JPS6221002A - ライニング管の厚み測定法 - Google Patents

ライニング管の厚み測定法

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JPS6221002A
JPS6221002A JP16092885A JP16092885A JPS6221002A JP S6221002 A JPS6221002 A JP S6221002A JP 16092885 A JP16092885 A JP 16092885A JP 16092885 A JP16092885 A JP 16092885A JP S6221002 A JPS6221002 A JP S6221002A
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lining pipe
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Masayoshi Iwasaki
岩崎 全良
Akio Suzuki
紀生 鈴木
Manabu Kotani
学 小谷
Yoshiro Nishimoto
善郎 西元
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、渦電流法によりライニング管のライナ厚や全
肉厚等の厚みを測定する方法に関し、特にジルコニウム
合金(以下、ジルカロイと称す)管の内面に純ジルコニ
ウムライナ層を形成した原子炉核燃料用の被覆管におけ
るライナ厚や全肉厚の測定等に好適に適用可能な測定法
に関するものである。
〔従来技術〕
原子炉運転の効率化のためには急激な出力上昇や下降が
不可欠であるが、従来のジルカロイ製の核燃料被覆管で
は、急激な出力変動があると応力腐食割れが懸念される
。そこで、ジルカロイ管の内面に極薄の純ジルコニウム
ライナ層を形成した被覆管が開発されている。このよう
な被覆管においては強度上の問題からライナ厚や全肉厚
が所定厚さを有していることが必要であり、そのために
これらの厚さを正確に測定する必要がある。
一般に、ライニング管のように2種以上の金属からでき
ている管の各層や全体の厚さの測定法としては、破壊的
測定法と非破壊的測定法があるが、破壊的測定法では管
の両端部の測定しかできず、管内面全面の測定が不可欠
な上記被覆管の場合には適用できない。非破壊的測定法
としては超音波法と渦電流法があるが、超音波法は、上
記被覆管においてはライナ層とジルカロイ部の境界面で
のエコー識別が極めて困難であるため適用できない。一
方、渦電流法はジルコニウムライナ層の導電率(1/ρ
、ρ=50μΩ・cm)とジルカロイ部の導電率(1/
ρ、ρ=70μΩ・cm)の差を利用することによって
ライナ厚や全肉厚の測定が可能である。即ち、渦電流法
の原理は、交流電流を流したコイルを金属表面に近接さ
せることにより金属表面に渦電流が流れ、その渦電流に
よって誘導磁場が誘起されてコイルのインピーダンスが
変化するため、このインピーダンスの変化量によって金
属表面の情報を得ることができるということであり、ラ
イニング管のライナ厚の変動によってインピーダンスが
変化し、また全肉厚の変動によってもインピーダンスが
変化することも周知のことであり、これによってライナ
厚や管の全肉厚を測定することが原理的には可能である
このような渦電流法によるライナ厚の具体的な測定法の
一例として、特開昭59−67405号公報に開示され
たものがある。これはコイルと管内面との間の空隙(以
下、リフトオフと称す)の変動に起因するコイルインピ
ーダンス変化方向のインピーダンス成分vyとそれに直
交する方向のインピーダンス成分Vxを求め、Vxから
、あるいはVxをvyで補正したものからライナ厚を求
めている。
しかしながら、この方法ではリフトオフ変動に起因する
コイルインピーダンス変化方向を決める際にリフトオフ
を機械的に一定量変化させる必要があり、この点に問題
がある。即ち、リフトオフ変動によるインピーダンス変
化方向を正規化インピーダンス平面で示した第7図にお
いて、リフトオフ変動量が100μmのときにはA−B
方向、リフトオフ変動量が200μmのときにはA−C
方向がそれぞれリフトオフ変動によるインピーダンス変
化方向となり、リフトオフ変動量によってコイルインピ
ーダンス変化方向が変化してしまい、上記Vx −’J
 yの方向の決定が不正確になるという問題がある。ま
た、第8図に示すようにリフトオフ変動量に対してイン
ピーダンス変化量が非線形に変化し、これによってもリ
フトオフ変動量によってインピーダンス変化方向が変化
することが察知される。従って、リフトオフ変動量によ
りインピーダンス変化方向を決める際にリフトオフ変動
量を一定にしなければライナ厚を正確に求めることはで
きないが、実際上、リフトオフ変動量を機械的に一定量
変化させることは極めて困難である。また、リフトオフ
量を算出してライナ厚を補正することも示されているが
、ライナ厚を正確に算出するには実際のライニング管に
おいて当然発生するライナ層やジルカロイ部の導電率の
変動をも考慮する必要があるが、この公報では無視され
ている。さらに、この方法ではライナ厚と全肉厚の測定
を同時に行うことも当然不可能である。
〔発明の目的〕
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
ものであって、ライニング管のライナ厚を管内面側から
精度良く測定できるライニング管     ′の厚み測
定法及びライナ厚と全肉厚を同時に測定できるライニン
グ管の厚み測定法の提供を目的とする。
〔発明の構成〕
本発明の第1のライニング管の厚み測定法は、電磁誘導
試験用のコイルをライニング管内に挿入し、二重周波数
にて前記コイルを励磁し、各励磁周波数を微少変化させ
たときに生ずる前記コイルのインピーダンス変化の方向
と、それに直交する方向のインピーダンス成分を検出し
、これらインピーダンス成分からライナ厚を求めること
を特徴とするものである。
また本発明の第2のライニング管の厚み測定法は、電磁
誘導試験用のコイルをライニング管内に挿入し、多重周
波数にて前記コイルを励磁し、各励磁周波数を微少変化
させたときに生ずる前記コイルのインピーダンス変化の
方向と、それに直交する方向のインピーダンス成分を検
出し、これらインピーダンス成分からライニング管のラ
イナ厚及び全厚を求めることを特徴とするものである。
第1図と第2図を参照して詳細に説明すると、第1図は
ジルカロイ管の内面に純ジルコニウムのライナ層を形成
したライチ被覆管において、リフトオフ、ライナ厚、ジ
ルカロイ管の各層の導電率の変動によるコイルインピー
ダンスの変化を正規化インピーダンス平面に表した図で
、第2図はその部分詳細図である。そこでのlはリフト
オフ量で、Il、  ・12 ・l:lは、Il、 <
A’、 <13の関係にある。ωは角周波数、7はコイ
ル平均半径、μは透磁率である。δは導電率で、その添
え字のzrは純ジルコニウムのライナ層を意味し、zr
yはジルカロイ部を意味している。矢印は各要因の変動
によるインピーダンスの変化方向を示している。これら
の図から明らかなように、コイルインピーダンスは、ラ
イナ層の厚み、ライナ層の導電率、ジルカロイ部の導電
率、リフトオフ量のそれぞれの変動によって変化してい
るが、その変化方向は周波数によって変化しているので
、2重周波数を用いることによって導電率やリフトオフ
量の変動による影響を除去することができるのである。
本発明は、リフトオフ変動による信号、ライナ層の導電
率の変動による信号、母材部(ジルカロイ部)の導電率
の変動による信号、ライナ厚の変動による信号、全肉厚
の変動による信号について、次のような性質があること
に基づいている。
1) リフトオフ変動による信号とライナ層及び母材部
の導電率変動による信号(以下、ノイズ信号という)は
、ライナ厚の変動による信号と全肉厚の変動による信号
の感度に影響する。
2) ノイズ信号とライナ厚の変動による信号と全肉厚
の変動による信号は、周波数に対する依存性が異なる。
3) ノイズ信号は、ライナ厚の変動による信号と全肉
厚の変動による信号に加算的に合成される。
4) ノイズ信号は、リフトオフ変動による信号とライ
ナ層及び母材部の導電率の変動による信号を加算的に合
成したものである。
又、測定に用いる周波数は、次のように選択する。
■) 主に全肉厚の測定に用いる周波数f1は、その浸
透深さが全肉厚に近い値となるものを選択する。
2) 主にライナ厚の測定に用いる周波数f2・f3は
、その浸透深さがライナ厚に近い値となるものを2種類
選択する。
なお、浸透深さδは次式で与えられる。
δ=f丁7τ丁7[m] ここで、ω :角周波数(=2πf) μ   : μ r × μ0 μr:比透磁率 μ0 :真空中の透磁率 (−4π X  1 0’  [H/mコ )σ :導
電率(=1/ρ) ρ :固有抵抗[Ω・m] 印加周波数を「、・r2 ・f3とした時の各信号にお
ける周波数変化時の信号変化方向を基卓とした水平成分
と垂直成分を、それぞれHl ・■1・H2・V2 ・
Hl・V3としたとき、ライナ厚及び全肉厚は次式に基
づいて算出される。
1) ライナ厚算出式 2) 全肉厚算出式 なお、上式において1(−Vの係fll Ci jk 
j!又はC1jkI!、mnとべき数1−j−に−1−
m−nを決定する必要があるが、これは予め破壊測定に
よりライナ厚及び全肉厚を実廁しておいて、上記算出式
より重回帰分析により最適な項を選択し、各項の係数を
最゛小二乗法により求めることによって決定される。
また、母材部の肉厚(ジルカロイ厚)も同様に算出でき
るが、全肉厚からライナ層を滅じることによっても、算
出可能である。
〔実施例〕
次に、本発明をライナ被覆管のライナ層及び全肉厚の測
定に適用した一実施例を第3図〜第6図に基づいて説明
する。第3図(a)において、同図(b)に示すように
ジルカロイ管1aの内面に純ジルコニウムのライナ層1
bを形成されたライナ被覆管1が、回転機2によりその
軸心回りに回転駆動可能に保持され、このライナ被覆管
l内に挿入可能なプローブ3が挿入装置4にて支持され
ている。プローブ3内には絶対値型のコイルが埋め込ま
れており、コイル径は約l +nである。このコイルか
らの信号、即らインピーダンス変化は渦流測定器5で検
知されて電圧に変換され、その出力が上記算出式をプロ
グラムされた演算装置6に入力されてライナ層、全肉厚
及びジルカロイ厚が演算され、その結果が表示器7に表
示されるように構成されている。
試験周波数は、f、・[2・〔、としてそれぞれ500
KHz、2MHz、4MHzを選定した。
以上の方法で測定した結果の一例を第4図、第5図、第
6図に示す。図において横軸は破壊測定による実測値、
縦軸は本発明方法による計測・算出値である。これらの
図から本発明方法により高精度に厚み測定ができること
が明らかである。
〔発明の効果〕
本発明のライニング管の厚み測定法によれば、以上のよ
うに電磁誘導試験用のコイルをライニング管内に挿入し
、二重又は多重周波数にて前記コイルを励磁し、各励磁
周波数を微少変化させたときに生ずる前記コイルのイン
ピーダンス変化の方向と、それに直交する方向のインピ
ーダンス成分を検出し、これらインピーダンス成分から
ライナ層又はライナ層及び全肉厚等を求めるようにして
いるので、リフトオフ量、ライナ層及び母材部の導電率
の変動などの彩りを受けずに各層の厚みを高精度に計測
することが可能となる。また、ライニング管のライナ層
と同時に全肉厚等も計測できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はリフトオフ、ライナ層、ライニング管の各層の
導電率の変動によるコールインピーダンスの変化を正規
化インピーダンス平面に表した図、第2図は同部分詳細
図、第3図(a)は本発明方法を実施する装置の一実施
例を示す概略構成図、同図(b)は同図(a)のr−r
線断面図、第4図〜第6図は実測値と本発明方法による
計測・算出値の関係を示す図、第7図は従来例における
リフトオフの変動によるインピーダンス変化を正規化イ
ンピーダンス平面に表した図、第8図は同インピーダン
ス変化量を示す図である。 ■はライナ被覆管、3は電磁誘導試験用のコイルを埋め
込まれたプローブ、5は渦流測定器、6は演算装置であ
る。 第4図 第5図 第6図 ン1Lカロ’+/!”貧III&  (74m)1、事
件の表示 昭和60年 特 許願 第160928号2、発明の名
称 ライニング管の厚み測定法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所 神戸市中央区脇浜町1丁目3番18号名 称(
119)株式会社 神戸製鋼所代表者  牧   冬 
 彦 4、代理人 8530 住 所 大阪市北区天神橋2丁目4番17号6、補正の
内容 (1) 明細書第10頁上第05行目ないし上第09行
目、 「 1) ライナ厚算出式 %式% 2) 全肉厚算出式 H”+ V ’+ H’z V ’z H”x V ”
3   Jとあるのを、次の通り補正する。 r  1)  ライナ厚算出式 %式% 2) 全肉厚算出式 x Hi Vj Hll vL HII Vfl  」
1     1     2      JL    
  J      3以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電磁誘導試験用のコイルをライニング管内に挿入し
    、二重周波数にて前記コイルを励磁し、各励磁周波数を
    微少変化させたときに生ずる前記コイルのインピーダン
    ス変化の方向と、それに直交する方向のインピーダンス
    成分を検出し、これらインピーダンス成分からライナ厚
    を求めることを特徴とするライニング管の厚み測定法。 2、電磁誘導試験用のコイルをライニング管内に挿入し
    、多重周波数にて前記コイルを励磁し、各励磁周波数を
    微少変化させたときに生ずる前記コイルのインピーダン
    ス変化の方向と、それに直交する方向のインピーダンス
    成分を検出し、これらインピーダンス成分からライニン
    グ管のライナ厚及び全肉厚を求めることを特徴とするラ
    イニング管の厚み測定法。
JP16092885A 1985-07-19 1985-07-19 ライニング管の厚み測定法 Expired - Lifetime JPH068722B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003065706A (ja) * 2001-08-22 2003-03-05 Nippon Steel Corp 導電体の厚み測定装置
JP2006317387A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Tokyo Seimitsu Co Ltd 距離測定装置及び工作機械
JP2007263981A (ja) * 2003-10-20 2007-10-11 Ebara Corp 渦電流センサ

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