JPH0634607A - 渦電流探知試験装置及び渦電流探知試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝熱管の拡管連結部等のような応力腐食ワレ
が発生する可能性のある部位に対しても、簡単な装置構
成で容易に検査をおこなうことが可能な渦電流探知試験
装置及び渦電流探知試験方法を得る。 【構成】 検査対象の管材２０の内径未満でほぼ同一の
外径を備えたプローブ本体５に、プローブ本体５の本体
軸芯方向に沿ったコイル軸芯を備えた一対の探知コイル
６を、プローブ本体５の軸方向で前記コイル軸芯を揃え
て配設して、管材２０内を移動自在に形成し、管材２０
内に誘起される渦電流の変化を検出して前記管材２０の
欠陥を検出する渦電流探知試験装置を、一対の探知コイ
ル６の径が検査対象の管材２０の内径の１／２以下で、
１／４以上に設定されているものとし、拡管連結部位に
この装置を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、渦電流探知試験装置及
び渦電流探知試験方法に関するものであり、こういった
装置を使用して、リフトオフが問題となる拡管構成が採
用されるシェルアンドチューブ型の熱交換器に於ける配
管としての伝熱管と管板との連結部の伝熱管探知試験を
行う場合等に利用される技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１に示すシェルアンドチューブ
型の熱交換器に於ける伝熱管と管板との拡管連結部の探
知試験には、その試験対象部位に限界があった。即ち、
渦流探知試験（ＥＴ）が適応されていた部位は伝熱管が
管板から延出された位置（図１でＡでしめす）のみであ
り、さらに、伝熱管の管端から特定距離（例えば２０ｍ
ｍ、図１にＢで示す）内の部位に対しては、浸透探知試
験（ＰＴ）をおこなっていた。即ち、事実上、管板と伝
熱管の拡管連結部位に対しては、磁気的雑音等の要因に
より渦電流探知試験は採用されていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況か
ら、伝熱管と管板との連結部については、この部分に割
れが発生していた場合、リークテストや前述の浸透検査
をおこなう必要があった。ここで、浸透検査をおこなお
うとすると、高度な前処理が要求されるとともに、割れ
の幅・深さが微細な場合は検出が困難で、しかも管端部
の一部分（入口から２０ｍｍ程度）しか確認できないと
いう大きな問題があった。一方、リークテストを行う場
合は、その操作が非常に煩雑となる。また、気化器のよ
うにこの部分に応力腐食ワレが発生するようなものを対
象とする場合は、リークテストや浸透検査では、ワレの
幅・深さが微細なため検出が難しい。従って、本発明の
目的は、伝熱管の拡管部等のような応力腐食ワレが発生
する可能性のある部位に対しても、簡単な装置構成で容
易で確実な検査をおこなうことが可能な渦電流探知試験
装置及び渦電流探知試験方法を得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による渦電流探知試験装置の特徴構成は、これ
を、検査対象の管材の内径未満でほぼ同一の外径を備え
たプローブ本体に、プローブ本体の本体軸芯方向に沿っ
たコイル軸芯を備えた一対の探知コイルを、プローブ本
体の軸方向でコイル軸芯を揃えて配設して、管材内を移
動自在に形成し、管材内に誘起される渦電流の変化を検
出して管材の欠陥を検出する渦電流探知試験装置であっ
て、一対の探知コイルの径が前記検査対象の管材の内径
の１／２以下で、１／４以上に設定されていることにあ
り、さらに本発明の渦電流探知試験の特徴手段は、伝熱
管と管板との拡管連結部に於ける伝熱管の探知試験を、
前述の渦電流探知試験装置によっておこなうことにあ
り、その作用・効果は以下のとおりである。

【０００５】

【作用】つまりこの渦電流探知試験装置においては、プ
ローブ本体の外径に対してその径が半分以下で１／４以
上の探知コイルが備えられる。ここで、拡管連結部にお
ける従来型のプローブを採用した渦電流探知試験の問題
点について説明すると、従来型のプローブにおいては、
探知コイルの径がプローブの径に対してほぼ同一とされ
ていたため、拡管部分においては、プローブと配管の軸
芯が合っているため、プローブと伝熱管のすきま（リフ
トオフ）がほぼ一定となり、プローブの外周部のリフト
オフのノイズを全周で全て拾ってしまい、欠陥信号に対
するこの信号のレベルが高くなり、検出ができない。一
方、探知コイルの径をあまり小さくしすぎると、欠陥と
コイルの距離が一定であるため、磁界が欠陥にはとどか
なくなり特定の大きさを有する欠陥に対する信号が小さ
くなっていく。結果、この場合もまた検出ができない。
従って、本願の場合は、プローブ本体の外径に対する探
知コイルの径を適切に選択することにより検知信号レベ
ルが十分に高いとともに、リフトオフのノイズ信号が相
対的に低いコイル径を見出し、装置を構成することによ
り、所定部位の欠陥の検知が可能となった。

【０００６】

【発明の効果】従って、伝熱管の拡管連結部等のような
応力腐食ワレが発生する可能性のある部位に対しても、
簡単な装置構成で容易にかつ確実に検査をおこなうこと
が可能な渦電流探知試験装置及び渦電流探知試験方法を
得ることができた。さらに具体的に説明すると、シェル
アンドチューブ型の熱交換器の伝熱管端部において、検
知コイルの軸方向の幅に依存する長さである管板部のシ
ール溶接部及び管端から３ｍｍ程度の部位を除き、管板
部のほぼ全域に渡って割れの検出が可能となった。従っ
て、管端部の必要と思われる箇所（グループ、拡管部、
拡管境界部）のほぼ全域が探知でき、信頼性が向上し
た。さらに、浸透探知試験及びＡＰＦの取り除き作業等
の前処理作業を短縮することができるとともに、検出さ
れる欠陥の定量的な評価が容易となった。

【０００７】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
１には、検査対象の管板近傍部１における伝熱管拡管部
２の検査をおこなっている状況が示されている。

【０００８】図１に示すように、装置３のプローブ４は
プローブ本体５とこのプローブ本体５に備えられる探知
コイル６から構成されている。プローブ本体５は、管材
としての検査対象の伝熱管の通常部７の内径未満で、ほ
ぼ同一の外径を備えた円柱状部材で構成されており、こ
のプローブ本体５の軸方向の長さは拡管部２の長さより
長く構成されている。次に探知コイル６について説明す
ると、このコイル６はプローブ本体５の本体軸芯方向に
沿ったコイル軸芯を備え、プローブ本体５の軸方向でコ
イル軸芯を揃えて配設して構成されている。さらに、一
対の探知コイル６の径が前記検査対象の管材の内径の１
／２以下で、１／４以上に設定されている。

【０００９】実際の検査条件データについて以下に箇条
書きする。 伝熱管２０ 通常部内径 １５ｍｍ 軸芯方向の拡管部長さ ５３〜１９１ｍｍ 拡管部内径 １５．２〜１５．３ｍｍ 拡管量 ０．２〜０．３ｍｍ プローブ本体５ 本体外径 １４．０ｍｍ 軸方向長さ ２５０ｍｍ 探知コイル６ コイル巻径 ５．５ｍｍ コイル巻数 ５０Ｔ コイル相対離間距離 ２．０ｍｍ

【００１０】さて、この渦電流探知試験装置のプローブ
４を使用する場合は、探知コイル６の径が小さいため、
単一の伝熱管２０に対して、伝熱管２０と探知コイル６
との周方向の位相を変えながら複数回検査をおこなうこ
とが必要である。そのため、発明者らが採用したプロー
ブ保持具８を図２に示す。即ち、この保持具８は、検査
に使用されるプローブ４と、このプローブ４の周囲に周
部の伝熱管２０に対応して設けられているフレキシブル
状のスタビライザー４０を６本備えている。検査にあた
っては上記のプローブ４を使用する場合、片側の管板９
に設けられている伝熱管２０を１本探知するのに、伝熱
管全周を１６分割（２２．５”刻み）で８往復の検査を
行う。ここで、このプローブ保持具８を採用することに
より、１本当たり１５０ｍｍ程度の短い距離であるが、
前述の保持具８を備えて、プローブ４のセンタリングを
確保し、さらに、分割挿入走査を容易にしたことで、信
号の安定性及び作業操作性が向上し、探知本数が実績
で、約８００本／日・台まで可能となった。

【００１１】次に、本願のプローブ４を使用した検査結
果について説明する。このプローブは、通常のプローブ
と同様に、伝熱管内に誘起される渦電流の変化を検出し
て前記管材の欠陥を検出する。 検査対象欠陥 検査対象となる一般に割れの発生が予想される部位は、
管端近傍及び拡管部であり、割れ信号は、一般に貫通欠
陥と同一移相で現れるため、確認方法として信号（Ｓ）
はφ１ｍｍ貫通孔信号を、雑音は拡管信号とし、これら
のＳ／Ｎ比とした。結果の一例が図３（イ）及び図３
（ロ）に示されている。図３（イ）には、コイル径と信
号出力の関係が、図３（ロ）にはコイル寸法とＳ／Ｎ比
の関係が示されている。図３（イ）から判明するよう
に、コイル径と信号出力では、その増加に伴って信号が
増加する傾向があるが、探知信号（―・―で示す。）が
早期に増加するのに対して、拡管信号（―×―で示
す。）は徐徐に増加する。従って、図３（ロ）に示すよ
うにコイル径をこれらの信号の差が大きくなる径に設定
しておけば、高いＳ／Ｎ比が得られる。図４に他の実施
例に於けるコイル径とＳ／Ｎ比の変化の関係を示した。
この場合もまた、所定の範囲において極大値を取る部位
が存在する。

【００１２】従来、このような渦電流探知試験において
は、円周方向に巻いたコイルでは軸方向の欠陥が検出可
能、軸方向に巻いたコイルでは円周方向の欠陥が検出可
能とされていたが、上述のように、コイルの径を適切に
選択することにより、浸透探知試験においても通常検出
可とされ、プローブ本体の径に探知コイルの径が等しく
設定されている従来型の渦電流探知試験では不可能な軸
方向・円周方向の両方向の欠陥が、本願のプローブで検
出できる（図３、４に示す例のみならず以下の実験・実
地例参照）。これは、軸方向の割れが個々は微細である
ため、自己比較方式でも単独ピークをもつ欠陥として検
出できたものと考えられる。

【００１３】さらに以下に実用試験・実設備に於ける検
査結果について説明する。 〔実験結果例〕以下に、本願に関連して発明者らがおこ
なった実験結果について説明する。 例 １ 従来型、ボビン型、局部型コイルの比較 図５に示す従来型１００（探知コイルの径がプローブ本
体の径とほぼ同一）、及びボビン型１１０（探知コイル
の軸がプローブ本体の軸に対して直角）のプローブと本
願のプローブ４（局部型コイルと呼ぶ）を使用して、同
一、複数の欠陥を検出した場合の探知結果を表１に示
す。傷の位置は図５に示されている。 チューブ仕様 Ｃ６８７２Ｔ，φ１９．０５×ｔ２．０ 検出能 ●：チャート上で欠陥深さの解析が可 ◎：ＣＲＴ上で欠陥深さの解析が可 ○：欠陥の識別が可 △：欠陥の識別限界線上 ×：欠陥の識別不可

【００１４】

【表１】

【００１５】結果、本願のものの検出性能が最も勝って
おり、管端より３ｍｍを除き（これは探知コイルの軸方
向の配置関係による）、幅０．１ｍｍ、深さ０．２５ｍ
ｍのスリット信号が局部形コイルにより検出可能であっ
た。

【００１６】例 ２ 実機への応用 実機（気化器）に実装の伝熱管で、本願のプローブ４を
使用して割れ信号が検出された伝熱管について抜管し、
追跡調査（浸透探知試験及び金属組織検査）した結果を
下記に示す（表中、ＥＴは渦電流探知試験を示す）。

【００１７】

【表２】

【００１８】結果、浸透探知試験により検出された長手
方向のワレが全て渦電流探知試験で検出確認された。さ
らに、サンプリング後の浸透探知試験及び金属組織検査
から検出されたワレの最小寸法は、キズ幅０．０１５ｍ
ｍ（１５μｍ）、深さ０．３３ｍｍ（元厚の１５％）で
あった。尚、この欠陥は、現地での浸透探知試験では検
出できなかったものである。

【００１９】〔別実施例〕上記の実施例においては、プ
ローブ４に小径の探知コイルのみを装置したものを示し
たが、この探知コイルに加えて、従来どうりの径の探知
コイルを備えておき、検査条件によって切替える構成と
してもよい。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】検査対象の管板近傍部の構成を示す図

【図２】局部型プローブ保持具の構成を示す図

【図３】コイル寸法と信号出力及びＳ／Ｎ比の関係を示
す図

【図４】別実施例のコイル寸法とＳ／Ｎ比の関係を示す
図

【図５】実験状況を示す説明図

【符号の説明】

５ プローブ本体 ６ 探知コイル ２０ 管材

フロントページの続き (72)発明者 藪下 秀記 大阪府大阪市中央区北久宝寺町２丁目３番 ６号 (72)発明者 若田 史雄 大阪府堺市浜寺石津町西３丁目３番１号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象の管材（２０）の内径未満でほ
   ぼ同一の外径を備えたプローブ本体（５）に、前記プロ
   ーブ本体（５）の本体軸芯方向に沿ったコイル軸芯を備
   えた一対の探知コイル（６）を、前記プローブ本体
   （５）の軸方向で前記コイル軸芯を揃えて配設して、前
   記管材（２０）内を移動自在に形成し、前記管材（２
   ０）内に誘起される渦電流の変化を検出して前記管材
   （２０）の欠陥を検出する渦電流探知試験装置であっ
   て、 前記一対の探知コイル（６）の径が前記検査対象の管材
   （２０）の内径の１／２以下で、１／４以上に設定され
   ている渦電流探知試験装置。
2. 【請求項２】 熱交換器胴内に複数の伝熱管を配設した
   シェルアンドチューブ型の熱交換器に対する渦電流探知
   試験方法であって、 前記伝熱管と管板との拡管連結部に於ける伝熱管の探知
   試験を、請求項１記載の渦電流探知試験装置によってお
   こなう渦電流探知試験方法。