JPS59226858A - 探傷装置 - Google Patents

探傷装置

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JPS59226858A
JPS59226858A JP58102274A JP10227483A JPS59226858A JP S59226858 A JPS59226858 A JP S59226858A JP 58102274 A JP58102274 A JP 58102274A JP 10227483 A JP10227483 A JP 10227483A JP S59226858 A JPS59226858 A JP S59226858A
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magnetic
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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】 本発明は金属材の表面疵の探傷装置に関する。
金属材の表面疵の探傷方法としては種々の非破壊検査法
が実用化されており、存在が予想される欠陥に応じて一
種若しくは複数種類の方法が適用されている。表面疵の
探傷方法としては、漏洩磁束を検出する磁気探傷法及び
渦流探傷法が一般的である。
漏洩磁束を検出する磁気探傷法は、被検査材表面に存在
が予想される欠陥に対して磁束が直交するように被検査
材を磁化し、欠陥に起因する漏洩磁束を感磁性素子、サ
ーチコイル等の磁場検出器で検出して欠陥の存在、情報
を得る方法である。
この方法では■鉄鋼材料等の強磁性対の表面欠陥の検出
に優れている。■割れが開口していない地きずのような
欠陥でも検出できる。■欠陥の位置。
表面上の長さの検出が可能であるという長所を有してい
る反面、■磁束の方向と平行な欠陥の検出は困難である
。■開口幅の広い疵、例えピント状疵、打込み疵に対し
ては漏洩磁束量が小さく検出は困難である。という短所
も併せもっている。
短所のに記載したように、磁気探傷法では欠陥と同方向
に磁化した場合には、欠陥部には磁極が生じないので、
磁束の方向と同方向の欠陥の探傷は不可能であったが、
現在では複数の磁場を利用する方法で欠陥の方向に関係
なく探傷出来るようになってきた。即ち、第1図に示す
ように、棒鋼1′の軸方向欠陥をa、周方向の欠陥をb
とすれば、電源Aを用いて棒ml’に軸通電法による円
周方向磁化を、また電源Bを用いて棒ml’に軸方向磁
化をコイル法で行わせしめ、これら夫々の磁化で欠陥a
、bを探傷する方法、また第2図に示すように、管材1
が貫通する磁化コイルE、E’と、管材lを直径方向よ
り磁化する一対の磁化マグネットFを夫々タンデム配置
せしめ、これら磁化コイルE、E’及び磁化マグネット
Fで軸方向欠陥aと周方向欠陥すを連続的に探傷する方
法等である。このように上記短所■についての不都合は
解消されたが、依然上記短所■のピット状欠陥の探傷が
困難であるという問題があった。
また後者の渦流探傷法は、被検査材に磁場を与えて渦流
を発生させ、欠陥に起因する渦流の乱れによる磁場の乱
れを、ピンクアップコイルのインピーダンス変化として
検出し、欠陥の存在、情報を得る方法であり、■探傷結
果が直接的に電気的出力として得られる。■非接触であ
るので試験速度が速い。■表面欠陥の検出に適している
。■欠陥、材質1寸法変化等に対しても追従でき適用範
囲が広い。■信号と欠陥体積とが略比例関係になるため
ピント状欠陥、打込状欠陥の検出に有効である。等Ω長
所を有しているが、反面■材料形状が単純なものでない
と適用しにくい。■表面下の深い位置にある欠陥の検出
ができない。■試験対象以外の材料的因子の影響が雑音
の因子となる。
等の短所も併せもっている。
秤のように、磁気探傷法、渦流探傷法のいずれ\ に−g−b )でも長所、短所を併せもっているために
、一種類の探傷方法で全ての種類の疵を検出することは
困難であった。
今、丸棒鋼を例にとってみると、割れ状の欠陥は磁気探
傷法の一つである磁粉探傷法での検出能が良好であり、
またピット状の疵は渦流探傷法での検出能が良好である
ため、通常は検査目的に応じて最良の探傷方法を採択し
、使用しているのが現状である。このため疵の性状によ
っては、どちらか一種類のみの探傷では検出能が低下す
るため数種類の探傷方法を実施する必要があった。
本願出願者らは、上記問題点を解消すべく特願昭57−
102600号にて、−回の探傷で欠陥の性状に影響さ
れることがなく、かつ良好なる検出能を有する金属材料
の表面疵探傷方法及びその装置を提供した。
この方法は、被検査材表面に、これに沿う方向とこの方
向とは直交する方向との二方向から同時に磁場を与える
ことにより、被検査材表面付近に、経時的にその方向が
変化する合成磁場を形成せしめ、表面疵からの漏洩磁場
と、表面に誘起される渦電流の表面疵による乱れに起因
する磁場とを、両者の合成磁場として測定し、この測定
値によって表面疵の情報を得る金属材料の表面疵探傷方
法、及び装置であり、更に詳述すると、第3図に示すよ
、うに被検査材11表面に沿う磁場を発生させる第1の
磁場発生器12と、被検査材11表面に直交する方向の
磁場を発生させる第2の磁場発生器13とから成る交流
磁場発生装置14を用いて被検査材11表面に沿う第1
の磁場(イ)と、該磁場(イ)に直交するような被検査
材11表面に直交する第2の磁場(ロ)とを同時に被検
査材11に与えて被検査材11表面付近に合成磁場を形
成せしめるが、この場合例えば第4図に示すように、周
波数01時間をtとして第1の磁場(イ)をsinωt
で、また第2の磁場(ロ)をcosωtで変化させて夫
々与え、経時的にその方便が変化する合成磁場、つまり
回転磁場を形成し、表面疵が存在する場合には合成磁場
の経時的変化に伴い、表面疵からの漏洩磁場     
□と、被探傷面に誘起される渦電流の表面疵の乱れに起
因する磁場との合成磁場が現われ、この合成磁場の垂直
方向成分を被検査材11表面に近接配置した磁場検出器
により被検査材11の表面疵を探傷するものである。合
成磁場は経時的にその方向を変じるので、欠陥の向き、
形状の如何に拘わらず、欠陥による漏洩磁場が現われ、
又は欠陥に起因する磁場の乱れが現われ、所要の信号処
理を行うことにより各種欠陥が捉えられる。
このような装置においては、被検査材11表面に直交す
る方向の磁束を発生させる第2の磁場発生器13と、合
成磁場の垂直方向成分を検出する磁場検出器とを、磁場
を形成せしめられた被検査材11表面と対向する位置に
設ける必要がある。
第5図は、この探傷装置の一例を示し、被検査材11表
面付近に発生する合成磁場の検出を行わせる磁場検出器
15を、第2の磁場発生器13の被検査材11表面と対
向する位置に取付けたものであるが、第2の磁場発生器
13はコイルを巻回して重量が増加しているために、被
検査材11表面の走査においては、磁場検出器15の追
従性能が悪化し、被検査材11表面の全域に亘る高速か
つ精密な探傷が行えないという不都合があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、一度
の探傷で欠陥の種類、方向とは無関係に被検査材の全域
に亘る高精度、高効率な探傷を可能とした探傷装置の提
供を目的とする。
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第6図は本発明装置の模式図、第7図。
第8図はその説明図である。図において1は長平方向に
搬送される被検査材たる鋼管であり、該鋼管1の搬送域
には、鋼管1とは同心状に配され、その中心対称に対設
された2対の磁極2a、2a 、 2b。
2bを有する交流磁場発生器たる環状電磁石2が設けら
れていて、対設された夫々の磁極間の磁束が相互に直交
するように、磁極2a、2bは90度の角度を有して配
設され、各磁極2a、2bにはコイル3a。
3bが夫々巻回されている。そして磁極2aに巻回され
たコイル3aには励磁電流としてia=Im sinω
t(ただし08周波数、t:時間)の交流電流を通電し
、また磁極2bに巻回されたコイル3bに、該交流電流
とはπ/2位相の異なる励磁電流ia  =Imcos
ωtを通電して、各磁場強度Ha、Hbが経時的に変化
する直交磁場を形成すると、両磁場強度の経時変化に伴
い両磁場の合成磁場は経時的にその方向が変化する。即
ち環状電磁石の中心部には交流電流の位相のずれにより
磁場強度Hcが一定であり、回転速度がωtである回転
磁場が形成される。
そしてこの回転磁場により鋼管1は周方向に磁化され、
また回転磁場の仮想磁極近傍には渦電流が誘起されるこ
とになり、鋼管1外周面に表面疵が存在する場合には、
その疵による漏洩磁場と、渦電流の表面疵による乱れに
よる起因する磁場の乱れとを磁場検出器4にて検出して
探傷を行う構成は前述の特願昭57−102600号の
原理と同様である。
さらに本発明装置においては、環状電磁石2の鋼管1の
搬送方向上、下流側方に、環状ソレノイド5.5が夫々
設けられており、各環状ソレノイド5.5間の磁束によ
り鋼管1を軸方向に磁化しく第8図参照)、鋼管1の表
面上に疵が存在する場合には、その表面疵による漏洩磁
場を、前述の磁場検出器4により検出して、所定の信号
処理を行うことにより疵を標定する。
第9図(i)〜(iv )は、回転磁場の方向と鋼管1
外周面に形成される磁束及び回転磁場に誘起される渦電
流を模式的に示したものであり、回転磁場により鋼管外
周面には周方向に沿う磁場(イ)が発生し、回転磁場の
仮想磁極近傍には渦電流(ハ)が誘起される。また環状
ソレノイド5,5により鋼管1の外周面の軸方向に磁場
(ロ)が発生する。従って鋼管1の外周面上に軸方向2
周方向の割れの如き欠陥が存在する場合は、回転磁場に
よる周方向磁場(イ)、環状ソレノイドによる軸方向磁
場(ロ)の欠陥からの漏洩磁場を、またピットの如き欠
陥が存在する場合は、該欠陥の渦電流(ハ)の乱れに起
因する磁場の乱れを、磁場・検出器4により検出するこ
とにより探傷する。磁場検出器4は回転磁場の回転速度
よりも遅い速度にて回転するようになっており、鋼管1
の搬送と相俟って、鋼管1の外周面上を磁場検出器4は
スパイラル状に走査し、鋼管1の外周面全域に亘る精密
な探傷がなされる。
第10図は本発明装置の一実施例を示す一部破断正面図
、第11図はその縦断面図である。長手方向に搬送され
る被検査材としての鋼管1の搬送域には、円筒状のドラ
ム31が基盤32上に、鋼管1とは同心状に固設されて
おり、その内周面中程にはブラケット33.33−によ
り環状をした電磁石2がドラム31とは同心状に取付け
られている。該環状電磁石2の上、下部及び左、右側部
には前述した如<、斧磁束が電磁石2の中心にて直交す
るように2組の磁極2a、2a 、2b、2bが中心に
向って突設さ/ れており、各磁極2a、2bにはコイル3a、3bが夫
々巻回されている。また環状電磁石2の鋼管1搬送方向
上、下流側端面には、中央部にドラム31と同心状の透
孔が形成された支持円板34.35が夫々固着されてい
て、各支持円板34 、35の外側面に環状ソレノイド
5,5が同心状に取付けられている。
ドラム31の内周面の環状電磁石2と上流側の支持円板
34との間の部分には、中央部にドラム31と同心状の
丸孔を有する円盤状の取付板36が固着されており、そ
の丸孔にベアリング37にて回転自在に筒体38の中程
が支持されていて、筒体38内を鋼管1が搬送される。
筒体38の鋼管搬送方向下流側端部、即ちドラム31の
中央部側端部にはフランジ38aが形成されており、ま
た筒体38の鋼管搬送方向上流側端部外周にはプーリ4
1が取付けられていて、該プーリ41とドラム31の側
方に設けられているモータ40の出力軸に装着されたブ
ー1月2との間にはタイミングベルト43がドラム31
に設けられた切欠部(図面には現われない)を介して掛
は回されていて、モータ40の回転がプーリ42、タイ
ミングベルト43、ブー1月1を介して筒体38に伝達
されて筒体38は回転する。
筒体38のドラム31中央部側端部に形成されたフラン
ジ38aの外側端面の中心対称の二位置にはリンク機構
44.44を介して磁場検出器を夫々内蔵したセンサホ
ルダ(S、4Sが夫々径方向への移動可能に取付けられ
ており、また各リンク機構44.44には、センサホル
ダ45.45を中心方向に付勢する板バネ46.46が
夫々設けられている。
筒体38のフランジ38aと取付板36との間の部分に
はスリップリング47が固設されており、また取付板3
6には、スリップリング47に摺接するブラシ48が取
付具49を介して取付けられていて、センサホルダ45
内の磁場検出器からの信号をこのスリップリング47及
びブラシ48にて装置外に取出す。
第12図は斯かる装置の電気回路の一例を示すブロック
図である。環状電磁石2の各磁極2a、2bに巻回され
た各コイル3a、3bには、位相が夫々π/2異なって
発振器51より発せられる交流電流(Imsinωt 
、Im cosωt)が夫々パワーアンプ52゜53を
介して供給され、環状電磁石2の中心部には経時的にそ
の方向が変化する回転磁場が形成される。また環状ソレ
ノイド5,5には直流電源54からの直流電流がパワー
アンプ55にて増幅されて供給され、鋼管1の外周面に
軸方向磁場を形成する。
なお環状ソレノイド5,5の励磁電流としては直流電流
に限らず交流電流でもよい。
各センサホルダ45内に設けられた各磁場検出器4ば鋼
管1の外周面上に存在する周方向及び軸方向の割れ状の
疵に起因する漏洩磁場と、回転磁場により誘起される渦
電流が鋼管1の外周面に存在するピント状の表面疵によ
り乱れた場合に起こる磁場の乱れとを検出し、各検出信
号は、ブラシ48及びスリップリング47を介して各増
幅器56に夫々与えられて増幅され、コンパレータ57
に入力される。コンパレータ57ば各増幅器56の出力
信号、換言すれば各磁場検出器4の出力信号を比較し、
両信号の差が有害疵と判断されるレベルの場合にはマー
カ58にて鋼管1の疵位置にマーキングを施す。
また各増幅器56の出力信号は、レコーダ59に入力さ
れ各磁場検出器17の検出信号を記録する。
斯く構成された本発明装置においては、モータ40を回
転駆動させてドラム31内の筒体38を回転させておき
、鋼管1を搬送すると、各センサホルダ45の下面は鋼
管1の外周面に当接し、筒体38の回転と鋼管lの搬送
と相俟って鋼管1の外周面上をスパイラル状に移動して
鋼管lの表面疵の探傷を行う。この場合、各センサホル
ダ45は板バネ46により鋼管1の中心方向に押圧され
るので各センサホルダ45は鋼管1の外周面に確実に当
接することになり、鋼管lの細かい振動、曲がり等にも
確実に追従する。
なお上述の実施例においては磁場検出器を中心対称に一
対設ける構成としたが、これに限らず、−個だけまたは
2個以上設ける構成としてもよい。
以上詳述したように本発明は長手方向に搬送される円形
断面の被検査材の搬送域に設けられ、被検査材の中心対
称に夫々対設された2組の磁極により相互に直交する磁
場を発生させる交流磁場発生器と、被検査材を軸方向に
磁化する磁場発生器と、被検査材の外周面に沿って回転
する磁場検出器とを具備したものであるので被ネ★森林
の全周に亘、る探傷が、欠陥の性状1種類とは関係なり
、−回で高精度かつ高密度で行え、また探傷作業の高効
率化が図れる等本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は磁粉探傷法の説明図、第3図は原理
説明のための模式図、第4図はその説明図、第5図は従
来装置の模式図、第6図は本発明装置の模式図、第7図
、第8図、第9図(i)〜(iv)はその説明図、第1
0図は本発明装置の一部破断正面図、第11図はその縦
断面図、第12図は本発明装置の電気回路のブロフク図
である。 1・・・鋼管 2・・・環状電磁石 2a、2b・・・
磁極3a、3b・・・コイル 4・・・磁場検出器 5
・・・環状ソレノイド 31・・・ドラム 38・・・
筒体 40・・・モータ 45・・・センサホルダ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、長手方向に搬送される円形断面の被検査材の搬送域
    に設けられ、被検査材の中心対称に夫々対設された2組
    の磁極により相互に直交する磁場を発生させる交流磁場
    発生器と、被検査材を軸方向に磁化する磁場発生器と、
    被検査材の外周面に沿って回転する磁場検出器と を具備することを特徴とする探傷装置。
JP58102274A 1982-06-14 1983-06-07 探傷装置 Granted JPS59226858A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58102274A JPS59226858A (ja) 1983-06-07 1983-06-07 探傷装置
US06/502,547 US4602212A (en) 1982-06-14 1983-06-09 Method and apparatus including a flux leakage and eddy current sensor for detecting surface flaws in metal products

Applications Claiming Priority (1)

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JP58102274A JPS59226858A (ja) 1983-06-07 1983-06-07 探傷装置

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