始点Aにおける螺旋部16の山17,1
7の頂面17A,17Aの中央と夫々対峙する位置にセ
ットする。これにより、探傷センサー部7の前記ガイド
用突起12は前記山17,17間の谷18内に位置する
ことになる。
【0014】ここで、コンピュータ19の端末から回転
速度制御装置20に一定の回転速度の指令を出し、この
指令により可変モータ3を駆動して検体である緊張ロッ
ド15を適度な一定速度で回転させる。この緊張ロッド
15の回転により、探傷センサー部7は計測を開始する
開始点Aから左方向に水平移動して行く。また回転中は
随時、回転角センサ装置21によって緊張ロッド15の
回転角が前記コンピュータ19に送信される。
【0015】この間、交流電源22から一定周波数の交
流電流を探傷センサー部7の誘導線10に流しておく
が、この電流により絶縁膜11を挟んだ緊張ロッド15
の螺旋部16内に前記誘導線10に沿って誘導電流が生
じるので、螺旋部16上の隣り合う2つの山17と17
の2点間の電位差を夫々の頂面17A,17Aと対峙し
た電圧端子9,9によって検出し、これを電位差検出装
置23により測定する。そして、この電位差データは増
幅器23Aで増幅されてコンピュータ19に送られ、各
計測の判別値として使われる。
【0016】そして、前記緊張ロッド15の一回転によ
り、その螺旋部16の第1の検査区域の全周について前
記隣り合う二つの山17と山17の2点間の電位差を計
測するとゝもに、その谷18内にあるガイド用突起12
は螺旋溝の側壁17Bにより図の左方向に押圧される。
この押圧力により探傷センサー部7は左方向への力を受
け、その結果探傷センサー部7は走行レール14に沿っ
て同方向に移動し、前記2点間と隣接する第2の検査区
域に移動することになり、検査する区域の変更が行われ
る。
【0017】このような検出条件下において、探傷セン
サー部7が、図6に示すように、亀裂Kのある位置C3
まで移動してくると両電圧端子9,9間に抵抗が生じ、
この部分を流れる誘導電流の電位差は大きくなる。この
とき、無傷部の電位差の平均を1として相対化した現段
階の電位差(標準化電位差)と開始点Aからの回転角と
の関係は、コンピータ19により、図7のように示され
る。そこで、標準化電位差に変化のある回転角区間の長
さと、標準化電位差の変化量から、検体中の亀裂Kの大
きさと深さが計測でき、また亀裂Kまでの回転角から以
下のようにしてその亀裂の位置が目認できる。
【0018】図7に示すように、電圧に変化を生じてい
る範囲の回転角から亀裂Kの大きさを求める。すなわ
ち、電位差に変化の生じ始める点の回転角度をnπと
し、変化の終了点の回転角度をnπとすると、(n
−n)πは電位差変化中の回転角度Nπとなる。ここ
で、螺旋状に凹凸部が延びるようなロッドでは、図7に
示すように、亀裂Kは螺旋の谷18においてその山17
に沿って生じるので、電位差変化のある範囲がその亀裂
Kの大きさとなる。したがって、亀裂Kの大きさLは、
L=Rπ×(Nπ/2π)=NR/2π・cmとなる。
但し、Rはコンピュータ19に予め入力された緊張ロッ
ド15の直径である。
【0019】また亀裂Kの深さは、図8に示すように、
交流電流により生じた誘導電流は検体15の表面に沿っ
て流れるので、亀裂Kが生じている部分ではその道のり
が長くなり、2点17,17間の電位差が広がることに
なる。電位差と検体表面構造の関係は、亀裂の生じてい
ない部分の平均電位差をV、亀裂部分の電位差をVと
すると、標準化電位差Vaは、Va=V/V=(2x
+2y+2F)/(2x+2y)となり、亀裂の深さF
の増加により相加的に標準化電位差も拡大することにな
る。したがって、各検体の特性と亀裂・標準化電位差変
化の相関関係を統計的に把握することで、亀裂Kの深さ
を断定することができる。
【0020】更に、亀裂の位置を目認する方法は、計測
中常にコンピュータ19に回転角センサ装置21から送
られてくる回転角により、亀裂中央位置Cの回転角α
により、α=(42/5)πとすると、α/2π=
〔(42/5)π〕/2π=4+1/5となり、この亀
裂位置Cは測定開始点Aから4周と1/5周分の位置
にあるといえる。そこで、検体直径R=10cmの時、
実際の検体では開始点位置から4周目の開始点水平地点
より物差し等で、10π/5=6.28〔cm〕の長さ
分だけ円周上に伸びた位置を確認すれば、そのロッド5
の凸凹凸間に亀裂Kがあることが確認できる。
【0021】そして、前記緊張ロッド15が連続して回
転することにより、前記と同じ方法によって、第2,第
3の検査区域における隣り合う山と山の2点間の電位差
が連続して計測され、この電位差データを電位差検出装
置23からコンピュータ19に入力し、このコンピュー
タ19に予めインプットした無傷状態時における電位
差,検体の構造,検査方法等の初期値等のデータと比較
することにより、検査範囲全域の亀裂の有無や大きさ及
び深さ、継続使用の可否や使用荷重条件の判定等を一括
して処理することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、上記のような構成であるか
ら、緊張ロッドのような螺旋状の凹凸を有する導電性検
体の亀裂の有無,大きさ,深さ等を非破壊的に連続して
検査することが可能となる。また亀裂の発見方法には集
中誘導型交流電位差法を用いることで、一回の検査時に
亀裂の有無と深さの評価を行うことができるとゝもに、
検体に加わる荷重と傷の形状及び深さに基づいて破壊力
学的評価などにより検体の寿命を管理することができ
る、といった諸効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る装置の説明概略図である。
【図2】同装置の要部を示す部分拡大正面図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】作用を示す拡大部分図である。
【図5】螺旋部の部分図である。
【図6】螺旋部の部分図である。
【図7】標準化電位差と回転角との関係を示す図であ
る。
【図8】検体中を流れる誘導電流の説明図である。
【符号の説明】
1 回転装置 2A 支持台 2B 支持台 2C 支持台 3 可変モータ 3A 回転駆動軸 4 ころがり軸受 5 自在継手 6 連結部材 7 探傷センサー部 8 本体 9 電圧端子 10 誘電線 11 絶縁膜 12 ガイド用突起 13 支持ブロック 13A 直動ベアリング部材 14 走行レール 15 緊張ロッド 16 螺旋部 17 山 17A 頂面 17B 側壁 18 谷 19 コンピュータ 20 回転速度制御装置 21 回転角センサ装置 22 交流電源 23 電位差検出装置 23A 増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 博 山形県酒田市上本町6番7号 前田製管 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−160052(JP,A) 特開 平6−222021(JP,A) 特開 昭61−80039(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 27/00 - 27/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 探傷センサー部に設けた一対の電圧端子
    が導電性検体の螺旋部の隣り合う二つの山と夫々接触し
    て対峙し又ガイド用突起が前記螺旋部の谷内に位置する
    よう前記探傷センサー部を配設するとゝもに、前記導電
    性検体を軸回転せしめてその螺旋部による前記ガイド用
    突起への押圧力により前記探傷センサー部を前記導電性
    検体の軸線方向に移動させ、前記探傷センサー部に交流
    電流を流して、前記隣り合う二つの山と山の2点間の各
    検査区域に発生する誘導電流によって生ずる電位差を前
    記一対の電圧端子により順次検出し、該検知した電位差
    の変化により検査範囲全域の亀裂等を検知することを特
    徴とする導電性螺旋検体の非破壊的劣化検査方法。
  2. 【請求項2】 検知した電位差と無傷状態の電位差との
    差を比較することにより、検査範囲全域の亀裂等を検知
    することを特徴とする請求項1記載の導電性螺旋検体の
    非破壊的劣化検査方法。
  3. 【請求項3】 導電性検体を軸回転させる回転装置と、
    前記導電性検体の検体部である螺旋部の隣り合う二つの
    山と夫々接触して対峙する位置に設置された一対の電圧
    端子及び前記二つの山間の谷内に位置するガイド用突起
    を備えた探傷センサー部と、該探傷センサー部による前
    記隣り合う二つの山と山の2点間の検査区域に誘導電流
    を生ぜしめるための誘導線と、前記隣り合う二つの山と
    山の2点間の電位差を前記一対の電圧端子で順次検出す
    る電位差検出装置と、前記探傷センサー部を前記導電性
    検体の軸線に沿って移動自在に支承した走行レールとか
    ら構成したことを特徴とする請求項1の方法で使用する
    導電性螺旋検体の非破壊的劣化検査装置。
  4. 【請求項4】 電位差検出装置から出力した電位差デー
    タと無傷状態の標準電位差と比較する電位差比較装置と
    を具備したことを特徴とする請求項3記載の導電性螺旋
    検体の非破壊的劣化検査装置。
JP7164589A 1995-06-07 1995-06-07 導電性螺旋検体の非破壊的劣化検査方法及び装置 Expired - Lifetime JP2857988B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3434801A1 (de) * 1984-09-21 1986-04-03 INTERATOM GmbH, 5060 Bergisch Gladbach Verfahren und vorrichtungen zur materialpruefung durch messung von elektrischer leistungsdichte-, stromdichte- oder spannungsverteilung an einem stromdurchflossenen bauteil
FI853491L (fi) * 1984-11-19 1986-05-20 Kraftwerk Union Ag Foerfarande och virvelstroemtestsond foer undersoekning av skruvar.
JP3189136B2 (ja) * 1993-01-25 2001-07-16 哲雄 庄子 材料の劣化計測方法及び装置

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