JPS60146148A - 渦流探傷装置 - Google Patents

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、鋼管や帯鋼の金属壁表面或は表面近傍に存在
するクラック、腐蝕等の欠陥を検出する探傷装置の改良
に関する。

従来金属壁の欠陥を検出する為に、電磁誘導コイルを用
いた渦流探傷装置が広く使用されている。

これは、コイルに高周波電流を通じ、該コイルを検査面
」−に接近させると、コイルから生じる高周波交番磁界
が金属壁に渦電流を生起させ、この渦電流の影響によっ
てコイルに生じる逆起電力をブリッジ回路等によって検
出するものである。検査面の欠陥位置ては渦電流が乱れ
てこれが逆起電力の変化となって現われるから検査面の
欠陥を検出することが出来る。

この検査法では、検査面とコイルとのｈ’ｌ　ｒ４１＋
（リフトオフ）を一定に保つ必要があり、もしリフトオ
フが変動するとコイルの誘起電圧は検査面の欠陥とりフ
トオフの変動とによって同時に影響を受け、両者の判別
が出来なくなる。しかしながら、実際の探傷検査に於て
はコイル或は試験材を移動さぜながら探傷を行なってい
るから、リフトオフを厳密ζこ一定に保つことは甚だ困
ガ［である。コイルの出力信号の中から、リフトオフ変
化が出力信号に及ぼす影響を除去し傷信号のみを分離す
べく、従来はコイルから得られる（８号に対し同期検波
器によって位相解析を施し、傷信号のみを取り出す方法
が用いられている。この方法の原理を第５図で説明する
。励磁コイルの励磁高周波信号を位相基準信号ＶＸとし
てＸ軸にとり、これに直交する方向の信号ｖｙをｙｉＩ
ｑｌＩとする電圧平面に於て、欠陥のない検査面をプロ
ーブが走査しているときのりフトオフの変動のみに起因
するコイルの出力Ｖｔは、Ｘ軸から位相θだけずれた４
二：“（姑位相の方向に生じる。この標準位相θの方向
は、プローブ或は検査面の振動、金属壁の材質の不均一
等の外的要因によっては変らず、コイル出力■ｔは標準
位相θの方向で増減するのみである。しかし検査面に欠
陥があるときのコイル出力Ｖｏは位相が微小角度ｄθだ
け偏倚する。従って標準位相の方向を９０°移相した方
向のａ　−ａ線へ投影される出力ｖＯの成分ｉを検出す
ることにより欠陥を検査出来るのである。ところが、欠
陥位置での出力ＶＯの偏倚角度ｄθは極めて小さい為、
投影された成分ｉの測定誤差が大となって、位相解析の
精度が悪く信頼性に欠ける問題があった。

〔目　的〕

本発明の目的は、前記問題を解決し、信頼性の制い検査
結果が得られる渦流探傷装置を提供することである。

〔構　成〕

本発明の構成は、高周波交番磁界を発生する励磁コイル
（３）と、該励磁コイル（３）の内側へ同心に配置した
小径の欠陥検出コイル（２）と、前記励磁コイル（３）
の外側へ同心に配置した大径の距離検出コイル（４）か
らなる渦流探傷プローブを、その軸心か検査面に対して
垂直となる様に検査機台に装備する。

該プローブには、励磁コイル（３）に、１１４周波電流
を供給すると共に欠陥検出コイル（２）及び距離検出コ
イル（４）に生じる誘起電圧の変化から欠陥の存在に起
因する傷信号及びリフトオフの変動に起因する距離信号
を取り出す信号処理回路が接続されている。

〔作　用〕

渦流探傷プローブの励磁コイル（３）に信号処理回路か
らの高周波電流を受けて高周波交番磁界を発生し、検査
面に渦電流を発生させつつ検査面上に所定の高さで保持
されて検査面を走査する。検査面の欠陥箇所」１方をプ
ローブが通過すると渦電流に乱れと低下が生じ、欠陥検
出コイル及び部側検出コイルの誘起電圧に変動を起たす
。この際、欠陥検出コイル（２）は小径に形成されてい
るので、リフトオフの変動や欠陥の存在に敏感に６反応
し、傷信号と距離信号が混在した信号を出力するが、距
離検出コイル（４）は大径に形成されているので、検査
面の小さな欠陥には殆んど影響されず、その人径面積内
の平均値に反応し、主に距離信号を出力する。信号処理
回路は欠陥検出コイルの出力信号から傷信号を取り出す
と共に、距離検出コイルの出力信号から距離信号を取り
出す。

〔特有の効果〕

本発明の渦流探傷装置に於ては、励磁コイルを渦電流発
生に、欠陥検出コイルを探傷に、距離検出コイルをリフ
トオフ変動の測定に専用するので、各コイルを夫々の目
的に応じた最適寸法に形成することが出来る。この結果
、欠陥検出コイルからは充分な感度で傷信号が得られ、
距離検出コイルからは欠陥の存在による影響を殆んど受
けない距離信号のみが得られる。従って、例えば位相解
析によって欠陥検出コイルの出力信号から傷信号を分離
する場合、位相解析の精度が悪く欠陥検出コイルから得
られた傷信号に距離信号が混入しても、距離検出コイル
から得られた距離信号との比較によって傷信号の識別が
可能である。この識別は、両信号の波形を目視比較する
ことによっても可能であるが、例えば減算回路を用いて
欠陥検出コイルからの傷信号に距離検出コイルからの距
離信号による補正を加えればより精度の１団い傷信号が
得られる。或は、プローブを検査機台に昇降０工能に支
持し、距離検出コイルの距離信号によってリフトオフが
一定になる様にプローブを昇降制御すれば距離信号は一
定値となって変動せず、欠陥検出コイルの出力信号はり
フトオフの変動による影響を殆んど受けないので、信号
処理回路を経て得られた傷信号は精度の高いものとなる
。

以下図示する実施例に基ついて本発明を１（１；述する
。

第１図は大口径の鋼管＋６０＋の内面を検査する為、本
発明の渦流探傷装置を自動走行台車（５）上に装備して
実施した状況を示している。自動走行台車（５）は車体
の両側に夫々駆動車輪やキャタピラを具え、鋼管（ＧＯ
）中ヘセットされて遠隔操縦によりｎ１１後進、停止す
るものである。

自動走行台車（５）の前部には後述するアーム駆動機構
（８）が装備され、該機構によって探傷プローブ（１）
が検査面に対し昇降可能に保持されている。プローブ（
１）からの出力信号は信号処理器（５５）に送られて傷
信号と距離信号が抽出され、該傷信号は信号変換器（５
３）で光信号に変換された後、光通信捕ファイバーケー
ブル（７■を介してモニター室内の中央処理装置（７）
へ伝送される。光信号はここで再びアナログ傷信号に変
換され、最終的にデータ表示装置（７１１及びデータ記
録装置（７２１に接続されて、検査結果が画面に写し出
されると同時に磁気テープに記録される。一方、前記距
離信号はアーム駆動機構（８）に送られて、後述の如く
プローブ（１）のりフトオフを一定に制御する。

第２図（ａ）　（ｂ）はアーム駆動機構（８）の正面図
及び側面断面図である。渦流探傷プローブ（１）は、ね
じ軸（８３）を有するアーム（（至）の下端に固定され
、該ねじ軸は従動かさ歯車■の中央に設けられたナツト
部に噛合し、原動かさ歯車（８１）が回転することによ
って上下動を行なう。原動かさ歯車（８１１は台車（５
）上に固定されたステッピングモータ（８０）によって
正逆に回転駆動され、該ステッピングモータ（イ）は前
記の信号処理器から得られる距離信号の信号量に応じて
通電される。又、前記ねじ軸（８３）はアーム揺動用モ
ータ（８４１の駆動によって鋼管＋［ｉｏｌの中心を回
動中心として所定角度範囲て正逆に回動し、プローブ（
１）を揺動せしめる。この結果、プローブ（１）は検査
面（６）から一定高さく５〜１０Ｍ）に保持されつつ管
周方向に毎分２１０乃至４００回の速い揺動を行ない、
同時に台車（５）が毎分約４　ｍの速度で進行すること
によって検査面を走査する。

渦流探傷プローブ（１）は第３図に示す如く、小径の欠
陥検出コイル（２）と、該検出コイルよりも大径の励磁
コイル（３）と、該励磁コイルよりも史に大径の距離検
出コイル（４）を同心に配備し、夫々ホルダー（Ｉｌｌ
　（１２＋　（１３１に固定して一体化し、アーム（５
）の下端に取付けたものである。欠陥検出コイル（２）
はフェライトコア（ｌＯ）を鉄心として有し　’＋ＩＪ
及的に薄く形成して感度を高めている。プローブの＼１
１均直径は約１０ｍｍである。

プローブ（１）は検査面（６）上に高さＬ（５〜１０馴
）で保持されつつ、矢印の方向に移動して検査面を走査
し、検査面（６）にクラック、腐蝕等の欠陥（６１）が
存在すると、後述の如くこれを検出する。

信号処理器（至）の電気回路のブロック図を第４図に示
す。励磁コイル（３）には発振器ｔｎから高周波電流が
供給される。これによって検査面（６）に渦電流が生じ
、欠陥検出コイル（２）及び距離検出コイル（４）には
この渦電流による誘起電圧が発生する。欠陥検出コイル
（２）に生じる誘起電圧変化は第１差動増幅器（２０）
によって増幅され、第１同期検波器Ｑｌ＋に入力される
。一方、距離検出コイル（４）に生じる誘起電圧変化は
第２差動増幅器（４０）によって増幅され、第２同期検
波器（４１）に入力される。発振器（３ｏ）からの間層
波信号は第１移相器（３１）及び第２移相器国に導かれ
、第２移相器（（財）は該高周波信号を第５図に示す標
賭位相θだけ移相して標準信号を出力し、第１移相器（
３１）は該高周波信号を第２移相器の出力信号から更に
９０°偏倚した方向（図中ａ　−ａの方向）まで移相し
て移相標準信号を出力する。

第１移相器（３１）及び第２移相器国からの出力信号は
夫々第１同期検波器（２１）及び第２同期検波器（４１
１に制御信号として入力される。第１同期検波器（２１
）は第１移相器（３１）の制御によって第５図に示すコ
イル出力Ｖｏの制御信号方向、即ちｎ　ａ方向の成分篩
（傷信号）を出力し、第２同期検波器（４１）は第２移
相器（３２）の制御によりコイル出力■０の制御信号方
向、即ち標準位相方向の成分（距離信号）を出力する。

第１同期検波器（２１）からの傷信号は、第４図に示す
第１信号処理部（２２）に於てリニアライズ及びゲイン
コントロール等の較正が施され、信号変換器（５３）で
光信号に変換された後、中央処理装置（７）へ送られる
。一方、第２同期検波器（４１）からの距−１１１伯号
は、第２信号処理部（４２）に於てアーム駆動機構（８
）に対する駆動信号に変換される。該駆動信号は設定リ
フトオフと実際のリフトオフとの偏差に対応する信号量
を有し、アーム駆動機構（８）・＼送られて信号量に応
じてステッピングモータに通電し、プローブのリフトオ
フを設定リフトオフに保つ様に制御する。この結果、リ
フトオフは一定となり、欠陥検出コイルの出力信号に含
まれる距離信号は変動しないから、傷信号の変動のみが
出力され、−位相解析の精度が向上する。

尚、本発明は鋼管の探傷検査に限らず、帯鋼表面の探傷
にも適用出来るのは勿論であって、この場合、往復振動
するプローブに対し、帯鋼を相対的に移行させることに
よって検査面を走査することか出来る。又、信号処理器
の電気回路は第４図に示すものに限らず、距離信号はロ
ーパスフィルターによって、傷信号はバイパスフィルタ
ーによって取り出すフィルター回路を用いても可い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を鋼管内面の探傷検査に実施した例の側
面図、第２図＋ａ）　（ｂ）は第１図に示す実施例のア
ーム駆動機構の正面図及び側面断面図、第３図は渦流探
傷プローブの拡大断面図、第４図は信号処理器の電気回
路を表わすブロック図、第５図は同期検波による位相解
析の原理を説明する電圧平面を示す。 （１）・・・渦流探傷プローブ （２）・・・欠陥検出コイル　（３）・・・励磁コイル
（４）・・・距離検出コイル　（６）・・・検査面（８
）・・・アーム駆動機構 （２１＋　（４１）・・・第１及び第２同期検波器＋３
１＋’（３２）・・・第１及び第２移相器出願人　久保
１０鉄工株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　高周波交番磁界を発生する励磁コイルと、該励磁コ
   イルの内側へ同心に配置した小径の欠陥検出コイルと、
   前記励磁コイルの外側へ同心に配置した大径の距副検出
   コイルとからなる渦流探傷プローブをその軸心か検査面
   に対して垂直となる様に検査機台に装備し、該ブｌコー
   プには、励磁コイルに高周波電流を供給すると共に欠陥
   検出コイル及び距ｐ１１［検出コイルに生じる誘起電圧
   の変化から欠陥の存在に起因する傷信胃及びリフトオフ
   の変動に起因する距剛信ｆｊを取り出す信号処理回路が
   接続されていることを特徴とする渦流探傷装置。 ■　信号処理回路は同期検波器と、該検波器に接続され
   て制御信号を送る移相器を具え、欠陥検出コイルは第１
   移相器によってその出力信号中のりフトオフの変動によ
   る信り位相に対し≦ＪＯ’移相した方向の成分（傷信号
   ）を出力する第１同期検波器に接続され、一方距離検出
   コイルは第２移相器によってその出力信号中のりフトオ
   フの変動による信号位相方向の成分（距離信号）を出力
   する第２同期検波器が接続されている特許請求の範囲第
   １項に記載の渦流探傷装置。