JP7300367B2 - 電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法及び溶接面段差検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を、自動的に精度良く検出可能な電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法及び溶接面段差検出装置に関する。

電縫鋼管（電気抵抗溶接鋼管、ＥＲＷ鋼管ともいう）は、公知のように、コイルから巻き出された薄板をロールで管状に成形し、管状に成形された薄板の端部同士を突き合わせて電気抵抗溶接することで製造される。この電気抵抗溶接は、高周波電力が印加されたインダクションコイルを用いて、薄板の端部に渦電流を生成し、この渦電流によって加熱（誘導加熱）された薄板の端部をロールで圧接する方法である。電気抵抗溶接によって鋼管の内外面に押し出された溶鋼は、冷却してビード（鋼管の外面側に生じるビードを外面ビード、鋼管の内面側に生じるビードを内面ビードと称する）として鋼管に残存するため、このビードは溶接直後に切削工具で切削される。

ここで、上記の電気抵抗溶接の際、薄板の端部同士の突き合わせに不備が生じると、突き合わせた面（溶接面）にラップと称される段差（高低差）が生じる。この溶接面段差は、電気抵抗溶接後に外面ビードを切削（外削）することで低減するものの、その一部が残存する場合がある。この残存した溶接面段差が大きいと、溶接部の強度不足に繋がり、後工程での割れの原因になる可能性が高い。このため、溶接面段差を精度良く検出し、電気抵抗溶接工程に必要な修正を施したり、溶接面段差が無い（溶接面段差の大きさが所定値以下である場合を含む）ことを保証したりすることが重要である。

外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差は、例えば、作業者が溶接部を目視することや、溶接面の触感試験で検出することが考えられる。
ただし、電縫鋼管の製管速度は極めて高速（標準的には６０～１２０ｍ／ｍｉｎ）であるし、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差は一般的に微小であるため、作業者の目視では精度良く溶接面段差を検出することが極めて困難である。また、製管速度が高速である場合、触感試験を実施することができない。

例えば、特許文献１には、溶接管の溶接工程後の管搬送路において、被測定物の外面の溶接部境界近傍を指向して配置した２個の距離検出器によって外周上の溶接部両側の境界近傍までの距離を夫々検出し、該両距離検出値の差から溶接部段差（溶接面段差）を測定する方法が提案されている（特許文献１の特許請求の範囲）。
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、直接的に溶接面段差を測定する方法ではないため、十分な精度で溶接面段差を検出できない。特に、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差は、溶接部のシーム位置が凹んだ凹状の段差となり、溶接部の境界近傍では高低差が殆ど生じない場合もある。また、外面ビード切削後には、切削バイトの曲率半径と溶接管の外半径との差に起因して、溶接部の縁部に溶接面段差とは別の段差（外削段差）が生じる場合がある。したがい、溶接部両側の境界近傍までの距離検出値の差を利用する特許文献１に記載の方法では、溶接面段差を精度良く検出することができない。

また、特許文献２には、溶接管の溶接部段差（溶接面段差）を測定するにあたり、被測定物の溶接部およびその近傍の外周面に管軸方向と直交させてスリット光を照射し、被照射部の上方に設けた二次元配置光電変換素子群からなる傷検出器によって光切断像を検出し該光切断像各点と基準位置との離隔距離を検出し、溶接中心位置を含む一定範囲を除外した両側の夫々の距離検出値の連なりから溶接部両側の被測定物外周面のプロフィールを表す方程式を求め、該方程式の前記溶接部中心位置に相当する位置における解の差から溶接部の段差を測定する方法が提案されている（特許文献２の特許請求の範囲）。
しかしながら、特許文献２に記載の方法も特許文献１に記載の方法と同様に、直接的に溶接面段差を測定する方法ではないため、十分な精度で溶接面段差を検出できない。特に、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差は、溶接部のシーム位置が凹んだ凹状の段差となり、溶接部の境界近傍では高低差が殆ど生じない場合もある。また、外面ビード切削後には、切削バイトの曲率半径と溶接管の外半径との差に起因して、溶接部の縁部に溶接面段差とは別の段差（外削段差）が生じる場合がある。したがい、溶接部両側の被測定物外周面のプロフィールの溶接部中心位置に相当する位置における差を利用する特許文献２に記載の方法では、溶接面段差を精度良く検出することができない。

以上のように、従来提案されている溶接部の段差検出方法では、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する段差を、自動的に精度良く検出することができないという問題がある。

なお、特許文献３には、円柱状又は円筒状の被探傷材に対向配置されたプローブコイルを被探傷材に対して回転走査することにより被探傷材に存在する欠陥を検出する渦流探傷方法が提案されている（特許文献３の請求項１）。

特公平３－７２９２７号公報 特公平３－３７１２１号公報 特開２００８－２４１２８５号公報

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を、自動的に精度良く検出可能な電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法及び溶接面段差検出装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明者らは、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を検出するために、特許文献３に記載のような回転走査方向の差動出力が得られるプローブコイルを用いることに着眼した。プローブコイルから出力される差動出力信号は、欠陥のみならず、検査対象面（電縫鋼管の外面）からのプローブコイルのリフトオフの影響も受けることは周知であるが、プローブコイルを電縫鋼管の軸心に対向し且つ電縫鋼管の溶接部の外面に対向する位置にある回転中心周りにおいて回転走査した場合（換言すれば、溶接部の外面に対向する位置において電縫鋼管の軸心に対して直交する方向にプローブコイルを走査した場合）、溶接部に残存する溶接面段差が電縫鋼管の軸心方向に連続していたとしても、リフトオフの変化を生じさせ、これにより差動出力信号が変化することになると考えたからである。
プローブコイルを上記のように回転走査した場合、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化も生じることになる。しかしながら、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差に起因するリフトオフの変化と、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化とでは、その周波数が異なる。具体的には、溶接面段差に起因するリフトオフの変化の周波数は、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化の周波数よりも高いのが一般的である。したがい、プローブコイルの差動距離を調整することで、差動出力信号において、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分が低減し、溶接面段差に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分のみが含まれ易い状態にできることを知見した。
なお、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分を低減するには、プローブコイルを電縫鋼管の周方向に沿って回転走査する（すなわち、電縫鋼管の軸心周りにプローブコイルを回転走査する）ことも考えられる。しかしながら、電縫鋼管は、一般的に、先行コイルから巻き出された薄板の後端部と、後行コイルから巻き出された薄板の先端部とを溶接して、順次繋ぎ合わせて製造されるため、この繋ぎ合わせた部位（中継ぎ部と称する）が存在する。したがい、この中継ぎ部がプローブコイルを電縫鋼管の周方向に沿って回転走査する機構に干渉するおそれがある。このため、プローブコイルを電縫鋼管の周方向に沿って回転走査する方法を電縫鋼管の製造工程に実際に適用することは極めて困難である。

本発明は、上記の本発明者らの知見に基づき、完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を検出する方法であって、前記電縫鋼管の軸心に対向し且つ前記溶接部の外面に対向する位置にある回転中心周りに、回転走査方向の差動出力が得られるプローブコイルを回転走査して前記電縫鋼管に誘起された渦電流を検出する走査ステップと、前記走査ステップで前記渦電流を検出することで前記プローブコイルから出力された差動出力信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する検出ステップと、を含み、前記走査ステップにおいて、前記回転中心を挟んで一直線上に配置された一対の前記プローブコイルを前記回転中心周りに回転走査し、前記検出ステップにおいて、前記一対のプローブコイルからそれぞれ出力された前記差動出力信号を差動演算して検出信号を生成し、前記検出信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する、ことを特徴とする電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法を提供する。

本発明に係る溶接面段差検出方法によれば、走査ステップにおいて、電縫鋼管の軸心に対向し且つ溶接部の外面に対向する位置にある回転中心周りにプローブコイルを回転走査して電縫鋼管に誘起された渦電流を検出する。本発明で用いるプローブコイルは、回転走査方向の差動出力が得られるプローブコイルであるため、渦電流を検出することでプローブコイルから出力される差動出力信号は、プローブコイルの差動距離を調整することで、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分が低減し、溶接面段差に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分のみが含まれ易い状態になる。したがい、本発明に係る溶接面段差検出方法によれば、検出ステップにおいて、差動出力信号の大きさに基づき、溶接面段差を検出することが可能である。
本発明では、プローブコイルとして、例えば、励磁コイルと、プローブコイルの回転走査方向に並置された一対の検出コイルと、を具備する相互誘導型の差動コイルを用いることができる。プローブコイルが上記の差動コイルである場合、プローブコイルの差動距離は、一対の検出コイルの中心間距離、すなわち、一対の検出コイルの離間距離（隙間）と検出コイル１個分の幅との和に等しい。プローブコイルの差動距離は、溶接面段差の幅（電縫鋼管の周方向に沿った寸法）の１／２程度に設定することが好ましい。溶接面段差の幅は、例えば、予め種々の溶接部に残存する溶接面段差について幅を調査して、その最小値や平均値をプローブコイルの差動距離を決定する上での溶接面段差の幅として用いればよい。

なお、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分をより一層低減させるには、検出ステップにおいて、差動出力信号の所定範囲の周波数成分を抽出し、この抽出した周波数成分の大きさに基づき、溶接面段差を検出することが好ましい。前述のように、溶接面段差に起因するリフトオフの変化の周波数は、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化の周波数よりも高いのが一般的である。このため、プローブコイルから出力される差動出力信号に電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分が残存している場合、差動出力信号のうち、溶接面段差に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分の周波数の方が、電縫鋼管の外面の曲率に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分の周波数よりも高くなる。したがい、上記のように、差動出力信号の所定範囲の周波数成分を抽出するのに周波数フィルタを用いる場合、この周波数フィルタとしては、溶接面段差に起因するリフトオフの変化に応じた信号成分が有する周波数の範囲のうち最も低い周波数が下限の周波数として設定されたハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタが好適に用いられる。

ここで、本発明者らの知見によれば、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部の縁部（電縫鋼管の周方向についての縁部、すなわち電縫鋼管の周方向における溶接部と母材との境界）には、外削によって段差（外削段差）が生じる場合がある。具体的には、外面ビードを切削する際には、曲面形状の切削バイトが用いられるが、切削バイトの曲率半径の方が電縫鋼管の外半径よりも大きいのが一般的であるため、この切削バイトの曲率半径と電縫鋼管の外半径との差に起因して、溶接部の縁部に溶接面段差とは別の段差である外削段差が生じる場合がある。そして、溶接部のシーム位置の変動や、電縫鋼管の外半径の変動により、外削段差が無視できないほど大きくなる場合がある。なお、外削段差が溶接部の両縁部に同等の高さで生じることは稀であり、外削段差の大半は、一方の縁部に生じる外削段差の方が他方の縁部に生じる外削段差よりも高くなるか、一方の縁部のみに外削段差が生じる。
上記の外削段差は、溶接面段差に起因するプローブコイルのリフトオフの変化と同等の大きさで同等の周波数を含むプローブコイルのリフトオフの変化を生じさせる場合がある。この場合には、走査ステップで得られた差動出力信号には、溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分に加え、外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分が含まれてしまう。このため、検出ステップにおいて、差動出力信号の大きさに基づき、溶接面段差を精度良く検出できない（外削段差を過検出する）おそれがある。

上記のおそれを回避するため、本発明では、前記走査ステップにおいて、前記回転中心を挟んで一直線上に配置された一対の前記プローブコイルを前記回転中心周りに回転走査し、前記検出ステップにおいて、前記一対のプローブコイルからそれぞれ出力された前記差動出力信号を差動演算して検出信号を生成し、前記検出信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する。

本発明に係る溶接面段差検出方法によれば、走査ステップにおいて、回転中心を挟んで一直線上に配置された一対のプローブコイルは、電縫鋼管の軸心に対向し且つ溶接部の外面に対向する位置をほぼ同時に通過する。この際、電縫鋼管の軸心に対して直交する方向について互いに反対側からほぼ同時に通過することになる。したがい、一対のプローブコイルは、溶接部に残存する溶接面段差に対向する位置を電縫鋼管の軸心に対して直交する方向について互いに反対側からほぼ同時に通過することになる。このため、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置とがほぼ一致することになる。また、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相とがほぼ反転することになる。したがい、検出ステップにおいて、一対のプローブコイルからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成すれば、検出信号における溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を大きくすることが可能である。

一方、走査ステップにおいて、回転中心を挟んで一直線上に配置された一対のプローブコイルは、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部の一方の縁部に対向する位置をずれた時間で通過することになる。すなわち、一方のプローブコイルが溶接部の一方の縁部に対向する位置を通過した後、他方のプローブコイルが一方の縁部に対向する位置を通過することになる。他方の縁部についても同様である。
このため、一方の縁部に生じている外削段差の方が高い場合（一方の縁部のみに外削段差が生じている場合も含む）、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接部の一方の縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接部の一方の縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置とがずれることになる。なお、上記２つの信号成分の位相はほぼ反転することになる。したがい、検出ステップにおいて、一対のプローブコイルからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成すれば、検出信号における外削段差（一方の縁部に生じている外削段差）に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を相対的に小さくすることが可能である。

外削段差が両縁部に同等の高さで生じている場合、一方のプローブコイルが溶接部の一方の縁部に対向する位置を通過するのとほぼ同時に、他方のプローブコイルが他方の縁部に対向する位置を通過することになる。このため、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち一方の外削段差（一方の縁部に生じている外削段差）に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち他方の外削段差（他方の縁部に生じている外削段差）に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置とがほぼ一致することになる。また、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち一方の外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち他方の外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相とがほぼ一致することになる。したがい、検出ステップにおいて、一対のプローブコイルからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成すれば、検出信号における外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を小さくすることが可能である。

したがい、本発明に係る溶接面段差検出方法によれば、検出信号における溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を大きくすることができる一方、検出信号における外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を小さくすることができるため、検出ステップにおいて、検出信号の大きさに基づき、溶接面段差を精度良く検出することが可能である。
なお、前述のように、検出ステップにおいて、一対のプローブコイルからそれぞれ出力された差動出力信号の所定範囲の周波数成分を抽出し、この抽出した周波数成分を差動演算して検出信号を生成し、この検出信号の大きさに基づき、溶接面段差を検出することが好ましい。

溶接面段差をより一層精度良く検出するには、前記検出ステップにおいて、前記検出信号の所定領域毎に、前記所定領域内の前記検出信号の最大値と最小値との差を演算して演算信号を生成し、前記演算信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出することが好ましい。

上記の好ましい方法によれば、検出信号の所定領域毎に、所定領域内の検出信号の最大値と最小値との差を演算して演算信号を生成する。換言すれば、検出信号の所定領域内に正の信号振幅及び負の信号振幅の双方が存在する場合、検出信号の所定領域毎に、所定領域内において絶対値の最も大きな正の信号振幅（最大値）の絶対値と、所定領域内において絶対値の最も大きな負の信号振幅（最小値）の絶対値とを加算した大きさを有する演算信号を生成することになる。この演算信号において、検出信号の所定領域内に正の信号振幅及び負の信号振幅の双方が存在する場合には、溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分と、外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分との双方が、検出信号の信号振幅よりも大きくなる。

しかしながら、前述のように、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置とがほぼ一致すると共に、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相とがほぼ反転することになる。これに伴い、検出信号における溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分は、正のピーク点と負のピーク点とが比較的近い位置に存在することになる。

一方、前述のように、一方の縁部に生じている外削段差の方が高い場合（一方の縁部のみに外削段差が生じている場合も含む）、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接部の一方の縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接部の一方の縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点の位置とがずれると共に、一方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接部の一方の縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相と、他方のプローブコイルから出力された差動出力信号のうち溶接部の一方の縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相とがほぼ反転することになる。これに伴い、検出信号における溶接部の一方の縁部に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分は、正のピーク点と負のピーク点とが比較的遠い位置に存在することになる。

このため、所定領域の範囲を適切に設定（例えば、溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の正のピーク点及び負のピーク点の双方が含まれ、溶接部の一方の縁部に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の正のピーク点及び負のピーク点のうちの何れか一方しか含まれない範囲を選択）することで、演算信号における溶接面段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を相対的に大きくすることが可能である。これにより、溶接面段差をより一層精度良く検出することが可能である。
なお、外削段差が両縁部に同等の高さで生じている場合には、検出信号における溶接部の両縁部に生じている外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の正のピーク点の大きさ及び負のピーク点の大きさが小さいため、演算信号における外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分も相対的に小さくなり、問題とならない。

また、前記課題を解決するため、本発明は、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を検出する装置であって、前記電縫鋼管の軸心に対向し且つ前記溶接部の外面に対向する位置にある回転中心周りに回転走査され、前記電縫鋼管に誘起された渦電流を検出して、回転走査方向の差動出力が得られる、前記回転中心を挟んで一直線上に配置された一対のプローブコイルと、前記渦電流を検出することで前記一対のプローブコイルからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成し、前記検出信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する検出手段と、を備えることを特徴とする電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出装置としても提供される。

好ましくは、前記プローブコイルが取り付けられ、前記回転中心周りに回転する回転板と、前記溶接部のシーム位置を検出するシーム位置検出手段と、前記シーム位置検出手段で検出された前記シーム位置に前記回転中心が正対するように、前記回転板を前記電縫鋼管の周方向に沿って追従移動させる追従機構と、を更に備える。

上記の好ましい構成によれば、シーム位置検出手段で検出された溶接部のシーム位置に回転中心が正対するように、追従機構によって、プローブコイルが取り付けられた回転板が電縫鋼管の周方向に追従移動することになる。したがい、溶接部の溶接面段差を検出する際に溶接部のシーム位置が変動する（電縫鋼管の周方向の捻じれに伴って変動する）場合であっても、プローブコイルの回転中心を、電縫鋼管の軸心に対向し且つ溶接部の外面に対向する位置に精度良く位置決めすることが可能であり、これにより溶接面段差の検出精度を安定させることが可能である。
なお、シーム位置検出手段としては、例えば、光学的にシーム位置を検出する手段や、電磁気的にシーム位置を検出する手段など、種々の公知の手段を適用可能である。

本発明によれば、外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を、自動的に精度良く検出可能である。

本発明の一実施形態に係る溶接面段差検出装置の概略構成を模式的に示す図である。 図１に示すプローブコイル及び回転板の概略構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る溶接面段差検出方法の概略手順を示すフロー図である。 図３に示す走査ステップにおけるプローブコイル及び回転板の状態の一例を模式的に示す図である。 図３に示す走査ステップで得られた差動出力信号及び検出ステップで生成した検出信号の一例を示す図である。 図３に示す検出ステップで生成した演算信号の一例及び検出ステップにおける溶接面段差の検出能（Ｓ／Ｎ比）を評価した結果の一例を示す。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出装置（以下、適宜、単に「溶接面段差検出装置」という）及びこれを用いた電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法（以下、適宜、単に「溶接面段差検出方法」という）について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る溶接面段差検出装置の概略構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は、電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬに対して直交する方向（Ｙ方向、水平方向）から見た図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡＡ線から軸心ＣＬ方向（Ｘ方向）に見た正面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る溶接面段差検出装置が備えるプローブコイル１１及び回転板１２の概略構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は、図１（ａ）に示すＢＢ線から軸心ＣＬ方向（Ｘ方向）及びＹ方向に直交する鉛直方向（Ｚ方向）に見た拡大平面図である。図２（ｂ）は、プローブコイル１１の概略構成を模式的に示す拡大平面図である。図２（ｃ）は、溶接部Ｗの溶接面段差ＷＬ近傍の外面形状の一例を模式的に示す断面図である。
なお、図１及び図２に示す構成要素の寸法、縮尺及び形状は、実際のものとは異なっている場合があることに留意されたい。後述の図４についても同様である。
図１又は図２に示すように、本実施形態に係る溶接面段差検出装置１００は、プローブコイル１１及び回転板１２を具備する回転プローブ１と、渦流測定器２と、検出手段３と、を備えている。また、本実施形態に係る段差検出装置１００は、シーム位置検出手段４と、追従機構５と、を備えている。

図１又は図２に示すように、回転プローブ１は、その下部に、プローブコイル１１と、プローブコイル１１が取り付けられた回転板１２と、を具備する。また、回転プローブ１は、その上部に、回転板１２を回転させるモータ等の駆動源（図示せず）を備えている。
図２（ａ）に示すように、回転板１２は、上記の駆動源により、電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬに対向し且つ溶接部Ｗの外面に対向する位置にある回転中心Ｃ周りに回転する。回転板１２が回転することにより、回転板１２に取り付けられたプローブコイル１１は、回転中心Ｃ周りに回転走査されることになる。なお、本実施形態の回転板１２は、平面視円形であり、一定の回転速度で安定して回転させ易い点では好ましい。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、プローブコイル１１を取り付けることができ、回転中心Ｃ周りに回転することができる限りにおいて、平面視矩形など、種々の形状の回転板を採用することが可能である。

図２（ａ）に示すように、本実施形態の回転プローブ１は、回転中心Ｃを挟んで一直線上に配置された一対のプローブコイル１１（１１ａ、１１ｂ）を具備する。各プローブコイル１１は、回転中心Ｃからほぼ同一の距離に取り付けられている。
各プローブコイル１１は、回転走査方向の差動出力が得られるプローブコイルである。具体的には、図２（ｂ）に示すように、各プローブコイル１１は、平面視円形の励磁コイル１１１と、励磁コイル１１１内に配置され、プローブコイル１１の回転走査方向（図２（ｂ）に示す状態ではＹ方向）に並置された平面視矩形の一対の検出コイル１１２、１１３と、を有する相互誘導型の差動コイルである。各プローブコイル１１は、プローブコイル１１の回転走査方向（図２（ｂ）に示す矢符ωの方向）下流側に位置する検出コイル１１２の出力信号から、プローブコイル１１の回転走査方向上流側に位置する検出コイル１１３の出力信号を減算したものを差動出力信号として出力するように構成されている。各プローブコイル１１の差動距離（一対の検出コイル１１２、１１３の離間距離）は、溶接面段差ＷＬの幅ＬＷ（図２（ｃ）参照）の１／２程度に設定することが好ましい。
本実施形態では、励磁コイル１１１が平面視円形であり、検出コイル１１２、１１３が平面視矩形であるが、本発明はこれに限るものではなく、励磁コイル１１１及び検出コイル１１２、１１３の双方が平面視円形であったり、励磁コイル１１１及び検出コイル１１２、１１３の双方が平面視矩形であったり、励磁コイル１１１が平面視矩形であり、検出コイル１１２、１１３が平面視円形であるなど、種々の形状の励磁コイル１１１及び検出コイル１１２、１１３を採用することが可能である。また、プローブコイル１１としては、相互誘導型の差動コイルに限るものではなく、検出コイルが励磁コイルとしての機能も奏する自己誘導型の差動コイルなど、回転走査方向の差動出力が得られる限りにおいて、種々の形式のプローブコイルを採用することが可能である。

図１（ａ）に示すように、渦流測定器２は、各プローブコイル１１に回転トランス（図示せず）やスリップリングを介して電気的に接続されている。渦流測定器２は、各プローブコイル１１が有する励磁コイル１１１に交流電流を通電すると共に、各プローブコイル１１が有する検出コイル１１２、１１３の差動出力信号に同期検波等の各種信号処理を施す機能を果たす。渦流探傷器２が励磁コイル１１１に交流電流を通電することで、電縫鋼管Ｐに渦電流が誘起され、この渦電流が検出コイル１１２、１１３のインピーダンス変化によって検出される。
なお、渦流測定器２は、検出コイル１１２、１１３の差動出力信号（具体的には、検出コイル１１２、１１３の差動出力信号に同期検波等の各種信号処理が施された信号）の所定範囲の周波数成分を抽出する抽出手段（例えば、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等の周波数フィルタ）を備えることも可能である。
渦流測定器２のより具体的な構成については、公知の渦流探傷用の渦流探傷器と同様の標準的な機器構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

図１（ａ）に示すように、検出手段３は、渦流測定器２に電気的に接続されている。検出手段３には、渦流測定器（抽出手段）２から差動出力信号が入力され、検出手段３は、差動出力信号を用いて、外面ビード切削後の電縫鋼管Ｐの溶接部Ｗに残存する溶接面段差ＷＬを検出する機能を果たす。具体的には、検出手段３は、例えば、汎用のコンピュータに上記の機能等を果たすための所定のプログラムがインストールされた構成とされる。
なお、本実施形態では、検出手段３を構成するコンピュータが、後述の画像処理手段４２としての機能も果たすように構成されている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、検出手段３と画像処理手段４２とを別のコンピュータ等で構成することも可能である。

図１に示すように、シーム位置検出手段４は、溶接部Ｗのシーム位置（電縫鋼管Ｐの素材である管状に成形された薄板の端部同士が突き合わせられた位置）を検出する手段である。本実施形態のシーム位置検出手段４としては、光学的にシーム位置を検出する手段が用いられており、溶接部Ｗを鉛直方向（Ｚ方向）上方から撮像する撮像手段４１と、撮像手段４１に電気的に接続され、撮像手段４１で撮像画像に画像処理を施すことでシーム位置を検出する画像処理手段４２と、を具備する。外面ビード切削後の電縫鋼管Ｐの溶接部Ｗは、外削されているため光沢を有し、電縫鋼管Ｐのその他の部位よりも明るく撮像されるため、画像処理手段４２は、撮像画像における明るさ（濃度値）の違いにより、シーム位置を検出することが可能である。シーム位置検出手段４のより具体的な構成については、公知の光学的なシーム位置検出手段と同様の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

追従機構５は、シーム位置検出手段４で検出されたシーム位置に回転中心Ｃが正対するように、回転板１２を電縫鋼管Ｐの周方向に沿って追従移動させる機能を果たす。
図１に示すように、本実施形態の追従機構５は、ドット状のハッチングを施した支持部５１と、追従ローラ５２と、移動部５３と、固定部５４と、を具備する。支持部５１は、撮像手段４１、回転プローブ１及び追従ローラ５２を上方から支持している。また、支持部５１は、移動部５３に対して鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能に、移動部５３に取り付けられている。追従ローラ５２は、電縫鋼管Ｐの外面に接触し、電縫鋼管Ｐの外面の位置が鉛直方向に変化すると、これに応じて鉛直方向に移動する。追従ローラ５２が鉛直方向に移動すると、追従ローラ５２を支持する支持部５１も移動部５３に対して鉛直方向に移動する。支持部５１が鉛直方向に移動すると、支持部５１によって支持されている撮像手段４１及び回転プローブ１も鉛直方向に移動する。これにより、回転プローブ１と電縫鋼管Ｐの外面との距離、ひいてはプローブコイル１１と電縫鋼管Ｐの外面との距離が一定に保たれ、溶接面段差ＷＬの検出精度を安定させることができる。また、撮像手段４１と電縫鋼管Ｐの外面との距離が一定に保たれ、溶接部Ｗのシーム位置の検出精度を安定させることができる。

固定部５４は、電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬ方向（Ｘ方向）から見て、軸心ＣＬを中心とする円弧状に形成されている。移動部５３は、固定部５４の円弧に沿って移動可能に、固定部５４に取り付けられている。移動部５３は、シーム位置検出手段４で検出されたシーム位置に応じて、固定部５４に対して移動する。すなわち、移動部５３は、シーム位置検出手段４で検出されたシーム位置に応じて、電縫鋼管Ｐの周方向に沿って移動する。移動部５３が移動することにより、移動部５３に取り付けられた支持部５１、支持部５１に取り付けられた撮像手段４１、回転プローブ１及び追従ローラ５２も、固定部５４の円弧に沿って（電縫鋼管Ｐの周方向に沿って）移動することになる。具体的には、移動部５３は、シーム位置検出手段４で検出されたシーム位置に回転中心Ｃが正対するように移動する。これにより、回転板１２は、シーム位置検出手段４で検出されたシーム位置に回転中心Ｃが正対するように、電縫鋼管Ｐの周方向に沿って追従移動することになる。

なお、図２（ｃ）に示すように、外面ビード切削後の電縫鋼管Ｐの溶接部Ｗに残存する溶接面段差ＷＬは、溶接部Ｗのシーム位置が凹んだ凹状の段差となる場合が多い。また、溶接部Ｗの縁部（電縫鋼管Ｐの周方向についての縁部、すなわち電縫鋼管Ｐの周方向における溶接部Ｗと母材との境界）には、切削バイトの曲率半径と電縫鋼管の外半径との差に起因して、溶接部の縁部に溶接面段差とは別の外削段差Ｗ１、Ｗ２が生じる場合がある。この外削段差Ｗ１、Ｗ２が、溶接面段差ＷＬに起因するプローブコイル１１のリフトオフの変化と同等の大きさで同等の周波数を含むプローブコイル１１のリフトオフの変化を生じさせる場合がある。なお、図２（ｃ）では、便宜上、溶接部Ｗの両縁部に外削段差Ｗ１、Ｗ２が生じている場合を図示しているが、実際には両縁部に同等の高さの外削段差が生じることは稀であり、外削段差の大半は、一方の縁部の方が高くなるか、一方の縁部のみに外削段差が生じる。

以下、上記の構成を有する段差検出装置１００を用いた段差検出方法について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係る溶接面段差検出方法の概略手順を示すフロー図である。
図３に示すように、本実施形態に係る溶接面段差検出方法は、走査ステップＳ１と、検出ステップＳ２と、を含んでいる。以下、各ステップＳ１、Ｓ２について順に説明する。

＜走査ステップＳ１＞
走査ステップＳ１では、電縫鋼管Ｐが軸心ＣＬ方向に搬送される。具体的には、シーム位置検出手段４の撮像手段４１が配置されている側が搬送方向下流側となるように、図１（ａ）に矢符Ｖで示す方向に電縫鋼管Ｐが搬送される。電縫鋼管Ｐが搬送されている状態で、シーム位置検出手段４が電縫鋼管Ｐの溶接部Ｗのシーム位置を検出し、追従機構５が、シーム位置検出手段４で検出されたシーム位置に回転中心Ｃが正対するように、回転板１２を電縫鋼管Ｐの周方向に沿って追従移動させる。
上記の状態において、走査ステップＳ１では、回転板１２を回転中心Ｃ周りに回転することで、回転板１２に取り付けられた各プローブコイル１１（１１ａ、１１ｂ）を回転走査する。この際、渦流測定器２が、各プローブコイル１１が有する励磁コイル１１１に交流電流を通電するため、電縫鋼管Ｐに渦電流が誘起される。そして、各プローブコイル１１が有する検出コイル１１２、１１３によって、誘起された渦電流を検出する。

図４は、走査ステップＳ１におけるプローブコイル１１及び回転板１２の状態の一例を模式的に示す図である。具体的には、図４（ａ）～（ｃ）は、図１（ａ）に示すＢＢ線から鉛直方向（Ｚ方向）に見た拡大平面図である。図４（ｄ）～（ｆ）は、図４（ａ）～（ｃ）に示す状態のプローブコイル１１を軸心ＣＬ方向（Ｘ方向）から見た拡大正面図である。
図４（ａ）、（ｄ）は、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂが電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬに対向し且つ溶接部Ｗの外面に対向する位置（溶接面段差ＷＬに対向する位置）をほぼ同時に通過する状態を示している。図４（ｂ）は、電縫鋼管Ｐの一方の縁部のみに外削段差Ｗ１が生じている場合において、白抜き矢符の基端側に示す位置で、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂのうち、プローブコイル１１ｂが外削段差Ｗ１に対向する位置を通過した後、回転板１２が反時計回りに回転して、白抜き矢符の基端側に示す位置で、プローブコイル１１ａが外削段差Ｗ１に対向する位置を通過する状態を示している。図４（ｅ）は、図４（ｂ）の白抜き矢符の先端側に示す位置でのプローブコイル１１を軸心ＣＬ方向（Ｘ方向）から見た拡大正面図である。図４（ｄ）は、電縫鋼管Ｐの両縁部に外削段差Ｗ１、Ｗ２が生じている場合において、白抜き矢符の基端側に示す位置で、プローブコイル１１ａ及びプローブコイル１１ｂがそれぞれ外削段差Ｗ２、Ｗ１に対向する位置を通過した後、回転板１２が反時計回りに回転して、白抜き矢符の基端側に示す位置で、プローブコイル１１ａ及びプローブコイル１１ｂがそれぞれ外削段差Ｗ１、Ｗ２に対向する位置を通過する状態を示している。図４（ｆ）は、図４（ｃ）の白抜き矢符の先端側に示す位置でのプローブコイル１１を軸心ＣＬ方向（Ｘ方向）から見た拡大正面図である。
図４（ａ）～（ｆ）に示す各状態でも、各プローブコイル１１が有する検出コイル１１２、１１３によって、誘起された渦電流が検出され、各プローブコイル１１から差動出力信号が出力されることになる。

＜検出ステップＳ２＞
本実施形態の検出ステップＳ２では、好ましい態様として、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成する。具体的には、検出手段３が、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成する。
図５は、走査ステップＳ２で得られた差動出力信号及び検出ステップＳ２で生成した検出信号の一例を示す図である。
図５（ａ）は、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂが図４（ｄ）に示す状態近傍に位置するときに一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力される差動出力信号の一例を示す図である。図５（ｂ）は、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂが図４（ｅ）に示す状態近傍に位置するときに一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力される差動出力信号の一例を示す図である。図５（ｃ）は、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂが図４（ｆ）に示す状態近傍に位置するときに一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力される差動出力信号の一例を示す図である。
なお、図５（ａ）に示す差動出力信号は、溶接面段差の深さＬＨ（図２（ｃ）参照）が５０μｍであるときに得られた差動出力信号である。また、図５（ａ）～図５（ｃ）では、プローブコイル１１ａで渦電流を検出して出力された差動出力信号（図５（ａ）～図５（ｃ）において実線で示す信号）と、プローブコイル１１ｂで渦電流を検出して出力された差動出力信号（図５（ａ）～図５（ｃ）において破線で示す信号）とを、時間軸（回転板１２の回転位置）を揃えて重ねて図示している。

図５（ｄ）は、図５（ａ）に示す一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力される差動出力信号を差動演算して生成される検出信号を示す図である。図５（ｅ）は、図５（ｂ）に示す一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力される差動出力を差動演算して生成される検出信号を示す図である。図５（ｆ）は、図５（ｃ）に示す一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力される差動出力を差動演算して生成される検出信号を示す図である。

図４（ｄ）に示す状態では、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂが電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬに対向し且つ溶接部Ｗの外面に対向する位置をほぼ同時に通過する。この際、電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬに対して直交する方向（Ｙ方向）について互いに反対側からほぼ同時に通過することになる。したがい、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂは、溶接部Ｗに残存する溶接面段差ＷＬに対向する位置を電縫鋼管Ｐの軸心ＣＬに対して直交する方向（Ｙ方向）について互いに反対側からほぼ同時に通過することになる。このため、図５（ａ）に示すように、走査ステップＳ１で一方のプローブコイル１１ａから出力された差動出力信号のうち溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点Ｐａの位置と、他方のプローブコイル１１ｂから出力された差動出力信号のうち溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点Ｐｂの位置とがほぼ一致することになる。また、一方のプローブコイル１１ａから出力された差動出力信号のうち溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相と、他方のプローブコイル１１ｂから出力された差動出力信号のうち溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相とがほぼ反転することになる。
したがい、検出ステップＳ２において、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成すれば、図５（ｄ）に示すように、検出信号における溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分（図５（ｄ）では、単に「溶接面段差の信号成分」と記載）を大きくすることが可能である。

一方、図４（ｅ）に示す状態では、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂが電縫鋼管Ｐの溶接部Ｗの一方の縁部に対向する位置をずれた時間で通過することになる。すなわち、図４（ｂ）に示すように、プローブコイル１１ｂが溶接部Ｗの一方の縁部に生じている外削段差Ｗ１に対向する位置を通過した後、プローブコイル１１ａが一方の縁部に生じている外削段差Ｗ１に対向する位置を通過することになる。このため、図５（ｂ）に示すように、プローブコイル１１ａから出力された差動出力信号のうち外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点Ｐａの位置と、プローブコイル１１ｂから出力された差動出力信号のうち外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点Ｐｂの位置とがずれることになる。具体的には、ピーク点Ｐｂの方がピーク点Ｐａよりも先に位置することになる。なお、上記２つの信号成分の位相はほぼ反転することになる。
したがい、検出ステップＳ２において、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力された差動出力を差動演算して検出信号を生成すれば、図５（ｅ）に示すように、検出信号における外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分（図５（ｅ）では、単に「外削段差の信号成分」と記載）を相対的に小さくすることが可能である。

さらに、図４（ｆ）に示す状態では、プローブコイル１１ａが溶接部Ｗの一方の縁部に生じている外削段差Ｗ１に対向する位置を通過するのとほぼ同時に、プローブコイル１１ｂが他方の縁部に生じている外削段差Ｗ２に対向する位置を通過することになる。このため、図５（ｃ）に示すように、プローブコイル１１ａから出力された差動出力信号のうち外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点Ｐａの位置と、プローブコイル１１ｂから出力された差動出力信号のうち外削段差Ｗ２に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分のピーク点Ｐｂの位置とがほぼ一致することになる。また、プローブコイル１１ａから出力された差動出力信号のうち外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相と、プローブコイル１１ｂから出力された差動出力信号のうち外削段差Ｗ２に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の位相とがほぼ一致することになる。
したがい、検出ステップＳ２において、一対のプローブコイル１１ａ、１１ｂからそれぞれ出力された差動出力を差動演算して検出信号を生成すれば、図５（ｆ）に示すように、検出信号における外削段差Ｗ１、Ｗ２に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分（図５（ｆ）では、単に「外削段差の信号成分」と記載）を小さくすることが可能である。

次に、本実施形態の検出ステップＳ２では、好ましい態様として、検出信号の所定領域毎に、所定領域内の検出信号の最大値と最小値との差を演算して演算信号を生成する。具体的には、検出手段３が、検出信号の所定領域毎に、所定領域内の検出信号の最大値と最小値との差を演算して演算信号を生成する。より具体的には、検出手段３は、例えば、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示す検出信号の所定領域ＡＲ内に正の信号振幅及び負の信号振幅の双方が存在する場合、検出信号の所定領域ＡＲ毎に、所定領域ＡＲ内において絶対値の最も大きな正の信号振幅（最大値）の絶対値ＡＢ１と、所定領域ＡＲ内において絶対値の最も大きな負の信号振幅（最小値）の絶対値ＡＢ２とを加算した大きさを有する演算信号を生成する。なお、検出信号の所定領域ＡＲ内に正の信号振幅しか存在しない場合には、所定領域ＡＲ内における正の信号振幅の最大値から正の信号振幅の最小値を減算して演算信号を生成することになる。また、検出信号の所定領域ＡＲ内に負の信号振幅しか存在しない場合には、絶対値の最も小さな負の信号振幅（最大値）から絶対値の最も大きな負の信号振幅（最小値）を減算して演算信号を生成することになる。この所定領域ＡＲの範囲は、例えば、検出信号の所定のサンプリングピッチ毎のデータ点数で規定され、演算信号を生成する際には、所定領域ＡＲをサンプリングピッチ毎にずらして所定領域ＡＲ内の検出信号の最大値と最小値との差を演算する。

この検出ステップＳ２で生成される演算信号において、検出信号の所定領域ＡＲ内に正の信号振幅及び負の信号振幅の双方が存在する場合には、溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分と、外削段差Ｗ１、Ｗ２に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分との双方が、検出信号の信号振幅よりも大きくなる。しかしながら、図５（ｄ）に示すように、検出信号における溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分は、正のピーク点と負のピーク点とが比較的近い位置に存在する一方、図５（ｅ）に示すように、検出信号における外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分は、正のピーク点と負のピーク点とが比較的遠い位置（溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分に比べて遠い位置）に存在する。このため、図５（ｄ）及び図５（ｅ）に示すように、所定領域ＡＲの範囲を適切に選択（例えば、溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の正のピーク点及び負のピーク点の双方が含まれ、外削段差Ｗ１に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の正のピーク点及び負のピーク点のうちの何れか一方しか含まれない範囲を選択）することで、演算信号における溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分を相対的に大きくすることが可能である。なお、両縁部に外削段差Ｗ１、Ｗ２が生じている場合には、図５（ｆ）に示すように、検出信号における外削段差Ｗ１、Ｗ２に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の正のピーク点の大きさ及び負のピーク点の大きさが小さいため、演算信号における外削段差に起因するリフトオフ変化に応じた信号成分も相対的に小さくなり、問題とならない。

本実施形態の検出ステップＳ２では、上記のようにして生成した演算信号の大きさに基づき、溶接面段差ＷＬを精度良く検出可能である。具体的には、検出手段３が、例えば、演算信号と予め設定して検出手段３に記憶されているしきい値とを比較し、演算信号の大きさがしきい値を超える部分がある場合には、溶接部Ｗに溶接面段差ＷＬが残存していると判定することが考えられる。

図６は、検出ステップＳ２で生成した演算信号の一例及び検出ステップＳ２における溶接面段差ＷＬの検出能（Ｓ／Ｎ比）を評価した結果の一例を示す。図６（ａ）は、所定領域ＡＲの範囲（データ点数）を２０とした場合に、図５（ｄ）に示す検出信号から生成される演算信号を示す図である。図６（ｂ）は、所定領域ＡＲの範囲（データ点数）を０～３０の範囲で変更し（０の場合は検出信号をそのまま使用）、各所定領域ＡＲで深さＨ＝５０μｍの溶接面段差ＷＬについて演算信号の大きさ（最大値）を算出した結果と、ノイズレベルとして各所定領域ＡＲで外削段差Ｗ１について演算信号の大きさ（最大値）を算出した結果と、前者を後者で除算してＳ／Ｎ比を算出した結果と、を示す図である。
図６（ａ）と図５（ｄ）とを比較すれば分かるように、図６（ａ）に示す演算信号における溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分（図６（ａ）では、単に「溶接面段差の信号成分」と記載）の大きさは、図５（ｄ）に示す検出信号における溶接面段差ＷＬに起因するリフトオフ変化に応じた信号成分の大きさ（絶対値ＡＢ１及び絶対値ＡＢ２のうち大きい方の値）よりも大きくなる。
そして、図６（ｂ）に示すように、所定領域ＡＲの範囲を適切に設定（図６（ｂ）に示す例では、データ点数２０に設定）することで、深さＨ＝５０μｍの溶接面段差ＷＬについて良好な検出能（Ｓ／Ｎ比＝３）を得ることができている。

なお、本実施形態では、回転プローブ１が一対のプローブコイル１１を具備する構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、単一のプローブコイル１１を具備する構成を採用することも可能である。なお、回転プローブ１が単一のプローブコイル１１を具備する場合、検出信号及び演算信号を生成できないため、検出ステップＳ２では、走査ステップＳ１で得られた差動出力信号をそのまま用いることにして、この差動出力信号の大きさに基づき、溶接面段差ＷＬを検出すればよい。

また、本実施形態では、検出ステップＳ２において、演算信号の大きさに基づき、溶接面段差ＷＬを検出する方法について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、演算信号を生成することなく、検出信号の大きさに基づき、溶接面段差ＷＬを検出する方法を採用することも可能である。

１・・・回転プローブ
２・・・渦流測定器
３・・・検出手段
４・・・シーム位置検出手段
５・・・追従機構
１１、１１ａ、１１ｂ・・・プローブコイル
１２・・・回転板
４１・・・撮像手段
４２・・・画像処理手段
５１・・・支持部
５２・・・追従ローラ
５３・・・移動部
５４・・・固定部
１００・・・溶接面段差検出装置
Ｃ・・・回転中心
ＣＬ・・・軸心
Ｐ・・・電縫鋼管
Ｗ・・・溶接部
Ｗ１、Ｗ２・・・外削段差
ＷＬ・・・溶接面段差

Claims (4)

1. 外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を検出する方法であって、
   前記電縫鋼管の軸心に対向し且つ前記溶接部の外面に対向する位置にある回転中心周りに、回転走査方向の差動出力が得られるプローブコイルを回転走査して前記電縫鋼管に誘起された渦電流を検出する走査ステップと、
   前記走査ステップで前記渦電流を検出することで前記プローブコイルから出力された差動出力信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する検出ステップと、
   を含み、
   前記走査ステップにおいて、前記回転中心を挟んで一直線上に配置された一対の前記プローブコイルを前記回転中心周りに回転走査し、
   前記検出ステップにおいて、前記一対のプローブコイルからそれぞれ出力された前記差動出力信号を差動演算して検出信号を生成し、前記検出信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する、
   ことを特徴とする電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法。
2. 前記検出ステップにおいて、前記検出信号の所定領域毎に、前記所定領域内の前記検出信号の最大値と最小値との差を演算して演算信号を生成し、前記演算信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出方法。
3. 外面ビード切削後の電縫鋼管の溶接部に残存する溶接面段差を検出する装置であって、
   前記電縫鋼管の軸心に対向し且つ前記溶接部の外面に対向する位置にある回転中心周りに回転走査され、前記電縫鋼管に誘起された渦電流を検出して、回転走査方向の差動出力が得られる、前記回転中心を挟んで一直線上に配置された一対のプローブコイルと、
   前記渦電流を検出することで前記一対のプローブコイルからそれぞれ出力された差動出力信号を差動演算して検出信号を生成し、前記検出信号の大きさに基づき、前記溶接面段差を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出装置。
4. 前記プローブコイルが取り付けられ、前記回転中心周りに回転する回転板と、
   前記溶接部のシーム位置を検出するシーム位置検出手段と、
   前記シーム位置検出手段で検出された前記シーム位置に前記回転中心が正対するように、前記回転板を前記電縫鋼管の周方向に沿って追従移動させる追従機構と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電縫鋼管の溶接部の溶接面段差検出装置。

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