JPH0565820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は管材の径方向における寸法変動及び材
質、性状変化の検査を行う電磁誘導試験方法及び
装置に関し、特に複数の管材を連続して検査する
場合の検査精度の向上及び検査能率の向上が図れ
る電磁誘導試験方法及びその実施に使用する装置
を提案するものである。

〔従来技術〕

電磁誘導を利用して鋼管の材質、例えば硬度、
炭素含有量等及び性状、例えば材質の局部的な性
状変化、不純物の介在等の検査を行う方法とし
て、標準比較法が知られている。この標準比較法
は多層巻きコイルからなる検査コイルのインピー
ダンスが鋼管の材質、性状と相関関係を有する導
電率、透磁率の変化に応じて異なることを利用す
るものである。即ち、検査対象の鋼管の製造ライ
ンからサンプリングした標準材を検査コイル及び
比較コイルに内挿し、これらを含むブリツジ回路
の平衡をとる。次に検査コイルに検査対象の鋼管
を内挿する。この場合に鋼管と標準材との材質等
が異なるときはその差異に応じたブリツジ回路の
不平衡量が検出される。この不平衡量と相関関係
を有する鋼管の材質、性状変化に基づき検査対象
の鋼管の材質、性状が検査（判定）できる。

しかしながら、この様な標準比較法は以下に示
す様な理由によりオンライン化ができず、従つて
能率の良い検査が行えず、また、精度の良い検査
が行えないという難点があつた。

(1) ブリツジ回路の平衡を調整するために標準材
が必要であり、多品種検査ラインでは鋼管の仕
様が変更される都度検査を一旦中断する必要が
あり、能率の良い検査が行えない。また標準材
のサンプリングが必要なために鋼管を無駄にす
る。

(2) 検査中の検査コイル及び検査機器の温度変動
により検査精度が劣化するので、検査の都度ブ
リツジ回路の平衡を補償する必要があるが、こ
の補償を行うに際し(1)と同様検査を一旦中断す
る必要があり、能率の良い検査が行えない。

(3) 鋼管の径方向寸法が変動する場合は、この変
動により検査コイルの充填率が変化し、そのイ
ンピーダンスが変化するので前記不平衡量は鋼
管の材質、性状の変化に相応するものでなくな
る。従つて精度のいい検査が行えない。

〔目的〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、管材を１本検査する都度検査コイル及び比較
コイルが空心状態にある場合のブリツジ回路の平
衡をとり、また、検査コイルに管材を内挿したと
きのブリツジ回路の不平衡出力を位相が90°異な
る２信号に変調し、一つを管材の径方向寸法の変
動に関連づけた信号として検出し、他方を該管材
の材質、性状の変化に関連付けた信号として検出
することとして、オンラインにて管材の寸法変
動、材質、性状変化を同時に能率よく、また、精
度よく行える電磁誘導試験方法及びその実施に使
用する装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明に係る電磁誘導試験方法は、検査用貫通
コイル及び比較用貫通コイルを含むブリツジ回路
の平衡をとつた後、検査用貫通コイル内に管材を
挿通して電磁誘導試験を行う方法において、前記
検査用貫通コイル及び比較用貫通コイルが空心で
ある状態にて前記ブリツジ回路の平衡をとり、次
いで検査用貫通コイルに検査される管材を内挿定
置し、そのときのブリツジ回路の不平衡出力が、
ベクトル平面における直交する二軸のうちの一軸
方向になるように位相を調整し、その後前記比較
用貫通コイルを空心に保持した状態で、複数の管
材を軸長方向に間隔をもつて順次的に前記検査用
貫通コイル内を通過させ、管材が前記検査用貫通
コイル内を通過中の、前記ベクトル平面における
直交する二軸のうちの一軸方向の信号に基づき管
材の径方向の寸法変動を、他軸方向の信号に基づ
き管材の材質、性状変化をそれぞれ検出し、検査
用貫通コイル内を管材が通過した後、次の管材が
挿入される迄の間の前記検査用貫通コイルの空心
時におけるブリツジ回路の不平衡出力に基づき前
記ブリツジ回路の平衡を補償することを特徴とす
る。

また本発明に係る電磁誘導試験装置は検査用貫
通コイル及び比較用貫通コイルを含むブリツジ回
路と、該ブリツジ回路に高周波を通流する発振器
と、検査用貫通コイルに管材を内挿した場合のブ
リツジ回路の不平衡出力を位相が90°異なる２つ
の信号として検出する第１、第２同期検波回路
と、検査用貫通コイルの空心時に第１及び第２同
期検波回路の出力を通過させる第１ゲート回路
と、該第１ゲート回路を通過した信号に基づき前
記ブリツジ回路の平衡を自動的にとる平衡補償回
路と、前記検査用貫通コイル内に管材が内挿され
ている時に、前記第１、第２同期検波回路の出力
夫々を通過させる第２、第３ゲート回路とを具備
し、該第２、３ゲート回路を通過した信号にて前
記管材の径方向寸法変動及び材質、性状変化を検
知すべくなしたことを特徴とする。

〔発明の概略説明〕

先ず本発明の概略について複数の管材を連続し
て検査する場合で説明する。鋼管１（第２図参
照）の検査ラインには第１図に示す様に多層巻コ
イルからなる検査用貫通コイル（以下検査コイル
という）２及び比較用貫通コイル（以下比較コイ
ルという）３を設けてある。検査コイル２及び比
較コイル３はブリツジ回路６の辺の１つを夫々形
成している。検査コイル２及び比較コイル３には
発振器４から高周波が通流されるようになつてい
る。

検査の準備として鋼管１の搬送開始前に検査コ
イル２及び比較コイル３が空心状態にあるときの
ブリツジ回路６の平衡をとる。次に、同期検波回
路８ａ，８ｂの検出感度を調整すべく、搬送ライ
ンの先頭に位置する鋼管１を第２図に示す様に検
査コイル２内に内挿定置せしめる。この場合の検
査コイル２のインピーダスに相応する信号はブリ
ツジ回路６の不平衡出力として検出され、更に増
幅器７にて増幅され、この検出信号をＸ−Ｙベク
トル平面におけるＸ成分、Ｙ成分として検出する
同期検波回路８ａ，８ｂに与えられる。９は同期
検波における基準位相を与える移相器であつて、
発振器４から検査コイル２及び比較コイル３に通
流される高周波が与えられるようになつており、
この高周波を位相が90°異なる２つの信号となし、
両信号の位相を適宜に設定することにより同期検
波回路８ａには検査コイル２のインピーダスに相
応する信号のＸ成分を検出させ、同期検波回路８
ｂにはＹ成分を検出させる。このＸ成分、Ｙ成分
検出信号はCRT１６に入力され、その画面上に
表示される。前述の空心時におけるブリツジ回路
６の平衡をとる場合にはCRT１６の光スポツト
を第３図に示す様にＸ−Ｙ平面の原点Ｏに一致さ
せる。そして、鋼管１を検査コイル２に内挿した
状態で増幅器７のゲイン調整、移相器９の位相角
調整を行い表示図形の原点Ｏからの最遠点Ｐ点を
CRT１６のＹ軸上にて移動せしめ鋼管１の径方
向寸法の変動をCRT１６上にて検出できる位置
に位置決めする。このような検査準備が完了する
と、鋼管１の連続搬送を行うことにより検査を開
始する。検査に当つては検査コイル２、比較コイ
ル３の温度変化補償のために後述するようにして
鋼管１本毎にブリツジ回路６の平衡をとる。また
比較コイル３は従来方法と異なり、空心のままに
しておく。

このような検査において、鋼管１に径方向寸法
変動及び材質、性状変化がある場合はＰ点が
CRT１６の画面上にて移動することになる。而
してＰ点のＹ軸方向変位（第３図実線矢符）を捉
えることにより鋼管１の径方向寸法の変動を検査
でき、またＰ点のＸ軸方向の変位（第３図破線矢
符）を捉えることにより鋼管１の材質、性状変化
を検出できる。

この理由を以下に示す。ブリツジ回路６にて検
出されるインピーダンス曲線は第４図に示す如く
になる。第４図は縦軸に検査コイル２の正規化リ
アクタンスを、また、横軸に正規化抵抗を取つて
あり、各直線の接線方向は導電率の変化方向を示
し、また、各曲線の曲率は鋼管１（外径／検査コ
イル２の内径）により定まる。

従つて、図に示す様に曲線の接線方向をＸ軸方
向とし、法線方向をＹ軸方向と定める場合には、
導電率の変化は鋼管１の材質、性状と相関関係が
あり、また、曲率は前述の如く定まるので、Ｘ軸
方向が鋼管１の材質、性状変化を示し、Ｙ軸方向
が径方向寸法の変動を示すことになる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて
詳述する。

第５図は本発明に係る電磁誘導試験装置の実施
例をしめすブロツク図である。

発明の概略の項で説明した如き検査コイル２及
び比較コイル３の空心時におけるブリツジ回路６
の平衡、増幅器７の増幅感度及び同期検波回路８
ａ，８ｂの検波位相の調整等の準備を終えた後、
鋼管１を白抜矢符方向に等速で、また上下、左右
方向に振動がないように移送せしめ検査コイル２
内を通過させる。

検査コイル２設置位置には磁気飽和用コイル３
０を並設してあり、直流電源３１から所定の直流
をここれに通電することにより鋼管１が磁気飽和
されるようになつている。なお、ここに磁気飽和
を行うこととした理由は鋼管１の比透磁率μを小
さくして、検査コイル２に高周波を通流する場合
でも充分な浸透深さを得て検査を精度よく行うた
めと、低周波における速度効果の影響を減ずるた
め、極力高い検査周波数を用いるためである。但
し、検査目的によつては、例えば、表面の硬度む
ら検知等では磁気飽和を用いなくともよい。

増幅器５には発振器４から500Hz程度の高周波
が与えられるようになつており、この高周波を所
要レベルまで増幅し、検査コイル２及び比較コイ
ル３に通流する。検査コイル２及び比較コイル３
はブリツジ回路の辺の１つを夫々形成している。
なお、検査コイル２の内径と比較コイル３の内径
は異なつており、鋼管１の管径に応じて何れかを
検査コイル２或いは比較コイル３として使用する
ことができるようにしてある。

ブリツジ回路６は鋼管１内挿時の検査コイル２
のインピーダンスに相応する信号を不平衡出力と
して検出し、この検出信号を増幅器７に入力す
る。増幅器７はこの入力信号を増幅して同期検波
回路８ａ，８ｂに夫々出力する。

一方、発振器４から増幅器５に与えられる高周
波は移送器９にも与えられるようになつており、
移送器９はこの高周波を位相が90°異なる２信号
が得られる様基準位相を同期検波回路８ａ，８ｂ
に与えられる。これにより既述した如く同期検波
回路８ａはＸ成分を検出し、同期検波回路８ｂは
Ｙ成分を検出することになる。同期検波回路８
ａ，８ｂの検波信号はゲート回路１４ａ，１４ｂ
に夫々入力されるようになつている。ゲート回路
１４ａ，１４ｂにはセンサドライブ回路１１から
ゲート開閉信号が入力されるようになつている。
センサドライブ回路１１は鋼管１の通過を検知す
べく検査コイル２の入側近傍に設けたフオトイン
タラプタ１２からの入力信号に基づき、鋼管１が
検査コイル２に内挿されているとき、つまり第６
図に示す様にフオトインタラプタ１２が鋼管１の
先端を検知した時点から所定時間T₁経過後〜フ
オトインタラプタ１２が鋼管１の後端を検知した
時点から所定時間T₂経過後迄の期間にゲート回
路１４ａ，１４ｂにゲート開信号を発する。ゲー
ト回路１４ａ，１４ｂは、センサドライブ回路１
１からのゲート開信号が入力される期間の同期検
波回路８ａ，８ｂの検波信号を夫々Ｘ成分コンパ
レータ１５ａ、Ｙ成分コンパレータ１５ｂ、
CRT１６及びレコーダ１７に出力する。

コンパレータ１５ａ，１５ｂには第７図に示す
如きＸ成分、Ｙ成分の正常、異常域に相応する正
常、異常判定基準が設定されており、コンパレー
タ１５ａはＸ成分が第７図中の，領域にある
場合、つまり材質、性状が正常である領域より
も大或いは小である場合には図示しない警報器に
警報を発せしめる。また、コンパレータ１５ｂは
Ｙ成分が，領域にある場合、つまり鋼管１の
径寸法が正常である領域よりも大或いは小であ
る場合には図示しない警報器に警報を発せしめ
る。これにより鋼管１の材質、性状及び径寸法の
正常、異常が同時に定量的に判定できる。また、
この間の同期検波回路１４ａ，１４ｂの検波出力
はCRT１６に表示され、レコーダ１７にて記録
される。

次に本発明装置のブリツジ回路６の平衡補償に
ついて説明する。同期検波回路８ａ，８ｂの出力
はゲート回路１８にも入力されるようになつてい
る。ゲート回路１８のゲートの開閉はセンサドラ
イブ回路１１により第６図に示す如き制御タイミ
ングにて行なわれる。即ち、フオトインタラプタ
１２が鋼管１の先端を検知し、この検知信号がセ
ンサドライブ回路１１に入力される。センサドラ
イブ回路１１はこの時点から鋼管１の内挿に先立
つ期間に相応する狭幅のパルス信号をゲート回路
１８にゲート開信号として与える。ゲート回路１
８はこの間の同期検波回路８ａ，８ｂからのＸ成
分、Ｙ成分検波信号、つまり鋼管１の先端が検査
コイル２に内挿される直前のブリツジ回路６の不
平衡出力のＸ成分、Ｙ成分に相応する信号を不平
衡検出回路１９に出力する。不平衡検出回路１９
はこの信号に基づきブリツジ回路６の不平衡量を
検出し、保持回路２０に入力する。保持回路２０
は次の信号が入力される迄の期間、つまり次順の
検査対象の鋼管１の先端がフオトインタラプタ１
２にて検知される迄の期間この不平衡量検出信号
を保持し、その間変調回路２１に出力する。変調
回路２１には発振器４から高周波信号及び位相器
９からの位相信号が与えられており、保持回路２
０出力はこれによつて変調され、この変調信号は
増幅器２２を介してブリツジ回路６に与えられ
る。これによつて１本毎の鋼管１についてブリツ
ジ回路の平衡補償が行なわれる。各鋼管１の検査
はこのような平衡補償が行われた状態にて前述の
様にＸ、Ｙ成分を検出する方法で行われる。

このような本発明による場合は鋼管１の径方向
寸法変動及び材質、性状変化を同時に検査するも
のであるので、径方向寸法変動により検査コイル
２の充填率が変動するときでも該鋼管１の材質、
性状変化を正確に検出できることは勿論、併せて
寸法変動も検出できる。しかも鋼管１の検査の直
前に１本毎にブリツジ回路６の平衡を補償するも
のであるので、検査コイル２、同期検波回路８
ａ，８ｂ等の温度変動による検査精度への悪影響
を防止できるので精度の良い検査が行える。そし
て、このように平衡補償が行われ、また標準材を
要しないのでオンライン化が可能となる。

更にまた、上述の如き実施例による場合は磁気
飽和をも併せて行うものであるので、検査コイル
２に高周波を通流する場合でも充分な浸透深さを
得ることができると共に速度効果の影響も減少で
きるため精度のよい検査が行える。

〔効果〕

次に本発明の効果につき実施例に基づき説明す
る。第８図は本発明により鋼管のＣ含有量〔第８
図ａ〕、合金鋼のMn含有量〔第８図ｂ〕及び鋼
管の引張強度〔第８図ｃ〕を検査した結果を示す
グラフであり、縦軸は検出出力レベルを、また、
横軸は夫々Ｃ含有量（％）、Mn含有量（％）及
び引張強度（Kg／cm²）を夫々示している。

但し、試験材の仕様は以下の通りである。

被検査材：冷間加工シームレス鋼管 寸法：48.6〓×3.5_WT材料 なお、引張強度は冷却速度を変化させたもので
ある。

グラフから明らかな様にＣ含有量、Mn含有量
及び引張強度共に検出出力レベルと比例関係にあ
り、本発明による場合はこれらの値を定量的に検
出できる。

以上詳述した如く、本発明による場合は、検査
コイル及び比較コイルが空心状態にある場合のブ
リツジ回路の平衡を管材の１本毎にとり、また検
査コイルに管材を内挿したときのブリツジ回路の
不平衡出力を位相が90°異なる２信号に変調し、
一つを管材の径方向寸法の変動に関連付けた信号
として検出し、他方を該管材の材質、性状の変化
に関連付けた信号として検出するものであるの
で、該管材の径方向寸法変動及び材質、性状変化
を同時に精度よく検査でき、またオンライン化が
可能となり、能率の良い検査が行え、更にまた管
材を無駄にすることがない等、本発明は優れた効
果を奏する。

なお、上述の実施例は本発明を鋼管の検査に適
用する場合について述べたが、他の金属管の検査
にも適用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１
図は空心時のブリツジ回路の平衡調整説明のため
の模式図、第２図は本発明の概略説明のための
図、第３図は検出感度調整説明のための説明図、
第４図はインピーダンス曲線の特性を示すグラ
フ、第５図は本発明装置の実施例を示すブロツク
図、第６図はゲート回路の制御状態を示すタイム
チヤート、第７図はCRT上に表示される鋼管の
径方向寸法変動及び材質、性状変化の正常、異常
域を示すグラフ、第８図は本発明の効果を説明す
るためのグラフである。 １……鋼管 ２……検査コイル ３……比較コ
イル ４……発振器 ６……ブリツジ回路 ８
ａ，８ｂ……同期検波回路 ９……移相器 １１
……センサドライブ回路 １２……フオトインタ
ラプタ １４ａ，１４ｂ，１８……ゲート回路
１９……不平衡検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検査用貫通コイル及び比較用貫通コイルを含
   むブリツジ回路の平衡をとつた後、検査用貫通コ
   イル内に管材を挿通して電磁誘導試験を行う方法
   において、 前記検査用貫通コイル及び比較用貫通コイルが
   空心である状態にて前記ブリツジ回路の平衡をと
   り、 次いで検査用貫通コイルに検査される管材を内
   挿定置し、そのときのブリツジ回路の不平衡出力
   が、ベクトル平面における直交する二軸のうちの
   一軸方向になるように位相を調整し、 その後前記比較用貫通コイルを空心に保持した
   状態で、複数の管材を軸長方向に間隔をもつて順
   次的に前記検査用貫通コイル内を通過させ、 管材が前記検査用貫通コイル内を通過中の、前
   記ベクトル平面における直交する二軸のうちの一
   軸方向の信号に基づき管材の径方向の寸法変動
   を、他軸方向の信号に基づき管材の材質、性状変
   化をそれぞれ検出し、 検査用貫通コイル内を管材が通過した後、次の
   管材が挿入される迄の間の前記検査用貫通コイル
   の空心時におけるブリツジ回路の不平衡出力に基
   づき前記ブリツジ回路の平衡を補償することを特
   徴とする電磁誘導試験方法。 ２ 検査用貫通コイル及び比較用貫通コイルを含
   むブリツジ回路と、 該ブリツジ回路に高周波を通流する発振器と、 検査用貫通コイルに管材を内挿した場合のブリ
   ツジ回路の不平衡出力を位相が90°異なる２つの
   信号として検出する第１、第２同期検波回路と、 検査用貫通コイルの空心時に第１及び第２同期
   検波回路の出力を通過させる第１ゲート回路と、 該第１ゲート回路を通過した信号に基づき前記
   ブリツジ回路の平衡を自動的にとる平衡補償回路
   と、 前記検査用貫通コイル内に管材が内挿されてい
   る時に、前記第１、第２同期検波回路の出力夫々
   を通過させる第２、第３ゲート回路とを具備し、 該第２、３ゲート回路を通過した信号にて前記
   管材の径方向寸法変動及び材質、性状変化を検知
   すべくなしたことを特徴とする電磁誘導試験装
   置。