JPH0291560A - 熱交換器チューブの腐食や欠陥の検査方法 - Google Patents

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） 本発明は熱交換器に用いられる強磁性を何するチューブ
の内外面の局部腐食深さ、欠陥形状および全面腐食によ
る減肉を磁気探傷法又は電磁誘導法により検出測定する
、熱交換器チューブの腐食や欠陥の検査方法に関するも
のである。

（従来の技術） 従来１例えば複数のチューブを並列に固定配置して熱交
換の用に供する熱交換器はよく知られている。

この種のデユープの電磁誘導法による腐食検査方法とし
てはｉ通渦流法とリモートフィールドを用いた渦流法と
がある。

け通渦流法は励磁コイル内に検知コイルを組込んだもの
をチューブ内に沿って移動させ、励磁コイルによってチ
ューブに発生させた交流磁界の変化を検知コイルにより
検知することによって腐食や欠陥を検出するものである
が、外部又は内部から直流励磁をしても外面腐食減肉や
外部局部腐食や外面欠陥が検出し難く、測定精度が劣る
点において問題がある。

リモートフィールド法は励磁コイルと検知コイルとを、
ある間隔を置いた状態でチューブ内を移動させ、チュー
ブの磁界の変化を検知コイルで検出して腐食や欠陥を検
出するものであるが、励磁コイルと検知コイルとの間に
一定の間隔をおいて、ともに移動させるものであるから
、検出コイルにとっての検出のための磁界は弱くならざ
るを得えず、主磁界がチューブの腐食の影響を受ける外
、ノイズ等、外乱の影響を受けやすく正確な検出や測定
ができにくい。

これを避けるため、励磁力を大きくしようとすれば、励
磁コイルを大形とし、巻数や電流を大きくしなければな
らないが、そうすると、励磁コイルの移動が困難となる
。さらに従来法においては、腐食や欠陥の位置検出は多
数の検出コイルを用い、複雑な工程を経て行っているが
、それでも正確な位置の検知はなかなか難しい、のが実
情である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は熱交換器チューブの電磁誘導法による従来の腐
食や欠陥の検出測定法に存する−１−述のような問題点
を解決しようとするもので、特に多数の検出コイルを用
いることなく、２個の検出コイルのみで、腐食や欠陥の
位１２？を簡易にかつ正確に確定できるようにしようと
するものである。

（課題を解決するだめの手段） 検査対象である熱交換器デユープの中心に導体を貫通す
る。上記導体に通電した状態で５　ト記導体とＬ足熱交
換器チューブの内面間に沿って検出装置を移動させる。

検出装置は、それぞれ導体の軸線に対し、θの角度で配
置され、かつ軸線方向にＬの間隔をへたて（）０“ずら
せて配置された同一形状、同一寸法の楕円形状の２個の
コイルからなる。

１′記検出装置の端子間に発生する電圧を測定する。そ
れによって熱交換器チューブの腐食や欠陥を高い精度で
、その位置とともに簡易にかつＩＦ確に検出又は寸法測
定する。

熱交換器チューブの！！２造時に使用する矯正機が、熱
交換器チューブの軸線に対しψの角度で配置され、かつ
当該矯正機によって。

つくられるスパイラル状の型性加工跡の・ピッチが［）
であるとしたとき、Ｌ述した２個の検出コイルの軸線方
向間隔１□をＰ／４と等しくなるように設定する。それ
によって矯正機の塑性加−Ｌ跡と腐食又は欠陥とを識別
し、腐食又は欠陥の位置を正確に検出する。この場合。

角度θを角度ψより大きくとることにより、矯１１ミ機
の型性加工跡の信号と腐食又は欠陥信号との識別が容易
に確実となる。

導体の励磁電流として、直流の瞬間大電流を流して磁束
密度を所定の大きさにした後、それを断とし、続けてＩ
ε滑な直流小電流を流す。それによって高価な・１之滑
大直流電源を用いることなく、チューブを測定に十分な
高い磁束密度に保ち、腐食父は欠陥を高い精度でＩ−確
に検出する。

（作用） 導体に、たとえば、整流した瞬間大電流を流した後、そ
れを断とし、続けて平滑な小ＩＩ’（流電流を通電する
ことによってチューブの円周方向に、測定に十分な高い
磁束密度の安定した磁界を発生させ、２個の検出コイル
によ〜って腐食や欠陥による磁界の変化を検出装置で検
出してチューブの腐食や欠陥をその位１ｒｔとともに高
い精度で、簡易かつｉＥ確に検出する。

（実施例） 本発明を第１図〜第５図に示す実施例に従って説明する
。

第１図において、１は熱交換器内に取り付けられた複数
のデユープのうちの１本を示す。

チューブｌの両端はチューブシート２．２′の対向面に
形成された１１通孔に血合固定されている。。

デユープ１の中空部には銅棒などからなる導体３が同心
状にｖＩ通固定されている。導体３の１端には大電流の
７Ｆ、波整流電源１５１および小電流の平滑直流電源１
５の十端子が並列に接続され、他端には一端子が接続さ
れている。５は導体３の外周とチューブｌの内面との間
に沿ってチューブ１の軸線を中心として、軸方向に、移
動可能な検出装置である。４はその璽端が検出装置５の
！端に固定された、検出装置５を、移動させるための移
動用棒材である。検出装置５は第２図（ａ　）〜第２図
（ｃ　）に示すように、検出コイル５１と５２を導体３
の軸線に沿い、間隔１．をへたてて固定配置したことか
らなっている。

検出コイル５１は楕円形状をなし、熱交換器チューブｌ
の軸線に対しθの角度をもって配置されている。検出コ
イル５２は検出コイル５１と同一形状および同一寸法か
らなっており、検出コイル５１と同様、熱交換器チュー
ブＩの軸線に対しθの角度をもって配置されている。但
し、検出コイル５２は検出コイ゛ル５１と９０°ずれて
配置されている。

このような構成において、検出装ｒＰｉ５を第１Ｑにお
けるチューブ１の中空部の左端部に移動させて静止させ
る。

しかる後、たとえば導体３に半波整流電源＋５１から整
流した瞬間大電流（例えば１００ＯＡ）を投入した後、
これを断とし、続けて゛［滑車直流電源１５（例えばｌ
ＯＯΔ）を投入するとともに、移動装置？ｔ　ｌ　６を
駆動して移動用棒材４を介して検出装置５を矢印方向へ
移動させる。後述するように、小直流電源１５の投入に
よってデユープの全長にＱっで測定に十分な磁束密度の
磁界が保持され。

当該磁界の中に局部腐食や欠陥が存在するとき、検出装
置５で磁界の局部的変化として局部腐食および欠陥の存
在やその位置を高い精度で検出することができる。この
点について第３図に従って詳細に説明する。

本発明にかかる検出コイル５１と５２は１ｉ；１述した
ごとく同一形状、同一・寸法のに１円形状からなり、熱
交換器チューブ１の軸線に対しては、ともにθの角度で
配置ｎされ、かつ両イはｌ・記軸線に沿い間隔りをへだ
て、ｒ７．いに９０＠の角をなして配置されている。第
３図において縦軸は検出コイル５１．５２に生ずるＬｉ
号間の間隔、横軸は検出コイルの周における位置を示す
角度である。検出コイル５１゜５２が熱交換器チューブ
１の腐食個所叉は欠陥個所を通過する時、磁界の変化に
よってパルスが発生する。今、仮に角度の基準となる検
出コイル５１をＯ゛検出コイル、検出−１イル５１と９
０°ずれて配置６される検出コイル５２を９０°検出コ
イルとする。（）°検出コイル（３号と９０°検出コイ
ル信号の間隔がａであったとする。第３図から、その欠
陥の存在位置はａ′又はａ”のいずれかであるが。

いずれであるかは判らない。しかし両者の波形が異なる
ことにより次のようにして判別することができる。すな
わちＯ°検出コイル５１はａ°点を通る時、＋側に振れ
る波形を発生し、検出装置５がＯ−ａ移動した時、検出
コイル５２は５検出コイル５１と９０°ずれて配置され
ているので、−側に振れる波形を発生する。これに対し
、ａ”点に腐食あった場合には、０°検出コイルは一側
に振れる波形でこれを検出し、９０°検出コイル５２は
＋側に振れる波形で、これを検出する。従って、０°検
出コイル５１のＯ”〜１８０゜綿を中心として熱交換器
チューブの腐食又は欠陥がいずれの半円上にあるかを検
出コイル５１．５２の波形の振れによって、又、当該半
円上の位置角度を信号間距離によって、さらに又軸方向
の位置は検知装置の送り位置によって正確に検知するこ
とができる。

しかしながら１周知のごとく、この種の熱交換器デユー
プはその製造時、冷間矯正機による矯正によって直線性
を得ており、熱交換器チューブの外周に矯正機のローラ
等によるスパイラル状の塑性加−Ｌ跡がつくことは避け
られない。この塑性加工跡は、他の部分と磁性が異なる
ので、−様磁界におくと、その部分の磁界が歪み、腐食
又は欠陥と同様の信号が発生する場合がある。

従って、腐食又は欠陥のみを検出しようとすれば、冷間
矯正機による塑性加工跡と腐食又は欠陥とを分離選別す
る必要がある。その実施例を第３図および第４図（ａ）
〜（ｃ）に従って説明する。

第４図（ａ）において、熱交換器チューブの外径をＤ、
冷間矯正機による矯正のためのスパイラルピッチをＰで
あるとした場合、検出コイル５１と５２との軸線方向に
おける間隔りを、第４図（ａ）、（ｂ）に示すごと（Ｐ
／４に設定する。検出コイル５１と５２とは前述したご
とく、９０°ずれて配置されている。従って、冷間矯正
機の塑性加工跡のため第４図（ｂ）の点［で信号が発生
すれば、同時に点りでも同一・波形の信号が発生し、点
ｇで発生ずれば、同時に点ｉでも同一波形の信号が発生
するのが通常である。第４図（Ｃ）、はその波形例を示
したものである。

このことから、冷間矯正機の塑性加工跡の腐食又は欠陥
に対する顕著な差異は塑性加工跡の場合は、同一波形の
信号が同時に発生する。ということである。すなわち、
信号が時間的経過をもって、しかも異なる波形の形で発
生した場合は腐食又は欠陥、時間的に同時に、しかも同
一の波形の形で発生した時は塑性加工跡と判断でき、そ
れによって両者を格段と区別することができ−る。

次に本発明においては、好ましくは導体３の励磁電流と
して、゛ｒ−波整流の瞬時大電流で導体３の磁束密度を
所定の高さにした後、当該大電流を断とし、その後、続
けて弔滑な小直流電源で、当該磁束密度を保持する。と
いう方法をとる。半波整流の瞬間大電流の代わりに、コ
ンデンサを用いた着磁装♂ｔの電源を用いても同様なこ
とが行いつる。

これを第５図に従って説明する。

本発明者の実験によれば、この種の装置において、導体
３の励磁電流に含まれる交流分が測定精度に大きな悪影
響を及ぼすことが判明している。それを避けるためには
大電流の平滑な直流電源を用いればよいが、高価である
。一方、半波整流の大電流電源やコンデンサを用いた着
磁装置電源は安価であるが。

波形の点から測定には用いることができない。

本発明は安価な半波整流の大電流電源等を、例えば数サ
イクル分だけ投入してチューブｌを測定に十分な磁束密
度に保持した後、当該電源を断とし、続けて安価で平滑
な小直流電源を投入する、という方法を取る。それによ
り、゛ト滑な小直流電源で、半波整流大電源による磁束
密度に近い磁束密度を保持す゛ることかできることが実
験の結果確認できたからである。

第５図において縦軸Ｂは磁束密度、横軸Ｈは磁界を示す
。大電流Φゝｈ波整波型流電源えば１００ＯＡ）を例え
ば数サイクル投入して導体３をｉ点迄磁化した後、それ
を断とし、続いて・ド滑な小直流電源（例えば１００八
）を投入すれば、ｉ点かに点に移行し、爾後、当該磁束
密度を保持することができる。すなわち小電流で安定な
大きい磁束密度を保持することができ、それによって腐
食や欠陥をその位置とともに高い精度で検出することが
できる。

（発明の効果） 本発明によるｔな効果をあげれば次のとおりである。

１）構台対象のチューブｉの中空部の中心を１通ずるよ
うに配置ｎされた導体に電流を流して円周方向の磁界を
発生させるように構成されているので、チューブの全長
に亘って磁束密度の充分大きい、−様な磁界を与えるこ
とができ、又導体は固定されている処から、チューブの
局部腐食や欠陥、又は減肉によってＬ磁界が変化するこ
とがなく、励磁装置と検出装置を、ともにチューブに沿
って移動させる。従来の方式と比し高い検出精度で腐食
や欠陥を検出することができ、それによって従来方式で
は難しいとされている外面局部腐食や欠陥を鋭敏に検出
、正確に位置を測定することが可能となる。

２）　測定中は検出装置のみを移動させる方式であるか
ら、移動に要する力はきわめて少なくてすみ、従来の方
式のごとく、励磁装置と検出装置を同時に移動させる場
合に生ずる前述したごとき問題は生じない。

３）検出装置として前述したごとき配置の２ケの同一形
状および同一寸法の楕円形状コイルを用いるので、前述
したような理由により。

多数の検出コイルを用いることなく、腐食や欠陥の位置
を簡易にかつ正確に検出することができる。

この種の熱交換器チューブは製造過程において冷間矯正
機による矯正工程が必須であり、その際、熱交換器チュ
ーブの外周に塑性加工跡が生ずることは避けられず、そ
れが腐食や欠陥におけると同様の信号を発生させるため
、腐食や欠陥と区別できないと問題であるが、本発明に
よれば、腐食や欠陥を塑性加工跡と明確に分離して検出
することができる。

５）励磁電流として、安価な電源の瞬間大電流によって
導体の磁束密度を測定に十分な太きさにした後、その接
、安価で平滑な小直流電源で、当該導体をト、記磁束密
度に近い磁束密度に保持するようにするので、安価な電
源での正確な測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部断面ＩＦ面図、第２
図（ａ）は本発明において用いる検出装置を示す一部断
面ＩＥ面図、第２図（ｂ　）は本発明において用いる検
出装置を示す一部断面平面図、第２図（ｃ）は第２図（
ｂ）の右側面図、第３図は本発明による腐食又は欠陥の
位ｉ１７検知法を説明するための展開図、第４図（ａ）
は本発明によって冷間矯正機の塑性加工跡を検知する場
合の考え方を説明するだめの展開図、第４図（ｂ）は本
発明による冷間矯正機の塑性加ｌ−跡の検知方法を説明
するための展開図、第４図（Ｃ）は冷間矯正機の塑性加
工跡の検知信号の一例を示す波形図、第５図は本発明に
よる導体の励磁方法を説明するための線図である。 １１０．熱交換器チェーブ、３．．．導体、５０１．検
出装置、＋５．、、小直流電源、５１．５２．、、楕円
形状検出コイル、１５１．２．半波整流電源、Ｐ０３．
矯正機の塑性加Ｔ−跡のピッチ 第 図 （α） 第 図 （ｂ） 第 図 （Ｃ） 第 図 （ｂ） 第 図 （Ｃ） 一一ノ又−− −シハー−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）検査対象である熱交換器チューブの中心に導体を貫
   通し、上記導体に通電した状態で、上記導体と上記熱交
   換器チューブの内面間に沿って検出装置を移動させ、そ
   の時に発生する前記検出装置の端子間の電圧を測定処理
   することによって熱交換器チューブの内外面の腐食や欠
   陥を検出する場合、検出装置として、熱交換器チューブ
   の軸線に対しθの角度で配置され、かつ軸線方向に間隔
   Ｌをへだて、互いに９０°角度をずらせた、同一形状お
   よび同一寸法の楕円形状検出コイルを用いることを特徴
   とする、熱交換器チューブの腐食や欠陥の検査方法 ２）熱交換器チューブの製造時に使用する矯正機が、熱
   交換器チューブの軸線に対しψの角度で配置され、かつ
   当該矯正機によって、つくられるスパイラル状の塑性加
   工跡のピッチがＰであるとしたとき、２個の検出コイル
   の軸線方向の間隔ＬをＰ／４と等しくなるように設定し
   たことを特徴とする、請求項１記載の熱交換器チューブ
   の腐食や欠陥の検査方法 ３）励磁電流として、直流の瞬間大電流を流した後、そ
   れを断とし、続けて平滑な小直流電流を流すことを特徴
   とする請求項１記載の熱交換器チューブの腐食や欠陥の
   検査方法 ４）励磁電流として、直流の瞬間大電流を流した後、そ
   れを断とし、続けて平滑な小直流電流を流すことを特徴
   とする請求項２記載の熱交換器チューブの腐食や欠陥の
   検査方法