JPH0711508B2 - 漏洩磁束探傷方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、漏洩磁束探傷方法の改良に係り、被検査材
へ所要方向の２種磁場を印加し、カキ疵、スリ疵等の不
要信号と割れ疵等の有害欠陥信号との弁別を可能とし、
過検出率の低減、微少欠陥検出能の向上を図り、鉄鋼製
品の表面疵探傷の検出能向上と信頼性向上を同時に達成
した漏洩磁束探傷方法に関する。

背景技術 各種の鉄鋼製品における品質保証を確保する上で、排除
すべき疵の発見を目的とした、超音波探傷、磁粉探傷、
漏洩磁束探傷、過流探傷等の各種探傷法の適用は不可欠
であり、信頼性ある高検出能の探傷装置が必要である。

しかし、一般にいずれの探傷方法においても、検出能を
向上させることにより、本来検出すべき欠陥以外の信
号、すなわち雑音、不要信号の影響を受け易い傾向にあ
る。

この発明の対象とする漏洩磁束探傷方法は、強磁性体を
磁化したとき、表面疵などから漏洩する磁束をホール素
子等の感磁素子にて検出するもので、例えば、第７図に
示す如く、被検査材（１）の周方向に向流磁場を印加
し、欠陥から漏洩する磁束をセンサ（２）で検出し、検
出した信号を同期検波することにより欠陥検出を行う。

かかる漏洩磁束探傷における不要信号、雑音の要因とし
ては、 透磁率の不均一性などの材質に起因するもの スケール，カキ疵等の表面性状に起因するもの の２種類に分けることができる。

漏洩磁束探傷は、材料表面の疵の存在により発生する漏
洩磁束を検出することから、検出能を向上させることに
より、特に上記表面性状に起因する信号を検出してしま
い、生産行程に導入した場合、所謂過検出率が増大す
る。

従って、検出能向上と過検出率低減のためには、被検査
材表面の性状を良好にする必要があり、スケール除去の
方策が取られている。

しかし、被検査材の搬送時等に発生するスリ疵、カキ疵
は、製品品質上問題がないが、これを除去するのが困難
なため残存し、かかる漏洩磁束探傷における過検出の主
要因となっている。

また、開口性疵の検出能向上に対しては、被検査材に複
数方向より磁場を印加し、開口性疵を検出する方法（特
開昭58−218644号公報）があるが、スリ疵等も同時に検
出するため、過検出は防止できなかった。

従来技術の問題点 要するに、漏洩磁束探傷において目的疵の検出感度を向
上させた場合、割れ、カブレ疵等の製品品質保証上問題
となる有害欠陥の外、搬送時のスリ疵、キリ疵等の製品
使用上問題とならない疵をも検出するため、過検出、誤
検出の原因となり、検出感度を下げて探傷する必要があ
った。

発明の目的 この発明は、漏洩磁束探傷において、カキ疵、スリ疵等
の不要信号と割れ疵等の有害欠陥信号との弁別を可能と
し、過検出率の低減、微少欠陥検出能の向上を図り、鉄
鋼製品の表面疵探傷の検出能向上と信頼性向上を同時に
達成した漏洩磁束探傷方法を目的とする。

発明の構成 この発明は、漏洩磁束探傷方法において、 被検査材の表面に沿う方向と表面に垂直な方向を有する
２種の磁場を同時に印加し、 該被検査材の表面の疵の存在によって発生する漏洩磁束
を検出するセンサの出力を、同期検波器にて検出能最大
位相角の差異により、 表面に沿う方向の印加磁場による漏洩磁束成分（S_H）と
表面垂直方向の印加磁場による漏洩磁束成分（S_V）に分
離し、 前記２種の疵信号振幅を比較して、 該被検査材性能に無関係な疵あるいは表面性状異常部の
影響をカキ疵・スリ疵信号（S_V≧S_H）として排除し、 微少割れ欠陥を検出可能としたことを特徴とする漏洩磁
束探傷方法である。

すなわち、この発明は、鋼材表面に水平方向の磁場と垂
直方向の磁場を同時に印加し、水平磁場（Ｈ）で検出能
最大となる位相角と垂直磁場（Ｖ）での検出能最大とな
る位相角が異なることに着目して、検出能最大位相角の
差異により、水平方向の磁場によるセンサ出力信号成分
（SH）と垂直方向の磁場によるセンサ出力信号成分（S
V）との振幅を比較することによって、カキ疵・スリ疵
信号（SV≧SH）を除去し、過検出せずに微少割れ欠陥検
出を可能とにし、鉄鋼製品の表面疵探傷の検出能向上と
信頼性向上を同時に達成できる。

図面に基づく発明の開示 第１図はこの発明の探傷方法を実施するため探傷装置の
ブロック図である。第２図はこの発明による２系統の検
波回路を有する探傷装置のブロック図である。第３図は
この発明の探傷方法を実施するため探傷装置における磁
化器とセンサを示す説明図である。第４図は疵の開口角
と検出能との関係を示すグラフである。第５図は欠陥検
出能の検波位相角依存性を示す検波位相角と信号出力の
グラフである。

この発明方法では、第３図に示す如く、鋼管等の被検査
材（10）の一直径方向に磁極を対向配置してなる水平磁
場用磁化器（11）にて、被検査材（10）表面に平行方
向、すなわち周方向磁化を与えるほか、前記水平磁場用
磁化器（11）の磁極とは周方向にずれた位置に配置され
る垂直磁場用磁化器（12）にて被検査材（10）の表面垂
直方向磁化を加える。

このとき、被検査材（10）表面近傍の磁場分布は、垂直
方向の磁場（Ｖ）と水平方向の磁場（Ｈ）が複合した磁
場となる。

垂直磁場用磁化器（12）の近傍に配置したセンサ（13）
にて、欠陥からの漏洩磁束を検出した場合、第４図に示
す如く、疵幅、すなわち、疵開口角が大の場合、水平磁
場（Ｈ）は有効でなく、逆に垂直磁場（Ｖ）はこのとき
検出能が大となる。

一般に、鉄鋼製品で発生するカキ疵、スリ疵は疵深さが
浅いが、疵幅が大であり、一方、有害欠陥である割れ疵
は疵幅が小で密着している、すなわち、 の場合が多い。

従って、検出した信号のうち、垂直磁場（ｖ）による信
号成分（Sv）と水平磁場（Ｈ）による信号成分（SH）と
を分離し、 SV≧SH……カキ疵、スリ疵 SV＜SH……割れ疵 とする演算処理を行えば、 カキ疵、スリ疵等の不要信号と割れ疵等の有害欠陥信号
との弁別が可能となり、過検出率の低減、微少欠陥検出
能の向上が可能となる。

そこで、複合磁場からの検知信号を、垂直磁場（ｖ）に
よる信号成分（SV）と水平磁場（Ｈ）による信号成分
（SH）とに分離するために、以下のような方法を行う。

第２図に示す如く、センサ（12）出力信号を、２系統の
同期検波器（23）（24）に通過させ、各々の信号成分
（SH）（SV）を検出する。前記の同期検波器（23）（2
4）には、水平磁場用磁化器（11）と垂直磁場用磁化器
（12）への電源（20）からの所要周波数信号が移相器
（21）（22）を介して入力される。

詳述すれば、前記の同期検波器（23）（24）において、
センサ（13）出力信号を検波する際、検波位相角を変え
た場合、一例として第５図に示す如く、欠陥検出能が変
化する。

すなわち、水平磁場（Ｈ）で検出能最大となる位相角と
垂直磁場（Ｖ）での検出能最大となる位相角が異なる。
割れ疵検出に着目した場合、第５図における〇印の検出
能最大位相角は150°であり、一方、スリ疵、カキ疵に
着目した場合、●印の検出能最大位相角は90°となる。

従って、同期検波器（23）は水平磁場（Ｈ）を有効に検
出するチャンネルであり、検波位相角を150°とし、一
方、同期検波器（24）は垂直磁場（Ｖ）を有効に検出す
るチャンネルであり、検波位相角を90°と設定する。

このとき、同期検波器（23）で検出した信号の振幅をS
H、同期検波器（24）で検出した信号の振幅をSVとすれ
ば、比較器（25）にて、前述の弁別式に従って両種の疵
信号が弁別可能となり、カキ疵・スリ疵信号（SV≧SH）
を除去し、過検出せずに微少割れ欠陥検出ができ、かか
る検知信号を、例えば、マーキング装置（26）へ出力で
きる。

上述の第１図の装置例では、同一周波数の励磁にて２磁
場を印加する場合を示したが、異なる周波数で励磁する
方法もある。

例えば、水平磁場10KHz、垂直磁場20KHzで励磁する場合
を説明すると、第２図に示す如く、センサ出力をフィル
タにより分離した後、同期検波を行う。

すなわち、センサ（13）の検知信号は、ハイパスフィル
ター（34）とローパスフィルター（35）を通過、分離さ
れたのち、同期検波器（36）（37）に入力される。

ハイパスフィルター（34）、同期検波器（36）で検出し
た信号の振幅をSV、ローパスフィルター（35）、同期検
波器（37）で検出した信号の振幅をSHとすれば、比較器
（39）にて、前述の弁別式に従って両種の疵信号が弁別
可能となり、例えば、マーキング装置（40）へ出力でき
る。

但し、センサ（13）にコイルを利用した場合、SVの出力
は２倍となるため、前述の弁別条件は、 SV/2≧SH…カキ疵、スリ疵 SV/2＜SH…割れ疵 となる。

従って、同期検波器（36）で検出した信号成分（SV）
は、演算機（38）に入力され、除算されて比較器（39）
に入力される。

また、センサ（13）が誘導型でない場合にも、センサ個
々の周波数特性の相違を考慮する必要があるため、 弁別条件としては、所要定数ｋを設定し、 SV≧kSH…カキ疵、スリ疵 SV＜kSH…割れ疵 としてもよい。

発明の効果 この発明は、鋼材表面に水平方向の磁場と垂直方向の磁
場を同時に印加し、水平方向の磁場によるセンサ出力信
号成分（SH）と垂直方向の磁場によるセンサ出力信号成
分（SV）との振幅を比較することによって、カキ疵・ス
リ疵信号（SV≧SH）を除去し、過検出せずに微少割れ欠
陥検出を可能とにし、鉄鋼製品の表面疵探傷の検出能向
上と信頼性向上を同時に達成できる。

実施例 前述の第１図の構成からなる装置にて、200mmΦ、継目
無鋼管、スケール付着ままの被検査材に対し、ホール素
子センサーを用い、2kHzの同一周波数にて、垂直及び水
平磁場を印加し、検波位相角による分離を行なった結
果、第６図に示す如く、スリ疵、カキ疵の信号の磁場強
度依存性と割れ疵の磁場強度依存性とが異なり、この発
明による弁別が可能となり、過検出率10％、微少割れ欠
陥検出率90％の結果を得た。

これに対し、同一鋼管、同一周波数、センサーの条件
で、第７図に示す、従来装置による水平磁場のみの探傷
の結果、過検出率30％、微少割れ欠陥検出率70％の結果
を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の探傷方法を実施するため探傷装置の
ブロック図である。第２図はこの発明による２系統の検
波回路を有する探傷装置のブロック図である。第３図は
この発明の探傷方法を実施するため探傷装置における磁
化器とセンサを示す説明図である。第４図は疵の開口角
と検出能との関係を示すグラフである。第５図は欠陥検
出能の検波位相角依存性を示す検波位相角と信号出力の
グラフである。第６図a,b図はスリ疵、カキ疵の信号の
磁場強度依存性と割れ疵の磁場強度依存性を示す磁場強
度と信号出力とのグラフである。第７図は従来の探傷方
法を実施するため探傷装置における磁化器とセンサを示
す説明図である。 10……被検査材、11,12……磁化器、13……センサ、20,
30,31……電源、21,22,32,33……移相器、23,24,36,37
……同期検波器、25,39……比較器、26,40……マーキン
グ装置、34,35……フィルター、38……演算器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−218644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−214757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−226858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−230052（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】漏洩磁束探傷方法において、被検査材の表
   面に沿う方向と表面に垂直な方向を有する２種の磁場を
   同時に印加し、該被検査材の表面の疵の存在によって発
   生する漏洩磁束を検出するセンサの出力を、同期検波器
   にて検出能最大位相角の差異により、 表面に沿う方向の印加磁場による漏洩磁束成分（S_H）と
   表面垂直方向の印加磁場による漏洩磁束成分（S_V）に分
   離し、 前記２種の疵信号振幅を比較して、 該被検査材性能に無関係な疵あるいは表面性状異常部の
   影響をカキ疵・スリ疵信号（S_V≧S_H）として排除し、 微少割れ欠陥を検出可能としたことを特徴とする漏洩磁
   束探傷方法。