JPS62191758A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検査材に存在する欠陥等を非破壊。

非接触にて検査する探傷装置に関し、更に詳述すると被
検査材の表層、内部を同時に検査できる探傷装置を提供
するものである。

〔従来技術〕

被検査材が例えば高温の金泥材である場合、この金属材
を非破壊検査するには、非接触検査が可能な電磁超音波
探傷装置又はパルス渦流探傷装置にて行っていた。これ
は、金属材が高温であると適当な接触媒質（一般に水、
油が用いられる）がなく、このため接触媒質を金属材と
の間に介在させて探傷探傷する接触型の超音波探傷装置
を用いることができないことに依る。

上記電磁超音波探傷装置は、第３図に示す如く探傷セン
サ２２に内蔵された直流電磁石２３により、探傷センサ
２２と適長離隔させである被検査材１に静磁項八を作用
させる。そして、静磁場Ａが及ぶ被検査材１の部分に対
向させた送信コイル２５に高周波のパルス電流を印加し
て被検査材１の表面に誘起される渦電流Ｂとにより、そ
の表面にパルス的に電磁力Ｆが作用しくフレミングの左
手の法則）、この電磁力Ｆにより超音波が誘起される。

この超音波が被検査材１中を厚み方向に伝播し、内部の
欠陥等にて反射し、探傷センサ２２に内蔵した受信コイ
ル２６にて上記と逆の作用（フレミングの右手の法則）
にてパルス状の電圧が受信コイル２６に誘起され、これ
により探傷用の超音波信号を受信する（特開昭５７−２
０３９４９号等）。

一方、パルス渦流探傷装置は、第４図に示す如く被検査
材１より適長離隔させて送信コイル３５と受信コイル３
６とを臨設してあり、送信コイル３５にパルス電流を通
電し、被検査材１にパルス電磁場を発生させて被検査材
１中の欠陥により生ずる渦電流の乱れを空間磁場の変化
として受信コイル３６にて検出するものである（　”　
Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　Ｐｕ１ｓｅｄＥｄｄｙ−Ｃｕ
ｒｒｅｎｔ　Ｔｅ５ｔ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｗｉｔｈ
　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉ−ｇｎａ　Ｉ　　八ｎａｌｙｓ
ｉｓ、　　”　Ｅｄｄｙ−Ｃｕｒｒｗｎｔ　　Ｃｈａｒ
ａｃｔｅｒｉｚａｔｉ−ｏｎ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ　ａｎｄ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ、　ＡＳＴＭ　ＳＴ
Ｐ　７２２＋Ｇｅｏｒｇｅ　Ｂｉｒｎｂａｕｍ　ａｎｄ
　Ｇｅｏｒｇｅ　Ｆｒｅｅ、　Ｅｄｓ、、　Ａｍｅｒ−
４ｃａｎ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　
ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　１９８１＋ｐｐ、　３
８７〜３９７．）。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

前記電磁超音波探傷装置による場合は、超音波を発生せ
しめるべく強大なパルス電流を送信コイル２５にｉｉｍ
電するので、送信コイル２５にて発生するパルス電磁場
が電磁誘導現象により直接同時的に受信コイル２６にて
受信される。この受信信号の電圧は、欠陥によって反射
した超音波の受信電圧に比して著しく大きいので、受信
コイル２６はパルス電流が通電されて少しの期間不感帯
となる。このため被検査材１表層部の欠陥からの時間遅
れが少ない超音波を受信しても実質的に不感帯内の信号
となり、表層部を探傷できなかった。

また、一方のパルス渦流探傷装置による場合は、連続波
を用いる場合に比べて瞬時の電力レヘルを著しく増大さ
せ得るので連続波に比して表層部深部の情報を得ること
が可能であるが、表皮効果により被検査材１中で電磁場
強度が急激に減衰し、これにより欠陥検出は表層に雨足
されていた。

従って、従来にあっては１つの探傷装置では被検査材の
表層部と内部とを同時に探傷できず、電磁超音波探傷と
パルス渦流探傷とを夫々１回、つまり表層と内部とに分
けて２回行う必要があり、探傷に時間が掛かり過ぎてい
た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、電磁
超音波により探傷する方式を用いて被検査材に静磁場と
渦電流とを与え、これにより生ずる超音波にて内部探傷
を行い、また上記渦電流を生せしめるに必要なパルス電
流の影響を受けず、静磁場の存在しない部分に受信コイ
ルを別に設けてこれにて表層欠陥に基づく渦電流の乱れ
を空間磁場の変化として検出することにより、厚み方向
全域を同時に探傷できる探傷装置を提供することを目的
とする。

本発明に係る探傷装置は被検査材に臨設してこれに静磁
場を作用せしめる電磁石又は永久磁石と、前記静磁場が
作用する被検査材部分に臨ませて設けてあり、パルス電
流を通電して該被検査材部分に渦電流を誘起させる送信
コイルと、前記静磁場内に設けてあり、静磁場と渦電流
とにより被検査材内に生じた電磁超音波の反射波を検出
する受信コイルと、前記静磁場外に設けてあり渦電流の
変化を検出する第２の受信コイルとを具備することを特
徴とする。

〔作用〕

本発明は、電磁石又は永久磁石により被検査材に静磁場
が作用し、またパルス電流が通電される送信コイルにて
渦電流が誘起するため、静磁場と渦電流とにより被検査
材に超音波が発生するから、この反射波を前記受信コイ
ルにて検出して内部を探傷し、また同時に渦電流の変化
を前記第２の受信コイルにて検出して表層部を探傷する
。

〔実施例〕

以下に本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明の実施例を示す模式的側面図であり、図
中２は電磁超音波発生部を示す“。電磁超音波発生部２
は被検査材たる高温の鋼板１を直流磁化すると共に鋼板
１表面に誘導電流を発生せしめ、また鋼板１表面の電流
を検出するものであり、その下側を鋼板１が長手方向（
白抜矢符方向）に移送されている。

発生部２の磁化装置は、上下方向を軸長方向とする天蓋
付円筒体の軸心部にその内径よりも相当小さい外径の円
柱部３ａを有した鉄心３及び円柱部３ａの上側部に外挿
された励磁コイル４からなり、鉄心３の円筒体下端部と
円柱部３ａ下端部とで挟まれた開口３ｂは鋼板１に向け
られてあって、励磁コイル４には図示しない直流電源が
接続されている。

したがって、鉄心３の開口部３ｂを形成する円柱部３ａ
と円筒体とが磁極となって鋼板１の開口部３ｂに対向す
る部分に、円柱部３ａ直下を中心とする放射状の直流磁
界たる静磁場を作用させる。なお、鉄心３．励磁コイル
４の替わりに永久磁石を用い（もよい。開口部３ｂには
上側にリング状の送信コイル５が、下側にそれと同一径
であってリング状の超音波検出用受信コイル６とが夫々
の軸心を円柱部３ａの軸心に一致させた状態で配されて
いる。

このため受信コイル６は静磁場内にあり、静磁場の’３
３　’Ｊを受ける。送信コイル５にはパルス電流発生回
路８が接続されてあり、パルス電流が与えられるように
なっており、受信コイル６にて検出した信号は内部欠陥
検出回路９へ与えられる。

前記パルス電流による影テを実質的に受けないように鉄
心３より適長離隔し、上記静磁場外の位置には、軸長方
向を上下に向けた渦電流検出用の受信コイル７が被検査
材１より適長離隔して設けられており、受信コイル７に
て検出した信号は表層欠陥検出回路１０へ与えられる。

このように構成された本発明に係る探傷装置による探傷
内容を以下に説明する。

前記励磁コイル４により直流磁界と上記パルス電流とは
それ自体公知の電磁超音波発生作用をなす。つまり励磁
コイル４による鋼板１のコイル５゜６の直下部分に前記
静磁場を与えておき、送信コイル５にパルス電流を印加
すると鋼板１の厚み方向の磁束が変化し、この磁束変化
に伴って鋼板１の表面に渦電流が発生する。この渦電流
と、予め与えておいた前記直流磁界の鋼板１表面に平行
な方向の磁界とによるローレンツ力が発生して鋼板１表
面と垂直な方向（フレミングの左手の法則）に変化する
歪が発生し、該歪は鋼板１の表面と垂直な方向に伝播す
る。即ち、鋼板１表面から縦波の超音波が発生する。こ
の超音波は鋼板１内を伝播し、鋼板１内の欠陥部で反射
し、受信コイル６が前述の如く静磁場にあるため、この
反射超音波は前述と逆の過程（フレミングの右手の法則
）により受信コイル６で渦電流により発生する誘起電圧
として検出される。検出された信号は内部欠陥検出回路
９へ与えられる。

このとき、表層の欠陥に基づいて生じる誘起電圧は、送
信コイル５に印加したパルス電流による電磁誘導現象に
て前述の如く検出されない。

また、受信コイル７が前述の如く設けられており、パル
ス電流の影言を実質的に受けないので、表層の欠陥によ
り前記渦電流が乱されて生じる空間磁場の変動が受信コ
イル７にて誘起電圧として検出され、検出された信号は
表層欠陥検出回路１゜へ与えられる。

第２図ｆａｔは送信コイル５へ通電するパルス電流の波
形例を示しており、このパルス電流を送信コイル５へ通
電すると、第１図に示すように鋼板１の表層部にある欠
陥Ｃ及び内部にある欠陥りより反射し、その反射波は受
信コイル６にて検出される。第２図（ｂｌは前記不感帯
を外れた欠陥りを実質的に検出した受信コイル６出力を
、また第２図（Ｃ１は渦電流の乱れによる空間磁場変動
により欠陥Ｃを検出した受信コイル７出力を夫々横軸に
時間をとって示している。

この図より理解される如く受信コイル６は不感帯のため
に表層部の欠陥Ｃを検出することはできないが、内部の
欠陥りを検出でき、また受信コイル７は内部の欠陥りを
検出できないが、表層欠陥Ｃを検出できる。したがって
、本発明による場合は、表層部と内部とを同時に探傷で
き、このため１回の探傷により鋼板１の厚み方向全域を
全長に亘って検出でき、探傷時間の短縮化を図ることが
できる。

なお、上記実施例では高温の鋼板を探傷しているが、本
発明はこれに限らず金属材料一般をその温度に拘わらず
に探傷できることは勿論である。

また、上記説明では探傷を行っているが、本発明は、こ
れに限らず厚み測定も行うことが可能である。つまり、
超音波は欠陥だけでなく裏面にても反射され、その反射
波と表面で発生じた超音波とが受信コイル６にて検出で
きるので、特に高温の金属材の厚みを測定できる。この
場合、薄肉材を対象とするときには不感帯の関係で肉厚
測定が困難であるが、パルス電磁場を直接検出する受信
コイル７を用いることにより、薄肉材であづても肉厚（
板厚）測定が可能となる。

更に、本発明は鉄心３の形状、受信コイル６の設置位置
についてはこれに限らず、所望の目的を達成できるよう
に適宜定めてもよい。

〔効果〕 以上詳述した如く本発明による場合、被検査材の厚み方
向全域を同時に探傷できるので、探傷時間を従来の２程
度と大幅に短縮でき、また特に高温の金属材の厚みを測
定できる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図は本発明
の実施例結果を示すグラフ、第３図、第４図は従来技術
の内容説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査材に臨設してこれに静磁場を作用せしめる電
   磁石又は永久磁石と、 前記静磁場が作用する被検査材部分に臨ま せて設けてあり、パルス電流を通電して該被検査材部分
   に渦電流を誘起させる送信コイルと、 前記静磁場内に設けてあり、静磁場と渦電 流とにより被検査材内に生じた電磁超音波の反射波を検
   出する受信コイルと、 前記静磁場外に設けてあり渦電流の変化を 検出する第２の受信コイルと を具備することを特徴とする探傷装置。