JPH0980027A - 強磁性管の探傷装置および探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査対象管が外側にバッフル或いは支持金具
等の磁力線の磁路に強い影響を及ぼす部分を有する場合
においても往・復いずれか一方の検査によって測定部総
ての部分の探傷を確実に行い得る装置および方法を提供
する。 【解決手段】 強磁性被検査管内に挿入して非破壊検査
を行うリモートフィールド法による渦流探傷装置であっ
て、１組の検出コイルと、同一発振源の交流電流を増幅
した交流電流によって励磁される２組の励磁コイルとに
よって検出部を構成し、上記２組の励磁コイルは上記１
組の検出コイルの管軸方向両側にそれぞれ検出コイルか
ら被検査管の管径の２倍程度以上の距離で且つ等しい距
離を保持して１組ずつ配設し、上記２組の励磁コイルは
それぞれが発生する電磁波が検出コイルに対して対称性
を有するようにコイル巻数を同じにするとともに各端子
の接続或いはコイルの巻装方向を選択し、検出コイルか
らの信号を探傷器本体に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、熱交換器等に使
用される強磁性管の内面からの非破壊検査に係り、管が
外面に仕切板或いは支持金具等によって遮蔽された部分
を有する場合においても往・復いずれか一方の検査によ
って測定部総ての部分の検査を確実に行い得る、探傷装
置および探傷方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】強磁性管の非破壊検査法として、従来か
ら既に幾つかの方法が提案されており、その代表的なも
のの一つにリモートフィールド法がある。従来のリモー
トフィールド法の一例として本願発明者等が先に出願し
た特開平４−２２０５５６号公報に記載のものがある。

【０００３】該公報記載の方法は単一コイルの励磁コイ
ルと、該励磁コイルから所定の距離離れた位置に配設し
た周方向で複数個に分割絶縁した構造の検出コイルとに
よって探傷用プローブの検査部を構成し、該探傷用プロ
ーブを検査対象管内に挿入して励磁コイルに励磁させな
がら移動させ、複数個に分割絶縁した構造の検出コイル
によって管支持板部の軸対称の信号を検出し、検出コイ
ル同士を差動的に接続することによって、強磁性管の損
傷部に起因して管に生ずる渦電流の変化を検知・解析
し、その結果に基づいて欠陥の有無を確認することを可
能にしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように上記従来の
技術においても、管支持板が位置する部分に局部減肉等
の欠陥を生じた際にも、それを検知することが可能であ
った。

【０００５】しかしながら上記従来の技術においては、
探傷用プローブの検査部を構成する励磁コイルが１組に
よって構成されているために、探傷用プローブが検査対
象管（以下、単に管ということもある。）内を探傷しな
がら進行する際、管の外周部に金属製支持板（以下、単
にバッフルということもある。）部等が存在した場合
に、励磁コイル部から発生した電磁エネルギによって管
の周壁を透過して外部に達したのち管の周壁に沿って長
手方向に伝播し、検出コイル部において再び管の周壁を
透過して管内に戻る電磁波がバッフルによって妨げられ
ることにより、バッフルが励磁コイルと検出コイルとの
間に位置し、欠陥部がバッフル部よりも励磁コイル側の
管に存在した場合に、該欠陥部の存在を検知すること、
或いは該欠陥部がどのような状態のものであるかを認識
することが極めて困難であった。

【０００６】そのため従来は上記の検知困難な位置にあ
る欠陥部を検知するために、励磁コイルと検出コイルと
の位置関係を逆にした探傷用プローブを別に製作し、再
度改めて探傷を行う必要があったが、その場合探傷用プ
ローブを２種類製作し、膨大な数の検査対象管に対して
再度探傷を行うために非常な労力を必要とするという不
具合を有していた。

【０００７】また他の解決策として、１つの励磁コイル
の両側にそれぞれ検出コイルを配設して探傷プローブを
構成し、それを検査対象管内に挿入することによって、
１回の走行でバッフル両側に存在する欠陥部を検知する
方法も提案されているが、その場合検出コイルの数が２
倍になり、それに伴って検出コイルから送られてくる信
号を解析するためのロックインアンプ等の探傷器本体の
数も増すここにより、費用が莫大になるほか、測定した
結果を解析するのに長時間を要する等の不都合を有する
ものであった。

【０００８】本願発明はこのような現状に鑑みてなされ
たもので、簡潔な構成でありながら検査対象管が外側に
バッフル或いは支持金具等の磁力線の磁路に強い影響を
及ぼす部分を有する場合においても往・復いずれか一方
の検査によって測定部総ての部分の探傷を確実に行い得
る装置および方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は前記特許請
求の範囲に記載された強磁性管の探傷装置および探傷方
法によって達成される。すなわち、 (1) 強磁性被検査管内に挿入して軸方向に移動可能な
探傷プローブと、探傷プローブに接続された探傷器本体
とを有して非破壊検査を行うリモートフィールド法によ
る強磁性管の渦流探傷装置であって、探傷プローブは１
組の検出コイルと、同一発振源の交流電流を増幅した交
流電流によって励磁される２組の励磁コイルとによって
検出部を構成し、上記２組の励磁コイルは上記１組の検
出コイルの管軸方向両側にそれぞれ検出コイルから被検
査管の管径の２倍程度以上の距離で且つ等しい距離を保
持して１組ずつ配設し、上記２組の励磁コイルはそれぞ
れが発生する電磁波が検出コイルに対して対称性を有す
るようにコイル巻数を同じにするとともに各端子の接続
或いはコイルの巻装方向を選択し、検出コイルからの信
号を探傷器本体に接続したものであることを特徴とする
強磁性管の探傷装置。

【００１０】(2) (1) 記載の強磁性管の探傷装置を使
用して各励磁コイルに同一周波数の励磁電流を同時に加
え、予め被検査管が欠陥を有しない時点で被検査管内に
探傷プローブを挿入移動させて探傷を行い被検査管支持
板部の検出コイルからの信号を検出して分析処理して記
憶させ、供用後等の検査時における被検査管の管支持板
部の検出コイルからの信号を分析処理した値から上記の
記憶させた欠陥を有しない時点での管支持板部の検出コ
イルからの信号を検出して分析処理した値を減算処理す
ることにより、測定対象管の管支持板部の欠陥の有無を
検知する強磁性管の探傷方法。

【００１１】(3) 外周部にバッフル等の仕切板の遮蔽
物を有する被検査管の探傷を、被検査管に挿入した探傷
プローブの往・復いずれか一方向のみの検査によって行
う(2)記載の強磁性管の探傷方法。

【００１２】(4) 外周部にバッフル等の仕切板の遮蔽
物を有する検査管の探傷を行い、検査コイルからの信号
を分析処理し、欠陥部と仕切り等の遮蔽物との相対的位
置を検知する(2) または(3) 記載の強磁性管の探傷方法
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は探傷用プローブの断面図、
図２(a) は本願発明者等が実験に使用した欠陥部を設け
た管とバッフルおよび探傷用プローブの位置関係を説明
する図、図２(b) は図２(a) における各部欠陥部の形状
・寸法を示す図、図３，図４は図２(a) ，(b) の条件の
もとで行った実験結果を示す図で、図３は振幅信号の変
化を示す図、図４は位相角信号の変化を示す図で、図５
は２つの励磁コイルの電源接続方法の例を示す図であ
る。

【００１４】図１〜５において、１，２は励磁コイル、
３は検出コイル、４はコイル芯、５は案内頭、６は本
体、７はカバー、８はリード線、９は探傷用プローブ、
１０は管、１１はケーブル、１２はプローブ走行方向、
１３，１４はバッフル、１６は欠陥部である。

【００１５】まず図１において、中央部にコイル芯４に
コイルを巻着して形成させた検出コイル３を配設し、該
検出コイル３の探傷用プローブ９の軸方向両側に、検出
コイル３から測定対象の管１０の直径の２倍程度以上離
し、かつ検出コイル３からそれぞれ同じ距離を保持させ
て、同一発振源の交流電流を増幅した交流電流によって
励磁される励磁コイル１および励磁コイル２を配設して
探傷用プローブ９を形成させる。

【００１６】その際励磁コイル１および励磁コイル２
は、それぞれが発生する電磁波が検出コイル３に対して
対称性を保持し得るように、各励磁コイル１，２のコイ
ルの巻数を同一にするとともに、コイルの巻方向を逆に
するか、或いは同じ方向にコイルを巻いた場合には電源
の接続端子の位置を変えて電流の方向が逆になるように
する。

【００１７】また励磁コイル１と励磁コイル２とは、発
生する電磁波が検出コイル３に対して対称性を有する向
きが保持されれば、図５(a) に示すように直列に接続し
ても、また図５(b) に示すように並列に接続してもよ
い。

【００１８】このように形成した各励磁コイル１，２に
同一周波数の励磁電流を同時に通じて励磁させる。励磁
されたことによってまず各励磁コイル１，２に直接波と
いわれる磁界が生じる。それに基づいて管１０に渦電流
が生じ、該渦電流に基づいて管１０に間接磁場といわれ
る磁界が生じる。この間接磁場に基づく電磁波が管１０
の外周部から管壁を透過して管１０内の検出コイルに戻
る際に、管１０に減肉等の異常が存在した場合に電磁波
の位相がずれ、それが検出コイル３によって欠陥信号と
して検出される。

【００１９】次に本願発明者等が本願発明に基づく強磁
性管の探傷方法を用いて行った実験の結果について説明
する。まず図２(a) に示すように管の外周部に図２(b)
に示す条件の形状・寸法を有するスリット状の欠陥部
〜を形成させて実験対象管を製作した。図２(b) に示
す条件について、スリットの深さ（％）は管１０の肉厚
に対する欠陥部の深さの割合を示し、スリットの幅は欠
陥部の管１０の軸方向の長さを示し、スリットの角度
（°）は欠陥部の管１０周方向両端部と管１０の中心と
を結ぶ２つの線がなす角度を示している。

【００２０】欠陥部〜は各欠陥部が探傷に際して相
互に影響を及ぼさないようにそれぞれ十分な距離を保持
させて形成し、欠陥部の下流側端部外周部にバッフル
１３、欠陥部の上流側端部外周部にバッフル１４を設
け、欠陥部側から欠陥部側に向かって管１０内に挿
通した探傷用プローブ９をケーブル１１によって引っ張
りながら探傷を行った。探傷はケーブル１１を押し方
向、引き方向いずれの方向で行ってもよいが、引き方向
の方がより安定した結果が得られた。

【００２１】その結果、図３に示す振幅信号および図４
に示す位相角信号のいずれにおいても（図３および図４
中における符号〜は、図２に示す符号〜の欠陥
部を示す。）各欠陥部〜が的確に検知されれおり、
中でもバッフル１３およびバッフル１４と管１０との接
触部に近接して形成された欠陥部およびはいずれも
顕著な電磁波の変化を示し、バッフルの上流側に位置す
る欠陥部と、バッフルの下流側に位置する欠陥部と
では、図３に示すように振幅信号の最大振幅の向きが逆
に表れていることから、バッフルの近傍に欠陥部が発生
した場合、その欠陥部がバッフルを基準にしてそのいず
れの側にあるかを見極め得ることを示唆している。

【００２２】欠陥部および欠陥部の検出信号は、い
ずれもバッフルに基づく信号とその近傍に存在する欠陥
部に基づく信号が合成されたものになっているから、次
の手順によって欠陥信号を取り出す必要がある。

【００２３】いま図２に示す実験対象管を例にして説明
するならば、まず図２に示す実験対象管１０と同一寸法
で欠陥部を有しない管とバッフルとを用いてバッフル信
号検出用の実験対象管を製作し、前記欠陥を有する管と
バッフルからなる実験対象管の探傷時と同一の探傷用プ
ローブを用いて探傷を行、その時のバッフル部の特性を
バッフル信号として記録させる。

【００２４】前記欠陥部を有する管とバッフルからなる
実験対象管の探傷結果から上記バッフル信号検出用の欠
陥部を有しない管とバッフルからなる実験対象管の探傷
結果を減算処理し、両者の探傷結果を対比することによ
ってバッフル部に欠陥部が存在するか否かの判定を行
う。

【００２５】本願発明に基づく探傷装置および探傷方法
を用いて行った実験の結果、発生した欠陥部の管の肉厚
方向の変化に対して極めて敏感に検知し得ることによ
り、実操業上必要な欠陥部の深さに対しては十分な検知
機能を有するものであることを確認した。

【００２６】また検知された欠陥部の探傷結果と図３に
示すような各種形状の欠陥部の探傷結果とを対照するこ
とによって、その欠陥部の凡その形状を推定することは
可能であるが、検知された欠陥部に対して更に高い精度
で或いは定量的に測定する必要がある場合には、超音波
探傷法等によって予めその位置が確認された当該欠陥部
のみについて測定を行えばよいことから、探傷作業を極
めて合理的に行うことが可能になる。

【００２７】

【発明の効果】本願発明によれば上記実施例において説
明したように、下記に示す効果を奏する。 探傷用プローブを１個の検出コイルと、探傷用プロ
ーブの軸方向両側に配設した２個の励磁コイルとによっ
て構成したことにより、欠陥部が管外の金属製バッフル
等の遮蔽物のいずれの側にあっても、１回の探傷によっ
て的確に検知することが可能になり、探傷に要する時間
を著しく短縮し得るとともに、ロックインアンプ等のシ
ステムを簡素化して設備費を低減させ得る。 従来の精度を保持した検出コイルを管の軸方向に２
個併設したことにより、管の表面の凹凸等の自然欠陥に
基づくノイズ信号が平均化され、欠陥部信号の識別精度
を向上させ得る。 励磁コイルを２個有していることにより、必要に応
じて各励磁コイルの管の軸方向外側に検出コイルを配設
して探傷の高度化を図ることも可能になる。 探傷対象管内に探傷用プローブ挿入時にも探傷を行
わせることにより、管外のバッフル等の遮蔽物の近傍に
ある欠陥部の探傷結果の信頼性を一層向上させることも
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に基づく探傷用プローブの断面図であ
る。

【図２】本願発明者等が実験に使用した欠陥部を設けた
管とバッフルおよび探傷用プローブの位置関係を説明す
る図および実験に使用した管の各部欠陥部の形状・寸法
を示す図である。

【図３】本願発明者等が行った実験結果の内、振幅信号
の変化を示す図である。

【図４】本願発明者等が行った実験結果の内、位相角信
号の変化を示す図である。

【図５】本願発明に基づく探傷用プローブの２つの励磁
コイルの電源接続方法の例を示す図である。

【符号の説明】

１，２ 励磁コイル ３ 検出コイル ４ コイル芯 ５ 案内頭 ６ 本体 ７ カバー ８ リード線 ９ 探傷用プローブ １０ 管 １１ ケーブル １２ プローブ走行方向 １３，１４ バッフル １６ 欠陥部

フロントページの続き (72)発明者 恩田 勝弘 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の１ 中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 進藤 嘉久 東京都江東区南砂２丁目６番５号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 中村 協正 東京都江東区南砂２丁目６番５号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性被検査管内に挿入して軸方向に移
   動可能な探傷プローブと、探傷プローブに接続された探
   傷器本体とを有して非破壊検査を行うリモートフィール
   ド法による強磁性管の渦流探傷装置であって、 探傷プローブは１組の検出コイルと、同一発振源の交流
   電流を増幅した交流電流によって励磁される２組の励磁
   コイルとによって検出部を構成し、 上記２組の励磁コイルは上記１組の検出コイルの管軸方
   向両側にそれぞれ検出コイルから被検査管の管径の２倍
   程度以上の距離で且つ等しい距離を保持して１組ずつ配
   設し、 上記２組の励磁コイルはそれぞれが発生する電磁波が検
   出コイルに対して対称性を有するようにコイル巻数を同
   じにするとともに各端子の接続或いはコイルの巻装方向
   を選択し、 検出コイルからの信号を探傷器本体に接続したものであ
   ることを特徴とする強磁性管の探傷装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の強磁性管の探傷装置を使
   用して各励磁コイルに同一周波数の励磁電流を同時に加
   え、予め被検査管が欠陥を有しない時点で被検査管内に
   探傷プローブを挿入移動させて探傷を行い被検査管支持
   板部の検出コイルからの信号を検出して分析処理して記
   憶させ、供用後等の検査時における被検査管の管支持板
   部の検出コイルからの信号を分析処理した値から上記の
   記憶させた欠陥を有しない時点での管支持板部の検出コ
   イルからの信号を検出して分析処理した値を減算処理す
   ることにより、測定対象管の管支持板部の欠陥の有無を
   検知することを特徴とする強磁性管の探傷方法。
3. 【請求項３】 外周部に仕切板等の遮蔽物を有する被検
   査管の探傷を、被検査管に挿入した探傷プローブの往・
   復いずれか一方向のみの検査によって行うことを特徴と
   する請求項２記載の強磁性管の探傷方法。
4. 【請求項４】 外周部に仕切板等の遮蔽物を有する検査
   管の探傷を行い、検査コイルからの信号を分析処理し、
   欠陥部と仕切り等の遮蔽物との相対的位置を検知するこ
   とを特徴とする請求項２または請求項３記載の強磁性管
   の探傷方法。