JPH05273178A - 管体の探傷方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部から電流を供給する必要がなく、磁性体
の管体を高速かつ高精度で探傷できる装置を提供する。 【構成】 コイル２を巻いた軟磁性材料からなる芯材３
の一端を永久磁石４の一端に固定してセンサ１とする。
芯材３の検出端３ａを管体５の表面から所定の距離に設
定し、この距離を保ちながら移動させる。腐食孔等の凹
部７にさしかかるとコイル２を貫く磁力線が変化し、コ
イル２には（ａ）パルス状の起電力が発生する。この出
力を積分すると（ｂ）凹部７の形状に対応した波形の電
圧が得られる。最大値Ｖ_Imaxは凹部７の深さに対応し、
時間的幅Δｔは凹部７の広さに対応する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイル内の磁力線の数
の変化によって該コイルに生ずる電磁誘導起電力を利用
した管体の探傷方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば熱交換器チューブの腐食孔等の検
出には、コイルを用いるものとして渦電流変位計の原理
を用いた探傷装置が使用されている。

【０００３】この装置は、渦電流センサが鉄や鋼等の導
体に近づくと、渦電流センサのコイルのインピーダンス
が変わることを利用しており、該センサと被検査体の距
離の変化として腐食による窪み等を検出するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】渦電流変位計の原理を
用いた従来の探傷装置の場合には、試験品に交流磁場を
与えるために渦電流センサのコイルに交流電圧を供給す
る必要がある。また、センサを高速で変位させながら欠
陥を検出するためには、センサのコイルに与える交流電
圧の周波数をかなり高くしなければならないが、周波数
が高い場合にはリード線を長くすると精度が悪くなって
しまう。

【０００５】本発明は、外部から電流を供給する必要が
なく、磁性体の管体を高速かつ高精度で探傷できる方法
と装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る管体の探傷
方法は、コイルを巻いた軟磁性材料からなる芯材の一端
を永久磁石の一端に固定してなるセンサを用い、該セン
サの前記芯材の他端を管体の表面に所定間隔をおいて対
向させ、該センサと前記管体を相対的に移動させ、前記
コイルに生じる起電力の変化から前記管体の欠陥を検出
することを特徴としている。

【０００７】本発明に係る管体の探傷装置は、コイルを
巻いた軟磁性材料の一端を永久磁石の一端に固定してな
るセンサと、前記センサを管体の表面に沿って所定間隔
を保ちながら移動させる手段と、前記センサの前記コイ
ルに生じる起電力の変化から前記管体の欠陥を検出する
解析手段とを有している。

【０００８】本発明で用いられる軟磁性材料は、透磁率
が高く、保磁力の低い強磁性材料をいい、例えば、軟
鉄、鉄に珪素・アルミニウム・リン等を添加したもの、
鉄とニッケルの合金（パーマロイ）、あるいは鉄・ニッ
ケル等の非晶質磁性体があげられ、なかでも軟鉄、パー
マロイ、非晶質磁性体が好ましい。

【０００９】

【作用】センサの軟磁性材料からなる芯材の他端を、所
定間隔をおいて管体の表面に対向させる。両者の間隔を
一定に保ちながら、センサと管体を相対的に移動させ
る。管体の表面に腐食孔等があると、センサのコイルを
貫く磁力線が変化し、コイルに起電力が生じる。この起
電力の信号によって、解析手段は管体の欠陥を検出す
る。

【００１０】

【実施例】まず、図５及び図６に示す第１実施例によっ
て本発明の原理を説明する。図５又は図６に示すよう
に、このセンサ１は、コイル２を巻いた芯材３の一端を
永久磁石４の一端に固定したものである。このコイル１
の検出端３ａである芯材３の他端は、管体５の表面に沿
って所定間隔を保ちながら移動できるようになってい
る。このコイル２には、コイル２に生じる起電力の信号
を解析して欠陥を検出する手段として積分回路６が設け
られている。

【００１１】図５に示すように、センサ１と管体５の間
隔をほぼ一定に保ちながら、該センサ１をほぼ一定の速
度で管体５に平行に移動する。管体５の表面に凹部７が
あり、センサ１の検出端３ａと管体５との距離が変化す
ると、図５（ａ）に示すように遠のく時と近づく時とで
逆位相となるパルス状起電力がコイル２に生じる。な
お、コイル２を巻く向き、又は永久磁石４のＮ・Ｓ極の
向きにより、正負のパルスは逆転する。

【００１２】このパルス状電圧は、凹部７の深さやセン
サ１の移動速度によって変化し、深いほど又は速いほど
大きな起電力を生じる。

【００１３】このようなコイル２の出力電圧を解析手段
としての積分回路６に与えると、図５（ｂ）に示すよう
に前記凹部７に形状の類似した積分電圧を生じる。即
ち、センサ１のコイル２からの出力電圧は変化速度（ｄ
Ｘ／ｄｔ）に比例するが、これを積分すれば変位量
（Ｘ，距離）となる。

【００１４】この積分電圧の最大値Ｖ_Imaxは凹部７の深
さに対応し、時間的幅Δｔは凹部７の幅（広さ）に対応
する。即ち、この積分電圧波形から凹部７（腐食孔）の
深さと広さを知ることができる。

【００１５】前記第１実施例において、腐食孔の広さよ
りもセンサ１の芯材３の方が小さいことが好ましく、セ
ンサ１の芯材３よりも凹部７の広さが小さい場合は誤差
が大きくなり、精度が悪くなる。

【００１６】また、同一欠陥に対してセンサ１の移動速
度が大きいほど出力電圧は大きくなるが、積分回路６で
積分した波形はその移動速度に関係なくなる。

【００１７】より具体的な構成の第２実施例の探傷装置
を図１及び図２によって説明する。図１に示すように、
センサ保持体としてのパイプ１０には、複数のセンサ１
が外向きに設けられている。各センサ１は、パイプ１０
の周方向についてセンサ１の検出端３ａが等間隔に並ぶ
ように螺旋状に配設されている。このパイプ１０は図示
しない駆動手段によって軸方向に移動できるようになっ
ている。

【００１８】パイプ１０の外周面には複数箇所に板ばね
１１が設けられている。このパイプ１０を管体５の内部
に挿入すると、パイプ１０はこの板ばね１１によって管
体５内に保持され、該パイプ１０に設けられた各センサ
１と管体５の内面との距離は一定に保たれる。

【００１９】図２に示すように、各センサ１は、増幅器
１２及び解析手段としての解析装置１３に接続されてい
る。この解析手段は各センサ１からの信号に基づき、第
１実施例で示したように欠陥の大きさ・深さや位置等を
検出する。

【００２０】本実施例では、管体５に挿入したパイプ１
０を軸方向に移動させながら各センサ１で探傷を行な
う。各センサ１の周方向の位置と、パイプ１０の移動速
度から、検出された欠陥の位置がわかる。欠陥の深さ及
び広さは、解析装置１３が有する積分回路の機能によっ
て各センサ１からの出力電力から検出される。

【００２１】第３実施例を図３及び図４によって説明す
る。図３に示すように、パイプ状のハウジング２０の先
端には、ベアリング２１を介して保持管２２が回転自在
に支えられている。保持管２２の先端には、略円板状の
センサホルダ２３を介してハウジング２０の外側にセン
サ１が設けられている。このセンサ１の検出端３ａは、
管体５の内面に所定間隔をおいて対向するようになって
いる。保持管２２の後端には、前記センサ１に接続され
た信号送信器２４が設けられている。保持管２２の後端
の外側にはタービン２５が設けられており、圧縮空気を
受けて保持管２２、センサホルダ２３、センサ１及びバ
ランサ３１を回転させるようになっている。なお、ター
ビン２５を通過した圧縮空気は、ハウジング２０に設け
られた排気孔３０から排出される。

【００２２】ハウジング２０内の前記保持管２２の隣に
は、所定間隔をおいて、ホルダ２６を介して信号受信器
２７が設けられている。図４に示すように、信号受信器
２７の出力は、増幅器２８及び解析手段としての解析装
置２９に接続されている。この信号受信器２７と、保持
管２２に設けられた前記信号送信器２４とは所定間隔を
おいて近接しており、回転するセンサ１からの信号はセ
ンサと共に回転する信号送信器２４から固定された信号
受信器２７に非接触で伝達され、解析装置２９に導かれ
るようになっている。

【００２３】なお、本実施例における信号送信器２４及
び信号受信器２７は、それぞれ芯材に銅線を巻回したコ
イルで形成されており、約０．５ｍｍ程度の間隔をとっ
て対向している。このため、センサ１からの信号は電磁
誘導の作用によって信号送信器２４から信号受信器２７
に伝達される。

【００２４】このような信号を伝達する手段としては、
接触するブラシを介して行う方法、あるいは無線機を介
して非接触で行う方法等があるが、前者は接触による機
械抵抗が大きくなり大口径の管体には使用できるが熱交
換器のチューブのような細い管体には適さず、管に挿入
できたとしても、その重量によってやはりタービンをう
まく回転させることができない。

【００２５】前記の電磁誘導を利用する方法は、構造が
シンプルで小型、軽量、堅牢であり、かつ非接触である
ため、小さなタービンでもセンサをうまく回転させるこ
とができ、磨耗の心配もない。従って、実用上故障が少
なく、交換部品が不要であり、本発明を実施する上で好
適である。

【００２６】また、センサ１からの信号はテープ、フロ
ッピーディスク等の記録媒体に一旦記録し、後で解析す
ることもできる。

【００２７】本実施例のハウジング２０は、第２実施例
と同一の構成及び作用を有する板ばね１１によって管体
５内に支えられるようになっている。

【００２８】本実施例において、ハウジング２０内に圧
縮空気を供給すると、タービン２５が駆動されてセンサ
１が管体５の内周面に沿って回転する。そしてタービン
２５を駆動しながらハウジング２０を管体５内で軸方向
に移動させて探傷を行なう。

【００２９】センサ１からの出力電圧は、センサ１と共
に回転する信号送信器２４からハウジング２０内にホル
ダ２６を介して固定された信号受信器２７に伝達され、
さらに増幅器２８を介して解析装置２９に入力される。
欠陥の深さ及び広さは、第２実施例と同様、解析装置２
９が有する積分回路の機能によって前記センサ１からの
出力電圧に基づいて検出される。また、タービン２５に
よるセンサ１の回転数とハウジング２０の移動速度か
ら、センサ１による検出位置が検出される。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、コイルを巻いた軟磁性
材料の芯材と永久磁石からなるセンサを磁性体の管体の
表面に沿って所定間隔をおいて移動させ、腐食孔等にお
いてコイルを貫く磁力線が変化することによってコイル
に誘導起電力を生じさせ、欠陥を検出している。

【００３１】従って本発明によれば次のような効果が得
られる。 （１）渦流探傷法のように外部からセンサに電気を供給
せずに検査できる。

【００３２】（２）センサを高速で変位させた方が出力
が大きくなるので、従来の方法・装置よりも高速で高精
度な検査が行なえる。

【００３３】（３）渦流探傷法では、センサと管体との
距離がわずかに変動しても出力信号は大きく変動する
が、本発明によればゆるやかな変化は出力信号に影響を
与えない。

【００３４】（４）被検査物の表面を完全に清掃してお
かなくても欠陥の検出が可能である。

【００３５】（５）センサからの信号の送・受信に電磁
誘導を利用する非接触の方法を用いれば、小型、軽量か
つ高性能なセンサプルーブを作ることができ、特に細管
の検査に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第２実施例の断面図である。

【図２】第２実施例のブロック図である。

【図３】第３実施例の断面図である。

【図４】第３実施例のブロック図である。

【図５】第１実施例の構成及びセンサの出力電圧波形を
示す図である。

【図６】第１実施例の構成図である。

【符号の説明】

１ センサ ２ コイル ３ 芯材 ３ａ 芯材の他端としての検出端 ４ 永久磁石 ５ 管体 ６ 解析手段としての積分回路 １３，２９ 解析手段としての解析装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 茂 岡山県倉敷市平田632番地の５ 株式会社 日本非破壊計測研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを巻いた軟磁性材料からなる芯材
   の一端を永久磁石の一端に固定してなるセンサを用い、
   該センサの前記芯材の他端を管体の表面に所定間隔をお
   いて対向させ、該センサと前記管体を相対的に移動さ
   せ、前記コイルに生じる起電力の変化から前記管体の欠
   陥を検出する管体の探傷方法。
2. 【請求項２】 コイルを巻いた軟磁性材料の一端を永久
   磁石の一端に固定してなるセンサと、前記センサを管体
   の表面に沿って所定間隔を保ちながら移動させる手段
   と、前記センサの前記コイルに生じる起電力の変化から
   前記管体の欠陥を検出する解析手段とを有する管体の探
   傷装置。