JPH01123143A - 過電流欠陥探傷方法及びその装置 - Google Patents

過電流欠陥探傷方法及びその装置

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JPH01123143A JP62281051A JP28105187A JPH01123143A JP H01123143 A JPH01123143 A JP H01123143A JP 62281051 A JP62281051 A JP 62281051A JP 28105187 A JP28105187 A JP 28105187A JP H01123143 A JPH01123143 A JP H01123143A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、材料の非破壊検査方法に係り、特に原子力発
電用の燃料被覆管などの渦電流法による欠陥探傷に好適
な欠陥探傷方法およびその装置に関するものである。
[従来の技術] 従来の渦電流法による欠陥探傷法では1例えば、渦流探
傷試験A(日本非破壊検査協会編、1977年)に示さ
れるように、探傷装置の探傷器の位相角(Φ)を変える
ことよる位相解析法により。
標準欠陥試験体との比較データを採って、被検体(被覆
管)の欠陥の種類−外面欠陥、内面欠陥、貫通孔欠陥な
ど−の判別が行なわれている。さらに、同装置を用いて
、欠陥の大きさを求めるには標準欠陥試験体について、
上記各種の欠陥ごとに出力(V)と欠陥の大きさ(孔の
直径)との関係を、予め求めておき、被検体(被覆管)
の欠陥の大きさとの比較においてその大きさが判定され
ている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記従来技術では、欠陥の位置と種類、大きさについて
は判別することができるが、欠陥の方向、すなわち、軸
方向欠陥か、円周方向欠陥かを判定することはできなか
った。
例えば、被検体が軽水炉用燃料被覆管の場合、内圧の上
昇によって被覆管が破損すると仮定すれば、軸方向欠陥
の方が円周方向欠陥よりも悪影響を及ぼす。また、被検
体によっては逆の場合もある。要するに、発生した欠陥
の方向を検知することによって、その欠陥の重要さを判
断することができる。
本発明は、上記従来技術を改善して、被検体中に発生し
た欠陥の方向を検知することができる渦電流欠陥探傷方
法およびその装置を提供しようとするものである。
[問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するための本発明の渦電流欠陥探傷方
法の構成は、高周波電流を流した検出コイル内へ被検体
を挿入し、この被検体内に発生する渦電流によって、前
記被検体の欠陥を検出するようにした渦電流欠陥探傷方
法において、検出コイルを、コイル巻き面がコイル軸線
に対して傾斜した方向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通
型コイルにし、このコイルを被検体に対して相対的に回
転し、その回転角−出力の特性曲線の形状から、前記被
検体上の欠陥の方向を判別するようにしたものである。
また、本発明の渦電流欠陥探傷装置の第1の構成は、検
出コイルに電流を流すことより、そのコイル内に挿入し
た被検体に渦電流を発生させることができる高周波発信
器、渦電流の変化を検出するブリッジ回路および渦電流
の位相変動を計測するための位相計を備えた探傷器とを
具備する渦電流欠陥探傷装置において、検出コイルをコ
イル巻き面がコイル軸線に対して傾斜した方向へ楕円形
状に巻回した傾斜巻貫通型コイルとして、このコイルを
被検体に対して、回転駆動することができるコイル駆動
装置とを具備するようにしたものである。
さらに1本発明の渦電流欠陥探傷装置の第2の構成は、
検出コイルに電流を流すことにより、そのコイル内に挿
入した被検体に渦電流を発生させることができる高周波
発信器、渦電流の変化を検出するブリッジ回路および渦
電流の位相変動を計測するための位相計を備えた探傷器
とを具備する渦電流欠陥探傷装置において、検出コイル
を、コイル巻き面がコイル軸線に対して傾斜した方向へ
楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイルとし、このコイ
ルの内周に沿って、被検体を回転することができる被検
体回転装置とを具備するようにしたも′のである。
[作用] 以下の被検体は軽水炉用燃料被覆管(被覆管という)を
1例として述べる(外径12mm、肉厚Q、86mm、
長さ約4000mm)。
まず、従来例を説明する。第8図は、被覆管の外・内面
、軸・円周方向、貫通孔などに人工欠陥を付けた1iR
準欠陥試験体の模式図である。第8図において、6は被
覆管、19は外面円周方向、20は外面45度方向、2
1は外面軸方向、22は内面円周方向、23は内面45
度方向、24は内面軸方向、25は貫通孔の欠陥を示す
。また。
第8図には被覆管の縦断面を示した。26は回転角(θ
)の0度の時の外面円周方向欠陥の位置を表わす。
渦電流欠陥探傷装置の検出コイル内に、上記第8図に示
したような標準欠陥試験体をセットし、探傷器の位相計
(位相度をΦとする)を0〜170度まで、10度毎に
微動させて、その都度、出力(V)を測定すると第6図
に示すような位相特性曲線が得られる。第6図において
、13は外面周方向欠陥の特性曲線で、最大出力は位相
角30度、14は貫通孔欠陥の特性曲線で最大出力は位
相角約50度、15は内面周方向欠陥の特性曲線で、最
大出力は位相角80度を示す、これら最大出力の値は、
探傷器の周波数、コイル内径と被覆管外径の比(充填率
)に依存し、欠陥の大きさには無関係である。また、同
様にして、軸方向欠陥についても、夫々位相特性曲線は
得られている。
つぎに、欠陥の大きさ(深さ)を検知するために、第8
図と同様な標準欠陥試験体として、深さの異なる(0〜
50%深さ)数種類のものを作成して、外・内および貫
通孔欠陥の夫々の最大出力時の位相(Φ)点で、各々深
さ(直径)を変えた試験体を用いて欠陥深さ(%)−出
力(V)の関係をプロットしたのが第7図である。第7
図において、16は外面周方向、17は内面周方向の欠
陥深さ一出力の関係を、18は貫通孔欠陥の直径と出力
(V)の関係を示す。
以上のように、多種類の人工欠陥を付けた標準欠陥試験
体を作成し、探傷器によって取得した試験結果から、欠
陥と種類(位@)の関係(第6図)、欠陥と深さ(大き
さ)の関係(第7図)とが求められた。
これらの関係を基にして、被検体の被覆管における。欠
陥の位置と種類(外・内・貫通)および欠陥の大きさが
判定できる。
以上の従来例に示すような探傷装置では、例えば外面円
周方向、外面軸方向、貫通孔欠陥を有する各試験体を、
コイルの磁場内で、回転角(e)をO〜360度回転さ
せて測定しても夫々の出力は回転角に関係なく一定の値
を示した。
しかしながら、本発明のように、被検体に対してコイル
を斜めにして(傾斜角α)測定した場合に、きわめて特
異な現像が見られた。
この実験結果を第3〜5図を用いて説明する。
第6図で述べたようにして、例えば外面の最大出力時の
位相30度とし5本発明のように例えば傾斜角75度の
コイル内で標準欠陥試験体の円周方向欠陥の場合には、
第3図に示すように、第8図の26の位置1回転角O度
から回転させながら測定すると回転角90度と270度
に出力ピークのある特性曲線を示す(2こぶ型)。以下
同様に回転角0度から回転し、測定すると第4図に示す
ように、軸方向欠陥の場合には、回転角230度付近に
1個の谷部を示す。上記と同様な方法により第5図に示
すように貫通孔欠陥の場合には、回転角90度付近に、
1つの山部を示す。いずれの場合にも、傾斜角α=90
度(通常のコイル)の場合は1回転角に無関係に一定値
を示す。(第3〜5図中では点線で示す)。
以上の実験は内面欠陥についても、はぼ同様な特性曲線
が得られている。
また、例えば、欠陥の方向が、円周と軸方向の中間の場
合にも、連続的に特性が変化することを実験的に確認し
ている。
したがって、いま、被検体の被覆管を探傷器に挿入して
、所定の方法で計測した場合に、予め得られた標準欠陥
試験体の特性曲線と照合することにより、円周方向か、
軸方向か1貫通孔欠陥かを判定することができる。
[実施例] 以下本発明を実施例によって説明する。
第1図は、本発明の渦電流欠陥探傷装置の一実施例を示
す略示図、第2図は、第1図における傾斜巻貫通型コイ
ルの詳細を示す断面図である。
第1図により1本装置の構成を説明すると、1゜2は傾
斜巻貫通型コイル、3はコイルハウジング、6は燃料被
覆管、7は被覆管につけた人工欠陥(傷)、8は高周波
発信器、9はブリッジ回路、10は探傷器、11はコイ
ルの駆動装置、12は被検体(被覆管)の回転装置であ
る。
第2図において、4は渦電流の向き、5は傾斜角αであ
る。(1,2,3,6は第1図と同様)。
上記のように構成した渦電流欠陥探傷装置を使用して、
本発明の渦電流欠陥探傷方法の一実施例を説明する。
まず、予め被覆管用の標準欠陥試験体により、探傷器位
相(Φ)−出力(V)の関係、欠陥深さ(%)−出力(
V)の関係を測定により求めておく。
つぎに、被検体の被覆管を第1図の傾斜巻貫通型コイル
1.2の中に挿入し、高周波発信器8にスイッチを入れ
る。被覆管に渦電流が発生するので、被覆管を移動し、
探傷器10の位相角(Φ)を0〜170度微動させて測
定する。これで出力に変動がなければ、「欠陥なし」と
いうことで検査終了となる。もし、欠陥の信号が検出さ
れた場合には1位相解析により、各々の位相特性曲線を
比較して、欠陥の位置と種類が、外面か、内面か、貫通
孔かの判別を行なう0例えば、外面欠陥であれば、外面
欠陥時の最高出力における位相(Φ)を設定しく内面、
貫通の場合も同様)、被覆管回転装置12を用いて、被
覆管を傾斜巻貫通型コイル内で移動し、10度毎に回転
させながら出方(V)を測定して1回転角(e)−出力
(V)の関係をプロットすることで検査は終了する。こ
の結果を、既存の標準欠陥試験体の特性曲線と比較照合
することにより、この欠陥が周方向が、軸方向か、貫通
かを判定することができる。
本実施例における効果は、被覆管の欠陥の方向が判明す
ることにより、以後さらに継続使用が可能か否かの判断
用資料として有益である。
なお、本実施例においては、燃料被覆管について実施し
たが、その他、パイプ、チューブ、線材などについても
、本装置の一部を改めることにより適用することができ
る。
さらに1本実施例では、大気中の場合であったが、例え
ば、原子力発電所の水プール中でも適用できる。
さらに、本実施例では、被検体を被検体回転装置12を
用いて傾斜巻貫通型コイル1,2内で回転させたが、そ
の逆に、傾斜巻貫通型コイル1゜2を、コイル駆動装置
11を用いて、被検体を中心に回転することによって、
回転角−出力の関係を測定してもよい。
[発明の効果] 本発明によれば、軽水炉で使用した燃料被覆管について
、欠陥の位置と種類(内面、外面1貫通孔欠陥)の他に
欠陥の方向(円周方向、軸方向)が判別できるので、以
後の連続的使用の可能性を判断するための資料として有
効である。その結果として、燃料の需要計画にも影響が
あり、原子力発電所の運転計画上も有用である。
また、燃料被覆管以外の管材、線材等の検査方法および
装置として応用できることは言うまでもない。
以上、要するに、被検体中に発生した欠陥の方向を検知
することができる渦電流欠陥探傷方法およびその装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の渦電流欠陥探傷装置の一実施例を示
す略示図、第2図は、第1図における傾斜巻貫通型コイ
ルの詳細断面図、第3図は、外面周方向欠陥の回転角−
出力関係図、第4図は、外面軸方向欠陥の回転角−出力
関係図、第5図は、貫通孔欠陥の回転角−出力関係図、
第6図は、探傷器の位相特性曲線図、第7図は、欠陥の
大きさと出力の関係図、第8図は、標準欠陥試験体模式
く′符号の説明〉 1.2・・・傾斜貫通型コイル、3・・・コイルハウジ
ング、4・・・渦電流の向き、5・・・コイルの傾斜角
(α)、6・・・被覆管(被検体)、7・・・欠陥傷、
8・・・高周波発信器、9・・・ブリッジ回路、10・
・・探傷器、11・・・コイル駆動装置、12・・・被
検体回転装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高周波電流を流した検出コイル内へ被検体を挿入し
    、この被検体内に発生する渦電流によって、前記被検体
    の欠陥を検出するようにした渦電流欠陥探傷方法におい
    て、検出コイルを、コイル巻き面がコイル軸線に対して
    傾斜した方向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイル
    にし、このコイルを被検体に対して相対的に回転し、そ
    の回転角−出力の特性曲線の形状から、前記被検体上の
    欠陥の方向を判別することを特徴とする渦電流欠陥探傷
    方法。 2、検出コイルに電流を流すことにより、そのコイル内
    に挿入した被検体に渦電流を発生させることができる高
    周波発信器、渦電流の変化を検出するブリッジ回路およ
    び渦電流の位相変動を計測するための位相計を備えた探
    傷器とを具備する渦電流欠陥探傷装置において、検出コ
    イルを、コイル巻き面がコイル軸線に対して傾斜した方
    向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイルとし、この
    コイルを被検体に対して、回転駆動することができるコ
    イル駆動装置とを具備することを特徴とする渦電流欠陥
    探傷装置。 3、検出コイルに電流を流すことにより、そのコイル内
    に挿入した被検体に渦電流を発生させることができる高
    周波発信器、渦電流の変化を検出するブリッジ回路およ
    び渦電流の位相変動を計測するための位相計を備えた探
    傷器とを具備する渦電流欠陥探傷装置において、検出コ
    イルを、コイル巻き面がコイル軸線に対して傾斜した方
    向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイルとし、この
    コイルの内周に沿って、被検体を回転することができる
    被検体回転装置とを具備することを特徴とする渦電流欠
    陥探傷装置。
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