JPH05501760A - 金属格子構造における割れの検出測定方法 - 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】 金属格子構造における割れの検出測定方法本発明は導電性格子、メツツユもしく はリンク金属構造の割れを遠隔検出すると共にそれらの割れを測定する方法に関 する。

これらの金属構造は、電気的連続性を確保する電気回路又はループを形成する磁 気導通性金属製のチューブや桁の如き構造素子によって構成されている。これら の構造要素本発明か適用される金属要素は一つもしくはそれ以上の閉した電気回 路を備えることかできる。それらは格子構造と称されるものを構成する。これら の構造は、殊に海洋油ブラットホーム、ガーダのネットワークにより構成される 高電圧バイロン、導電チューブや閉じたタンクのネツトワークを育する精油所を 支えるためのマストやツクイロンである。

格子構造における割れの検出は、これらの構造の第１の屯検しヘルを構成し、前 記割れの測定はそれより高次の屯検レベルを構成する。

金属構造における割れの検出を行うための今日周知の手段は磁気測定法、超音波 測定法、電位差、渦電流、放射線測定法に基づいており、これらの手続は全てそ れらに固有の利点と欠点を備えている。

磁気「１１定法は、構造に対して一定の直流電流を加える間に割れに面する蛍光 強磁性粒子か蓄積される結果、導電構造中に磁気の不連続性か発見されることに 基ついている。

そのため、構造中の表面欠陥をうまくつきとめることかでき、この手続は今日の ところ最も広範に使用されている。

然しなから、残念ながら、その方法によづては欠陥の深度を測定することかでき ず、それ故、その重要性を評伍することは不可能である。

更に、海洋曲生産構造の検査に関連して、磁気測定法によってあらゆる可能な割 れを検出することかできる前に金属をすこぶる入念に清掃することが必要となる 。検査さるべき構造領域を清掃して海洋外殻と耐腐食被覆を全て除去する必要が あるために検査時間と費用は相当増大する。

更に、上記清掃は回転金属ブラシ又は高圧気噴流によって行われるが、それは困 難な作業である。

超音波測定法の使用に基づく方法は検査さるべき領域に超音波を誘導して構造に よって反射される波を検出することによって行われる。この手続によれば、表面 と内部欠陥の双方を検出することができる。３ｍｍの最小深度で割れを検出する ことができる結果、それは磁気測定法にとって補足的な手続である。

あいにくなことに、それは操作と解釈の観点から実行することがすこぶる困難で 高度に熟練したオペレータを使用する必要かある。

更に、超音波方法も、割れを検出した後測定することができる前に検査すべき構 造領域を入念に清掃する必要かある。

放射線測定法は写真上に検査すべき金属構造領域をＸ又はガンマ放射線の助けに よって記録することから成っている。同方法によれは割れやその他の内部欠陥を 良好な位置で検出することかできる。

あいにく、この方法は相当な性能上の問題を免れず、殊に、複合構造の場合に得 られる結果の分析の困難さ、あるいは不可能性と共にオペレータの保護に関して 水面下で検査する場合にはそのことかいえる。

導電構造の２点間の電位差の測定に基づく方法は構造内に交流を噴射することに 基づいている。同方法によれば、表面欠陥によるインピーダンスの変化を記録す ることができる。これら２点間に割れが存在する場合には電流線はその周囲を通 りインピーダンスをひきおこし電位の上昇をひきおこすことになろう。

使用される周波数は５０Ｈｚと１ＭＨｚの間で、割れの深度を判断するには電位 を２口側　定するだけで十分である。この方法はＮＤＴインターナショナル“Ａ ｃ！位技術を使用する半楕円面割れの割れ形の測定”　（１６巻、Ｎｏ−３１９ ８３年６月、ＰＰ１３９−１４３　、Ａ、　Ａ、アバウトラビ、Ｍ、Ｊ、クロー リング著）に詳説されている通りである。

電位差の測定によって最小限深度１ｍｍと１００〜２００ｍｍの長さの割れを測 定することができる。同方法は磁気測定方法が割れの存在を検出するために使用 された後に磁気測定方法を補完するために使用されるのか普通である。

あいにく、上記池の手続と同様に、同方法は検査すべき構造領域を非常に入念に 清掃する必要がある。更に、本方法の精度と再現度は疑わしく、従ってそれ程信 頼が置けない。

ｆ＆電流を使用する方法によれば、先に述べた方法の場合とは同しでない海洋泥 が存在する海洋に位置する構造上における割れを検出測定することができる。本 方法は特に渦電流試験便覧（εｄｄｙ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｔｅｓｔｉｎｇ＾１ａ ｎｕａ１．　Ｖａｔ、　Ｉ。

Ｖ、　Ｓ、　Ｃｅ１ｃｏ　ｅｔ　ａｌ、　Ａｔｏｍｉｃ　Ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　 Ｃａｎａｄａ、　ＡＥＣＬ７５２３．１９ｇ＋、　ＰＰＩ　−１８５）に記載さ れている。

上記方法は検査さるべき構造要素附近に高周波交流（１０〜１ｏＯｋＨ２）か横 断するコイルを配置する。同コイルによって生成される磁束は分析さるべき部分 に誘導電流又は渦電流を生起せしめる。それらはコイルの磁界に対向する磁界を 生成させることになる。

この誘導磁界はコイル端子にインピーダンスの変化をつくりだし、測定されるこ とになろう。この測定は補助的な受信コイルの助けによって行うこともでき、そ の場合、第１のコイルは単に送信フィルとしての役割をつとめることになる。

本方法によって行われる表面試験は最終的なものであることか判ったが、これは 有能な権威筋が承認しなかったような水面下操作についてはあてはまらなかった 。

更に、非常な高周波での操作は検査さるへき領域に誘導される電流の循環を１ｍ ｍ未満の非常に皮相な金属部分に制限する。本方法は、そのため、表面効果に非 常に敏感であり、内部欠陥を検出することはできない。殊に、同方法の場合、さ さいな表面の引っ掻き傷と割れの差異を区別することかできず、構造を完全に検 査する間、時間の損失をもたらす恐れがある。

更に、効率上の理由から、送信機と受信機とは出来るだけ検査さるべき領域の近 くに配置する必要がある。このため、特に２個の構造要素を溶接できるようにす るために小型化された測定ヘッドを製作する必要があるが、そのことはその製作 を複雑にし、送信機に加えられる電流を制限することになる。更に、送信機と検 出器は、それらを金属から隔てる距離に対して非常に敏感であるため、測定ヘッ トは検出さるべき構造要素に出来るだけ近く配置する必要がある。

また、Ｊ、　Ｒ，ウェイトによる論文（ＩＥＥＥ紀要、６７巻６７゜Ｎｏ、　６ 　ＰＰ８９２−９０３．“ワイヤロープの非破壊試験における電磁気方法の検討 ”（“Ｒｅｖｉｅｉｏ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ ｓｉｎ　ｎｏｎｄｅｓｔｒａｃｔｉｕｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｗｉｒｅ　ｒ ｏｐｅｓ　”’　）からシリンダ上に細工され電流か横断するソレノイドにより 不定導電シリンダを励起させる方法が知られている。上記導体は開いた電気回路 を構成する。送信コイルの附近に配置されたカリ定コイルの助けによって励磁コ イルのインピーダンスの変化が、その励磁から限定された距離のところで発生す る磁界の異常さの何れかを判断することができる。

励磁トロイダルコアの附近における観察は困難である。

上記コアの中心からのずれや磁気回路の不連続性は附近磁界に影響を及はす。ｉ ＥＨ！ｌする際にはこの事実を考慮する必要かある。

従って、本発明は上記欠点を除去することの可能な導電金属構造における横断方 向割れの検出と測定の方法に関するものである。殊に、同方法は検査さるべき領 域を検査に先立って清掃することなく割れを遠隔検出測定することができる。更 に、この方法によれば、金属構造の表面欠陥と割れを識別することかできる。ま た、その測定も容易にすることができる。

また、本発明は閉した電気回路を構成する構造要素を有する導電金属格子内の割 れを検出測定する方法に関するものである。上記方法は、少なくとも一つの閉じ た磁気回路を有する構造要素の一つを包囲し、−次回路を構成するようにコイル を磁気回路の一部上に巻くことによって少なくとも一個の変圧器を形成しく金属 格子構造は上記変圧器の２次回路を構成する）、少なくとも一つの給電回路の助 けによって変圧器の一次回路に対して低周波パルス電流もしくは交流を供給して 検査すべき構造要素中に変圧器の結果として低周波、高強度のパルス電流もしく は交流を長手方向につくりだし、検査すべき要素に沿って少なくとも一つの磁気 センサを変位させて上記センサの助けによって上記の閉した電気回路内を流れる 電流によって誘導される磁界を測定することより成る。

上記の横断方向割れとは、割れ附近の電流の流れに対して横断方向成分を宵する 割れを意味するものとする。更に、上記センサは、特に泥でおおわれていたり直 接構造上にある場合には検査さるべき構造と接触せずに移動することができなけ ればならない。

本発明による方法によれば、従来技術による手段の場合とは異なり、同様な方法 で割れに近似するものさえ迅速に検出測定することができる。更に、同方法によ れば、従来技術におけるものよりも優れた、例えば数センチメートルの距離での 遠隔検出と測定を可能にすることかできる。

殊に、本方法によれば、海洋泥土によりおおわれた石油製造構造中の割れを検出 することができ、水面下での検査に全く好適である。海水の導電性は格子構造内 の磁界分布と電流に殆んど影響を及ぼさない。

その二次巻線が分析さるべき金属格子１１４造により構成される変圧器の使用に よって構造内には非常に強度の電流（＞ｌ０Ａ）か可能になるから、高い磁界が 誘導され、磁気センサによってそれらを検出することが容易になる。更に、使用 される電力は５ＫＷ以下であるから、エネルギコストは低い。幾つかの構造要素 が接合される格子構造の継目から隔たった構造要素（チューブ又はビーム）内に つくりだされる磁界は構造要素の軸を流れる同じ電流によってつくりだされるも のと同一である。いいかえると、磁界Ｈは以下の等式に従って構造要素の軸から の距離ｒと共に変ｄＨ／Ｈ＝−ｄｒ／ｒ 但し、ｄＨとｄｒはそれぞれ磁界の変化値と構造要素の軸からの距離の変化を表 わす。

更に、上記構造要素における横断方向割れによって電流内に撹乱がひきおこされ 、同撹乱は上記構造要素附近に誘導される磁界の分布に影響を及ぼし、一つの割 れは絶縁体としての働きを行う。

磁界の空間分布を知ることによって割れ特性（長さと深さ）を発見することかで きる。

センサによる磁界撹乱の検出によってセンサ位置に基づいて割れの位置を判断す ることか可能になる。即ち、センサか位置することか判っている場合には、同じ 情報が割れに関して存在することになる。

割れの存在による構造要素附近の磁界の撹乱は磁界の「正規１分布に記されるか 、そのため、磁界分布の「正規」部分（割れのない構造の形と寸法による）から 「異常３部分（割れによる）を分離することか必要になる。

割れの影響は検圧信号における振幅と波長の変則さによって特徴づけられる。ま たこれらの二つの影響を分離するには、「正規」分布と「変則」分布間の波長差 を使用することもてきる。［正規」分布と「変則１分布の分離はスペクトル解析 に基づいている。

この操作は一般的に困ＨＥて、特に磁界センサが泥ておおわれた構造要素上で動 作する場合にはそうである。何故ならば、センサを割れの附近に正確に位置決め することか困難になるからである。かくして、−個のセンサを使用することによ って割れを検出することかできるが、その寸法測定に関して一定の問題をひきお こす。また、寸法５．１１定中に割れの附近に位置決めされた幾つかの磁気セン サを使用することも望ましい。幾つかのセンサを使用することによっても検出率 を一個のセンサの場合と比較して向上さぜることかてきる。

殊に、これら磁気センナの夛１定軸は同一方向に向けらね、検圧さるへき構造要 素に対して平行に向けられた状態でストリップ又はグリッドに従って配置され検 出と寸法測定が行われる。

これらのセンサは特に誘導的なセンサである。このタイプのセンサは相当な感度 の利点を備えている。然しなから、それらをセンサ系内に組込むことは困難であ る。また、センサネットワーク内へ組込みやすくその感度が誘導センサのそれよ りも低いＭＯＳ又はＭＩセンサ（金属酸化物／半導体又は金属／絶縁体）を使用 することもできる。検出器の選択はユーザによる測定に必要とされる積度による 。センサネットワーク又はセンサ系を使用することによって５装置全体の感度を 向上させることかできる。更に、磁界の所与の瞬間において地図を製作すること ができる。

取得されたデータに基づいてｌ／２ｎｒの相対磁界の分布を表わす正規情報を抽 圧することかできる。但しｒは、センサネットワークを検出される構造要素の軸 から分離する距離を表わし、■は要素内を流れる電流強変を表わす。

割れによって導入される撹乱は磁気センサか割れ附近に存在する場合のみ分析す ることができる。更に一つの割この存在を検出しセンサネットワークをそれに対 して！ｉ置決めした後、情￥９か磁界分布の［正規１部分内に含まれる結果、「 アンテナ」地図作成法（即ち、遠隔地図作成法）によって上記割れの寸法測定を 実行することかできる。割れ上に存在する泥又は土は磁界分布を修正することは ない。

格子構造の継目では割れ、従ってその検出の影響はより複雑になる。特に、電流 の分布と表面の形状はより複雑になり、変王器の一回の低周波励起を活用する場 合には、これらの継目の存在のために磁気効果から割れ効果を抽出することは困 難である。

更に、格子構造継目による磁気効果と割れの存在による効果を識別するために、 異なる周波数の励起電流が検査さるへき要素に供給される。これらの電流を供給 する給電回路は加算回路によって磁気回路又はクリップの同一コイルと同時、又 は検査さるべき構造内の相異なる点又は同一構造要素に配置された同一の磁気回 路又は幾つかの磁気回路の若干のコイルに対して同時に給電することができる。

本発明を実施する装置は、従って、異なる周波数の電流によって供給される幾つ かの変圧器を有する。構造的継目における割れ効果を抽出するためには２個の周 波数を使用することて十分である。然しなから、２つ以上の異なる周波数を使用 することもてきる。

かくして、割れは格子構造の励起周波数に感応する。上記周波数は金属内の電流 線の浸透深度、従って磁界分布に対する影響を存する一方、割れ外部、殊に継目 における電流の集中は異なる周波数で同一の磁気符号を有する。

更に、格子構造の継目における割れを検出するには、それぞれコイルを介して振 幅か同−又は異なるか周波数か同一の隼−又は多重の周波数電流を構造内へ噴射 させる幾つかの磁気クリップ又はクランプを使用することか有利である。

一次磁界の複雑さと実際的な技術的詳細は励起クリップ附近における観測を実行 することを困難にする。かくして、検出は励起クリップから一定距離のところで 、特に、格子が円筒形の場合に検量さるへき要素の半径の５倍又は６倍を上廻る 被検査要素の長手方向軸に沿って測定した長さて実行される。磁界分布は（表皮 効果を有する）不定形シリンダ内の均一電流と関連するものであり、これは先に 述べたウェイト方法における場合よりもずっと容易である。

所与の継目の場合、これらのクリップは共通の構造要素を育する格子構造の別々 のリンク又はメツシュ上に配置され、上記継目は、これら異なるリンクにとって 共通である。

少なくとも２個のクリップが存在し、それらは共通の構造要素から隔たった構造 要素上に配置される。これらのクリップによって継目内の電流の分布に作用し、 従って、任意の方向における割れを検出することができる。割れは更に電流線に 対して横断する成分を育することができる。

構造内に誘導される磁界の検出は上記構造に対する給電と同期して行われる。更 に、これら調節又は制御回路は励起電流の強度が共に等しいかほぼ等しくなるよ うに調節するために設けることが有利である。

低周波数は格子構造を構成する素材の関数である。それらは格子構造の自己イン ダクタンスがその電気抵抗と比べて取るに足りないようなものである。それらは Ｏ，１〜１０００００Ｈｚの間、例えばＩ　Ｏ００〜２０００Ｈｚ（７）範囲で 選ぶのが有利である。使用材料は本質上スチールと鉄である。然しなから、本発 明はたとえ僅かに磁気性であっても全ての導電材料にあてはまる。異なる周波数 を使用することによって電流の金属内への浸透度を異ならせることかできる。

本発明によれば、最低周波数は構造要素の厚さく表皮効果）と同一オーダの大き さの電流の浸透度ｄをもたらすように、いいかえるとｄ＝ｎフＷ、ｕｃｙ−とな るように選ぶことができる。但し、Ｗ＝　２　ｎ　ｆでσは構造要素を構成する 金属の導電度を表わし、μはその透磁性を表わす。

一つの割れては異なる周波数の電流の挙動は異なる。かくして、励起電流の周波 数か低ければ低いだけ、その浸透深度はそれだけ大きくなる。更に、格子構造内 の電流の循環は異なる形で影響を受ける。このため、割れにおける磁界分布は異 なることになる。

かくして、センサ系やセンサネットワークの場合、所与の瞬間におけるこれら磁 界分布の標準化された地図作成法（使用される周波数と同一数の地図作成法）を 回復することができる。これらの地図作成法の相異は異なる周波数で異なって知 覚された割れの効果を表わし、上記磁界分布の「正規」部分は励起電流が同−又 は隣接する強度を有する時にセンサによって同し方法で見ることができる。この ため磁界分布の「正規３部分はゼロの差分効果になる。かくして、この多重周波 数方法によれば、磁界分布の「正規」部分を除去することによって割れ効果を抽 出することかできる。

本発明によれば、まず検査さるべき構造要素に対して平行でそこから所与の距離 をおいた磁気センサの変位による割れが検出され表面全体を走査する。

この変位はセンサを解析される構造要素から隔てる距離を固定しつづけるために 手動で、望ましくは自動的に実行することができる。

この後、上記センサを割れ附近にそこから一定距離をおいて維持することによっ て割れを測定する。

例えば、０．　ｌ　Ｈｚのような非常に低い周波数の場合には、寸法７ｍ＋１定 を可能にするために、測定中上記センサを固定維持することが望ましい。上記検 出と測定は同時に実行することもてきる。

継目外部では、単−周波検出で十分であるが、継目附近では多を周波検出が必要 である。然しなから、割れの測定のためにはその位置かどうであれ若干の周波数 が用いられる。

更に、検出と測定は一個のセンサで実行することができるか、検査時間を得てよ り良好に割れをつきとめるためには一群のセンサを使用することが望ましい。

実際には、まず格子構造の高速高周波走査（はぼ１００００Ｈｚ）と中程度の周 波走査（はぼ２０００Ｈｚ）が存在した後に臨界領域における低周波数（０，１ 〜２０００Ｈ２）による第２のより慎重な走査が行われる。この後に広範な周波 数レンジ（０，１〜１００００Ｈｚ）において割れを測定する。

多重周波割れ検出と測定の方法は、環境と割れに対する感度（割れと表面欠陥の 間の差異）に対するその簡単さとロハスト不スの結果として関心がある。

本発明によれば、磁気回路又はクリップは構造要素を包囲するトーラスの形に形 成する。然しなから、方形構造も認めることができる。

本発明の方法を海洋をベースとする製油構造における割れの検出のために使用す る場合には海水中の電流の流れを最小限にするようにそれぞれのクリップと対応 する構造要素の間に絶縁材を挿入することが望ましい。更に磁気クリップの浮揚 を確保するために、後者は絶縁材製の保護カバーにより包囲することが有利であ る。

本発明によれば、磁気クリップやクランプは不断のチェックや検査を確保するた めに格子構造上に恒久的に配置するか、後者の瞬間に取付けることができる。こ の場合、それぞれクリップを対応する構造要素の周囲に取付けやすくするために 、後者は２個の部分より構成し、それらを組立てて閉回路を構成する。上記２個 の部分の一方は変圧器の一次巻線を装備する。

以下、本発明を実施例と添付図面に即して詳細に説明する。

図１は格子構造上に取付けた本発明の検出プロセス実行用の装置の全体線図であ る。

図２Ａと２Ｂは変圧器と同一レベルの図１の装置の大型部分である。

図３は格子構造附近の磁界を検出するための単一磁気センサと関連する電子部品 と共に、同一磁気クリップのコイルの２周波数電源用に使用される電子機構の線 図である。

図４は格子構造内の割れの地図作成によって測定するためのセンサ系と関連する 電子部品と共に図１の変圧器の電源用の電子機構の線図である。

図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、本発明を実行する装置によって供給される信号の異 なる記録を示す図である。

図６は本発明による例えば磁気センサ系を有する装置によってつくりだされる格 子構造内の割れの附近の磁界地図作成図である。

図１は本発明による割れの遠隔検出と寸法測定用装置を備えた導電格子、メツシ ュ又はリンク構造２を示す。

特に、本構造は電気的連続性を確保するように交差し溶接される磁気誘導チュー ブ４．　６．　８．　１０を有する。上記チューブは金属構造２のリンクの一つ を表わす閉じた電気回路１２を構成する。参照番号１３は構造２のもう一つのリ ンクを示す。

石油プラットホームバイロンの場合、チューブはほぼ５０ｃｍの外径と、数メー トルの長さとを育し、スチール製である。

図１はチューブ６上の横断割れ１４を示す。上記割れ１４は検出測定されなけれ ばならない。この目的のために検査さるべきチューブ６上には図２Ａ、２Ｂに示 すようにトーラス１６又は１７の形を有する一つ又は２つの磁気クリップ又はク ランプが取付けられる。クリップはチューブ６　“周囲に取付け、閉した磁気回 路を形成する。磁気クリップの正確な構造かとうであれ、後者は例えば４％ソリ コンをドープした軟鉄より製作される。

チューブ６を検査するためにクリップはその上部に取付けるが、それらは等しく 電流強度の問題のために同一リンクの任意のチューブ４，６．８又は１０上、又 はその他の隣接するリンクのチューブ上に取付けることかできよう。

特に、クリップはリンク１２に隣接するリンク１３上に取付けることかできる。

磁気クリップは図２Ａに示す実施例に対応する構造のチューブ上に恒久的に取付 けるか、ぴり定中にのみ、図２Ｂ＋こ示す実施例に対応するチューブ上に取付け られるように分解することかできる。

図２八に示す実施例では、磁気クリップ１７は一体形になっている。同クリップ Ｉ７は格子構造チューブに灯してチューブを共に溶接する前にクリップをチュー ブ上に導入することによって取付ける。

図２Ｂの実施例における取付上の理由から、磁気クリ。

ブ１６は２つの部分１８と２０から構成される。同部分１８．２０は２つのロッ ク装置２１によってチューブ６周囲に組立てられる。ロック装置２１の形は使用 される干渉形による。殊に、クリップの取付けはロボット又は水面下検査の場合 ダイバーを使用するオートマチックなものとすることかできる。上記ロックｉｔ の形かとのようなものであれ、クリップ１６部品１８と２０の間の磁気連続性を 確保するものでなければならない。

本発明によれば、磁気クリップ部品の一つ、例えば図２Ｂに示す場合の部品１８ か変圧器の一次回路を構成するコイル２２を備えることか望ましい。上記コイル は上記磁気部品の周囲に巻取る。磁気クリップ１６又は１７は変圧器の磁気回路 を形成し、導電チューブ６は上記変圧器の二次回路の一部を構成する。変圧器２ 次巻線は金属構造全体によって構成される。

コイル２２は０．５ｍｍの銅線によって構成され、１００〜２０００、特に１０ ００の巻数を有する。同コイル２２は同軸供給ケーブル２４によって接続される 。同ケーブル２４は、クリップか移動するようになっている場合には製油ブラッ トホーム上で水面外にある給電回路２６（図１）に対して巻取り巻外し可能でな ければならない。

また、図３に示すように磁気クリップに２次コイル２５を装備することもてきる 。２次コイル２５は上記チューブ内に異なる周波数の２つの電流を噴射するため にクリ、ブとそれを装備したチューブと共に２次変圧器を形成する。

磁気クリ、ブ１６．１７の浮揚を確保するために、後者は屈曲性のプラスチック 材、例えばポリエチレンの如き保護絶縁材によって被覆する。

磁気クリップ１７を特定チューブに固定したま箇二する場合（図２Ａ）には、上 記保護カバーは分解可能な一体トーラスの形をとる。

然しなから、クリップＩ６を取外す場合には、［Ｊ２Ｂの保護材料２８ｂはクリ ップ１６上に共に組立てられる２個の部品によって構成する。これら２つの部品 はクリップ絶縁体の組成体の外側から接近可能な装置２１によって固定する。固 定装置の外側部分は海水と変圧器の一次回路２２間の接触を避けるために絶縁材 により製作することか望ましい。

一体２８ａ又は２体２８ｂの絶縁材によっても海水中の電流の流れを最小限にす るように磁気クリップとチューブ６間のギャップを満たすことができる。

検出さるへき割れは格子構造２のチューブどうしの間の溶接附近に位置するため 、それらの−次巻線と絶縁材２８ａ又は２８ｂを備える磁気クリップを図１に示 すようにこれらの溶接（構造の継目又は接合部とも称される）附近に位置決めす ることか望ましい。

本発明によれば、電気回路２６は変圧器の一次回路２２゜２５に対してパルス又 は交流を提供するから、チューブ６内にＩＯＡを超える強い交流又はパルス電流 １をつくりだす。

変圧比か１０００の場合、チューブ内を流れる電流は一次巻線内へ射出さｎる励 起電流よりも１０００倍大きい。

金属構造内に射出される電流はチューブ６の長手方向（図］）に流れ、センサ３ ０１のネットワーク又はセンサ系、又は単一のセンサ３０（図３）によって検出 される検査さるへきチューブ６の附近に交流又はパルス形の磁界を誘導する。ｋ は例えば１〜１００の整数である。磁気センサは特にエアコイルセンサの々σき 数千の巻数を育する誘導センサてあり、線径は０．１ｍｍ未満である。

センサ系３０ｉの場合、後者は同一方向へ向かい、検査さるへき表面に対してほ ぼ平行である。これらのセンサ３０ｉは変位可能な一体組成体を形成するように 絶縁ブロック３２によって支持される。これらのセンサはマトリクス又はグリッ ドに従って上記サポートに位置決めされる。

マトリクスの間隔は５ｒｎｍで、方向Ｘのブロック３２の表面は２５ｃｍ２でｌ ｏＸＩＯ個の磁気センサを使用することかできる。

本発明によれば、センサ配列と最近の励起コイルを分離する距離りはこの場合の 要素６の場合、検査さるへき要素の半径の５倍又は６倍を上層る。

これらセンサは処理電子機構３４へ接続される。そのためセンサ系に面するチュ ーブ６内に誘導される磁界の所与の瞬間における地図を作成することが可能にな る。

センサ３０ｉの測定用電子Ｒ横３４に対する接続は割れ検出中に検査さるへきチ ューブ６に沿って（Ｘ方向）センサ系３０ｉの変位中に巻取ったり巻戻すことの 可能なケーブル３６によって確保てきる。

これらのセンサは検査さるへきチューブから一定の距離をおいたところに配置さ れるから、格子構造２とは接触しない。センサ３０１は検査さるへきチューブ６ から隔てる距離はほぼ２〜３０ｍｍである。

図３と４はそれぞれ検査さるへきチューブＧ内に電流を射出したり上記チューブ 内に誘導される磁界を検出するだめの電子回路２６と３４の２つの実施例を線図 て示すものである。（２１３の実施例は割れの検出に使用されるか、図４のそれ は割れの検出と寸法測定の双方に使用される。

実際には、Ｉ４の如き検出さるべき割れは格子構造の継目（こ配置される。更（ ＝、これら継目によりつくりだされる電気撹乱から自由になるために、異なる周 波数の電流を射出するために若干の回路を使用する必要かある。実際には異なる 周波数の電流を２個射出するたけで十分である。その例は図１．　３．　４に示 すように２個の電流のみを射出する。

図３について述へると、給電電子ａ構２６は異なる周波数の正弦交流電流を２個 供給する低周波ジェネレータ３日を備える。低周波ジェネレータの出力は２個の 強度側鋼１回路４０ａと４０ｂを介して２個のパワー増幅器４２ａ。

４２ｂへ接続される。同増幅器４２ａ、４２ｂの出力は、それぞれ検査さるべき チューブ６を包囲する同じ磁気クリップ１６に取付けられた２本の巻線２２．２ ５に接続される。それ故、この構成によって同し磁気クリップから異なる周波数 の２個の交流を射出することかできる。

ポテンショメータ形の回路４０ａ、４０ｂによってチューブ６内へ射出される２ 個の電流の強度を調節又は制御することによってそれらが等しく又はほぼ等しく なるようにすることができる。

図３に示す実施例では、チューブ６内に誘導される磁界はほぼコイルの形に示し た単一のセンサ３０を使用することによって検出される。

その振幅と位相が検査さるへきチューブ内に誘導される電流を表わすセンサ３０ によって発せられる電圧は、その出力か同期検出形の入力に接続される低ノイズ 線形増幅器４３の助けによって増幅される。回路４４ａ、４４ｂの出力は多重化 回路４６の２個の入力へそれぞれ接続される。

同時に回路４４ａと４４ｂはセンサ３０からの信号の処理を磁気計測クリップ１ ６の励起周波数と同期させるようにジェネレータ３８の出力にも接続される。

図３は同期検出に対応するものであり、望ましいか必要条件ではない。この検ｄ ｊか同期しない場合には、回路４４ａと４４ｂは簡易形のものであるが、その場 合には、それらはジェネレータ３８には接続されない。このことは図４について もあてはまる。

検出後に多重化される電気信号はＩＢＭ−ＰＣ形のコンピュータ４８へ供給され る。同コンピュータ４８はテレヒ画面形式のディスプレイ手段５０を制御する。

センサ３０、増幅器４３、ｐ波間期化回路４４ａ、４４ｂおよびマルチプレクサ ４６は１ｌｔ１１定ヘツド内へ組込むことができる。同ヘットは海中に決めるこ とかできる。コンピュータ４８、ディスプレイ手段５０、および給電回路２６は 表面に使用するためのものである。

必要とあらば、センサにより供給される電圧の振幅を水中でチェックして平行に 検出を実行することができる。これらの条件の下ではディスプレイ画面を装備し た電圧計（図示せず）を回路４４ａ又は４４ｂの８力に接続するか、ディスプレ イ画面（図示せず）をマルチプレクサ４６へ接続することによって上記電圧計と 画面を測定ヘット内へ組込むことができる。

単一センサ３０を使用する多重周波数検出を行う図３の形では、低周波ジェネレ ータ３８によって周波数ｆ１を強度ＴＩの電流を巻線２２に射出した後、周波数 １２と強度Ｉ２の電流を巻線２５ａ内へ射出する。強度１１とＩ、はほぼＯ，Ｉ Ａである。１．と１２は構造内に低周波ジェネレータにより供給される強度の例 えば１０００倍の電流強度を誘導することになろう。

また、多重周波数（この場合にはｆ、とｆｚ）の電流をクリップ１６を装備する 同じ巻線２２内へ射出することもできる。この場合、増幅器４２ａは加算増幅器 で、強度調節回路４０′ｂを低周波ジェネレータと上記加算増幅器間に設ける必 要かある。加算増幅器の出力に供給される電流はＩ１と１．の強度を膏する。

割れでは「高周波」電流の挙動と“低周波“電流の挙動とは相当な差を蒙る。割 れを表面欠陥から識別するには５０〜６００Ｈｚの°“低”周波ｆ２と６００〜 １２００Ｈｚの“高”周波ｆ１を選択するのが適当である。

その後、磁気センサ３０を例えば検査さるべきチューブに平行な方向Ｘに従って 一定距離に変位させる一方、その表面を走査する。上記磁気センサ３０は電気的 励起と同期しその振幅がそれぞれＡ、、Ａ２で位相がＰ、、Ｐ、の周波数ｆ、、 ｆ、の２つの電圧を供給する。上記振幅と位相は検査さるへき構造要素の表面状 態を表わす。

検査さるべき割れの附近がＡ　＋　＝　Ａ　２となるように、強度調節回路４０ ａと４０ｂによって電流の強度１１とＩ２か簡単に調節される。

コンピュータ４８の助けによって以下の値を決定するこ上記値は割れがない場合 にはＯであり、値Ｐ＋　Ｐｔ＝ΔＰと共に割れの存在する場合には０とは異なる 。上記値は割れか存在する場合には一定の変動を蒙る。Ｘに沿ったセンサ３０の 変位の関数としてのＡ％とΔＰの変化は画面５０上に表示される。

値ΔＡ％と八Ｐは割れの存在とその深度に関するｔｆｔ報を与える。かくして、 電流の循環深度か大きければ大きい程、その位相（表皮効果）は高くなる。割れ の長さに関する漬汁は割れをセンサによって走査することによって得られる。

本システムか重要なのは、それが単純であって割れに対してのみ感度を存するこ とである。励起電流の強度を正確に調節することは義務的ではない。その場合、 検量領域附近の溶接外部に位置決めされた固定もしくは可動式の基準センサ（図 示ゼず）を可動センサ３０を関連づけることによって格子構造の検量を可能にす ることかできる。基準セ゛、／すは振幅△Ｔ　、Ａ、＋の基！！電圧を供給し、 ｊｌｊｌｌ定で゛フサ３０は振幅Ａ１．△２の電圧を供給する。ｋ　＝　Ａ　１ ’　／　Ａ　２　’の比によって、Ａ′２　＝ｋＡ２を計算することかできる。

その場合、コンピュータ４８は以下の値を計算する。

この方法の利へはそれ（、′：よ−ってその電流安定性か重要ではないバワーノ エ！、レータ３８を使用することかできる占である。クリップ１６内への射出電 流１．　とＩ２の強度は４へ１ｉｉＡ２となるように調節され、係数にの７μｍ １定によってノエネじ−、′ｙのドリフト 図３に関して述−た２周波システムはセンサ３０の向きに依存する振幅を与える ことかできる。更に、一定の取扱い条件（割れ（二対する接近の雌しさ）の下で は振幅はＯとなり、ΔＡ％と△Ｐの判断は不正確となる可能性かある。

３個のセンサを使用することによって３つの正規直交軸Ｘ．　Ｙ．　Ｚに従って 供給される電圧の振幅を得ることかできる。その場合、ΔＡ％は以下の形て表現 される。

この場合、上記式を容易にするために回路４４ａと４４ｂについてクリップ１６ 内への射出電流の強度を調節する、二とによってＡ　＋　−Ａ　２　となると轡 、定する。

以上の如く、△Ａ％は割れか存在しなかったり存在したりする場合、それぞれセ ロてあったり０と異なったりする。

図３に示す方式の場合、画面５０上に図５Ａ，５Ｂ、５Ｃに示す曲線をプロット することかできる。、：れらの曲線はそれぞれ検量さるへきチューブ６に沿って 変位する間に測定される値Ａ．．Ａ２、およびＡ−−Ａｔを与える。図５への曲 線は１　２　０　０Ｈｚの励起周波数ｆ．に対するもので、図５Ｂの曲線はｌ　 ｌ　ＩＨｚのｆ，の周波数に対するもので、図５０の曲線は２つの励起周波数１ ２００とＩＩＩＨｚについての記録差に相当する。

これらの３個の記録では信号ａの下降は５ｍｍの深度の割れに相当し、振幅すの 下降はそれより小さな３ｍｍの割ねに相当し、振幅ｄの下降は１ｍの割れに相当 する。振幅Ｃの下降は内部欠陥によるものである。

これらの曲線は２個の周波数、即ち、“高”周波数と低”周波数によって発生す る割れ（ａ．　ｂ．　ｄ）を非発生割れ（Ｃ）等の内部欠陥と識別し、測定の上 記割れ係度に対する感度を実証することかできる。殊に、曲線５Ｃは表面欠陥を 除去する間の割れ効果のみを示す一方、図５Ａ。

５Ｂは割れにおける励起電流の種々の挙動をそれらの周波数の関数として示す。

個別センサの使用によって位置決めの問題か生ずることか多いつ−ら、本質上そ れらは割れを検出するために使用される。

割れを多重周波測定するためには、図４に示すようにセンサ３０ｉ（ｉはｌ−１ ００の間の数である）の系又はネットワークを使用する。上記センサネットワー クによって供給される信号の処理は個別センサの処理と同様である。

この手続か可能であるのはトロイダル形の励起システム１６ａ．１６ｂか磁界を 放射させることはないからである。

図４ではセンサの各列Ｊ（ｊはＩ　ＯＸＩ　Ｏセンサの場合１〜１０の範囲の数 である）は出力で線形低ノイズ増幅器４３ｊの入力に接続される。増幅器４３ｊ の出力は濾波同期化回路・１４Ｊに接続される。同回路４４ｊの出力はマルチプ レクサ４６の入力の一つに接続される。射出電流による同期検出を確保するには 上記濾波回路４４ｊを低周波ンエ不レータ３８の出力にも接続する。

図４の実施例の場合、検量さるべきチューブの電流供給は別個に行われる。この 目的のためにパワー増幅器４２ａ。

４２ｂの出力はそれぞれ検量さるべきチューブ６上に取付けられる２個の磁気ク リップ１６ａ．１６ｂと関連する一次回路２２ａ，２２ｂに接続される。かくし て、磁気クリ、ブ１６３により所与の周波数ｆ１の電流の射出とクリップ１６ｂ によりもう一つの異なる周波数ｆ，の電流の射出か行われる。

異なる周波数の２つの電流を生成するための１個又は２個のコイルと関連するク リップの使用（図３）や、それぞれ異なる周波数の電流により励起される巻線を 装備した２個の磁気クリップの使用は、当面の使用法に依存する。殊に、それか 給電回路から変圧器２次巻線と使用されるクリップの各アースに伝送を希望する パワーに依存する。

測定目的でＬＩす定は一定周波数を使用する割れのセンサにより走査するか、よ り正確な測定値を得るためにセンサを固定し一つの周波数を変化させることの何 れかによって行われる。

先の如く（図３）、センサ３０１により継起的に供給される振幅と位相（Ａｉｄ ．Ａｉ２　：Ｐｉ＋．Ｐｉ２）か使用される。それらの関連する電子機構によっ てＡｉｄとＡ　ｔ　ｘを比較し、係数ｋを決定することかできる。同係数にはそ れぞれ周波数ｆ，，ｆ２によって２個の検出どうしの間をｆ＆適に調節する。こ の後、コンピュータ４８を使用してＡｉ％とＰｉの比を計算する。

センサ３０ｉか規則的な平面系（ＩＯＸＩＯ）を構成する時、Ａｉ％とＰｉはグ リッド又はマトリックスに従って分布する。この情報はディスプレイ画面５０上 に相互にマトリクス形に位置決めされる。同様にして、測定値Ａ１１Ａ　ｒ　ｔ とＡｉを画面上に２次元形に示すこともてきる。

割れの長さの判断が即座に行われるのは、それかΔＡｉ％の測定値によって視覚 的に表示されるからである。深さの場合、ＥＤＦ社により市販のＴＲＩＦＯＵ形 式の計算コードから理論的にモデル化したものによって得られるデータと比較さ れる。実際には、１０％以内まての評価て十分である。

Ａｉｌ、Ａｉ２　ΔＡｉ％、ＰｉおよびΔＰ１の値を画面上に表わす代わりに図 ６に示すように異常性を磁界の地面作成の形に表わすことかできる。軸Ｚは検出 磁界の振幅へを与え、軸Ｏｘは検査さるべきチューブ６内へ射８される電流の軸 であり、軸ｏｙは割れの軸とセンサ（Ｏｙに従って向かうセンサ）による♂り定 の軸を表わす。いいかえれば、軸Ｘとｙは一個のセンサ又はセンサネットワーク の走査方向を表わす。

この地図作成法によって中心の中空部に相当する割れの全特性を判断することが できる。割れの長さは軸ｙによって与えられ、深さは地図と先の計算コートを比 較することによって得られる。表示ケースでは、検出割れは５ｍｍの深さと、３ ｃｍの長さと、０．５１ｍｍの幅を育する。この地図は検査部分から５ｍｍのと ころに位置決めされる誘導検出器又はセンサのネットワークとＩ　２００Ｈ２て 給電される変圧器を使用してつくりだした。

本発明による割れの検出測定手続が重要であるのは精巧なりボット化されたシス テムを使用せずに検査することか可能であるからである。殊に、水面下の検査の 場合、ｌｕ水夫は割れを追跡し、割れを測定するためのセンサにより供給される 信号の解決は一定のタイムラグをもって行われ、その情銀はコンピュータ４８内 にストアされる。

本発明によるブ０セスによれば、例えば数センチメートルの長さと１ｍｍの深さ の横断方向割れを検出測定することかできる。

１００　２００　３００　４００　．５００要約書 金属格子、メツシュ又はリンク構造における割れの検出と寸法測定の方法。

本方法によれば、閉じた電気回路（１２）を構成する構造要素を存する金属格子 構造内の割れ（１４）を検出測定することができる。同方法は閉じた磁気回路（ １６）によって構造要素（６）の一つを包囲し、変圧器−次巻線を形成するため にコイルを磁気回路の一部上へ巻きつけることによって少なくとも一つの変圧器 を形成し、金属構造が変圧器二次巻線を構成し、変圧器−次巻線に対して低周波 パルス電流又は交流（３８，４０ａ−４２ａ、４０ｂ−４２ｂ）を供給すること によって、検査さるべき要素内に高強度の電流を長手方向に生成させた後、磁気 センサ又はトランスジューサ（３０）を検査さるへき要素に沿って変位させ閉じ た電気回路内を流れる電流によって誘導される磁界を測定する。

（第３図） 国際調査報告 ”ＰＣＴ／ＦＲ９０１００９０１ 国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．閉電気回路（１２，１３）を構成する構造要素（４，６，８，１０）を有す る導電金属格子構造（２）内の割れ（１４）を検出測定する方法において、前記 構造要素（６）の一つを少なくとも一個のクリップ状の閉じた磁気回路（１６， １６ａ，１６ｂ，１７）によって包囲し、磁気回路の一部（１８，２０）上にコ イル（２２，２２ａ，２２ｂ，２５）によって少なくとも一個の変圧器を構成し 一次回路を形成し、前記格子構造が前記変圧器の二次回路を形成するようにし、 少なくとも一つの給電回路（３８，４０ａ−４２ｂ，４０ｂ−４２ｂ）の助けに よって変圧器の一次回路に対して低周波のパルス形電流又は交流を供給して検査 さるべき構造要素（６）内に低周波、高強度のパルス電流又は交流を変圧器の結 果として長手方向につくりだし、少なくとも一個の磁気センサ（３０，３０ｉ） を検査さるべき要素（６）に沿って変位させて前記センサの助けによって閉電気 回路内を流れる電流によって誘導される磁界を測定する、前記方法。
2. ２．前記構造が水中に決めたバイロンである請求項１の方法。
3. ３．磁気センサ（３０）によって供給される電気信号が処理され（４３−４８） た後、その被処理信号が表示され、それから割れの存否と寸法が演繹される請求 項１又は２の方法。
4. ４．誘導磁界を測定するために割れ附近に位置決めされる若干の磁気センサ（３ ０ｉ）を活用する請求項１〜３の何れかの方法。
5. ５．割れ附近に誘導される磁界の地図作成が実行される請求項１〜４の何れかの 方法。
6. ６．異なるセンサ（３０，３０ｉ）に接続された同期化回路（４４ａ，４４ｂ， ４４ｄ）の助けによって変圧器の一次回路の電源と同期した閉電気回路（１２） 内に誘導される磁界が検出される請求項１〜５の何れかの方法。
7. ７．磁気センサ（３０ｉ）が互いに平行な測定軸を有し、ストリップ又はグリッ ドに従ってグループ化される請求項４〜６の何れかの方法。
8. ８．検査さるべき構造要素に対して若干の電源回路（３８，４０ａ−４２ａ，４ ０ｂ−４２ｂ）を使用して異なる低周波数を有する電流が供給される請求項１〜 ７の何れかの装置。
9. ９．若干の異なる周波数の高強度電流が、その一次回路（２２ａ，２２ｂ，２２ ，２５）が異なる周波数の電流によって供給される若干の変圧器の助けによって 検査さるべき構造要素内に生成される請求項１〜８の何れかの方法。
10. １０．変圧器の一次回路（２２）が単一の電源回路（３８，４０ａ，４０ｂ，４ ２ａ）の助けによって若干の周波数を有する電流を供給される請求項１〜８の何 れかの方法。
11. １１．磁気回路（１６，１７，１６ａ，１６ｂ）がそれを電気絶縁材の外側カバ ー（２８ａ，３８ｂ）によって被覆することによって電気的に保護される請求項 １〜１０の何れかの方法。
12. １２．磁気回路と構造要素が電気的絶縁材（２８ａ，２８ｂ）の助けによって電 気的に絶縁される請求項１〜１１の何れかの方法。
13. １３．構造内に射出される電流の強度が調節される（４０ａ，４０′ｂ，４０ｂ ）請求項８〜１２の何れかの方法。
14. １４．磁気回路（１６）が２個の部品（１８，２０）より構成され、同部品が閉 じた電気回路の構造要素の周囲に組立てられることによって閉じた磁気回路を構 成し、２個の部品の一つが一次回路（２２，２５）を備える請求項１〜１３の何 れかの方法。
15. １５．構造の２個の別個のリンクの構造要素上に配置された少なくとも２個の磁 気回路が使用される請求項１〜１４の何れかの方法。
16. １６．磁界が磁気回路から一定距離のところで測定される請求項１〜１５の何れ かの方法。