JPH05196608A - 離隔渦流探傷方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検出材の透磁率の影響を受けずに欠陥の大
きさに対応する位相差信号を得る。 【構成】 被検出材である鋼管３には、励磁コイル２と
受信コイル４とが間隔をあけて配置される。電源１は励
磁コイル２を励磁し、励磁コイル２から発生された磁束
は受信コイル４によって検出される。励磁信号と検出信
号の位相差φ１は位相差検出回路５によって検出され
る。検出信号の振幅平均Ａ１は、振幅補正回路７によっ
て定数設定回路８に設定された定数Ａ０，ａに従って補
正される。位相差補正回路９では、検出された位相差を
補正する。これによって鋼管３の透磁率μの影響を受け
にくい位相差信号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中埋設鋼管などの被
検出材の腐食減肉を検査するためなどに用いられる離隔
渦流探傷方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、離隔渦流探傷方法は、リモー
トフィールド渦流探傷（略称「ＲＦＥＣ」）法とも呼ば
れ、地中埋設鋼管などの金属製管の腐食減肉を検査する
ために用いられている。離隔渦流探傷方法の実施は、管
内に励磁コイルと受信コイルとを、その管軸方向に間隔
をあけて配置して行う。この間隔は、励磁コイルからの
直接の磁場の影響が受信コイルにおよばないように、通
常直径（すなわち管の外径）の２〜４倍とすることが必
要とされている。

【０００３】励磁コイルに交流電流を流すと、励磁コイ
ルからの磁束が管を貫通して外部空間を通り、管の外面
に沿って伝わる。受信コイルには、再び管を貫通する磁
束が受信される。この磁束の電磁波は、管の肉厚部を通
過するときの速度の方が空気中を通過するときの速度に
比べて大幅に小さい。したがって、この伝播時間、すな
わち励磁コイルの励磁信号と受信コイルの検出信号との
位相差が、管の肉厚に比例して変化する。このことか
ら、位相差に対応した管の腐食減肉を検出することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】離隔渦流探傷方法で
は、検出される位相差は被検出材の透磁率μの平方根に
比例する。透磁率の値は材質によって大きく変化する。
したがって、被検出材を貫通する磁束の部分的な位相差
の変化によって、腐食減肉状態の発生を検出することは
可能であるけれども、定量評価することは困難である。
このため、離隔渦流探傷方法による位相差信号の出力を
記録計に出力して、その出力から欠陥の有無を知ること
ができる。欠陥の大きさについては、推測するのみであ
る。

【０００５】本発明の目的は、被検出材の材質に関係な
く、同一の欠陥には同一の位相差信号を発生することが
できる離隔渦流探傷方法および装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、励磁コイルを
励磁信号で励磁して磁束を発生させ、受信コイルによっ
て被検出材を貫通する磁束を検出し、受信コイルからの
検出信号の振幅平均Ａ１を或る値Ａ０に正規化した値に
ついて、予め定める指数ａに対する累乗値を求め、前記
励磁信号と検出信号との位相差φ１を求められた累乗値
に掛けた値φ１・（Ａ１／Ａ０）^a を位相差として求
め、求められた位相差に対応して被検出材の肉厚減少箇
所を検知することを特徴とする離隔渦流探傷方法であ
る。

【０００７】本発明は、励磁コイルと、被検出材に沿っ
て励磁コイルから間隔をあけて配置される受信コイル
と、励磁コイルを励磁する励磁信号の位相と、励磁コイ
ルから発生され、被検出材を貫通する磁束によって受信
コイルに発生する検出信号の位相とを比較し、位相差φ
１を表す信号を導出する位相差比較手段と、受信コイル
からの検出信号に応答し、検出信号の振幅平均Ａ１を或
る値Ａ０で正規化し、予め定める指数ａに対する累乗値
を表す信号を導出する振幅補正手段と、位相比較手段お
よび振幅補正手段からの信号に応答し、被検出材の肉厚
に対応する位相差φを、演算式

【０００８】

【数１】φ＝φ１・（Ａ１／Ａ０）^a に従って位相差補正手段とを含むことを特徴とする離隔
渦流探傷装置である。

【０００９】

【作用】本発明に従えば、励磁コイルから発生された磁
束は被検出材を貫通して受信コイルによって検出され
る。検出信号の振幅平均Ａ１は、或る値Ａ０と予め定め
る指数ａによって補正される。励磁コイルを励磁する励
磁信号と検出信号との位相差φ１を振幅についての補正
値と乗算して、φ１・（Ａ１／Ａ０）^a を位相差として
求める。このように位相差を補正することによって、被
検出材の透磁率の変化の影響を受けにくくすることがで
きる。位相差に対応して被検出材の肉厚減少箇所を検知
するので、肉厚減少などの欠陥の大きさを容易に検知す
ることができる。

【００１０】また本発明に従えば、離隔渦流探傷装置
は、励磁コイルと、受信コイルと、位相差比較手段と、
振幅補正手段と、位相差補正手段とを含む。励磁コイル
と受信コイルとは、被検出材に沿って間隔をあけて配置
され、励磁コイルを励磁する励磁信号の位相と、励磁コ
イルから発生されて被検出材を貫通する磁束によって受
信コイルに発生する検出信号の位相とは、位相差比較手
段によって比較される。検出信号の振幅平均Ａ１は間隔
補正手段によって補正される。位相差補正手段は、位相
比較手段からの位相差φ１を振幅補正手段からの信号に
よって補正して、位相差φ、

【００１１】

【数３】φ＝φ１・（Ａ１／Ａ０）^a を求める。この補正によって、位相差φは被検出材の透
磁率μの変化を受けなくなるので、被検出材の肉厚が腐
食などによって減少する欠陥を検知してその大きさを知
ることができる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の全体の電気的構
成を示す。離隔渦流探傷方法を実施するために、電源１
によって励磁される励磁コイル２と、被検出材である鋼
管３の管軸に沿って間隔をあけて受信コイル４とが設け
られる。

【００１３】図２は、図１に示される実施例の原理を説
明するための概略的な斜視図である。地中に埋設されて
いる鋼管３などの管の腐食減肉状態を検査するために、
本発明に従う離隔渦流探傷方法が用いられる。受信コイ
ル４としては、鋼管３の内周面に沿って９０°ずつずら
して４つのコイル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配置され
る。励磁コイル２と受信コイル４とを、鋼管３の管軸方
向の距離Ｌを一定に保ちながら、管軸方向に移動するこ
とによって、鋼管３の腐食減肉状態を検査することがで
きる。励磁コイル２と受信コイル４との間隔Ｌは、励磁
コイル２からの直接の磁束が受信コイル４によって検出
されないように定められる。一般的には、たとえば鋼管
３の外径Ｄの３倍以上に選ばれる。

【００１４】励磁コイル２からの磁束は、鋼管３を貫通
して空中である外部空間を通り、再び被検出材である鋼
管３を貫通して受信コイル４に到達する。この磁束とし
ての電磁波の速度は、鋼管３内の方が外部空間に比べて
大幅に小さいので、その伝幡時間、すなわち励磁コイル
２の励磁信号と受信コイル４の検出信号との位相差は、
鋼管３の厚みに対応する。

【００１５】励磁信号と検出信号との位相の遅れ、すな
わち位相差φ１は、次の数４の式で示される。

【００１６】

【数４】

【００１７】ここでｄは鋼管３の厚み、πは円周率、ｆ
は励磁信号の周波数、μは鋼管３の透磁率、σは鋼管３
の導電率を示す。すなわち位相差φ１は、鋼管３の透磁
率μに関して単調増加である。

【００１８】受信コイル４の検出信号の振幅平均Ａ１
は、次の数５の式で示される。

【００１９】

【数５】

【００２０】ここで、ｄ，π，ｆ，μ，σは、上述の数
４の式と同じである。すなわち検出信号の振幅平均Ａ１
は、透磁率μに関して単調減少である。鋼管３の材質に
よって透磁率μは大きく変動するけれども、導電率σの
変動は少ない。

【００２１】図１図示の実施例においては、励磁コイル
２と受信コイル４との位相差φ１は、位相差検出回路５
によって検出される。受信コイル４からの検出信号の振
幅は、振幅測定回路６によって測定される。この測定値
は、振幅補正回路７によって、定数設定回路８に設定さ
れている定数Ａ０およびａの値を用いて補正される。Ａ
０の値は、振幅平均Ａ１を正規化するための値であり、
ａの値は、正規化された振幅に対する指数である。振幅
補正回路７からの出力は、（Ａ１／Ａ０）^a を表す。

【００２２】位相差検出回路５および振幅補正回路７か
らの出力は、位相差補正回路９に与えられる。位相差補
正回路９は、次の数６の式に従って、補正された位相差
φを求める。

【００２３】

【数６】φ＝φ１・（Ａ１／Ａ０）^a この補正された位相差φは、比較回路１０に与えられ、
基準値設定回路１１に予め設定されている位相差の基準
値と比較される。位相差φが基準値以上となると、腐食
減肉などによる欠陥と判断され、出力回路１２から警報
などが出力される。

【００２４】図１図示の実施例による実験結果の一例を
次の表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この実験データから図３に示すグラフが得
られる。このグラフから、指数ａの値が求められる。

【００２７】この実験データで、縦軸に位相差φ１をと
り、横軸に振幅Ｖをとると、図４に示すように、位相差
の値のばらつきが大きくなる。このばらつきは被検出材
の透磁率μの変化による。位相差を補正すると、図５の
ように、補正した位相差のばらつきは小さくなる。図６
は、さらに多くの試料について試験結果を示す。このう
ち、励磁５Ｖについて、補正の効果を図７に示す。この
ようにして、鋼管３の透磁率に依存することなく、腐食
減肉箇所などの肉厚に対応した位相差を得ることができ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検出材
の材質による透磁率変化の影響を受けずに、腐食減肉な
どの欠陥の大きさに対応する位相差信号を得ることがで
きる。これによって肉厚箇所を正しく検知することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の大略的な電気的構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の原理を示す概略的な斜視図である。

【図３】図１図示の実施例による検出信号の振幅と励磁
信号に対する位相差との関係を示すグラフである。

【図４】図１図示の実施例による検出信号の振幅と励磁
信号に対する位相差との関係を示すグラフである。

【図５】図１図示の実施例による補正した位相差と振幅
との関係を示すグラフである。

【図６】図１図示の実施例による検出信号の振幅と励磁
信号に対する位相差との関係を示すグラフである。

【図７】図６図示の試料による補正の効果を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 電源 ２ 励磁コイル ３ 鋼管 ４ 受信コイル ５ 位相差検出回路 ７ 振幅補正回路 ８ 定数設定回路 ９ 位相差補正回路 １０ 比較回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルを励磁信号で励磁して磁束を
   発生させ、 受信コイルによって被検出材を貫通する磁束を検出し、 受信コイルからの検出信号の振幅平均Ａ１を或る値Ａ０
   に正規化した値について、予め定める指数ａに対する累
   乗値を求め、 前記励磁信号と検出信号との位相差φ１を求められた累
   乗値に掛けた値φ１・（Ａ１／Ａ０）^a を位相差として
   求め、 求められた位相差に対応して被検出材の肉厚減少箇所を
   検知することを特徴とする離隔渦流探傷方法。
2. 【請求項２】 励磁コイルと、 被検出材に沿って励磁コイルから間隔をあけて配置され
   る受信コイルと、 励磁コイルを励磁する励磁信号の位相と、励磁コイルか
   ら発生され、被検出材を貫通する磁束によって受信コイ
   ルに発生する検出信号の位相とを比較し、位相差φ１を
   表す信号を導出する位相差比較手段と、 受信コイルからの検出信号に応答し、検出信号の振幅平
   均Ａ１を或る値Ａ０で正規化し、予め定める指数ａに対
   する累乗値を表す信号を導出する振幅補正手段と、位相
   比較手段および振幅補正手段からの信号に応答し、被検
   出材の肉厚に対応する位相差φを、演算式 【数１】φ＝φ１・（Ａ１／Ａ０）^a に従って位相差補正手段とを含むことを特徴とする離隔
   渦流探傷装置。