JPH0652258B2

JPH0652258B2 - 過電流欠陥探傷方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0652258B2
Application number: JP62281051A
Authority: JP
Inventors: 恵浦田
Original assignee: Nippon Nuclear Fuel Development Co Ltd
Current assignee: Nippon Nuclear Fuel Development Co Ltd
Priority date: 1987-11-09
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: US4906927A; JPH01123143A; EP0315887A2; EP0315887A3

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、材料の非破壊検査方法に係り、特に原子力発
電用の燃料被覆管などの渦電流法による欠陥探傷に好適
な欠陥探傷方法およびその装置に関するものである。

［従来の技術］従来の渦電流法による欠陥探傷法では、例えば、渦流探
傷試験Ａ（日本非破壊検査協会編、１９７７年）に示さ
れるように、探傷装置の探傷器の位相角（Φ）を変える
ことによる位相解析法により、標準欠陥試験体との比較
データを採って、被検体（被覆管）に欠陥の種類−外面
欠陥、内面欠陥、貫通孔欠陥など−の判別が行なわれて
いる。さらに、同装置を用いて、欠陥の大きさを求める
には標準欠陥試験体について、上記各種の欠陥ごとに出
力（Ｖ）と欠陥の大きさ（孔の直径）との関係を、予め
求めておき、被検体（被覆管）の欠陥の大きさとの比較
においてその大きさが判定されている。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来技術では、欠陥の位置と種類、大きさについて
は判別することができるが、欠陥の方向、すなわち、軸
方向欠陥か、円周方向欠陥かを判定することはできなか
った。

例えば、被検体が軽水炉用燃料被覆管の場合、内圧の上
昇によって被覆管が破損すると仮定すれば、軸方向欠陥
の方が円周方向欠陥よりも悪影響を及ぼす。また、被検
体によっては逆の場合もある。要するに、発生した欠陥
の方向を検知することによって、その欠陥の重要さを判
断することができる。

本発明は、上記従来技術を改善して、被検体中に発生し
た欠陥の方向を検知することができる渦電流欠陥探傷方
法およびその装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するための本発明の渦電流欠陥探傷方
法の構成は、高周波電流を流した検出コイル内へ被検体
を挿入し、この被検体内に発生する渦電流によって、前
記被検体の欠陥を検出するようにした渦電流欠陥探傷方
法において、検出コイルを、コイル巻き面がコイル軸線
に対して傾斜した方向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通
型コイルにし、このコイルを被検体に対して相対的に回
転し、その回転角−出力の特性曲線の形状から、前記被
検体上の欠陥の方向を判別するようにしたものである。

また、本発明の渦電流欠陥探傷装置の第１の構成は、検
出コイルに電流を流すことにより、そのコイル内に挿入
した被検体に渦電流を発生させることがきる高周波発信
器、渦電流の変化を検出するブリッジ回路および渦電流
の位相変動を計測するための位相計を備えた探傷器とを
具備する渦電流欠陥探傷装置において、検出コイルをイ
ル巻き面がコイル軸線に対して傾斜した方向へ楕円形状
に巻回した傾斜巻貫通型コイルとして、このコイルを被
検体に対して、回転駆動することができるコイル駆動装
置とを具備するようにしたものである。

さらに、本発明の渦電流欠陥探傷装置の第２の構成は、
検出コイルに電流を流すことにより、そのコイル内に挿
入した被検体に渦電流を発生させることがきる高周波発
信器、渦電流の変化を検出するブリッジ回路および渦電
流の位相変動を計測するための位相計を備えた探傷器と
を具備する渦電流欠陥探傷装置において、検出コイル
を、コイル巻き面がコイル軸線に対して傾斜した方向へ
楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイルとし、このコイ
ルの内周に沿って、被検体を回転することができる被検
体回転装置とを具備するようにしたものである。

［作用］以下の被検体は軽水炉用燃料被覆管（被覆管という）を
１例として述べる（外径１２mm、肉厚０．８６mm、長さ
約４０００mm）。

まず、従来例を説明する。第８図は、被覆管の外・内
面、軸・円周方向、貫通孔などに人工欠陥を付けた１標
準欠陥試験体の模式図である。第８図において、６は被
覆管、１９は外面円周方向、２０は外面４５度方向、２
１は外面軸方向、２２は内面円周方向、２３は内面４５
度方向、２４は内面軸方向、２５は貫通孔の欠陥を示
す。また、第８図には被覆管の縦断面を示した。２６は
回転角（Θ）の０度の時の外面円周方向欠陥の位置を表
わす。

渦電流欠陥探傷装置の検出コイル内に、上記第８図に示
したような標準欠陥試験体をセットし、探傷器の位相計
（位相度をΦとする）を０〜１７０度まで、１０度毎に
微動させて、その都度、出力（Ｖ）を測定すると第６図
に示すような位相特性曲線が得られる。第６図におい
て、１３は外面周方向欠陥の特性曲線で、最大出力は位
相角３０度、１４は貫通孔欠陥の特性曲線で最大出力は
位相角約５０度、１５は内面周方向欠陥の特性曲線で、
最大出力は位相角８０度を示す。これら最大出力の値
は、探傷器の周波数、コイル内径と被覆管外径の比（充
填率）に依存し、欠陥の大きさには無関係である。ま
た、同様にして、軸方向欠陥についても、夫々位相特性
曲線は得られている。

つぎに、欠陥の大きさ（深さ）を検知するために、第８
図と同様な標準欠陥試験体として、深さの異なる（０〜
５０％深さ）数種類のものを作成して、外・内および貫
通孔欠陥の夫々の最大出力時の位相（Φ）点で、各々深
さ（直径）を変えた試験体を用いて欠陥深さ（％）−出
力（Ｖ）の関係をプロットしたのが第７図である。第７
図において、１６は外面周方向，１７は内面周方向の欠
陥深さ−出力の関係を、１８は貫通孔欠陥の直径と出力
（Ｖ）の関係を示す。

以上のように、多種類の人工欠陥を付けた標準欠陥試験
体を作成し、探傷器によって取得した試験結果から、欠
陥と種類（位置）の関係（第６図）、欠陥と深さ（大き
さ）の関係（第７図）とが求められた。

これらの関係を基にして、被検体の被覆管における、欠
陥の位置と種類（外・内・貫通）および欠陥の大きさが
判定できる。

以上の従来例に示すような探傷装置では、例えば外面円
周方向、外面軸方向、貫通孔欠陥を有する各試験体を、
コイルの磁場内で、回転角（Θ）を０〜３６０度回転さ
せて測定しても夫々の出力は回転角に関係なく一定の値
を示した。

しかしながら、本発明のように、被検体に対してコイル
を斜めにして（傾斜角α）測定した場合に、きわめて特
異な現像が見られた。

この実験結果を第３〜５図を用いて説明する。

第６図で述べたようにして、例えば外面の最大出力時の
位相３０度とし、本発明のように例えば傾斜角７５度の
コイル内で標準欠陥試験体の円周方向欠陥の場合には、
第３図に示すように、第８図の２６の位置、回転角０度
から回転させながら測定すると回転角９０度と２７０度
に出力ピークのある特性曲線を示す（２こぶ型）。以下
同様に回転角０度から回転し、測定すると第４図に示す
ように、軸方向欠陥の場合には、回転角２３０度付近に
１個の谷部を示す。上記と同様な方法により第５図に示
すように貫通孔欠陥の場合には、回転角９０度付近に、
１つの山部を示す。いずれの場合にも、傾斜角α＝９０
度（通常のコイル）の場合は、回転角に無関係に一定値
を示す。（第３〜５図中では点線で示す）。

以上の実験は内面欠陥についても、ほぼ同様な特性曲線
が得られている。

また、例えば、欠陥の方向が、円周と軸方向の中間の場
合にも、連続的に特性が変化することを実験的に確認し
ている。

したがって、いま、被検体の被覆管を探傷器に挿入し
て、所定の方法で計測した場合に、予め得られた標準欠
陥試験体の特性曲線と照合することにより、円周方向
か、軸方向か、貫通孔欠陥かを判定することができる。

［実施例］以下本発明を実施例によって説明する。

第１図は、本発明の渦電流欠陥探傷装置の一実施例を示
す略示図、第２図は、第１図における傾斜巻貫通型コイ
ルの詳細を示す断面図である。

第１図により、本装置の構成を説明すると、１，２は傾
斜巻貫通型コイル、３はコイルハウジング、６は燃料被
覆管、７は被覆管につけた人工欠陥（傷）、８は高周波
発信器、９はブリッジ回路、１０は探傷器、１１はコイ
ルの駆動装置、１２は被検体（被覆管）の回転装置であ
る。

第２図において、４は渦電流の向き、５は傾斜角αであ
る。（１，２，３，６は第１図と同様）。

上記のように構成した渦電流欠陥探傷装置を使用して、
本発明の渦電流欠陥探傷方法の一実施例を説明する。

まず、予め被覆管用の標準欠陥試験体により、探傷器位
相（Φ）−出力（Ｖ）の関係、欠陥深さ（％）−出力
（ｖ）の関係を測定により求めておく。

つぎに、被検体の被覆管を第１図の傾斜巻貫通型コイル
１，２の中に挿入し、高周波発信器８にスイッチを入れ
る。被覆管に渦電流が発生するので、被覆管を移動し、
探傷器１０の位相角（Φ）を０〜１７０度微動させて測
定する。これで出力に変動がなければ、「欠陥なし」と
いうことで検査終了となる。もし、欠陥の信号が検出さ
れた場合には、位相解析により、各々の位相特性曲線を
比較して、欠陥の位置と種類が、外面か、内面か、貫通
孔かの判別を行なう。例えば、外面欠陥であれば、外面
欠陥時の最高出力における位相（Φ）を設定し（内面。
貫通の場合も同様）、被覆管回転装置１２を用いて、被
覆管を傾斜巻貫通型コイル内で移動し、１０度毎に回転
させながら出力（Ｖ）を測定して、回転角（Θ）−出力
（ｖ）の関係をプロットすることで検査は終了する。こ
の結果を、既存の標準欠陥試験体の特性曲線と比較照合
することにより、この欠陥が周方向か、軸方向か、貫通
かを判定することができる。

本実施例における効果は、被覆管の欠陥の方向が判明す
ることにより、以後さらに継続使用が可能か否かの判断
用資料として有益である。

なお、本実施例においては、燃料被覆管について実施し
たが、その他、パイプ、チューブ、線材などについて
も、本装置の一部を改めることにより適用することがで
きる。

さらに、本実施例では、大気中の場合であったが、例え
ば、原子力発電所の水プール中でも適用できる。

さらに、本実施例では、被検体を被検体回転装置１２を
用いて傾斜巻貫通型コイル１，２内で回転させたが、そ
の逆に、傾斜巻貫通型コイル１，２を、コイル駆動装置
１１を用いて、被検体を中心に回転することによって、
回転角−出力の関係を測定してもよい。

［発明の効果］本発明によれば、軽水炉で使用した燃料被覆管につい
て、欠陥の位置と種類（内面、外面、貫通孔欠陥）の他
に欠陥の方向（円周方向、軸方向）が判別できるので、
以後の連続的使用の可能性を判断するための資料として
有効である。その結果として、燃料の需要計画にも影響
があり、原子力発電所の運転計画上も有用である。

また、燃料被覆管以外の管材、線材等の検査方法および
装置として応用できることは言うまでもない。

以上、要するに、被検体中に発生した欠陥の方向を検知
することができる渦電流欠陥探傷方法およびその装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の渦電流欠陥探傷装置の一実施例を示
す略示図、第２図は、第１図における傾斜貫通型コイル
の詳細断面図、第３図は、外面周方向欠陥の回転角−出
力関係図、第４図は、外面軸方向欠陥の回転角−出力関
係図、第５図は、貫通孔欠陥の回転角−出力関係図、第
６図は、探傷器の位相特性曲線図、第７図は、欠陥の大
きさと出力の関係図、第８図は、標準欠陥試験体模式図
である。＜符号の説明＞１，２…傾斜貫通型コイル、３…コイルハウジング、４
…渦電流の向き、５…コイルの傾斜角（α）、６…被覆
管（被検体）、７…欠陥傷、８…高周波発信器、９…ブ
リッジ回路、１０…探傷器、１１…コイル駆動装置、１
２…被検体回転装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電流を流した検出コイル内へ被検体
を挿入し、この被検体内に発生する渦電流によって、前
記被検体の欠陥を検出するようにした渦電流欠陥探傷方
法において、検出コイルを、コイル巻き面がコイル軸線
に対して傾斜した方向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通
型コイルにし、このコイルを被検体に対して相対的に回
転し、その回転角−出力の特性曲線の形状から、前記被
検体上の欠陥の方向を判別することを特徴とする渦電流
欠陥探傷方法。
【請求項２】検出コイルに電流を流すことにより、その
コイル内に挿入した被検体に渦電流を発生させることが
きる高周波発信器、渦電流の変化を検出するブリッジ回
路および渦電流の位相変動を計測するための位相計を備
えた探傷器とを具備する渦電流欠陥探傷装置において、
検出コイルを、コイル巻き面がコイル軸線に対して傾斜
した方向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイルと
し、このコイルを被検体に対して、回転駆動することが
できるコイル駆動装置とを具備することを特徴とする渦
電流欠陥探傷装置。
【請求項３】検出コイルに電流を流すことにより、その
コイル内に挿入した被検体に渦電流を発生させることが
きる高周波発信器、渦電流の変化を検出するブリッジ回
路および渦電流の位相変動を計測するための位相計を備
えた探傷器とを具備する渦電流欠陥探傷装置において、
検出コイルを、コイル巻き面がコイル軸線に対して傾斜
した方向へ楕円形状に巻回した傾斜巻貫通型コイルと
し、このコイルの内周に沿って、被検体を回転すること
ができる被検体回転装置とを具備することを特徴とする
渦電流欠陥探傷装置。