JPH0694682A - 電磁誘導探傷プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電磁誘導探傷プローブにおいて、製作の容易な
軸方向に両極を配置した永久磁石を用いて磁化力の強い
磁気回路を構成すること。 【構成】軸方向両端に磁極を有する円筒形の第一の永久
磁石一が伝熱管６の軸方向に沿って内部を移動可能な大
きさに形成される。この永久磁石１の磁極部分に円板状
のヨーク２ａ、２ｂがそれぞれ接続される。さらに、ヨ
ーク２ａ、２ｂを挟んで両端にそれぞれ軸極を有する円
筒形の第２の永久磁石３ａ、３ｂが第１の永久磁石１と
の間で極性の極が互いに向かい合うように接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は管の欠陥を非破壊検査に
よって見分ける電磁誘導探傷プローブに係り、特に強磁
性材料の管の欠陥を検査するのに好適な内挿型電磁誘導
探傷プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】多管式熱交換器等で使用されている伝熱
管のうち、炭素鋼やフェライト系ステンレス鋼等の強磁
性材料から構成される管に対しては、非磁性材料からな
る伝熱管に対する検査と異なり、通常の渦流探傷試験等
を適用した場合、次のような探傷上の不具合が生じる。
すなわち、第１に、材料の特性から透磁率が高く、磁界
および渦電流の浸透深さが小さいため、非磁性材料に比
べて同一周波数では深い位置の欠陥検出率が低く、欠陥
の検出および分解能が充分でない。また、第２に、各種
物理的要因による透磁率のばらつきから、探傷中、磁性
ノイズが発生し、感度対雑音比が低下するなどの不具合
が見出だされる。

【０００３】このような不具合に対処するため、透磁率
μを表わす式μ＝Ｂ／Ｈ（ここで、Ｂは磁束密度、Ｈは
磁界の強さである）に従い、そこでの透磁率μを下げる
ように強磁性材料の一部に強力な磁場（磁気バイアス）
を作用させてその部分の材料の透磁率μを減少させ、μ
＝１に近い材料を用いているかのように操作する方法が
用いられる。この結果、μ＝１の非磁性材料と同様の電
磁的性質を得ることができ、また、磁化によって局部的
な透磁率の乱れも除去できることから、雑音の少ない検
査を行なうことが期待できる。

【０００４】実際の磁気バイアスの方法としては、供用
中の検査では管内面側からしか接近できないため、内挿
型の渦流探傷プローブに永久磁石を配置した図４および
図５（ａ）（ｂ）の形状の探傷プローブを用いて行われ
ている。この場合、磁気バイアスのための磁場を与える
方法としては、電磁石はコイルの大きさが管内系によっ
て制限されるため磁化力が弱く、また、コイル自身が発
熱する等の理由からあまり利用されず、もっぱら強力な
永久磁石を用いることが多い。

【０００５】図６は一般的な磁気バイアス方式の電磁誘
導探傷プローブの一例であり、両端を磁極に構成される
円柱または円筒形の永久磁石１０１を伝熱管１０５の管
軸方向に配置し、その両端に高透磁率材料で作られた円
板型のヨーク１０２ａ、１０２ｂを設け、それぞれのヨ
ーク１０２ａ、１０２ｂ表面がＮ極およびＳ極となって
磁場１０３を形成する。磁場１０３によって伝熱管１０
５の磁極間および近傍は局部的に磁気バイヤスがかけら
れることになる。磁気バイアスによって見かけの透磁率
が減少した当該部位に対して、渦流探傷用の検出コイル
１０４を用い、非磁性材料に対して探傷するのとほぼ同
等の試験条件を設定し、検査が行われる。 一方、図７
（ａ）（ｂ）に示す電磁誘導探傷プローブでは、円筒形
であって半径方向の外面がＳ極、内面がＮ極の永久磁石
１０１ａ、および同一形状で極性の反対の永久磁石１０
１ｂの内面部分を伝熱管１０５の軸方向に配置した継鉄
１０６によって接続して磁気回路を形成したもので、磁
場形成方法を除いては他の特徴は図６の電磁誘導探傷フ
ローブと同等のものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した図６の電磁誘
導探傷プローブにおける磁場の与え方では、非検体の伝
熱管１０５の内径や探傷コイルの形状によって使用でき
る永久磁石の大きさが制約されるために永久磁石１０１
の断面積は小さくなる。これに対して、ヨーク１０２
ａ、１０２ｂ表面の磁極の面積は比較的大きくなり、か
つ磁場の方向が半径方向だけでなく軸方向にも生じるた
め、磁化力が低下し、良好かつ充分な磁気バイアスをか
けることは困難であり、強磁性材料としての性質が探傷
部分に強く残ってしまう場合が多い。

【０００７】これに対して、図７（ａ）（ｂ）に示す電
磁誘導探傷フローブの場合、永久磁石１０１ａ、１０１
ｂの表面積が磁極の面積に一致し、しかも広くとること
が可能であることから、図６で示した磁気バイアス探傷
プローブに比べ磁化力を大きくすることが可能である。

【０００８】しかしながら、図７（ａ）（ｂ）で示す電
磁誘導探傷プローブて使用する円筒形でかつ半径方向に
磁極を有する永久磁石１０１ａ、１０１ｂは、図６に示
すような軸方向に両極がある磁石に比べて製作が極めて
困難で、高価なものとなる。また、通常このような形状
の磁石は図７（ｂ）に示すように円周方向に数分割して
個々の磁石を製作した後、互いにこれを張り合わせて円
筒形またはそれに近い形状の永久磁石１０１ａ、１０１
ｂに仕上げることから、図のように磁場が磁石の接合部
から漏洩し、伝熱管１０５の円周方向に磁気回路が形成
され、製作の仕方によっては磁化力が弱くなる欠点があ
る。

【０００９】本発明の目的は、安価かつ製作の容易な軸
方向に両極を配置した永久磁石を用いて磁化力の強い磁
気回路を構成することができる電磁誘導探傷プローブを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は管の軸方向に沿って内面側を走査しながら欠
陥を検査する電磁誘導探傷プローブにおいて、管軸方向
に磁極を有する第１の永久磁石と、この永久磁石の両磁
極に各々接続される２つのヨークと、このヨークの１つ
を挟んで第１の永久磁石のそれぞれの磁極の極性と同一
の極性の磁極を対向させるようにそれぞれのヨークに接
続された第２の永久磁石とを具備する磁気回路を設けた
ことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、第１の永久磁石の磁極から発
生する磁場は、同極性の磁極が対向した第２の永久磁石
の作用によってヨーク内で曲げられ、ヨークの円周方向
端面が磁極となって、そこから集中的に押し出されるよ
うに発生する。一方、反対極性の第１の永久磁石の磁極
も同様に第２の永久磁石の作用によってヨーク円周方向
は端面が磁極となるため、結果として、磁場は２つのヨ
ークの円周方向端面の間に高い磁束密度で形成されるこ
とになり、他方向に漏洩する比率が少なく、効率の良い
強い磁化力を得ることができる。

【００１２】また、２つのヨーク内に形成された磁場の
間および近傍は局部的に強力な磁気バイアスが与えら
れ、そこに渦流探傷コイルや漏洩磁束用のピックアップ
コイル等の電磁気的な欠陥検出手段を設けることによ
り、当該部分の検査が非磁性材料を検査する場合と同様
に雑音の少ない、分解能の良い検査を実現することがで
きる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１において、１は軸方向両端に磁極を有する
円筒形の第１の永久磁石であり、非検体である伝熱管６
の軸方向に沿って内部を移動可能な大きさに形成され
る。この第１の永久磁石１の磁極部分には高透磁率材料
で作られた円板状のヨーク２ａ、２ｂがそれぞれ接続さ
れ、さらに、このヨーク２ａ、２ｂを挟んで軸方向両端
にそれぞれ磁極を有する円筒形の第２の永久磁石３ａ、
３ｂが第１の永久磁石１との間で同一極性の極が互いに
向かい合うように接続されている。

【００１４】さらに、上記２つのヨーク２ａ、２ｂの間
にわたるように第１の永久磁石１の外側に円周方向に巻
線した２つの自己誘導型渦流探傷コイル４を設けたもの
である。なお、図中、符号５は磁場を示している。

【００１５】次に、以上のように構成した実施例の動作
を説明する。図２は本発明に係る電磁誘導プローブの磁
気回路の有効性を模式的に示したものである。図２の
（ａ）は第１の永久磁石１に何も接続せずに放置した場
合の磁場５の形成を模式的に表したものである。

【００１６】Ｎ極から発生する磁場５はＳ極に向かって
形成されるが、この場合、磁極の向きは互いに反対方向
を向いているため磁極間の間隔が広く磁力線の軌跡は長
くなり、方向も一定とはなりにくいため、Ａ点における
磁場４の強さを大きく取ることはできない。これに対し
て（ｂ）は第１の永久磁石１の両端にヨーク２ａ、２ｂ
を設けたものであり（ａ）に比べて磁力線は軌跡の最短
となるヨーク円周表面に多く集まるため、Ａ点における
磁場５の強さは（ａ）の場合よりは大きくなる。しかし
ながら、磁極はヨーク２の軸方向端面に形成されている
ため、そこから漏洩する磁場５の割合も多く永久磁石の
磁化力を効率よく利用しているとは言い難い。

【００１７】これに対して、（ｃ）で示すように、第１
の永久磁石１に対して同一極性の磁極を対向させる形で
ヨーク２ａ、２ｂを挟んで第２の永久磁石３ａ、３ｂを
設けた場合、第１の永久磁石１のＮ極から発生した磁場
は、第２の永久磁石３ａのＮ極から発生した磁場と互い
に反発することから、ヨーク２ａの円周方向表面から押
し出されるように外部に向かって形成され、Ｓ極側ヨー
ク２ｂでも同様な作用を経て第１の永久磁石１のＳ極に
帰る。

【００１８】このように、（ｃ）では第１の永久磁石１
の磁場は効率よくヨーク２ａの円周表面から発生するた
め、方向も披検査管の管壁に沿った方向で、しかも磁束
密度の高い強力な磁場を得ることができる。

【００１９】このため、図１で示した実施例ではヨーク
２ａ、２ｂの間の伝熱管６は、強力な磁気バイアスを受
け、見かけ上の透磁率は減少し、非磁性材料の性質に近
づくことになる。これにより、第１の永久磁石１の外側
に円周方向に巻線された渦流探傷コイル４によって非磁
性材料を検査する場合と同様に、雑音のない分解能の高
い検査を実現することができる。

【００２０】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
ないで、意図するところに従い様々に変形して実施でき
る。例えば、渦流探傷コイルは図１で示したような自己
誘導型の渦流探傷コイル４以外にも図３に示すような相
互誘導型の渦流探傷コイル７や例示はしていないが、絶
対値型のコイル、円周方向に分割したコイル、パンケー
キ型コイル等渦流探傷に用いられるコイルは全て組み合
わせて使用することも可能である。

【００２１】また、渦流探傷コイル以外にも、図４のよ
うに前述磁気回路内にある欠陥より漏洩する漏洩磁束を
検出するためのピックアップコイル８を組み合わせるこ
とも可能である。

【００２２】さらに、図５に示すように上述した説明と
同様の考え方による磁気回路を複数段組み合わせて使用
することができる。図は、第１の永久磁石１ａ、１ｃの
間にもう１つの永久磁石１ｂを置いてこれを挟むヨーク
２ｃ、２ｄを設けたものである。これにより、磁場の加
わる範囲を広く取ることが可能となる。本実施例は、渦
流探傷で送信コイルと受信コイルとを離して使用する場
合やいくつかの検出コイルを組み合わせて複数使用する
場合等に有効である。

【００２３】また、本発明で使用する永久磁石は被検体
の長手方向に磁極を形成することができれば、円筒形、
円柱形、多角柱形、多角筒形等いずれの形状でも良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は管軸方向に
磁極を有する第１の永久磁石を設け、この永久磁石の両
磁極にそれぞれヨークを接続し、さらにヨークを挟んで
第１の永久磁石のそれぞれの磁極の極性と同一の極性の
磁極を対向させて第２の永久磁石を設けているので、磁
気回路が高い分解脳を発揮する充分な磁化力の強さを保
つことができ、非破壊検査の信頼性を高めることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電磁誘導探傷プローブの一実施例
を示す構成図。

【図２】本発明の作用を説明するための図。

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図４】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図５】本発明の他の実施例を示す構成図。

【図６】従来の電磁誘導探傷プローブを示す構成図。

【図７】従来の電磁誘導探傷プローブを示す構成図。

【符号の説明】

１………第１の永久磁石 ２ａ、２ｂ…ヨーク ３ａ、３ｂ…第２の永久磁石 ４、７…渦流探傷コイル ６………伝熱管 ８………ピックアップコイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の軸方向に沿って内面側を走査しなが
   ら欠陥を検査する電磁誘導探傷プローブにおいて、管軸
   方向に磁極を有する第１の永久磁石と、この永久磁石の
   両磁極に各々接続される２つのヨークと、このヨークの
   １つを挟んで前記第１の永久磁石のそれぞれの磁極の極
   性と同一の極性の磁極を対向させるようにそれぞれの該
   ヨークに接続された第２の永久磁石とを具備する磁気回
   路を設けたことを特徴とする電磁誘導探傷プローブ。
2. 【請求項２】 前記磁気回路の２つのヨークの間に電磁
   気的な欠陥検出手段を設けたことを特徴とする請求項１
   記載の電磁誘導探傷プローブ。
3. 【請求項３】 前記磁気回路の前記第１の永久磁石と対
   向する磁極と反対側に備えられる前記第２の永久磁石の
   磁極に第２のヨークおよび該第２の永久磁石と磁極を対
   向させるように第３の永久磁石を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の電磁探傷プローブ。