JPH04230846A - 渦電流を用いて金属管を検査する方法及び装置 - Google Patents

渦電流を用いて金属管を検査する方法及び装置

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JPH04230846A
JPH04230846A JP3132431A JP13243191A JPH04230846A JP H04230846 A JPH04230846 A JP H04230846A JP 3132431 A JP3132431 A JP 3132431A JP 13243191 A JP13243191 A JP 13243191A JP H04230846 A JPH04230846 A JP H04230846A
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JP
Japan
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tube
solenoid
magnetic field
defects
metal
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JP3132431A
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Bernard Bisiaux
ベルナール・ビズイオー
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Vallourec SA
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Vallourec SA
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Publication date
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属管を移動させなが
ら、渦電流によってその管の欠陥の検出と欠陥の重大さ
の判定とを行う方法及び装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】渦電流を用いて金属管の欠陥を検査する
手段は既に知られている。この種の手段はソレノイドを
含み、これに比較的▲高▼い周波数の電流を通すと交番
磁界が発生する。この交番磁界は管の壁の中に渦電流を
発生させ、この電流が被検金属又は合金中に断続的に存
在する欠陥に対して相互作用を起こす。これらの相互作
用は、少なくとも１つの受信ソレソイドの欠陥通過時の
インピーダンス変化を測定することによって検出される
。向かい合わせに配置された２つの巻線を含む受信ソレ
ノイドを使用すれば、測定感度が向上する。
【０００３】炭素鋼のような磁性金属の場合は、所与の
製品に関して、その金属の透磁率が非磁性の金属又は合
金の透磁率に比肩する一定のレベルまで下がるように、
十分に強い連続磁界でその金属を飽和させるという条件
で前記手段を使用し得る。このようにすれば、炭素鋼の
透磁率は実質的にオーステナイト鋼の透磁率と同じレベ
ルになる。
【０００４】このような手段を用いれば、比較的小さい
欠陥、例えば亀裂、又は多少とも深さがあり更には金属
を貫通して漏洩の原因となる隙間（孔）を検出すること
ができる。この種の検出は、管を数メートル／秒に達し
得る速度で移動させて渦電流式検出装置のソレノイドに
通すことにより連続的に実施される。
【０００５】実験の結果、この種の検査手段では、検出
された総ての欠陥から、管の壁を貫通して漏洩を引き起
こし得る欠陥を確実に見分けることはできないことが判
明した。実際、表面欠陥に対応して発生する信号は、比
較的深い欠陥に対応する信号の振幅と同じか又はそれよ
り大きい振幅を有し得る。しかるに、表面欠陥を有する
管は通常、何等かの二次的操作又は修理によって修復す
ることができるが、深さの大きい欠陥を有する管は廃棄
しなければならない。
【０００６】これらの理由から、通常は、渦電流によっ
て検出された欠陥の程度を別の方法、例えば視覚検査又
は水密性を確かめるための水圧試験によって確認する必
要がある。
【０００７】水圧試験を行えば、（廃棄の基準となる）
標準欠陥に対応する振幅をもつ信号を発生させる貫通欠
陥をもつものとして渦電流検査の間に廃棄された管のう
ち、実際に内部流体圧下で漏洩を生じるものは僅かでし
かないことがわかる。
【０００８】本発明では、あらゆるタイプの金属管の壁
に検出される総ての欠陥、即ち管内部の欠陥又は管の外
面に出ている欠陥のうち、比較的大きい深さをもつ欠陥
と表面欠陥とを渦電流式検査手段によって判別する方法
を研究した。場合によっては、管の壁の内部から管の内
面に到達する欠陥、又は管の外面から内面に到達する欠
陥（貫通欠陥）が生じることもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明では特に、管の
壁の厚みの約１０％以下の深さをもって管の外面に出て
いる欠陥しかない管を大量に廃棄することなく、壁の厚
みをほぼ完全に貫通する欠陥のある管だけをほぼ確実に
廃棄できるように、廃棄閾値を決定する方法を追求した
。また、外径が２００ｍｍ以上に及び得、厚みが外径の
少なくとも１０％に達し得る管を数メートル／秒の速度
で移動させながらこの種の検査を実施する方法も研究し
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の方法及び装置は
、これらの目標を達成するものである。
【００１１】本発明の方法は、金属管を連続的に移動さ
せて渦電流式検査手段のすぐ近傍を通過させることによ
り、管の壁の中に発生した渦電流と管の欠陥、即ち管内
部の欠陥又は管の外面に出ている欠陥との間に相互作用
を生起させ、公知の手段でこれら相互作用の検出と発生
した信号の振幅測定とを行うことからなる。
【００１２】本発明では、中間周波数及び▲高▼周波数
範囲の互いに異なる所定周波数をもつ２つの交番磁界を
用いて管の壁の中に渦電流を発生させる。そして検出し
得る各欠陥毎に、前記２つの周波数の各々に対応する渦
電流とその欠陥との相互作用を表す信号の振幅を測定す
る。振幅Ｓ１は低い方の周波数に対応し、Ｓ２は▲高▼
い方の周波数に対応する。これらの振幅はデシベルで表
される。次いで、デシベルで表される振幅差Ｄ、即ちＤ
＝Ｓ２−Ｓ１を計算し、これを廃棄振幅差Ｄ０と比較す
る。この廃棄振幅差は、管の壁の厚みの５％以上且つ５
０％以下という範囲内の所与の深さにわたって管の外面
に設けた標準孔に対応する振幅差である。廃棄すのはＤ
がＤ０より小さい管である。
【００１３】例えば大きい内圧が要求されるような条件
の厳しい用途では、廃棄閾値となる幅差Ｄ０を、管の壁
の厚みの２０％以下の深さをもつ標準孔に対応して決定
すると有利である。
【００１４】低い方の交番磁界周波数としては、０．５
〜１０Ｋｈｚ、好ましくは１〜３Ｋｈｚの所定周波数を
使用する。▲高▼い方の周波数は２０〜１５０Ｋｈｚが
好ましい。
【００１５】磁性金属又は磁性合金の管を移動させなが
ら検査を行う時は、交番磁界発生手段と欠陥及び渦電流
の相互作用に対応する信号を検出する手段とを包囲する
ように巻線を取付け、これに直流を通し、その結果生じ
た連続磁界で前記金属又は合金を飽和させる。
【００１６】本発明は、前述の方法を実施するための装
置にも係わる。この装置は、通過する金属管の壁に存在
する欠陥、即ち管内部の欠陥又は管の外面に出ている欠
陥を渦電流によって検出することができる。この装置は
、金属管を軸線に沿って一定の速度で移動させる手段を
含む。
【００１７】本発明の装置は、中間周波数及び▲高▼周
波数を含む範囲の２つの異なる所定周波数をもつ交番磁
界を発生させる手段と、これら磁界の２つの周波数の各
々に対応する渦電流と各欠陥との間の相互作用の結果生
じる信号を検出する手段と、大きい方の周波数で得られ
た信号の振幅Ｓ２（デシベル）及び小さい方の周波数で
得られた信号の振幅Ｓ１（デシベル）の差即ちＤ＝Ｓ２
−Ｓ１（デシベル）を計算するための記録測定手段と、
ＤがＤ０の値より大きいか小さいかを確認するための比
較手段と、ＤがＤ０より小さい場合に管廃棄信号を発生
させる信号手段とを含む。
【００１８】本発明の装置は、好ましくは、周波数範囲
０．５〜１０Ｋｈｚ及び周波数範囲２０〜１５０Ｋｈｚ
の周波数を有する２つの交番磁界を発生させる手段を含
む。この交番磁界発生手段は、内部に少なくとも１つの
検出ソレノイドを収容したソレノイドを少なくとも１つ
含むか、又は送信及び検出を行うソレノイドを少なくと
も１つ含むと有利である。前者の場合はソレノイドが共
通の軸線を有し、この軸線が被検金属管の移動軸線とも
なる。
【００１９】検出ソレノイドは、検出感度が向上するよ
うに、隣合わせに並置された２つの巻線を含むと有利で
ある。
【００２０】本発明の第１実施例では、交番磁界発生手
段が管の移動軸線に沿って並置された２つのソレノイド
を含み、第１のソレノイドの給電が小さい方の周波数で
行われ、第２のソレノイドの給電が大きい方の周波数で
行われる。各ソレノイドは、相互作用の振幅を測定して
これら振幅の差（デシベル）を廃棄値と比較する手段に
接続された検出用ソレノイドを包囲する。
【００２１】これらのソレノイドは、有利には、検査す
べき管を包囲するソレノイドである。
【００２２】また、記憶手段が、第１の検出ソレノイド
を通過した時に検出された欠陥に対応する各信号の振幅
を記憶する。これは、計算手段を用いて必要な移動時間
を考慮しながら、第２のソレノイドを通過した時に検出
された同じ欠陥に関する信号に前記信号を対応させるた
めである。
【００２３】本発明の装置の特定実施例の１つでは、交
番磁界の発生に単一のソレノイドを使用し得る。その場
合は、周波数の異なる２つの電流源を用いて公知の方法
でソレノイドを同時に励起させる。検出ソレノイドも１
つであってよく、異なる周波数の渦電流と同一欠陥との
間の相互作用を表す信号は判別手段によって分離され処
理される。
【００２４】本発明の装置は、磁性の金属又は合金から
なる管を検査する場合には、管の移動軸線と合致する軸
線を有し且つ直流を受給して磁界を発生させる巻線を含
む。この磁界は、前記金属を飽和してその透磁率を非磁
性の金属又は合金の透磁率と比肩するレベルにするだけ
の十分な強さを有する。この巻線の寸法は、送信ソレノ
イド及び検出ソレノイドを両方とも収容できるように決
定される。
【００２５】本発明の方法及び装置は、あらゆるタイプ
の金属又は合金管、好ましくは回転体形状の管に適用で
きる。これらの管は、外径が２００ｍｍ以下、壁の厚み
が外径の１〜２０％であるのが好ましい。壁の厚みは好
ましくは２０ｍｍがよい。
【００２６】本発明の方法及び装置は、本発明の範囲を
逸脱せずに様々に変形できる。
【００２７】
【実施例】以下、添付図面に基づき本発明の装置の非限
定的特定実施例を説明する。
【００２８】図１は、本発明の方法を実施するための装
置の全体を簡単に示している。この図は炭素鋼からなる
回転体状の管の検査に関するものであり、移動軸線ＸＩ
−ＸＩに沿って配置された管はその一部分１だけが示さ
れている。
【００２９】前記管は軸線ＸＩ−ＸＩに沿って１〜２０
ｍ／秒の一定速度で矢印Ｆ方向に進む。検査は室温に近
い温度で実施される。軸線ＸＩ−ＸＩに沿って配置され
たソレノイド２には、このソレノイド２の内側の領域で
管１を飽和させるように決定された強さをもつ直流磁界
を発生させるべく、図示されていない手段によって直流
が通される。その結果、前記領域内での管１の残留透磁
率はオーステナイト鋼の透磁率とほぼ同じになる。
【００３０】２つのソレノイド３及び４は各々が１つの
交番磁界を発生させる。これらの磁界の周波数は互いに
異なり、中間周波数及び▲高▼周波数の範囲にある。ソ
レノイド３によって発生する磁界の周波数はソレノイド
４によって発生する磁界の周波数より小さい。これら２
つのソレノイドは軸線ＸＩ−ＸＩに沿って並置され、電
流源（図示せず）に接続されている。ソレノイド３によ
って発生する磁界の周波数は０．５〜１０Ｋｈｚの範囲
で選択され、ソレノイド４によって発生する磁界の周波
数は２０〜１５０Ｋｈｚの範囲で選択される。ソレノイ
ド３の内部には検出ソレノイド５が配置されている。こ
の検出ソレノイドは、軸線ＸＩ−ＸＩをもつ隣接して配
置された２つの巻線５Ａ、５Ｂを含む。同様にして、ソ
レノイド４の内部には第２の検出ソレノイド６が配置さ
れており、この検出ソレノイドは軸線ＸＩ−ＸＩをもつ
隣接して配置された２つの巻線６Ａ及び６Ｂを含む。２
つの検出ソレノイド５及び６は、管１の壁に局在する欠
陥、即ち内部欠陥又は管の外面に出ている欠陥の通過に
よって生じるインピーダンス変化を検出するための公知
のインピーダンス測定手段に公知の方法で接続されてい
る。前記インピーダンス変化は、ソレノイド３及び４内
に存在する交番磁界によって発生した渦電流と欠陥との
相互作用の結果として起こる。このインピーダンス変化
は、測定手段（図示せず）のレベルで、デシベルで表さ
れる振幅をもつ信号となって現れる。ソレノイド５によ
って欠陥が検出されると、その都度信号Ｓ１が発生し、
同じ欠陥がソレノイド６を通過した時に信号Ｓ２が発生
する。信号Ｓ１は、ソレノイド６によって同じ欠陥が検
出された時点で信号Ｓ２と比較できるように、記憶手段
によって記憶される。同一の欠陥に関する２つの信号Ｓ
１及びＳ２の比較は、２つのソレノイドの間の距離及び
移動速度が遅延手段によって考慮されるため、正確に行
われる。
【００３１】デシベルで表される振幅差Ｄ＝Ｓ２−Ｓ１
は計算手段によって計算され、廃棄振幅差Ｄ０、即ち管
の壁に設けられた基準孔が図１の装置を通過した時に検
出される信号に対応する振幅差と比較される。
【００３２】図２のグラフは、Ｄの変化を、管の外壁に
同一の径方向直径で設けた複数の標準孔の深さの関数と
して示している。これらの孔は、外径６０ｍｍ、壁の厚
み８ｍｍの炭素鋼管の外面から直径４ｍｍで偏平底部を
もつように設けた。ソレノイド３によって発生する磁界
の周波数は１．６Ｋｈｚ、ソレノイド４によって発生す
る磁界の周波数は６０Ｋｈｚにした。図２では、横座標
に穿孔の深さをｍｍで示し、縦座標に振幅差Ｄ＝Ｓ１−
Ｓ２をデシベルで示した。信号Ｓ１及びＳ２の増幅は、
８ｍｍに等しい深さをもつ貫通孔の場合にＳ１及びＳ２
の振幅が同等になるように、従ってＤがゼロになるよう
に調整する。管の用途によっては、深さの比較的浅い標
準孔に対応するＤ０値を廃棄振幅差即ち廃棄閾値として
選択する。例えば、このグラフが示すように、深さが１
ｍｍしかない欠陥は１４デシベルの差Ｄ１に相当する。 この差Ｄ１を廃棄レベルとして選択すれば、Ｄ１より小
さい差Ｄを有する欠陥をもつ総ての管を廃棄することに
よって、１ｍｍを超える深さをもつ欠陥を有する管がほ
ぼ確実に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の一実施例を簡単に示す全体説明
図である。
【図２】管の廃棄閾値を欠陥の許容し得る深さの関数と
して決定するための曲線グラフである。
【符号の説明】
１　　管 ２，３，４　　ソレノイド ５，６　　検出ソレノイド

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属管を軸線方向に従って移動させながら
    その壁に存在する欠陥を検出する方法であって、周波数
    の▲高▼い交番磁界を発生させることにより前記管の壁
    の中に渦電流を発生させ、管の内部欠陥又は外面に出て
    いる欠陥であり得る欠陥と前記渦電流との相互作用を検
    出し且つこれらの相互作用を測定する操作を含み、中間
    周波数及び▲高▼周波数範囲の互いに異なる所定周波数
    をもつ２つの交番磁界によって管の壁の中に渦電流を発
    生させ、その後、検出された各欠陥毎に、その欠陥と前
    記２つの周波数の各々に対応する渦電流との相互作用を
    表す信号の振幅を測定し、但し低い方の周波数に対応す
    る振幅をＳ１、▲高▼い方の周波数に対応する振幅をＳ
    ２としてこれらの振幅をデシベルで表わし、次いでデシ
    ベルで表される振幅差Ｄ＝Ｓ１−Ｓ２を計算して、管の
    壁の厚みの５％以上且つ５０％以下という特定の深さで
    管の外面から設けた標準孔に対応する廃棄振幅差即ち廃
    棄閾値Ｄ０と前記振幅差Ｄとを比較し、Ｄ０より小さい
    振幅差Ｄをもつ欠陥を少なくとも１つ有する管を廃棄す
    ることを特徴とする、金属管を軸線方向に従って移動さ
    せながらその壁に存在する欠陥を検出する方法。
  2. 【請求項２】管の壁の厚みの２０％以下の深さにわたっ
    て管の外面から設けた標準孔に対応する振幅差Ｄ０を廃
    棄閾値として使用することを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】交番磁界の低い方の周波数が０．５〜１０
    Ｋｈｚであり、▲高▼い方の周波数が２０〜１５０Ｋｈ
    ｚであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法
    。
  4. 【請求項４】交番磁界の低い方の周波数が１〜３Ｋｈｚ
    であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】磁性の金属又は合金で形成された管を移動
    させながら検査する場合は、交番磁界発生手段と欠陥及
    び渦電流間の相互作用に対応する信号を検出する手段と
    を包む連続磁界で前記金属又は合金を飽和させることを
    特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法
    。
  6. 【請求項６】金属管を移動させながら該管の壁に存在す
    る欠陥即ち管の内部欠陥又は外面に出ている欠陥を渦電
    流によって検出する方法を実施するための装置であって
    、金属管を軸線に沿って移動させながら一定の速度で該
    装置を通過させる手段を含み、この装置が更に、中間周
    波数及び▲高▼周波数を含む範囲の互いに異なる２つの
    所定周波数で交番磁界を発生させる手段と、各欠陥と前
    記磁界の２つの周波数の各々に対応する渦電流との相互
    作用の結果生じる信号を検出する手段と、▲高▼い方の
    周波数で得られる信号のデシベルで表される振幅Ｓ２及
    び低い方の周波数で得られる信号のデシベルで表される
    振幅Ｓ１の差即ちデシベルで表されるＤ＝Ｓ２−Ｓ１を
    計算するための記録測定手段と、Ｄが廃棄閾値を構成す
    る値Ｄ０より大きいか又は小さいかを確認するための比
    較手段と、ＤがＤ０より小さい場合に管廃棄信号を発生
    させる信号手段とを含むことを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】２つの交番磁界を発生させる手段を含み、
    第１の交番磁界の周波数が０．５Ｋｈｚ〜１０Ｋｈｚで
    あり、第２の交番磁界の周波数が２０〜１５０Ｋｈｚで
    あることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】交番磁界発生手段が少なくとも１つのソレ
    ノイドを含み、このソレノイドの内部に少なくとも１つ
    の検出ソレノイドが配置されており、これらのソレノイ
    ドが共通の軸線を有し、この軸線が検査すべき金属管の
    移動軸線でもあることを特徴とする請求項７に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】検出ソレノイドが隣接して並置された２つ
    の巻線を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】交番磁界発生手段が移動軸線に沿って並
    置された２つのソレノイドを含み、第１のソレノイドに
    は低い方の周波数で給電が行われ、第２のソレノイドに
    は▲高▼い方の周波数で給電が行われ、これら２つのソ
    レノイドの各々が検出ソレノイドを包囲しており、これ
    らの検出ソレノイドが、相互作用の振幅を測定し且つデ
    シベルで表されるこれらの振幅の差を廃棄閾値と比較す
    る手段に接続されていることを特徴とする請求項８又は
    ９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】ソレノイドが検査される金属管を包囲す
    るようになっていることを特徴とする請求項８から１０
    のいずれか一項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】第１の検査ソレノイドを通過した時に検
    出された欠陥を表す各信号を第２のソレノイドを通過し
    た時に検出された同じ欠陥を表す信号に対応させるべく
    、前記信号の振幅が記憶手段によって記憶され、必要な
    移動時間が計算手段によって考慮されるようになってい
    ることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に
    記載の装置。
  13. 【請求項１３】交番磁界発生手段が周波数の異なる２つ
    の電流源によって同時に励起される単一のソレノイドを
    含み、欠陥と渦電流との間の相互作用を検出する手段が
    単一の検出ソレノイドを含み、異なる周波数の渦電流と
    同一の欠陥との間の相互作用を表す信号が判別手段によ
    って分離されるようになっていることを特徴とする請求
    項６から８のいずれか一項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】磁性の金属又は合金で形成された管を検
    査する場合は、管の移動軸線に対応する軸線を有する巻
    線を備え、この巻線に前記金属又は合金を飽和するに十
    分な強さをもつ直流を通すことによって前記金属又は合
    金の透磁率を非磁性の金属又は合金の透磁率とほぼ同じ
    レベルにするようになっており、前記巻線の寸法が１つ
    又は複数の磁界発生ソレノイドと１つ又は複数の検出ソ
    レノイドを両方とも収容できるように選択されているこ
    とを特徴とする請求項６から１３のいずれか一項に記載
    の装置。
  15. 【請求項１５】渦電流を用いる金属管欠陥検出における
    請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法及び装置
    の適用であって、検査される管が回転体状の管であり、
    その外径が２００ｍｍ未満、壁の厚みが外径の１〜２０
    ％であることを特徴とする適用。
JP3132431A 1990-03-26 1991-03-26 渦電流を用いて金属管を検査する方法及び装置 Pending JPH04230846A (ja)

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FR9004053A FR2660068B1 (fr) 1990-03-26 1990-03-26 Procede et dispositif de controle de tubes metalliques par courants de foucault.
FR9004053 1990-03-26

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