JPH0439031B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼管，棒鋼，厚板，ビレツト等の鋼
材の表面に生じる、割れ疵，ヘゲ疵，掻き疵，押
し込み疵等の表面疵を検出する漏洩磁束探傷方法
および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

鋼材の表面疵を検出する手段として、従来、磁
気探傷法や渦流探傷法が多く用いられている。漏
洩磁束探傷方法は、磁気探傷法の１つであつて、
磁粉を用いない探傷方法として普及してきた方法
であり、強磁性を有する鋼材を磁化したとき、そ
の鋼材の表面に疵がある場合、表面疵部に生じる
漏洩磁束を、各種の検出素子で電気信号として検
出する探傷方法である。この漏洩磁束探傷方法
は、磁粉を用いる磁気探傷方法が、鋼材の表面疵
の有無を定性的に検知するのみであるのに対し、
鋼材の表面疵を、その存在とともに疵の深さ，長
さを定量的かつ、客観的に把握し得る処から、主
に自動探傷を目的として使われている。

漏洩磁束探傷方法にあつては、通常、被検体の
表面疵部に漏洩磁束を生ぜしめるための幾つかの
磁化方法である。

第２ａ図および第２ｂ図に、その代表的な磁化
方法の比例を示す。第２ａ図に示すものは、ヨー
ク法によつて鋼管１の周方向に磁束２を形成さ
せ、管軸方向に延存する表面疵を検出するのに有
効な磁化方法であり、第２ｂに示すものは、コイ
ル法によつて鋼管１の軸方向に磁束２を形成さ
せ、管周方向に延存する表面疵を検出するのに有
効な磁化方法である。

この他に、電流貫通法や軸通電法等も用いられ
る。

これらの各磁化方法においては、さらに、直流
磁化方法と交流磁化方法であり、たとえは、技術
雑誌「非破壊検査」第30巻，第７号，P468〜477
（1981年）にこられが開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述の直流磁化方法にあつて
は、被検体のサイズが大きくなるほど大型の磁化
器で多大の磁束を投入することが必要となり、こ
れは、被検体の全表面の探傷に必要な搬送を困難
にすることにつながる。また、大型の磁化器やそ
の電源および被検体の搬送ラインに必要な設備費
が大きくなる問題がある。

一方、前述の交流磁化方法にあつては、従来、
３〜4kHz程度以下の周波数が用いられているが、
被検体の移動速度が大なる場合、断続的に未探傷
域が生じる問題がある。

また、最近の漏洩磁束探傷方法においては、被
検体の表面疵部の漏洩磁束を検出する検出素子と
して磁気感度の良好な、たとえばホール素子、半
導体磁気検出子，磁気ダイオード，磁気抵抗素子
等が多用されている。特開昭60−147647号公報に
開示されている検出素子には、感磁ダイオードが
用いられている。

しかしながら、これらの検出素子は、単位セン
サー当たりの有効寸法が小さい，温度依存性が大
きい，機械的強度が低い等の面で実用上の難点が
ある。

たとえば、センサー当たりの有効寸法が小さい
と、被検体のサイズが大きい場合、探傷に必要な
センサーの個数が多くなり（たとえば数百〜千
個）、それに伴つて検出信号処理器を多チヤンネ
ル化することが必要となり、設備費の増大が問題
となる場合が生じてくる。

本発明は、上に述べた従来技術における問題点
を解決し、小型軽量でかつ、高い水準のＳ／Ｎ比
下に鋼材の表面疵を検出する方法および装置を提
供することを目的としてなされた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴とする処は、被検体鋼材の表面近
傍に設けられる磁化コイルと磁化コアとからなる
小型の交流磁化器と、該交流磁化器の磁極間に設
けられるサーチコイルによつて構成される表面疵
検出端を用いかつ、前記交流磁化器に10〜100k
Hzの高周波磁化電流を供給して被検体の表面疵部
に大きな漏洩磁束を生ぜしめ、該漏洩磁束をサー
チコイルによつて検出するにある。

以下に、この発明を、詳細に説明する。

本発明は、被検体を、10〜100kHzの高周波電
流を利用して磁化することにより、磁化器を小型
軽量としかつ、被検体表面に高磁場を形成し、表
面疵部の漏洩磁束を増やし、この漏洩磁束をサー
チコイルによつて高感度で検出するものである。
このサーチコイルには、差動コイル式を用いるこ
とにより、被検体の形状，サイズや，所要の検出
感度に応じて自由に適正サイズへの増減を可能な
らしめる。

即ち、小型，軽量の磁化器とサーチコイルから
なる小型検出端を用いることができ、走査性が良
好でかつ、数十ｍ／min以上の高速端傷も可能と
する。

また、検出素子にサーチコイルを用いて、大型
の被検体に対しても有効探傷幅を拡大することに
より、所要検出端チヤンネル数を減少せしめ得
る。

さらに、検出端は、簡易な構成であり、製作が
容易かつ安価でまた、検出感度が良好で温度の影
響も僅かであり、探傷時の機械的損傷も受け難い
等の優れた特徴を有する。

以下に、実施例に即して、本発明をさらに詳細
に説明する。

第１図に、この発明になる漏洩磁束探傷方法の
原理および装置構成を示す。

強磁性の被検体３の表面近傍に、磁化コイル４
と磁化コア５からなる小型の磁化器と、この磁化
器の磁化コア極間に配設されるサーチコイル８と
によつて構成される、表面疵検出端９を設ける。

サーチコイル８は、被検体３の表面疵６からの
漏洩磁束７を検出する。

表面疵検出端９の磁化コイル４に、交流発振器
１０によつて発生された高周波電流を、電力増幅
器１１で増幅して供給することによつて、高周波
数の表皮効果により被検体３の表面域には、磁化
コア５を介して高密度の磁束１２が形成される。

この磁束１２は、被検体３の表面疵６の部分で
漏洩磁束７を生じる。そこで、表面疵検出端９
を、被検体３の表面上の矢印１３方向に走査する
と、漏洩磁束７は、サーチコイル８によつて検出
され電気信号となる。この表面疵検出信号は、増
幅器１４で増幅され、疵信号とノイズ信号との位
相を弁別する位相検波器１５によつて位相検波さ
れる。この信号は、さらに、極低周波数のノイズ
成分を除去するフイルタ１６を介して記録器１７
に記録・表示される。

〔実施例〕

第３図に、この発明になる漏洩磁束探傷用検出
端の一例の概略を示す。

磁化器を構成する磁化コア５は、アモルフアス
シートを積層して形成されている。

磁化コア５による磁路長は、85mmとし、磁化コ
イル４には該コイルと直列共振をなすよう回路構
成した電力層幅器１１を接続し、交流発振器１０
で周波数50kHzの高周波電流を発生させ、磁化コ
イル４に起磁力200ATを与えた処、被検体３の
表面と磁化器の先端面とのギヤツプを2.0mmとし
た場合でも被検体３とした厚板の表面に、磁場強
さ5000A／Ｔの高強度の磁場を形成することがで
きた。

磁化器を、上述の設定条件とし、10mmの有効探
傷幅１８を有する差動コイル方式のサーチコイル
８と組合せた表面疵検出端９を用いた場合、サー
チコイル面と被検体３との間隔すなわちリフトオ
フ量を2.0mmに保持し、被検体３である厚板表面
に加工した、深さ0.1〜0.5mm、長さ10mmの人工表
面疵を、高いＳ／Ｎ比の下に検出できた。

第４図及至第１０図に、この発明になる表面疵
検出端の基本性能の一例を示す。

第４図に、被検体３に形成される表面磁場を一
定とした場合、探傷周波数によつて磁化コア５に
生じる全磁束量の変化を示す。この図から、探傷
周波数を高くするほど磁化コイルに生じる全磁束
量は少なくてよいことがわかる。

このことは、周波数を高くすれば、磁化コイル
に供給する起磁力が小さくてよいことを示してい
る。これは、磁化器に必要な電流を軽減できるこ
とや磁化器自体を小型，軽量化できることを意味
している。

第５図に、被検体３に形成される表面磁場を一
定とした場合の、探傷周波数に対する表面疵検出
信号のＳ／Ｎとの関係を示す。なお、表面疵とし
て深さ0.3mm、長さ10mmのスリツト状人工表面疵
を用いている。以下に示す、第６図及至第１０図
において使用した人工表面疵は、全て同一であ
り、探傷周波数は、50kHzで一定としたものであ
る。

第５図から、探傷周波数を高くするほど、表面
疵検出信号のＳ／Ｎ比が向上することがわかる。
これは、発明者等によつて得られた、全く新しい
知見である。

第６図に、被検体３の表面磁場強さに対する表
面疵検出信号のＳ／比の関係を示す。表面磁場を
強めるほど、検出信号のＳ／Ｎ比は、高くなる。

第７図に、表面疵検出端のリフトオフ特性を示
す。リフトオフ量が、5.0mmと大きくなつても、
実用可能な検出信号のＳ／Ｎ比が得られている。

第８図に、表面疵深さに対する、検出信号の
Ｓ／Ｎ比の関係を示す。表面疵深さが、大きくな
るほど、当然、Ｓ／Ｎ比が向上することを示して
いる。

第９図に、表面疵検出信号波形の一例を示す。
疵深さ0.1mmにおいても、良好なＳ／Ｎ比が得ら
れている。

第１０図に、サーチコイルの有効探傷幅に対す
る表面疵信号のＳ／Ｎ比の関係を示す。図から明
らかなように、単位サーチコイル当たりの有効探
傷幅を、80mm程度まで拡大しても、実用可能な
Ｓ／Ｎ比が得られる。

〔発明の効果〕

叙上の如く、本発明になる表面疵検出端を用
い、探傷周波数として10〜100kHzの高周波磁化
を利用して、高表面磁場下での表面疵検出を行う
ことにより著しく良好なＳ／Ｎ比の下での探傷が
可能となる。

また、この発明になる表面疵検出端は、小型，
軽量で製作も容易であり、被検体の形状、サイズ
或は材質に応じて有効探傷幅を適正かつ、フレキ
シブルに変更して設計，製作することが可能であ
り、実用上、技術的にも設備費的にも多くの利点
を有する。

さらに、探傷周波数が高いために、数十ｍ／
min以上の高速で移動する被検体に対しても未探
傷域を生ぜず、走査性も極めて良好でありかつ、
リフトオフ大きくできる処から自動探傷に適用す
ればより有効に利点を活用できる。

また、検出素子としてサーチコイルを用いるた
め、汎用の半導体感磁素子に比べて、被検体やそ
の近傍の温度の影響も受け難いので、、熱間材
（キユリー点以下の温度域）の探傷にも応用でき
る。

このように、本発明の漏洩磁束探傷方法および
装置によつて、実用的に極めて有効な表面疵探傷
が可能となる。

なお、本発明の実施例では、磁化器の磁化コア
材としてアモルフアスコアを用いたけれども、電
磁鋼やフエライトコアを用いても勿論よい。

また、被検体は、鋼管，板材，棒材，ビレツト
等何れにも適用可能である。

さらに、検出素子として用いたサーチコイル
は、被検体面に平行なコイル軸芯を有する差動コ
イル方式を示したが、軸芯が被検体面に垂直なコ
イル形式でもその効果は変らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の漏洩磁束探傷法の原理およ
び探傷装置の構成を示すブロツク図である。第２
ａ図は従来の、代表的な磁化方法の１つであるヨ
ーク法の実施態様を示す正面図であり、第２ｂ図
は従来のコイル法の実施態様を示す側面図であ
る。第３図は、本発明の漏洩磁束探傷用検出端の
一例を示す斜視図、第４図は、探傷周波数に対す
る、第３図に示す検出端の磁化コアに生じる全磁
束量の関係を示すグラフ、第５図は、発明者等の
新たな知見になる、探傷周波数に対する、表面疵
検出信号のＳ／Ｎ比の関係を示すグラフ、第６図
は、被検体の表面磁場強さに対する表面疵信号の
Ｓ／Ｎ比の関係を示すグラフ、第７図は、表面疵
検出端のリフトオフ特性を示すグラフ、第８図
は、表面疵深さに対する表面疵検出信号のＳ／Ｎ
比の関係を示すグラフ、第９図は、表面疵検出信
号波形の一例を示す波形図、第１０図は、サーチ
コイルの有効探傷幅に対する表面疵検出信号の
Ｓ／Ｎ比の関係を示すグラフである。 １：鋼管、２：磁束、３：被検体、４：磁化コ
イル、５：磁化コア、６：表面疵、７：漏洩磁
束、８：サーチコイル、９：検出端、１０：交流
発振器、１１：電力増幅器、１２：磁束、１３：
矢印、１４：増幅器、１５：位相検波器、１６：
フイルタ、１７：記録器、１８：有効探傷幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体鋼材の表面近傍に設けられる磁化コイ
   ルと磁化コアとからなる小型の交流磁化器と、該
   交流磁化器の磁極間に設けられるサーチコイルに
   よつて構成される表面疵検出端を用いかつ、前記
   交流磁化器に10〜100kHzの高周波磁化電流を供
   給して被検体の表面疵部に大きな漏洩磁束を生ぜ
   しめ、該漏洩磁束をサーチコイルによつて検出す
   ることを特徴とする鋼材の表面疵探傷方法。 ２ 被検体鋼材の表面近傍に設けられる磁化コイ
   ルおよび磁化コアとからなる小型の交流磁化器と
   該交流磁化器の磁極間に設けられたサーチコイル
   とによつて構成された表面疵検出端と、前記交流
   磁化器に10〜100kHzの高周波数の磁化電流を供
   給する交流発振器および電力増幅器と、被検体鋼
   材の表面疵部からの漏洩磁束を検出するサーチコ
   イルと、該サーチコイルからの検出信号を増幅す
   る受信増幅器と、増幅後の信号の位相を検波する
   位相検波器と、位相検波後の信号から雑信号を除
   去するフイルタと、該雑信号除去後の表面疵検出
   信号を記録する記録器とからなる鋼材の表面疵探
   傷装置。