JPH11248688A - 電磁超音波探傷装置 - Google Patents

電磁超音波探傷装置

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JPH11248688A
JPH11248688A JP10047385A JP4738598A JPH11248688A JP H11248688 A JPH11248688 A JP H11248688A JP 10047385 A JP10047385 A JP 10047385A JP 4738598 A JP4738598 A JP 4738598A JP H11248688 A JPH11248688 A JP H11248688A
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magnetic field
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Ishio Kamimura
石男 上村
Teruaki Matsumoto
曜明 松本
Ryosuke Yamaguchi
良祐 山口
Yasuo Toyooka
康雄 豊岡
Yasuo Nishihara
康雄 西原
Yasunori Nishii
靖典 西井
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Mitsubishi Power Ltd
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Kansai Electric Power Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 適用範囲の広い電磁超音波探傷装置を提供す
る。 【構成】 被検材10に静磁界を発生させるための静磁
界発生用磁石1と、パルス電流を流すことにより被検材
10内に渦電流を発生させるための発信コイル2と、静
磁界発生用磁石1と発信コイル2により被検材10内に
発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を
誘起させ、被検10材の表面を加振することで斜角の超
音波を発生させ、その超音波の探傷部に対する反射エコ
ーを検出する受信コイル3とを備えた電磁超音波探傷装
置において、発信コイル2の外側を取り囲むように外輪
コイル4を設け、外輪コイル4には該外輪コイル4に隣
接する発信コイル2を流れる電流とは逆向きの電流を流
すように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばボイラ、燃
焼炉、焼却炉、独立過熱器、独立節炭器、各種熱交換
器、タンク、各種プラント、鉄道のレール、橋梁などの
被検材に対して非破壊で探傷することのできる電磁超音
波探傷装置に係り、特に灰や酸化スケールが被検材の表
面に被膜を形成していたり、塗装が施工されている場合
においても、センサを1〜2mm程度浮かせた状態で傾
斜探傷を行うことのできる電磁超音波探傷装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図27ならびに図28は従来提案された
電磁超音波探傷装置を説明するための図で、図27は電
磁超音波探傷装置のシステム構成図、図28はその電磁
超音波探傷装置に用いられる電磁超音波探触子(Electr
o Magnetic Acoustic Transducer、以下EMATと略記
する)の一部を断面にした斜視図である。(鉄道におけ
るサイバネティクス利用国内シンポジウム論文集 VO
L.31st PAGE.337−340 1994参
照)電磁超音波探傷装置は図27に示すように主に超音
波送信器101、EMAT102、超音波受信器10
3、シグナルアベレージャ104、コントローラ10
5、オシロスコープ106から構成されている。同図に
示すようにEMAT102は例えば鉄道レールなどの被
検材107に載置して、欠陥108を検出する仕組みに
なっている。
【0003】EMAT102は図28に示すように、永
久磁石110、発信コイル111、受信コイル112、
ケース113、基板114、リード線115、送信用コ
ネクタ116、受信用コネクタ117などから構成され
ている。発信コイル111と受信コイル112は例えば
銅などのコ字形の連続した帯状導体からなり、同一の基
板114上に発信コイル111と受信コイル112とが
1枚ずつ重ねて配置されている。
【0004】このような配置の従来技術においては、図
27に示すようにEMAT102を被検材107に設置
する場合には、図28に示すようにEMAT102の発
信コイル111と受信コイル112とが配置された基板
114側を被検材107に対向する底面とする。前記永
久磁石110により被検材107内に静磁界が発生し、
前記発信コイル111に所定のパルス電流を流すと磁界
に変化を生じ、その変化を抑えようとする方向、すなわ
ち発信コイル111に流すパルス電流とは逆向きの渦電
流が被検材107に発生する。
【0005】この渦電流と前記静磁界との相互作用で発
生するローレンツ力により、渦電流の中心部を中心にし
て放射状に歪みが生じ、この歪みが横波の超音波として
被検材107中を伝播し、被検材107の底面や欠陥1
08の所で反射して被検材107の表面に戻る。この表
面に到達する反射超音波は、前述の超音波の発生とは逆
の過程により受信コイル112で検出される仕組みにな
っている。
【0006】このような電磁超音波探傷装置では、被検
材に損傷を与えることがなく、発熱も生じさせず、比較
的操作が簡単に行えるなどの特長が有る。
【0007】図29は、図27および図28に示す従来
の電磁超音波探傷装置を用いた場合の、ノッチ(欠陥)
深さ(h)と電磁超音波探傷装置のエコーレベル(電
圧)との関係をテストによって求めた結果を示す特性図
である。図29において、試験片は25mm厚の炭素鋼
で作成し、試験片の厚さに対して一方を上面、他方を底
面とすると、底面側にはノッチ(欠陥)を予め形成して
おき、EMAT102を上面側に隙間(リフトオフまた
はギャップ)を0mmで配置して、前記ノッチ深さ
(h)を変化させたときの、それぞれの超音波エコーの
受信によるエコーレベル(電圧)の相対値の変化を示し
ている。図29においては、ノッチ深さ(h)が10m
mのときのエコーレベルを0としている。
【0008】図29によれば、ノッチ深さ(h)が小さ
くなるとエコーレベルは低下し、ノッチ深さ(h)が1
mm以下ではエコーレベルは−10dB以下に急激に低
下することがわかる。これにより、エコーレベル−10
dBをEMAT102を上面側に隙間(リフトオフまた
はギャップ)を0mmで配置した場合のノッチ深さ
(h)が1mmのときの電磁超音波探傷装置の限界値と
みなすことができる。
【0009】次に、図30は図29と同じ試験片を用い
て、試験片とEMATとの隙間(リフトオフまたはギャ
ップ)とエコーレベルとの関係をテストにより求めた結
果を示す特性図である。図30においては、図29によ
りEMAT102を上面側に隙間(リフトオフまたはギ
ャップ)を0mmで配置した場合には、ノッチ深さ
(h)が1mmのときのエコーレベル−10dBが限界
値とみなすことができるので、試験片のノッチ深さ
(h)を1mmに固定した。図30においては、ギャッ
プ0mmのときのエコーレベルを0としている。
【0010】図30によれば、試験片の上面とEMAT
102とのギャツプが大きくなるとそれに比例してエコ
ーレベルの相対値が小さくなることがわかる。またギャ
ツプが0.25mmのときにエコーレベルが−10dB
となり、従って、ギャツプ0.25mmが試験片の厚さ
が25mmのときの従来の電磁超音波探傷装置の測定限
界であることが分かる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】例えば、ボイラの耐圧
部は400〜600℃の高温に曝されており、その耐圧
部の外面には酸化スケール(例えばFe3 4 など)が
厚さ0.5mmから1.0mm程度付着する。そのため
図27,図28に示す従来の電磁超音波探傷装置では厚
さ0.5mmから1.0mmのスケールの上から確実に
探傷できず、そのためにこの電磁超音波探傷装置を用い
るためには検査前に酸化スケールを除去する作業が必要
となり、作業効率が悪くコストの増大を招いていた。従
って前記電磁超音波探傷装置が事前の研磨作業を要しな
いで使用できる範囲は、被検材の表面に酸化スケールな
どがほとんど付着しない例えば圧力容器や鉄道のレール
などに限定されるという問題がある。
【0012】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、被検材の表面に酸化スケールなどが付着し
ても欠陥の検出が可能で、適用範囲が広く確実に探傷が
可能な電磁超音波探傷装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、被検材に静磁界を発生させるための静磁
界発生用磁石と、パルス電流を流すことにより被検材内
に渦電流を発生させるための発信コイルと、前記静磁界
発生用磁石と前記発信コイルにより被検材内に発生した
静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起さ
せ、被検材の表面を加振することで斜角の超音波を発生
させ、その超音波の探傷部に対する反射エコーを検出す
る受信コイルとを備えた電磁超音波探傷装置において、
前記発信コイルの外側を取り囲むように外輪コイルを設
け、該外輪コイルには該外輪コイルに隣接する発信コイ
ルを流れる電流とは逆向きの電流を流すように構成した
ことを特徴とするものである。
【0014】本発明は前述したように、被検材に静磁界
を発生させるための静磁界発生用磁石と、パルス電流を
流すことにより被検材内に渦電流を発生させるための発
信コイルと、前記静磁界発生用磁石と前記発信コイルに
より被検材内に発生した静磁界と渦電流との作用により
ローレンツ力を誘起させ、被検材の表面を加振すること
で斜角の超音波を発生させ、その超音波の探傷部に対す
る反射エコーを検出する受信コイルとを備えた電磁超音
波探傷装置において、前記発信コイルの外側を取り囲む
ように外輪コイルを設け、該外輪コイルには該外輪コイ
ルに隣接する発信コイルを流れる電流とは逆向きの電流
を流すように構成したことにより、コイルの巻き部毎
に、被検材の表面に1対の方向が逆でほぼ均等の大きさ
の強い渦電流を発生させることができる。そのためSV
波が有効に発生し、これにより発信コイルと被検材との
間のリフトオフ距離を従来より大きく設定しても探傷が
確実に行うことができる。
【0015】前記のように、リフトオフ距離を大きくす
ることができるので、例えば、ボイラ耐圧部の伝熱管外
表面に付着している酸化スケールなどの上から直接探傷
することができ、従来技術では不可欠であった酸化スケ
ール除去などの研磨作業や接触媒質の塗付などの付随作
業を不要となり、精度よく短時間で探傷作業を行うこと
ができ。
【0016】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図とと
もに説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る
電磁超音波探傷装置の概略構成図、図2はその電磁超音
波探傷装置の被検材中での電磁超音波の発振状態を説明
する模式図である。
【0017】図1および図2に示すように、電磁超音波
探傷装置は、被検材10の内部に静磁界7を発生するた
めの例えば焼結された希土類磁石などからなる永久磁石
1と、被検材10の表面に渦電流5を発生するための発
信コイル2と、被検材10の内部の欠陥から反射した超
音波エコーなどを検出する受信コイル3と、発信コイル
2を取り囲むようにその外側に設けられた外輪コイル4
から主に構成されている。
【0018】このような構成において探傷するには、ま
ず前記永久磁石1により被検材10内に直流の静磁界7
が供給される。次に前記永久磁石1と被検材10との間
に配置された発信コイル2に所定のパルス電流を流すと
前記静磁界7に変化が生じ、その変化を抑えようとする
方向、すなわち発信コイル2に流すパルス電流とは逆向
きの渦電流5が被検材10に発生する。
【0019】図2において、被検材10の永久磁石1側
の表面には、3箇所の巻き部(パンケーキと称する)か
らなる発信コイル2を流れる電流に対して、被検材10
の表面のそれぞれに対応する位置には、逆向きの渦電流
5が生じている。
【0020】前記渦電流5と前記静磁界7との相互作用
で発生するローレンツ力により、渦電流の中心部を中心
にして放射状に歪みが生じ、この歪みが角度をもった横
波の超音波(SV波)8として被検材10中を伝播し、
被検材10内の欠陥などで反射して被検材10の表面に
戻る。この表面に到達する反射超音波は、前述の超音波
の発生とは逆の過程により受信コイル3で検出される。
【0021】前記発信コイル2の巻き部のコイルピッチ
(P)は、発信コイル2と被検材10との間のリフトオ
フ距離(L)に対して2.5倍以上、好ましくは2.5
倍から4.5倍の大きさに設定される。
【0022】図31に発信コイル2の巻き部のコイルピ
ッチ(P)とコイル巻き線幅(W)に対する渦電流密度
特性を示す。図31は、被検材表面と発信コイルとのリ
フトオフ距離を2mmに固定して、コイルピッチ(P)
を変化させた時の渦電流密度の変化を求めたものであ
る。ここでは、コイル巻き線幅(W)は1.0mmと
1.5mmのものとを使用している。
【0023】図31に示すように、リフトオフ距離に対
してコイルピッチ(P)が小さい場合には、渦電流は小
さく、リフトオフ距離に対してコイルピッチ(P)を
2.5倍、すなわち5mm以上にすると、充分に大きな
渦電流(8×107 A/m2 )が生じることがわかる。
また、図31には記載されていないが、リフトオフ距離
に対してコイルピッチ(P)を4.5倍以上にすると、
すなわち、図31の曲線を横軸方向に外挿した場合に
は、曲線は横に寝た形になり、渦電流を高める効果がな
くなるとともに、波長が長くなることから検出精度の低
下が生じ、検出限度欠陥高さが大きくなることを求め、
最適なリフトオフ距離に対するコイルピッチ(P)を求
めるに至ったものである。
【0024】次に、図3ないし図5は、リフトオフ距離
(L)2mm、発信コイル2の巻き部のコイルピッチ
(P)を5mmとした場合に、外輪コイル4を設置しな
い場合の被検材10の表面に発生する渦電流のシミュレ
ーション結果を説明するための図で、図3は発信コイル
2と測定点を示す説明図、図4、図5は被検材表面での
渦電流の強さを示す図である。
【0025】図6ないし図9は、図3ないし図5の場合
に対して、外輪コイル4を設置した場合の被検材10の
表面に発生する渦電流のシミュレーション結果を説明す
るための図である。図6は発信コイル2と外輪コイル4
の平面図、図7は測定点を示す説明図、図8、図9は被
検材表面での渦電流の強さを示す図である。
【0026】3箇所の巻き部からなる発信コイル2に対
して、外輪コイル4を設けない場合には図4に示すよう
に、最も外側のコイルにおいて内側のコイルにおけるよ
りもはるかに大きな渦電流が発生している。このため、
図4の最も左側および最も右側に位置するコイルに対応
して発生する渦電流と、それらの隣のコイルに対応して
発生する渦電流との強さのレベルに大きなアンバランス
が生じ、発信コイル2の外側部分では、ローレンツ力に
よる加振が生じないで、被検材10表面からのSV波が
発生しないことになり、全体としての測定限界が低下す
る。
【0027】これに対して外輪コイル4を設置した場合
には、図8に示すように、発信コイル2の全体にわたっ
てほぼ均等のレベルの充分な大きさの渦電流を発生する
ことができるので、ローレンツ力による加振が隣接する
電流方向が逆向きの渦電流間でもれなく生じ、被検材1
0表面からのSV波が有効に発生し、全体としての測定
限界を向上させることができる。
【0028】また、被検材10上に安定した渦電流5を
発生させるためには、従来のコ字形の帯状導電体からな
る発信コイルおよび受信コイルではなく、図10に示す
ように巻き部が複数個連続したコイル形状にして、コイ
ルの全巻数を10ターン以上(図10においては全18
ターン)にして、コイル配線によるインダクタンス変化
の影響をコイルのパルス電流へ及ぼさないようにするこ
とができる。
【0029】また、図11、図12に示すように発信コ
イル2と受信コイル3の相対的な配置は、発信コイルセ
ンターラインと受信コイルセンターラインをオフセット
して(ずらして)取付けて、一方向の超音波反射エコー
を検出し易くすることができる。
【0030】また前記のように配置することで、受信コ
イル3よりも被検材10側にある発信コイル2から受信
コイル3へ直接届く受信波が、被検材10からの超音波
反射エコーと相互に受信コイル3に対して打ち消し合
い、その結果としてノイズ成分の低い検出が可能とな
る。図12において符号6は被検材10内の欠陥、矢印
Xは被検材10内での発生超音波の発信方向、矢印Yは
欠陥がある場合の超音波の反射方向、矢印Zは欠陥がな
い場合の超音波の反射方向である。
【0031】次に、図13、図14は、発信コイル2に
おける巻き部(パンケーキ)の数と被検材10内での発
生超音波の指向性または音圧との関係を示す図である。
図13に示すように、発信される超音波の指向性はコイ
ルパンケーキ数が1のときが最も高く、4までは低下
し、4を越えると変化が少ない。また図14に示すよう
に、発信される超音波の音圧、すなわち感度は、コイル
パンケーキ数が1から3までは増加し、3以上ではほと
んど変化しない。これらの図から指向性と音圧とを同時
に高めることはできないことがわかる。また、操作性、
経済性を考慮してできるだけコンパクトにする必要が有
った。発明者等は試験により、指向性を実作業上問題の
ない範囲で音圧を高め、しかもコンパクトな装置となる
最適範囲としてコイルパンケーキ数が1から3のものが
最も好ましいことを見出した。
【0032】次に、永久磁石1は焼結タイプの希土類磁
石を使用するが、該希土類磁石は金属のように電導性が
良いため、発信コイル2に通電するとそれと対向して配
置される永久磁石1の底面に渦電流が発生し、永久磁石
1内でも超音波が発生する。そのため本発明の第2の実
施の形態では、図16,図17(図16の側面図)に示
すように発信コイル2と被検材10との間のリフトオフ
距離(L)に対して、受信コイル3と永久磁石1との間
のスペース(S)を大きくすることにより、受信コイル
3から永久磁石1側への影響を少なくすることができ、
永久磁石1内での超音波の発生が抑制できる。
【0033】次に、図15ないし図17に示すように、
永久磁石1の少なくとも被検材10と対向する面の一部
を凹形状(例えば径16mmの円弧状の凹部)にするこ
とにより、永久磁石1内に発生した超音波が分散でき、
妨害エコーの強度を低下することができる。
【0034】次に、図18は本発明の第3の実施の形態
を示す図で、永久磁石1内で発生する妨害エコーを低減
する手段として、永久磁石1と発信コイル2の間に例え
ばパーマロイ、センダスト、アモルファスなどの強磁性
箔12を配置することで、永久磁石1内に発生する渦電
流は、発信コイル2から強磁性箔12内に発生した渦電
流により、強磁性箔12と永久磁石1の間の相互誘導に
より発生したものであり、直接的に発信コイル2から永
久磁石1に発生したものではないので、永久磁石1内で
の渦電流の強度を低下させることができる。強磁性箔1
2は複数枚を使用することで効果が向上する。
【0035】次に、図19は本発明の第4の実施の形態
を示す図で、前記強磁性箔12の代わりにFe3 4
バリウムフエライトなどの磁性粉末を混入するかあるい
は表面に塗付した磁気シート13を配置したものであ
る。妨害エコーの低減の機構は図18と同様である。
【0036】次に、図20は本発明の第5の実施の形態
を示す図で、前記強磁性箔12の代わりに発信コイル2
に短絡した短絡発信コイル14−1と、受信コイル3に
短絡した短絡受信コイル14−2を配置したものであ
る。図20において、前記短絡発信コイル14−1と短
絡受信コイル14−2とは、それぞれ前記発信コイル
2、受信コイル3と同じパターン形状にしておくこと
で、相互に打ち消し合う効果が生じ、永久磁石1におけ
る妨害エコーの強度を低下することができる。
【0037】次に、図21は本発明の第6の実施の形態
を示す図で、静磁界形成用の永久磁石1の両側の側面
に、前記永久磁石1の磁束密度(M.F.−0)よりも
大きい磁束密度(M.F.−1)を有する磁石を強制磁
石15として、永久磁石1と同じ磁極の方向に配置して
いる。図22は強制磁石15を使用しない場合、図23
は図21に示す強制磁石15を使用した場合の、被検材
10中におけるローレンツ力16ならびに静磁界17の
方向を模式的に示す図である。
【0038】図21に示すように静磁界形成用の永久磁
石1の両側に強制磁石15を配置することにより、図2
3に示すように静磁界の方向17を発信コイル2,受信
コイル3側に向けることで、ローレンツ力16の方向が
水平となり、結果的には強いSV波を発生することがで
きる。
【0039】次に、図24は本発明の第7の実施の形態
を示す図で、静磁界形成用永久磁石1の両側に強制磁石
15を配置し、さらにその両側に補助磁石18を設けた
例を示している。このように補助磁石18を配置するこ
とにより、漏洩磁束を抑制し、強力な静磁界を発生し
て、検出感度を高めることができる。この実施の形態に
おいて、強制磁石15を省略することもできる。
【0040】次に、図25は本発明の第8の実施の形態
を示す図で、永久磁石1の両側面に鋼層19(例えば、
インピーダンスZ=45.3×10-6kg/m2 s)を
介して強制磁石15を介在したものである。さらに、永
久磁石1、鋼層19および強制磁石15で形成される表
面、すなわち発信コイル2または受信コイル3に面する
側とは反対側の面には、鋼製(例えば、インピーダンス
Z=45.3×10-6kg/m2 s)の連続した山形の
ダンパ層20を設けるとともに、強制磁石15の両外側
の側面にはアルミニウム製(例えば、インピーダンスZ
=17.1×10-6kg/m2 s)の連続した山形のダ
ンパ層21を設けている。
【0041】また、図26は、永久磁石1の両側面に鋼
層19および空気層22からなる(例えば、インピーダ
ンスZ=45.3×10-6kg/m2 sおよびZ=0.
0004×10-6kg/m2 s)ダンパ層を介して強制
磁石15を介在したものである。さらに強制磁石15の
両側の側面には銅層23(例えば、インピーダンスZ=
39.1×10-6kg/m2 s)、鉛層24(例えば、
インピーダンスZ=25.5×10-6kg/m2 s)、
アルミニウム製(例えば、インピーダンスZ=17.1
×10-6kg/m2 s)の連続した山形のダンパ層21
を設けるとともに、さらに永久磁石1,鋼層19,強制
磁石15,銅層23および鉛層24で形成される表面、
すなわち発信コイル2または受信コイル3に面する側と
は反対側の面(上面側)には、鋼製(例えば、インピー
ダンスZ=45.3×10-6kg/m2 s)の連続した
山形のダンパ層20を設けている。
【0042】図25または図26に設けた前記ダンパ層
19ないし24は、永久磁石1内で発生した超音波の不
要なものを減衰させたり、位相を逆転させたりして、不
要な超音波の音圧を下げ、騒音を低下させることができ
る。
【0043】
【発明の効果】本発明は前述したように、被検材に静磁
界を発生させるための静磁界発生用磁石と、パルス電流
を流すことにより被検材内に渦電流を発生させるための
発信コイルと、前記静磁界発生用磁石と前記発信コイル
により被検材内に発生した静磁界と渦電流との作用によ
りローレンツ力を誘起させ、被検材の表面を加振するこ
とで斜角の超音波を発生させ、その超音波の探傷部に対
する反射エコーを検出する受信コイルとを備えた電磁超
音波探傷装置において、前記発信コイルの外側を取り囲
むように外輪コイルを設け、該外輪コイルには該外輪コ
イルに隣接する発信コイルを流れる電流とは逆向きの電
流を流すように構成したことにより、コイルの巻き部毎
に、被検材の表面に1対の方向が逆でほぼ均等の大きさ
の強い渦電流を発生させることができる。そのためSV
波が有効に発生し、これにより発信コイルと被検材との
間のリフトオフ距離を従来より大きく設定しても探傷が
確実に行うことができる。
【0044】前記のように、リフトオフ距離を大きくす
ることができるので、例えば、ボイラ耐圧部の伝熱管外
表面に付着している酸化スケールなどの上から直接探傷
することができ、従来技術では不可欠であった酸化スケ
ール除去などの研磨作業や接触媒質の塗付などの付随作
業を不要となり、精度よく短時間で探傷作業を行うこと
ができ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る電磁超音波探
傷装置の概略構成図である。
【図2】その電磁超音波探傷装置の被検材中での電磁超
音波の発振状態を説明する模式図である。
【図3】外輪コイルを用いない場合の発信コイルと測定
点を示す説明図である。
【図4】外輪コイルを用いない場合の被検材表面での渦
電流の強さを示す図である。
【図5】外輪コイルを用いない場合の被検材表面での渦
電流の強さを示す図である。
【図6】発信コイルと外輪コイルの平面図である。
【図7】外輪コイルを用いた場合の発信コイルと測定点
を示す説明図である。
【図8】外輪コイルを用いた場合の被検材表面での渦電
流の強さを示す図である。
【図9】外輪コイルを用いた場合の被検材表面での渦電
流の強さを示す図である。
【図10】発信コイルの平面図である。
【図11】発信コイルと受信コイルの位置関係を示す説
明図である。
【図12】被検材内での超音波の発信方向を示す図であ
る。
【図13】発信コイルのパンケーキ数と被検材内での発
生超音波の指向性との関係を示す図である。
【図14】発信コイルのパンケーキ数と被検材内での発
生超音波の音圧との関係を示す図である。
【図15】本発明の第2の実施の形態に係る静磁界発生
用永久磁石の平面図である。
【図16】その静磁界発生用永久磁石を用いた場合の発
信,受信コイル−被検材間のリフトオフLと発信,受信
コイル−永久磁石間のスペースSとの関係を示す正面図
である。
【図17】その静磁界発生用永久磁石を用いた場合の発
信,受信コイル−被検材間のリフトオフLと発信,受信
コイル−永久磁石間のスペースSとの関係を示す側面図
である。
【図18】本発明の第3の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図19】本発明の第4の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図20】本発明の第5の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図21】本発明の第6の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図22】強制磁石を用いない場合の被検材内でのロー
レンツ方向と静磁界方向を示す説明図である。
【図23】強制磁石を用いた場合の被検材内でのローレ
ンツ方向と静磁界方向を示す説明図である。
【図24】本発明の第7の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図25】本発明の第8の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図26】本発明の第9の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。
【図27】従来提案された電磁超音波探傷装置のシステ
ム構成図である。
【図28】その電磁超音波探傷装置に用いるEMATの
一部を断面にした斜視図である。
【図29】その電磁超音波探傷装置のノッチの深さとエ
コーレベルの相対値との関係を示す特性図である。
【図30】その電磁超音波探傷装置のギャツプとエコー
レベルの相対値との関係を示す特性図である。
【図31】発信コイルの巻き部のコイルピットとコイル
巻き線幅に対する渦電流密度特性を示す図である。
【符号の説明】
1 静磁界形成用永久磁石 2 発信コイル 3 受信コイル 4 外輪コイル 5 渦電流 7 静磁界 8 SV波 10 被検材 12 金属箔 13 磁気シート 14 短絡発信・受信コイル 15 強制磁石 18 補助磁石 19 鋼層 20,21 ダンパ層 22 空気層 23 銅層 L リフトオフ P コイルピッチ S スペース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 良祐 広島県呉市宝町6番9号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 豊岡 康雄 広島県呉市宝町5番3号 バブ日立エンジ ニアリング株式会社内 (72)発明者 西原 康雄 広島県呉市宝町5番3号 バブ日立エンジ ニアリング株式会社内 (72)発明者 西井 靖典 広島県呉市宝町6番9号 バブ日立工業株 式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検材に静磁界を発生させるための静磁
    界発生用磁石と、パルス電流を流すことにより被検材内
    に渦電流を発生させるための発信コイルと、 前記静磁界発生用磁石と前記発信コイルにより被検材内
    に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力
    を誘起させ、被検材の表面を加振することで斜角の超音
    波を発生させ、その超音波の探傷部に対する反射エコー
    を検出する受信コイルとを備えた電磁超音波探傷装置に
    おいて、 前記発信コイルの外側を取り囲むように外輪コイルを設
    け、該外輪コイルには該外輪コイルに隣接する発信コイ
    ルを流れる電流とは逆向きの電流を流すように構成した
    ことを特徴とする電磁超音波探傷装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記発信コイルは、該発信コイルの巻き部に
    おけるコイルピッチを、発信コイルと被検材との間のリ
    フトオフ距離の2.5倍以上で形成したことを特徴とす
    る電磁超音波探傷装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記発信コイルは、該発信コイルの巻き数を
    全部で10ターン以上で形成したことを特徴とする電磁
    超音波探傷装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記発信コイルのセンターラインと受信コイ
    ルのセンターラインを相互にずらして構成したことを特
    徴とする電磁超音波探傷装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルとの間隔
    を、前記被検材と発信コイルとの間のリフトオフ距離以
    上として構成したことを特徴とする電磁超音波探傷装
    置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記静磁界発生用磁石は焼結した希土類磁石
    としたことを特徴とする電磁超音波探傷装置。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記静磁界発生用磁石の受信コイルと対向す
    る面に、凹部を設けたことを特徴とする電磁超音波探傷
    装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルの間に強
    磁性箔を介在して設けたことを特徴とする電磁超音波探
    傷装置。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装置
    において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルの間に磁
    性粉末を含有したシートを介在して設けたことを特徴と
    する電磁超音波探傷装置。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装
    置において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルの間
    に、発信コイルと受信コイルとを短絡した短絡発信コイ
    ルと短絡受信コイルを介在して設けたことを特徴とする
    電磁超音波探傷装置。
  11. 【請求項11】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装
    置において、前記静磁界発生用磁石の両側の側面に、前
    記静磁界発生用磁石よりも磁束密度が高い磁石を、前記
    静磁界発生用磁石の磁極と同じ向きに設けたことを特徴
    とする電磁超音波探傷装置。
  12. 【請求項12】 請求項1に記載した電磁超音波探傷装
    置において、前記静磁界発生用磁石の周囲に、補助磁石
    を該磁石の磁極の向きが前記静磁界発生用磁石に向かう
    ように設けたことを特徴とする電磁超音波探傷装置。
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