JP5372866B2 - Eddy current flaw detection method and eddy current flaw detection system - Google Patents
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本発明は渦電流探傷方法及び渦電流探傷システムに関する。 The present invention relates to an eddy current flaw detection method and an eddy current flaw detection system.
熱交換器伝熱管の渦電流探傷は、プローブを挿入して引抜きながら欠陥信号の有無を確認する。その確認方法は、欠陥サイズと信号振幅値との関係を予め試験的に把握し、検出目標の欠陥サイズに対応するしきい値と観測信号の振幅値を比較評価する方法が知られている。例えば、特許文献1では、探傷信号から基準信号を差し引く減算処理により得られた差分信号をしきい値処理して傷の有無を判定する。特許文献1の実施形態4には、プローブにマルチコイルプローブを採用した例も記載されている。一般的に、マルチコイルプローブは複数個のコイルを筐体外周に配列した構造で、複数のチャンネル(CH)をもつ。各チャンネルは管全周の一部分を検出範囲とし、複数チャンネルで相互補完して管全周を検査する。
In the eddy current flaw detection of the heat exchanger heat transfer tube, the presence or absence of a defect signal is confirmed while inserting and extracting the probe. As a confirmation method, there is known a method in which the relationship between the defect size and the signal amplitude value is grasped experimentally in advance, and the threshold value corresponding to the defect size of the detection target and the amplitude value of the observation signal are compared and evaluated. For example, in
しかしながら、各チャンネルの感度には分布があり、複数のチャンネルを組み合わせても、そのチャンネル間で感度の低い部分が存在する。伝熱管検査において、欠陥の周方向位置は不明であるため、欠陥と各チャンネルの位置関係を考慮して、しきい値判定することが求められていた。 However, the sensitivity of each channel has a distribution, and even if a plurality of channels are combined, there is a portion with low sensitivity between the channels. In the heat transfer tube inspection, since the circumferential position of the defect is unknown, it is required to determine the threshold value in consideration of the positional relationship between the defect and each channel.
そこで、本発明の目的は、観測信号から欠陥サイズを推定する精度を高めて検査の信頼性を向上することにある。 Therefore, an object of the present invention is to improve the reliability of inspection by increasing the accuracy of estimating a defect size from an observation signal.
本発明は、伝熱管の長さ方向における任意位置の最大振幅値(S1)と、最大振幅値(S1)を検出するチャンネルに隣接するチャンネルが検出する振幅値(S2>S3)の中で大きい振幅値(S2)を取得し、最大振幅値(S1)及び隣接振幅値(S2)の振幅比(S2/S1)から補正係数(A)を決定し、補正振幅値(AS1)としきい値を比較して欠陥サイズを算出することを特徴とする。 In the present invention, the maximum amplitude value (S 1 ) at an arbitrary position in the length direction of the heat transfer tube and the amplitude value detected by a channel adjacent to the channel detecting the maximum amplitude value (S 1 ) (S 2 > S 3 ). A large amplitude value (S 2 ) is obtained, a correction coefficient (A) is determined from the amplitude ratio (S 2 / S 1 ) of the maximum amplitude value (S 1 ) and the adjacent amplitude value (S 2 ), and correction is performed. The defect size is calculated by comparing the amplitude value (AS 1 ) with a threshold value.
本発明によれば、観測信号から欠陥サイズを推定する精度を高めて検査の信頼性を向上できる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the inspection by increasing the accuracy of estimating the defect size from the observation signal.
本実施例に係るマルチコイルプローブでの渦電流探傷の信号処理フローを図1に示す。図2は渦電流探傷システムの構成を表すブロック図である。渦電流探傷システム20は、モニタ21,コンピュータ22,渦電流探傷器23,挿入・引抜機24,マルチコイルプローブ25で構成される。
FIG. 1 shows a signal processing flow of eddy current flaw detection in the multi-coil probe according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the eddy current flaw detection system. The eddy current
図1の信号処理フローにおいて、コンピュータ22は、挿入・引抜機24からの位置データ及び渦電流探傷器23からの探傷データを処理する。モニタ21は、コンピュータ22からのデータを表示し、操作を行うための装置である。
In the signal processing flow of FIG. 1, the
図1において、モニタ21上の管配列図から検査対象管を選択し(S101)、マルチコイルプローブでの探傷データを取得して画像表示する(S102)。探傷データはマルチコイルプローブの位置に対する信号振幅値であり、複数チャンネル(CH)のデータを持つ。信号処理範囲を選択して(S103)、信号処理する位置(i)を指定する(S104)。位置(i)において最大の振幅値を持つCH(j)を探索し、その振幅値(i,j)をS1とする(S105)。隣接CH(j−1)の振幅値(i,j−1)と隣接CH(j+1)の振幅値(i,j+1)を比較して、大きい値をS2とする(S106)。S2/S1と補正係数との関係から補正係数Aを決定して、補正振幅値AS1を算出する(S107)。事前にしきい値(Sth)を設定しておき、補正振幅値AS1と比較する(S108)。補正振幅値がしきい値より小さい(AS1<Sth)場合、欠陥サイズをゼロとする(S201)。補正振幅値がしきい値より大きい(AS1>Sth)場合、AS1の値で推定線図から欠陥サイズを算出して保存する(S202)。選択範囲の信号処理を完了したかを確認する(S109)。完了でなければ、(S104)へ戻って次の位置(i+1)で信号処理を実施する。完了であれば、位置に対する欠陥サイズのグラフを表示する(S110)。選択範囲内の信号処理全体で(S202)の処理過程があれば欠陥有とし、なければ欠陥無として管配列図の検査対象管に明示する(S111)。 In FIG. 1, a tube to be inspected is selected from the tube arrangement diagram on the monitor 21 (S101), flaw detection data with a multi-coil probe is acquired, and an image is displayed (S102). The flaw detection data is a signal amplitude value with respect to the position of the multi-coil probe, and has data of a plurality of channels (CH). A signal processing range is selected (S103), and a position (i) for signal processing is designated (S104). A search is made for CH (j) having the maximum amplitude value at the position (i), and the amplitude value (i, j) is set to S 1 (S105). By comparing adjacent CH amplitude value of (j-1) (i, j-1) amplitude values of adjacent CH (j + 1) (i , j + 1), a large value to S 2 (S106). A correction coefficient A is determined from the relationship between S 2 / S 1 and the correction coefficient, and a correction amplitude value AS 1 is calculated (S107). A threshold value (S th ) is set in advance and compared with the corrected amplitude value AS 1 (S108). When the correction amplitude value is smaller than the threshold value (AS 1 <S th ), the defect size is set to zero (S201). If the corrected amplitude value is larger than the threshold value (AS 1 > S th ), the defect size is calculated from the estimated diagram with the value of AS 1 and stored (S202). It is confirmed whether the signal processing of the selected range is completed (S109). If not completed, the process returns to (S104) to perform signal processing at the next position (i + 1). If completed, a graph of the defect size with respect to the position is displayed (S110). If there is a processing step (S202) in the entire signal processing within the selected range, it is determined that there is a defect, and if there is no defect, it is clearly indicated on the inspection target tube in the tube arrangement diagram (S111).
次に、図1の信号処理フローを項目ごとに詳細説明する。 Next, the signal processing flow of FIG. 1 will be described in detail for each item.
S101は、熱交換器に対応する管配列(図3(a))をモニタ21に表示し、装置使用者は検査対象管32と同一管をモニタ表示上で選択する。探傷データは管表示31に対応して保存され、信号処理結果は管表示31上に明示される。
In S101, the tube arrangement (FIG. 3A) corresponding to the heat exchanger is displayed on the
S102において、渦電流探傷システム20で探傷データを取得する。探傷方法は、マルチコイルプローブ25を管内に挿入し、挿入・引抜機24で走査する。マルチコイルプローブ25の伝熱管長さ方向における位置を、エンコーダ値や挿入・引抜機の送り量或いは時間参照により取得する。図3(b)は、伝熱管長さ方向における位置(i)を示す。その位置に対応して、渦電流探傷器23よりX振幅値とY振幅値を取得する。探傷データは、各チャンネルのX振幅値やY振幅値或いは全振幅値(2乗平均値)として、マルチコイルプローブの伝熱管長さ方向位置に対して画像(Cスコープ)表示される。
In S102, flaw detection data is acquired by the eddy current
S103において、装置使用者は、画像表示上で2本のカーソル等により開始位置及び終了位置を選択する。或いは、既定の位置に自動的に設定される方法でも良い。目的の範囲に開始位置と終了位置が選択されれば良い。 In S103, the apparatus user selects a start position and an end position with two cursors or the like on the image display. Alternatively, a method of automatically setting to a predetermined position may be used. The start position and the end position may be selected within the target range.
S104において、選択範囲の中で信号処理する位置(i)を指定する。通常、選択範囲の開始位置(i=0)を最初に指定する。 In S104, the position (i) for signal processing in the selection range is designated. Usually, the starting position (i = 0) of the selection range is designated first.
S105において、位置(i=0)で最大振幅値を持つCH(j)を探索する。振幅値はX振幅値やY振幅値或いは全振幅値である。最大振幅値(i,j)をS1として保存する。 In S105, a search is made for CH (j) having the maximum amplitude value at the position (i = 0). The amplitude value is an X amplitude value, a Y amplitude value, or a total amplitude value. Maximum amplitude value (i, j) is stored as S 1.
S106において、隣接CH(j−1)の振幅(i,j−1)と隣接CH(j+1)の振幅値(i,j+1)を取得して比較し、大きい値をS2として保存する。 In S106, compared to obtain the amplitude (i, j-1) amplitude values of adjacent CH (j + 1) (i , j + 1) adjacent CH (j-1), stores a larger value as S 2.
S107において、S2/S1の値を算出して補正図から補正係数Aを決定する。補正図は理論的な感度分布を基にチャンネル間での感度比を表し、マルチコイルプローブによって異なる。例えば、図4のマルチコイルプローブの場合では、補正図は図5となる。図4(a)において、マルチコイルプローブは、筐体41の外周面に励磁コイル42と検出コイル43を45度ピッチで交互に配置する。励磁コイル42と検出コイル43は同一構造である、両者のチャンネル位置の角度をずらして連結されている。図4(b)は、検出コイルのAA断面図である。検出コイル43を図示の配置とした場合、単一チャンネルでの感度分布は図6の実線で表される。角度をずらしたチャンネルの感度分布は図6の点線で表される。チャンネル相互は不感部分を補完するが、最大感度の70%程度の低感度な部分が現れる。そこで、ある位置での2つのチャンネルの感度をS1とS2(<S1)として、その感度比(S2/S1)の値から最大感度S0に補正する補正係数Aを導入する。図5において、S2/S1=0の場合、S1はS0に相当し、補正係数AはA=1である。S2/S1=1の場合、S1をS0相当に補正するため、補正係数AはA=1.4である。0<(S2/S1)<1の場合も、S1をS0相当に補正するため、1<A<1.4の範囲で補正係数を算出する。上記ではS0,S1,S2を感度として表記したが、実際には感度を振幅値に対応させて補正係数Aを算出する。補正係数Aと最大振幅値S1との積算から補正振幅値AS1を求め、次ステップのしきい値判定に利用する。
In S107, the value of S 2 / S 1 is calculated and the correction coefficient A is determined from the correction diagram. The correction diagram represents the sensitivity ratio between channels based on the theoretical sensitivity distribution, and varies depending on the multi-coil probe. For example, in the case of the multi-coil probe shown in FIG. 4, the correction diagram is shown in FIG. 4A, in the multi-coil probe, excitation coils 42 and detection coils 43 are alternately arranged on the outer peripheral surface of a
S108において、しきい値Sthと補正振幅値AS1を比較する。AS1<Sthの場合、S201に進んで位置(i)での欠陥サイズをゼロとする。AS1≧Sthの場合、S202に進んで位置(i)での欠陥サイズを推定線図から算出する。推定線図は欠陥サイズと最大振幅値との関係を表している。例えば、図7の校正試験体71では図8の関係が得られる。探傷前に校正試験体71の模擬欠陥72でデータを取得し、データ補間をして推定線図を得る。補正振幅値AS1の値に対応する欠陥サイズを推定線図から算出する。
In S108, it is compared with a threshold S th correction amplitude value AS 1. When AS 1 <S th , the process proceeds to S201 where the defect size at position (i) is set to zero. When AS 1 ≧ S th , the process proceeds to S202, and the defect size at the position (i) is calculated from the estimated diagram. The estimated diagram represents the relationship between the defect size and the maximum amplitude value. For example, the relationship of FIG. 8 is obtained in the
S109において、選択範囲の信号処理を完了したか確認する。未完了であれば、位置(i)を位置(i+1)にしてS104から再度信号処理を実施する。完了であれば、次ステップを実施する。 In S109, it is confirmed whether the signal processing of the selected range is completed. If incomplete, position (i) is set to position (i + 1) and signal processing is performed again from S104. If complete, perform the next step.
S110において、選択範囲の位置に対して欠陥サイズをプロットして表示する。 In S110, the defect size is plotted and displayed with respect to the position of the selected range.
S111において、選択範囲内の信号処理全体で(S202)の処理過程があれば欠陥有とし、なければ欠陥無として管配列図の検査対象管に明示する。 In S111, if there is a processing step (S202) in the entire signal processing within the selected range, it is determined to be defective, and if there is no defect, it is clearly indicated in the inspection target tube of the tube arrangement diagram.
このように、伝熱管の長さ方向における任意位置の最大振幅値(S1)と、その最大振幅値(S1)を検出するチャンネルCH(j)に隣接するチャンネルCH(j−1),CH(j+1)が検出する振幅値(S2>S3)の中で大きい振幅値(S2)を取得し、前記最大振幅値(S1)及び隣接振幅値(S2)の振幅比(S2/S1)から補正係数(A)を決定し、補正振幅値(AS1)としきい値Sthを比較して欠陥サイズを算出することにより、チャンネル間で感度の低い部分も補正振幅値を使用することが可能である。補正振幅値であれば、欠陥と各チャンネルの位置関係を考慮して、しきい値判定することが可能である。従って、観測信号から欠陥サイズを推定する精度を高めて検査の信頼性を向上可能である。 Thus, the maximum amplitude value of an arbitrary position in the length direction of the heat transfer tube (S 1) and the channel CH (j-1) adjacent to the channel CH (j) for detecting the maximum amplitude value (S 1), A large amplitude value (S 2 ) among amplitude values (S 2 > S 3 ) detected by CH (j + 1) is acquired, and an amplitude ratio (A 2 ) between the maximum amplitude value (S 1 ) and the adjacent amplitude value (S 2 ) ( The correction coefficient (A) is determined from S 2 / S 1 ), and the correction amplitude value (AS 1 ) is compared with the threshold value S th to calculate the defect size. A value can be used. If it is a correction amplitude value, it is possible to determine the threshold value in consideration of the positional relationship between the defect and each channel. Therefore, it is possible to increase the accuracy of estimating the defect size from the observation signal and improve the reliability of the inspection.
本実施例に係るマルチコイルプローブでの渦電流探傷における信号処理の効果を確認する。渦電流探傷システム20において、マルチコイルプローブ25を渦電流探傷器23にケーブルで接続し、励磁或いは検出の電気信号を送受信する。渦電流探傷器23をコンピュータ22にケーブルで接続して、探傷条件や探傷信号の入出力を電気的に送受信する。挿入・引抜機24はケーブルを介してマルチコイルプローブ25の挿入・引抜を実施するとともに、位置の参照信号をコンピュータ22へ送信する。前記渦電流探傷システムは一般的な機器で実現可能である。マルチコイルプローブ25は図4のコイル配置であり、チャンネル位置を22.5度ずらして連結される。
The effect of signal processing in eddy current flaw detection with the multi-coil probe according to the present embodiment will be confirmed. In the eddy current
図9は渦電流探傷システム20での探傷画像であり、図10は振幅値S1及び振幅値S2に対応するチャンネル(CH1とCH2)の信号波形である。肉厚の50%t深さの外面割れに対してS1=1.4VとS2=1.4Vで検出し、S2/S1=1であった。図5の補正図から、補正係数AはA=1.4であり、補正振幅値AS1はAS1=2.0Vである。ここで、しきい値を肉厚の20%t深さの外面割れに相当する振幅Sth=0.2Vとすると、図8の推定線図を利用して欠陥サイズは深さ50%相当と算出される。これにより、欠陥サイズの推定精度を高めて検査の信頼性を向上できる。
Figure 9 is a flaw detection image of an eddy current
20 渦電流探傷システム
21 モニタ
22 コンピュータ
23 渦電流探傷器
24 挿入・引抜機
25 マルチコイルプローブ
31 管表示
32 検査対象管
41 筐体
42 励磁コイル
43 検出コイル
71 校正試験体
72 模擬欠陥
20 Eddy current
Claims (4)
前記伝熱管の長さ方向における任意位置の最大振幅値(S1)と、前記最大振幅値(S1)を検出するチャンネルに隣接するチャンネルが検出する振幅値(S2>S3)の中で大きい振幅値(S2)を取得し、前記最大振幅値(S1)及び隣接振幅値(S2)の振幅比(S2/S1)から補正係数(A)を決定し、補正振幅値(AS1)としきい値を比較して欠陥サイズを算出するコンピュータを備えることを特徴とする渦電流探傷システム。 In an eddy current flaw detection system that flaws a heat transfer tube using a multi-coil probe,
Among the maximum amplitude value (S 1 ) at an arbitrary position in the length direction of the heat transfer tube and the amplitude value (S 2 > S 3 ) detected by a channel adjacent to the channel detecting the maximum amplitude value (S 1 ) To obtain a large amplitude value (S 2 ), determine a correction coefficient (A) from the amplitude ratio (S 2 / S 1 ) of the maximum amplitude value (S 1 ) and the adjacent amplitude value (S 2 ), and correct the amplitude An eddy current flaw detection system comprising a computer that calculates a defect size by comparing a value (AS 1 ) with a threshold value.
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