JPH11337304A - 被測定物の肉厚測定装置および肉厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保温材および外装鋼板が設けられる配管の肉
厚を外装鋼板の上から高精度に測定できる。 【解決手段】 低周波数正弦波により配管中に渦電流を
誘起させる基準プローブ８および検出プローブ９を有
し、この時のインダクタンス値を検出する検出ユニット
４と、低周波数正弦波を発信する発信器３と、基準プロ
ーブ８および検出プローブ９が検出するインダクタンス
値の検出信号を受信し、これらの差を出力する受信器２
と、検出ユニット４、発信器３および受信器２を制御
し、受信器２の出力信号から配管の肉厚を算出し表示す
るパソコン１とを備え、基準プローブ８および検出プロ
ーブ９は外装鋼板１０との間にスペーサ１２を介して配
置され、配管の肉厚を外装鋼板１０の上から高精度に測
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物の肉厚測
定装置および肉厚測定方法に係り、特に表面に所定の厚
さの覆い手段が設けられる被測定物の肉厚を測定するに
好適な肉厚測定装置および肉厚測定方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】各種プラントの配管において肉厚の減肉
状況を目視検査あるいは機械的な測定器を用いて測定し
検査する時に、そのほとんどの配管が外側に保温材およ
びその金属外装板が施工されているために、これらの保
温材およびその金属外装板の撤去・復旧といった付帯作
業が必要となる。配管の減肉発生状況を測定するに当っ
て、一般的に配管内面側は腐食生成物が管内流体により
除去されているとして良いが、配管外面側に対しては腐
食生成物が保温材により固定されたままで残っているの
で、配管外面側の腐食の測定がより重要となる。

【０００３】保温材を撤去せずに配管の肉厚、従って減
肉状況を測定する装置または方法の一つとしてＸ線検査
がある。このＸ線検査は、管内面側の減肉は検出するこ
とができるが、管外面側の減肉は腐食生成物が移動しな
いで残っているため鉄当量が変化せず検出できないの
で、やはり保温材を撤去して測定をしなければならな
い。

【０００４】図１２は、従来技術に係る被測定物の肉厚
測定装置の例を示し、（Ａ）はプローブの正面図、
（Ｂ）はプロープの破砕側面図、（Ｃ）はプローブと被
測定物の関係図である。配管の肉厚を非破壊で外面に形
成される塗膜あるいは錆を除去せずに測定する装置ない
し方法として、この図１２に示す電磁誘導装置（または
電磁誘導法）が知られている（特公平７−６７６４号公
報）。この装置は、（Ｃ）に示すように被測定物１１４
に押し付け機構部１１５によって押し付けられるプロー
ブ１１１を有している。プローブ１１１の信号線１０５
は可変周波数交流電源に、信号線１０６は検出装置に、
信号線１０７はマイクロコンピュータのＡ／Ｄコンバー
タに、それぞれ接続されている。

【０００５】このプローブ１１１を使用して被測定物１
１４の肉厚を測定するには、まず被測定物１１４である
金属導体に低周波数正弦波（たとえば１〜７Ｈｚ）を印
加したプローブ１１１を近づけ被測定物１１４中に渦電
流を発生させる。この渦電流は、励磁用コイル１０１の
磁界変化に対して妨げる方向に磁界を発生させるので、
これら二つの磁界は互いに重畳し、励磁用コイル１０１
と鉄芯１０３を共有する検出用コイル１０２のインダク
タンスを変化させる。このインダクタンス変化は被測定
物１１４の肉厚変化を示すことから、検出用コイル１０
２に発生する誘起電圧を測定することにより、被測定物
１１４の肉厚値を得ることができる。なお、符号１０４
は外部磁極である。

【０００６】図１２の肉厚測定装置は、プローブ１１１
を被測定物１１４へ密着させる機構が付加され、プロー
ブの被測定物への押し付け力が検出されるようになって
いるが、常時密着させることは困難であり、これにより
装置および制御の複雑化を招く恐れがある。

【０００７】図１３は、従来技術に係る被測定物の肉厚
測定装置の別の例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正
面図、（Ｃ）は（Ｂ）の II−II 線断面図である。この
装置も電磁誘導作用を利用して被測定物１３４の肉厚を
測定するものでＢ＆Ｗ社の例である（Flora,J.H.,Deep
Penetration Multifrequency Eddy Current System,TEC
HNICAL PAPER 1984,IQ84-658）。この肉厚測定装置で
は、鉄芯（ヨーク）１３１に巻かれたコイル１３２によ
り発生する磁束１３６によって渦電流１３５が誘起さ
れ、これによって発生する磁界の変化を、検出用コイル
の代わりに磁気センサ１３３で検出している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に係る二つの肉厚測定装置は、保温材およびこれ
を保護する金属外装板が取り付けられた被測定物に対し
て、金属外装板の上から被測定物の肉厚を測定すること
に関しては全く考慮されていなかった。また、配管測定
への適用を考慮したものとはなっておらず、長距離の配
管全長に渡って測定を行なうことは実質的に不可能であ
った。

【０００９】図１１は、被測定物の肉厚差によるコイル
インダクタンスの変化を求めるシミュレーションモデル
を示し、（Ａ）は肉厚６ｍｍの場合の説明図、（Ｂ）は
肉厚４．５ｍｍの場合の説明図である。図１１に示すよ
うに、肉厚４１ａ、４２ａの異なる被測定物４１、４２
について、鉄芯２１ｂのコイル２２ｂに生じるインダク
タンスの変化をシミュレーションで求めると、肉厚４１
ａ＝６ｍｍと肉厚４２ａ＝４．５ｍｍの肉厚差１．５ｍ
ｍでコイル２２ｂに生じるインダクタンスの変化はわず
か０．０２５％となる。従って、わずかな測定誤差が非
常に大きな肉厚値の測定誤差となり、このことから金属
外装板（外装鋼板）を挟んでの測定はさらにに困難にな
ることは容易に推察される。

【００１０】また、被測定物の外面を保温材と強磁性体
の外装鋼板で構成されたものについては、従来用いられ
ている数十ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの周波数では、被測定物
に渦電流を浸透させることが困難で、このような状態で
の測定を行なうことが出来なかった。

【００１１】本発明の課題は、表面に所定の厚さの覆い
手段が設けられる被測定物の肉厚を覆い手段の上から高
精度に測定できることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、表面に所定の厚さの覆い手段が設けられる被
測定物の肉厚を測定する被測定物の肉厚測定装置におい
て、予め設定される低周波数正弦波の励磁電流により励
磁される励磁コイルを設ける基準プローブおよび検出プ
ローブを有し、前記被測定物の肉厚測定位置および該肉
厚測定位置近傍の位置の各導体中に渦電流を誘起させ、
この時の前記各励磁コイルのインダクタンス値を検出す
る検出ユニットと、前記低周波数正弦波を前記基準プロ
ーブおよび検出プローブに印加する発信手段と、前記基
準プローブおよび検出プローブが検出するインダクタン
ス値の検出信号を受信し、これらの差を出力信号として
出力する受信手段と、前記検出ユニット、発信手段およ
び受信手段を制御するとともに前記受信手段の出力信号
から前記被測定物の肉厚を算出する制御手段とを備え、
前記検出ユニットの基準プローブおよび検出プローブは
前記被測定物の覆い手段の表面から一定の距離だけ離れ
た位置に配置されてなることである。ここで、制御手段
は、算出される被測定物の肉厚を表示する表示部を有し
ていても良い。

【００１３】発信手段により検出ユニットの基準プロー
ブおよび検出プローブに予め設定される低周波数正弦波
を印加し励磁電流を流すと、この励磁電流により基準プ
ローブおよび検出プローブの各励磁コイルは励磁され
る。この時、低周波数正弦波を使用しているので、表面
に所定の厚さの覆い手段、たとえば被測定物の表面に保
温材が巻かれ、さらに保温材の上に外装鋼板が設けられ
ている場合でも、被測定物の肉厚測定位置およびこの肉
厚測定位置近傍の位置の各導体中に比較的強く渦電流を
誘起させることができる。この際、検出ユニットの基準
プローブおよび検出プローブは被測定物の覆い手段の表
面から一定の距離だけ離れる位置に配置されるので、被
測定物の覆い手段の表面に多少の凹凸があっても、ある
いは検出ユニットの覆い手段表面上の走査中に多少の振
れがあっても、これらによる影響を少なくでき、被測定
物各導体中の渦電流の誘起を安定して起こさせることが
できる。

【００１４】もし、被測定物の肉厚測定位置に減肉部分
または凹凸があれば渦電流の密度が変化し、この渦電流
の密度変化による磁束密度も変化し、この磁束密度の変
化により、検出プローブ励磁コイルのインダクタンス値
が変化するので、基準プローブおよび検出プローブによ
って各励磁コイルのインダクタンス値を検出する。次
に、、受信手段は、基準プローブおよび検出プローブが
検出するインダクタンス値の検出信号を受信し、これら
の差（差分）を出力信号として出力する。制御手段は、
検出ユニット、発信手段および受信手段を制御するとと
もに受信手段の出力信号から被測定物の肉厚を算出す
る。制御手段が表示部を有する場合は、算出される被測
定物の肉厚を表示することもできる。

【００１５】さらに、上記被測定物の肉厚測定装置にお
いて、前記低周波数正弦波は、５ないし４０Ｈｚとして
なることである。５ないし４０Ｈｚの低周波数正弦波を
使用する肉厚測定装置は、上記被測定物の肉厚測定装置
の作用に加え、渦電流の浸透深さを大きくし、覆い手段
を通して被測定物に磁束を発生させることができる。低
周波数正弦波は、５Ｈｚ程度で十分な渦電流浸透深さを
得ることができること、また、これ未満の場合、電流が
大となり、受発信器の特性調整が難しくなる。低周波数
正弦波が４０Ｈｚを超える場合は、渦電流の浸透深さが
小さくなり、覆い手段を通して被測定物に磁束を発生さ
せることができず、また、被測定物の肉厚方向にも浸透
しない。従って、低周波数正弦波は、５から４０Ｈｚの
範囲が良い。

【００１６】さらに、上記いずれかの被測定物の肉厚測
定装置において、前記検出ユニットの基準プローブおよ
び検出プローブと前記被測定物の覆い手段の表面との間
に一定の厚みのスペーサを設けて前記一定の距離だけ離
れさせてなることである。一定の厚みのスペーサを設け
る被測定物の肉厚測定装置は、上記いずれかの被測定物
の肉厚測定装置の作用に加え、基準プローブおよび検出
プローブと被測定物の覆い手段の表面との間に一定の距
離だけ容易に離れさせることができ、従って、プローブ
の励磁コイルにより、被測定物の導体中に安定した渦電
流を誘起させることができる。

【００１７】さらに、上記いずれかの被測定物の肉厚測
定装置において、前記検出ユニットは環状に形成され円
筒状に形成される前記被測定物の外側に挿入されるとと
もに、前記検出プローブを前記被測定物の円筒軸方向に
移動させる軸方向移動手段および前記被測定物の周方向
に移動させる周方向移動手段を有してなることである。
検出ユニットが環状に形成され、軸方向移動手段および
周方向移動手段を有する被測定物の肉厚測定装置は、上
記いずれかの被測定物の肉厚測定装置の作用に加え、円
筒状に形成された被測定物の外側に挿入され、軸方向移
動手段により被測定物の軸方向に移動できるので軸方向
を走査できる。そして、周方向移動手段により被測定物
の周方向に移動できるので周方向を走査することができ
る。また、検出ユニットは、被測定物の軸方向に移動可
能なように移動用車輪を有しているので、被測定物の全
外面を走査し測定できる。

【００１８】さらに、上記いずれかの被測定物の肉厚測
定装置において、前記基準プローブおよび検出プローブ
の励磁コイルは、コの字形に形成される鉄芯の両垂直端
部に分けて設けられてなることである。励磁コイルがコ
の字形鉄芯の両垂直端部に分けて設けられる被測定物の
肉厚測定装置は、上記いずれかの被測定物の肉厚測定装
置の作用に加え、鉄芯の中間部（または水平部）に一つ
の励磁コイルを設ける場合に比べ磁束密度を大きくする
ことができ高感度の測定を行なうことができる。

【００１９】そして、上記いずれかの被測定物の肉厚測
定装置において、前記基準プローブおよび検出プローブ
の励磁コイル用鉄芯は、その断面形状が縦横比を２．５
以上とされてなることである。励磁コイル用鉄芯の断面
形状が縦横比を２．５以上とされる被測定物の肉厚測定
装置は、上記いずれかの被測定物の肉厚測定装置の作用
に加え、鉄芯間の有効面積を広くし、縦横比１の場合の
約２倍の磁束を得ることができる。

【００２０】また、表面に所定の厚さの覆い手段が設け
られる被測定物の肉厚を測定する被測定物の肉厚測定方
法において、予め設定される低周波数正弦波の励磁電流
により二つの励磁コイルを励磁し、前記被測定物の覆い
手段の表面から一定の距離だけ離れる位置から前記被測
定物の肉厚測定位置および該肉厚測定位置近傍の位置の
各導体中に渦電流を誘起させ、この時の各渦電流による
前記二つの励磁コイルの各インダクタンス値を検出し、
これらのインダクタンス値の検出信号の差を出力信号と
して取り出し、この出力信号から前記被測定物の肉厚を
算出してなることである。ここで、算出する被測定物の
肉厚を表示させても良い。

【００２１】予め設定される低周波数正弦波の励磁電流
により、表面に所定の厚さの覆い手段、たとえば被測定
物の表面に保温材が巻かれ、さらに保温材の上に外装鋼
板が設けられている場合でも、被測定物の肉厚測定位置
およびこの肉厚測定位置近傍の位置の各導体中に比較的
強い渦電流を誘起させることができる。この際、二つの
励磁コイルは被測定物の覆い手段の表面から一定の距離
だけ離れる位置に配置されるので、被測定物の覆い手段
の表面に多少の凹凸があっても、これらによる影響を少
なくでき、被測定物各導体中の渦電流の誘起を安定して
起こさせることができる。もし、肉厚測定位置に肉厚の
減った箇所または凹凸があれば渦電流の密度が変化し、
この渦電流の密度変化による磁束密度も変化し、この磁
束密度の変化により肉厚測定位置に対応する励磁コイル
のインダクタンス値が変化するので、この励磁コイルの
インダクタンス値を検出することができる。これら二つ
のインダクタンス値の差（差分）を出力信号として取り
出し、この出力信号から適宜演算手段に入力し被測定物
の肉厚を算出する。算出する被測定物の肉厚は表示して
も良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る被測定物の肉
厚測定装置および肉厚測定方法の実施の形態を図面に基
いて説明する。なお、図１〜１０において同じ構造、作
用部分には同じ符号を付けて示す。

【００２３】図１は、本発明に係る被測定物の肉厚測定
装置の一実施形態を示す説明図である。本実施形態の配
管の肉厚測定装置Ｐは、被測定物としての配管７の肉厚
または減肉量（以下「肉厚」という）を測定するもの
で、表面に所定の厚さの覆い手段、たとえば保温材６お
よびこの保温材６の上に設けられる外装鋼板１０が設け
られる配管７の肉厚を測定する。そして、配管７の肉厚
は検出ユニット４で検出されるが、この検出ユニット４
は、予め設定される低周波数交流正弦波の励磁電流によ
り励磁される励磁コイルを設ける基準プローブ８および
検出プローブ９を有し、検出プローブ９は配管７上の肉
厚測定位置の導体中に渦電流を誘起させるとともに、基
準プローブ８はこの肉厚測定位置近傍の位置の導体中に
渦電流を誘起させることにより、基準プローブ８および
検出プローブ９の各励磁コイルのインダクタンス値を検
出する。

【００２４】さらに、この実施形態の肉厚測定装置Ｐ
は、上記低周波数正弦波を基準プローブ８および検出プ
ローブ９に印加する発信器（発信手段）３と、基準プロ
ーブ８および検出プローブ９が検出するインダクタンス
値の検出信号を受信し、これらの差（または差分）を出
力信号として出力する受信器（受信手段）２と、検出ユ
ニット４、発信器３および受信器２を制御するとともに
受信器２の出力信号から配管の肉厚を算出し表示する制
御手段としての制御用のパソコン１とを備える。

【００２５】図２は、図１に示す配管の肉厚測定装置Ｐ
の検出ユニットを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側
面図である。図３は、図２（Ａ）の I−I 線断面図であ
る。検出ユニット４は、環状に形成され、円筒状に形成
された配管７の外側に挿入されるとともに、検出プロー
ブ９を配管７の円筒軸方向７ａに移動させる移動機構で
ある軸方向移動手段および配管７の周方向７ｂに移動さ
せる周方向移動手段を有する。この場合、基準プローブ
８は、軸方向７ａおよび周方向７ｂに移動せず固定され
ている。また、基準プローブ８は二つの基準プローブ用
バランスウェイト１３、検出プローブ９は二つの基準プ
ローブ用バランスウェイト１４、をおのおの有する。

【００２６】軸方向移動手段による検出プローブ９の軸
方向７ａへの移動については、検出プローブ９は、直線
移動を可能にするリニアスライドガイドを介してＸ支軸
１５に固定され、リニアスライドガイドのスライダに取
り付けられている。このスライダは、Ｘ支軸駆動モータ
１７と連結されたボールネジの回転により移動するナッ
ト部に固定されており、Ｘ支軸駆動モータ１７の回転に
より検出プローブ９を軸方向７ａに移動させる。

【００２７】周方向移動手段による検出プローブ９の周
方向７ｂへの移動については、θ支軸１６には円弧状に
成形され外面に歯形加工したラックが組み込まれてお
り、このラックとθ支軸駆動モータ１８の出力軸に取り
付けられたピニオンを組み合わせ、検出プローブ９およ
びバランスウェイト１４を周方向７ｂへ移動させる。検
出プローブ９とバランスウェイト１４は、一体構造とな
っており、互いに対向するように配置され、カムフォロ
ワ（コロ）を介してθ支軸１６に取り付けられており、
一体で移動する。各θ支軸１６は２分割構造であり、配
管７に対してワンタッチ取り付けが可能となっている。

【００２８】また、検出ユニット４は移動用車輪５を有
しており、移動機構１１の測定範囲の測定終了後、順次
配管軸方向７ａに移動させていく。さらに、検出ユニッ
トの基準プローブ８および検出プローブ９の各励磁コイ
ルは、５ないし４０Ｈｚの低周波数交流正弦波が印加さ
れる。また、基準プローブ８および検出プローブ９は、
基準プローブ８および検出プローブ９と外装鋼板１０の
表面との間に一定の厚みのスペーサ１２を設けて、外装
鋼板１０の表面から一定の距離だけ離れた位置に配置さ
れる。

【００２９】図４は、図１の測定回路図である。基準プ
ローブ８と検出プローブ９は、それぞれ受信器２と発信
器３に接続され、ともに発信器３の発信回路２６および
電力増幅回路２７により、低周波数交流正弦波（５〜４
０ＨＺ）で励磁され、それぞれ配管の肉厚測定位置近傍
の位置３１（欠陥のない位置）、肉厚測定位置（欠陥の
ある位置）３２中に渦電流を誘起させる。この時のそれ
ぞれのコイルインダクタンス値はブリッジ回路２５に入
力され、その差（または差分）をとり、受信器２の増幅
器２８、同期検波回路２９を経て増幅された後、制御手
段であるパソコン１（図１）に入力され、演算処理され
た後、結果が表示される。受信器２には基本波成分のみ
を選択的に透過するフィルタが内蔵されており、この基
本波成分のみを利用して処理がなされる。

【００３０】また、図４の基準プローブ８および検出プ
ローブ９の励磁コイル２２ａは、コの字形に形成される
鉄芯（ヨーク）２１ａの中間部に設けられているが、後
述する図５〜１０に示すように、鉄芯２１ａの両垂直端
部に分けて設けると誘起渦電流の強さの点から好まし
く、さらに、基準プローブおよび検出プローブの励磁コ
イル用鉄芯２１ａは、その断面形状が縦横比を２．５以
上とされる。なお、符号３０は出力計である。

【００３１】以上の構造を有する本実施形態の配管の肉
厚測定装置Ｐは、次のように作用する。

【００３２】すなわち、図１〜４において、発信器３に
より検出ユニットの基準プローブ８および検出プローブ
９に予め設定される低周波数正弦波を印加し励磁電流を
流すと、この励磁電流により基準プローブおよび検出プ
ローブの各励磁コイル２２ａは励磁される。この時、低
周波数正弦波を使用しているので、配管の表面に保温材
６が巻かれ、さらに保温材６の上に外装鋼板１０が設け
られている場合でも、配管の肉厚測定位置およびこの肉
厚測定位置近傍の位置の各導体中に比較的強く渦電流を
誘起させることができる。この際、検出ユニットの基準
プローブ８および検出プローブ９は外装鋼板１０の表面
から一定の距離だけ離れる位置に配置されるので、外装
鋼板１０の表面に多少の凹凸があっても、あるいは検出
ユニット４の外装鋼板１０表面上の走査中に多少の振れ
があっても、これらによる影響を少なくでき、配管７各
導体中の渦電流の誘起を安定して起こさせることができ
る。

【００３３】もし、配管７の肉厚測定位置に減肉部分ま
たは凹凸部があれば渦電流の密度が変化し、この渦電流
の密度変化による磁束密度も変化し、この磁束密度の変
化により検出プローブの励磁コイル２２ａのインダクタ
ンス値が変化するので、基準プローブ８および検出プロ
ーブ９によって各励磁コイル２２ａのインダクタンス値
を検出する。次に、受信器３は、基準プローブ８および
検出プローブ９が検出するインダクタンス値の検出信号
を受信し、これらの差（差分）を出力信号として出力す
る。パソコン１は、検出ユニット４、発信器３および受
信器２を制御するとともに受信器２の出力信号から配管
７の肉厚を算出し表示する。そして、５ないし４０Ｈｚ
の低周波数正弦波を使用する肉厚測定装置Ｐは、渦電流
の浸透深さを大きくし、外装鋼板１０および保温材６を
通して配管導体中に磁束を発生させることができる。

【００３４】さらに、検出ユニット４が環状に形成さ
れ、軸方向移動手段および周方向移動手段を有する配管
の肉厚測定装置Ｐは、円筒状に形成された配管７の外側
に挿入され、周方向移動手段により配管の周方向７ｂに
移動できるので周方向７ｂを走査することができる。ま
た、軸方向移動手段により配管の軸方向７ａに移動でき
るので軸方向を走査できる。また、検出ユニット４は、
移動用車輪５を有しているので配管の軸方向７ａに移動
でき配管の全外側面を走査し測定できる。

【００３５】図５は、本実施形態のプローブに設けられ
るスペーサの説明図である。一定の厚みｔのスペーサ１
２を設ける配管の肉厚測定装置Ｐは、基準プローブ８お
よび検出プローブ９と外装鋼板１０表面との間に一定の
距離（ｔ）だけ容易に離れさせることができ、従って、
プローブ鉄芯２１ｃの励磁コイル２２ｃにより、配管の
導体中に安定した渦電流を誘起させることができる。な
お、図５に示すプローブの励磁コイル２２ｃは、コの字
形鉄芯の垂直部に二つ設けられる実施形態である。

【００３６】図６は、外装鋼板の有無による配管肉厚部
に発生する磁束変化を示し、（Ａ）は外装鋼板の無い場
合の説明図、（Ｂ）は外装鋼板のある場合の説明図であ
る。従来用いられている数十ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの周波
数では、配管の表層部にしか渦電流を発生させることが
できないため、外装鋼板がある場合は外装鋼板内にしか
渦電流を発生させることができないが、５〜４０Ｈｚの
低周波数を用いることにより、浸透深さを大きくし、外
装鋼板を通して配管導体中に磁束を発生させることがで
きる。この場合、図６（Ａ）に示すように、外装鋼板が
無い場合は鉄芯２１ｂのａ部に１００％の磁束が発生し
ているものとすると、距離Ｄ₁だけ離れた配管７のｂ部
には同じく１００％の磁束が発生する。しかし、図６
（Ｂ）に示すように、外装鋼板１０が有る場合は磁束の
多くは外装鋼板１０内を流れるが、コイル磁束量を増
加、たとえば鉄芯２１ｂのｃ部に８００％の磁束を発生
させるものとすると、外装鋼板１０のｅ部には６５０
％、外装鋼板１０から距離Ｄ₂だけ離れた配管７のｄ部
には１５０％の磁束が発生し、図６（Ａ）の場合の配管
の１．５倍とすることができる。

【００３７】図７は、外装鋼板からのプローブのリフト
オフ（距離）と配管表面の渦電流密度の関係曲線図であ
る。プローブのリフトオフの小さい段階ではわずかなリ
フトオフの差で配管表面の渦電流密度が大きく変化する
ことが判る。このことは配管表面の凹凸などによる測定
中のリフトオフの変動が測定結果に大きく影響を及ぼす
ことを示している。図７によって実用的にはリフトオフ
を約６ｍｍ以上にすればリフトオフの変動による影響が
小さくなると考えて良い。従って、常にこのリフトオフ
を維持するスペーサを用いることにより、配管表面の凹
凸などの影響を最小限にすることができる。

【００３８】図８は、プローブの鉄芯のコイル位置と磁
束感度比の関係を示し、（Ａ）は感度比１の場合の説明
図、（Ｂ）は感度比１．８６の場合の説明図である。励
磁コイルがコの字形鉄芯の両垂直端部に分けて設けられ
る配管の肉厚測定装置Ｐは、鉄芯の中間部（水平部）に
一つの励磁コイルが設けられる場合に比べ磁束の強さを
大きくすることができ、高感度の測定を行なうことがで
きる。図８（Ｂ）のプローブ６２に示すように、一つの
鉄芯の垂直部に各一つの、計二つの励磁コイル２２ｂを
設置することにより、図８（Ａ）のプローブ６１に示す
ように、鉄芯水平部に一つの励磁コイル２２ａを設置す
る場合の約２倍の磁束が得られる。

【００３９】図９は、プローブの鉄芯断面縦横比と磁束
密度倍率の関係を示し、（Ａ）は鉄芯断面縦横比の説明
図、（Ｂ）は鉄芯縦横比と配管表面の磁束密度倍率の関
係曲線図である。図９（Ａ）のプローブ７１に示すよう
に、鉄芯断面形状の縦を符号Ｗ、横を符号Ｄとし、鉄芯
断面形状の縦横比（＝縦Ｗ／横Ｄ）を符号Ｘで表し、 配管表面の磁束密度倍率＝（Ｘでの配管表面の磁束密
度）／（Ｘ＝１での配管表面の磁束密度） とすると、図９（Ｂ）に示すような曲線となる。鉄芯断
面形状の縦横比Ｘを２．５以上とすることで、鉄芯間の
有効面積（この図では鉄芯間の幅２００ｍｍ）を広く
し、縦横比１の場合の約２倍の磁束を得ることができ
る。

【００４０】図１０は、プローブの鉄芯断面形状と磁束
感度比の関係を示し、（Ａ）は感度比１．８６の場合の
説明図、（Ｂ）は感度比３．７１の場合の説明図であ
る。鉄芯断面積が同じであるなら、図１０（Ａ）のプロ
ーブ６２よりも縦横比Ｘの大きい図１０（Ｂ）のプロー
ブ７１の方が感度が良い。従って、先の垂直部に励磁コ
イルを設置することおよび鉄芯断面形状の縦横比によ
り、約４倍の磁束を発生することのできるプローブが得
られ、高感度の測定を行なうことができる。

【００４１】次に、被測定物の肉厚測定方法の実施形態
について、図１、４を利用して説明する。被測定物であ
る配管の肉厚測定方法は、表面に所定の厚さの保温材６
および外装鋼板１０が設けられる配管７の肉厚を測定す
る方法であり、予め設定される低周波数正弦波、たとえ
ば５〜４０Ｈｚの励磁電流により二つの励磁コイル２２
ａを励磁し、配管の外装鋼板１０表面から一定の距離、
たとえば６ｍｍ以上離れる位置から配管７の肉厚測定位
置およびこの肉厚測定位置近傍の位置の各導体中に渦電
流を誘起させ、この時の各渦電流による二つの励磁コイ
ル２２ａの各インダクタンス値を検出し、これらのイン
ダクタンス値の検出信号の差（または差分）を出力信号
として取り出し、この出力信号から配管の肉厚を算出し
表示してなる。

【００４２】予め設定される低周波数正弦波の励磁電流
により、配管表面に所定の厚さの保温材６が巻かれ、さ
らに保温材６の上に外装鋼板１０が設けられている場合
でも、配管の肉厚測定位置およびこの肉厚測定位置近傍
の位置の各導体中に比較的強く渦電流を誘起させること
ができる。この際、二つの励磁コイル２２ａは外装鋼板
１０表面から一定の距離だけ離れる位置に配置されるの
で、外装鋼板１０表面に多少の凹凸があっても、これら
による影響を少なくでき、配管各導体中の渦電流の誘起
を安定して起こさせることができる。もし、肉厚測定位
置に肉厚の減った箇所または凹凸があれば渦電流の密度
が変化し、この渦電流の密度変化による磁束密度も変化
し、この磁束密度の変化により肉厚測定位置に対応する
励磁コイル２２ａのインダクタンス値が変化するので、
この励磁コイル２２ａのインダクタンス値を検出するこ
とができる。これら二つのインダクタンス値の差（また
は差分）を出力信号として取り出し、この出力信号から
適宜パソコンなどの演算手段に入力し配管の肉厚を算出
し表示することができる。

【００４３】本実施形態の配管の肉厚測定装置および肉
厚測定方法は、従来は測定不可能であった保温材外装鋼
板の上からの配管の肉厚、従って減肉量を、５〜４０Ｈ
ｚの低周波数正弦波で励磁する高感度プローブを用い
て、基準値とのコイルインダクタンス値の差分を用いて
測定することで、高精度に、かつ効率的に行なうことが
可能となる。従って、保温材および外装鋼板の撤去・復
旧といった付帯作業なしで、配管を連続的に検査するこ
とができるようになり、検査の低コスト化、信頼性向上
を図ることができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の被測定物の肉厚測定装置によれ
ば、表面に所定の厚さの覆い手段が設けられる被測定物
の肉厚を覆い手段の上から高精度に測定できる。

【００４５】また、本発明の被測定物の肉厚測定方法に
よれば、上記肉厚測定装置と同様に、覆い手段の上から
高精度に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る被測定物の肉厚測定装置の一実施
形態を示し、配管の肉厚測定装置の説明図である。

【図２】図１に示す配管の肉厚測定装置の検出ユニット
を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。

【図３】図２（Ａ）の I−I 線断面図である。

【図４】図１の測定回路図である。

【図５】本実施形態のプローブに設けられるスペーサの
説明図である。

【図６】外装鋼板の有無による配管肉厚部に発生する磁
束変化を示し、（Ａ）は外装鋼板の無い場合の説明図、
（Ｂ）は外装鋼板のある場合の説明図である。

【図７】外装鋼板からのプローブのリフトオフと配管表
面の渦電流密度の関係曲線図である。

【図８】プローブ鉄芯のコイル位置と磁束感度比の関係
を示し、（Ａ）は感度比１の場合の説明図、（Ｂ）は感
度比１．８６の場合の説明図である。

【図９】プローブの鉄芯断面縦横比と配管表面の磁束密
度倍率の関係を示し、（Ａ）は鉄芯断面縦横比の説明
図、（Ｂ）は鉄芯縦横比と配管表面の磁束密度倍率の関
係曲線図である。

【図１０】プローブ鉄芯の縦横比と磁束感度比の関係を
示し、（Ａ）は感度比１．８６の場合の説明図、（Ｂ）
は感度比３．７１の場合の説明図である。

【図１１】被測定物肉厚の差によるコイルインダクタン
ス値の変化を求めるシミュレーションモデルを示し、
（Ａ）は肉厚６ｍｍの場合の説明図、（Ｂ）は肉厚４．
５ｍｍの場合の説明図である。

【図１２】従来技術に係る被測定物の肉厚測定装置の例
を示し、（Ａ）はプローブの正面図、（Ｂ）はプローブ
の破砕側面図、（Ｃ）はプローブと被測定物の関係図で
ある。

【図１３】従来技術に係る被測定物の肉厚測定装置の別
の例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）
は（Ｂ）の II−II 線断面図である。

【符号の説明】

Ｐ 配管の肉厚測定装置 １ パソコン（制御手段） ２ 受信器（受信手段） ３ 発信器（発信手段） ４ 検出ユニット ６ 保温材（覆い手段） ７ 配管（被測定物） ８ 基準プローブ ９ 検出プローブ １０ 外装鋼板（覆い手段） １１ 移動機構 １２ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手塚 譲基 新潟県北蒲原郡聖籠町東港１丁目１番地 155 東北電力株式会社東新潟火力発電所 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 西井 靖典 広島県呉市宝町５番３号 バブ日立工業株 式会社内 (72)発明者 松本 曜明 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 山口 良祐 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 山田 紘二郎 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に所定の厚さの覆い手段が設けられ
   る被測定物の肉厚を測定する被測定物の肉厚測定装置に
   おいて、予め設定される低周波数正弦波の励磁電流によ
   り励磁される励磁コイルを設ける基準プローブおよび検
   出プローブを有し、前記被測定物の肉厚測定位置および
   該肉厚測定位置近傍の位置の各導体中に渦電流を誘起さ
   せ、この時の前記各励磁コイルのインダクタンス値を検
   出する検出ユニットと、前記低周波数正弦波を前記基準
   プローブおよび検出プローブに印加する発信手段と、前
   記基準プローブおよび検出プローブが検出するインダク
   タンス値の検出信号を受信し、これらの差を出力信号と
   して出力する受信手段と、前記検出ユニット、発信手段
   および受信手段を制御するとともに前記受信手段の出力
   信号から前記被測定物の肉厚を算出する制御手段とを備
   え、前記検出ユニットの基準プローブおよび検出プロー
   ブは前記被測定物の覆い手段の表面から一定の距離だけ
   離れた位置に配置されてなることを特徴とする被測定物
   の肉厚測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記低周波数正弦波
   は、５ないし４０Ｈｚとしてなることを特徴とする被測
   定物の肉厚測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、前記検出ユ
   ニットの基準プローブおよび検出プローブと前記被測定
   物の覆い手段の表面との間に一定の厚みのスペーサを設
   けて前記一定の距離だけ離れさせてなることを特徴とす
   る被測定物の肉厚測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記検出ユニットは環状に形成され円筒状に形成された
   前記被測定物の外側に挿入されるとともに、前記検出プ
   ローブを前記被測定物の円筒軸方向に移動させる軸方向
   移動手段および前記被測定物の周方向に移動させる周方
   向移動手段を有してなることを特徴とする被測定物の肉
   厚測定装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、前
   記基準プローブおよび検出プローブの励磁コイルは、コ
   の字形に形成される鉄芯の両垂直端部に分けて設けられ
   てなることを特徴とする被測定物の肉厚測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   前記基準プローブおよび検出プローブの励磁コイル用鉄
   芯は、その断面形状が縦横比を２．５以上とされてなる
   ことを特徴とする被測定物の肉厚測定装置。
7. 【請求項７】 表面に所定の厚さの覆い手段が設けられ
   る被測定物の肉厚を測定する被測定物の肉厚測定方法に
   おいて、予め設定される低周波数正弦波の励磁電流によ
   り二つの励磁コイルを励磁し、前記被測定物の覆い手段
   の表面から一定の距離だけ離れる位置から前記被測定物
   の肉厚測定位置および該肉厚測定位置近傍の位置の各導
   体中に渦電流を誘起させ、この時の各渦電流による前記
   二つの励磁コイルの各インダクタンス値を検出し、これ
   らのインダクタンス値の検出信号の差を出力信号として
   取り出し、この出力信号から前記被測定物の肉厚を算出
   してなることを特徴とする被測定物の肉厚測定方法。