JPH03118465A - 管内欠陥検出装置 - 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〉 この発明は、強磁性体からなる管の内部へ挿入され、管
を分解せずに、減肉や割れ等を検出する管内欠陥検出装
置に関する。

〈従来の技術〉 炭素鋼やフェライト系ステンレス鋼等の強磁性体からな
る管内の、減肉や割れ等の欠陥を検出するものとして、
第１４図に示すような管内欠陥検出装置があった。

第１４図において、この管内欠陥検出装置は、ヨーク９
１と、管９０を略飽和磁束密度に磁化させる、互いに極
性を逆向きにした一対の永久磁石９２．９３と、これら
永久磁石９２と永久磁石９３との間に介在し、ヨーク９
１の周囲に巻回された検出コイル９４とを有している。

この管内欠陥検出装置においては、永久磁石９２から、
管９０、永久磁石９３及びヨーク９１を介して永久磁石
９２に戻る磁気回路が形成されているが、管内に欠陥が
あると、永久磁石９２から、管９０、検出コイル９４、
管９０、永久磁石９３及びヨーク９１を介して、永久磁
石９２に戻る磁気回路が形成され、検出コイル９４によ
って、欠陥部からの漏洩磁束を検出する。

しかし、この検出装置においては、巻心が管と同心に配
置される単一の検出コイルを用いているのて、以下の問
題があった。すなわち、管の全周でみると、減肉ｆｆ１
（減少断面積）が等しい場合であっても、管の内周の一
部に深い減肉を生じている場合と、管の全内周に浅い減
肉を生じている場合とがあり、前者の場合は、管を交換
する必要があるが、上記単一の検出コイルによっては、
前者と後者の差異を検出することができず、検出精度が
悪かった。

〈発明が解決しようとする課題〉 この発明は、上記の問題点に鑑み、管内の欠陥を精度良
く検出することのできる管内欠陥検出装置を提供するこ
とを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、強磁性体からな
る管内の欠陥を磁気的検出する管内欠陥検出装置におい
て、上記管と同心に配置される長尺のヨークと、このヨ
ークを包囲し且つ外周部を管の内面に近接させた状態で
、当該管を略飽和磁束密度に磁化する環状の永久磁石と
、管の周方向に沿って複数配設され且つそれぞれの巻心
が管の径方向に沿った検出コイルとを具備することを特
徴とするものである。

く作　用〉 上記構成によれば、管内に減肉や割れ等の欠陥があって
断面積が減少していると、当該欠陥から磁束が漏れだし
て検出コイルと鎖交し、永久磁石の外周部から管、検出
コイル及びヨークを順次介して永久磁石の内周部に至る
磁気回路が形成される。

ここに、管内の磁束をΦ、飽和磁束密度をＢ、管の断面
積をＡとすると、Φ−Ｂ−Ａであるから、ΔΦ−Ｂ・Δ
Ａであり、管内を通過する磁束Φの変化量ΔΦは、管の
断面積Ａの変化量ΔＡに比例する。逆に、管から漏洩す
る磁束の変化量は、管の断面積の減少量に比例する。一
方、上記の検出コイルには、漏洩磁束の変化によって起
電力が誘導されることから、当該検出コイルによって、
漏洩磁束の変化に応じた電気信号を得ることができる。

この電気信号を増幅して、例えば電磁オシログラフやペ
ン書きオシログラフ等の表示装置に入力することにより
、管の断面積の変化量即ち欠陥の大きさ（減肉量）を推
定することができる。

また、検出コイルが、管の周方向に沿って複数配設され
ているので、管を周方向に複数分割したエリア毎に、欠
陥を検知することができる。さらに、検出コイルの巻心
が管の径方向に沿っているので、上記漏洩磁束が検出コ
イルと鎖交する量を増加させることができる。

〈実施例〉 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図はこの発明の一実施例としての管内欠陥検出装置
を示す概略構成図である。同図において、この管内欠陥
検出装置は、管１の内部に挿入され管１に沿って移動可
能なステンレス鋼またはアルミニウム等のパイプからな
るガイド部材２と、このガイド部材２内に収容された装
置本体３とからなり、管１の内面に発生した腐食減肉や
管１の内面に発生し周方向に拡がる割れを、管１を取り
外すことなく検出する非破壊検査に用いられる。

装置本体３は、ガイド部材２に嵌入されたステンレス鋼
製またはアルミニウム製等のケーシング４の内部に、ヨ
ーク５、このヨーク５を包囲した複数の永久磁石６、及
び管１の周方向に沿って配置された複数の検出コイル７
とを有している。

管１は、熱交換器やエア・フィン・クーラ等に使用され
ている炭素鋼やフェライト系ステンレス鋼等の強磁性体
からなる。

ヨーク５は、ケーシング４の中心部に配設された継鉄で
ある。永久磁石６は、第１図及び第３図に示すように、
希土類コバルト等からなる多数の永久磁石片６１を環状
に配列してヨーク５に取り付けたものであり、各永久磁
石片６１は、同一の極性をヨーク５側に有している。

各検出コイル７は、第１図及び第４図に示すように、そ
の巻心が、管１の径方向に沿っている。

ガイド部材２に連結されたケーブル８内には、各検出コ
イル７に接続されたリード線９が挿通されている。

これらのリード線９は、直流増幅器１０を介してペン書
きオシログラフ等の表示装置１１に接続されている。

この実施例によれば、管内欠陥検出装置が管１内の健全
部を通過している状態では、第５図に示すように、永久
磁石６によって管１が略飽和磁束密度に磁化され、永久
磁石６からの磁束がすべて管１内を通過している。そし
て、永久磁石片６１の外周部から、管１、ヨーク５を介
して永久磁石の内周部へ至る磁気回路が形成されている
。

そして、管内欠陥検出装置が管１の欠陥部を通過してい
る状態では、第６図に示すように、欠陥部１ａから漏れ
出した磁束が検出コイル７と鎖交し、永久磁石片６１の
外周部から、管１の欠陥部１　ａ　％検出コイル７及び
ヨーク５を介して永久磁石片６１の内周部に至る磁気回
路ｐが形成される。

ここに、前述したように、管から漏洩する磁束の変化量
は、管の断面積の減少量に比例することから、検出コイ
ル７によって得られた漏洩磁束の変化に応じた電気信号
を増幅して、表示装置１１に入力することにより、管の
断面積の変化量即ち欠陥の大きさ（減肉量）を推定する
ことができる。

また、検出コイル７が、管１の周方向に沿って複数配設
されているので、管１を周方向に複数分割したエリア毎
に、欠陥を検知することができ、さらに、検出コイル７
の巻心が管１の径方向に沿っているので、上記漏洩磁束
が検出コイル７と鎖交する量を増加させることができ、
両者相俟って欠陥部の深さを、精度良く検出することか
できる。

なお、この実施例は、上記実施例に限定されるものでは
なく、第７図に示すように、検出コイル７を挟んだ両側
に、同一の極性の永久磁石を配置することもでき、この
場合、検出コイルを通過する磁束の量を増加させて、−
層、検出精度を高めることができる（第８図参照）。

また、サンプル管の減肉量の推定を行う場合、減肉量の
明らかな較正用の管を用いて、減肉量と信号出力との相
関関係を、あらかじめ求めておき、この相関関係に基づ
いて、上記サンプル管の減肉量を推定するようにするこ
ともでき、この場合、より、検出精度を一層向上するこ
とができる。

〈人工欠陥を有する管の欠陥検出テスト〉検出装置 下記の試験例■、■及び比較例の検出装置を作成した。

試験例Ｉ・　・第１４図の実施例に示した検出装置と同
様の構成で、ヨーク５の周囲に６つの径方向に沿う検出
コイル７を配置している。各検出コイル７は、巻き径が
２．５ｍｍで巻き数が４０巻きである。

試験例■・　・第１図の実施例に示した検出装置と同様
の構成で、ヨーク５の周囲に８つの径方向に沿う検出コ
イル７を配置した。各検出コイル７は、巻き径が２．５
ｍｍで巻き数が１００巻きである。

比較例・　・第１図の゛従来例に示した検出装置と同様
の構成で、検出コイルの巻き数は、２８０巻きである。

検出される管 テストに使用した管は、外径が１９　、　２１ｕｌｌｓ
肉厚が２．５■、及び長さが１２００ａｖである、５Ｔ
Ｂ３５　（Ｊ　ＩＳ、Ｇ−３４６１）製の新管であり、
当該新管には、１００ｍｍ間隔毎に、人工欠陥としての
貫通孔が形成されている。これらの貫通孔は、管の径方
向に沿っており、貫通孔の直径は、最大６ｒＡ１１から
０．５ｎ＋ｍずつ小さくして最低１ｍｍである。なお、
この管は新管であるので、その内面は、腐食しておらず
円滑である。

検出結果 上記の試験例１．ＩＩ及び比較例の検出装置を上記新管
内で移動させ、検出コイルによる信号を、直流増幅器で
１０００倍に増幅すると共に、ローパルスフィルタによ
って１０ヘルツ以下の低周波成分をカットした後、ペン
書きオシログラフに入力した。ペン書きオシログラフの
出力レンジを適当に調整して、試験例Ｉ、ＩＩ及び比較
例に対して、それぞれ第９図、第１０図及び第１１図に
示すような結果を得、これらの図から以下のことが判明
した。なお、各図において、１１は管端信号である。

■　試験例Ｉ、■は、比較例よりも検出信号のＳＮ比が
良い。

■　試験例Ｉでは、直径１．５ｎ＋１１以上の貫通孔を
精度良く検出しており、試験例■では、直径１ｍ１Ｉ１
以上の貫通孔を精度良く検出している。これに対して、
比較例では、直径３．５１以上の貫通孔は検出している
ものの、ＳＮ比が悪く、直径３Ｉｌｌｆｆｌ以下の貫通
孔を検出することができない。

〈減肉量の検出誤差に関するテスト〉 第１図の実施例に示した検出装置と同様の構成で、ヨー
ク５の周囲に８つの径方向に沿う検出コイル７を配置し
た試験例■の検出装置を作成した。

各検出コイル７は、巻き径が３Ｉｌｆｆｉで巻き数が１
００巻きである。

この試験例■を用いて、減肉量の明らかな較正用の新管
（ＳＴＢ３５製で、直径２５　、４　ｒｐｍｓ肉厚２．
３１１１ｆｆｌ、長さ１０００ａＩＩｌ）の、減肉量と
信号出力との相関関係を求めたところ、第１２図に示す
ような略直線状の相関線Ｊを得、これを推定減肉線とし
た。

なお、減肉量りは、健全部肉厚をｔ１減肉部の残り肉厚
をｍとすると、 Ｄ＝１００　（ｔ−ｍ）／ｌ　　　　　（％）により、
求められる。

そして、試験例■を用いて、実際の熱交換器等に装着さ
れていたサンプル管Ｎｏｌ〜Ｎｏ３の、信号出力と実測
減肉量との関係を求めたところ、第１２図に示すような
結果を得た。

上記の実測減肉量は、推定減肉線がら求められる推定減
肉量に対して１．５〜−７％の範囲にあり、上記の推定
減肉線により、精度の高い検出が行えることが判明した
。

く割れを有する管を用いた検出テスト〉第１図の実施例
に示した検出装置と同様の構成で、ヨーク５の周囲に１
０個の径方向に沿う検出コイル７を配置した試験例■の
検出装置を作成した。各検出コイル７は、巻き径が３Ｉ
Ｉｌｆｆｉで巻き数が１００巻きである。

５ＴＢ３５製で、直径２５．４ｍｉ、肉厚２．３■であ
り、管端から約４０ａ＋ａ離れた位置に、周方向に沿う
部分的な割れを生じている管に対し、試験例■の検出装
置を用いて、検出テストを行ったところ、Ｎｏ１〜Ｎｏ
１Ｏの検出コイルにおいて、それぞれ第１３図（ａｌな
いしくｊ）に示すような結果を得た。同図において、１
２は管端信号である。

Ｎｏ１−Ｎｏ３の検出コイルによって、割れ信号を検出
することができ、しかも、割れの範囲も略推定すること
ができた。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、検出コイルが、管の
周方向に沿って複数配設されているので、管を周方向に
複数分割したエリア毎に、欠陥を検知することができ、
さらに、検出コイルの巻心が管の径方向に沿っているの
で、上記漏洩磁束が検出コイルと鎖交する量を増加させ
ることができ、両者相俟って欠陥部の深さを、精度良く
検出することができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例としての管内欠陥検出装置
の要部を示す概略斜視図、 第２図は管内欠陥検出装置を示す概略構成図、第３図は
永久磁石部分の断面図、 第４図は検出コイル部分の断面図、 第５図は健全部周辺の磁気回路を示す概略図、第６図は
欠陥部周辺の磁気回路を示す概略図、第７図は他の実施
例の管内欠陥検出装置の健全部での磁気回路を示す概略
図、 第８図はその欠陥部での磁気回路を示す概略図、第９図
ないし第１１図は人工欠陥を有する管の欠陥検出テスト
の結果を示す図、 第１２図は減肉量の検出誤差に関するテストの結果を示
す図、 第１３図（ａ）ないしｔｊｔは割れを有する管を用いた
検出テストの結果を示す図、 第１４図は従来の管内欠陥検出装置の概略図である。 １・・・管、１ａ・・・欠陥部、５・・・ヨーク、６・
・・永久磁石、７・・・検出コイル、ｐ・・・磁気回路
。 １・・・管 ｌａ・・・欠陥部 ５・・・ヨーク ６・・・永久磁石 ７・・・検出コイル 第 図 第 図 第 図 第 図 １・・・管 ｌａ・・・欠陥部 ５・・・ヨーク ６・・・永久磁石 ７・・・検出コイル ｐ・・・磁気回路 第 図 第 図 減肉量 第１３図 第１３図 ２ ′：ｊ＋ ６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．強磁性体からなる管内の欠陥を磁気的検出する管内
   欠陥検出装置において、上記管と同心に配置される長尺
   のヨークと、 このヨークを包囲し且つ外周部を管の内面に近接させた
   状態で、当該管を略飽和磁束密度に磁化する環状の永久
   磁石と、 管の周方向に沿って複数配設され且つそれぞれの巻心が
   管の径方向に沿った検出コイルとを具備することを特徴
   とする管内欠陥検出装置。