JP7403149B2

JP7403149B2 - 配管磁化方法、配管磁化装置、配管検査方法及び配管検査装置

Info

Publication number: JP7403149B2
Application number: JP2019204493A
Authority: JP
Inventors: 好廿日出; 雄貴東; 祐紀横内
Original assignee: Kinki University
Current assignee: Kinki University
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: JP2020079790A

Description

本発明は、配管磁化方法、配管磁化装置、配管検査方法及び配管検査装置に関する。

配管の長い区間について腐食、亀裂等の損傷を容易に検査する非破壊検査方法として、超音波ガイド波を用いた検査方法が開発されている。この超音波ガイド波を用いた検査方法では、磁化したニッケルなどの磁性材料を配管に貼り付け、磁性材料の磁歪効果とコイルによる磁場とを組合せて、検査対象となる配管に対して超音波ガイド波を送受信する方式が用いられる。

このような、磁性材料の磁歪効果を用いる方式では、配管の検査精度を向上させるため、磁性材料を配管に接触、保持させることが好ましい。しかしながら、配管が高温である場合、配管表面が保護部材で覆われている場合等では、磁性材料を配管に接触、保持させることは難しい。磁性材料を配管に対して保持するため、例えば、特許文献１のような磁性材料の固定治具が開発されている。

特開２０１１－２４２２６７号公報

特許文献１の固定治具を用いて磁性材料を配管に保持する方法では、配管の保護部材を取り外すことができない場合、配管がコーティングされている場合等においては、配管に直接磁性材料を接触させることができないため、配管の検査精度が低下する。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、表面が保護部材で覆われている配管、コーティングが施された配管等であっても、精度よく、検査を行うための配管磁化方法、配管磁化装置、配管検査方法及び配管検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明の第１の観点に係る配管検査方法は、
磁性体の配管の外周に配置された磁石を、磁極の方向が前記配管の外周の接線方向と一致した状態で前記配管の周方向に回転させて、前記配管の中心軸に直交する面を含む前記配管の一部を全周にわたって均一に磁化する磁化ステップと、
前記磁化ステップで磁化された前記配管の磁化部からガイド波を送信し、前記配管の損傷部で反射したガイド波を前記磁化部で受信する検査ステップと、を含む。

また、前記磁化ステップでは、
複数の前記磁石が、前記配管を介して対向する位置に配置されている、
こととしてもよい。

また、前記磁石は電磁石であり、
前記磁化ステップでは、
前記磁石への電流印加を停止した後、前記磁石を前記配管から取り外す、
こととしてもよい。

また、前記検査ステップでは、
前記磁化部の外周にコイルを巻回し、
前記コイルに電流を印加することにより、前記磁化部を振動させて前記ガイド波を送信し、
前記損傷部で反射した前記ガイド波により前記磁化部で生じた磁界の変化を検出する、
こととしてもよい。

また、前記ガイド波を送信する第１の磁化部は、
前記ガイド波を受信する第２の磁化部と異なる前記磁化部である、
こととしてもよい。

この発明の第２の観点に係る配管検査装置は、
磁性体の配管を磁化するための磁石を有し、磁極の方向が前記配管の外周の接線方向と一致した状態で、前記配管の外周に沿って前記磁石を回転させて、前記配管の中心軸に直交する面を含む前記配管の一部を全周にわたって均一に磁化することにより、磁化部を生成する配管磁化装置と、
前記磁化部の外周に巻回されるコイルと、
前記コイルに電流を印加して、ガイド波を発生させる制御部と、
前記配管の損傷部で反射した前記ガイド波により前記磁化部で生じた磁界の変化を検出する磁気検出部と、を備える。

本発明の配管磁化方法、配管磁化装置、配管検査方法及び配管検査装置によれば、磁極の方向が配管外周の接線方向となるように配置された磁石を、配管周りに回転させることにより、配管を磁化させるので、配管を周方向に高い均一性で磁化させることができる。また、配管の磁化部を用いてガイド波を発生、検出できるので、保護部材、コーティング等を有する配管であっても、精度よく配管検査を行うことが可能である。

本発明の実施の形態に係る磁化システムの構成を示す正面図である。実施の形態に係る磁化システムの構成を示す側面図であり、（Ａ）は、配管への取り付け前の状態を示す図、（Ｂ）は、配管への取り付け後の状態を示す図である。実施の形態に係る固定部及び回転部の断面図である。実施の形態に係る回転部における磁石部分の形状を示す側面図である。実施の形態に係る磁石の磁極の方向を示す概念図である。実施の形態に係る制御ユニットの機能ブロック図である。磁化処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態に係る配管と磁石との位置関係を示す概念図である。磁石への印可電流の時間変化の例を示すグラフである。配管の残留磁束密度の例を示すコンター図である。実施の形態に係る配管検査装置の構成を示す正面図である。実施の形態に係る検査制御ユニットの機能ブロック図である。磁気検出部としてコイルを用いた場合の配管検査装置の構成を示す正面図である。（Ａ）は、実施の形態に係るガイド波の伝搬経路を示す概念図であり、（Ｂ）は、実施の形態に係るガイド波の検出時刻を示す概念図である。（Ａ）～（Ｈ）は、磁気センサの角度を変化させた場合のガイド波の検出結果の例を示す図である。図１５のガイド波の検出結果を示すコンターマップである。磁石への印可電流を一定とした場合の例を示すグラフである。（Ａ）～（Ｃ）は、一定の印加電流で磁化した配管において、磁気センサの角度を変化させた場合のガイド波の検出結果の例を示す図である。図１８のガイド波の検出結果を示すコンターマップである。

以下、図を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る配管磁化方法、配管磁化装置、配管検査方法及び配管検査装置について説明する。

（磁化システム）
本実施の形態では、図１に示す磁化システム１を用いて、磁性材料で形成された配管９の検査のために、配管９の一部を磁化する方法を例として説明する。

磁化システム１は、配管９に磁界を与えて磁化する配管磁化装置１０、配管磁化装置１０を制御する制御ユニット２０を備える。また、配管磁化装置１０は、磁石１１、固定部１２、回転部１３を備える。

磁石１１は、永久磁石でも電磁石でもよいが、磁力の発生、消失を制御できる電磁石が好ましい。本実施の形態に係る磁石１１は、電磁石であり、制御ユニット２０で印加電流を制御することにより、磁力の発生、消失を制御可能である。

固定部１２は、図２（Ａ）に示すように、２つの円弧状部材１２ａ、１２ｂを備える。円弧状部材１２ａ、１２ｂの一方の端部は回転可能に連結されており、図２（Ｂ）に示すように配管９を挟持することにより、配管９の外周に配管磁化装置１０を固定する。固定部１２の配管９に対する固定方法は特に限定されないが、例えば、図２（Ｂ）に示すネジ固定である。固定部１２の材質は、磁石１１の磁界の影響を受けないプラスチック等の非磁性体であることが好ましい。

円弧状部材１２ａ、１２ｂの内周面には、図３の断面図に示すように、ゴム、スポンジ等の弾性部材であるクッション１２ｃが貼り付けられている。円弧状部材１２ａ、１２ｂで配管９を挟持した際、クッション１２ｃが圧縮され、固定部１２は、配管９に密着固定される。これにより、固定部１２は、配管９に対して容易にずれないように固定される。

また、図３に示すように、円弧状部材１２ａは、モータ１２ｄ、ギヤ１２ｅを備える。モータ１２ｄは、回転部１３を回転させるための駆動部であり、制御ユニット２０と接続されている。モータ１２ｄの種類は特に限定されないが、例えばステッピングモータである。ギヤ１２ｅは、モータ１２ｄの駆動軸に接続されており、回転部１３へ駆動力を伝達する。ギヤ１２ｅは、モータ１２ｄの駆動軸に直接取り付けられるものに限られず、モータ１２ｄの駆動軸から減速ギヤを介して連結されることとしてもよい。

回転部１３は、固定部１２と同様に、分割された円弧状部材１３ａ、１３ｂの一方の端部が連結された構造である。また、円弧状部材１３ａ、１３ｂの他方の端部がネジ等で固定されることにより、回転部１３は、固定部１２に対して回転可能に取り付けられる。これにより、磁石１１は、配管９の周方向に回転可能に保持される。回転部１３の材質は、固定部１２と同様に、非磁性体であることが好ましい。

円弧状部材１３ａ、１３ｂには、図３に示すように、幅方向、すなわち配管９に固定された状態で配管９の長手方向となる方向に、貫通孔１３ｃが形成されている。貫通孔１３ｃと円弧状部材１３ａ、１３ｂの外周部との間にコイルが巻回されて、電磁石である磁石１１を構成する。

図４に示すように、貫通孔１３ｃの開口部は矩形状となっており、貫通孔１３ｃの外周側の内側面１３ｅは、円弧状部材１３ａ、１３ｂの径方向と直交する。また、内側面１３ｅに対応する円弧状部材１３ａ、１３ｂの外周面１３ｆは、内側面１３ｅと平行になるように形成されている。これにより、回転部１３を配管９に固定して磁石１１を動作させた際、磁極の方向は配管９の外周の接線方向と一致した状態となる。磁石１１のコイルは、制御ユニット２０の電源装置に接続されており、制御ユニット２０によって、磁石１１で発生する磁力の大きさが制御される。

円弧状部材１３ａ、１３ｂにおいて、コイルを巻回される部分の断面形状は、図３に示されるような矩形状に限られない。例えば、断面が円形の円柱部にコイルを巻回して磁石１１としてもよい。この場合、回転部１３を配管９に取り付けた際、円柱部の中心軸方向が、配管９の外周の接線方向と一致するように、円柱部を形成すればよい。

また、図２（Ａ）、図３に示すように、円弧状部材１３ａ、１３ｂの内周面には、回転部１３を回転させるためのギヤ１３ｄが形成されている。

回転部１３は、ギヤ１３ｄと固定部１２のギヤ１２ｅとが噛み合うように、固定部１２の外周に取り付けられる。これにより、回転部１３は、モータ１２ｄによって回転駆動され、配管９の外周に沿って、配管９の周りを任意の速度で回転可能となる。

また、回転部１３に配置される磁石１１の数は特に限定されず、１個であっても、複数であってもよい。本実施の形態では、磁石１１は複数配置される。より具体的には、磁石１１は、図２（Ｂ）に示すように、２個備えられており、回転部１３が配管９に取り付けられた際、配管９を挟んで対向する位置となるように、回転部１３に取り付けられている。また、磁石１１の磁極の方向は、図５の概念図に示すように、配管９の中心軸に対して対称の方向となるように配置される。言い換えると、図５の例に示すように、配管９の断面左回り方向に、磁石１１の一方の極（Ｎ極）、右回り方向に磁石１１の他方の極（Ｓ極）が配置される。

また、上述したように、磁石１１の磁極の方向は、配管９の外周の接線方向となるように配置されている。言い換えると、磁石１１の磁極の方向は、配管９の中心軸方向に直交するとともに、配管９の径方向に直交する方向である。磁石１１が電磁石でなく、永久磁石である場合も同様に、磁石１１は、磁極の方向が配管９の外周に対する接線方向となるように、配置される。

制御ユニット２０は、磁化システム１全体を制御する。具体的には、制御ユニット２０は、磁石１１及びモータ１２ｄに接続されており、電磁石である磁石１１への印加電流を制御して、磁石１１の磁力を制御する。また、モータ１２ｄのドライバを制御して、モータ１２ｄを駆動することにより、配管磁化装置１０の回転部１３、磁石１１を配管９の周方向に回転させる。

制御ユニット２０は、例えばコンピュータ装置であり、図６の機能ブロック図に示す制御部２１、記憶部２２、表示部２３、入力部２４を備える。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されており、磁石１１、モータ１２ｄ等を制御する。制御部２１は、制御部２１のＲＯＭ、記憶部２２等に記憶されている各種動作プログラム及びデータをＲＡＭに読み込んでＣＰＵを動作させることにより、図６に示される制御部２１の各機能を実現させる。これにより、制御部２１は、磁石制御部２１１、回転制御部２１２として動作する。

磁石制御部２１１は、予め定められ、記憶部２２に保存されている電流プロファイルにしたがって、磁石１１へ電流を印加して磁力を制御する。

回転制御部２１２は、予め定められ、記憶部２２に保存されている回転動作プロファイルにしたがって、モータドライバを制御し、回転部１３を回転駆動させる。

記憶部２２は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、配管９を磁化する際、磁石１１に印加する電流プロファイル、回転部１３の回転速度等を規定する回転動作プロファイル等を記憶する。

表示部２３は、コンピュータ装置である制御ユニット２０に備えられた表示用デバイスであり、例えば液晶パネルである。表示部２３は、磁石１１への印加電流、回転部１３の回転速度等を表示する。

入力部２４は、配管磁化の開始、終了指示、各種プロファイルの変更等を入力するための入力デバイスである。入力部２４は、制御ユニット２０に備えられたキーボード、マウス等である。

（配管磁化方法）
続いて、磁化システム１を用いた配管磁化方法について、図７のフローチャートを参照しつつ、具体的に説明する。また、以下では、外径３４ｍｍ、厚み０．８ｍｍの円筒状の配管９を磁化する場合を例として説明する。配管９の材質は、磁性体であるニッケルである。

まず、磁石１１を配管９の外周に配置する配置ステップとして、配管磁化装置１０を配管９のガイド波発生部９ａとなる位置に取り付ける（ステップＳ１１）。ガイド波発生部９ａは、配管９の一部であり、配管９の被検査部とガイド波発生部９ａとの間に配管９の継ぎ目、段差がない等、検査に適当な位置を選択すればよい。この時、配管９を覆うように配置されている保護部材、配管９の外面に施されたコーティング等は除去されていなくてもよい。磁石１１と配管９との距離は、限定されないが、磁石１１による磁束が適切に配管９へ届くように、近接して配置されることが好ましい。

図８に示すように、本実施の形態では、配管９の外径Ｄｐは３４ｍｍ、配管９と２つの磁石１１との距離Ｌｓは１ｍｍである。また、磁石１１は、線径０．６ｍｍのエナメル線を回転部１３に１００回巻き付けた電磁石であり、磁石１１の巻径Ｄｍは８ｍｍである。また、回転部１３の材質はポリアセタール樹脂である。

続いて、磁化ステップに移り、制御ユニット２０は、磁石１１に電流を印加し、磁石１１の磁力を発生させる。磁石１１への印加電流の大きさは、記憶部２２に記憶されている電流プロファイルにしたがって決定される（ステップＳ１２）。

また、制御ユニット２０は、モータ１２ｄのドライバを制御して、予め定められた速度で回転部１３を回転させることにより、磁石１１を配管９の外周で回転させる（ステップＳ１３）。回転部１３の回転方向は特に限定されない。

図９は、磁石１１への印加電流の時間変化の例を示すグラフである。本例では、磁石制御部２１１は、まず２つの磁石１１に１５Ａの電流を２秒間印加する。この２秒間で、回転制御部２１２は、回転部１３を配管９の周りに１回転させる。

続いて、磁石制御部２１１は、磁石１１への印加電流を１０Ａに減少させて、回転部１３を配管９の周りに１回転させる。この時の回転方向は、上記１５Ａ入力時の回転方向と同方向でも逆方向でもよい。また、１５Ａの電流を印加した状態で回転部１３を１回転させた後、磁石１１への電流印加を停止した状態で回転部１３を逆方向に１回転させ、改めて磁石１１へ１０Ａの電流を印加し、回転部１３を回転させることとしてもよい。

さらに、制御ユニット２０は、磁石１１への印加電流を５Ａに減少させて、回転部１３を配管９の周りに１回転させる。この時の回転方向は、上記１５Ａ入力時の回転方向、１０Ａ入力時の回転方向と同方向でも逆方向でもよい。また、上記と同様に、一旦、電流印加を停止して、印加電流の大きさを切り替えることとしてもよい。

２つの磁石１１への印加電流は、いずれも上記の通りであり、磁化ステップ中の各磁石１１の磁力は同じであることが好ましい。

予め定められた条件で回転部１３が回転され、配管９が磁化された後、制御ユニット２０は、磁石１１への印加電流を停止し、回転部１３の回転を停止する（ステップＳ１４）。これにより、配管９の一部が全周にわたって磁化されて、第１の磁化部であるガイド波発生部９ａが生成される。

図１０は、上記条件によって配管９を磁化した場合の、配管９の残留磁束密度分布を示すシミュレーション結果である。図１０より、配管９は、高い均一性を有するとともに、ガイド波の発生及び検出に十分な強さで、磁化されていることがわかる。

配管９の磁化が完了した後、配管磁化装置１０は、配管９から取り外される（ステップＳ１５）。磁石１１への印加電流を停止した後に、磁石１１を配管９から取り外すことにより、磁石１１の取り外し時の磁界変化が、配管９の残留磁束に与える影響を低減できる。

続いて、配管９のガイド波検出位置に配管磁化装置１０を取り付け（ステップＳ１６のＹＥＳ）、上述のステップＳ１１からＳ１５までのステップを行い、第１の磁化部と異なる配管９の一部を全周にわたって磁化して、第２の磁化部であるガイド波検出部９ｂを生成する。ガイド波検出部９ｂの位置は、ガイド波の伝搬経路に配管９の継ぎ目、段差がない等、検査に適当な位置を選択すればよい。

ガイド波発生部９ａとガイド波検出部９ｂの２カ所を磁化して（ステップＳ１６のＮＯ）、配管９の磁化処理を終了する。

上記の磁化方法では、ガイド波発生部９ａとガイド波検出部９ｂとの２カ所を磁化させることとしたが、ガイド波発生部９ａとガイド波検出部９ｂとを同一の部分として配管検査を行う場合には、配管９の一カ所のみを磁化することとしてもよい。

（配管検査装置）
続いて、上記配管磁化方法によって磁化された配管９を検査する配管検査装置３について説明する。配管検査装置３は、図１１に示すように、検査制御ユニット４０、ファンクションジェネレータ３１、アンプ３２、第１のコイル３３、磁気センサ３５を備える。

検査制御ユニット４０は、配管検査装置３全体を制御するものであり、配管９にガイド波を発生させるとともに、配管９の損傷部で反射されたガイド波を検出して、配管９の損傷部の有無を検出するとともに、損傷部の位置を算出する。

検査制御ユニット４０は、例えばコンピュータ装置であり、図１２の機能ブロック図に示す制御部４１、記憶部４２、表示部４３、入力部４４を備える。

制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、ファンクションジェネレータ３１、磁気センサ３５等を制御する。制御部４１は、制御部４１のＲＯＭ、記憶部４２等に記憶されている各種動作プログラム及びデータをＲＡＭに読み込んでＣＰＵを動作させることにより、図１２に示される制御部４１の各機能を実現させる。これにより、制御部４１は、ガイド波制御部４１１、センサ制御部４１２、演算部４１３として動作する。

ガイド波制御部４１１は、ファンクションジェネレータ３１を制御して、配管９にガイド波を発生させるための入力信号を生成させる。

センサ制御部４１２は、磁気センサ３５の動作を制御するとともに、磁気センサ３５からのガイド波の検出信号を受信して、演算部４１３へ送信する。

演算部４１３は、センサ制御部４１２から受信したガイド波の検出信号に基づいて、配管９の損傷部の位置を算出する。

記憶部４２は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、ガイド波を発生させるための入力信号の設定値、ガイド波の検出信号、算出された損傷部の位置データ等を記憶する。

表示部４３は、コンピュータ装置である検査制御ユニット４０に備えられた表示用デバイスであり、例えば液晶パネルである。表示部４３は、ガイド波の検出信号、算出された損傷部の位置等を表示する。

入力部４４は、配管検査の開始、終了指示、ガイド波を発生させるための入力信号の設定値の変更等を入力するための入力デバイスである。入力部４４は、検査制御ユニット４０に備えられたキーボード、マウス等である。

ファンクションジェネレータ３１は、検査制御ユニット４０に接続されており、検査制御ユニット４０のガイド波制御部４１１からの制御信号にしたがって、ガイド波を発生させるための入力信号をアンプ３２へ送信する。

アンプ３２は、ファンクションジェネレータ３１から受信した入力信号を増幅し、第１のコイル３３へ送信する。

第１のコイル３３は、第１の磁化部であるガイド波発生部９ａの周りに巻回されたコイルであり、アンプ３２からの入力信号によって電流が印加されることにより、磁化されているガイド波発生部９ａを振動させ、配管９にガイド波を発生させる。

磁気検出部である磁気センサ３５は、第２の磁化部であるガイド波検出部９ｂをガイド波が通過する際に生じる磁界の変化を検出する。そして、磁気センサ３５は、検出した磁界の変化を表す信号を検査制御ユニット４０へ送信する。磁気センサ３５は、ガイド波検出部９ｂ上の検出位置、すなわち配管９の周方向の位置を変えながら、磁界の変化を検出できる。これにより、配管検査装置３は、配管９の損傷部の有無のみならず、損傷部が周方向のどの位置に存在するかをも検出することができる。本実施の形態に係る磁気センサ３５は、微小な磁界変化を検出可能なＨＴＳ－ＳＱＵＩＤ（High Temperature Superconductor-Superconducting QUantum Interference Device）である。

磁気検出部は、上述した磁気センサ３５に限られず、図１３に示すように、ガイド波検出部９ｂの外周に巻回された第２のコイル３４であってもよい。この場合、ガイド波がガイド波検出部９ｂを通過する際に生じる磁界の変化によって、第２のコイル３４に誘導電圧が発生する。第２のコイル３４に接続されている検査制御ユニット４０は、第２のコイル３４に生じる誘導電圧の信号を読み取る。これにより、磁気センサ３５を用いる場合と比較して、より安価に配管検査装置３を構成することができる。また、第２のコイル３４を用いた簡易検査と、磁気センサ３５を用いた詳細検査とを組み合わせることとしてもよい。これにより、より効率的に配管検査を行うことができる。

（配管検査方法）
続いて、配管検査装置３を用いた配管検査方法について、具体的に説明する。以下では、上述した配管磁化方法によって磁化された配管９について検査する場合を例として説明する。

本実施の形態に係る配管検査方法では、まず、ガイド波発生部９ａの外周部に第１のコイル３３を巻回するとともに、ガイド波検出部９ｂの外方に磁気センサ３５を配置する。

図１４（Ａ）の概念図に示すように、本実施の形態では、配管９の全長を１０１０ｍｍとし、配管９の一方の端部９ｃから３５０ｍｍの位置をガイド波発生部９ａとし、その外周に第１のコイル３３を巻回している。また、配管９の他方の端部９ｄから３５０ｍｍの位置をガイド波検出部９ｂとし、その外方に磁気センサ３５を配置している。第１のコイル３３は、配管９の周りに線径０．０８ｍｍのエナメル線３０本をより合わせたリッツ線を２６回巻き付けて形成される。

配管９に、第１のコイル３３が取り付けられ、磁気センサ３５が配置された後、以下の検査ステップが開始される。検査制御ユニット４０の入力部４４から検査開始の入力がなされると、制御部４１のガイド波制御部４１１は、ファンクションジェネレータ３１を制御し、予め定められた信号を発生させる。

ファンクションジェネレータ３１で発生された信号は、アンプ３２で増幅された入力信号として、第１のコイル３３へ送信される。これにより、配管９にＴ（０，１）モードのガイド波が発生する。本実施の形態に係る入力信号は、周波数５０ｋＨｚ、０．４Ｖppの正弦波バースト波であり、発生する電流値は１．５２Ａである。

図１４（Ａ）に示すように、ガイド波発生部９ａから送出されたガイド波は、ガイド波検出部９ｂへと伝播するとともに、ガイド波発生部９ａ側となる一方の端部９ｃへ伝搬する。そして、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガイド波検出部９ｂでは、ガイド波発生部９ａからの直接波が第１波として受信される。

その後、直接波はガイド波検出部９ｂを透過して、ガイド波検出部９ｂ側となる他方の端部９ｄで反射され、位相が反転してガイド波検出部９ｂへと伝搬する。また、ガイド波発生部９ａ側の端部９ｃへと伝搬したガイド波は、端部９ｃで反射され、位相が反転し、ガイド波発生部９ａを透過してガイド波検出部９ｂへと伝搬される。上記２つの反射波の伝搬距離は等しいので、ガイド波検出部９ｂで重なり第２波として検出される。

また、端部９ｃで反射されたガイド波は、さらにガイド波検出部９ｂを透過して端部９ｄで反射され第３波としてガイド波検出部９ｂで検出される。

磁気センサ３５からの出力は、検査制御ユニット４０へ送信される。検査制御ユニット４０の演算部４１３は、受信したガイド波の検出信号からガイド波が反射した位置を算出する。これにより、実際の配管９では、ガイド波発生部９ａ、ガイド波検出部９ｂから、ガイド波の反射を生じる損傷部までの距離を算出して、損傷部の位置を算出することができる。また、検査制御ユニット４０は、算出した損傷部の位置を表示部２３に表示させる。

図１５（Ａ）～（Ｈ）は、磁気センサ３５の位置を、配管９に対して４５°間隔で周方向に回転させて検査した場合（θ＝－１３５°～＋１８０°）の受信波形の例を示している。また、図１６は、図１５（Ａ）～（Ｈ）の受信信号をコンターマップとして表現した図である。

図１５（Ａ）～（Ｈ）及び図１６に示されるガイド波の受信信号から、本実施の形態に係る配管磁化方法によって、配管９の第１の磁化部であるガイド波発生部９ａ及び第２の磁化部であるガイド波検出部９ｂが、周方向に高い均一性で磁化されているとともに、精度よくガイド波の反射波を検出可能であることがわかる。

以上説明したように、本実施の形態に係る配管磁化方法では、磁極の方向が配管９の外周の接線方向となるように配置された磁石１１を、配管９周りに回転させることにより、配管９を磁化させるので、配管９を周方向に高い均一性で磁化させることができる。また、本実施の形態に係る配管検査方法では、配管９の磁化部を用いてガイド波を発生、検出できるので、保護部材、コーティング等を有する配管９であっても、精度よく配管検査を行うことが可能である。

本実施の形態では、磁石１１への印加電流を変化させながら、配管９を磁化することとしたがこれに限られない。例えば、磁石１１への印加電流を一定値として、配管９を磁化することとしてもよい。例えば、図１７に示すように、１０Ａの電流を６秒間連続して印加することとしてもよい。

図１８（Ａ）～（Ｃ）は、この場合の図１５に対応する受信波形の例を示している。また、図１９は、図１８（Ａ）～（Ｃ）の受信信号をコンターマップとして表現した図である。図１８（Ａ）～（Ｃ）、図１９に示されるように、一定電流で配管９を磁化した場合であっても、反射されたガイド波を検出できていることがわかる。しかしながら、磁気センサ３５の位置（回転角度）によって、受信信号の波形にばらつきが生じている。よって、上述の実施の形態のように、印加電流を変化させながら磁化することにより、配管９をよりムラなく磁化させることができ、精度よく配管検査を行うことが可能になると考えられる。

また、本実施の形態では、制御ユニット２０と検査制御ユニット４０とは別の装置であることとしたが、これに限られない。例えば、同一のコンピュータ装置が制御ユニット２０の機能と検査制御ユニット４０の機能とを備えるように構成してもよい。さらに、配管磁化装置１０、ファンクションジェネレータ３１、アンプ３２、磁気センサ３５等を接続可能とすることにより、配管検査装置３が配管磁化装置１０を含むこととしてもよい。

また、本実施の形態では、固定部１２が備えるモータ１２ｄによって回転部１３を回転駆動することとしたが、これに限られない。例えば、回転部１３を手動で回転させることとしてもよい。これにより、固定部１２及び回転部１３の構造を簡単にし、製造コストを低減することができる。

１磁化システム、３配管検査装置、９配管、９ａガイド波発生部、９ｂガイド波検出部、９ｃ，９ｄ端部、１０配管磁化装置、１１磁石、１２固定部、１２ａ，１２ｂ円弧状部材、１２ｃクッション、１２ｄモータ、１２ｅギヤ、１３回転部、１３ａ，１３ｂ円弧状部材、１３ｃ貫通孔、１３ｄギヤ、１３ｅ内側面、１３ｆ外周面、２０制御ユニット、２１制御部、２１１磁石制御部、２１２回転制御部、２２記憶部、２３表示部、２４入力部、３１ファンクションジェネレータ、３２アンプ、３３第１のコイル、３４第２のコイル、３５磁気センサ、４０検査制御ユニット、４１制御部、４１１ガイド波制御部、４１２センサ制御部、４１３演算部、４２記憶部、４３表示部、４４入力部

Claims

磁性体の配管の外周に配置された磁石を、磁極の方向が前記配管の外周の接線方向と一致した状態で前記配管の周方向に回転させて、前記配管の中心軸に直交する面を含む前記配管の一部を全周にわたって均一に磁化する磁化ステップと、
前記磁化ステップで磁化された前記配管の磁化部からガイド波を送信し、前記配管の損傷部で反射したガイド波を前記磁化部で受信する検査ステップと、を含む、
ことを特徴とする配管検査方法。
前記磁化ステップでは、
複数の前記磁石が、前記配管を介して対向する位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の配管検査方法。
前記磁石は電磁石であり、
前記磁化ステップでは、
前記磁石への電流印加を停止した後、前記磁石を前記配管から取り外す、
ことを特徴とする請求項１に記載の配管検査方法。
前記検査ステップでは、
前記磁化部の外周にコイルを巻回し、
前記コイルに電流を印加することにより、前記磁化部を振動させて前記ガイド波を送信し、
前記損傷部で反射した前記ガイド波により前記磁化部で生じた磁界の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の配管検査方法。
前記ガイド波を送信する第１の磁化部は、
前記ガイド波を受信する第２の磁化部と異なる前記磁化部である、
ことを特徴とする請求項１に記載の配管検査方法。
磁性体の配管を磁化するための磁石を有し、磁極の方向が前記配管の外周の接線方向と一致した状態で、前記配管の外周に沿って前記磁石を回転させて、前記配管の中心軸に直交する面を含む前記配管の一部を全周にわたって均一に磁化することにより、磁化部を生成する配管磁化装置と、
前記磁化部の外周に巻回されるコイルと、
前記コイルに電流を印加して、ガイド波を発生させる制御部と、
前記配管の損傷部で反射した前記ガイド波により前記磁化部で生じた磁界の変化を検出する磁気検出部と、を備える、
ことを特徴とする配管検査装置。