JPH01119757A

JPH01119757A - 磁気探傷法

Info

Publication number: JPH01119757A
Application number: JP27866787A
Authority: JP
Inventors: Seigo Ando; 安藤　静吾
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1989-05-11
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2666301B2

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、例えば鋼管の内外面に発生する欠陥
を高精度で検出し得るようにした磁気探傷法に関するも
のである。

（従来の技術）従来から、被検査材例えば鋼管の内外面に発生する欠陥
を探傷する方法としては、超音波を用いた超音波探傷法
、電磁誘導法を適用した渦電流探傷法、鋼管を磁化して
欠陥部から漏洩する磁束を検知する磁気探傷法、あるい
は鋼管にＸ線を照射してその透過量の変化から欠陥を検
出するＸ線探傷法等の方法がある。

第８図は、磁気探傷法の原理を示す概要構成図である。

第８図において、１は電磁石、２は鋼管等の被検査材、
３は被検査材２に存在子る欠陥部、４は磁気センサー、
５は直流磁化電源、６は電磁石ヨーク、７は欠陥部３か
ら発生する漏洩磁束を夫々示すものである。

第８図を用いて、磁気探傷法の原理を説明する。

すなわち、電磁石１の電磁石ヨーク６の上側に被検査材
２をセットし、直流磁化電源５から直流電流を供給して
被検査材２を磁化すると、欠陥部３は健全部と比較して
磁気抵抗が大きいため、欠陥部３から漏洩磁束７が発生
する。この漏洩磁束７の一部は、被検査材２の上側にも
漏洩する。そこで、磁気センサー４を図示矢印方向に移
動して欠陥部３上を通過させると、欠陥部３から発生す
る漏洩磁束７に比例した信号電圧が磁気センサー４にて
得られる。そして、この磁気センサー４にて得られた信
号電圧を、メーターあるいは記録計等で計測することに
より、被検査材２に存在する欠陥を間接的に検出するこ
とができる。なお、この磁気探傷法の公知技術の詳細な
内容については、例えば“非破壊検査便覧（非破壊検査
協会綿）の第■編（５７３頁〜６４４頁）“に開示され
ている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述したような従来の磁気探傷法では、
次に述べるような問題がある。すなわち、被検査材２に
仮に欠陥部３が存在していなくとも、機械加工歪みや熱
歪みが存在すると、これらの歪みにより磁気抵抗が健全
部と比較して増減することから、ノイズ電圧が発生して
Ｓ／Ｎ比を低下させる。このため、高精度の探傷を行な
うことが不可能となってしまう。

本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、機械加工歪みや熱歪みによるノイズ電圧を除去し
極めて高精度の探傷を行なうことが可能な磁気探傷法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明では、被検査材を磁
化し、欠陥部から発生する漏洩磁束を磁気センサーで検
知して欠陥を検出する磁気探傷法において、磁化方法と
して交流磁化を使用し、磁気センサーからの出力信号を
位相解析して欠陥信号を抽出するようにしている。

（作用）本発明においては、被検査材を交流磁化し、これによっ
て欠陥部から発生する漏洩磁束を磁気センサーで検知し
、その出力信号を位相解析することにより、ノイズ電圧
を分離除去して欠陥信号のみを抽出するようにしている
。従って、Ｓ／Ｎ比を向上させて、被検査材の欠陥を高
感度で検出することが可能となる。

本発明は、被検査材の磁気探傷法を行なう際に、被検査
材を磁化する時に交流磁界を用い、交流磁束の被検査材
への浸透深さによって磁束の位相が変化することに着目
して、欠陥による欠陥信号の電圧と擬似ノイズの電圧と
の位相差を解析し、擬似ノイズを分離除去するものであ
る。

第１図は、本発明による磁気探傷法の基本原理を示す構
成図である。第１図に示すように、電磁石８の電磁石ヨ
ーク９の上側に被検査材１０をセットし、交流磁化電源
１１から交流電流を供給して被検査材１０を磁化する。

この条件の下で、磁気センサー１２を図示矢印方向に移
動して欠陥部１３を通過させると、欠陥部１３による漏
洩磁束１４が磁気センサー１２と交差して欠陥信号が得
られる。次に、磁気センサー１２をさらに移動して機械
歪み部１５下を通過させると、機械歪みによる漏洩磁束
が発生しているので、磁気センサー１２にノイズ電圧が
発生する。これらの欠陥信号。

ノイズ電圧は、信号増幅器１６で所期値に増幅される。

そして、この信号増幅器１６からの出力電圧は信号電圧
ベクトル解析器１７に入力され、交流磁化電源１１の基
準電圧と比較することにより、信号電圧ベクトル解析器
１７の出力端子に、Ｘ成分（ｅ　ｓ　ｃｏｓθ）とＹ成
分（ｅｓｓｌｎθ）の両成分に分解して出力される。

第２図は、欠陥と局部的な機械歪みによるノイズ電圧の
位相特性を示すものである。第２図に示すように、欠陥
信号の電圧と機械歪みによるノイズ電圧の振幅値の絶対
値を比較すると、ノイズ電圧の方が欠陥信号の約１．４
倍も大きい。しかし、位相特性を考慮すると、基準電圧
信号と同参目時。

欠陥信号はノイズ電圧と比較して２倍も大きい値である
。従って、信号増幅器１６からの出力電圧を位を目解析
することにより、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることが可能とな
る。すなわち、割れや孔欠陥における磁気抵抗と電気抵
抗が、被検査材の健全部と比較して極端に大きいために
、漏洩磁束の位相は変化しないと考えられる。

（実施例）以下、上述のような考え方に基づく本発明の一実施例に
ついて図面を参照して説明する。

第３図は、本発明による磁気探傷法を実現するための一
実施例を示す構成図である。第３図において、１８は電
磁石、１９は電磁石ヨーク、２０は被検査材、２１は磁
気センサー、２２は信号増幅器、２３は同期検波器、２
４は交流磁化電源、２５は移相器を夫々示すものである
。

第３図を用いて磁気探傷法を説明する。すなわち、電磁
石１８の電磁石ヨーク１９の上側に被検査材２０をセッ
トし、交流磁化電源２４から交流電流を供給して被検査
材２０を磁化する。ここで、もし被検査材２０に欠陥が
存在すると、当該欠陥部から交流の漏洩磁束が発生する
。この漏洩磁束を、磁気センサー２１で電気信号に変換
する。この電気信号に変換された出力電圧は、信号増幅
器２２に入力されて所期値に増幅された後、同期検波器
２３に入力される。一方、同期検波器２３には交流磁化
電源２４の電圧が、移相器２５を介し基準電圧として入
力されている。そして同期検波器２３で、信号増幅器２
２からの出力電圧と、交流磁化電源１１の基準電圧とを
比較することによって、同期検波器２３の出力端子には
、両信号電圧の位相差θと、信号増幅器２２の出力電圧
ｅｓに対応した出力（ｅ　ｓ　ｃｏｓθ）が得られる。

従って、移相器２５の基準電圧の位相をノイズ電圧の位
相と９０度差に調整することにより、ノイズ電圧は除去
され、欠陥信号のみを高いＳ／Ｎ比で検出することがで
きる。

上述したように本実施例では、被検査材２０を磁化し、
欠陥部から発生する漏洩磁束を磁気センサー２１で検知
して欠陥を検出する場合に、磁化方法として交流磁化電
源２４による交流磁花を使用し、磁気センサー２１で得
られた信号電圧を信号増幅器２２を介して、同期検波器
２５で位相解析して欠陥信号を抽出するようにしたもの
である。

従って、欠陥信号電圧とノイズ電圧との位相差により、
欠陥信号を分離して検出できるため、機械加工歪みや熱
歪みによるノイズ電圧を除去し、Ｓ／Ｎ比を向上させて
極めて高精度に欠陥の探傷を行なうことが可能となる。

因みに、本実施例の方法では従来方法に比較して、・Ｓ
／Ｎ比を５倍以上向上させることができる。

第４図は、ボイラチューブ等に使用するシームレスパイ
プの探傷法に適用した場合の具体的な構成例を示すもの
である。すなわち第４図において、被検査材（シームレ
スパイプ）２６に電極Ｐ　１　＋Ｐ２を介して、交流磁
化電源２７から交流電流を供給する。また、被検査材２
６の中空部内に磁気センサー２８を挿入して、被検査材
２６の中空部内を走行させる。ここで、もし被検査材２
６に欠陥、あるいは機械歪みや熱歪みが存在すると、被
検査材２６の中空部内に交流の漏洩磁束が発生する。こ
の漏洩磁束を、磁気センサー２８で電気信号に変換し、
信号増幅器２９に入力する。そして、この信号増幅器２
９で約１００倍〜１０００倍に増幅した後、同期検波器
３０に入力する。一方、同期検波器３０には交流磁化電
源２７の電圧を、移相器３１を介し基準電圧として入力
している。

そして同期検波器３０で、信号増幅器２９からの出力電
圧と、交流磁化電源２７の基準電圧とを比較することに
よって、同期検波器３０の出力端子には、両信号電圧の
位相差θと、信号増幅器２９の出力電圧ｅｓに対応した
出力（ｅ　ｓ　ｃｏｓθ）が得られる。従って、移相器
３１の基準電圧の位相をノイズ電圧の位相と９０度差に
調整することによってノイズ電圧が除去されるため、同
期検波器３０の出力電圧を図示しない記録計等で記録す
ることにより、被検査材２６であるシームレスパイプの
欠陥を、高いＳ／Ｎ比で探傷することが可能である。

第５図は、シームレスパイプを探傷し、基準電圧（移相
器３１の出力電圧）の位相に対するＳ／Ｎ比をプロット
した特性を示すものである。第５図に示すように、基準
電圧の位相を０度または１８０度に設定すると、Ｓ／Ｎ
比が向上する。因みに、前述した従来の方法による信号
電圧の振幅値でのＳ／Ｎ比は約０．４である。従って、
本磁気探傷法を適用することにより、Ｓ／Ｎ比を約５倍
向上することが実証できた。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施することができるものである
。

第６図は、本発明による磁気探傷法を実現するためのそ
の他の構成例を示すものである。第６図において、Ｃ１
，Ｃ２，Ｃ３１Ｃ４は円環状の鉄心に、その円周方向に
４個に分割して夫々巻回されたトロイダルコイルで、こ
れらにより磁気センサーを構成している。また、３２　
ａ、　　３２　ｂｒ３２ｃ、３２ｄは各々のトロイダル
コイルＣ１゜ｃ２＋　Ｃ３＋　Ｃ４からの信号電圧を所
期値に増幅する信号増幅器、３３は図示しない交流磁化
電源の電圧を入力とする移相器、３４ａ、３４ｂ。

３４ｃ、３４ｄは各々の信号増幅器３２ａ。

３２ｂ、３２ｃ、３２ｄからの出力電圧と、移相器３３
からの基準電圧とを比較して移相解析を行なう同期検波
器である。

さて、かかる構成のトロイダルコイル型の磁気センサー
を、前述した第４図の被検査材２６の中空部内に、第７
図（ａ）に示すように挿入して当該中空部内を走行させ
る。ここで、もし被検査材２６に欠陥が存在すると、被
検査材２６の中空部内に円周漏洩磁束が発生するので、
この円周漏洩磁束がトロイダルコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３
，Ｃ４からなる磁気センサーと交叉し、欠陥に近いトロ
イダルコイルにより大振幅の欠陥信号が誘起される。そ
して、当該トロイダルコイルからの欠陥信号が、これに
対応した信号増幅器に人力される。

この欠陥信号は信号増幅器で増幅した後、これに対応し
た同期検波器に入力される。一方、この同期検波器には
移相器３３からの基準電圧も入力されている。そして、
当該同期検波器で対応した信号増幅器からの出力電圧と
、移相器３３からの基準電圧とを比較することによって
、同期検波器の出力端子には、両信号電圧の位相差と、
信号増幅器の出力電圧に対応した出力が得られる。

この場合、欠陥と４個のトロイダルコイルＣ１＋Ｃ２ｒ
　　Ｃ３、Ｃ４との被検査材との円周方向との相対角度
αに対する検出感度は、第７図（ｂ）に示すような特性
となる。従って、被検査材の円周方向のどの部分に欠陥
が存在していても、４個のトロイダルコイルＣＩ　＊　
　Ｃ２ｒ　　Ｃ３、Ｃ４の誘起電圧を計測することによ
り、当該部分の欠陥を確実に検出することができる。

以上のように本実施例では、前述の実施例と同様に、機
械加工歪みや熱歪みによるノイズ電圧を除去し、Ｓ／Ｎ
比を向上させて極めて高精度に欠陥の探傷を行なうこと
が可能である。また、磁気センサーを、円周方向に４個
に分割されたトロイダルコイルから構成しているので、
被検査材の軸方向への厚みが１〜２　ｍｍと極めて小さ
く、シームレスバイブ等の曲管の探傷への適用も可能で
ある。

さらに、磁気センサーをコイル方式としているので、温
度変化等による出力電圧のドリフトが無く、経時変化特
性が良好でかつ耐久性も優れている。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、被検査材を磁化し
、欠陥部から発生する漏洩磁束を磁気センサーで検知し
て欠陥を検出する場合に、磁化方法として交流磁化を使
用し、磁気センサーからの出力信号を位相解析して欠陥
信号を抽出するようにしたので、機械加工歪みや熱歪み
によるノイズ電圧を除去し極めて高精度の探傷を行なう
ことが可能な磁気探傷法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気探傷法の基本原理を示す構成
図、第２図は第１図における欠陥と局部的な機械歪みに
よるノイズ電圧の位相特性を示す図、第３図は本発明に
よる磁気探傷法を実現するための一実施例を示す構成図
、第４図はシームレスバイブの探傷法に適用した場合の
具体的な構成例を示す図、第５図は第４図における基準
電圧の位相に対するＳ／Ｎ比の特性を示す図、第６図は
本発明による磁気探傷法を実現するための他の実施例を
示す構成図、第７図（ａ）（ｂ）は第６図における磁気
探傷法を夫々説明するための図、第８図は従来の磁気探
傷法の原理を示す概要構成図である。８・・・電磁石、９・・・電磁石ヨーク、１０・・・被
検査材、１１・・・交流磁化電源、１２・・・磁気セン
サー、１３・・・欠陥部、１４・・・漏洩磁束、１５・
・・機械歪み部、１６・・・信号増幅器、１７・・・信
号電圧ベクトル解析器、１８・・・電磁石、１９・・・
電磁石ヨーク、２０・・・被検査材、２１・・・磁気セ
ンサー、２２・・・信号増幅器、２３・・・同期検波器
、２４・・・交流磁化電源、２５・・・移相器、２６・
・・被検査材（シームレスバイブ）　、Ｐ　１＊　　Ｐ
　２・・・電極、２７・・・交流磁化電源、２８・・・
磁気センサー、２９・・・信号増幅器、３０・・・同期
検波器、３１・・・移相器、Ｃ１＊　ｃ２１ｃ３．Ｃ４
−）−０イダルコイル、３２　ａ、　　３２　ｂ。３２ｃ、３２ｄ・・・信号増幅器、３３・・・移相器、
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ−・・同期検波器。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３図 ♂ 冗・　　　　　：　　　　　〜詔択

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検査材を磁化し、欠陥部から発生する漏洩磁束
を磁気センサーで検知して欠陥を検出する磁気探傷法に
おいて、磁化方法として交流磁化を使用し、磁気センサ
ーからの出力信号を位相解析して欠陥信号を抽出するよ
うにしたことを特徴とする磁気探傷法。
（２）磁気センサーは、トロイダルコイルである特許請
求の範囲第（１）項記載の磁気探傷法。
（３）トロイダルコイルを円周方向に複数個に分割し、
各々のコイルからの出力信号について位相解析して欠陥
信号を抽出するようにした特許請求の範囲第（２）項記
載の磁気探傷法。
（４）位相解析方法は、擬似信号の位相と直交する成分
を欠陥信号として取出すようにした特許請求の範囲第（
１）項乃至第（３）項のいずれか１項に記載の磁気探傷
法。