JPH06174696A - 磁粉探傷用磁化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主に、鋼管・棒鋼の連続生産ラインにおい
て、探傷試験材を高速で磁化し、サイズ変更時の組み替
えを不要にできる磁化装置とすることによって、磁粉探
傷試験の能率を向上させる。 【効果】 試験材4 の幅・高さ範囲に応じて作製した一
組の空芯のコイル1 を対向して配置し、それらの間を試
験材を長手方向に搬送することによって、長手方向に伸
びた疵の検出に適した高速・連続磁化ができる。試験材
4 の寸法が変化した場合でも、磁化電流の設定変更と、
コイル間隔を調節する機構2 により、磁化装置全体の組
み替えが不要となり、同一のコイルが、試験材の広い寸
法範囲に適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼材料の磁粉探傷試験
の磁化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼材料の表面近傍の疵を高感度に検出
する非破壊試験に磁気式試験がある。この試験は、試験
材を磁化し、疵から漏洩する磁束の有無によって疵を検
出する方法であって、磁粉探傷法、漏洩磁束探傷法など
があり、磁化、走査、検出・観察手段を組み合わせて試
験が実施される。磁粉探傷試験の一般的な構成はJIS G0
568 「鉄鋼材料の磁粉探傷試験方法と磁粉模様の等級分
類」で標準化されており、７種類の磁化方式がある。さ
らに、漏洩磁束探傷法の磁化方式には電磁石式や回転磁
石式などが実施されている。

【０００３】磁化方式は、試験材の品種と試験仕様・発
生する疵の形状・方向などによって、適切なものを選択
する。前述した磁化方式は試験材に直接通電・磁化する
方式と、磁化機器が試験材に非接触で磁化する方式とに
分類することができる。非接触式の磁化機器は、試験材
を止めないで走らせながら磁化できるので試験の能率が
良い。

【０００４】従来の非接触式の磁化装置の内、電磁石式
の一例を図４に示す。これは、組替機構11の上に電磁石
9 と倣い機構10を載せたもので、搬送機構6 内に取り付
けられる。試験材4 が通過する時に検査液散布器5 で磁
粉を散布しながら磁化するものである。電磁石の鉄芯の
形状は試験材の形状に合わせてあって、両者が閉磁場を
形成する方式がとられているので、小さな電流で比較的
大きな磁化力を発生できる利点がある。しかし、鉄芯と
試験材との隙間の寸法が磁気抵抗の支配要素であるため
に、重量の大きい鉄芯を数ミリメートルの精度で試験材
に追従させないと必要な大きさの漏洩磁束を得ることが
できない。したがって、強固で精密な倣い機構が必須で
あり、大型で複雑な磁化装置となることが避けられなか
った。精密な倣い機構がある時は、それが強固なもので
あっても、最高試験速度を10〜20m/min 程度以上に大き
く取ることができない。さらに、倣い機構の変形をさけ
るために、倣いの開始・終了時には試験材を極低速にす
る必要があり、これに合わせて前後の試験材の間隔を取
らねばならないことなどによって、試験の能率があげら
れないという問題があった。また電磁石式の磁化装置
は、試験材の寸法形状に合わせた各種寸法の電磁石を準
備しなければならず、生産する材料の寸法が変わった時
に原則として電磁石と倣い機構全体を組み替えなければ
ならないので、これに多大の手間がかかっていた。

【０００５】また他の非接触式の磁化装置にコイル法が
あり、図５にその一例を示す。これは、組み替え機構11
の上に簡易な保護機構3 と試験材4 より大きい内径のコ
イル12を取り付けたものであって、コイルの内側を貫通
させて試験材を磁化する方式である。コイル内径は通
常、試験材より十分大きいので、精密な倣いが不要であ
り、通常40〜60 m/minの最高速度で高速な磁化が可能で
ある。しかし、コイル法はコイル中心軸方向に磁場が発
生するので、これに平行な、試験材の長手方向に伸びた
疵の検出力が極めて低い。また、試験材の寸法変化があ
った時に、一定範囲のものに同じコイルを用いることが
できるものの、コイルと試験材の位置関係は同心・固定
であり、試験の対象面ごとに試験条件を変えることがで
きない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】生産能率を高くするた
めに、磁粉探傷の試験速度を極力あげ、試験材と次の試
験材との間隔を狭くすることが要請されている。本発明
は磁化装置を改良して、高速に連続して磁化でき、かつ
試験材に発生しやすい長手方向の疵を感度よく検出する
手段を提供することによる試験能率の向上を目的とす
る。さらに、生産する材料寸法の変更も頻繁にあるの
で、試験材の寸法が変わった時の磁化装置の組み替え時
間を短縮することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題は、同軸・対
向させて配置し、同一の極性となるように接続し、間隔
調整機構の付いた一対の空芯のコイルと、これら対向す
るコイルの中間で試験材を長手方向に一定速度で移動さ
せる搬送機構を組み合わせた磁化装置を用いることによ
って解決される。

【０００８】

【作用】一対のコイルに交流ないし直流電流を連続的に
流すと、コイルの中心軸を結ぶ方向の磁場が発生する。
強磁性体の試験材が間に入ると、両方のコイルの磁場は
試験材に発生した磁極で変形された形となる。コイルと
試験材の間隔を調節すると、試験材の全面に磁場が届く
ようになる。試験材を一定速度で搬送すると、試験材の
表面が長手方向に順次磁化される。この磁化と同時、な
いし磁化直前に検査液（磁粉を水などに溶いたもの）を
散布する。疵があればその部分からの漏洩磁束によって
磁粉模様が形成され、次工程で人が観察するか光学的手
段で自動的に測定して、疵模様の有無を判別することに
より磁粉探傷試験を実施する。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。これは、棒
状の試験材4 を直線的に送る搬送機構6 に適用した場合
であって、間隔調節機構2 の上に一組の空芯コイル1 を
載せ、異常材があったときにコイルの破損を防止する簡
易な保護機構3 を付けた構成である。試験材4 が通過す
る時に検査液散布器5 で磁粉を散布しながら磁化する。
図１はその後工程の検出・観察部分を省略してある。

【００１０】コイルは通常、銅の平板を曲げて組み合わ
せて、３〜５回巻きの回路となるように製作する。コイ
ルの形状は通常角型で、対象とする試験材の幅、高さ寸
法範囲に基づいて決める。コイルの長さ（試験材の搬送
方向辺寸法）と高さ（同高さ方向辺寸法）は同一である
ほうが製作しやすい。コイルの辺寸法は最小の試験材の
高さ寸法以上で、最大の試験材の高さ寸法の１０倍以下
とする。ラインの材料の搬送速度が磁粉模様の形成速度
にくらべて早いときは、搬送方向に高さ方向より大きな
辺寸法としてより長い時間磁粉を集め、疵の検出感度を
上げることもできる。

【００１１】同一仕様で製作した２個のコイルを対向配
置し、中心軸をそろえたままで間隔が調節できるように
する。２個のコイルは図２に示すように、同一極性の磁
場を作るように接続し、交流ないし直流電流を連続的に
流す。強磁性体の試験材が間に入った時の、磁場の形状
はコイル間隔によって大きく変化する。本発明では、片
側のコイルと試験材表面に通常２０mm以上の隙間を取る
のが好適である。また、コイル間隔を試験材幅寸法の
１．２倍以上、５倍以下の範囲で調節するのがよい。こ
のことによって、磁場が試験材表面の大部分に及ぶよう
になる。

【００１２】本発明における試験材と磁化装置との磁気
的結合は、空芯のコイルとしたため、従来の電磁石の磁
化装置に比べてゆるやかである。このため、コイルに対
する試験材の位置が多少変化しても材料表面での磁場の
強度変化が小さく、精密な倣い機構が不要となる。

【００１３】磁化電流の設定によって磁場の大きさが変
化する。試験材表面の各位置における磁場の大きさと方
向は JIS G0568による標準試験片で確かめることができ
る。磁粉探傷試験における一般的な要領にしたがって、
磁化電流の大きさやコイル間隔、適用する検査液の磁粉
濃度などの試験条件を、対象とする疵の寸法・位置・方
向・範囲などを考慮して、鋼種・品種・寸法・装置ごと
に決める。本発明を棒材・管材などに適用する場合、通
常材料表面を断面で４分割して長手方向に試験すると、
コイルに対向していない両側の２分割表面が試験範囲と
なる。試験材表面の磁場の方向が試験材の径方向となる
ため、これに直交する試験材の長手方向に伸びた疵を感
度よく検出できる。

【００１４】本発明に係わる空芯コイルは磁化の効率が
低いので、従来の鉄芯入りの電磁石で構成するよりも大
きな磁化電源が必要となる。しかし、磁化電源はライン
外の地上据付式でよいため試験材の寸法によって変更す
る必要がなく、据付精度も不要であり、一般的な市販の
電気部品で構成できる。また、最近、磁束の密度が小さ
くとも明瞭な磁粉模様を形成できる高感度の磁粉が開発
されており、これを用いる方法もある。

【００１５】空芯コイルは特定の試験材の種類・寸法に
合わせた形状でないので、多種類の寸法の試験材に共用
できる。このため試験材寸法が変更になっても、大部
分、コイル間隔と電流設定の変更だけで試験条件を設定
できるので、コイルの組み替え作業をほとんどなくすこ
とができる。

【００１６】試験材の全面を試験する必要があるとき
は、例えば、円形断面の管・棒などの試験において、２
組の空芯コイルを準備し、一組は水平方向に対向配置し
て試験材の搬送方向の上・下面を試験し、もう一組は上
下方向に対向させて試験材の左右両側面を試験する方法
が良い。

【００１７】鋼管の連続検査に適用する場合の試験条件
の一例を表１に示す。鋼管は、探傷前にあらかじめ磁粉
探傷の妨げとなる油脂類を除去する前処理の後、探傷ラ
インに搬入される。搬送ロールで運ばれた鋼管は、磁化
コイルの直前で検査液をスプレーノズルで散布し、左右
・上下に配置された２組のコイルの間を通って磁化さ
れ、その後工程で、鋼管外面全体の疵の有無を観察す
る。表に示す寸法範囲の試験材がすべて同じ２組のコイ
ルで試験できる。

【００１８】鉄鋼材料の疵は長手方向にのびたものが多
い。さらに、製造ライン中の加工装置や搬送装置の異常
があった場合、長手方向に特定の角度をもった疵が現れ
ることがある。そこで、このような場合に適する本発明
の別の実施例を図３に示す。これは、コイル1 と試験材
4 の間隔を調節するのに、試験材の移動中心点からのコ
イル距離の設定機7 と試験材搬送機構6 のまわりの角度
の旋回機8 を組み合わせて、構成したものである。コイ
ルの中心軸を試験材の移動方向と直交させず、試験材表
面で特定の傾きを持って発生するスリ疵などの方向にあ
わせて配置すれば、その疵について長手方向の疵と同様
な感度で精度よく検出する磁化ができる。

【００１９】なお、この空芯コイルを用いる方式は、棒
状の試験材のみならず、部品・単品の試験・検査にも適
用できる。この場合は搬送機構の代わりにコイル間に部
品を出し入れする適切なハンドリング機構と組み合わせ
る必要がある。

【００２０】鍛造部品の連続検査に適用した試験条件の
一例を表２に示す。ロッドは非磁性体の網状のコンベア
でコイル間を搬送される。検査液を散布した後、上下・
左右に配置された２組のコイル間を搬送し、その後磁粉
模様を観察する。

【００２１】

【発明の効果】

１．本発明は、一対の空芯コイルと、両コイルの中間で
試験材を搬送する機構とを組み合わせたので、長手方向
の疵が感度よく検出できる。また、精密な倣い機構が不
要なので、試験材を従来の電磁石式の２〜３倍の高速で
磁化することができ、試験ピッチの向上が可能となる。

【００２２】２．本発明は、試験材とコイルとの間隔を
変える機構を持つので、試験面の範囲と感度の適切な組
み合わせを広い範囲で選択できる。このため、試験材の
寸法にあわせた多くの磁化装置が不要であり、寸法変更
時の組み替えが不要となり、短時間で容易に試験条件の
設定変更ができる。

【００２３】３．本発明は、コイル中心軸と試験材の位
置・角度を調節する機構をもつので、任意個数の対のコ
イルを上下・左右・斜めに組み合わせて、疵方向・観察
配置に合わせて適切な試験面を構成することが容易に可
能。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるコイル、試験材、搬送機構など
の配置例を示す図。

【図２】 本発明による空芯コイルの電気的な接続を示
す図。

【図３】 本発明による配置例で、コイル中心軸と、搬
送方向を傾けた場合の例を示す図。

【図４】 従来方式で電磁石、搬送機構などを示す図。

【図５】 従来方式でコイル、搬送機構などを示す図。

【符号の説明】

１・・空芯コイル ２・・間隔調節機構 ３・・保
護機構 ４・・試験材 ５・・検査液散布器 ６・・搬
送機構 ７・・距離設定機 ８・・旋回機 ９・・電
磁石 １０・倣い機構 １１・組替機構 １２・コ
イル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心軸を互いに一致させ、同一の極性と
   なるように接続した一対の空芯のコイルと、それらのコ
   イルの中間で探傷用試験材を移動させる搬送機構と、こ
   の試験材の位置とコイルとの間隔を調節する機構を具備
   している磁粉探傷用磁化装置。
2. 【請求項２】 前記の調節機構は、コイル間距離を設定
   する第１の設定手段と、試験材の移動方向とコイル中心
   軸のなす角度を設定する第２の設定手段とを備えている
   請求項１に記載する磁粉探傷用磁化装置。