JPH03188373A

JPH03188373A - 渦流探傷方法

Info

Publication number: JPH03188373A
Application number: JP1327332A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Furuyama; 古山　勉
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-16

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、棒鋼や鋼管等の試験材を非破壊検査する際に
好適な、渦流探傷方法に関する。

［従来の技術］棒鋼や鋼管等の試験材を、渦流探傷方法を採用して非破
壊検査する場合がある。この渦流探傷方法においては、
試験コイルを用いて電磁誘導により試験材に渦流を発生
させ、傷のある部分でその渦流が変化することを検出し
て探傷する。

試験材が鋼等の強磁性体の場合には、試験材の磁気的特
性の不均一や、その磁気的特性の不均一により、透磁率
が一定とならないことが原因・して雑音が発生する場合
がある。

このような雑音は、探傷信号／雑音（Ｓ／Ｎ）を低下さ
せ、検出感度、精度を低下させてしまうため、何らかの
対策が必要である。

そこで、この雑音を防止する対策として、従来、磁気飽
和装置が用いられている。この磁気飽和装置は、例えば
第６図に示すように、円環状の直流磁気飽和コイル１０
を有しており、探傷する際には、まず、試験材、例えば
パイプ材１２がそのコイル１０中央部を貫通するように
、かつ、当該パイプ材１２の両端方向に隔離して設ける
０次いで、この磁気飽和コイル１０に直流励磁電流を通
電してパイプ材１２を直流磁化させる。この場合、電流
の向きと磁束の向きは例えば第６図中に示す関係になる
。そして、磁気飽和コイル１０によってパイプ材１２が
磁化され、最終的にはその磁気方向が長手方向にそろう
磁化過程は第６図に示す如くである。

今、磁気飽和コイル１０による磁化を強くすれば、磁気
的性質の差異によらずにパイプ材１２の全ての部分を磁
気飽和状態として、どの部分においても透磁率を−様な
値μ０にすることができる。即ち、直流磁化する前の試
験材においては、例えば第８図（Ａ）に示すように、微
小な磁区の磁極の向きかそろっておらず、全体として互
いに打ち消し合う状態となっているが、直流磁気飽和に
より、第８図（Ｂ）に示すようにほとんどの微小磁区の
磁極が長手方向に向くようになる。これにより、透磁率
は−様な値μ０となるように見える。

このように、磁気飽和した状態で、第６図のように、２
つの試験コイル（検出コイルとも称する）１４に交流信
号を入力して発振させ、２つの試験コイル１４に出力差
がある時に欠陥があると判定する。

［発明が解決しようとする課題］黙しながら、前記のように磁気飽和装置を用いて渦流探
傷を行う際に、直流励磁電流を増加させた場合、その雑
音は低下するが、例えば第９図の渦流探傷による記録計
の指示のように、雑音−の低下と共に傷信号の低下の生
じ、第１０図のようにＳ／Ｎが低下してしまうため検出
能力が低下するという問題点が生じる。尚、前記記録計
では、例えば直径１１４．３ｍｍ厚さ４．２１■の鋼管
に人工傷として直径２ｍｍの穴を深さ５０％まで開けた
ものを探傷した結果を記録しである。

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもの
で、雑音の減少及びＳ／Ｎの向上を合わせて図り、欠陥
検出能力を向上させ得る渦流探傷方法を提供することを
課題とする。

［課題を解決するための手段］請求項１に記載の本発明は、渦流探傷方法において、試
験材の磁気方向を周方向にそろえる磁化を行なう工程と
、上記磁気方向を周方向にそろえられた試験材を磁気方
向が長手方向にそろうように直流磁化して磁気飽和させ
、渦流探傷する工程とを含むようにしたものである。

請求項２に記載の本発明は、前記試験材の磁気方向を周
方向にそろえる磁化を、試験材の長手方向端部に電極を
設け、当該電極に直流電圧を印加して試験材に通電する
ことにより行なうようにしたものである。

［作用］前出第６図に示したようにパイプ材１２等の試験材を直
流磁気飽和させると、前出第８図（Ｂ）に示すように、
微小磁区のほとんどにおいて、その磁極は試験材１２の
長手方向を向くが、一部の微小磁区では長手方向を向か
ず、磁極の向きに不均一が生じる。直流磁化電流を増加
した場合、この不均一な磁極の向きによる磁気的特性、
透磁率の不均一が起因してＳ／Ｎが低下してしまう。

そこで、本発明者は、試験材の磁気的特性や透磁率を均
一化すべく種々検討した。その結果、第１図に示す如く
、予め、試験材の磁気方向な周方向にそろえる磁化を行
ない（第１図（ａ）〜（ｄ）参照）、その後、上記磁気
方向を周方向にそろえられた試験材を磁気方向が長手方
向にそろうように直流磁化して磁気飽和させること（第
１図（ｅ）参照）を着想した。

即ち、磁化する前の試験材においては、第２図（Ａ）に
示す如く、各微小磁区において磁極の向きが全体として
互いに打ち消し合うように並んでいたものが、磁気方向
を周方向にそろえる磁化を行なうことにより、各微小磁
区の磁極の方向が第２図（Ｂ）に示す如く周方向にそろ
うこととなる。

そして１１次に、上記磁気方向を周方向にそろえられた
試験材を、磁気方向が長手方向にそろうように直流磁化
して磁気飽和させれば、第２図（Ｃ）に示す如く、当該
微小磁区の磁極の向きは略完全に長手方向にそろうこと
となる。これにより、試験材の磁気的特性や透磁率が均
一化する。

従って、磁気的特性や透磁率の均一化することから、雑
音が減少する。直流磁化を強めて傷信号を大きくしても
雑音が増大しないため、Ｓ／Ｎが向上し、高精度な探傷
が可能になる。

尚、前記試験材の磁気方向を周方向にそろえる磁化を行
なうには、試験材の長手方向端部に電極を設け、当該電
極に直流電圧を印加して試験材に通電することにより行
なうことができる。これによれば、電極のみを設けて磁
化できるため、比較的簡単な設備、手順で足り、経済性
が良い。

［実施例］第１図は本発明方法による磁化過程モデルを示す模式図
、第２図は本発明方法が適用された試験材の微小磁区に
おける磁極の向きの変化を示す模式図、第３図は本発明
方法の実施に用いられる渦流探傷装置の構成を示すブロ
ック図、第４図は従来方法による探傷結果を示す線図、
第５図は本発明方法による探傷結果を示す線図、第６図
は従来方法を示す模式図、第７図は従来方法による磁化
過程モデルを示す模式図、第８図は従来方法が適用され
た試験材の微小磁区における磁極の向きの変化を示す模
式図、第９図は直流励磁電流を変化させた場合の傷信号
と、雑音の状態を示す線図、第１０図は直流励磁電流を
変化させた場合のＳ／Ｎの状態を示す線図、第１１図は
渦流探傷装置で表示される傷信号図形の一例を示す模式
図である。

本実施例の渦流探傷装置は、第３図に示す如く、試験材
１２の長手方向端部に電極１８を設け、電極１８に直流
電圧を印加して、試験材１２に通電することにより、試
験材１２の磁気方向を周方向にそろえる磁化を行なう直
流磁化部２１を備える。又、渦流探傷装置は、上記磁気
方向を周方向にそる・えられた試験材１２を磁気方向が
長手方向にそろうように直流磁化して磁気飽和させる磁
気飽和コイル１０を備える。

更に、渦流探傷装置は、前記試験材１２へ探傷信号を送
信し、受信するための一対の試験コイル（検出コイル）
１４と、各試験コイル１４をその回路中に含み、各コイ
ル１４の出力ずれから生じる不平衡から傷信号を出力す
るブリッジ２２と、当該ブリッジ２２へ適切な周波数の
交流電圧を印加するための発振器２４と、偏量外の要因
により生じるブリッジの不平衡を自動的に修正するため
の自動平衡器２６と、前記ブリッジ２２の傷信号出力を
増幅するための増幅器２８と、増幅された傷信号をモニ
タするためのメータ３０と、出力された傷信号に含まれ
る試験材１２の搬送振動により生ずる雑音を位相回折に
より、検波して除去するための同期検波器３２と、当該
同期検波器３２の位相を任意に推移させるための移相器
３４と、検波後の傷信号を第１１図に示すように、Ｘ方
向を傷成分としＹ方向をノイズ成分として、例えばリサ
ージュ図形で表示するための陰極線管（ＣＲＴ）３６と
、検波された傷信号から低い周波数の雑音を除去するた
めのフィルタ３８と、低周波数の雑音が除去された傷信
号から低レベルの雑音（ベースノイズ）を除去するため
のりジエクション４０と、雑音除去後の傷信号から、傷
が所定値以上大きいか否かを判断して、警報を出力する
警報器４２とを備える。

尚、リジェクション４０から出力される傷信号は、記録
装置に記録したり、選別装置に入力して試験材１２のマ
ーキングを行なうようにすることができる。

次に、上記実施例の作用について説明する。

（１）まず、直流磁化部２１により、試験材・１２の長
手方向端部に設けた電極１８を介して直流電圧を印加し
、試験材１２の磁気方向を周方向にそろえる磁化を行な
う（第１図（ａ）〜（ｄ）参照）。

（２）次に、上記の磁気方向を周方向にそろえられた試
験材１２を、磁気飽和コイル１０により、磁気方向が長
手方向にそろうように直流磁化し、発振器２４からブリ
ッジ２２に交流電圧を供給する。試験コイル１４を含む
ブリッジ２２は試験材１２の傷の存在を平衡のくずれか
ら検出して傷信号を出力する。増幅器２８はこのブリッ
ジ２２の出刃傷信号を適切な大きさに増幅する。増幅さ
れた出刃傷信号は同期検波器３２へ入力され、当該同期
検波器３２はその大刃傷信号な移相器３４から加えられ
る制御信号によって位相回折して検波し、傷信号以外の
雑音を抑制する。更に、フィルタ３８はその検波後の傷
信号の低周波数雑音を除去し、リジェクション４０は、
傷信号以外の低レベル雑音を除去する。

この探傷装置のオペレータは、前記移相器３４により同
期検波器３２の制御信号の位相を調整すると共に、ＣＲ
Ｔ３６により、傷信号に含まれる傷成分とノイズ成分を
ベクトル的に観測し、傷の大きさを把握できる。尚、こ
の探傷装置の出力信号は記録装置や選別装置或いはマー
カに伝達されて、後の工程の指令となる。

次に、本発明を採用して探傷した結果を説明する。

この場合、同期検波器の位相を変えて、傷成分（Ｘ部分
）をチャート高さとしている。又、比較のため、試験材
を交流磁化せずに渦流探傷（従来方法）した結果を第４
図に示す。又、本発明方法で探傷した結果を第５図に示
す。

いずれの場合も試験材は外径３１．８ｍｍの鋼管であり
、人工傷として幅０．３ｍｍ　、深さ０．１５ｍｍ　　
長さ２５ｍｍのノツチを形成しである。又、試験コイル
１４への印加電流は３Ａであり、その周波数は８ＫＨｚ
てあった。

従来方法においては、探傷結果は、第４図に示すように
なった。この場合には、ノツチの傷・成分が全体的にベ
ースノイズに隠れてしまい、Ｓ／Ｎの良い探傷結果が得
られていない。又、感度は２４−２．４　＝２１．６ｄ
Ｂであった。

これに対して、本発明方法により探傷した結果は第５図
に示すようになった。この場合には、ノツチの傷成分が
ベースノイズに隠れることなく精度良くチャート高さに
表われた。又、感度は２７−１．５　＝　２５．５ｄＢ
であり、Ｓ／Ｎか向上していることが確認される。

尚、前記実施例においては、試験材として鋼管等を例示
したが、本発明により探傷可能な試験材はこれに限定さ
れず、他の、例えば棒鋼、線材でも同様に実施すること
ができる。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明によれば、渦流探傷する際の
雑音が減少して、Ｓ／Ｎが向上するため、欠陥検出能力
の向上が図れる。従って、生産工程における生産材や製
品の信頼性、品質の向上を図ることができる等の優れた
結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による磁化過程モデルを示す模式図
、第２図は本発明方法が適用された試験材の微小磁区に
おける磁極の向きの変化を示す模式図、第３図は本発明
方法の実施に用いられる渦流探傷装置の構成を示すブロ
ック図、第４図は従来方法による探傷結果を示す線図、
第５図は本発明方法による探傷結果を示す線図、第６図
は従来方法を示す模式図、第７図は従来方法による磁化
過程モデルを示す模式図、第８図は従来方法が適用され
た試験材の微小磁区における磁極の向きの変化を示す模
式図、第９図は直流励磁電流を変化させた場合の傷信号
と、雑音の状態を示す線図、第１０図は直流励磁電流を
変化させた場合のＳ／Ｎの状態を示す線図、第１１図は
渦流探傷装置で表示される傷信号図形の一例を示す模式
図である。１０・・・磁気飽和コイル、１２・・・試験材、１８・・・電極、２１・・・直流磁化部、２２・・・ブリッジ、２４・・・発振器、２６・・・自動平衡器、３２・・・同期検波器、３４・・・位相器、３６・・・陰極、線管（ＣＲＴ）、３８・・・フィルタ、４０・・・リジェクション。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試験材の磁気方向を周方向にそろえる磁化を行な
う工程と、上記磁気方向を周方向にそろえられた試験材
を磁気方向が長手方向にそろうように直流磁化して磁気
飽和させ、渦流探傷する工程とを含む渦流探傷方法。
（２）前記試験材の磁気方向を周方向にそろえる磁化を
、試験材の長手方向端部に電極を設け、当該電極に直流
電圧を印加して試験材に通電することにより行なう請求
項１記載の渦流探傷方法。