JPH0378580B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属管の渦流探傷方法及び装置に係
り、特に金属管の円周方向に沿つて生じた欠陥を
も検出可能とするものに関し、化学プラントにお
ける熱交換器チユーブ等の探傷に利用できる。

〔背景技術とその問題点〕

金属管の渦流探傷方法として従来一般に広く用
いられている方法は、第８図に示されるように、
被検金属管２内を移動自在に形成されたプローブ
４に、前記被検金属管２内の中心軸と同心となる
ように２個の励振用円筒コイル６を軸方向前後に
設け、前記プローブ４に励振交流電流を通じつつ
前記被検金属管２内を移動し、そのときに前記被
検金属管２に生ずる渦電流Ｅの変化を前記２個の
励振用円筒コイル６を通じて差動的に検出するも
のであつた。

しかしながら、このような従来の方法は、第９
図に示されるように渦電流Ｅが被検金属管２の円
周方向に流れるために、円周方向に沿つて延びる
割れ等の欠陥Ｐが存在してもそれによつて渦電流
Ｅの流れには殆ど影響がなく、このためこのよう
な欠陥Ｐの検出ができないという欠点を有してい
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、金属管の円周方向に沿つて延
びる欠陥をも明瞭に検出可能とする金属管の渦流
探傷方法及び装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、互いに直列に接続されて対をなす２
個のコイルを、それぞれ被検金属管内壁で金属管
中心軸に直交する同一面上の異なる部位に対向す
るように配置して励振用コイルを構成し、この励
振用コイルを構成する各コイルの中心軸が被検金
属管内壁と略直交するような位置関係即ち略半径
方向になるように保持しつつ該コイルに励振電流
を通ずることにより、前記金属管にその円周方向
と直交する向きの渦電流を生じさせ、これによつ
て前記金属管の円周方向に沿つて延びる欠陥をも
検出可能とするとともに、励振用コイルを構成す
る２個のコイルを直列に接続することにより被検
金属管の周囲に対称的に存在するバツフルや管板
による信号を相殺してランダムに存在する欠陥の
みを検出可能とした金属管の渦流探傷方法及び装
置である。

具体的には、本発明の金属管の渦流探傷方法
は、互いに直列に接続されて対をなすとともにそ
れぞれ被検金属管内壁で金属管中心軸に直交する
同一面上の異なる部位に対向するように配置され
た２個のコイルの組を１組以上用いて励振用コイ
ルを構成し、この励振用コイルをその中心軸が被
検金属管内壁と略直交するような位置関係に保持
しつつ該金属管に対して相対的に移動し、前記コ
イルに励振交流電流を通じて前記金属管に生ずる
渦電流の変化を測定することにより被金属管に存
在する欠陥を検出することを特徴とする。

また、本発明の金属管の渦流探傷装置は、互い
に直列に接続されて対をなすとともにそれぞれ被
検金属管内壁で金属管中心軸に直交する同一面上
の異なる部位に対向するように配置された２個の
コイルの組を１組以上用いて構成された励振用コ
イルを有し、このコイルの中心軸が被金属管内壁
と略直交する位置関係を保持しつつ前記金属管内
を軸方向に移動可能に形成されプローブと、この
プローブの前記コイルに励振交流電流を通ずると
ともに、それによつて前記金属管に生ずる渦電流
の変化を測定する回路手段を備えた探傷器本体と
を含む構成からなる装置である。

〔実施例〕

第２図は、本発明に係る金属管の渦流探傷方法
を実施するための装置例の全体構成を示す図であ
る。

第２図において、被検金属管２内を移動自在な
ように円柱状に形成されたプローブ１０は２台の
探傷器本体１２に電気的に接続されており、該探
傷器本体１２によつて励振交流電流が加えられる
とともに、これによつて生ずる渦電流の変化を検
出するように構成されている。なお、この探傷器
本体１２には公知の一般的な渦流探傷用の回路手
段が用いられる（例えば、特開昭59−75146号公
報参照）。

また、前記探傷器本体１２の出力端子は、記録
手段としての４ぺンレコーダ１４の入力端子に接
続されており、前記渦流探傷の結果を記録するよ
うに構成されている。

第１図は前記プローブ１０の詳細を示す拡大断
面図である。

第１図において、前記プローブ１０の本体部１
５の長手方向における先端部、即ち、図における
左端部にはその中心軸と直交する直線を共通の中
心軸とする２つの円穴１６及び円穴１８が、前記
プローブ１０の中心軸を含む面に対して対称とな
るようにそれぞれ穿設されている。この円穴１６
及び円穴１８にはフエライト等の強磁性体材料で
円柱状に形成されたボビン２０及びボビン２２に
それぞれ巻回された円筒状の第１の励振用コイル
２４及び第２の励振用コイル２６が収納固設され
ている。

また、第１図に破線で示されるように前記本体
部１５の長手方向における後端部、即ち、図にお
ける右端部には前記円穴１６及び円穴１８と同様
の円穴であつてその共通の中心軸が前記円穴１６
及び円穴１８の中心軸に対して前記プローブ１０
の円周方向に略90度ずれた円穴２８及び円穴３０
が穿設されており、これらの円穴２８及び円穴３
０には、ボビン３２及びボビン３４にそれぞれ巻
回された円筒状の第３の励振用コイル３６及び第
４の励起用コイル３８が収納固設されている。

第３図ａは、前記ボビン２０に巻回された第１
の励振用コイル２４を示す斜視図であり、第２の
励振用コイル２６、第３の励振用コイル３６及び
第４の励振用コイル３８も同様に構成されてい
る。また、第３図ｂは第１〜第４の励振用コイル
２４，２６，３６，３８をプローブ１０の軸方向
から見た場合の位置関係を示す図である。

前記本体部１５の後端部には、第１図に示され
るように、端子台４０が取付けられているととも
にケーブル押さえ４２が螺合固定されている。前
記端子台４０には前記第１の励振用コイル２４、
第２の励振用コイル２６、第３の励振用コイル３
６及び第４の励振用コイル３８からの配線が接続
され、これら配線は該端子台４０からケーブル４
４に収容されて外部に結合されるように構成され
ている。

このケーブル４４は前記ケーブル押え４２の略
中心を貫通するケーブル導出孔４６を通じて外部
に導出され、外部に導出されると分岐ケーブル４
８及び分岐ケーブル５０の二股に分岐され、その
各々は前記探傷器本体１２に接続されている。

なお、前記ケーブル４４はねじ孔５２及びねじ
孔５４に止めねじ５６及び止めねじ５８を螺合す
ることによつて前記ケーブル押え４２に固定され
ている。

第４図は、第１〜第４の励振用コイル２４，２
６，３６，３８の結線関係を示す図であり、図中
〜は各部の配線の接続関係を示す番号であ
り、各対応する番号どおしが接続されることを示
している。

第４図において、第１の励振用コイル２４と第
２の励振用コイル２６及び第３の励振用コイル３
６と第４の励振用コイル３８とがそれぞれ直列に
接続され、これらが前記ケーブル４４、分岐ケー
ブル４８及び分岐ケーブル５０を通して前記探傷
器本体１２に接続されるように構成されているも
のである。

次に上述の装置によつて本発明に係る金属管の
渦流探傷方法を実施する例につき説明する。

本実施例では、化学プラントの熱交換器チユー
ブの欠陥を検出する場合をあげる。

まず、渦流探傷を行う前にチユーブの洗浄及び
エアブロー等の前処理を行う。

次に、前記プローブ１０を第２図に示されるよ
うに被検金属管２であるチユーブ内に挿入し、圧
搾空気等によつてチユーブの最奥部まで挿入す
る。ついで、前記プローブ１０の第１の励振用コ
イル２４、第２の励振用コイル２６、第３の励振
用コイル３６及び第４の励振用コイル３８に前記
探傷器本体１２によつて励振交流電流を通じつつ
前記プローブ１０を引出し、そのときのチユーブ
に生ずる渦電流の変化を前記第１〜第４の励振用
コイル２４，２６，３６，３８のインピーダンス
の変化として検出し、これを４ペンレコーダ１４
に記録する。

この結果を公知の解析手法（例えば特開昭59−
75146号公報参照）によつて解析することにより、
欠陥の位置、大きさ等を求めるものである。

第５図及び第６図は、このようにして実際に渦
流探傷を行つてその結果を前記４ペンレコーダ１
４に記録したチヤートを示すものである。この例
は、熱交換器チユーブのバツフル部に存在する円
周方向に沿つて延びている割れを検出した例であ
る。

なお、第５，６図においてａは前記第３の励振
用コイル３６と第４の励振用コイル３８との差動
によるＹ軸信号、ｂは同じく第３の励振用コイル
３６と第４の励振用コイル３８との差動によるＸ
軸信号、ｃは前記第１の励振用コイル２４と第２
の励振用コイル２６との差動によるＹ軸信号、ｄ
は同じく第１の励振用コイル２４と第２の励振用
コイル２６との差動によるＸ軸信号をそれぞれ示
すものである。

第５図及び第６図で示される例は、共にバツフ
ル部に存在する円周方向に沿つた割れが極めて明
瞭なピークとして記録され、検出されている。こ
の際、バツフル信号は消去されている。

この場合、ａとｃとにおけるピーク強度の違い
から割れの大小の推定もできる。

第７図は、本発明の方法により被検金属管２に
生ずる渦電流Ｅの状態と、被検金属管２の円周方
向に沿つて延びる割れ等の欠陥Ｐとを示す図であ
る。

上述の実施例にあつては、以下の利点を有す
る。

第１に、励振用コイルである第１の励振用コイ
ル２４、第２の励振用コイル２６、第３の励振用
コイル３６及び第４の励振用コイル３８の中心軸
が常に金属管２の内壁と略直交するよう即ち略半
径方向に保持されているから、これらに励振交流
電流を通ずると金属管チユーブには第７図に示さ
れるような渦電流Ｅが生ずる。これによつて、円
周方向に沿つて延びる欠陥Ｐの検出をも可能とす
る。

第２に、前記第１〜第４の励振用コイル２４，
２６，３６及び３８が第３図ｂに示されるような
位置関係に配置されているから、金属管の略全面
を１回の操作で探傷することが可能である。

第３に、前記第１〜第４の励振用コイル２４，
２６，３６，３８とは、それぞれ差動的に接続さ
れているから、対称的に存在する構造の変化に基
づく渦電流の変化がキヤンセルされ、ランダムに
存在する欠陥信号のみが取り出されるから、前記
実施例のようにバツフル部における欠陥をも明瞭
に検出することを可能としている。また、管板部
の割れ等の欠陥も検出することができる。

第４に、前記第１〜第４の励振用コイル２４，
２６，３６及び３８は、フエライト等の強磁性体
材料で形成されたボビン２０，２２，３２及び３
４にそれぞれ巻回されているから励振用コイルと
被検金属管内壁との距離がプローブ１０の上下、
正確には半径方向で変動すること（リフトオフ）
による検出誤差（リフトオフ信号による誤差）を
無視できる程に軽減することを可能としていると
ともに、その検出感度を極めて高いものとしてい
る。

また、前記実施例では励振用コイル２４，２
６，３６及び３８が直接被検金属管２の内壁に接
触することなく、ボビン２０，２２，３２及び３
４によつて一定の距離だけ離されているので、こ
れによつてもリフトオフ信号による誤差の影響を
少なくしている。

なお、前記実施例ではボビン２０，２２，３２
及び３４としてフエライト等の強磁性体の材料を
用いた例を示したが、これは例えばベークライト
のような合成樹脂でも良いことは勿論である。こ
の場合は製作等が容易であるがリフトオフ信号の
影響が大となる。

更に、前記励振用コイル２４，２６，３６，３
８をボビン２０，２２，３２，３４を介すること
なく、直接被検金属管２の内壁に接触するように
しても良い。この場合はその分検出感度が向上す
るがリフトオフ信号の影響が大となる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明に係る方法及び装
置は励振用コイルをその中心軸が被検金属管内壁
と略直交するような位置関係に維持しつつ探傷す
るものであるから、被検金属管の円周方向に沿つ
て延びる欠陥をも検出可能にできる効果がある。

また、励振用コイルを互いに直列に接続されて
対をなすとともに、被検金属管内壁で金属管中心
軸に直交する同一面上の異なる部位に対向するよ
うに配置された２個のコイルの組を１組以上用い
て構成しているから、バツフル信号や管板信号等
の被検金属管に対称的に存在する構造の変化に基
づく信号は消され、ランダムに存在する欠陥のみ
を明瞭に検出することができるという効果もあ
る。

従つて、バツフル部や管板部等に被検金属管の
円周方向に延びる欠陥のような従来検出すること
ができなかつた欠陥でも確実に検出することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図におけるプローブの詳細を示す
拡大断面図、第２図は本発明に係る金属管の渦流
探傷方法を実施するための装置例の全体構成を示
す図、第３図ａは第１図におけるボビンに巻回さ
れた第１の励振用コイルを示す斜視図、第３図ｂ
は第１図における第１〜第４の励振用コイルのプ
ローブの軸方向から見た位置関係を示す図、第４
図は第１図における第１〜第４の励振用コイルの
結線関係を示す図、第５図及び第６図は本発明の
方法及び装置の実施例によつて実際に渦流探傷を
行つた結果を示す図、第７図は本発明の方法及び
装置によつて渦流探傷する場合の渦電流の流れの
方向を示す図、第８図及び第９図は従来例を示す
図である。 ２……被検金属管、１０……プローブ、１２…
…探傷器本体、１４……４ペンレコーダ、２０，
２２，３２，３４……ボビン、２４，２６，３
６，３８……第１〜第４の励振用コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに直列に接続されて対をなすとともにそ
   れぞれ被検金属管内壁で金属管中心軸に直交する
   同一面上の異なる部位に対向するように配置され
   た２個のコイルの組を１組以上用いて励振用コイ
   ルを構成し、この励振用コイルをその中心軸が被
   検金属管内壁と略直交するような位置関係に保持
   しつつ該金属管に対して相対的に移動し、前記コ
   イルに励振交流電流を通じて前記金属管に生ずる
   渦電流の変化を測定することにより該金属管に存
   在する欠陥を検出することを特徴とする金属管の
   渦流探傷方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の金属管の渦流探
   傷方法において、前記２個のコイルの組は２組と
   されるとともに、これらの２組のコイルはその中
   心軸が互いに90度の角度で配置されていることを
   特徴とする金属管の渦流探傷方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の金
   属管の渦流探傷方法において、前記励振用コイル
   はプローブ表面に接触しない位置に設けられてい
   ることを特徴とする金属管の渦流探傷方法。 ４ 互いに直列に接続されて対をなすとともにそ
   れぞれ被検金属管内壁で金属中心軸に直交する同
   一面上の異なる部位に対向するように配置された
   ２個のコイルの組を１組以上用いて構成された励
   振用コイルを有し、このコイルの中心軸が被金属
   管内壁と略直交する位置関係を保持しつつ前記金
   属管内を軸方向に移動可能に形成されたプローブ
   と、 このプローブの前記コイルに励振交流電流に通
   ずるとともに、それによつて前記金属管に生ずる
   渦電流の変化を測定する回路手段を備えた探傷器
   本体とを含むことを特徴とする金属管の渦流探傷
   装置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の金属管の渦流探
   傷装置において、前記２個のコイルの組は２組と
   されるとともに、これらの２組のコイルはその中
   心が互いに90度の角度で配置されていることを特
   徴とする金属管の渦流探傷装置。 ６ 特許請求の範囲第４項または第５項記載の金
   属管の渦流探傷装置において、前記励振用コイル
   はプローブ表面に接触しない位置に設けられてい
   ることを特徴とする金属管の渦流探傷装置。