JPH0481653A - 渦流探傷方法 - 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、金属管等の欠陥を検出するための渦流探傷方
法に関する。

〔従来技術〕

例えば熱交換器の熱交換器管の検査には渦流探傷法が用
いられる。これは第５図にその装置構成を模式的に示す
如く、検査対象の金属製の管１内に内挿コイル２０を挿
入し、この内挿コイル２０に交番電流を印加しつつコイ
ル掃引器（図示せず）により信号ケーブル６を掃引して
内挿コイル２０を管ｌ内でその軸長方向に移動させる。

内挿コイル２０からは交流磁場が発生され、これが管１
内を内挿コイル２０と共に移動するので渦電流が管１の
検出対象の部位に順次誘起される。そして、管１に減肉
２割れ等の欠陥Ｃがあると渦電流に乱れが生じ、これに
より内挿コイル２０のインピーダンスが変化する。従っ
て、内挿コイル２０のインピーダンス変化を探傷信号と
して解析すれば管ｌの欠陥が検出可能である。前記イン
ピーダンス変化は電気ブリ・７ジ回路等の信号処理回路
によりそのインピーダンス変化に比例した電圧出力に変
換するか、又は位相検波回路等の信号処理回路によりそ
のインピーダンス変化を位相変化に変換し、電圧出力の
振幅又は位相変化に基づいて欠陥Ｃの大きさ及び深さを
求めていた。

前記振幅は主に欠陥Ｃの大きさ、即ち欠陥の広さ（幅）
及び深さとの積の大きさに対応するようになっており、
例えば全面が略−様に腐食された熱交換伝熱管の肉厚等
、全面が−様な場所の厚さの測定に適用され、一方、前
記位相変化は主に欠陥Ｃの深さに対応するようになって
おり、例えば熱交換伝熱管に発生した孔食（直径０．５
ｍｍ、深さ１ｍｍ程度）の深さの測定等、局部的に寸法
が変化している場所の深さの測定に適用される。

欠陥の深さを求める場合、現在では前記振幅を用いた方
法はあまり重要視されておらず、前記位相変化を用いた
方法にて欠陥の深さの評価を行うことが多く、この方法
が最適であるとされている。

このような位相変化を用いた欠陥の評価を行う方法乙こ
は、例えば、探傷信号の特徴を検出し、この特徴にで欠
陥の種類を判定し、その種類の欠陥について予め定めら
れている位相角と欠陥深さとの関係に基づいて前記導電
性物体の欠陥の深さを推定する方法が開示されている　
（特開昭６３−２３３３６３号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述のような渦流探傷法における従来の位相変
化に基づく欠陥の深さの評価方法では、評価対象の材料
の材質によっては、第６図にその位相角と欠陥（図中白
丸は孔食、黒丸は部分腐食）の深さとの関係を表すグラ
フを示す如く位相変化の変化幅が小さく、位相角と欠陥
の深さとの相関関係が認められないものがあって、欠陥
の深さを得ることが困難となる場合が生じる。このよう
な場合には、前記振幅を用いた方法をその代用として用
いることがある。ところが、前記振幅を用いた方法では
、検出される振幅が欠陥の広さ及び深さとの積の大きさ
に対応するようになっているため、広くて浅い欠陥（部
分腐食）と狭くて深い欠陥（孔食）との区別を行うこと
ができず、精度が悪いという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、良好
な相関関係である、類別された欠陥の長さに応した探傷
信号の振幅と欠陥深さとの関係を予め求めておき、この
欠陥の長さの類を判定した上でそれに応じて欠陥の深さ
を推定することにより、広くて浅い欠陥と狭くて深い欠
陥との区別を行うことを可能とし、精度良く欠陥の深さ
を推定し得る渦流探傷方法を提供することを目的とする
。

（課題を解決するための手段〕 本発明に係る渦流探傷方法は、検査対象物とこれに対向
したコイルとを相対移動させつつ前記コイルにより発生
された渦電流の前記検査対象物の欠陥に起因する変化を
探傷信号として得ることにより、前記欠陥を検出する渦
流探傷方法において、欠陥をその前記相対移動の方向の
長さに応、して類別し、夫々の類について探傷信号の振
幅と欠陥深さとの関係を予め求めておき、得られた探傷
信号の極大値と極小値との間の前記検査対象物での距離
又は該距離に相当する極大値と極小値との出現の時間差
及び探傷信号の振幅を検出し、前記距離又は時間差の検
出結果に基づいて欠陥の類を判定し、判定された欠陥の
類の前記振幅と欠陥深さとの関係に基づいて前記振幅の
検出結果から前記検査対象物の欠陥の深さを推定するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

欠陥を検査対象物とコイルとの相対移動方向における長
さ、即ち欠陥の幅に応じて類別すると、夫々の類にあっ
ては探傷信号の振幅と欠陥深さとが良好な相関関係を示
す特性がある。探傷信号の極大値と極小値とは欠陥の一
端と他端とを検出した場合に現れるようになっており、
導電性物体におけるこれらの間の距離を検出すると、欠
陥の長さが得られ、この距離又は該距離に相当する極大
値と極小値との出現の時間差を測定すると、欠陥の長さ
が得られるので、この測定結果に基づいて対象とする欠
陥の類を求めれば、類毎に予め求められている探傷信号
の振幅と欠陥深さとの関係に基づいて振幅の検出結果か
ら欠陥深さが推定できる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本発明に係る渦流探傷方法の実施に適用される
装置の構成を示す模式的ブロック図である。図中１は検
査対象の金属製の管であり、該管１には探傷用の自己比
較形の内挿コイル２０を備えたプローブ２が挿入される
。内挿コイル２０は、これに交番電流を印加すると共に
そのインピーダンス変化を電圧出力に変換する渦流探傷
器本体４に信号ケーブル６を介して接続されており、信
号ケーブル６を掃引することにより内挿コイル２０を移
動させるコイル掃引器３によって管１内をその軸長方向
に移動させられるようになっている。また、コイル掃引
器３には、信号ケーブル６の掃引量を測定し、所定掃引
量毎にパルス信号を発信するロータリエンコーダ３１と
、コイル掃引器３の掃引開始時にオンとなり掃引開始時
にオフとなる探傷用のゲート信号を発信するリレー回路
３２が配設されている。

前記渦流探傷器本体４．ロークリエンコーダ３１及びリ
レー回路３２は、種々のアナログ信号データを磁気テー
プに記憶するデータ解析装置５に接続されており、渦流
探傷器本体４の電圧出力、ロークリエンコーダ３１のパ
ルス信号及びリレー回路３２のゲート信号は、少なくと
もデータ収集用のフロ、／ピーディスクとデータ解析用
のＣＰＵを備えたデータ解析装置５に与えられるように
なっている。

このデータ解析装置５は前記アナログ信号データをディ
ジタルデータに変換して前記フロ・ノビ−ディスクに記
憶させ、この記憶されたデータに基づいてＣＰＵにて管
１に存在する欠陥の深さを推定する演算処理を行うよう
になっている。

このように構成された装置においては、渦流探傷器本体
４よりコイル２０に交番電流を印加しつつコイル掃引器
（図示せず）により信号ケーブル６を掃引してコイル２
０を管１内でその軸長方向に移動させる。コイル２０か
らは交流磁場か発生され、これが管１内をコイル２０と
共に移動するので渦電流が管１の検出対象の部位に順位
誘起される。そして、管１に減肉１割れ等の欠陥がある
と渦電流に乱れが生し、これによりコイル２０のインピ
ーダンスが変化する。このインピーダンスの変化は渦流
探傷器本体４における電気ブリッジ回路等の信号処理回
路（図示せず）にてインピーダンスの変化に比例した電
圧出力に変換されてデータ解析装置５に与えられ、記憶
される。また、データ解析装置５には前記電圧出力と同
時に前記パルス信号及びゲート信号がオンラインで与え
られ、記憶される。

次に、このように構成された装置を用いて渦流探傷を行
う手順について説明する。第２図は渦流探傷でのデータ
処理手順を示すフローチャートである。まず、渦流探傷
器本体４にて内挿コイル２０による探傷を開始させる（
ステップ１）。

データ解析装置５では渦流探傷器本体４．ロークリエン
コーダ３１及びリレー回路３２からアナログ信号データ
である電圧信号、パルス信号及びケート信号が取り込ま
れる（ステ、プ２）。

取り込まれたアナログ信号データはディジタル信号に変
換されてフロッピーディスクに記憶される（ステップ３
）。

そして、渦流探傷が終了したか否かを作業者が判断しく
ステップ４）、渦流探傷が終了していないと判断された
場合はステ・７プ２．３の処理を繰り返す。

一方、渦流探傷が終了したと判断された場合は、前記フ
ロッピーディスクに記憶されたデータを用いて下記ステ
ップ５以降に示す処理によって欠陥の深さを推定する。

但し、前記電圧信号はゲート信号がオンとなっている場
合、即ちコイル掃引器３が動作している場合の信号のみ
が有効となる。

まず、この欠陥の深さの推定原理について説明する。第
３図は欠陥の深さと前記電圧信号の振幅との関係を示す
グラフであり、縦軸に振幅、横軸に欠陥の深さ（肉厚比
％）を夫々とり、これらの関係を白丸にて表している。

このグラフにおいて、所定の長さの闇値によって軸長方
向の長さ（欠陥の幅）が長い欠陥（部分腐食）とそれが
短い欠陥（孔食）とに類別すると、例えば図中Ａにて表
される長い欠陥が存在する層である第１層と図中Ｂにて
表される短い欠陥が存在する層である第２層との２層に
類別化することができる。このように、欠陥の長さにて
欠陥を類別すると前記振幅と横軸に欠陥の深さとの間に
良好な相関関係が得られる。

この相関関係を夫々の類である層毎に層の幅の中間点を
繋ぐ直線で近似すると、第１層Ａの類では前記振幅と欠
陥の深さとの相関関係を表す校正直線ａが得られ、第２
層Ｂの類では同様な校正直線すが得られる。

このような校正直線ａ、ｂを実験的に予め求めておき、
欠陥の長さの測定結果に応じて前記校正曲線を選択的に
用い、前記振幅に基づいて欠陥の深さを求めれば、位相
の変化幅が小さい欠陥の深さが精度良く得られる。

前述の如く渦流探傷が終了すると、前記フロッピーディ
スクに記憶されたデータをデータ解析装置５のＣＰｔ１
に読み出す（ステ、ブ５）。

読み出されたデータのうち、電圧出力は第４図（ａｌ、
　（ｂｌの如き波形となる。第４図ｔａｇ、　ｒｂ）は
コイル２０が欠陥上を通過するときのコイル２０の位置
と出力電圧の変化との関係を示す模式図であり、第４図
（ａｌには軸長方向の長さが短い欠陥の場合を示し、第
４図（′ｂ）には軸長方向の長さか長い欠陥の場合を示
す。第４図（ａ）、　（ｂ）においては、コイル２０が
欠陥Ｃ上を通過すると電圧波形Ｗが現れる。これは、欠
陥Ｃの軸長方向の一端にて極小側のピークが現れ、他端
にて極大側のピークが現れる波形である。

次に、読み出された電圧信号において、第４図（ａ）、
　（ｂｌに示す如き電圧波形Ｗの極太点ＭＸ及び極小煮
詰を検出する（ステップ６）。

そして、電圧信号の極大点肱及び極小点ＭＮの電圧値か
らその探傷信号の振幅Ｓを算出すると共に前記極大点Ａ
と極小点Ｂとの間にロータリエンコーダ３１から出力さ
れたパルス信号の数から管１の軸長方向における極大点
ＭＸと極小点ＭＮとの距離りを得る（ステップ７）。こ
の距離りは欠陥Ｃの軸長方向の一端から他端までの距離
である欠陥幅を表すものである。

極大点ＭＸと極小点？’ＩＮとの距離りが求められると
、この距離し、即ち欠陥の軸長方向の長さに基づいて、
欠陥を第３図に示される如き第１層Ａ又は第２層Ｂに類
別しくステップ８）、類別された類の層に適用される校
正直線を用いて欠陥の深さを推定する（ステップ９）。

このように、本実施例においては、極大点ＭＸと極小点
ＭＮとの距離をロークリエンコーダ３１の測定データに
よって求めたが、コイル掃引器３を一定速度で駆動し、
この駆動速度に基づいて極大点ＭＸと極小点ＭＮとの距
離に相当する極大点？ＩＸと極小点ＭＮとの出現時間差
を求め、この出現時間差に基づいて予め定められた校正
直線を用いて欠陥の深さを推定することが可能である。

なお、本実施例においては欠陥を第１層Ａ及び第２層の
２類に類別したが、これに限らず、欠陥を３類以上に類
別し、夫々について校正直線を求めておき、欠陥の深さ
を推定しても良い。

また、本実施例においては、渦流探傷器本体４リレー回
路３２及びロータリエンコーダ３１とデータ解析装置５
との間のデータのやりとりをオンラインにて行ったが、
これに限らず、渦流探傷器本体４、リレー回路３２及び
ロータリエンコーダ３１をアナログ信号を記憶する磁気
テープを備えたデータレコーダに接続して渦流探傷を行
い、そのデータをデータレコーダに記憶させ、渦流探傷
終了後、記憶したデータをオフラインにてデータ解析装
置５に与え、データ処理を行っても良く、このような装
置構成とすれば、装置が分割構成できるので渦流探傷現
場での作業が行い易い。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明においては、予め求められた欠
陥の長さに応した探傷信号の振幅と欠陥深さとの関係に
良好な相関関係があるので、この欠陥の類を判定した上
でそれに応した前記関係を用いて欠陥の深さを推定する
ことにより、広くて浅い欠陥と狭くて深い欠陥との区別
を行うことが可能となり、精度良く欠陥の深さを推定す
ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る渦流探傷方法の実施ごこ適用され
る装置の構成を示す模式的ブロック図、第２図は渦流探
傷でのデータ処理手順を示すフローチャート、第３図は
欠陥の深さと前記電圧信号の振幅との関係を示すグラフ
、第４図はコイルが欠陥上を通過するときのコイルの位
置と出力電圧の変化との関係を示す模式図、第５図は従
来の渦流探傷装置の構成を示す模式図、第６図は探傷信
号の位相角と欠陥の深さとの関係を表すグラフである。 １・・・管　　２０・・・内挿コイル　Ｃ・・・欠陥時
　許　出願人　住友金属工業株式会社　外１名代理人　
弁理士　河　　野　　登　　夫欠陥の深さ 肉厚比％ 第 図 し 第 図 Ｎ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検査対象物とこれに対向したコイルとを相対移動さ
   せつつ前記コイルにより発生された渦電流の前記検査対
   象物の欠陥に起因する変化を探傷信号として得ることに
   より、前記欠陥を検出する渦流探傷方法において、 欠陥をその前記相対移動の方向の長さに応 じて類別し、夫々の類について探傷信号の振幅と欠陥深
   さとの関係を予め求めておき、 得られた探傷信号の極大値と極小値との間 の前記検査対象物での距離又は該距離に相当する極大値
   と極小値との出現の時間差及び探傷信号の振幅を検出し
   、 前記距離又は時間差の検出結果に基づいて 欠陥の類を判定し、 判定された欠陥の類の前記振幅と欠陥深さ との関係に基づいて前記振幅の検出結果から前記検査対
   象物の欠陥の深さを推定することを特徴とする渦流探傷
   方法。