JPS6345555A - 鋼管の孔食探査方法 - 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〕 この発明は鋼管の内外面に発生する孔食の探査方法、特
に探査感度の向上化に関する。

〔従来の技術〕

従来、例えばパイプライン等の鋼管に発生する孔食の探
査方法としては超音波探査法、渦流探査法、磁気探査法
等がある。

超音波探査法は超音波を鋼管の肉厚方向に入射し、管表
面から反射する超音波の伝播時間を測定して孔食を検出
する方法である。

渦流探査法は鋼管に交流磁束全交差させて鋼管に発生す
る渦電流の変化による磁束の変化から孔食を検出する方
法である。

磁気探査法は鋼管を強力な磁石で磁化し、孔食部から発
生する漏洩磁束の変化から孔食を検出する方法である。

第６図は従来の磁気探査法の基本構成を示す説明図であ
シ、図において１は鋼管、２は鋼管１内に挿入され一端
にＮ極を、他端にＳ極を有する磁石、３＆〜６ｎは磁石
２の周囲に円周状に配置された磁気センサ、４は鋼管１
に発生した孔食、５は孔食４から発生する漏洩磁束であ
る。

上記のように構成した従来の磁気探査法による孔食４を
検出する場合は、まず磁石２と磁気センサ３ａ〜３ｎと
が一体構成された磁気ヘッド６を鋼管１内に挿入して鋼
管１を磁石２で磁化する。

この状態で検出ヘッド６を移動し、検出ヘッド６が孔食
４の下を通過するとき磁気センサ６で孔食４から生じる
漏洩磁束を検出し電気信号として出力する。この磁気セ
ンサ３かも出力する電気信号を測定することにより孔食
を間接的に検出することができる。

第７図は上記磁気探査法により鋼管の肉厚に対する孔食
深さが３０％の孔食を探査したときの探査装置の出力特
性を示す。図において横軸には孔食の孔径Ｄ　（ｍ　）
をとシ、縦軸に孔径１０■の内面孔食を検出したときの
出力を基準とした相対出力を示し、ａは内面孔食の出力
特性、ｂは外面特性の出力特性である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の磁気探査法は、第７図に示すように鋼管の内
面孔食と外面孔食を同時に検出することができるが、孔
食の孔深さが同じであっても鋼管の内面と外面とでは探
査感度に極端な相違があシ、重大な孔食を誤検出すると
いう問題点があった。

この発明はかかる問題点上改善するためになされたもの
であシ、各種鋼管の管内外面の孔食を高精度で検出する
ことができる鋼管の孔食探査方法を提案することを目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る鋼管の孔食探査方法は、鋼管を磁化する
磁石と、該磁石に同軸で一体に配置し交流電流を通電す
る貫通コイルと、該貫通コイルの周方向に配置した複数
個の磁気センサからなる検出ヘッドを用い、鋼管を上記
磁石で磁化すると共に上記貫通コイルに交流電流を供給
し、鋼管の孔食かも発生する漏洩磁束と交流磁束を上記
磁気センサで検出し、該磁気センサの出力電圧を外面孔
食による漏洩磁束と内面孔食による交流磁束の両出力電
圧に分離し、交流磁束の出力電圧を検波し、該検波した
交流磁束の出力信号の振幅値と、上記検波した交流磁束
の出力信号に基いて増幅度を制御された漏洩磁束の出力
信号の振幅値とを測定することにより鋼管の内外面に発
生する孔食を検出する。

〔作用〕

この発明においては磁石による鋼管の磁化によって発生
する漏洩磁束と貫通コイルによる交流磁束の磁気センサ
による検出信号を分離し、かつ漏洩磁束の検出信号を交
流磁束の検出信号に基いて補償することにより管内外面
の孔食探査感度を均一にする。

〔実施例〕

第１図、第２図はこの発明の一実施例に係る検出ヘッド
８の配置を示し、第１図は正面断面図、第２図は側面図
である。図において１は鋼管、２は鋼管１の軸方向の一
端にＮ極を他端にＳ極を有し鋼管１を磁化する磁石、７
は磁石２の中央部に同軸で配置した貫通コイル、３　ａ
−３ｎは貫通コイル７の外側に円周状に配置された複数
個の磁気センサであ夛、検出ヘッド８は磁石２、貫通コ
イル３及び磁気センサ６ａ〜３ｎからなる。

第３図は上記実施例の回路ブロック図であシ、図におい
て９は貫通コイル７に接続された発振器、１０は磁気セ
ンサ３ａ〜３ｎに接続されたマルチプレクサ、１１はマ
ルチプレクサ１０を制御するゲート信号発生器、１２は
マルチプレクサ１０の出力電圧を増幅する信号増幅器、
１３は移相器、１４は信号増幅器１２から出力する交流
信号を通過スルハイパスフィルタ、１５は信号増幅器１
２から出力する直流信号（低周波信号）を通過するロー
パスフィルタ、１６は同期検波器、１７は信号処理回路
である。信号処理回路１７は例えばコンパレータ１８、
基準電圧設定器１９及び増幅器２０からなる。

まず、上記のように構成した孔食探査方法の基本原理を
説明する。

貫通コイル７には発振器９から交流電流を通電して鋼管
１内面に渦電流を発生させる。

この鋼管内面に発生する渦電流の値は貫通コイル７に流
す交流電流の周波数と電流値が一定であると貫通コイル
７と鋼管１内壁との相対距離および鋼管１内壁に発生す
る孔食に対応して変化し、この変化によシ貫通コイル７
から発生する磁界強度が変化する。したがって貫通コイ
ル７の外側に配置した磁気センサ３１〜３ｎで交流磁束
を測定することによυ鋼管１内面に発生する孔食４を検
出することができる。

上記交流磁束の鋼管１に対する浸透深さδは一般に下記
式で表示される。

δ＝メ〒７７５７　　　　・・・・・−（１）但し　ｆ
：交流電流の周波数 μ：鋼管１の透磁率 σ：＠管１の電気伝導度 したがって鋼管１の肉厚ｔに対してδ＜＜１が成立する
ように交流電流の周波数ｆを決定すると鋼管１の内面に
発生する孔食のみを検知することができる。

また磁石２によシ鋼管１を磁化し、鋼管１の内外面に発
生する孔食による漏洩磁束を磁気センサ３ａ〜３ｎによ
シ検出し孔食を検出することができる。したがって渦電
流による探査と磁気探査を同時に行なうことができる。

次に上記のように構成した探査方法により鋼管１に発生
した孔食４を探査するための動作を説明する。

まず鋼管１内に検出ヘッド８ｔ−挿入し磁石２によって
鋼管１を軸方向に局部的に磁化する。一方、貫通コイル
７には発振器９から一定周波数で一定の交流電流を通電
して鋼管１内面に渦電流を発生させる。この結果磁気セ
ンサ３ａ〜３ｎには鋼管１の磁化による磁束と交流磁束
が交差し、直流電圧と交流電圧が同時に得られる。各磁
気センサ３ａ〜３ｎによシ得られる両電圧はマルチプレ
クサ１Ｑに送られる。マルチプレクサ１Ｇは発振器９か
らの基準信号を基にしてゲート信号発生器１１によシ制
御され、各磁気センサ３ａ〜６ｎの出力電圧を一定のサ
ンプリング周期によって順次抽出する。

マルチプレクサ１０の出力電圧は信号増幅器１５で所定
値に増幅したのちハイパスフィルタ１４とローパスフィ
ルタ１５に送られ交流電圧と直流電圧に分ｍする。ハイ
パスフィルタ１４の出力電圧ｅＨは同期検波器１６に送
られ移相器１３で移相した基準電圧ｅＨによって同期検
波され直流電圧（低周波電圧）に変換される。この同期
検波器１６の出力電圧ｅｉは渦電流による出力電圧であ
るから鋼管１内面に発生する孔食のみを検出することが
できる。

一方、ローパスフィルタ１５の出力電圧ｅＬは磁石２に
よる鋼管１の磁化によって、鋼管１の内外面に発生した
孔食から生じる漏洩磁束のうち外面罠発生した孔食によ
る漏洩磁束を検出した値である。この出力電圧６Ｌは鋼
管１の内側に生じた同一大きさの孔食に対する探査感度
とは第７図に示すように相違する。そこでローパスフィ
ルタ１５の出力電圧ｅｐｆｒ：信号処理回路１７に送シ
、同期検波器１６の有無によって増幅度を変更して外面
孔食に対する探査感度の低下を自動的に補償する。

信号処理回路１７に：おいては、同期検波器１６の出力
電圧ｅｔをコンパレータ１８に送シ、この出力電圧ｅｌ
をフンパレータ１８で基準電圧設定器１９にあらかじめ
設定された基ｌ！１１に電圧１３ａと比較し、出力電、
圧ｅｌが基準電圧ｅｓよシ高いときのみ一定振幅の矩形
波電圧を発生させ、この矩形波電圧により増幅器２０の
増幅度を制御する。この結果第４図に示すよ５に孔食の
孔径りに対する内面孔食の相対出力Ｃと外面孔食の相対
出力ｄを砥ぼ均一にすることができる。

上記のように信号処理された内面孔食と外面孔食の探査
信号が記録計２１に出力され、探査感度のバラツキなく
鋼管１の内外面の孔食を探査することができる。

なお、上記実施例は鋼管１の内側に検出ヘッド８を配置
した場合について説明したが、鋼管１の外側に検出ヘッ
ド８を配置しても上記実施例と同様に鋼管１の内外面に
発生した孔食を精度よく検出することができる。

第５図は鋼管１の外側に検出ヘッド８を配置した他の実
施例を示す。図に示すように検出ヘッド８は鋼管１を磁
化する磁石２１と磁石２１の内側に配置した貫通コイル
７１及び貫通コイル７１の内側に円周状に配置した複数
個の磁気センサ６ａ〜６ｎからなる。この検出ヘッド８
の内側に被探査物である鋼管１を挿入し、磁石２１によ
り鋼管１を磁化しながら貫通コイル７１に交流電流を供
給して鋼管１に交流磁束を交差させる。

この状態で検出ヘッド８を移動させ、検出ヘッド８が鋼
管１の外面に孔食が発生している部分にくると磁気セン
サ３＆〜６ｎは孔食に対応した漏洩磁束を検出する。ま
た鋼管１の内面に孔食が存在する場合忙は磁気センサ６
＆〜３１１は漏洩磁束による低周波電圧と交流磁束によ
る交流電圧を同時に検出する。

これらの各電圧が第３図に示すように磁気探査による出
力電圧と渦流探査による出力電圧に分離され、渦流探査
で得られた出力電圧で磁気探査の出力電圧の振幅を制御
することにより鋼管１の内外面に発生する孔食をほぼ同
一の検出感度で検出することができる。

なお、上記各実施例においては鋼管１を磁化するのに磁
石を用いた極間法の磁化方式を適用した場合について説
明したが、鋼管自体に電流を供給する磁通電法の磁化方
式に適用することもできる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように磁石によって磁化された
鋼管の孔食によって発生する漏洩磁束と、貫通コイルに
よって発生する交流磁束の磁気センサによる磁気探査信
号と渦流探査信号を各々分離し、分離した検出信号を計
測することにより孔食を探査するようにしたので、外面
孔探・を容易に判別することができる。

また、渦流探査信号で磁気探査信号を補償するようにし
たので内外面孔食に対する探査感度をほぼ同一にするこ
とができ、簡単な構成で管内外面の孔食を高精度で検出
することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の実施例に係る検出ヘッドの
配置を示し、第１図は正面断面図、第２図は側面図、第
３図は上記実施例の回路ブロック図、第４図は上記実施
例における孔食の孔径りに対する相対出力特性図、第５
図は他の実施例に係る検出ヘッドの配置図、Ｋ６図は従
来の磁気探査法の説明図、第７図は従来の磁気探査法に
おける相対出力特性図である。 １・・・鋼管、２，２１・・・磁石、６ａ〜３ｎ・・・
磁気センサ、７，７１・・・貫通コイル、９・・・発振
器、１０・・・マルチプレクサ、１１・・・ゲート信号
発生器、１２・・・信号増；■器、１３・・・移相器、
１４・・・ハイパスフィルタ、１５・・・ローパスフィ
ルタ、１６・・・同期検波器、１７・・・信号処理回路
、１８・・・コンパレータ、２０・・・増幅器。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 ＝肱万々

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼管を磁化する磁石と、該磁石に同軸で一体に配
   置し交流電流を通電する貫通コイルと、該貫通コイルの
   周方向に配置した複数個の磁気センサからなる検出ヘッ
   ドを用い、鋼管を上記磁石で磁化すると共に上記貫通コ
   イルに交流電流を供給し、鋼管の孔食から発生する漏洩
   磁束と交流磁束を上記磁気センサで検出し、該磁気セン
   サの出力電圧を外面孔食による漏洩磁束と内面孔食によ
   る交流磁束の両出力電圧に分離し、交流磁束の出力電圧
   を検波し、該検波した交流磁束の出力信号の振幅値と、
   上記検波した交流磁束の出力信号に基いて増幅度を制御
   された漏洩磁束の出力信号の振幅値とを測定することに
   より鋼管の内外面に発生する孔食を検出することを特徴
   とする鋼管の孔食探査方法。
2. （２）鋼管の磁石による磁化方向及び貫通コイルによる
   交流磁束方向を鋼管の軸方向とし、該鋼管の軸方向に発
   生する磁束を複数個の磁気センサで検出し、該複数個の
   磁気センサの出力電圧をマルチプレクサで時分割して抽
   出したのち、ローパスフィルタとハイパスフィルタで漏
   洩磁束と交流磁束の両出力信号に分離する特許請求の範
   囲第１項記載の鋼管の孔食探査方法。