JP4029178B2 - 渦流探傷方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＥ型渦流センサを用いた鋼管の表面疵検出方法およびその装置に関し、特に遠心鋳造による鋳鉄管の地肌筋に沿って発生する表面疵検出に優れるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
渦流センサは、計測対象に発生させる渦電流が表面性状や内部組織により変化することを利用するもので、非接触での計測が可能で、且つ検出回路の調整により種々の対象に即した検出信号が得られるため、鉄鋼プロセスの計測手段として連続鋳造の湯面計や薄板製品の表面疵検出など多方面に用いられている。
【０００３】
特許文献１は鋳鉄管探傷装置に関し、鋳鉄管表面の凹凸の影響を受けずにクラックを検出するため渦流探傷ヘッドとして駆動コイルの両端に誘導コイルを配置したものを用い、更に複数個の渦流探傷ヘッドを鋳鉄管の周方向に並べる際、隣接する渦流探傷ヘッドの端部が互いに重なり合うように千鳥状に配置することを特徴とする。
【０００４】
本技術によればクラックに対する検出感度を向上させ、且つ検査能率を向上させることが可能であるが、隣接する渦流探傷ヘッドの相互干渉を防ぐため、駆動周波数を異なるものとする必要があり、また渦流探傷ヘッドを取付ける装置は鋳鉄管の半周または全周を覆い、管軸方向に移動する機構を有するなど大掛かりなものとなっている。
【０００５】
一部の工場では図６に示す鋳鉄管疵検出装置１００が用いられている。本装置は鋳鉄管１０１を全周方向で覆うフレーム１０３を設け、該フレーム１０３に渦流センサを取付けたセンサヘッド１０２を鋳鉄管の全円周方向から同時に計測可能なように複数個取付け、鋳鉄管１０１またはフレーム１０３を管軸方向に移動させることを特徴とする。
【０００６】
本装置を用いると短時間に鋳鉄管全長の計測が可能で能率的であるが、フレーム内で精度良く管中心軸を位置決めする機構や位置決め精度を保ちつつフレームを管軸方向に駆動する装置が必要で設備的負荷が大きく高価な装置となっている。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭５９−７９４０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、既存の鋳鉄管表面疵検出装置は設備的負荷が大きく、更に特許文献１のように渦流探傷ヘッドとして駆動コイルの両端に誘導コイルを配置したものを用いても、遠心鋳造によるスパイラル状の地肌疵に沿った直折れと呼ばれる表面疵に対し、十分な検出感度が得られず、検出しきれない場合があった。
【０００９】
本発明は表面疵検出感度が高い疵検出方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下の手段により達成できる。
【００１１】
請求項１記載の発明は、遠心鋳造により製造された鋳鉄管に対し、Ｅ型渦流センサをその両端の検出コイルが前記鋳鉄管円周方向に縦に並ぶように配置し、前記Ｅ型渦流センサの計測軌跡を前記鋳鉄管地肌筋に対し逆スパイラル状とすることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、Ｅ型渦流センサを両端の検出コイルが遠心鋳造により製造された鋳鉄管の円周方向に縦に並ぶように取付けた複数台のセンサヘッドを所定の間隔を保持しながら前記鋳鉄管の管軸方向に平行移動させる手段と、前記鋳鉄管を円周方向に回転させる手段とを備え、前記センサヘッドの計測軌跡が、鋳鉄管地肌筋と逆方向のスパイラルとなるように前記センサヘッドを平行移動させつつ前記鋳鉄管を円周方向に回転させることに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記Ｅ型渦流センサを複数個設け、前記複数個のＥ型渦流センサを前記逆スパイラル状の計測軌跡に沿って並ぶように配置したことに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記複数個のＥ型渦流センサは、前記逆スパイラル状の計測軌跡に沿って並ぶように配置されていることに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。図１に本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略図を示す。図１において（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で、１は渦流探傷装置全体、２は架台、３は移動台車、３１は移動用モータ、４、４ａ、４ｂ，４ｃはセンサヘッド、５、５ａ，５ｂ，５ｃはＥ型渦流センサ、６，６ａはガイドレール、７はローラ駆動モータ、８は昇降式ターニングローラ、１１は昇降モータ、１４は移動台車３に固定され、センサヘッド４、４ａが取付けられる棒状部材を示す。
【００１６】
渦流探傷装置１はＥ型渦流センサ５を取付けたセンサヘッド４を所定の間隔を保持しながら鋳鉄管９の管軸方向に平行移動させる手段と鋳鉄管９を円周方向に回転させる手段とを備え、図２に示すように鋳鉄管９を円周方向に回転させながら、センサヘッド１０を移動し、疵検出を行う。
【００１７】
Ｅ型渦流センサを所定の間隔を保持しながら鋳鉄管９の管軸方向に平行移動させる手段は、鋳鉄管９の斜め上方に配置されガイドレール６、６ａを有する架台２、Ｅ型渦流センサ５ａ，５ｂ，５ｃを取付けたセンサヘッド４ａ，４ｂ，４ｃ，移動用モータ３１と棒状部材１４を有する移動台車３で具体化される。
【００１８】
移動台車３にはセンサヘッド４と，センサヘッド４ａ，４ｂ，４ｃが所定の間隔で複数取付けられた棒状部材１４が固定され、移動用モータ３１によって、ガイドレール６に沿って移動する。センサヘッド４、４ａ，４ｂ，４ｃの取付け間隔は等間隔とする。図１は、センサヘッドを棒状部材に３個取付けた場合を示すが、必要に応じて増減することが可能である。
【００１９】
移動台車３と、棒状部材１４に取付けられた複数のセンサヘッド４ａ、４ｂ、４ｃの全体は更にガイドレール６ａにより保持されつつ、鋳鉄管９の管軸方向に平行移動する。
【００２０】
本機構によれば移動台車３はセンサヘッド４、４ａ、４ｂ，４ｃの取付間隔だけ移動すれば良く、簡便な機構で鋳鉄管９全長の計測が可能となる。移動台車３の駆動力をガイドレール６に伝達する手段は滑らかな移動が可能であれば良く特に限定しない。
【００２１】
鋳鉄管９を円周方向に回転させる手段は昇降式ターニングローラ８、昇降式ターニングローラ８を昇降させる昇降モータ１１、ローラ駆動モータ７により具体化され、鋳鉄管９を移動台車３に平行になるように保持しつつ回転させることが可能で、本発明ではＥ型渦流センサ１３の計測軌跡が遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に対し、逆スパイラル状となるように鋳鉄管９を回転させる。
【００２２】
Ｅ型渦流センサと鋳鉄管表面で計測する位置との間隔は、センサヘッドに昇降機構を設けたり、昇降式ターニングローラの昇降によって調整すれば良くその方法は特に規定しない。
【００２３】
図４はＥ型渦流センサを説明する図、図５は遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に対する計測軌跡により、疵検出感度が影響を受けることを説明する図である。図４において１３はＥ型渦流センサ、５１は検出コイル、５２は励起コイルである。Ｅ型渦流センサはＥ字となる３つの脚部を有し、中央の脚部が計測対象物に交流磁界を発生させる励起コイル５２、両端の脚部が渦電流による磁界を検出する検出コイル５１であり、励起コイル直下は不感帯となる。渦流探傷装置１では２つの検出コイル５１が鋳鉄管の円周方向に縦に一列に並ぶようにセンサヘッド４に取付けられる。図１（ｂ）に、Ｅ型センサの取付け状況を示すため、センサヘッド４先端部の部分拡大図を示す。
【００２４】
図５では表面疵に対するＥ型渦流センサの検出コイル、励起コイルの平面的位置関係が示され、計測軌跡が遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に対し（ａ）は順スパイラル状、（ｂ）は逆スパイラル状の場合を示す。図５において１２は遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋にほぼ並行に発生した表面疵、１３はＥ型渦流センサ、５１はＥ型渦流センサの検出コイル、５２は励起コイルである。
【００２５】
計測軌跡が順スパイラル状の場合、Ｅ型渦流センサ１３が移動しても表面疵１２が励起コイル５２下方の不感帯に常に位置し検出できない場合が生じるのに対し、逆スパイラル状の場合では検出コイル５１が必ず表面疵１２を横切るので検出精度に優れる。Ｅ型渦流センサ両端部の検出コイル５１を、逆スパイラル状の計測軌跡に沿って、縦に並ぶように配置すると更に検出感度が向上して望ましい。
【００２６】
図３は渦流探傷装置１におけるセンサヘッドの計測軌跡を模式的に説明するもので、図３において、９は鋳鉄管、１０はセンサヘッド、１２は疵を示す。
【００２７】
本発明では、鋳鉄管９の円周方向の回転方向をセンサヘッド１０（Ｅ型渦流センサ５）の計測軌跡が遠心鋳造による鋳鉄管９の地肌筋に対し、逆スパイラル状となるように回転させる。
【００２８】
尚、以上の説明では、検出対象を遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に沿った表面疵としたが、本発明はピンホール、鉄管表面のピーニングの検出に対しても有効であり、更に、Ｅ型センサと鋳鉄管表面との間隔を１０ｍｍ程度とすることが可能なため、曲管にも対応でき、鉄管の曲がり判定にも適用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、安価で且つ検出感度の高い鋳鉄管表面疵探傷が可能となり、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の基本的作動状況を模式的に説明する図。
【図３】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置のセンサヘッドの計測軌跡を模式的に説明する図。
【図４】Ｅ型渦流センサの説明図。
【図５】計測軌跡により表面疵に対するＥ型渦流センサの検出感度が影響を受けることを模式的に説明する図。
【図６】従来例を示す図。
【符号の説明】
１：渦流探傷装置
２：架台
３：移動台車
３１：移動用モータ
４、４ａ、４ｂ，４ｃ：センサヘッド
５，５ａ，５ｂ，５ｃ：Ｅ型渦流センサ
５１：検出コイル
５２：励起コイル
６、６ａ：ガイドレール
７：ローラ駆動モータ
８：昇降式ターニングローラ
９：鋳鉄管
１０：センサヘッド
１１：昇降モータ
１２：疵（表面疵）
１３、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ：Ｅ型渦流センサ
１４：棒状部材
【発明の属する技術分野】
本発明はＥ型渦流センサを用いた鋼管の表面疵検出方法およびその装置に関し、特に遠心鋳造による鋳鉄管の地肌筋に沿って発生する表面疵検出に優れるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
渦流センサは、計測対象に発生させる渦電流が表面性状や内部組織により変化することを利用するもので、非接触での計測が可能で、且つ検出回路の調整により種々の対象に即した検出信号が得られるため、鉄鋼プロセスの計測手段として連続鋳造の湯面計や薄板製品の表面疵検出など多方面に用いられている。
【０００３】
特許文献１は鋳鉄管探傷装置に関し、鋳鉄管表面の凹凸の影響を受けずにクラックを検出するため渦流探傷ヘッドとして駆動コイルの両端に誘導コイルを配置したものを用い、更に複数個の渦流探傷ヘッドを鋳鉄管の周方向に並べる際、隣接する渦流探傷ヘッドの端部が互いに重なり合うように千鳥状に配置することを特徴とする。
【０００４】
本技術によればクラックに対する検出感度を向上させ、且つ検査能率を向上させることが可能であるが、隣接する渦流探傷ヘッドの相互干渉を防ぐため、駆動周波数を異なるものとする必要があり、また渦流探傷ヘッドを取付ける装置は鋳鉄管の半周または全周を覆い、管軸方向に移動する機構を有するなど大掛かりなものとなっている。
【０００５】
一部の工場では図６に示す鋳鉄管疵検出装置１００が用いられている。本装置は鋳鉄管１０１を全周方向で覆うフレーム１０３を設け、該フレーム１０３に渦流センサを取付けたセンサヘッド１０２を鋳鉄管の全円周方向から同時に計測可能なように複数個取付け、鋳鉄管１０１またはフレーム１０３を管軸方向に移動させることを特徴とする。
【０００６】
本装置を用いると短時間に鋳鉄管全長の計測が可能で能率的であるが、フレーム内で精度良く管中心軸を位置決めする機構や位置決め精度を保ちつつフレームを管軸方向に駆動する装置が必要で設備的負荷が大きく高価な装置となっている。
【０００７】
【特許文献１】
特公昭５９−７９４０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、既存の鋳鉄管表面疵検出装置は設備的負荷が大きく、更に特許文献１のように渦流探傷ヘッドとして駆動コイルの両端に誘導コイルを配置したものを用いても、遠心鋳造によるスパイラル状の地肌疵に沿った直折れと呼ばれる表面疵に対し、十分な検出感度が得られず、検出しきれない場合があった。
【０００９】
本発明は表面疵検出感度が高い疵検出方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下の手段により達成できる。
【００１１】
請求項１記載の発明は、遠心鋳造により製造された鋳鉄管に対し、Ｅ型渦流センサをその両端の検出コイルが前記鋳鉄管円周方向に縦に並ぶように配置し、前記Ｅ型渦流センサの計測軌跡を前記鋳鉄管地肌筋に対し逆スパイラル状とすることに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、Ｅ型渦流センサを両端の検出コイルが遠心鋳造により製造された鋳鉄管の円周方向に縦に並ぶように取付けた複数台のセンサヘッドを所定の間隔を保持しながら前記鋳鉄管の管軸方向に平行移動させる手段と、前記鋳鉄管を円周方向に回転させる手段とを備え、前記センサヘッドの計測軌跡が、鋳鉄管地肌筋と逆方向のスパイラルとなるように前記センサヘッドを平行移動させつつ前記鋳鉄管を円周方向に回転させることに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記Ｅ型渦流センサを複数個設け、前記複数個のＥ型渦流センサを前記逆スパイラル状の計測軌跡に沿って並ぶように配置したことに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記複数個のＥ型渦流センサは、前記逆スパイラル状の計測軌跡に沿って並ぶように配置されていることに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。図１に本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略図を示す。図１において（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で、１は渦流探傷装置全体、２は架台、３は移動台車、３１は移動用モータ、４、４ａ、４ｂ，４ｃはセンサヘッド、５、５ａ，５ｂ，５ｃはＥ型渦流センサ、６，６ａはガイドレール、７はローラ駆動モータ、８は昇降式ターニングローラ、１１は昇降モータ、１４は移動台車３に固定され、センサヘッド４、４ａが取付けられる棒状部材を示す。
【００１６】
渦流探傷装置１はＥ型渦流センサ５を取付けたセンサヘッド４を所定の間隔を保持しながら鋳鉄管９の管軸方向に平行移動させる手段と鋳鉄管９を円周方向に回転させる手段とを備え、図２に示すように鋳鉄管９を円周方向に回転させながら、センサヘッド１０を移動し、疵検出を行う。
【００１７】
Ｅ型渦流センサを所定の間隔を保持しながら鋳鉄管９の管軸方向に平行移動させる手段は、鋳鉄管９の斜め上方に配置されガイドレール６、６ａを有する架台２、Ｅ型渦流センサ５ａ，５ｂ，５ｃを取付けたセンサヘッド４ａ，４ｂ，４ｃ，移動用モータ３１と棒状部材１４を有する移動台車３で具体化される。
【００１８】
移動台車３にはセンサヘッド４と，センサヘッド４ａ，４ｂ，４ｃが所定の間隔で複数取付けられた棒状部材１４が固定され、移動用モータ３１によって、ガイドレール６に沿って移動する。センサヘッド４、４ａ，４ｂ，４ｃの取付け間隔は等間隔とする。図１は、センサヘッドを棒状部材に３個取付けた場合を示すが、必要に応じて増減することが可能である。
【００１９】
移動台車３と、棒状部材１４に取付けられた複数のセンサヘッド４ａ、４ｂ、４ｃの全体は更にガイドレール６ａにより保持されつつ、鋳鉄管９の管軸方向に平行移動する。
【００２０】
本機構によれば移動台車３はセンサヘッド４、４ａ、４ｂ，４ｃの取付間隔だけ移動すれば良く、簡便な機構で鋳鉄管９全長の計測が可能となる。移動台車３の駆動力をガイドレール６に伝達する手段は滑らかな移動が可能であれば良く特に限定しない。
【００２１】
鋳鉄管９を円周方向に回転させる手段は昇降式ターニングローラ８、昇降式ターニングローラ８を昇降させる昇降モータ１１、ローラ駆動モータ７により具体化され、鋳鉄管９を移動台車３に平行になるように保持しつつ回転させることが可能で、本発明ではＥ型渦流センサ１３の計測軌跡が遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に対し、逆スパイラル状となるように鋳鉄管９を回転させる。
【００２２】
Ｅ型渦流センサと鋳鉄管表面で計測する位置との間隔は、センサヘッドに昇降機構を設けたり、昇降式ターニングローラの昇降によって調整すれば良くその方法は特に規定しない。
【００２３】
図４はＥ型渦流センサを説明する図、図５は遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に対する計測軌跡により、疵検出感度が影響を受けることを説明する図である。図４において１３はＥ型渦流センサ、５１は検出コイル、５２は励起コイルである。Ｅ型渦流センサはＥ字となる３つの脚部を有し、中央の脚部が計測対象物に交流磁界を発生させる励起コイル５２、両端の脚部が渦電流による磁界を検出する検出コイル５１であり、励起コイル直下は不感帯となる。渦流探傷装置１では２つの検出コイル５１が鋳鉄管の円周方向に縦に一列に並ぶようにセンサヘッド４に取付けられる。図１（ｂ）に、Ｅ型センサの取付け状況を示すため、センサヘッド４先端部の部分拡大図を示す。
【００２４】
図５では表面疵に対するＥ型渦流センサの検出コイル、励起コイルの平面的位置関係が示され、計測軌跡が遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に対し（ａ）は順スパイラル状、（ｂ）は逆スパイラル状の場合を示す。図５において１２は遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋にほぼ並行に発生した表面疵、１３はＥ型渦流センサ、５１はＥ型渦流センサの検出コイル、５２は励起コイルである。
【００２５】
計測軌跡が順スパイラル状の場合、Ｅ型渦流センサ１３が移動しても表面疵１２が励起コイル５２下方の不感帯に常に位置し検出できない場合が生じるのに対し、逆スパイラル状の場合では検出コイル５１が必ず表面疵１２を横切るので検出精度に優れる。Ｅ型渦流センサ両端部の検出コイル５１を、逆スパイラル状の計測軌跡に沿って、縦に並ぶように配置すると更に検出感度が向上して望ましい。
【００２６】
図３は渦流探傷装置１におけるセンサヘッドの計測軌跡を模式的に説明するもので、図３において、９は鋳鉄管、１０はセンサヘッド、１２は疵を示す。
【００２７】
本発明では、鋳鉄管９の円周方向の回転方向をセンサヘッド１０（Ｅ型渦流センサ５）の計測軌跡が遠心鋳造による鋳鉄管９の地肌筋に対し、逆スパイラル状となるように回転させる。
【００２８】
尚、以上の説明では、検出対象を遠心鋳造による鋳鉄管地肌筋に沿った表面疵としたが、本発明はピンホール、鉄管表面のピーニングの検出に対しても有効であり、更に、Ｅ型センサと鋳鉄管表面との間隔を１０ｍｍ程度とすることが可能なため、曲管にも対応でき、鉄管の曲がり判定にも適用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、安価で且つ検出感度の高い鋳鉄管表面疵探傷が可能となり、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の基本的作動状況を模式的に説明する図。
【図３】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置のセンサヘッドの計測軌跡を模式的に説明する図。
【図４】Ｅ型渦流センサの説明図。
【図５】計測軌跡により表面疵に対するＥ型渦流センサの検出感度が影響を受けることを模式的に説明する図。
【図６】従来例を示す図。
【符号の説明】
１：渦流探傷装置
２：架台
３：移動台車
３１：移動用モータ
４、４ａ、４ｂ，４ｃ：センサヘッド
５，５ａ，５ｂ，５ｃ：Ｅ型渦流センサ
５１：検出コイル
５２：励起コイル
６、６ａ：ガイドレール
７：ローラ駆動モータ
８：昇降式ターニングローラ
９：鋳鉄管
１０：センサヘッド
１１：昇降モータ
１２：疵（表面疵）
１３、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ：Ｅ型渦流センサ
１４：棒状部材
Claims (4)
- 遠心鋳造により製造された鋳鉄管に対し、Ｅ型渦流センサをその両端の検出コイルが前記鋳鉄管円周方向に縦に並ぶように配置し、前記Ｅ型渦流センサの計測軌跡を前記鋳鉄管地肌筋に対し逆スパイラル状とすることを特徴とする渦流探傷方法。
- Ｅ型渦流センサを両端の検出コイルが遠心鋳造により製造された鋳鉄管の円周方向に縦に並ぶように取付けた複数台のセンサヘッドを所定の間隔を保持しながら前記鋳鉄管の管軸方向に平行移動させる手段と、前記鋳鉄管を円周方向に回転させる手段とを備え、前記センサヘッドの計測軌跡が、鋳鉄管地肌筋と逆方向のスパイラルとなるように前記センサヘッドを平行移動させつつ前記鋳鉄管を円周方向に回転させることを特徴とする渦流探傷装置。
- 前記Ｅ型渦流センサを複数個設け、前記複数個のＥ型渦流センサを前記逆スパイラル状の計測軌跡に沿って並ぶように配置したことを特徴とする請求項１記載の渦流探傷方法。
- 前記複数個のＥ型渦流センサは、前記逆スパイラル状の計測軌跡に沿って並ぶように配置されていることを特徴とする請求項２記載の渦流探傷装置。
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| CN102735745B (zh) * | 2012-07-09 | 2015-05-20 | 重庆大学 | 多探头磁记忆检测装置 |
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