JPH08145952A

JPH08145952A - 漏洩磁束探傷方法

Info

Publication number: JPH08145952A
Application number: JP28689394A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Fukuda; 田真一福; Shigetoshi Tsuruoka; 岡繁利鶴; Teruaki Fujii; 井昭明藤
Original assignee: SYST HIGHTECH KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: SYST HIGHTECH KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1994-11-21
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】漏洩磁束によって鋼管や棒鋼等の割れ傷やピ
ット状傷等を高精度で探傷するとともに、被検査材の曲
がりや芯ずれ等による感磁性素子の出力変動を補償す
る。【構成】被検査材５の軸方向に磁束２を発生させ、被
検査材５の傷によって生じた漏洩磁束９を感磁性素子７
によって検出する探傷方法において、断面が略Ｕ字状の
ヨーク３の対向部３ａ，３ｂに設けた貫通孔４ａに被検
査材５を挿入し、ヨーク３に嵌着した励磁コイルにより
発生した磁束２をヨーク３ａを介して被検査材５に与
え、被検査材５の傷８からの漏洩磁束９を感磁性素子７
により検出するとともに、探傷中における感磁性素子７
と被検査材５との距離の変動量を計測し、この変動量に
応じて感磁性素子７によって検出した漏洩磁束９の信号
を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管や棒鋼等の表面及
び表面近傍に存在する割れ傷やピット状傷等を漏洩磁束
によって探傷する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼管等の探傷方法には、例えば日本非破
壊検査協会発行（平成２年９月１日）の「渦流探傷試験
III（１９９０）」１２１頁に記載されているように、
超音波探傷（ＵＴ）、渦流探傷（ＥＴ）、漏洩磁束探傷
（ＭＬＦＴ）、磁粉探傷（ＭＴ）等の種々の非破壊検査
法があり、予測される傷に応じて一種類もしくは複数種
類の方法が組合せ適用される。

【０００３】このような非破壊検査法として、例えば日
本工業規格の「ＪＩＳＧ０５６８−１９８２鋼の渦
流探傷試験方法」及び「ＪＩＳＧ０５８３３−１９７
８鋼管の渦流探傷試験方法」には、貫通形コイルに周
波数０．５〜５００ｋＨｚ程度の交流電流を流し、自己
誘導又は相互誘導により被検査材を励磁し、例えば１．
０ｍｍφのドリル孔（貫通孔）を基準として検査する方
法が記載されている。しかし、近年は数百μｍ程度の微
小表面傷が問題となってきており、１．０ｍｍφのドリ
ル孔を基準とする検査では微小表面傷を検出できない。

【０００４】微小表面傷の検出方法として、例えば日本
非破壊検査協会発行の「非破壊検査」第３０巻、第７
号、４６８〜４７７頁には、漏洩磁束探傷法が記載され
ている。図４は、従来の漏洩磁束探傷装置の側断面図
を示している。この装置は、被検査材５の軸方向に２つ
の励磁コイル１，１を設け、励磁コイル１，１によって
矢印方向の磁束２を発生させ、傷８による漏洩磁束９を
感磁性素子７によって検知するものである。しかし、こ
の探傷法による検出限界は、例えば日本鉄鋼協会発行
（平成２年１１月３０日）の「鉄鋼製品の漏洩磁束探傷
法」８３頁に記載されているように、０．１５ｍｍ（Ｓ
Ｎ≧３）程度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】漏洩磁束探傷法におい
ては、鋼管や棒鋼等の被検査材に曲がりや芯ずれ等があ
ると、被検査材と感磁性素子との距離（以下、リフトオ
フと呼ぶ）が変動し、これに伴って感磁性素子の出力が
変動する。図５は、漏洩磁束探傷法におけるリフトオフ
と感磁性素子の出力との関係を示す。リフトオフが大き
くなると、感磁性素子の出力が小さくなり、この傾向は
感磁性素子の寸法が小さくなるほど顕著である。また、
リフトオフ変動による出力変化率は傷の大きさ及び種類
に関係なく同じである。つまり、同じ大きさの傷であっ
てもリフトオフの変動に伴って感磁性素子の出力が変動
し、この結果、探傷精度が低下する。

【０００６】リフトオフの変動を一定に保つ方法として
例えば、実開昭６１−１７００６８号公報によれば、漏
洩磁束を検出するセンサーをボートに埋め込み、このボ
ートに圧縮空気を供給してその流体圧によってボート
（つまりセンサー）を鋼板の表面より一定距離に浮上さ
せる方法が知られている。しかし、このような流体圧に
よる方法は、被検査材が鋼板のような平面状の場合に
は、流体圧を一定にしてリフトオフを一定に保つことが
可能であるが、被検査材が鋼管や棒鋼等のような曲面の
場合には、流体圧が変動するためリフトオフを一定に保
つことは困難である。

【０００７】本発明は、鋼管や棒鋼等の表面及び表面近
傍に存在する割れ傷やピット状傷等を漏洩磁束によって
高精度で探傷することを課題とし、特に被検査材の曲が
りや芯ずれ等による感磁性素子の出力変動を補償するこ
とを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の漏洩磁束探傷方法は、被検査材の軸方向に磁束を発
生させ、該被検査材の傷によって生じた漏洩磁束を感磁
性素子によって検出する漏洩磁束探傷方法において、探
傷中における前記感磁性素子と被検査材との距離の変動
量を計測し、この変動量に応じて前記感磁性素子によっ
て検出した漏洩磁束の信号を補正することを特徴とす
る。

【０００９】また、前記探傷方法において、前記被検査
材を断面が略Ｕ字状のヨークの対向部に設けた貫通孔に
挿入し、前記ヨークに嵌着した励磁コイルにより発生し
た磁束を該ヨークを介して被検査材に与え、該被検査材
の傷からの漏洩磁束を前記貫通孔同士の間に設けた感磁
性素子により検出するとともに、探傷中における前記感
磁性素子と被検査材との距離の変動量を計測し、この変
動量に応じて前記感磁性素子によって検出した漏洩磁束
の信号を補正することを特徴とする。

【００１０】

【作用】断面が略Ｕ字状のヨークの対向部に被検査材の
貫通孔を設け、ヨークの底部に励磁コイルを嵌着して設
け、貫通孔同士の間に感磁性素子を設ける。探傷する被
検査材を貫通孔に挿入し、励磁コイルに励磁電流を供給
すると、励磁コイルによって発生した磁束は、ヨークを
通って貫通孔に集中し、貫通孔の内面から被検査材に侵
入した後、ヨークを通って励磁コイルに戻る磁気回路を
形成する。被検査材に傷があれば、その部分より発生す
る漏洩磁束を感磁性素子によって検出することができ
る。

【００１１】前記励磁コイルによって発生した磁束は、
ヨークの対向部を通って貫通孔に集中するため、該ヨー
クによって磁束を被検査材に集束させることができる。
この結果、浮遊磁界や磁束の乱れが小さくなり、磁化効
率及びＳＮ比が向上するため、微小傷を確実に検出する
ことができ、また被検査材端部における未探傷領域を著
しく小さくすることができる。また、磁束を被検査材に
集束させることができるため、励磁電流の低電流化及び
励磁部の小型化が可能となり、ヨークの前後に設置する
ピンチロール間の距離を短くでき、搬送中の被検査材の
振動を小さくできるためにリフトオフを小さくし探傷す
ることができる。更には、励磁コイルと感磁性素子を離
して設置しても浮遊磁界や磁束の乱れが少なく、また離
して設置することで、励磁コイルの発熱による温度ドリ
フトの影響を小さくできる。

【００１２】被検査材の傷が小さい場合には、傷から発
生する漏洩磁束も小さく、これを検出するためには小さ
い感磁性素子を使用する必要がある。また、リフトオフ
が変動すれば同一の傷であっても感磁性素子からの出力
も変動する。そこで、感磁性素子の前方又は後方にリフ
トオフ計測用の変位計を設け、この変位計によりリフト
オフを計測し、その値をリフトオフ比較装置によって、
基準リフトオフの値と比較してリフトオフ変動量を求め
る。このリフトオフ変動量の値を、出力調整装置におい
て予め記憶されたリフトオフと感磁性素子の出力との相
関データと照合して、感磁性素子の出力値をリフトオフ
変動量に応じた補正値で補正する。この処理によって、
リフトオフ変動に伴う感磁性素子出力の変動を補償する
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳細に説
明する。図１は本発明による漏洩磁束探傷装置の側断面
図、図２は図１のＡ−Ａ’断面図、図３は図１のＢ−
Ｂ’断面図を示している。図１に示す側断面図におい
て、ヨーク３は略Ｕ字状であり、ヨークの対向部３ａ，
３ｂには被検査材５としての鋼管が通過するための貫通
孔４ａ，４ｂが設けられており、ヨークの底部３ｃには
励磁コイル１が嵌着されている。ヨークの対向部３ａと
３ｂの間には、ホルダー１６に保持された複数の感磁性
素子７及び変位計１７が、図２及び図３に示すように、
リング状に配設されており、リングの中心を貫通孔４
ａ，４ｂの中心と一致させて固定されている。

【００１４】１８は、リフトオフの変動を補正するため
のリフトオフ比較装置であり、変位計１７によって計測
されたリフトオフ値と基準リフトオフ値とを比較し、リ
フトオフ変動に応じた補正信号を出力する。１９は、リ
フトオフ変動による感磁性素子７の出力変動を補償する
ための出力調整装置であり、予め記憶されたリフトオフ
と感磁性素子７の出力との相関データに基づいて、探傷
中に検出された感磁性素子７の出力を前記リフトオフの
変動分に応じて補正する。

【００１５】次に本装置による探傷法について説明す
る。直流又は交流の励磁電源装置（図示せず）により励
磁電流を励磁コイル１に供給すると、励磁コイル１によ
って発生した磁束２はヨークの対向部３ａを通って貫通
孔４ａに集中し、貫通孔４ａの内面から隙間を通って被
検査材５に侵入し、対極の貫通孔４ｂからヨークの対向
部３ｂを通って励磁コイル１に戻る磁気回路を形成す
る。励磁コイル１への励磁電流値は、被検査材５の磁束
密度が飽和となるように設定する。矢印６の方向へ搬送
中の被検査材５に傷８があれば、その部分より漏洩磁束
９が発生し、漏洩磁束９は感磁性素子７によって検出さ
れる。漏洩磁束９の信号は微弱であるために増幅器１０
により増幅する。

【００１６】一方、変位計１７により計測したリフトオ
フの信号は、リフトオフ比較装置１８において、基準リ
フトオフ値と比較してリフトオフ変動量を求める。この
リフトオフ変動量を、出力調整装置１９において予め記
憶されたリフトオフ値と感磁性素子７の出力値との相関
データと照合して、感磁性素子７の出力をリフトオフ変
動量に応じた補正値で補正する。この処理によって、リ
フトオフ変動に伴う感磁性素子出力の変動が補償され
る。

【００１７】次に、補正した信号の中からノイズ信号を
フィルタ１１により除去し、更にノイズ信号を除去した
信号の中から不要な信号を波形整形器１２により除去し
た後、記録計１３に入力する。また、このようにして検
出された一定レベル以上の信号をコンパレータ１４によ
り抽出し、検出信号の大きさと基準値とを比較器１５で
比較し被検査材５の良否を判定する。なお、変位計１７
及び感磁性素子７の設置位置は、鋼管５との距離が一定
になるように鋼管５の径に応じて調整する。

【００１８】前記実施例において、励磁コイル１によっ
て発生した磁束２は、ヨークの対向部３ａを通って貫通
孔４ａ，４ｂに集中するため、磁束２を被検査材５に集
束させることができる。この結果、浮遊磁界や磁束の乱
れが小さくなり、磁化効率及びＳＮ比が向上するため、
微小傷を確実に検出することができ、また被検査材５の
端部における未探傷領域を著しく小さくすることができ
る。また、磁束２を被検査材５に集束させることができ
るため、励磁電流の低電流化及び励磁部の小型化が可能
となる。さらには、励磁コイル１と感磁性素子７を離し
て設置しても浮遊磁界や磁束２の乱れが少なく、また離
して設置することで、励磁コイル１の発熱による温度ド
リフトの影響を著しく小さくできる。またリフトオフ変
動を補償することができるため、従来、リフトオフ変動
による感磁性素子の出力低下が大きいため適用が難しか
った小型感磁性素子や半導体素子の使用が可能になる。

【００１９】なお、以上の説明では、励磁コイル１をヨ
ーク３の底部に設けたが、励磁コイル１はヨークの対向
部３ａ，３ｂに設けてもよい。また、変位計を感磁性素
子の前方に設置したが、後方に設置してもよく、また感
磁性素子として半導体検出素子の一つである感磁性ダイ
オードを用いたが、ホール素子，サーチコイル等を用い
てもよい。更に実施例では、略Ｕ字状のヨークを正立さ
せて設置したが、倒立させて設置するなど設置方向は任
意である。変位計の設置場所は、感磁性素子の直前に設
置したがヨーク３ｂの前方でも、ヨーク３ａの後方でも
よい。また、本発明のリフトオフ補償は図４に示す従来
法及びプローブ型コイルによる渦流探傷法に適用しても
可能である。

【００２０】次に、前記実施例に沿った具体的な数値例
について説明する。外径８９．１ｍｍφ、肉厚２．８ｍ
ｍ、長さ１００ｍの炭素鋼の電縫管をストレッチレジュ
ーサー（絞り圧延機）により熱間圧延し、外径２１．７
ｍｍφ、肉厚２．３ｍｍに仕上げた後、長さ８ｍ単位で
切断した。目視検査により検出された各種表面傷（自然
傷）を含む鋼管及び健全な鋼管に０．１ｍｍの深さのノ
ッチ加工したものを被検査材として用いた。被検査材の
曲がりは０．１ｍｍ／ｍ以下であり、本発明及び図４に
示した従来法により探傷した。更に、この被検査材を故
意に、０．５ｍｍ／ｍ、１．０ｍｍ／ｍ、１．５ｍｍ／
ｍ、２．０ｍｍ／ｍの４水準で曲げ加工し、同様に探傷
した。励磁コイル１は２．０ｍｍφの銅線を６００ター
ン巻きとし、この励磁コイル１に２Ａの直流電流を流し
た。図１及び図２に示すヨーク厚さｔは２０ｍｍ、貫通
孔４ａ，４ｂの径ｄは３２ｍｍφ、ヨーク間隔ｐは３０
ｍｍ、ヨーク高さｈは２００ｍｍ、ヨークの幅Ｚは９０
ｍｍとした。感磁性素子７としては、管周方向幅ｗは
３．５ｍｍ、管軸方向長さｌ（小文字のエル）は０．６
ｍｍのＭＤセンサー(Magnet Diode)を用い、センサー間
隔ｐを１．０ｍｍ、リフトオフＬＦを２．０ｍｍとし、
ホルダー１６に取り付けた。

【００２１】本発明法としては、リフトオフ変動による
感度変動の補正を精度よく行うために、ＭＤセンサーの
直前の位置で、渦流式変位計１７を円周方向に４５度間
隔で８個設置してリフトオフの計測を行った。被検査材
５を安定搬送するためにピンチロール（図示せず）をヨ
ーク３ａ，３ｂの前後の位置に設置し、搬送速度１２０
ｍ／分で探傷し、探傷信号を記録計１３によって記録し
た。

【００２２】０．１５ｍｍ深さのノッチからの信号レベ
ルを比較器１５の基準値とし、曲げ加工した被検査材５
を探傷する場合には、傷８が感磁性素子７から最も遠く
なるように、つまり傷８の位置のリフトオフが最も大き
くなる位置にして、被検査材５を搬送した。探傷後、傷
部分を切断して自然傷の深さを測定した。なお、従来法
として２．０ｍｍφの銅線を６００ターン巻きし、図４
に示すコイル長さＬが８０ｍｍ、内径Ｄが４０ｍｍφの
励磁コイル１を間隔Ｐを３０ｍｍにして設置し、２Ａの
直流電流を流した。

【００２３】表１は、本発明法及び従来法による各種表
面傷を探傷した結果を示す。表中の○印は傷検出可能、
×印は傷検出不能を示すものである。被検査材の曲がり
が０．１ｍｍ／ｍ以下の場合は、本発明法及び従来法共
に、０．１５ｍｍ深さ以上の表面傷を確実に検出可能で
あった。さらに本発明法は、０．１０ｍｍ深さの表面疵
（人工ノッチ傷）を検出可能であった。被検査材の曲が
りが０．５ｍｍ／ｍ、１．０ｍｍ／ｍ、１．５ｍｍ／ｍ
の場合は、本発明法では全ての傷を確実に検出できた
が、従来法では傷検出ができない場合があり、その傾向
は被検査材の曲がりが大きいほど顕著である。被検査材
の曲がりが２．０ｍｍ／ｍの場合は、本発明法では全て
の傷を確実に検出できたが、従来法では全く検出できな
かった。また、本実施例は傷の位置でのリフトオフが最
も大きくなるように被検査材を搬送した例であるが、逆
に傷の位置でのリフトオフが最も小さくなるように被検
査材搬送した場合には必要以上の小さい傷を過検出する
ようになる。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明によればリフトオフ変動による感
磁性素子の出力変動を補償することができるため、曲が
りが大きい被検査材であっても高精度で探傷することが
できる。また、リフトオフ変動による感磁性素子の出力
低下が大きいために適用が難しかった小型の感磁性素子
や半導体素子の使用が可能となるため検出能力が向上す
る。また、励磁コイルより発生した磁束をヨークを介
して被検査材に集中させることができるため、浮遊磁界
や磁束の乱れが少なくなる。また、励磁コイルと感磁性
素子を離して設置できるため、励磁コイルの発熱による
温度ドリフトの影響を小さくできる。その結果、磁化効
果及びＳＮ比が向上し、また被検査材端部における未探
傷領域が小さくなるため、微小傷を確実に検出できる。
また、磁束を被検査材に集中させることができるため、
装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の漏洩磁束探傷装置の実施例を示す側
断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線断面図である

【図４】従来の漏洩磁束探傷装置を示す側断面図であ
る。

【図５】リフトオフと感磁性素子の出力の関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１：励磁コイル２：磁束３：ヨーク３ａ：ヨークの対向
部３ｂ：ヨークの対向部３ｃ：ヨークの底
部４ａ：ヨークの貫通孔４ｂ：ヨークの貫
通孔５：被検査材（鋼管）６：鋼管搬送方向７：感磁性素子８：傷９：漏洩磁束１０：増幅器１１：フィルター１２：波形整形器１３：記録計１４：コンパレー
タ１５：比較器１６：ホルダー１７：変位計１８：リフトオフ
比較装置１９：出力調整装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井昭明山口県徳山市大字徳山5635番地の６株式会社システムハイテック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査材の軸方向に磁束を発生させ、該
被検査材の傷によって生じた漏洩磁束を感磁性素子によ
って検出する漏洩磁束探傷方法において、探傷中における前記感磁性素子と被検査材との距離の変
動量を計測し、この変動量に応じて前記感磁性素子によ
って検出した漏洩磁束の信号を補正することを特徴とす
る漏洩磁束探傷方法。
【請求項２】被検査材の軸方向に磁束を発生させ、該
被検査材の傷によって生じた漏洩磁束を感磁性素子によ
って検出する漏洩磁束探傷方法において、前記被検査材を断面が略Ｕ字状のヨークの対向部に設け
た貫通孔に挿入し、前記ヨークに嵌着した励磁コイルに
より発生した磁束を該ヨークを介して被検査材に与え、
該被検査材の傷からの漏洩磁束を前記貫通孔同士の間に
設けた感磁性素子により検出するとともに、探傷中にお
ける前記感磁性素子と被検査材との距離の変動量を計測
し、この変動量に応じて前記感磁性素子によって検出し
た漏洩磁束の信号を補正することを特徴とする漏洩磁束
探傷方法。