JPS60161555A - 金属表面の欠陥検出方法 - Google Patents

金属表面の欠陥検出方法

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JPS60161555A
JPS60161555A JP1667784A JP1667784A JPS60161555A JP S60161555 A JPS60161555 A JP S60161555A JP 1667784 A JP1667784 A JP 1667784A JP 1667784 A JP1667784 A JP 1667784A JP S60161555 A JPS60161555 A JP S60161555A
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JP
Japan
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defect
displacement
inspection
inspection surface
electromagnetic induction
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JP1667784A
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English (en)
Inventor
Takao Mihara
三原 孝夫
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/904Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents with two or more sensors

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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、金属管或は金属板の表面に生じる腐食、クラ
ック等の種々の欠陥を検出する方法に関する。
従来より金属表面の凹凸を測定する為に電磁コイルを用
いた変位検出装置が使われている。これはコイルに高周
波電流を通じ、該コイルを検査面上に接近させると、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、これによって生じる電磁エネルギーの損失を検
出するものである。該エネルギー損失は、金属壁の材質
や形状が均−であれば金属壁表面とコイルとの距離の関
数になるので、これを信号変換回路によって電圧値とし
て出力すれば金属壁表面とコイルとの距離を測定するこ
とが出来る。斯種装置、は例えば商品名「アナログセン
サー」として高精度のものが市販されており、容易に入
手出来る。
この装置の構成は、原理的には第4図に示す従来より公
知の自己誘導型渦流装置と同一であって、コイル■が変
位検出器(2)内に配備され、ブリッジ回路呟に組み込
まれて、発振器(21)から高周波電流が供給される。
コイル(2)のインピーダンスの変化はブリッジ回路(
22)によって不平衡電圧として取り出され、増幅器口
)で増幅された後、信号処理回路例で適当な信号処理が
施されて、変位検出器(2)と検査面(5)との距離り
に対応する信号が出力される。
検出器を正常な金属表面に密着せしめたときの出力電圧
をゼロに調節しておけば、検出器と検査面との距離りに
対して出力電圧は第6図に示す如く、一定の範囲内(例
えば約10聴以下)で極めて再現性の良好な線形関係を
有する。しかし、前記の範囲を越えると図示の如(線形
性が失なわれ、測定精度が低下する問題があった。
例えば、大口径の貨油管の内面を上記装置によって走査
して腐食部を検出する場合、腐食は管内底面に発生し易
いからここを重点的に検査する必要がある。この際、測
定精度を上げる為にはプローブの高さを、第6図の線形
性を有する範囲内に設定しなければならない。ところが
、管内底部にはスラッジの堆積や海水の残留があり、こ
の場合は検出器を壁面に接近させることが出来ないので
、測定可能範囲から外れることがあった。
又、第7図は、横軸に検出プローブの直径dに対するド
リルホール状欠陥の内径りの比D/dをとり、縦軸にプ
ローブ出力の全出力に対する割合(%)をとった場合の
変位検出器の出力変化を表わすグラフであるが、このグ
ラフから明らかな様に欠陥の内径りが検出プローブの直
径dよりも小さくなると出力が低下する問題があった。
従って、変位検出装置は比較的大きな欠陥を定量的に検
出するには好適であるが、スラッジ等が覆っている検査
面や微細な欠陥を有する検査面に対しては不向きと言え
る。
金属壁の欠陥を検出する方法には、上記の変位検出装置
を用いる方法の他に、渦、流探傷法がある。
この方法も変位検出装置と同様に電磁誘導コイルを用い
たものであるが、コイルが検査面上を移動する際、欠陥
箇所で生じる渦電流の乱れと低下を検出することによっ
て欠陥を検出する点が変位検出装置と異なる。
第5図は同一の形状寸法を有する一対の電磁誘導コイル
+31 F4+を用いて自己比較型の渦流探傷装置を構
成し、検査面(5)の欠陥(6)を検出している様子を
示す。両コイル+3+ +4)は、検査面の正常箇所と
欠陥箇所に跨る様にプローブ中に互いに適当な間隔をお
いて配備されると共にブリッジ回路(32)に組み込ま
れ、該ブリッジ回路には発振器(31)から高周波電流
が供給される。ブリッジ回路(32)に於て取り出され
た両コイルの誘起電圧の差は増幅器(謙で増幅された後
、信号処理回路(圓に入力され、ここでAC−DC変換
やゲインコントロールが施されて表示装置や記録装置に
出力される。
上記の検査装置に於ては、図示の如く、一方のコイルが
検査面(5)の欠陥箇所上方にあり、他方のコイルが正
常な検査面上にある場合に、両コイルにインピーダンス
の差が生じてブリッジ回路の平衡が崩れるので、この不
平衡を取り出すことによって欠陥が検出されるのである
。ところが、両コイルが夫々異なる欠陥箇所上方に来た
場合や、腐食による減り内部等の様に走査方向に長い欠
陥検出方法こ来た場合は、両コイルが相殺作用して正確
な出力信号が得られない。
〔目 的〕
本発明の目的は、検査面をスラッジ等の障害物が覆って
いる場合にも、欠陥の大小に拘らず、欠陥を迅速且つ正
確に検出することが出来る金属表面の欠陥検出方法を提
供することである。
〔原 理〕
本発明は、従来は2つの電磁誘導コイルを適当な間隔を
おいて並列配備している自己比較型渦流探傷器の両コイ
ルを、互いに密に並列配備すると共に、これを前記変位
検出器に装備して、検査面の走査を行なうものである。
これによって前記欠陥は、その深さが変位検出器によっ
て定量的に検出されると共に、その両端のエッヂ部の位
置が一対の電磁誘導コイルのインピーダンス差によって
正確に検出されるので、板金変位検出器の設定位置が高
くて信頼性が低下したとしても、欠陥形状の把握が可能
となるのである。
〔構 成〕
本発明の構成は、変位検出器(2)に具えたコイルのイ
ンピーダンスの変化を検出することによって変位検出器
(2)と検査面(5)との距離の測定が可能な変位検査
装置の前記検出器(2)に対し、互いに密に並列配備さ
れた一対の電磁誘導コイル+3) (4)を近接装備し
て一体の欠陥検出装置(1)を形成し、該装置を検査面
(5)上に垂直に保持して相対移動させ、前記変位検出
装置(2)によって検査面(5)の欠陥深さを定量的に
測定すると同時に、前記の一対の電磁誘導コイルのイン
ピーダンス変化の差を電圧変化として取り出すことによ
り、検査面の凹凸の段差部を検出し、金属面の異常を表
示するものである。
〔作 用〕
検査面(5)の欠陥の開口面積が比較的狭い場合には、
変位検出器(2)の出力信号のレベルが低下して変位検
出器のみによっては欠陥の検出が困難となるが、一対の
電磁誘導コイル(3)(4)の何れか一方が欠陥上方に
来た時点で両コイルにはインピーダンスの差が生じるの
で、欠陥が微細なものであってもこの検出が可能である
又、2つの欠陥が並んで存在している場合であっても、
一対の電磁誘導コイル(3) (4)は互いに密に並列
配備されているから、両コイルが相殺作用する可能性は
低い。
検査面(5)の欠陥の開口面積が比較的広い場合には、
一対の電磁誘導コイル(31(4)の何れか一方のコイ
ルが欠陥に差し掛かった時、両コイルにはインピーダン
スの差が生じるから欠陥の走査線上に於ける始点と終点
が検出される。両コイル(3) (4+は互いに密接配
備されているので、欠陥の始点及び終点は夫々出力信号
中に於てエッヂ部の鋭さに応じた高さのピークとなって
鮮明に現われる。ところが、欠陥の中央部では両コイル
が互いに相殺作用して、出力信号が低下し、正常な検査
面との区別がつかない場合が生じる。しかし1.変位検
出器(2)が欠陥の深さに対応した出力信号を出し続け
ているので、両方の出力信号を照合することにより、欠
陥の正確な形状寸法を知ることが出来る。
検査面上にスラッジ等の障害物があって、欠陥検出装置
(1)を検査面(5)に接近させることが出来ない場合
は、変位検出器(2)の測定精度が低下して変位検出器
(2)の出力信号のみでは、欠陥と単なるリフトオフや
材質の緩やかな変化との区別がつかない場合が生じるが
、この場合であっても一対の電磁誘導コイル(3+ (
4)のインピーダンスの変化によって欠陥の両端のエッ
ヂ部が検知されるので、欠陥の存在を見逃すことはない
〔特有の効果〕
本発明の欠陥検出方法によれば、欠陥の大小にかかわら
ず欠陥の形状寸法を知ることが出来、然も検査面をスラ
ッジ等の障害物が覆っている場合にも欠陥を正確に且つ
迅速に検出出来る。
又、本発明は例えば市販の変位検出装置と公知の自己比
較型渦流探傷装置を組み合わせることによって容易に実
施出来る。
以下図示する実施例に基づいて、本発明を具体的に説明
する。
第1図は出願人が既に提案している管の検査装置(特開
昭58−26256参照)を用いて本発明を実施してい
る図であって、走行機構(71)を具えた機台(70)
に揺動棒(7)を枢支し、該揺動棒の先端に欠陥検出装
置(1)を装備して液体移送管(閏)の内部に配置し、
揺動棒(7)を揺動させながら機台(70)を走行させ
て検査面(5)を検査している。機台(70)は揺動棒
揺動中は停止しており、検出装置の走査端にて揺動棒が
停止した後に変位検出器の直径分だけ前進する。機台(
70)には欠陥検出装置(1)から検査信号を取り出す
信号処理装置(72)と、該検査信号を光ノクルス゛信
号に変換する信号変換装置Q3が搭載され、光パルス信
号は光フアイバーケーブルff41を介して、モ°ニタ
ー室に配置された中央データ処理装置(75)に送られ
る。光パルス信号はここで適当な信号変換が施されて欠
陥信号は抽出され、その波形がCRT(76)に表示さ
れる。
欠陥検出装置(1)は第2図に示す如く、変位検出器(
2)と一対の電磁誘導コイル(3) (4+を揺動棒(
7)の揺動方向(図中矢印方向)に−列に、互いに近接
させて配備すると共に、変位検出器(2)と一方のコイ
ル(3)トノ間及び両コイル+31 (4+の間には磁
気絶縁が施されている(図示せず)。本実施例では変位
検出器(2)には、商品名「アナログセンサー」として
市販されている高精度変位センサーを用いた。該検出器
は測定範囲が約10調以下であって、1閣当り1ボルト
の出力電圧が得られる。又、出力インピーダンスは10
0Ωである。
一対の電磁誘導コイル+31 (41は、第5図に示す
自己比較型の渦流探傷装置と同一構成の電気回路に接続
されて、両コイルのインピーダンスの差が取り出される
のであるが、両コイルは可及的に互いに接近させて配備
される点で、従来の装置と異なる。本実施例では平均直
径15mmのコイルを中心軸の間隔が171111+1
となる様に配備した。
第3図は、主に腐食による比較的開口面積の広い欠陥(
62)と2つのクラック状欠陥(63) (83)を有
する検査面(5)を、本発明の欠陥検出方法によって検
査したときの出力信号の変動を例示している。
第3図ta+は、欠陥検出装置(1)中の変位検出器(
2)からの出力信号を示し、第3図(b)は一対の電磁
誘導コイル+3) (4)からの出力信号を示す。開口
面積の広い欠陥(62)に対しては第3図(a)に於て
、欠陥検出装置(1)から欠陥底部までの距離Xに相当
する信号Vxが得られており、欠陥の無い検査面上での
出力vOを差し引くことによって欠陥深さyを知ること
が出来る。第3図(b)に於ては、欠陥両端のエッヂ部
160) (611に対してそのエッヂの鋭さに対応す
る出力Vh、Viがピークとなって現われており、第3
図(a)と第3図(blを照合すれば欠陥全体の形状寸
法をより正確に知ることが出来る。一方、クラック状の
欠陥(63) (631に対しては、第3図(a)に於
て殆んど反応が現われておらず、欠陥の存在が不明確で
あるが、第3図(b)に於ては欠陥+63) @3)の
夫々に対して欠陥深さに応じたピークが現われているの
で、欠陥を見逃すことはない。
尚、第3図(a) (b)に於て、欠陥検出装置(1)
の変位検出器(2)と、一対の電磁誘導コイル(3) 
+4)との位置ずれによって生じる両信号の位相差は予
め補正され、信号の同期化が図られている。
本実施例で用いた変位検出器(2)は測定限界が10+
nmであり、検査面(5)がスラッジ等に覆われて欠陥
検出装置(1)の保持高さを101+lI+1以上にせ
さるを得ない場合には、変位検出器からの出力信号は信
頼性の低いものとなるが、第3図(b)に示す一対の電
磁誘導コイルからの出力信号と照合することによって欠
陥の判別が可能になる。
本実施例では第3図(a) (blに示す如く欠陥検出
装置(1)から得られる2つの信号を単に目視比較する
ことによって欠陥の検出を行なっているが、両信号を更
に適当な演算回路を用いてその相関関係を定量的に調べ
たり、或は両信号を合成して1つの欠陥信号とすれば、
より信頼性の高い検査が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の欠陥検出方法を実施している様子を示
す説明図、第2図は欠陥検出装置の斜視図、第3図(a
) (b)は欠陥検出装置から得られる出力信号の変動
を示す図、第4図は単一型の渦流探傷装置の回路構成図
、第5図は自己比較型の渦流探傷装置の回路構成図、第
6図及び第7図は変位検出器の出力特性を示す図である
。 (1)・・・欠陥検出装置 (2)・・・変位検出器+
3+ +4)・・・電磁誘導コイル (5)・・・検査
面出願人 久保田鉄工株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■ 変位検出器に具えたコイルのインピーダンスの変化
    を検出することによって変位検出器と検査面との距離の
    測定が可能な変位検査装置の前記検出器に対し、互いに
    密に並列配備された1対の電磁誘導コイルを近接装備し
    て一体の欠陥検出装置を形成し、該装置を検査面上に垂
    直に保持して相対移動させ、前記変位検査装置によって
    検査面の欠陥深さを定量的に検出すると同時に、前記の
    一対の電磁誘導コイルのインピーダンス変化の差を電圧
    変化として取り出すことにより、検査面の凹凸の段差部
    を検出し、雨検出結果から検査面の異常を表示する金属
    表面の欠陥検出方法。 ■ 変位検査装置の検出器及び一対の電磁誘導コイルは
    一列に配備され、検査面上を配列方向に往復走査すると
    共に1走査毎に前記検出器の直径分だけ走査方向とは垂
    直方向に間歇的に前進させる特許請求の範囲第1項に記
    載の金属表面の欠陥検出方法。 ■ 走行機構を具えた機台に揺動棒を枢支し、該揺動棒
    の先端に欠陥検出装置を装備して検査の対象とする鋼管
    内に配置し、揺動棒を揺動させながら機台を走行させて
    鋼管内面を検査する特許請求の範囲第1項又は第2項に
    記載の金属表面の欠陥検出方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5441187A (en) * 1977-09-08 1979-04-02 Nippon Kokan Kk Device for detecting surface flaw of columnar or cylindrical metal

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5441187A (en) * 1977-09-08 1979-04-02 Nippon Kokan Kk Device for detecting surface flaw of columnar or cylindrical metal

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