JP4318604B2 - 磁粉探傷試験用磁化装置及び磁粉液散布方法 - Google Patents

Description

本発明は、非破壊検査に使用される磁粉探傷試験用磁化装置及び磁粉液散布方法に関する。

磁粉探傷試験は、鉄鋼など強磁性材料の表面近傍にある疵などの欠陥部を検出するのに広く使用されている。検査物である強磁性材料に磁界を印加すると、その表面近傍の欠陥部では磁気不連続となり漏洩磁束が発生する（図８（ａ））。試験物表面に磁粉（磁性粉に顔料または蛍光体を付着したもの）を散布して、磁粉がこの漏洩磁束の発生している部分に近づくと、磁粉が漏洩磁束に吸引され付着する（図８（ｂ））。欠陥部に付着した磁粉によって、実際の疵の幅に比較し、数倍から数十倍の幅の疵による磁粉模様ができ、容易に目視、ＴＶカメラ等の観察で疵が検出できる。

検査物材料に磁界を印加する方法として、材料に直接電流を流す方法（軸通電法）と、電流により発生した磁界を利用する方法（電流貫通法）が一般的に利用されている。軸通電法は導体（検査物）に電流を流し、電流が流れることにより発生する磁界を利用して検査物表面を磁化する方法である（図９）（特開昭５６−９６２４１参照）。疵の検出は材料の外表面が対象となる。電流貫通法はパイプのような検査物材料に導体（貫通棒）を貫通させ、この導体に電流を流すことにより発生する磁界を利用して、パイプ内面及び外表面を磁化する方法で（図１０）（特開昭５１−９７４８７参照）、疵の検出はパイプ内表面及び外表面となる。

また、検査物に磁粉を散布適用する方法として、乾式法と湿式法とがある。乾式法は空気中に磁粉を散布して、検査物に振り掛ける方法である。湿式法は水、油等に磁粉を分散させた磁粉液を検査物に適用する。

次に、磁粉の散布適用時期により残留法と連続法がある。残留法は残留磁気の多く残る材料に散布適用でき、材料を磁化させた後（上記磁化の例では通電を切った後）に磁粉を適用する。連続法は通電している間に磁粉の散布適用を行う。

次に考慮されるべきことは、磁化と散布適用のタイミングである。磁粉は漏洩磁束が発生していなければ疵の指示模様を形成しない。湿式法の場合は、磁粉液の流れの強さに対して漏洩磁束は相対的に強い吸引力を必要とする。微細な疵ほど漏洩磁束は弱く、磁粉液の流れが強いと、指示模様が消えてしまい、探傷が出来なくなる可能性がある。このため、磁粉液の流れを弱くする方法として、散布適用を開始してから、通電を開始し、検査物表面に磁粉液がかかれば散布適用を終了し、検査物表面上の磁粉液の流れが弱くなるまで通電をする方法がとられる。磁化している時に最も大きな漏洩磁束が発生しているため、磁化中に磁粉液の流れが無くなる様にすることで、小さな疵指示模様が消えないようにする。

次に、図１１に示すような検査物が等速ジョイントカバーの場合に、磁粉探傷法で全表面を検査する例についてみると、磁化方法として検査物上部に軸通電法を適用して外表面を磁化し、検査物下部の椀形部分は電流貫通法により内表面と外表面を磁化する。この方法により検査物の全ての表面検査が可能となる。

図１２は、等速ジョントカバーの磁粉探傷検査を、軸通電法と電流貫通法により磁化し、連続法、浸漬法で磁粉散布適用する従来の方法で実施する場合を示す。

浸漬タンク１７内に検査物１０である等速ジョイントカバーをセットする。エアシリンダー１５により磁化ヘッド１６を下降させて等速ジョイントカバーの上部に係合接触させる。等速ジョイントカバー下部の椀形部分の内部表面に貫通棒１１の一端が係合接触されている。次に、磁粉液をポンプ（図示せず）により浸漬タンク１７内に圧送して、等速ジョイントカバー１０を磁粉液中に水没させる。磁化ヘッド１６と貫通棒１１との両端に電圧を印加して、検査物１０に電流を流して検査物１０を磁化する。磁化している間に、磁粉液を浸漬タンク１７から排出する。その後、前記したように目視、ＴＶカメラ等の観察方法で検査物表面の探傷を行う。

特開昭５６−９６２４１ 特開昭５１−９７４８７

磁粉探傷試験において磁粉液の散布適用方法にはシャワー方式、注ぎ掛け、浸漬法等があるが、いずれの方式とも磁化、散布適用を同時に行う連続法では、等速ジョイントカバーのように形状が複雑で椀形のような袋小路の有る様な形状の検査物に対して散布適用が困難であり、また、散布適用可能であっても液溜まりができ、磁化終了後、磁粉液の流れにより、疵指示模様が消えてしまうため、探傷が不可能であった。

検査物が等速シリンダカバーのように椀形部分があると、検査物は磁粉液中に沈積しても、椀形部分の内部には空気が残存するために磁粉液が入らず磁粉の散布適用が行われず、椀形部分の内部表面の探傷が行われない問題があった。連続法による浸漬方法は検査物と磁化機構を磁粉液中に投入する方法と、検査物および磁化機構の置いてある容器中に磁粉液を投入する方法がある。いずれの場合も椀を伏せたような状態では内部に空気が溜まり、散布が不可能であった。

本発明は従来技術が有する上記した問題点を解決しようとするものである。

本発明は、椀形部分を有する検査物を、椀形部分を下方に向けて磁粉液中に水没させた状態で、椀形部分の内部の空気を排気するように構成された手段を有し、これにより椀形部分の内部にまで磁粉液が入り込むようにする。

かかる排気手段として、通電導体である貫通棒の長さ方向に貫通孔を設けて空気抜き配管とするか、椀形部分内部に貫通棒に近接して空気抜き配管を設けることができる。

本発明の態様として、貫通棒の長さ方向に貫通孔を設け、その貫通孔を介して磁粉液をポンプにより圧送して椀形部分内部の表面に直接散布適用することもできる。又、椀形部分内部に貫通棒に近接して磁粉液送入用配管を設け、その配管を介して磁粉液をポンプにより圧送して椀形部分内部の表面に直接散布適用することもできる。

磁粉液を散布適用する方法としては、前記いずれかの手段を単独に或いは複数組合せることができる。例えば、貫通棒の長さ方向に貫通孔を設けて空気抜き配管とし、且つ、磁粉液送入用配管としてもよい。或いは、貫通棒の長さ方向に貫通孔を設けて空気抜き配管とし、磁粉液送入配管を椀形部分内部で貫通棒に近接して設けて磁粉液をポンプにより圧送して椀形部分内部の表面に直接散布適用するようにすることもできる。

空気抜き配管を用いた場合は、磁粉液投入時および排出時に空気抜き配管に磁粉が入り、次の操作時に空気抜き配管として動作しないため、磁粉液が浸漬タンクから無くなったときに空気抜き配管に圧縮空気を圧入し、空気抜き配管内を空にする。

前記した磁粉液散布時に磁粉液を椀形部分内部表面に直接散布する場合は、最後の配管内を空にする清掃は不要となる。

従来、浸漬法では不可能であった、椀形のような空気の抜けない袋小路形状の検査物に対して、連続法による磁粉探傷試験が可能となる。

図１を参照して本発明を実施するための形態を説明するが、これは単に例示的なものでであることを了承されたい。図１は貫通棒１１に近接して空気抜き配管１３の一端部分１３ａを配置した場合の磁化装置１の概略を示す各部展開断面図である。検査物１０は椀形部分１０ａを有し、検査物１０はその椀形部分１０ａの開口部が、下方に配置されている貫通棒１１に向くように検査物置台（図示せず）上に配置される。次に、エアシリンダー１５を作動して、磁化ヘッド１６を検査物１０の上部に係合接触させ、検査物置台と共に検査物１０を下方に移動させ、貫通棒１１の上部端を検査物１０の椀形部分１０ａの内表面に接触させる（図２）。その次に、磁粉液を浸漬タンク１７内に磁粉液供給配管１８を介して圧送入し、検査物１０が磁粉液中に浸漬するように磁粉液を供給する。この状態で検査物１０の椀形部分１０ａ内部の残留空気を空気抜き配管１３により排気すると、椀形部分１０ａ内部に磁粉液が入り込む（図３）。その後、磁化ヘッド１６と貫通棒１１との両端間に磁化用電源（図示せず）から電圧を印加して検査物１０に電流を流し、検査物１０を磁化する。磁化用電源は、検査物１０を磁化するのに必要な電流を流すために、低電圧大電流電源とするのが好ましい。磁化している間に磁粉液を浸漬タンクから配管１８を介して排出させる。次に、磁化用電源をオフにし、エアシリンダー１５を作動して磁化ヘッド１６と検査物１０との係合接触を解き、検査物置台を上昇させ、検査物１０を取出し、検査物１０表面の磁粉模様から検査物１０の疵の有無を目視により検査する。

なお、磁粉液送入時および排出時に、空気抜き配管１３に磁粉が入り、次の操作時に空気抜き配管としての動作が十分でなくなるため、三方弁２０を切り替えて、磁粉液が浸漬タンク１７から無くなったときに空気抜き配管１３に圧縮空気を圧送入し、空気抜き配管１３内を空にする（図４）。

図５は、図１に示す装置と同様の装置を用いた本発明の実施例である。磁化用電源２２は直流（単相半波整流）１２００Ａのものを使用した。磁粉液タンク２３の容量は５０ｌのものを使用した。磁粉液タンク２３内では、磁粉が水中を沈殿しないように撹拌する。磁粉としてはマークテック社（本出願人）製の蛍光磁粉ＬＹ−１０を１ｇ／ｌの濃度で使用し、磁粉分散剤としてマークテック社製のＢＣ−２を２ｇ／ｌを使用した。浸漬タンク１７としては、内径３５０ｍｍ、深さ５００ｍｍのタンクを使用した。浸漬タンク１７内には検査物１０が浸漬時に約３０ｌの磁粉液が溜められる。検査物置台２５の寸法Ｌ×Ｗ×Ｈは約２００×２００×３００ｍｍのもので、材料はステンレスである。検査物置台２５内に検査物１０を置き、全体を浸漬タンク１７内で磁粉液中に浸漬する。なお、磁化用電源２２、磁粉液タンク２３、浸漬タンク１７、検査物置台２５は、従来使用されているものと同様のものなのでそれらの詳細な説明は省略する。

本発明の実施例では、電極用貫通棒１１に近接して空気抜き配管１３の一端部分１３ａを設け、該一端部分１３ａを貫通棒１１と共に検査物１０の下部椀形部分１０ａ内に配置し、椀形部分１０ａ内部の残留空気を排出する。検査物１０として図６に概略形状寸法を示す自動車用等速ジョイントカバーを用いた。

制御装置２６は、検査物磁粉探傷検査の所要の工程を自動制御するためのもので、検査物置台下降―磁粉液給水―磁粉液排出・通電開始―通電終了―検査物置台上昇、を含む工程で１サイクルを構成する。しかし、このサイクルの工程の順序は必要に応じて変更することができる。又、必要に応じて別の工程を含めてもよい。図７は、各工程１サイクルのタイミング・チャートである。１サイクルは約２５秒であった。磁粉液約３０≡を浸漬タンク１７に給水するのに約１０秒要した。排水時間は約１５秒であった。

本発明による磁化装置の模式的な各部展開断面図である。 図１に示す磁化装置で、磁化ヘッドと貫通棒とをそれぞれ検査物の上端と椀形部部分内部表面に係合接触させた状態を示す。 図２に示す状態の磁化装置で、浸漬タンク内に磁粉液を入れ、検査物を磁粉液中に沈積し、椀形部分内部の残留空気を排気した状態を示す。 図３に続いて、磁粉液を浸漬タンクから排出し、磁化ヘッド及び貫通棒と検査物との係合接触を解き、空気抜き配管に外部から空気を圧送して該配管内の残留磁粉液を排出して空にする状態を示す。 本発明の実施例による磁化装置の概略構成図。 本発明の実施例で検査物として使用した等速ジョイントカバーの概略寸法図を示す。 本発明の実施例で、磁粉液散布、検査物磁化の１サイクルのタイミング・チャートを示す。 図（ａ）は検査物の表面に疵などの欠陥がある場合に生ずる漏洩磁束を示し、図（ｂ）は漏洩磁束に磁粉が吸引され付着する状態を示す。 軸通電法による検査物の磁化方法を示す。 電流貫通法による検査物の磁化方法を示す。 検査物が等速ジョイントカバーの場合に、全表面を磁化する方法を示す。 等速ジョントカバーの磁粉探傷検査を、軸通電法と電流貫通法により磁化し、連続法、浸漬法で磁粉散布適用する従来の方法を示す。

符号の説明

１ 磁化装置
１０ 検査物、等速ジョイントカバー
１０ａ 等速ジョイントカバーの椀形部分
１１ 貫通棒
１３ 空気抜き配管
１３ａ 空気抜き配管の一端部分
１５ エアシリンダー
１６ 磁化ヘッド
１７ 浸漬タンク
１８ 磁粉液供給配管
２０ 三方弁
２２ 磁化用電源
２３ 磁粉液タンク
２５ 検査物置台
２６ 制御装置
２７ 排水切替弁
２８ 散布・撹拌切替弁

Claims (11)

1. 浸漬タンクと、該浸漬タンクに磁粉液を供給する磁粉液供給配管と、該浸漬タンク内の下部に配置された電気導体からなる貫通棒と、該貫通棒上方に配置された可動の磁化ヘッドと、椀形部分を有する検査物を前記貫通棒と前記磁化ヘッドとの間に配置し前記貫通棒と前記磁化ヘッドとの間に電圧を印加して前記検査物に電流を流して前記検査物を磁化する磁化用電源とを有する磁粉探傷試験用磁化装置であって、前記浸漬タンク内に延在する配管を設け、該配管の一端を含む部分は前記浸漬タンクの外部に延在し、前記配管の他端が前記浸漬タンク内で前記浸漬タンクの上方に向いていて、前記配管の前記他端を含む一部が前記検査物の椀形部分内に前記貫通棒と並置されていることを特徴とする磁化装置。
2. 請求項１に記載の磁化装置であって、前記配管の一端が空気ポンプに接続された空気抜き用配管として使用される磁化装置。
3. 請求項１に記載の磁化装置であって、前記配管が前記浸漬タンクの外部にある磁粉液供給タンクに連通し、前記磁粉液供給用配管の他端から前記検査物の椀形部分の内部表面に磁粉液を噴出散布するようにした磁化装置。
4. 請求項２に記載の磁化装置であって、前記貫通棒は長さ方向に貫通孔を有し、該貫通孔に連通する配管を設け、該配管は前記浸漬タンク外部にまで延在して磁粉液供給タンクに連通し、前記配管及び前記貫通棒の貫通孔を介して前記検査物の椀形部分の内部表面に磁粉液を噴出散布するようにした磁化装置。
5. 請求項３に記載の磁化装置であって、前記貫通棒は長さ方向に貫通孔を有し、該貫通孔に連通する空気抜き用配管を設け、該空気抜き用配管が前記浸漬タンク外部へ延在し空気ポンプに接続された磁化装置。
6. 浸漬タンクと、該浸漬タンクに磁粉液を供給する磁粉液供給配管と、該浸漬タンク内の下部に配置された電気導体からなる貫通棒と、該貫通棒上方に配置された可動の磁化ヘッドと、椀形部分を有する検査物を前記貫通棒と前記磁化ヘッドとの間に配置し前記貫通棒と前記磁化ヘッドとの間に電圧を印加して前記検査物に電流を流して前記検査物を磁化する磁化用電源とを有する磁粉探傷試験用磁化装置であって、前記貫通棒は長さ方向に貫通孔を有し、該貫通孔に連通する配管を設け、該配管は前記浸漬タンク外部にまで延在するようにしたことを特徴とする磁化装置。
7. 請求項６に記載の磁化装置であって、前記貫通孔に連通する配管の一端が空気ポンプに接続された空気抜き用配管である磁化装置。
8. 請求項６に記載の磁化装置であって、該貫通孔に連通する配管は前記浸漬タンク外部にまで延在して磁粉液供給タンクに連通し、前記配管及び前記貫通棒の貫通孔を介して前記検査物の椀形部分の内部表面に磁粉液を噴出散布するようにした磁化装置。
9. 請求項２、５、及び７のいずれか１項に記載の磁化装置を使用して、磁粉探傷試験を行うために椀形部分を有する検査物に磁粉液を散布し磁化する方法であって、
   浸漬タンク内で、前記検査物の椀形部分を下方に向け、該椀形部分の内部表面に貫通棒の一端を係合接触させ、該検査物の上部端に磁化ヘッドを係合接触させるように配置し、
   前記浸漬タンク内に磁粉液を供給して、前記検査物を磁粉液中に沈積させ、
   前記検査物の椀形部分内部の残留空気を前記浸漬タンク外に排出し、
   前記貫通棒の他端と前記磁化ヘッドとの間に電圧を印加して前記検査物に電流を流して磁化することを含む方法。
10. 請求項３又は８に記載の磁化装置を使用して、磁粉探傷試験を行うために椀形部分を有する検査物に磁粉液を散布し磁化する方法であって、
    浸漬タンク内で、前記検査物の椀形部分を下方に向け、該椀形部分の内部表面に貫通棒の一端を係合接触させ、該検査物の上部端に磁化ヘッドを係合接触させるように配置し、
    前記浸漬タンク内に磁粉液を供給して、前記検査物を磁粉液中に沈積させ、
    前記検査物の椀形部分内部に磁粉液を噴出散布し、
    前記貫通棒の他端と前記磁化ヘッドとの間に電圧を印加して前記検査物に電流を流して磁化することを含む方法。
11. 請求項４に記載の磁化装置を使用して、磁粉探傷試験を行うために椀形部分を有する検査物に磁粉液を散布し磁化する方法であって、
    浸漬タンク内で、前記検査物の椀形部分を下方に向け、該椀形部分の内部表面に貫通棒の一端を係合接触させ、該検査物の上部端に磁化ヘッドを係合接触させるように配置し、
    前記浸漬タンク内に磁粉液を供給して、前記検査物を磁粉液中に沈積させ、
    前記検査物の椀形部分内部の残留空気を前記浸漬タンク外に排出し、
    前記検査物の椀形部分内部に磁粉液を噴出散布し、
    前記貫通棒の他端と前記磁化ヘッドとの間に電圧を印加して前記検査物に電流を流して磁化することを含む方法。

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