JPH02173560A

JPH02173560A - 渦流探傷方法

Info

Publication number: JPH02173560A
Application number: JP63330662A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Hyodo; 繁俊兵藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1990-07-05

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〕本発明は鋼材の表面欠陥を検出する渦流探傷方法に関す
る。

〔従来の技術〕

鋼材に存在する表面欠陥には、製鋼プロセスにおいて発
生するピンホール及び割れに起因するもの、熱間加工又
は冷間加工のプロセスにおいて発生するもの等の多様な
欠陥の形態がある。このため、発生する欠陥の形状特性
が製造プロセスの違いにより異なるのは当然である。

これらの欠陥を非破壊的に検出する方法としては、超音
波探傷法、渦流探傷法及び磁気探傷法等の方法が用いら
れており、効果を上げている。これらの方法の中でセン
サコイル形状及び走査方法が目的に応じて選択可能であ
る渦流探傷方法は、多様な形状を有する欠陥の探傷にお
いて最も適している。

渦流探傷方法におけるセンサコイルは、被検査材に対し
て垂直方向に磁界を生じるように配置すれば、前記被検
査材表面に生じる渦電流は円環状となり、欠陥に対する
角度特性が良好である。つまり、基本的には３６０°の
全方向の欠陥の検出が可能である。

また、センサコイルの走査方法においては、第６図及び
第７図に示す如き方法がある。第６図は被検査材の軸方
向の欠陥を検出する方法であり、第７図は被検査材の円
周方向の欠陥を検出する方法である。

図中７は被検査材である断面円形のビレ７）を示してお
り、該ビレット７の表面には、軸方向欠陥７１及び円周
方向欠陥７２が存在している。６は検査コイルと比較コ
イルとが一体になっており、ビレット７の隣接する２部
分の差異を検出する一対のコイルよりなる自己比較形の
センサコイルであり、ビレット７に対して非接触状態で
配設されている。

斯かるセンサコイル６によって、ビレット７の軸方向欠
陥７１を検出する場合は、第６図に矢符で示ス如りセン
サコイル６のコイルが並ぶ方向が軸方向欠陥７１に対し
て直交する方向となるように配置して、前記ビレット７
を軸心周りに回転させるカ又はセンサコイル６をビレッ
ト７の軸心周りに公転させる。また、センサコイル６に
よって円周方向欠陥７２を検出する場合は、第７図に矢
符で示ス如＜センサコイル６のコイルが並ぶ方向が円周
方向欠陥７２に対して直交する方向となるように配置し
て、センサコイル６をビレット７の軸長方向へ移動させ
る。

また、これらとは別に、第７図に示す如き管の内、外面
の円周方向欠陥を高速で検出する探傷装置がある。

第８図は前記探傷装置の側面図である。図において９は
回転中心Ｐの周りに回転する円板であり、該円板９の管
７０と向かい合う面には複数（本実施例においては８個
）のセンサコイル９０．９０・・・が円板９の周縁部に
同心円上に等配されている。この円板９はセンサコイル
９０．９０・・・が管７０の母線上を円周方向に対して
ほぼ直交する方向に通過するように円板９の縁が母線近
傍にあるように配設される。

この探傷装置を用いて欠陥の検出を行う場合、前記円板
９０を定位置にて破線で示す矢符の方向へ高速回転させ
る。そして管７０を実線で示す矢符の方向へ管７０の軸
心周りに回転させつつ、白抜矢符で示される方向へ移送
することにより管７０の全長全周に渡って管７０内、外
面の円周方向欠陥を検出する。

斯かる探傷装置においては、センサコイル９０゜９０・
・・を有する円板を高速回転させることにより探傷密度
が高くなり、これによって管７０の移送速度を速くする
ことができるため、探傷を高速で行うことが可能である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の如き従来の方法を用いて、多様な形状を有する欠
陥の中で特に多く発生する軸方向及び円周方向の欠陥を
確実に検出するためには、軸方向欠陥７１の検出方法及
び円周方向欠陥７２の検出方法を並用する必要がある。

しかしながら、前記２種類の検出方法を単一の装置にて
並用する場合、装置の構造が複雑となり、設備費が高価
であり、また２種類の検出方法を実施することにより検
出方法の変更時間を含めた作業時間が長く実用化が難し
い。

また、第８図に示す如き回転式の検出装置は管の円周方
向の欠陥を高速にて検出可能ではあるが、軸方向の欠陥
は検出不可能であるという問題があり、軸方向の欠陥を
検出する装置を並用しなければならず、これにより装置
が大型化し、設備が高価となる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、セン
サコイルを円形ビレット等の被検査材とセンサコイルと
の相対移動方向に対して略４５°の角度で走査すること
により該相対移動方向に延びる欠陥及びこれに直交する
方向の欠陥の検出を同一センサにて行うことが可能であ
ると共にこれらの欠陥が短時間で検出可能であり、また
、この検出方法を実現するための装置の構造が簡単で設
備費が安価である渦流探傷方法を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る渦流探傷方法は、被検査材と、該被検査材
面に対して垂直磁場を形成するセンサコイルとを相対移
動させつつ欠陥を検出する渦流探傷方法において、前記
センナコイルを回転板に配設し、該回転板を回転させる
ことにより、センサコイルを前記相対移動の移動方向に
対して略４５゜の角度で走査することを特徴とする。

〔作用〕

センサコイルを回転板上に配設し、該回転板を回転中心
周りに回転させることにより、前記センサコイルは、被
検査材とセンサコイルの相対移動方向の欠陥及びこれに
直交する方向の欠陥に対して夫々時４５°の角度で走査
させることが可能であり、この角度にて前記相対移動方
向の欠陥及びこれに直交する方向の欠陥が同一のセンサ
コイルにて同等の精度で検出できる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。

第１図は本発明方法を実施するための渦流探傷装置によ
り断面円形のビレットを被検査材として探傷を行う場合
のビレットの軸長方向に対する垂直断面図であり、第２
図は前記渦流探傷装置におけるセンサコイルの配置を示
す図である。

図において５は回転円板であり、該回転円板５の一面の
中心部には回転軸５１が取付けられており、該回転軸５
１には回転軸ギヤ５２が外嵌されており、該回転軸ギヤ
５２は動力伝達部材５３を介して回転円板駆動用モータ
Ｍの駆動軸５５と連動回転するモータギヤ５４と噛合さ
れている。

これらのうち、回転円板５を除（部分は回転円板駆動装
置箱８内に収納されている。回転円板５は回転軸５１を
有する面を上にしてあり、下面をその下方に横置しであ
るビレット７に適長離して対向させ、水平面内で回転す
るようにしである。

また、前記回転円板５の回転軸５１を有する面と反対面
には、夫々が非接触状態で２個１組のコイル１１．１２
．２１．２２．３１．３２．４１．４２よりなる自己比
較形の４組のセンサコイル１０．２０．３０．４０が回
転中心Ｏを中心とした同心円上に、夫々の組においてコ
イル１１〜４２の並ぶ方向が円周方向となるように４等
配されている。

第３図はセンサコイルの走査方法を平面視した図であり
、破線と矢符にて示される５０はセンサコイル１０〜４
０の移動軌跡を表している。７３は第１図におけるビレ
ット７の頂部における母線である。

前記移動軌跡５０が母線７３上の例えばＡ点及びＢ点の
如き２点において母線７３と交差し、このＡ点及びＢ点
における移動軌跡５０の接線の母線７３に対する角度θ
１が略４５°となるように回転中心Ｏの平面視上の位置
を決定し、その位置に前記回転軸５工を配設する。また
これにより、前記接線が母線７３と直交する線に対する
角度θ２は略４５゛　となり、直交する２方向の欠陥を
同一角度で検出するようになっている。

このようにしてセンサコイル１０〜４０が配設された回
転円板５は、回転円板駆動用モータＭの駆動力によって
回転中心Ｏの周りに高速回転しつつビレット７の軸方向
の全長に渡って水平移動することによりビレット７の全
表面に存在する欠陥をセンサ１０〜４０により検出する
。なお、この場合ビレット７はその軸心周りに第１図の
白抜矢符にて示す方向へ回転させておく。これによって
センサコイル１０〜４０はビレット７の表面を全長全周
に渡って螺旋状に探傷を行うこととなる。

次に回転円板５におけるセンサコイル１０〜４０の回転
半径Ｒの決定方法について説明する。

センサコイル１０〜４０の回転半径Ｒは前記Ａ点（又は
Ｂ点）におけるセンサコイル１０〜４０による探傷の検
出値が有効である幅（探傷有効幅）により定められる。

第４図はビレット７の軸断面図であり、前記Ａ点上又は
Ｂ点上にセンサ１０〜４０がある状態の水平方向の探傷
有効範囲をビレット７の円周面に対して投影した場合の
有効幅を示している。

図においてＱはビレット７の軸心、Ｒ１はビレット７の
半径である。Ａ、Ｂ点におけるビレット７の円周面に対
する探傷有効範囲はＡ、Ｂ点でのリフトオフが０であり
、これにより軸心Ｑに向かう方向にリフトオフ許容値が
Δｌである場合、円周上の（Ａ、　Ｂ）点をはさんでＣ
−Ｄ点までであり、この範囲を平面に投影したものであ
る探傷有効幅Ｗは次に示す如く求められる。

第４図において０点、Ｄ点及びＱ点が形成する三角形に
注目すると、前記探傷有効幅Ｗは０点とＤ点を結ぶ線分
ＣＤの長さに等しい。従フて、探傷有効幅Ｗは線分ＣＤ
の長さを算出することにより得られる。線分ＣＤと、Ａ
、　ＢとＱとを結ぶ線分とが直交する点をＥとし、この
Ｅ点とＱ点とを結ぶ線分ＥＱとＤ点とＱ点とを結ぶ線分
ＤＱとがなす角度をθとする。更にＤ点、Ｅ点及びＱ点
が形成する三角形に注目するとこのθはリフトオフ許容
値Δｌ及びビレットの半径Ｒ７より下記（１１式％式％この（１）式によりθが算出されると、このθに基づい
てＤ点とＥ点とを結ぶ線分ＤＥの長さが求められるが、
前記Ｅ点は線分ＣＤの２等分点であるため前記線分ＤＥ
の長さを２倍すれば下記（２）式の如（探傷有効幅Ｗが
求められる。

Ｗ＝２Ｒ，Ｘ５ｉｎ　θ　　　　　　・（２）前述の如
き探傷有効幅Ｗの計算においてはＤ点。

Ｅ点及びＱ点が形成する三角形に注目したが、０点、Ｅ
点及びＱ点が形成する三角形に注目しても同じ結果が得
られる。

なお、ビレット７の軸方向においても探傷有効幅はＷと
なる。

このようにして軸方向の探傷有効幅Ｗが求められると、
これによりセンサコイル１０〜４０の回転半径Ｒが次に
示す如く求められる。

第５図は探傷有効幅Ｗと回転半径Ｒとの関係を示すため
のビレット７の平面図である。Ａ点及びＢ点における探
傷有効幅Ｗは等しいため、ビレット７が前述の如く１回
転する間に２Ｗの距離だけ回転円板５をビレット７の軸
方向へ移動させればセンサー０〜４０はビレット７の表
面を螺旋状にもれな（探傷できる。

前記θ、及びθアが４５°であることによりＡ点とＢ点
による回転中心０における中心角θ、が９０゜であるた
め、Ａ点とＢ点間の直線距離をＰとした場合、センサコ
イル１０〜４０の回転半径Ｒは下記（３）式の如く求め
られる。

また、Ｐの長さはＡ点とＢ点による探傷範囲が重合しな
いように前記探傷有効幅Ｗの奇数倍でなければならない
。これによりＲは下記（４）式の如（変換される。

但し、ｎ：自然数この（４）式によりセンサコイル１０〜４０の回転半径
が決定される。

前述の如き方法によりセンサコイル１０〜４０ビレツト
７の軸方向に対してθ１を略４５°の角度で移動させれ
ば、ビレット７の軸方向欠陥及び円周方向欠陥に対して
夫々略４５°の角度で走査することになり、これらの欠
陥を同一のセンサにて同等の精度で検出できる。また、
本実施例においては複数のセンサコイルを回転円板５上
に配し、回転円板５を高速で回転させることによりセン
サコイル１０〜４０による探傷密度を高くしであるため
、ビレット７を軸心の周りに回転させつつ軸方向へ移動
させると、ビレット７の全長全周に渡って高速で探傷を
行うことが可能であり、所要探傷時間が従来よりも短縮
される。

なお、本実施例においては前記回転円板５を高速回転さ
せながら軸心まわりに回転するビレット７の軸長方向へ
移動させることによりビレット７の全長全周の探傷を行
ったが、これに限らず、回転円板５の位置を固定し、ビ
レット７を回転させつつ軸長方向へ移動させても良い。

また、ビレット７を軸心の周りに回転させることにより
ビレット７の全周の探傷が可能となっているが、これに
限らずビレット７を回転させずに回転円板５をビレット
７の周りに円周方向へ移動させても良い。

また、本実施例において被検査材にはビレット７を用い
たが、回転円板５による探傷は、鋼板等のビレット以外
の被検査材における直交する２方向の欠陥の探傷に対し
ても有効である。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明においては、センサコイルが円
形ビレット等の被検査材とセンサコイルとの相対移動方
向に対して略４５°の角度で相対移動方向に延びる欠陥
及びこれに直交する方向の欠陥の検出を行うことにより
同一センサにてこれらの欠陥が短時間で検出可能であり
、検出方法を実現するための装置の構造が簡単で設備費
が安価である等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明方法を実施するための渦流探傷装置により断面円形
のビレットを被検査材として探傷を行う場合のビレット
の軸長方向に対する垂直断面図、第２図はセンサコイル
の配置図、第３図はセンサコイルの走査方法を示す平面
図、第４図はセンサコイルの有効幅を説明するための図
、第５図は探傷有効幅Ｗと回転半径Ｒとの関係を示すビ
レット７の平面図、第６図は従来の軸長方向欠陥を検出
する方法、第７図は従来の円周方向欠陥を検出する方法
、第８図は従来の円周方向欠陥を高速で検出する探傷装
置の側面図である。５・・・回転円板　　７・・・ビレット　　１０〜４０
・・・センサコイル　　Ｍ・・・回転板駆動用モータ特
　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　
河　　野　　登　　夫用図一ノー）弔図弔図弔図弔図

Claims

【特許請求の範囲】１、被検査材と、該被検査材面に対して垂直磁場を形成
するセンサコイルとを相対移動させつつ欠陥を検出する
渦流探傷方法において、前記センサコイルを回転板に配
設し、該回転板を回転させることにより、センサコイルを前記相対
移動の移動方向に対して略４５°の角度で走査すること
を特徴とする渦流探傷方法。