JPS59119260A - 金属の診断装置 - Google Patents

金属の診断装置

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JPS59119260A
JPS59119260A JP57234442A JP23444282A JPS59119260A JP S59119260 A JPS59119260 A JP S59119260A JP 57234442 A JP57234442 A JP 57234442A JP 23444282 A JP23444282 A JP 23444282A JP S59119260 A JPS59119260 A JP S59119260A
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metal
magnet
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gap
magnetic
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Akio Nakashiba
中芝 明雄
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Osaka Gas Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/28Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属の診断方法およびその装置に関するもの
である。
金属の腐食や割れ等の欠陥を検出する方法として、従来
超音波を金属に印加してその減衰により欠陥部を検出し
たり、磁束を供給して漏洩磁束により欠陥部を検出する
漏洩磁束法などが知られている。ところで、これらの方
法を使用する場合、センサを被検査体に空隙なく密着さ
せしかも摩擦抵抗なく容易に移動できることが必要であ
るっ空隙部があると超音波法では超音波が減衰し、漏洩
磁束法では透磁率が低下するためいずれも感度が悪くな
る九らである。このため、従来これらの方法は作業環境
のよい条件、すなわち被検査体を水中や油中に浸漬した
り、表面を自由に研磨できる場合に適用さねできた。
しかし、このような方法は、相当の設備が必要に々るし
、作業が煩雑になり、簡単に欠陥検出ができないという
欠点があった。1だ一方、既設の埋設ガス管や地上施設
のもので安全性から欠陥検査を必要とするものが多々存
在している。
したがって、この発明の目的は、作業環境のよいものは
勿論、既設の被検査体を容易に診断することができる金
属の診断方法およびその装置を提供することである。
この発明の金属の診断方法は、被検査物の表面にセンサ
保持体を配置し、そのすき間に磁性流体を介在して磁石
の磁力により保持し、前記センサおよび磁石の組と前記
被検査物とを相対移動させ、もって前記被検査物を診断
することを特徴とするものである。前記磁性流体は磁性
を帯びる流体であるため、前記すき間の磁束に吸引保持
され、常にそのすき間にあってセンサおよび磁石ととも
に移動する。一方、センサが超音波式である場合、セン
サから発振し才た被検査体から受信する超音波は磁性流
体を通にて行われ、曲記すき間が空隙部でないため、超
音波減衰がない。センサが漏洩磁束法によるものも透磁
率の低下がなくなる。さらにすき間に磁性流体があるこ
とによりセンサと被検査体との相対移動は滑らかになり
、被検査体の表面の凹凸や付着物に影響されない。その
結果、作業環境のよい被検査体での欠陥検出においては
被検査体の表面研磨や油、水等を使用する必要がなく、
設備が不要で作業が簡単にでき、また既設の埋設管など
も埋設状態の一!ま容易に診断できることとなる。
実施態様として、被検査体は平板1円管等形状を問わ々
いし、被検査体がセンサおよび磁石に対して移動しても
よいし、円管の場合にはセンサが管の内外のいずれに位
置しても同じ検出ができる。
この発明の診断装置は、たとえば被検査体が円管の場合
、その軸部の両端に一対の円板部を設けてなるセンサ保
持体を構成し、前記円板部の局面局方向に多数のセンサ
を埋設し、前記センサ保持体を被検査体である金属管に
挿入し、その金属管の内周面と円板部の外周面との間の
すき間に磁性流体を介在するとともに磁性流体をそのす
き間に保持する磁石を設けたものである。これにより、
多数のセンサが円板部の周面に設けられているのでセン
サ保持体の一度の移動により被検査体全周の診断が終了
でき、また一対の円板部に対して形成されるすき間に磁
性流体が介在してセンサ保持体を金塊管の断面中心に浮
揚させるとともに潤滑剤の役割をなすので、センサ保持
体の心出しができるとともに安定した円滑な移動ができ
、正確な欠陥検出ができる。塘た既設置?よび未既設の
危属管に適用できること、および金塊管の内周面の凹凸
ならびに内部滞溜物の影響を受けないことは勿論である
この発明の装置の第1の突施例に第1図ないし第4図に
示す。すなわち、センサ保持体】は両端部に磁極をもつ
棒磁石2を軸部とし、その両端部にそれぞれ磁性の円板
部3,4を取付ける。この一方の円板部30局面に第3
図のように抜数個たとえば8個のセンサたとえば超音波
発振器5を等間隔で埋設し、他方の円板部4の周面に超
音波受信器6を発振器とli’Il数同間隔数理間隔、
棒磁石2の中央部に各センサ5,6の組ごとに信号処理
回路部7を設け、この信号を信号ケーブル24により地
上に取り出し、たとえばコンビヱータ23により、処理
記憶させる。この円板部3.4の外径は被検査体である
金属管8の内径よりも所定長さ短くしてあり、したがっ
てセンサ保持体1を金属管8に挿入すると金属管8の内
周面と円板部3,4の外周面との間にすき間9,9′が
形成される。また円板部3,4は磁性を有するから円板
部3,4の各外周面はN極とS極が現われ、前記すき間
9゜9′および金属管8の円板部3,4の間の部分によ
り磁気回路が形成されるので、すき間には磁束25が通
る。そこでこのすき間9,9′に磁性流体10゜10′
を介在するとその磁束25の吸引力によりすき間9,9
′に保持され、センサ保持体1が移動すると磁性流体1
0 、10’もそれに伴って移動する。
この磁性流体10.10’は、たとえばマグネタイト。
Mn−Znフェライトなどの強磁性微粒子に水溶液中で
界面活性剤オレイン酸を吸着させ、これを水。
ケロシン、ジエステルなどに安定分散させたもので、一
般的に比重1.1〜14.粘度30〜1000 cps
 r飽和磁化に100〜400ガウスである。
第1図は埋設金属管(ガス管)8の検査状態であり、埋
設金属管8を50〜1oom(メートル)の間隔で区切
シ、土中11に穴12.13を掘り、区切るべき位置で
前記埋設金属管を切断後その一端部にセンサ保持体(検
知装置)1を挿入し、すき間9,9′に磁性流体10 
、10’を介在し、金属管8の他端部より索引ロープ1
4でセンサ保持体1を引いて移動させる。センサ保持体
1の移動中、超音波発振器5より超音波を発振すると、
第4図矢印のように磁性流体10.io’を介して前記
超音波が金属管8に伝達され、金属管壁を通った後磁性
流体10′を介して受信器6に伝達される。発信器5お
よび受信器6と金属管8との間には磁性流体10.10
’が保持されているので超音波はここで減衰することは
ない。その結果、センサ保持体1の移動過程でこの発振
器5と受信器6の間の金属管8に腐食や割れ等の欠陥部
X があると、超音波がここで減衰あるいけ反射するの
で受信器6の入力信号をチェックすることにより欠陥部
を検知できることとなる。
この発明の装置の第2の実施例を第5図および第6図に
示す。すなわち、これは移動手段として圧力流体15を
た。とえはコンプレッサー26によシセンサ保持体1に
加えるようにしたものである。
センサ保持体1を移動させるに必要な圧力はつぎのよう
に求められる。
第6図において、磁性流体10 、10’の剪断応力(
粘性力)Tは、 で与えられる。ここで、Dは円板部3,4の外径、δは
すき間9,9′の間隔で両者けD)δ としている。P
mハシール圧力(Kf//art )、11は磁性流体
10゜10′の軸方向長さである。またセンサ保持体】
が走行するための条件は、 −D P ) r−πD12 である。ここでl!2はセンサ保持体1の長さである。
上式(1)を代入すると、求める圧力Pは、である。
たとえば、l、 + I am 、δ÷0.1 am 
+ PIn÷0.2Kp/ olのとき、 P)0.04±・l D  ? となり、さらにD=50mm=5cm 、 e2=10
01nとすると、 P > 0.08 Kf;’/crl = 800.m
m aq+ 0.1 Kf7cut となり、シール圧力以下の低圧力で七ン垂保持体1を充
分に移動できる。
この発明の装置の第3の実姉例を第7図および第8図に
示す。すなわち、軸部および両端に円板部3,4をもつ
センサ保持体1′を中心軸のまわりに複数、たとえば8
等分した分割片16と々るコテ形磁石を円板部3にN極
2円板部4にS極が表われるように配置し、その端部の
表面(局面の一部をなす)に各々超音波発振器5および
受信器6を埋設し、これらの分割片16を組合せて構成
された軸部の中心部にこれらの信号処理回路部17を設
けている。その他の構成並びに動作は第1の実姉例と同
様である。
この発明の装置の第4の実施例を第9図に示す。
これは第1の実施例において一方の円板部たとえば3a
に発振器5および受信器6を設けている。
この場合、その円板i3aの厚みを厚くする必要がある
が、金属管8の欠陥部を検出したときの欠陥部の存在す
る範囲は発振器5と受信器6の間隔を狭く′+きるので
第1の実施例よりも欠陥部の位置がより明確になる。
この発明の装置の第5の実施例を第10図に示す。これ
は第4の実施例において発振器5と受信器60間の円板
部3aの周面に周溝18を形成して磁性流体10の一部
を収容させ、潤滑作用の安定を図ったものである。なお
、との周溝18はその他の実施例にも適用できることは
いうまでも々い。
この発明の装置の第6の実施例を第11図に示す。すな
わち、これは第3の実施例において各分割片16′を着
磁しないで磁性体で構成し、金属管8の外周部にリング
状の磁石】9を嵌挿し、センサ保持体1′と同時に移動
させるようにしたものである。磁石19は谷内つげ20
.21の内周面に磁極N、Sが誘起され、各分割片16
′、ギャップ部22.磁性流体10および金属管8を通
じて矢印のような磁気回路が形成される。この磁束によ
り磁性流体10けすき間9に保持されることとなる。
この実施例は埋設金属管には不適であるが、地上の既設
の金属管および未既設の金属管に適用され、かつ金属管
8をセンサ保持体1および磁石19の組に対して移動さ
せるようにしてもよい。
なお、第3ないし第5の実施例におけるセンサ保持体の
移動方法は、索引ロープで索引する方法でも圧力流体を
加える方法でもよいことはいうまでもない。またこの発
明の装置のセンサ保持体の外形は所定長さの円筒体を含
むものとする。
以上のように、この発明の金属の診断方法は、被検査体
とセンサとのすき間に磁石により磁性流体を保持させた
ため、超音波減衰や透磁率の似下を招くことなく金属の
欠陥検査ができ、しかも被検査体の表面状態にかかわら
ず円滑にセンサを相対移動できるので診断が容易になり
、しかも被検査体の任意形状および既設・未既設のもの
に適用できるという効果がある。
また金属の診断装置は、金属管内に挿入できるセンサ保
持体の局面に多数のセンサを設け、かつすき間に磁石に
より磁性流体を保持させたため、1度の片道移動で金属
管の欠陥検出ができ、また一対の円板部と金属管の内面
との間に磁性流体を介在するためセンサ保持体が安定し
た状態で浮揚作用を受け、センサ保持体が自動的に心出
しされるので正確に検出できる。そして金属管の欠陥検
量によりその部位だけの修理交換をすればよいのできわ
めて経済的で作業性がよいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の装置の第1の実施例の使用状態の断
面図、第2図はその一部拡大断面図、第3図はそのl1
l−,111線断面図、第4図は第2の部分拡大図、第
5図は第2の実施例の使用状態の断面図、第6図は各部
の寸法を表示する断面図、第7図は第3の実施例の使用
状態の断面図、第8図はその■−IX線断面図、第9図
は第4の実施例の使用状態の断面図、第10図は第5の
実施例の使用状態の部分断面図、第11図は第6の実施
例の使用状態の断面図である。 1.1′・・センサ保持体、2・・・棒磁石(軸部)、
3a、3.4・・円板部、5・超音波発振器、6・・・
受信器、7,17・・信号処理回路部、8・・・金属管
、9・・・すき間、10・磁性流体、14・・・索引ロ
ーブ(移動手段)、15・・圧力流体、16・・分割片
、18・周溝、19・・・磁石 第 3 図 第5ryJ f、’; 6図 1 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)被検査体の表面にセンサ保持体を配置し、そのす
    き間に磁性流体を介在させて磁石の磁力によりすき間に
    保持し、前記センサおよび磁石の組と前記被検査体とを
    相対移動させ、もって前記被検査体の欠陥を検出するこ
    とを特徴とする金属の診断方法。 (2)所定長さの軸部の両端に所定厚みの円板部をそれ
    ぞれ設けてなるセンサ葆持体と、前記円板部の外周面の
    周方向に多数埋設されたセンサと、前記センサ保持体を
    被検査体である金属管に挿入した際形成される金属管内
    周面と前記円板部の外周面との間のすき間に介在された
    磁性流体と、この磁性流体を前記すき間に保持させる磁
    石と、前記センサ保持体と前記金属管とを相対移動させ
    る移動手段とを備えた金属の診断装置。 (3)前記センナ保持体の軸部は両端部に磁極をもつ前
    記磁石で構成され、前記円板部は磁性体で構成されてい
    る特許請求の範囲第(2)項記載の金属の診断装置。 (4)前記センサ保持体は中心軸のまわりに検数等分に
    分割されてなり、その各分割体は前記磁石で構成されて
    いる特許請求の範囲第(2)項記載の金属の診断装置。 (5)  前記磁石は前記金属管の外周部の前記すき間
    に対応して配置され、前記センサ保持体と同時に前記金
    属管に対して移動する%#f請求の範囲第(2)項記載
    の金属の診断装置。 (6〕  前記円板部の局面には前記磁性流体を受容す
    る周溝を有する特許請求の範囲第(2)項、第(3)項
    。 第(4)項または第(5)項記載の金属の診断装置。 (7)前記移動手段は索条である%iPF請求の範囲第
    (2)項、第(3)項、第(4)項、第(5)項または
    第(6)項記載の金属の診断装置。 (8)  前記移動手段は加圧流体である特許請求の範
    囲第(2)項、第(3)項、第(4)項、第(5)項ま
    たは第(6)項記載の金属の診断装置。
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