JP5140677B2 - 管形状の被検体のための漏れ磁束検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、管形状の被検体を非破壊式に検査するための検査装置に関する。その際前記検査装置は、漏れ磁束に基づいたセンサを使用して前記の被検体上の欠陥を検知するための装置ならびに方法に係る。

その種の装置は既知のものである。それは、被検体の周りに環状に配置された複数の検査コイルからなり、それらが支持部内に組み込まれている。前記の構成において使用者は、検査コイルの構成を介した貫通口の直径を被検体の直径よりも大きく選定するか、あるいは検査コイルの配列の直径が正確に一致するものである場合は検査コイルの強度の摩耗を許容するかの選択肢を有する。検査コイルの構成の直径が大きくなるに従って、被検体の表面から個別の検査コイルまでの距離が拡大する。従って測定装置の感度が低下する。従って従来の構造様式の検査コイルの構成においては一方で測定精度と他方で検査コイル構成の交換のための許容可能なコストとの間の妥協を図られる。前記の交換は、被検体が検査コイル構成内の開口部を介して正確に中心で貫通しなくなった場合、あるいは被検体の表面上の重大な欠陥が検査コイル構成を損傷させる場合に必要となる。

本発明の目的は、管形状の被検体上の欠陥を検知するためのより改善された検出機構を提供することである。

前記の課題は、管形状の被検体の外面から半径方向内側に向かって変位可能な複数の個別検査プローブを設け、一方で各検査プローブはその面法線が被検体の縦軸に対して垂直に指向している１つの検査コイルをそれぞれ有し、他方で各検査プローブはその面法線が実質的に被検体の縦軸と平行に指向している第２の検査コイルをさらに有することを特徴とする管形状の被検体を検査するための検査装置を提供することによって解決される。その際検査プローブは本発明の一実施形態において指形状かつ弾力性で機械的な予荷重がかけられた支持部上に固定され、また硬質金属によって形成された器具によって被検体による衝突および摩耗から保護される。別の実施形態によれば、硬質で指型の検査プローブの支持部が回転可能に取り付けられる。別の実施形態においては回転動作の制御機構が設けられ、それによって検査プローブがその指型の支持部内において常に管形状の被検体に接合する。

本発明は特に、例えば石油搬送（パイプライン）に使用される大型の鋼管および鉄管の検査のために好適に利用される。本発明は特に、前記の管の縦軸に対して殆ど直角に延在する管の欠陥を検知するために適している。

次に、本発明について添付の図１、図２および図３を参照しながら説明する。

管壁部１３と例示的に付加された垂直方向の欠陥１２を有する管形状の被検体１０を示した立体図である。 センサ支持部２１と実質的なセンサ５３を示した構成図である。 極めてスペース節約型のセンサ支持部の構成を示した構成図である。

図１には、スリットが形成されまた曲げ加工によって所定数（例えば４ないし８個）の指形状の末端側センサ支持部２１ないし２５が提供されるように形成されたセンサ担持部材２０が示されている。その際形状設定は、センサ支持部が弾力性の予荷重を有していてそこに取り付けられた漏れ磁束量を検出するためのセンサ５３が弾力的に被検体に接合し得るように実施される。さらに形状設定は、センサ支持部２１ないし２５が図示されているように被検体の周りの仮想の円筒形の面上に配置されるように実施される。

本発明によれば所定数（通常２，３，４あるいは８個）の個別のセンサ担持部材２０が上位に配置された支持部材（図示されていない）内に嵌め込まれており、それによってセンサ担持部材が管周囲全体を包囲する。本発明の一実施形態によれば、センサ担持部材２０はその縦軸に対しての曲げによって異なった大きさで寸法設定された上位配置の支持部材内に嵌め込み可能となるように形成されるように適応する。それによって極少ないセンサ担持部材あるいはセンサ支持部の構造寸法によって容易に多くの異なった管直径（好適には６０ｍｍないし３７０ｍｍの範囲）に対応する検査装置を提供することができる。それによれば多様な管直径に対してそれぞれ固有の上位配置された支持部材が必要となるものの、個別のセンサ担持部材２０およびセンサ支持部２１ないし２５と付属のセンサは複数の異なった管直径に適用可能となる。

本発明の別の好適な構成形態によれば、センサ担持部材２０およびセンサ支持部２１ないし２５が１つの部品から形成されない。従って個別のセンサ支持部２１を異なったセンサ担持部材２０の間で交換することが可能となり、その際センサ担持部材２０はいずれも１つの特定の管直径に適合するかあるいは所定数の異なった管直径に適合するものとなる。センサ担持部材２０が変形可能に形成されている場合、より小さな管直径への移行に際して必要なセンサ担持部材の数が低減される。硬質のセンサ担持部材２０の場合は各管直径に対して固有の型のセンサ担持部材が必要となる。接触装置３１ないし３５が設けられており、それによって使用されるセンサからの電気出力を接続線に結合することができ、それらの接続線は他方で概略的に示されている接触装置４１ないし４５に接続される。

従って図１に示された構成は、図１中に矢印で示されているように管形状の被検体を特にその縦方向に走査するために適している。

図１に示されている装置を搬送方向に前後して２台配置することが好適である。すなわち、第１のセンサの装置に対してそれらの第１の装置のセンサの間の隙間を正確に補完するように第２の装置の個々のセンサを配置することによって管の円周全体の完全な走査が可能になる。さらに、異なった管直径に対して同じ大きさのセンサ担持部材およびセンサを使用すると、ある管直径に対して可能な最大センサ数が管円周に対するセンサ担持部材の幅の比によって決定されるため２つのセンサ間の距離が大きくなり過ぎる可能性がある。従って、同じ大きさのセンサ支持部２１ないし２５とセンサ担持部材２０で管直径が異なる場合はセンサ間距離が異なったものとなる。特に、本来被検体の表面の完全な走査のためには大き過ぎる距離が生じる可能性がある。それらの場合においても、前記の装置を前後して２台配置すれば完全な欠陥の検知が可能となる。さらに、必要であれば被検体の欠陥の大きさの正確な判定も可能となる。

図２に示されている実質的なセンサ５３は漏れ磁束を検出するためのセンサコイル５２，５２′あるいは５４′，５４″を備え、図２に示されているようにそれらがいずれもセンサ支持部の下面に存在している。原則的にこれは、いずれも平面状に延在していてその巻線５４′，５４″が断面として図示されておりまたその軸が被検体に対して半径方向に延在しているコイルと、いずれもそれに対して直角、すなわち垂直方向に突立していて巻線５２，５２′を有しておりまたその軸が被検体１３の搬送方向に対して平行に延在しているコイルとからなるセンサコイル複合体である。平面状に延在するコイル５２，５２′ならびに垂直方向に突立するコイル５４′，５４″の両方が実質的にセンサ支持部（例えば２１）の全幅にわたって面状に延在している。

コイルの損傷を防止するため、硬質金属部材２６，２７が設けられている。さらに、半径方向におけるセンサ支持部の可動性を制限するために、固定部材６０上にストッパ６２，６４が設けられている。

センサ支持部（例えば２１ないし２５）の機械的な予荷重または以下の段落あるいは図３によって示されるその他の機構のため、適宜な充填材料内に埋め込まれたコイル５２，５４が通常被検体上あるいは管１０の表面上に直接的に接合する。また、その軸が被検体から半径方向に延在していて被検体に対して半径方向に延在する磁界成分を受容するセンサコイル５４をフラットコイルとして構成することも可能である。このコイルの作用は、例えば基板上に装着された導電金属製の螺旋コイルの形態が引き受けることもできる。

センサ支持部の弾性構造の代わりに、個々のセンサの最高の感度を保持するために、回転可能に支承された硬質のセンサ支持部の押圧を空気圧、モータ制御、あるいはその他の制御方式を使用して実施することもできる。回転可能な支承あるいは弾性作用は図２中に二重矢印６９によって示されている。回転可能に支承されたセンサ支持部の変位をモータ駆動で実施させ、その際被検体に対するセンサの相対位置の検出を光センサ、誘導センサ、あるいはその他の適宜なセンサを使用して実施する制御も可能である。

さらに図３には、極めてスペース節約型の構造形式が個々のセンサ支持部をもって示されている。ここで個々のセンサ支持部６１が管形状の被検体１０に向かって半径方向に延在している管として形成されており、従って管形状の被検体の搬送方向において図１に示された実施例よりも少なくスペースが必要とされる。ここではセンサ５２，５２′および５４′，５４″が環状の硬質金属部材２６によって保護されている。図１および図２のものと同様に、センサ上には接触装置３１が設けられており、それを介し接続線によって個々のセンサに対するセンサ信号の供給と発信が実施される。管の内側、すなわち被検体から半径方向に離間したセンサの側に接触装置３１の他に調心機構５９が存在し、それがセンサ支持部６１上の図示されていない装置と連動してセンサの正確な軸方向心合せを行うように作用する。センサ自体は例えば巻きバネ５８を使用して被検体１０の壁部１３に圧接される。圧力調節は例えばネジ５６によって可能になる。このネジ５６の孔部内を接続線５６が延在している。被検体１０の壁部１３からのセンサの距離の調節機構が設けられている場合、それが気圧によってまたはリニアモータあるいはスピンドルドライブを介して管形状のセンサ支持部６１内で作用することができる。この構造形式によれば、被検体を完全にカバーするための２つの装置の前後配置のための必要スペースが極めて小さくなる。

指部が搬送方向に対して平行あるいは直角に延在している図１および図３の２つの実施例の他に、指部が搬送方向に対して別の方向性を有していても有効であることが明らかである。

センサ支持部２１ないし２５とセンサ担持部材２０と上位配置された支持部材からなる検査装置のモジュール構造によって部品種類数の大幅な削減が可能になる。弾力的な支持あるいはセンサから被検体への距離の制御によってセンサの摩耗が低減される。さらに、硬質金属部材が摩耗した後に発生し得る故障に際しての個々のセンサの簡便な交換も可能となる。従来入手可能であった管材の漏れ磁束測定のための検査ヘッドにおいては、全てのセンサが検査ヘッド内に鋳造されているため個別のコイルの故障の度に検査ヘッド全体を交換する必要がある。従ってそのような交換に際してまだ正常動作可能であるかどうかにかかわらず常に全てのコイルが交換される。

Claims (5)

1. 半径方向に変位可能な複数の個別検査プローブ（５３）を設け、各検査プローブ（５３）はその面法線が被検体（１０）の縦軸に対して直角に指向している検査コイル（５４′，５４″）をそれぞれ有し、また各検査プローブはその面法線が実質的に被検体（１０）の縦軸と平行に指向している第２の検査コイル（５２，５２′）をさらに有してなる管形状の被検体を検査するための検査装置であり；
   仮想の円筒形面の周りで円周方向に離間した複数の位置上に配置されていて前記仮想の円筒形面の内側に設置された被検体（１０）に向かって半径方向内側に検査プローブ（５３）を弾力的に予荷重する半径方向に変位可能な複数のプローブ支持部材（２１−２５）上に前記検査プローブ（５３）が配置される検査装置。
2. 検査プローブが指形状で弾力的に支承されたプローブ支持部材（２１−２５）内に存在し、指部が実質的に被検体の縦軸と平行に延在することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 検査プローブが指形状のプローブ支持部材（６１）内に存在し、指部が実質的に被検体の縦軸に対して直角に延在することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
4. コイル（５４）の軸が管形状の被検体（１３）に対して半径方向に延在し、前記コイルがフラットコイルであることを特徴とする請求項２または３記載の検査装置。
5. コイル（５４）の軸が管形状の被検体（１３）に対して半径方向に延在し、前記コイルが螺旋状巻線であることを特徴とする請求項４記載の検査装置。

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