JPH03285160A - 離隔渦流探傷法 - 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、地中埋設鋼管などの金属製管の腐食減肉を検
査するためなどに用いられる離隔渦流探傷法に関する。

従来の技術 離隔渦流探傷法は、リモートフィールド渦流探傷法とも
呼ばれ、金属製管内に送信コイルと受信コイルとをその
管軸方向に間隔をあけて配置し、この送信コイルと受信
コイルとの間隔は、送信コイルからの直接の磁場の影響
が受信コイルに及ばないように、通常管径（すなわち管
の外径）の２〜４倍の距離を隔てて配置することが必要
とされており、送信コイルに交流を流すと、送信コイル
からの磁束が管を貫通して外部空間を通り、管の外面に
沿って伝わり再び管を貫通して受信コイルによって受信
され、この磁束の電磁波は、管の肉厚部を通過するとき
の速度の方が外部空間である空気中を通過するときの速
度に比べて大幅に小さく、したがってその伝播時間、す
なわち送信コイルの送信信号と受信コイルの受信信号と
の位相差が、管の肉厚に比例して変化し、このことから
、位相差に対応した管の腐食減肉を検出する。

発明が解決しようとする課題 このような離隔渦流探傷法では、上述のように送信コイ
ルと受信コイルとの間隔を、管径の２〜４倍の距離を隔
てなければならず、したがって検査装置の構成が大形化
するという問題がある。このように検査装置の構成が大
形化すると、管の曲がり部を通過させること、あるいは
管内へ挿入させることが困難になる。

本発明の目的は、検査装置の構成を小形化することがで
きるようにした離隔渦流探傷法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、管内に送信コイルと受信コイルとをその管軸
方向に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷法に
おいて、送信コイルを交流電力によって励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に、相互に隣接
して一対の受信コイルを設け、送信コイルの送信信号と
受信コイルの受信信号との各位相差を表す信号の差動出
力を求めることを特徴とする離隔渦流探傷法である。

また本発明は、管内に送信コイルと受信コイルとをその
管軸方向に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷
法において、送信コイルを交流電力によって励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に、相互に近接
して一対の受信コイルを設け、各受信コイルの受信信号
の各振幅の差動出力を求めることを特徴とする離隔渦流
探傷法である。

また本発明は、管内に送信コイルと受信コイルとをその
管軸方向に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷
法において、送信コイルを交流電力によって励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に受信コイルを
設け、 送信コイルの送信信号と、受信コイルの受信信号との位
相差を求め、 位相差を表す信号を遅延し、 この位相差を表す信号と、前記遅延信号との差動出力を
求めることを特徴とする離隔渦流探傷法である。

また本発明は、管内に送信コイルと受信コイルとをその
管軸方向に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷
法において、送信コイルを交流電力によって励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に受信コイルを
設け、 受信コイルの受信信号の振幅を遅延し、この振幅を表す
信号と前記遅延信号との差動出力とを求めることを特徴
とする離隔渦流探傷法である。

作　　用 本発明に従えば、送信コイルからの直接磁場の影響領域
内に、一対の受信コイルを近接して設け、送信信号と受
信信号との位相差、および受信信号の振幅の差動出力を
求める。このように各出力が差動演算されるので、直接
磁場の影響が消去される。こうして送信コイルと一対の
受信コイルとの距離を短くすることができる。したがっ
て、たとえば管の腐食減肉を検査する際に、送信コイル
と受信コイルとを、その管の曲がり部を容易に通過させ
ること、あるいは管内に容易に挿入させることができる
ようになる。

また本発明に従えば、送信コイルによる直接磁場の影響
領域内に１つの受信コイルを設け、送信コイルの送信信
号と受信コイルの受信信号との位相差を求め、位相差を
表す信号を遅延し、この位相差を表す信号と前記遅延信
号との差動出力を求める。また受信コイルの受信信号の
振幅を遅延し、この振幅を表す信号と前記遅延信号との
差動出力とを求める。このように差動演算を行うことに
よって、直接磁場の影響を消去することもまた可能であ
る。

さらに本発明に従えば、一対の受信コイルは相互に第１
間隔をあけて近接して配置されており、送信コイルとこ
れら一対の各受信コイルとは、前記第１間隔よりも充分
に大きい第２間隔をあけて配置され、したがって受信コ
イルの差動演算を行って得られる出力は、送信コイルに
よる直接磁場の影響を確実に消去することが可能であり
、腐食減肉部などに対応した鮮明な波形を得ることがで
きる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の全体のブロック図である
。地中に埋設されている鋼管などの金属製管１０の腐食
減肉状態を検査するために、本発明が実施される。送信
コイルＴと一対の受信コイルＲ１，Ｒ２とが送信コイル
Ｔの軸線方向（すなわち検査されるべき管１０の管軸方
向）に配置される。これら一対の受信コイルＲ１，Ｒ２
は、相互に第１間隔Ｌ１をあけて近接して配置される。

送信コイルＴと各受信コイルＲ１，Ｒ２とは、第１間隔
Ｌ１よりも充分に大きい第２間隔Ｌ２．Ｌ３をあけて、
配置される（ＬＬ　＜Ｌ２．Ｌｌ　＜Ｌ３〉。

第２図は、離隔渦流探傷の原理を示す断面図である。送
信コイルＴからの磁束１２は、管１０を貫通して空中で
ある外部空間１３を通り、管の外面に沿って伝わり再び
被検出物である管ｌＯを貫通して受信コイルＲへ到達す
る。この磁束１２である電磁波の速度は、管１０の肉厚
部内の方が、外部空間１３に比べて大幅に小さいので、
その伝播時間、すなわち送信コイルＴの送信信号と受信
コイルＲの受信信号との位相差は、管１０の肉厚に対応
して、検出可能であり、こうして腐食減肉部１４の検出
を行うことができる。減肉部１４によって、受信コイル
Ｒ１，Ｒ２の受信信号振幅もまた変化する。

第３図は、送信コイルＴの送信信号と受信コイルＲの受
信信号との位相差と管１０の肉厚との関係を示すグラフ
である。このことから、位相差と管１０の肉厚が比例し
ていることが理解される。

本発明では２つの受信コイルＲ１，Ｒ２を用いこれらの
受信コイルＲ１，Ｒ２の受信信号に関連して差動出力を
求めるようにしたので、送信コイルＴの直接磁場１２ａ
の影響を消去することができる。したがってこれら一対
の受信コイルＲＩＲ２を直接磁場１２ａの影響領域内に
設けることができる。これによって間隔Ｌ２．Ｌ３を短
く設定することが可能である。

再び第１図を参照して、送信コイルＴと２つの受信コイ
ルＲ１，Ｒ，２とは、非磁性材料から成る連結棒１５に
よって連結され、牽引ワイヤ１６を介して牽引駆動装置
１７によって牽引されて走行される。周波数発生器１８
からのたとえば２０〜８０Ｈｚ、好ましくは３０〜４０
Ｈｚの発振出力は、電力増幅器１つによって増幅され、
送信コイルＴで励磁される。

受信コイルＲ１，Ｒ２からの各受信信号は、信号増幅器
２１．２２によってそれぞれ増幅され、フィルタ２３．
２４を通過される。位相差検出回路２５は、送信コイル
Ｔの送信信号と、信号増幅器２１およびフィルタ２３を
介する受信コイルＲ１からの受信信号との位相差を検出
して、差動演算回路２６の一方の入力に与える。また同
様にして受信コイルＲ２に対応して位相差検出回路２７
が設けられ、送信コイルＴの送信信号と受信コイルＲ２
からの受信信号との位相差が検出されて差動演算回路２
６の他方の入力に与えられる。差動演算回路２６の出力
は、記録手段２８によって記録紙に記録される。位相差
挟出回Ｎ２５．２７からの各出力が差動演算回＃Ｉ２６
において差動演算されることによって、送信コイルＴに
よる直接磁場１２ａの影響が消去される。これによって
２つの受信コイルＲ１，Ｒ２を送信コイルＴによる直接
磁場の影響領域内に配置して、腐食減肉部の探傷を行う
ことができる。

さらにまたフィルタ２３．２４からの出力は、振幅検出
回路３１．３２に与えられ、これによって検出された振
幅を表す信号は差動演算回路３３に与えられ、差動演算
が行われる。差動演算回路３３の出力は、記録手段３４
に与えられ記録紙に記録される。このようにして、２つ
の受信コイルＲＩ　　Ｒ２の出力が直接に差動演算され
、そのため送信コイルＴによる直接磁場の影響のない差
動出力が得られ、この差動出力は、管１０の腐食減肉部
に対応している。

第４図は送信コイルＴと受信コイルＲ１，Ｒ２とを備え
る離隔渦流探傷装置３５を示す断面図であり、第５図は
その離隔渦流探傷装２３５の簡略化した分解斜視図であ
り、第６図はその装置３５の送信コイルＴ付近の正面図
であり、第７図は送信コイルＴ付近の断面図である。こ
れらの図面を参照して、送信コイルＴは支持手段３７に
巻回されて管１０の管軸方向に移動可能とされる。この
支持手段３７は、送信コイルＴが巻回される板状体３８
と、その軸線方向両端部にボルト３９によって固定され
る一対の端板４０，４１と、これらの端板４１をその下
部で左右で支持する支持部材４２．４３と、これらの支
持部材４２．４３に取付けられている車輪４４．４５と
を有する。板状体３８と端板４０．４１とには、連結棒
１５が挿通し、固定片４６によって固定される。

連結棒１５にはまた、もう１つの支持手段４８が固定さ
れる。この支持手段４８の一部は第８図に示されており
、第９図は受信コイルＲ１，Ｒ２の斜視図であり、第１
０図は受信コイルＲ１，Ｒ２を管１０の半径方向の外方
から内方を見た平面図であり、第１１図はそれらの受信
コイルＲ１゜Ｒ２の側面図であり、第１２図はそれらの
受信コイルＲ１，Ｒ２の正面図である６一対の端板５１
５２間に亘って、取付部材５３が周方向に間隔をあけて
取付けちれており、端板５１．５２間には板状体５４が
配置される。取付部材５３は、端板５１．５２の周方向
に等間隔をあけて配置される。

端板５１，５２、板状体５４などは、前述の送信コイル
Ｔのための支持手段３７と同様な精成となっており、車
輪５５が設けられた支持体５６に取付けられる。

端板５１には、ボス６４がボルト７５によって固定され
ており、このボス６４には締付は用のボルト６６が半径
方向に延びる。このボルト６６によって、支持棒１５を
締付けることによって、支持手段４８を支持棒１５に固
定することができる。

またこのボルト６６を緩めることによって、支持手段４
８を連結棒１５の軸線方向に変位して調整し、送信コイ
ルＴと受信コイルＲ１，Ｒ２との距１ｉＬ２．Ｌ３を可
変とすることができる。

受信コイルＲ１，Ｒ２は、コア５７の凹所５８゜５９に
巻回される。

第１３図は、各探傷条件に対して送信コイルと受信コイ
ルとの管軸方向の距離を変化させて管内部の送受信信号
の位相差を測１定した本件発明者の実験結果を示すグラ
フである。管１０はＳＧＰ　（炭素ｗ！＞鋼管であり、
その外径りは３１８ｍｍφてあり、管肉厚は６．９ｍｍ
であり、周波数発生器１８の発振周波数は４０Ｈｚであ
る。送信コイルＴは、線径１．Ｏｍｍφ、巻数７５０タ
ーンであり、受信コイルＲ１，Ｒ２は線径０．１ｍｍφ
、巻数３０００ターンである。ラインｐ１は、送信コイ
ルＴの励磁電力が１．２Ｗ（＝０．２Ａｘ６■）であり
、ラインｐ２は０．００２Ｗ　（＝０゜０１ＡＸ０．２
Ｖ）の各場合を示す。ラインｐ３は、励磁電力が３０Ｗ
（＝ＩＡｘ３０Ｖ）であるときの実験結果である。

第１４図は、各探傷条件に対して送信コイルと受信コイ
ルとの管軸方向の距離を変化させて管内部の受信信号の
振幅を測定した本件発明者の実験結果を示す。ライン９
１〜ｑ３は、前述の第４図に関連して述べたラインｐ１
〜ｐ３の条件に対応している。これらのグラフから直接
磁場の影響領域は、ラインｐ１で１．５Ｄ以下、ライン
ｐ２で０．６Ｄ以下、ラインｐ３で２．５Ｄ以下である
ことが判る。

このような実験結果から、送信コイルＴの励磁電力を０
．００２Ｗ、１．２Ｗ、３０Ｗに選んだとき、送信コイ
ルＴと受信コイルＲ１，Ｒ２との間隔Ｌ２．Ｌ３は、各
々０．６Ｄ以上、１．５Ｄ以上、２．５Ｄ以上に選び、
各受信コイルＲ１゜Ｒ２の出力によって減肉部の減肉状
態を検出することが可能であるけれども、送信コイルＴ
の励磁電力を、上述の値を越える大きな値に選んだとき
には、前述の間隔Ｌ２．Ｌ３は、もつと大きく選ばなけ
ればならないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決する。送信コイルＴの
励磁電力の値に拘わらず、間隔Ｌ２．Ｌ３を小さく選び
、このような状態においても、差動演算回路２６．３３
の出力に基づき、減肉部の減肉状態を検出することが可
能である。

第１５図および第１６図は、次の第１表に示す条件のも
とて実験を行ったときの波形図である。

管１０は、前述と同様な構成を有している。第１表にお
いて位相差に関連する第１６図においては、受信コイル
Ｒ１，Ｒ２に対応する位相差検出回路２５．２７の出力
波形を示すとともに、差動演算回路２６から導出される
差動出力信号の波形を示す、また振幅に関連して第１５
図では、受信コイルＲ１，Ｒ２から信号増幅器２１．２
２およびフィルタ２３．２４を介して振幅検出回路３１
．３２から得られる波形を示すとともに、差動演算回路
３３から導出される差動出力信号の波形を示している。

これらの第１５図および第１６図の各波形は、第１５図
（４）で示される減肉部１４ａ〜１４ｆが存在するとき
の波形に対応している。各減肉部１４ａ〜１４ｆのうち
、減肉部１４ａ〜１４Ｃでは、直円筒状の内面を有し、
その内径は２０ｍｍφであり、前述の厚み６．９ｍｍの
管１０の残肉厚が３ｍｍ、２ｍｍおよび１ｍｍとなるよ
うに深さが設定される。また減肉部１４ｄ〜１４ｆでは
、球面状の内面を有し、内径２０ｍｍφであって、残肉
厚は３ｍｍ、２ｍｍおよび１ｍｍである。

この第１５図および第１６図によれば、送信コイルＴの
励磁電力を３０Ｗに選んだとき、送信コイルＴからの直
接磁場の影響領域内、すなわち距離Ｌ２が２．５Ｄ以下
で、位相差および振幅の各差動出力に基づき、減肉部１
４ａ〜１４ｆの検出が可能であることがわかる。

第１７図は本発明の他の実施例の電気的構成を示す図で
ある。この実施例は前述の実施例に類似し、対応する部
分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施例で
は、１つの受信コイルＲ１が用いられ、位相差検出回路
２６は送信コイルＴの送信信号と受信コイルＲ１の信号
増幅器２１およびフィルタ２３を介する受信信号との位
相差を演算して差動演算回路２６の一方の入力に与える
とともに、遅延口Ｉｉ′８６１を介して差動演算回路２
６の他方の入力に与えられる。このような構成によって
もまた、差動演算回路２６からの差動出力信号は、受信
コイルＲ１が送信コイルＴからの直接磁場の影響領域内
に設けられている状態において、その直接磁場の影響を
受けることなく、減肉部の検出が可能である。

さらにまたこの実施例では、フィルタ２３からの受信コ
イルＲ１の受信信号は差動演算回路３３の一方の入力に
与えられ、また遅延回路６２を介して差動演算回路３３
の他方の入力に与えられる。

これによってもまた、送信コイルＴの直接磁場の影響領
域内に受信コイルＲ１が配置されている状態で、管１０
の減肉部の検出が可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、送信コイルからの直接磁
場の影響領域内に、一対の受信コイルを相互に近接して
設け、送信コイルの送信信号と、受信コイルの受信信号
との各位相差を表す信号の差動出力を求める。また、各
受信コイルの受信信号の各振幅の差動出力を求める。こ
のように差動演算を行うことによって送信コイルからの
直接磁場による影響を消去して離隔渦流探傷を行うこと
ができるようになり、しかも送信コイルと受信コイルと
の距離を短くすることができ小形化が可能であり、これ
によって管の曲がり部の通過および管内への挿入が容易
に検査を行うことができるようになる。

また本発明によれば、送信コイルによる直接磁場の影響
領域内に１つの受信コイルを設け、送信コイルの送信信
号と、受信コイルの受信信号との位相差を求め、位相差
を表す信号を遅延し、この位相差を表す信号と前記遅延
信号との差動出力を求める。また受信コイルの受信信号
の振幅を遅延し、この振幅を表す信号と前記遅延信号と
の差動出力を求める。このように差動演算を行うことに
よって送信コイルによる直接磁場の影響領域内で離隔渦
流探傷を行うことができ、構成がさらに簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気的構成を示す図、第２
図は本発明の一実施例の原理を説明するための断面図、
第３図は送受信信号の位相差と管１０の肉厚との関係を
示すグラフ、第４図は本発明の一実施例の離隔渦流探傷
装置３５を示す断面図、第５図はその離隔渦流探傷装置
３５の簡略化した分解斜視図、第６図は離隔渦流探傷装
置３５の支持手段３７の正面図、第７図は離隔渦流探傷
装置３５の支持手段３７の断面図、第８図はもう１つの
支持手段４８の断面図、第９図は受信コイルＲ１，Ｒ２
の斜視図、第１０図は受信コイルＲ１、Ｒ２の平面図、
第１１図は受信コイルＲＩＲ２の側面図、第１２図は受
信コイルＲ１，Ｒ２の正面図、第１３図は本件発明者の
実験結果で管内部の送受信信号の位相差と距ＮＬ２との
関係を示すグラフ、第１４図は本件発明者の実験結果で
管内部の受信信号の振幅と間隔Ｌ２との関係を示すグラ
フ、第１５図および第１６図は本件発明者の実験結果を
示す波形図、第１７図は本発明の他の実施例の電気的構
成を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）管内に送信コイルと受信コイルとをその管軸方向
   に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷法におい
   て、送信コイルを交流電力によつて励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に、相互に隣接
   して一対の受信コイルを設け、 送信コイルの送信信号と受信コイルの受信信号との各位
   相差を表す信号の差動出力を求めることを特徴とする離
   隔渦流探傷法。 （２）管内に送信コイルと受信コイルとをその管軸方向
   に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷法におい
   て、送信コイルを交流電力によつて励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に、相互に近接
   して一対の受信コイルを設け、 各受信コイルの受信信号の各振幅の差動出力を求めるこ
   とを特徴とする離隔渦流探傷法。（３）管内に送信コイ
   ルと受信コイルとをその管軸方向に間隔をあけて配置し
   探傷を行う離隔渦流探傷法において、送信コイルを交流
   電力によつて励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に受信コイルを
   設け、 送信コイルの送信信号と、受信コイルの受信信号との位
   相差を求め、 位相差を表す信号を遅延し、 この位相差を表す信号と、前記遅延信号との差動出力を
   求めることを特徴とする離隔渦流探傷法。 （４）管内に送信コイルと受信コイルとをその管軸方向
   に間隔をあけて配置し探傷を行う離隔渦流探傷法におい
   て、送信コイルを交流電力によつて励磁し、 送信コイルからの直接磁場の影響領域内に受信コイルを
   設け、 受信コイルの受信信号の振幅を遅延し、 この振幅を表す信号と前記遅延信号との差動出力とを求
   めることを特徴とする離隔渦流探傷法。