JPH0384451A - 渦流探傷方法 - 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】

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、探傷信号の信号／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８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
、且つ、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８図中に示す関係にな
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９
図（Ａ）に示すように、微小な磁区の磁極の向きが揃っ
ておらず、全体として互いに打消し合う状態となってい
るが、直流磁気飽和により、第９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μＧとなるように見え
る。 このように、磁気飽和した状態で、第８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
があるときに欠陥があると判定する。

【発明が達成しようとする課１１１ しかしながら、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１０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も
生じ、第１１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。なお、前記記
録計では、例えば直径１１４．ｌｕ、厚さ２１１１の鋼
管に人工傷として直径２１１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。 【課題を達成するための手段】 本発明は、試験材をその＾平方向に直交する方向に交流
磁化すると共に、その磁気力を徐々に弱めて、前記試験
材の前記直交する方向への磁気力を弱める工程と、前記
磁気力が弱められた試験材を、その長手方向に直流磁化
して磁気飽和させて、渦流探傷する工程とを含むことに
より、前記課題を達成したものである。 又、本発明において、試験材の交流磁化を、試験材をそ
の長手方向に直交する方向から挾むように交流磁化コイ
ル付鉄心を対向させて設け、当該コイルに交流電流を通
電することにより行うことができる。 又、本発明において、試験材の交流磁化を、試験材の長
手方向端部に電極を設けて、当該電極間に交流電圧を印
加して試験材に通電することにより行うことができる。 更に又、本発明において、中空の試験材の交流磁化を、
当該試験材の中空孔中に導体棒を貫通させ、当該導体棒
に交流電流を通電することにより行うことができる。

【作用】

前出第８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９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、発明者は試験材の磁気的特性や透磁率を均一化
するべく種々検討した。その結果、予め、例えば交流電
流を試験材の長手方向に流してその電流を徐々に弱くす
ることにより、試験材の長手方向に直交する方向への磁
力を弱くすることを着想した。 即ち、磁化する前の試験材においては、第１図（Ａ）に
示すように、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、前記直
交する方向に交流磁化すると共に、その磁化する力を徐
々に弱めた場合、第１図（Ｂ）に示すように、当該直交
する方向への磁気力が弱まる。 前記直交する方向への磁気力が弱められた試験材を、そ
の長手方向に直流磁化して磁気飽和させれば、第１図（
Ｃ）に示すように、当該微小磁区の磁極の向きはほぼ完
全に長手方向に揃うこととなる。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。 なお、前記試験材を、長手方向に直交する方向に交流磁
化する際には、例えば第２図（Ａ）に示すように、試験
材１２を、その長平方向に直交する方向から挾むように
交流磁化コイル１６付鉄心１７を対向させて設け、当該
コイル１６に交流電流を通電することにまり交播磁界を
試験材１２に供給して交流磁化することができる。この
ようにすれば、試験材の所望箇所を所望の強さで交流磁
化することができる。なお、この交流磁化法は、極間法
という。 又、例えば第２図（Ｂ）に示すように、試験材１２の長
手方向端部に電極１８を設けて、当該電極１８間に交流
電圧を印加して試験材１２に交流電流を通電し、試験材
１２自身で磁束を発生させて交流磁化することができる
。このようにすれば、電極１８のみを設けて交流磁化で
きるため、比較的簡単な設備、手順で済み、経済性が高
い、なお、この交流磁化法を軸通電法という。 又、例えば第２図（Ｃ）に示すように、試験材１２が中
空のものである場合には、その中空孔中に導体棒２０を
貫通させ、当該導体棒２０の両端に設けたｔ＃ｌ１８等
を介して導体棒２０に交流電流を通電し、試験材１２を
交流磁化することができる。このようにすれば、試験材
の内側から外側へかけて確実に交流磁化することができ
る。なお、この交流磁化法を電流貫通法という。 又、交流磁化する際に各を極間に印加する電圧、電流に
商用周波数のものを用いるようにすれば特別な電源回路
がいらないため、装置の全体構成が簡略化できる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 この実施例は、第３図に示すような構成の渦流探傷装置
である。 第３図に示すように、この渦流探傷装置には、探傷前に
、予め試験材１２に電［１１８を介して交流電流を通電
し、その長手方向に直交する方向に交流磁化するための
交流磁化部２１と、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１
４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、傷以外の要因に
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、出力された傷信号中に含まれ
る試験材１２の搬送振動により生ずる雑音を位相回折に
よる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３
４と、検波後の傷信号を第４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！Ｉ傷信号ら、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。 なお、リジェクション４０から構成される装置号は、記
録装置に記録したり、選別装置に入力して試験材１２の
マーキングを行うようにすることができる。又、図示し
ないが、この渦流探傷装置には前出第８図に示した直流
磁気飽和装置が設けられている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、試験材１２に交流通電して長手方向に直交する方
向への交流磁化を行う、この際、流す電流は徐々に低下
させて、前出第２図（Ｂ）に示すように、前記試験材１
２の前記直交する方向への磁化力を弱めていく、なお、
通電する電流は商用周波数とすることができる。 この交流通電により、前出第１図（Ｂ）に示すように、
試験材１２の長手方向に直交する方向への磁気力が減少
し、各磁区の磁気力は長手方向に揃う、この場合に、通
電する交流電流は例えば３Ａとすることができ、その後
、例えば５秒間の間で３ＡからＯＡに徐々に電流を低下
させていくことができる。 次いで、交流磁化により前記磁気力が弱められた試験材
１２に対して直流磁気飽和コイル１０で直流磁化し、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はその大刃傷信号を移相器
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。なお、
この探傷装置の出力信号は記録装置や選別装置あるいは
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（ｘｒｌ
ｊ、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５図に示す、又、本発明方法で探傷した結果を第６
図に示す。 いずれの場合も試験材は外径３１．８１の鋼管であり、
人工傷として幅０．３■、深さ０．１５旧、長さ２５ｉ
ｎ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８に七であった。 従来方法においては、探傷結果は、第５図に示すように
なった。この場合、試験材には直径１■の貫通したドリ
ルホールも合わせて形成した。同期検波器の位相が変化
するに従って、前記ドリルホールについては精度良くチ
ャート高さとして傷成分が表わされているが、前記ノツ
チについては、傷成分が全体的にベースノイズに隠れて
しまい、精度の良い探傷結果が得られていない、又、感
度はＳ／Ｎで２４−２．４＝２１．６ｄＢ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６図
に示すようになった。この場合、試験材には深さ０．２
１１１のノツチを設けたが、位相の変化によって、この
０．２１１のノツチのみならず、０．１５＋１１１のノ
ツチも、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Ｓ／Ｎで２７−１．５＝
２５．５ｄＢであり、感度が向上していることが確認さ
れる。 又、試験材の探傷を行っている際に、探傷装置の同期検
波器の位相が零度における、（Ｓ信号のチャート高さの
例を第７図に示す、この第７図は、探傷開始から終了ま
での一連の傷信号をチャート高さで示している。第７図
において、リジェクションのレベルを２０１１１にして
も、０．２１と０゜１５ｎｎのノツチの検出結果は得ら
れ、精度良く探傷できることがわかる。又、第７図のよ
うに警報レベルを設け、それ以上の信号が生じた場合警
報を出力するようにできる。 なお、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Ｉｉｇ、線材でも同様に実施する
ことができる。 又、前記実施例においては、試験材を交流磁化する方法
として、直接試験材に交流電流を通電する方法（軸通電
法）を用いていたが、交流磁化する方法はこれに限定さ
れるものではなく、他の例えば前出第２図（Ａ）、（Ｃ
）に示した極間法や電流貫通法を用いることができる。

【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
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための、試験材にお
ける磁化前後における微小磁区磁極の向きを示す平面図
、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、交流磁化の方法例を示す側面
図、 第３図は、本発明の実施例に係る渦流探傷装置の構成を
示す、一部斜視図を含むブロック図、第４図は、前記装
置で表示される傷信号図形の例を示す平面図、 第５図は、従来方法により探傷した結果例を示す線図、 第６図、第７図は、本発明法により探傷した結果例を示
す線図、 第８図は、従来の探傷装置の構成例を示す断面図及び関
面図、 第９図は、前記探傷装置で磁化した場合の各磁区におけ
る磁極の向きの変化を示す平面図、第１０図は、直流励
磁電流を変化させた場合の傷信号と雑音の例を示す線図
、 第１１図は、同じ＜Ｓ／Ｈの例を示す線図である。 １０・・・磁気飽和コイル、 １２・・・試験材、　　　　　１４・・・試験コイル、
６・・・交流磁化コイル、 ８・・・電極、 １・・・交流磁化部、 ２・・・ブリッジ、 ６・・・自動平衡器、 ２・・・同期検波器、 ４・・・位相器、 ６・・・陰極線管（ＣＲＴ） ８・・・フィルタ、 ０・・・リジェクション。 １７・・・鉄心、 ２０・・・導体棒、 ２４・・・発振器、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）試験材をその長手方向に直交する方向に交流磁化
   すると共に、その磁気力を徐々に弱めて、前記試験材の
   前記直交する方向への磁気力を弱める工程と、 前記磁気力が弱められた試験材を、その長手方向に直流
   磁化して磁気飽和させ、渦流探傷する工程とを含むこと
   を特徴とする渦流探傷方法。
2. （２）請求項１において、試験材の交流磁化を、試験材
   をその長手方向に直交する方向から挾むように交流磁化
   コイル付鉄心を対向させて設け、当該コイルに交流電流
   を通電することにより行うことを特徴とする渦流探傷方
   法。
3. （３）請求項１において、試験材の交流磁化を、試験材
   の長手方向端部に電極を設けて、当該電極間に交流電圧
   を印加して試験材に通電することにより行うことを特徴
   とする渦流探傷方法。
4. （４）請求項１において、中空の試験材の交流磁化を、
   当該試験材の中空孔中に導体棒を貫通させ、当該導体棒
   に交流電流を通電することにより行うことを特徴とする
   渦流探傷方法。