JP3981965B2 - 渦電流探傷用プローブとそのプローブを用いた渦電流探傷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、渦電流探傷用プローブとそのプローブを用いた渦電流探傷装置に関し、特に管状又は棒状検査体に適した渦電流探傷用プローブとそのプローブを用いた渦電流探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９、図１０を参照して従来の渦電流探傷用プローブを説明する。なお図９、図１０に共通部分は、同じ符号を使用している。
図９は、パンケーキ状コイルから成るプローブを金属管に内挿して探傷する場合の例である。
図９（ａ）は、９図（ｂ）のＹ２−Ｙ２部分の矢印方向の断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＹ１−Ｙ１部分の矢印方向の断面図、図９（ｃ）は、金属管に発生する渦電流を説明する図である。
図において、Ｃｐはパンケーキ状コイル、Ｔは金属管、Ｓは金属管Ｔの支持具、ＴＦは金属管Ｔのキズである。
【０００３】
図９の場合、金属管Ｔ内でコイルＣＰを１回転し、後述するキズ信号を検出して金属管Ｔの内面又は外面のキズを探傷する。
金属管ＴにコイルＣｐを内挿して、コイルＣｐに励磁電流を供給すると、コイルＣｐが図９（ａ）のイの位置にあるときには、図９（ｃ）のイのようにコイルＣｐの巻線に沿って、渦電流Ｉが発生する。コイルＣｐには、渦電流Ｉにより起電力が発生する。
【０００４】
コイルＣｐが図９（ａ）のロのように、キズＴＦの位置にあるときには、図９（ｃ）のロのように、渦電流Ｉは、キズＴＦのところで変化するため、コイルＣｐに発生する起電力も変化する。その起電力の変化は、いわゆるキズ信号を発生する。
【０００５】
コイルＣｐが図９（ａ）のハのように、支持具Ｓの位置にあるときには、９図（ｃ）のハのように、渦電流Ｉは、支持具Ｓのところで変化するため、コイルＣｐに発生する起電力も変化する。したがってコイルＣｐが図９（ａ）のハの位置にあるときは、支持具Ｓにより支持具信号、いわゆる支持具雑音が発生する。
コイルＣｐには、渦電流Ｉによる起電力とキズ或いは支持具による渦電流Ｉの変化に起因する起電力、いわゆるキズ信号或いは支持具雑音とが同時に発生する。一方コイルＣｐと検査体との相対距離（以下リフトオフと呼ぶ）が変化すると、渦電流Ｉも変化して、いわゆるリフトオフ雑音を発生するため、キズの評価精度が低下する。
【０００６】
図１０のプローブは、巻き方向が逆の２個の励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２と１個の検出コイルＣＤとから成り、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、略平行になるように所定の間隔をおいて配置し、検出コイルＣＤは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向と略平行に配置してある。
図１０の場合、図９の場合と同様に、金属管Ｔ内でプローブを１回転し、キズ信号を検出して金属管Ｔの内面又は外面のキズを探傷する。
【０００７】
プローブが図１０（ａ）のイの位置にあるときには、１０図（ｃ）のイのように、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の巻線に沿って、逆方向に流れる渦電流Ｉ１、Ｉ２が発生する。検出コイルＣＤは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に位置し、渦電流Ｉ１、Ｉ２の間に位置するから、検出コイルＣＤには、渦電流Ｉ１、Ｉ２による起電力は発生しない。
【０００８】
プローブが図１０（ａ）のロのように、キズＴＦの位置にあるときには、１０図（ｃ）のロのように、渦電流Ｉ１、Ｉ２とは別に渦電流ｉ１，ｉ２がキズＴＦの両側に発生し、逆方向に流れる。したがって検出コイルＣＤには、渦電流ｉ１又は渦電流ｉ２により起電力が発生し、いわゆるキズ信号が発生する。なお渦電流ｉ１，ｉ２は、方向が逆であるから、検出コイルＣＤがキズＴＦの真上に位置するときは、起電力は発生しない。
【０００９】
プローブが図１０（ａ）のハのように、支持具Ｓの位置にあるときには、１０図（ｃ）のハのように、渦電流Ｉ１、Ｉ２は、支持具Ｓの切り口と平行する方向に発生するから、支持具Ｓの位置で変化しない。したがって検出コイルＣＤには、起電力は、発生しない。
検出コイルＣＤは、キズＴＦに起因する渦電流ｉ１，ｉ２が発生したときのみ、起電力を発生するから、リフトオフ雑音を発生しない。したがってキズの評価精度が高くなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図９及び図１０のプローブは、金属管Ｔのキズを探傷するには、金属管Ｔ内でプローブを３６０度回転しなければならないから、プローブの回転機構が必要になり、構造が複雑になる。また金属管Ｔ内でプローブを回転するための時間を要し、探傷時間が長く係る。また、プローブの回転、管軸方向の走査の際、図９（ａ）のプローブの場合には、リフトオフ雑音の影響が大きくなる。
本願発明は、これらの問題点を改善するため、プローブの回転の必要がなく、リフトオフ雑音の影響もなく、かつキズの評価が容易なプローブと、そのプローブを用いた渦電流探傷装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の渦電流探傷装置は、巻線の方向が逆の２個の励磁コイルをコイル面を略平行に配置し、その２個の励磁コイルの間に巻線の方向が同じ複数の検出コイルを励磁コイルの軸方向と略平行に所定の間隔をおいてコイル面を放射状に配置し、各検出コイルは、独立して出力を発生するプローブ、そのプローブの各検出コイルのキズ信号を検出するキズ信号検出器、キズ信号検出器のキズ信号により検査体のキズを評価するキズ評価器を備え、キズ評価器は、各検出コイルのキズ信号の振幅波形を比較して極性が逆になるキズ信号により検査体のキズの位置を評価することを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の振幅波形及び位相を表示することを特徴とする。
請求項３に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づきキズの深さを評価することを特徴とする。
請求項４に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づき検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価することを特徴とする。
請求項５に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づきキズの深さ、及び検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本願発明の実施の形態を説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【００１３】
図１は、本願発明の実施の形態に係る内挿型プローブの構成を示し、プローブを金属管内に挿入した状態を示す。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＸ２−Ｘ２部分の矢印方向の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ１−Ｘ１部分の断面図である。
図において、ＣＥ１，ＣＥ２は励磁コイル、ＣＤ１〜ＣＤ８は検出コイル、Ｔは金属管、ＴＦは金属管Ｔのキズである。
【００１４】
図１のプローブは、巻き方向が逆の２個の励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２と巻き方向が同じ８個の検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８とから成り、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、コイル面が略平行になるように所定の間隔をおいて配置し、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向と略平行に、所定の間隔をおいてコイル面を放射状に配置してある。検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、各検出コイル毎に独立して出力を発生する。
【００１５】
ここで図２を参照して、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８に発生するキズ信号について説明する。
図２（ａ）は、検出コイルとキズの位置関係を、図２（ｂ）〜（ｄ）は、各検出コイルのキズ信号の振幅波形を示す。
図２（ａ）において、Ｉ１，Ｉ２は、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２により発生し、逆方向に流れる渦電流、ｉ１，ｉ２は、キズＴＦにより発生し、キズＴＦの両側を逆方向に流れる渦電流である。
【００１６】
図２（ａ）のように、プローブの検出コイルＣＤ２がキズＴＦの真上に位置するときは、検出コイルＣＤ２には、渦電流ｉ１，ｉ２が差動的に作用するため起電力は発生しない。即ち図２（ｃ）のように、キズ信号は発生しない。検出コイルＣＤ１には、渦電流ｉ１により図２（ｂ）のように、キズ信号が発生し、検出コイルＣＤ３には、渦電流ｉ２により図２（ｄ）のように、検出コイルＣＤ１と逆極性のキズ信号が発生する。したがって極性が逆になる検出コイルＣＤ１のキズ信号と検出コイルＣＤ３のキズ信号とによりキズＴＦの位置を評価することができる。
【００１７】
図１のプロ−ブは、８個の検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８を所定間隔で配置してあるが、検出コイルの間隔を検証するため、１個の検出コイルを備えたプローブを用いて回転探傷を行った。図３は、その回転探傷に用いたプローブと回転探傷の結果を示す。図３（ａ）は、金属管Ｔに内挿したプローブの斜視図であり、図３（ｂ）は、回転探傷結果を示す図である。
【００１８】
ここで、金属管Ｔは、外径２２ｍｍ、管肉厚１．５ｍｍの黄銅管を用い、その黄銅管に管軸方向の長さ１５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ管肉厚の８０％のキズを形成した。またプローブの励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、外径１８ｍｍ、巻線断面積２×２ｍｍ2の円形コイルを、検出コイルＣＤは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向の長さ６ｍｍ、高さ７ｍｍ、巻線断面積１×１ｍｍ2の矩形コイルを用いた。
【００１９】
図３（ｂ）の横軸は、プローブの回転角度を表し、縦軸は、キズ信号の振幅波形の振幅の絶対値を、最大振幅で正規化して表してある。図３は、キズＴＦが、１８０度の位置にある場合の例である。キズ信号の振幅は、キズの中心、即ち１８０度の位置で０になり、キズの両側で最大になる。Ｌ１，Ｌ２は、振幅が最大振幅の２分の１以上になる範囲である。
【００２０】
図３（ｂ）の回転探傷結果を参照して、図１のプローブの検出コイルの、例えばＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３についてみると、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３を４５度の間隔で配置し、検出コイルＣＤ２がキズＴＦの真上に位置する場合、キズＴＦの真上を中心に角度が±２２．５度変化しても、検出コイルＣＤ１、ＣＤ３には、最大振幅の２分の１以上のキズ信号が発生する。
【００２１】
図４、図５は、図１のプローブを金属管Ｔの軸方向に走査したときに、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８に発生するキズ信号の振幅波形を検証するため、図３（ａ）のプローブを用い、検出コイルＣＤの角度を４５度づつ変えて、プローブを金属管Ｔの軸方向に２０ｍｍ走査したときのキズの位置と探傷結果を示す。図４、図５の（ａ）は、キズの位置を、図４、図５の（ｂ）〜（ｆ）は、各検出コイルに対応する位置のキズ信号の振幅波形を示す。図４、図５の（ｂ）〜（ｆ）の横軸は、走査距離を、縦軸は、キズ信号の正規化した振幅波形を表している。
【００２２】
図４は、キズＴＦが検出コイルＣＤ３の真下に位置するときの例である。
検出コイルＣＤ３には、キズ信号は、発生しないが、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２には、振幅の大きさは異なるが同じ極性のキズ信号が発生し、検出コイルＣＤ４、ＣＤ５には、振幅の大きさは異なるが同じ極性で、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２のキズ信号と逆極性のキズ信号が発生する。この検出コイルＣＤ１と検出コイルＣＤ４のキズ信号の極性の逆転からキズＴＦの位置を評価できる。
【００２３】
図５は、キズＴＦが検出コイルＣＤ２とＣＤ３の中間に位置するときの例である。
検出コイルＣＤ１、ＣＤ２には、振幅の大きさは異なるが同じ極性のキズ信号が発生し、検出コイルＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ５には、振幅の大きさは異なるが同じ極性で、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２のキズ信号と逆極性のキズ信号が発生する。この検出コイルＣＤ２と検出コイルＣＤ３のキズ信号の極性の逆転からキズＴＦの位置を評価できる。
【００２４】
図６は、プローブを金属管の外側に装着する貫通型プローブの例で、基本的構造は、図１のプローブと同じである。
図６（ａ）は、図６（ｂ）のＸ４−Ｘ４部分の矢印方向の断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ３−Ｘ３部分の矢印方向の断面図である。
【００２５】
図６のプローブは、巻き方向が逆の２個の励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２と巻き方向が同じ８個の検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８とから成り、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、略平行になるように所定の間隔をおいて配置し、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向と略平行に、所定の間隔をおいて放射状に配置してある。検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、各検出コイル毎に独立して出力を発生する。金属管Ｔは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２を貫通している。
図６のプローブの探傷原理は、図１のプローブと同じである。また探傷の対象となる検査体は、金属管に限らず、金属棒、金属線等であってもよい。
【００２６】
図７は、プローブの検出コイルに発生するキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示す。図７の縦軸のキズの深さは、金属官等の検査体の肉厚のパーセントで表してある。グラフＦは、検出コイルが対向する金属管等の検査体の面、即ち内挿型の場合は金属管等の内面、貫通型の場合は金属管等の外面にキズがあるときのキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示し、グラフＢは、検出コイルが対向する金属管等の検査体の面と反対の面にキズがあるときのキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示す。
【００２７】
検出コイルに発生するキズ信号は、キズの深さにより位相が変化し、またキズが検査体の検出コイルが対向する面にあるか、反対側の面にあるかにより位相が異なるから、本発明のプルーフは、前記のようにキズ信号の振幅波形によりキズの位置を評価し、キズ信号の位相により、キズの深さ及びキズのある検査体の面を判別することができる。
【００２８】
図８は、本発明の実施の形態に係る渦電流探傷装置のブロック図である。
渦電流探傷装置は、金属管等の検査体Ｔに内挿するプローブ２、そのプローブ２に励磁電流を供給する励磁電流供給器１、プローブ２に発生するキズ信号を検出するキズ信号検出器３、及びキズ信号検出器３のキズ信号に基づいてキズの位置、深さ、及び検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価するキズ評価器から成る。
【００２９】
プローブ２は、図１のプローブから成り、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８には、金属官等の検査体Ｔのキズに起因して発生する渦電流ｉ１，ｉ２により発生する起電力により、キズ信号が発生する。キズ信号検出器３は、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８の夫々のキズ信号の波形や位相を検出し、キズ評価器４に表示する。キズ評価器４は、ディスプレイやレコーダー等を備えている。キズ評価器４に表示される検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８のキズ信号の波形や位相から、キズの位置、深さ、及び検査体Ｔの内面のキズか、外面のキズか等を評価することができる。キズの深さ及び検査体の内面のキズか、外面のキズかの評価は、キズ信号検出器３により検出されたキズ信号の位相と図７の関係を利用し、キズの深さ等を直接表示して行うこともできる。
【００３０】
図８の渦電流探傷装置は、プローブ２として内挿型プローブについて説明したが、貫通型プローブを用いても同様である。
【００３１】
前記実施の形態は、検出コイルが８個のプローブについて説明したが、８個に限るものではない。また前記実施の形態は、検出コイルに矩形型コイルを用いたが、矩形に限らず、三角形、円形等であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本願発明のプローブは、２個の励磁コイルの間に、複数の検出コイルを配置してあるから、プローブを回転することなく、従来の回転探傷と同様に金属管等の内面や外面のキズを探傷することができる。したがって本願発明の渦電流探傷装置は、従来のプローブを用いた渦電流探傷装置に比べ、探傷時間を短縮でき、探傷作業を効率的に行うことができる。また本願発明の渦電流探傷装置は、プローブの回転手段を要しないから、構造が簡単になる。かつ本願発明の渦電流探傷装置は、複数の検出コイルのキズ信号の振幅波形を比較して、極性の反転箇所を判別するだけでキズの位置を評価できるから、評価作業が簡単になる。また本願発明の渦電流探傷装置は、前記のようにキズ信号の振幅波形によりキズの位置を評価するとともに、キズ信号の位相によりキズの深さ及び検査体の内面のキズか、外面のキズかも評価することができる。
【００３３】
本願発明のプローブは、２個の励磁コイルの間に検出コイルを配置するから、検出コイルは、キズに起因する渦電流のみを検知する。したがって本願発明のプローブは、リフトオフ雑音の影響を受けることなく、高い精度でキズを評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る内挿型プローブの断面である。
【図２】本願発明の実施の形態に係るプローブの渦電流とキズ信号を説明する図である。
【図３】本願発明の実施の形態に係るプローブのキズ信号の振幅波形を検証するための回転探傷型プローブと回転探傷結果を示す図である。
【図４】検査体のキズの位置と本願発明の実施の形態に係るプローブの検出コイルの振幅波形を示す図である。
【図５】検査体のキズの位置と本願発明の実施の形態に係るプローブの検出コイルの振幅波形を示す図である。
【図６】本願発明の実施の形態に係る貫通型プローブの断面である。
【図７】本願発明の実施の形態に係るプローブのキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示す図である。
【図８】本願発明の実施の形態に係る渦電流探傷装置のブロック図である。
【図９】従来のパンケーキ型コイルを用いた内挿型プローブが発生する渦電流を説明する図である。
【図１０】従来の２個の励磁コイルとその励磁コイルの間に配置した検出コイルとから成る内挿型プローブが発生する渦電流を説明する図である。
【符号の説明】
１ 励磁電流供給器
２ プローブ
３ キズ信号検出器
４ キズ評価器
ＣＥ１，ＣＥ２ 励磁コイル
ＣＤ，ＣＤ１〜ＣＤ８ 検出コイル
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２，ｉ１，ｉ２ 渦電流
Ｔ 金属官等の検査体
ＴＦ キズ
【発明の属する技術分野】
本願発明は、渦電流探傷用プローブとそのプローブを用いた渦電流探傷装置に関し、特に管状又は棒状検査体に適した渦電流探傷用プローブとそのプローブを用いた渦電流探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９、図１０を参照して従来の渦電流探傷用プローブを説明する。なお図９、図１０に共通部分は、同じ符号を使用している。
図９は、パンケーキ状コイルから成るプローブを金属管に内挿して探傷する場合の例である。
図９（ａ）は、９図（ｂ）のＹ２−Ｙ２部分の矢印方向の断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＹ１−Ｙ１部分の矢印方向の断面図、図９（ｃ）は、金属管に発生する渦電流を説明する図である。
図において、Ｃｐはパンケーキ状コイル、Ｔは金属管、Ｓは金属管Ｔの支持具、ＴＦは金属管Ｔのキズである。
【０００３】
図９の場合、金属管Ｔ内でコイルＣＰを１回転し、後述するキズ信号を検出して金属管Ｔの内面又は外面のキズを探傷する。
金属管ＴにコイルＣｐを内挿して、コイルＣｐに励磁電流を供給すると、コイルＣｐが図９（ａ）のイの位置にあるときには、図９（ｃ）のイのようにコイルＣｐの巻線に沿って、渦電流Ｉが発生する。コイルＣｐには、渦電流Ｉにより起電力が発生する。
【０００４】
コイルＣｐが図９（ａ）のロのように、キズＴＦの位置にあるときには、図９（ｃ）のロのように、渦電流Ｉは、キズＴＦのところで変化するため、コイルＣｐに発生する起電力も変化する。その起電力の変化は、いわゆるキズ信号を発生する。
【０００５】
コイルＣｐが図９（ａ）のハのように、支持具Ｓの位置にあるときには、９図（ｃ）のハのように、渦電流Ｉは、支持具Ｓのところで変化するため、コイルＣｐに発生する起電力も変化する。したがってコイルＣｐが図９（ａ）のハの位置にあるときは、支持具Ｓにより支持具信号、いわゆる支持具雑音が発生する。
コイルＣｐには、渦電流Ｉによる起電力とキズ或いは支持具による渦電流Ｉの変化に起因する起電力、いわゆるキズ信号或いは支持具雑音とが同時に発生する。一方コイルＣｐと検査体との相対距離（以下リフトオフと呼ぶ）が変化すると、渦電流Ｉも変化して、いわゆるリフトオフ雑音を発生するため、キズの評価精度が低下する。
【０００６】
図１０のプローブは、巻き方向が逆の２個の励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２と１個の検出コイルＣＤとから成り、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、略平行になるように所定の間隔をおいて配置し、検出コイルＣＤは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向と略平行に配置してある。
図１０の場合、図９の場合と同様に、金属管Ｔ内でプローブを１回転し、キズ信号を検出して金属管Ｔの内面又は外面のキズを探傷する。
【０００７】
プローブが図１０（ａ）のイの位置にあるときには、１０図（ｃ）のイのように、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の巻線に沿って、逆方向に流れる渦電流Ｉ１、Ｉ２が発生する。検出コイルＣＤは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に位置し、渦電流Ｉ１、Ｉ２の間に位置するから、検出コイルＣＤには、渦電流Ｉ１、Ｉ２による起電力は発生しない。
【０００８】
プローブが図１０（ａ）のロのように、キズＴＦの位置にあるときには、１０図（ｃ）のロのように、渦電流Ｉ１、Ｉ２とは別に渦電流ｉ１，ｉ２がキズＴＦの両側に発生し、逆方向に流れる。したがって検出コイルＣＤには、渦電流ｉ１又は渦電流ｉ２により起電力が発生し、いわゆるキズ信号が発生する。なお渦電流ｉ１，ｉ２は、方向が逆であるから、検出コイルＣＤがキズＴＦの真上に位置するときは、起電力は発生しない。
【０００９】
プローブが図１０（ａ）のハのように、支持具Ｓの位置にあるときには、１０図（ｃ）のハのように、渦電流Ｉ１、Ｉ２は、支持具Ｓの切り口と平行する方向に発生するから、支持具Ｓの位置で変化しない。したがって検出コイルＣＤには、起電力は、発生しない。
検出コイルＣＤは、キズＴＦに起因する渦電流ｉ１，ｉ２が発生したときのみ、起電力を発生するから、リフトオフ雑音を発生しない。したがってキズの評価精度が高くなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図９及び図１０のプローブは、金属管Ｔのキズを探傷するには、金属管Ｔ内でプローブを３６０度回転しなければならないから、プローブの回転機構が必要になり、構造が複雑になる。また金属管Ｔ内でプローブを回転するための時間を要し、探傷時間が長く係る。また、プローブの回転、管軸方向の走査の際、図９（ａ）のプローブの場合には、リフトオフ雑音の影響が大きくなる。
本願発明は、これらの問題点を改善するため、プローブの回転の必要がなく、リフトオフ雑音の影響もなく、かつキズの評価が容易なプローブと、そのプローブを用いた渦電流探傷装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の渦電流探傷装置は、巻線の方向が逆の２個の励磁コイルをコイル面を略平行に配置し、その２個の励磁コイルの間に巻線の方向が同じ複数の検出コイルを励磁コイルの軸方向と略平行に所定の間隔をおいてコイル面を放射状に配置し、各検出コイルは、独立して出力を発生するプローブ、そのプローブの各検出コイルのキズ信号を検出するキズ信号検出器、キズ信号検出器のキズ信号により検査体のキズを評価するキズ評価器を備え、キズ評価器は、各検出コイルのキズ信号の振幅波形を比較して極性が逆になるキズ信号により検査体のキズの位置を評価することを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の振幅波形及び位相を表示することを特徴とする。
請求項３に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づきキズの深さを評価することを特徴とする。
請求項４に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づき検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価することを特徴とする。
請求項５に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づきキズの深さ、及び検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図８を参照して、本願発明の実施の形態を説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【００１３】
図１は、本願発明の実施の形態に係る内挿型プローブの構成を示し、プローブを金属管内に挿入した状態を示す。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＸ２−Ｘ２部分の矢印方向の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ１−Ｘ１部分の断面図である。
図において、ＣＥ１，ＣＥ２は励磁コイル、ＣＤ１〜ＣＤ８は検出コイル、Ｔは金属管、ＴＦは金属管Ｔのキズである。
【００１４】
図１のプローブは、巻き方向が逆の２個の励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２と巻き方向が同じ８個の検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８とから成り、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、コイル面が略平行になるように所定の間隔をおいて配置し、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向と略平行に、所定の間隔をおいてコイル面を放射状に配置してある。検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、各検出コイル毎に独立して出力を発生する。
【００１５】
ここで図２を参照して、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８に発生するキズ信号について説明する。
図２（ａ）は、検出コイルとキズの位置関係を、図２（ｂ）〜（ｄ）は、各検出コイルのキズ信号の振幅波形を示す。
図２（ａ）において、Ｉ１，Ｉ２は、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２により発生し、逆方向に流れる渦電流、ｉ１，ｉ２は、キズＴＦにより発生し、キズＴＦの両側を逆方向に流れる渦電流である。
【００１６】
図２（ａ）のように、プローブの検出コイルＣＤ２がキズＴＦの真上に位置するときは、検出コイルＣＤ２には、渦電流ｉ１，ｉ２が差動的に作用するため起電力は発生しない。即ち図２（ｃ）のように、キズ信号は発生しない。検出コイルＣＤ１には、渦電流ｉ１により図２（ｂ）のように、キズ信号が発生し、検出コイルＣＤ３には、渦電流ｉ２により図２（ｄ）のように、検出コイルＣＤ１と逆極性のキズ信号が発生する。したがって極性が逆になる検出コイルＣＤ１のキズ信号と検出コイルＣＤ３のキズ信号とによりキズＴＦの位置を評価することができる。
【００１７】
図１のプロ−ブは、８個の検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８を所定間隔で配置してあるが、検出コイルの間隔を検証するため、１個の検出コイルを備えたプローブを用いて回転探傷を行った。図３は、その回転探傷に用いたプローブと回転探傷の結果を示す。図３（ａ）は、金属管Ｔに内挿したプローブの斜視図であり、図３（ｂ）は、回転探傷結果を示す図である。
【００１８】
ここで、金属管Ｔは、外径２２ｍｍ、管肉厚１．５ｍｍの黄銅管を用い、その黄銅管に管軸方向の長さ１５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さ管肉厚の８０％のキズを形成した。またプローブの励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、外径１８ｍｍ、巻線断面積２×２ｍｍ2の円形コイルを、検出コイルＣＤは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向の長さ６ｍｍ、高さ７ｍｍ、巻線断面積１×１ｍｍ2の矩形コイルを用いた。
【００１９】
図３（ｂ）の横軸は、プローブの回転角度を表し、縦軸は、キズ信号の振幅波形の振幅の絶対値を、最大振幅で正規化して表してある。図３は、キズＴＦが、１８０度の位置にある場合の例である。キズ信号の振幅は、キズの中心、即ち１８０度の位置で０になり、キズの両側で最大になる。Ｌ１，Ｌ２は、振幅が最大振幅の２分の１以上になる範囲である。
【００２０】
図３（ｂ）の回転探傷結果を参照して、図１のプローブの検出コイルの、例えばＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３についてみると、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３を４５度の間隔で配置し、検出コイルＣＤ２がキズＴＦの真上に位置する場合、キズＴＦの真上を中心に角度が±２２．５度変化しても、検出コイルＣＤ１、ＣＤ３には、最大振幅の２分の１以上のキズ信号が発生する。
【００２１】
図４、図５は、図１のプローブを金属管Ｔの軸方向に走査したときに、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８に発生するキズ信号の振幅波形を検証するため、図３（ａ）のプローブを用い、検出コイルＣＤの角度を４５度づつ変えて、プローブを金属管Ｔの軸方向に２０ｍｍ走査したときのキズの位置と探傷結果を示す。図４、図５の（ａ）は、キズの位置を、図４、図５の（ｂ）〜（ｆ）は、各検出コイルに対応する位置のキズ信号の振幅波形を示す。図４、図５の（ｂ）〜（ｆ）の横軸は、走査距離を、縦軸は、キズ信号の正規化した振幅波形を表している。
【００２２】
図４は、キズＴＦが検出コイルＣＤ３の真下に位置するときの例である。
検出コイルＣＤ３には、キズ信号は、発生しないが、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２には、振幅の大きさは異なるが同じ極性のキズ信号が発生し、検出コイルＣＤ４、ＣＤ５には、振幅の大きさは異なるが同じ極性で、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２のキズ信号と逆極性のキズ信号が発生する。この検出コイルＣＤ１と検出コイルＣＤ４のキズ信号の極性の逆転からキズＴＦの位置を評価できる。
【００２３】
図５は、キズＴＦが検出コイルＣＤ２とＣＤ３の中間に位置するときの例である。
検出コイルＣＤ１、ＣＤ２には、振幅の大きさは異なるが同じ極性のキズ信号が発生し、検出コイルＣＤ３、ＣＤ４、ＣＤ５には、振幅の大きさは異なるが同じ極性で、検出コイルＣＤ１、ＣＤ２のキズ信号と逆極性のキズ信号が発生する。この検出コイルＣＤ２と検出コイルＣＤ３のキズ信号の極性の逆転からキズＴＦの位置を評価できる。
【００２４】
図６は、プローブを金属管の外側に装着する貫通型プローブの例で、基本的構造は、図１のプローブと同じである。
図６（ａ）は、図６（ｂ）のＸ４−Ｘ４部分の矢印方向の断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ３−Ｘ３部分の矢印方向の断面図である。
【００２５】
図６のプローブは、巻き方向が逆の２個の励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２と巻き方向が同じ８個の検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８とから成り、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２は、略平行になるように所定の間隔をおいて配置し、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の間に励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２の軸方向と略平行に、所定の間隔をおいて放射状に配置してある。検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８は、各検出コイル毎に独立して出力を発生する。金属管Ｔは、励磁コイルＣＥ１，ＣＥ２を貫通している。
図６のプローブの探傷原理は、図１のプローブと同じである。また探傷の対象となる検査体は、金属管に限らず、金属棒、金属線等であってもよい。
【００２６】
図７は、プローブの検出コイルに発生するキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示す。図７の縦軸のキズの深さは、金属官等の検査体の肉厚のパーセントで表してある。グラフＦは、検出コイルが対向する金属管等の検査体の面、即ち内挿型の場合は金属管等の内面、貫通型の場合は金属管等の外面にキズがあるときのキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示し、グラフＢは、検出コイルが対向する金属管等の検査体の面と反対の面にキズがあるときのキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示す。
【００２７】
検出コイルに発生するキズ信号は、キズの深さにより位相が変化し、またキズが検査体の検出コイルが対向する面にあるか、反対側の面にあるかにより位相が異なるから、本発明のプルーフは、前記のようにキズ信号の振幅波形によりキズの位置を評価し、キズ信号の位相により、キズの深さ及びキズのある検査体の面を判別することができる。
【００２８】
図８は、本発明の実施の形態に係る渦電流探傷装置のブロック図である。
渦電流探傷装置は、金属管等の検査体Ｔに内挿するプローブ２、そのプローブ２に励磁電流を供給する励磁電流供給器１、プローブ２に発生するキズ信号を検出するキズ信号検出器３、及びキズ信号検出器３のキズ信号に基づいてキズの位置、深さ、及び検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価するキズ評価器から成る。
【００２９】
プローブ２は、図１のプローブから成り、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８には、金属官等の検査体Ｔのキズに起因して発生する渦電流ｉ１，ｉ２により発生する起電力により、キズ信号が発生する。キズ信号検出器３は、検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８の夫々のキズ信号の波形や位相を検出し、キズ評価器４に表示する。キズ評価器４は、ディスプレイやレコーダー等を備えている。キズ評価器４に表示される検出コイルＣＤ１〜ＣＤ８のキズ信号の波形や位相から、キズの位置、深さ、及び検査体Ｔの内面のキズか、外面のキズか等を評価することができる。キズの深さ及び検査体の内面のキズか、外面のキズかの評価は、キズ信号検出器３により検出されたキズ信号の位相と図７の関係を利用し、キズの深さ等を直接表示して行うこともできる。
【００３０】
図８の渦電流探傷装置は、プローブ２として内挿型プローブについて説明したが、貫通型プローブを用いても同様である。
【００３１】
前記実施の形態は、検出コイルが８個のプローブについて説明したが、８個に限るものではない。また前記実施の形態は、検出コイルに矩形型コイルを用いたが、矩形に限らず、三角形、円形等であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本願発明のプローブは、２個の励磁コイルの間に、複数の検出コイルを配置してあるから、プローブを回転することなく、従来の回転探傷と同様に金属管等の内面や外面のキズを探傷することができる。したがって本願発明の渦電流探傷装置は、従来のプローブを用いた渦電流探傷装置に比べ、探傷時間を短縮でき、探傷作業を効率的に行うことができる。また本願発明の渦電流探傷装置は、プローブの回転手段を要しないから、構造が簡単になる。かつ本願発明の渦電流探傷装置は、複数の検出コイルのキズ信号の振幅波形を比較して、極性の反転箇所を判別するだけでキズの位置を評価できるから、評価作業が簡単になる。また本願発明の渦電流探傷装置は、前記のようにキズ信号の振幅波形によりキズの位置を評価するとともに、キズ信号の位相によりキズの深さ及び検査体の内面のキズか、外面のキズかも評価することができる。
【００３３】
本願発明のプローブは、２個の励磁コイルの間に検出コイルを配置するから、検出コイルは、キズに起因する渦電流のみを検知する。したがって本願発明のプローブは、リフトオフ雑音の影響を受けることなく、高い精度でキズを評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る内挿型プローブの断面である。
【図２】本願発明の実施の形態に係るプローブの渦電流とキズ信号を説明する図である。
【図３】本願発明の実施の形態に係るプローブのキズ信号の振幅波形を検証するための回転探傷型プローブと回転探傷結果を示す図である。
【図４】検査体のキズの位置と本願発明の実施の形態に係るプローブの検出コイルの振幅波形を示す図である。
【図５】検査体のキズの位置と本願発明の実施の形態に係るプローブの検出コイルの振幅波形を示す図である。
【図６】本願発明の実施の形態に係る貫通型プローブの断面である。
【図７】本願発明の実施の形態に係るプローブのキズ信号の位相とキズの深さとの関係を示す図である。
【図８】本願発明の実施の形態に係る渦電流探傷装置のブロック図である。
【図９】従来のパンケーキ型コイルを用いた内挿型プローブが発生する渦電流を説明する図である。
【図１０】従来の２個の励磁コイルとその励磁コイルの間に配置した検出コイルとから成る内挿型プローブが発生する渦電流を説明する図である。
【符号の説明】
１ 励磁電流供給器
２ プローブ
３ キズ信号検出器
４ キズ評価器
ＣＥ１，ＣＥ２ 励磁コイル
ＣＤ，ＣＤ１〜ＣＤ８ 検出コイル
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２，ｉ１，ｉ２ 渦電流
Ｔ 金属官等の検査体
ＴＦ キズ
Claims (5)
- 巻線の方向が逆の２個の励磁コイルをコイル面を略平行に配置し、その２個の励磁コイルの間に巻線の方向が同じ複数の検出コイルを励磁コイルの軸方向と略平行に所定の間隔をおいてコイル面を放射状に配置し、各検出コイルは、独立して出力を発生するプローブ、そのプローブの各検出コイルのキズ信号を検出するキズ信号検出器、キズ信号検出器のキズ信号により検査体のキズを評価するキズ評価器を備え、キズ評価器は、各検出コイルのキズ信号の振幅波形を比較して極性が逆になるキズ信号により検査体のキズの位置を評価することを特徴とする渦電流探傷装置。
- 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の振幅波形及び位相を表示することを特徴とする渦電流探傷装置。
- 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づきキズの深さを評価することを特徴とする渦電流探傷装置。
- 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づき検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価することを特徴とする渦電流探傷装置。
- 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、キズ評価器は、キズ信号の位相に基づきキズの深さ、及び検査体の内面のキズか、外面のキズかを評価することを特徴とする渦電流探傷装置。
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