JPH06138096A - 渦電流探傷プローブ及び該プローブを用いた探傷方法 - Google Patents

渦電流探傷プローブ及び該プローブを用いた探傷方法

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JPH06138096A
JPH06138096A JP4312927A JP31292792A JPH06138096A JP H06138096 A JPH06138096 A JP H06138096A JP 4312927 A JP4312927 A JP 4312927A JP 31292792 A JP31292792 A JP 31292792A JP H06138096 A JPH06138096 A JP H06138096A
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JP
Japan
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probe
flaw detection
eddy current
magnetic field
coil
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JP4312927A
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Yasutada Kishi
泰忠 貴志
Akitoshi Kato
晃敏 加藤
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GENSHIRYOKU ENJINIRIANGU KK
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GENSHIRYOKU ENJINIRIANGU KK
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内挿型渦流探傷プローブにおいて、金属管等
におけるクラック等を、その方向や長短にかかわらず、
高感度かつ高速にて探傷し、しかも螺旋状に探傷するに
も回転機構も要さず、プローブをコンパクトかつ簡略に
構成して、曲管部への挿入性、耐久性、保守性を良好な
らしめる。 【構成】 プローブ1を周方向に略等分する複数の軸断
面上に、これら各断面と略平行に巻回した複数のコイル
9a,9b,9cを配設せしめた内挿型渦電流プローブ
を用い、上記各コイル9a,9b,9cに夫々、隣合う
ものから順次位相を遅らせて交流電流を流し、被検査物
に周方向に回転する半径方向の磁界を発生させ、かつこ
の磁界により上記被検査物の周面に生じる渦電流を検知
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は原子力発電所の熱交換器
の金属細管等において、管に発生したクラック等を検出
するための渦電流探傷プローブと、該プローブを用いた
探傷方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱交換器の細管のように、金属管の外側
からの接近が難しい場合には、プローブを金属管の中に
挿入して探傷するが、そのための内挿型プローブとして
最も汎用的なプローブは、高速探傷が可能で、曲管部へ
の挿入性も良いボビン型プローブである。このボビンコ
イル型プローブは、リード線を円筒状プローブの周方向
に巻回してコイルを形成しているため、渦電流は金属管
の周方向に流れる。即ち、渦電流探傷においては、プロ
ーブ内のコイルにより誘起された金属管内の渦電流が該
管の欠陥によって乱されることにより該欠陥を検出する
ものであるが、上記プローブでは金属管のクラック等の
欠陥が該管の周方向に存在した場合、クラックの方向が
前記渦電流の流れの方向と平行になるため、該渦電流は
ほとんど乱れず、探傷感度が低いという問題がある。
【0003】一方、周方向に並んだ複数(多くの場合8
個)のパンケーキコイル(表面コイルともいう)を有す
るマルチコイル型プローブもある。このプローブの上記
パンケーキコイルによる渦電流は、金属管の比較的狭い
範囲ではあるが、管の径方向を対称軸として流れるた
め、周方向のクラックに対し交差して流れる部分があ
り、この点においては前記したボビンコイル型プローブ
に比し探傷感度が高いとの利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記プ
ローブのパンケーキコイルによる渦電流は、コイルの中
心部で強く、中心部から離れる程弱くなるため、コイル
とコイルの中間部付近で感度が低下し、この中間部内に
存するような長さの短いクラックの探傷には適さないと
いう問題点を有している。また、1〜3個程度のパンケ
ーキコイルを管壁に密着させ、プローブを回転させなが
ら螺旋状に走査を行う回転コイル型プローブもあるが、
このプローブにおいても、回転機構を有するために構造
が大型かつ複雑になり、曲管部への挿入性や耐久性、保
守性等に問題がある。
【0005】本発明は叙上の如き実状に対処してなされ
たものであり、金属管等におけるクラック等の欠陥をそ
の方向あるいは長短にかかわらず、感度を高くして、し
かも高速にて探傷検知することができ、かつその構造も
簡単で曲管部への挿入性や耐久性、保守性にも優れた渦
電流探傷プローブを提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、上記目的に適合す
る本発明渦電流探傷プローブの特徴は、金属管等に挿入
される筒状または柱状の内挿型渦電流探傷プローブにお
いて、プローブの中心軸を含み、かつ該プローブを周方
向に略等分する複数の軸断面上に、上記プローブの両側
近傍を通り、かつ上記各断面と夫々略平行に巻回した複
数のコイルを配設せしめたところにある。また、本発明
の渦電流探傷方法は、上記本発明の渦電流探傷プローブ
を用い、上記各コイルに夫々、隣合うものから順次位相
を遅らせて交流電流を流し、上記プローブを挿入した被
検査物に周方向に回転する半径方向の磁界を発生させ、
かつ該磁界により上記被検査物の周面に生じる渦電流
を、上記各コイルまたは他のコイルにて検知することを
特徴とする。
【0007】
【作用】上記本発明の渦電流探傷プローブ、またはこれ
を用いた本発明探傷方法においては、プローブ自体は回
転させることなく、磁界を回転させて螺旋状に走査が行
えることから、プローブが大型化することがなく、曲管
部等への挿入性、耐久性、及び保守性が良好に保たれ
る。そして、上記走査は、上記磁界により被検査物の周
面に生じる渦電流を検知するものであるため、クラック
等が周方向、軸方向の何れに生じていても、感度を高く
して探傷することが可能であり、しかも、上記渦電流は
回転する磁界と共に発生するため、従来のマルチコイル
型プローブのような感度の劣る領域もない。また、上記
磁界を回転させる走査は、例えば1kHzの交流電流で探
傷すれば、1000rpsの磁界回転数も得られるもの
であり、これによって、従来の回転コイル型プローブに
比し、数百倍の高速検査が可能となる。
【0008】
【実施例】以下、さらに添付図面を参照して、本発明の
実施例を説明する。図1は本発明実施例の渦電流探傷プ
ローブを示す正面図であり、図において、(1)は円筒
状のプローブ本体、(2)は挿入性を向上させる円すい
状ガイド、(3)はセンタリング用ブラシ(板ばねでも
良い)、(4)はコイルアッセンブリ、(5)はリード
線、(6)はこのリード線を保護するフレキシブルチュ
ーブを夫々示している。そして、本発明では上記プロー
ブにおいて、図2に示すように、プローブ(1)の中心
軸(A)を含み、かつ該プローブ(1)を周方向に60
°ずつ6等分する3つの軸断面(7a),(7b),
(7c)上に、図3あるいは図4(イ),(ロ)に示す
如く、前記コイルアッセンブリン(4)において他部よ
り太く形成されたプローブの両側(8),(8)を通
り、かつ上記各断面(7a),(7b),(7c)と略
平行に巻回した3つのコイル(9a),(9b),(9
c)を配設した構成を設けている。各コイル(9a),
(9b),(9c)は夫々、交流電流を位相を遅らせ
て、順次隣合うコイルに送る発振器(図示せず)に接続
されている。即ち、この実施例においては、上記各コイ
ル(9a),(9b),(9c)は、励磁用と検出用と
を夫々兼ねている。
【0009】また、図5に示すものは、本発明第2実施
例の渦電流探傷プローブであり、上記第1実施例の構成
に加え、コイルアッセンブリン(4)において、前記コ
イル(9a),(9b),(9c)を励磁専用として設
けると共に、その後方に検出用のボビンコイル(10)
を併設した構成を有している。
【0010】一方、本発明の渦流探傷方法は、上記の如
きプローブを用い、上記各コイル(9a),(9b),
(9c)に夫々、隣合うものから順次、前記発振器(図
示せず)によって交流電流を、2π/3ずつ位相を遅らせ
て流し、図8,図9に示すように、プローブを挿入した
導体の被検査物(K)に周方向に回転する半径方向の磁
界(H1 ) 〜(Hx )を発生させ、さらに図9に示すよ
うに、この磁界(H1) 〜(Hx )により上記被検査物
(K)の周面に渦電流(11)を発生させて、この渦電
流(11)を、上記各コイル(9a)〜(9c)あるい
はボビンコイル(10)にて検知するものである。
【0011】これを図4,図6〜図9を参照して詳しく
は説明する。図4において、コイル(9a)にI=I0
sin ωtで表される交流電流を流すと、コイル(9a)
の中心には、図6に示すように矢印(B)方向にH1
0sin ωtで表される磁界が生じる。ここで、H0
定数、ωは交流電流の角速度、tは時間である。
【0012】ここで、B−B方向をx軸、B−B方向と
A−A方向とに夫々直交する方向をy軸にあてはめると
すると、磁界(H1 ) の方向は、図6に示すようにx軸
方向となる。
【0013】次に、図4に示すコイル(9b)とコイル
(9c)に夫々、コイル(9a)と同じ大きさで、かつ
位相が夫々120°(2π/3) 、240°(4π/3) 遅れた
電流を流すと、コイル(9b)にはH2 =H0 sin (ω
t−2π/3)、コイル(9c)にはH3 =H0 sin (ω
t−4π/3)で表される磁界が発生し、上記磁界
(H2 ),(H3 ) は、図7に示すように、前記した磁界
(H1 ) の向きであるx軸と、夫々120°,240°
を成す方向に発生する。
【0014】上記磁界(H1 ),(H2 ),(H3 ) を夫
々、x成分、y成分に分割し、添字x,yを付けて表す
と、下記数1に示す如く、 以下余白
【0015】
【数1】 となり、結局、3個の磁界を合成して、コイルアッセン
ブリによる磁界を求めると、下記数2に示す如く、
【0016】
【数2】 となる。この両式と、sin ωt 2 +cos ωt 2 =1の式
とにより、下記数3に示す如く、
【0017】
【数3】 となり、磁界の向きは図8に示すように、1秒間に、下
記数4、
【0018】
【数4】 の回転数で回転し、その大きさは、下記数5、
【0019】
【数5】 の通りである。上述の設定状態のコイルアッセンブリを
図9に示すように、導体である管(K)に挿入すると、
管の内部には、同図に示すように、円周上を磁界(H)
の向きの回転に応じて移動する渦電流が発生し、これを
検知することで探傷が可能となる。
【0020】しかして、上記本発明の探傷プローブある
いはこれを用いた探傷方法にあっては、プローブ自体は
回転させることなく、磁界(H1 ) 〜(Hx )を回転さ
せることにより螺旋状に走査が行えるものであり、回転
機構を不要にしてプローブの大型化を防ぎ、曲管部等へ
の良好な挿入性、耐久性、及び保守性を保持することが
可能である。しかも、上記磁界の回転による走査は、従
来の回転コイル型プローブが4〜6rps程度であるの
に対し、1kHzの交流電流で探傷すれば1000rps
の回転数を得ることができ、これにより上記回転コイル
型プローブの数百倍の高速検査が可能である。
【0021】また、本発明の渦流探傷プローブでは、上
述のように従来のボビンコイル型プローブと同等以上の
高速検査が可能であるばかりでなく、探傷は、被検査物
の周面に生じる渦電流を検知するものであるため、クラ
ック等の欠陥が、周方向、軸方向の何れであっても高感
度な探傷が行え、しかも、上記渦電流は回転する磁界と
共に発生するため、従来のマルチコイル型プローブのよ
うな感度の劣る領域もなく、詳細な検査にも適してい
る。
【0022】従って、本発明の渦電流探傷プローブは、
多数の管体の全長、全数の詳細検査が高速で行えるもの
であり、原子炉の熱交換器等、多数の配管の保守検査に
最適である。
【0023】以上、本発明の実施例について説明した
が、前記したコイルは、同様な回転磁場が得られるので
あれば、例えば2個、あるいは4個以上でもよく、ま
た、コイルの形状は必ずしも円状に巻回する必要はな
い。さらに、前記ボビンコイルの配置は、渦電流を検知
できる範囲であれば、前述の位置には限定されず、ま
た、ガイドの形状等、プローブを構成する各種部品の形
状、数量、相対配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において、適宜変更が可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、プロー
ブを周方向に略等分する複数の軸断面上に、これら各断
面と略平行に巻回した複数のコイルを配設せしめた内挿
型渦電流探傷プローブを用い、上記各コイルに夫々、隣
合うものから順次位相を遅らせて交流電流を流し、被検
査物に周方向に回転する半径方向の磁界を発生させ、か
つこの磁界により上記被検査物の周面に生じる渦電流を
検知するものであり、プローブ自体は回転させることな
く、磁界を回転させることにより螺旋状に走査を行い、
これによって、回転機構を不要にしてプローブの大型化
を防ぎ、曲管部等への良好な挿入性、または耐久性、及
び保守性を保持することが可能である。しかも、上記磁
界の回転による走査は、1kHzの交流電流で探傷すれば
1000rpsの回転数を得ることができ、これにより
従来の回転コイル型プローブの数百倍の高速検査が可能
である。
【0025】また、本発明の渦流探傷プローブでは、探
傷は、被検査物の周面に生じる渦電流を検知するもので
あるため、クラック等の欠陥が、周方向、軸方向の何れ
であっても高感度な探傷が行え、しかも、上記渦電流は
回転する磁界と共に発生するため、従来のマルチコイル
型プローブのような感度の劣る領域もなく、詳細な検査
にも適している。
【0026】即ち、本発明の渦電流プローブは、多数の
管体の全長、全数の詳細検査が高速で行えるものであ
り、原子炉の熱交換器等、多数の配管の保守検査に最も
適しているといえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の渦電流探傷プローブを示す正面
図である。
【図2】同実施例の軸断面を示す説明図である。
【図3】同実施例のコイルを示す説明図である。
【図4】(イ)同実施例のコイルをプローブの軸方向か
ら見た示す説明図である。 (ロ)同コイルをプローブの軸直角方向から見た説明図
である。
【図5】本発明第2実施例の渦電流探傷用プローブを示
す正面図である。
【図6】磁界の回転についての説明図である(斜視
図)。
【図7】磁界の回転についての説明図である。
【図8】磁界の回転についての説明図である。
【図9】被検査物と磁界、ならびに磁界による渦電流を
示す説明図である。
【符号の説明】
(1) プローブ本体 (2) ガイド (3) センタリング用ブラシ (4) コイルアッセンブリ (5) リード線 (6) フレキシブルチューブ (7a) プローブの軸断面 (7b) プローブの軸断面 (7c) プローブの軸断面 (8) プローブの両側部 (9a) コイル (9b) コイル (9c) コイル (10) ボビンコイル (11) 渦電流 (H1 ) 〜(Hx )磁界 (A) プローブの中心軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属管等に挿入される筒状または柱状の
    内挿型渦電流探傷プローブにおいて、プローブの中心軸
    を含み、かつ該プローブを周方向に略等分する複数の軸
    断面上に、上記プローブの両側近傍を通り、かつ上記各
    断面と夫々略平行に巻回した複数のコイルを配設せしめ
    たことを特徴とする渦電流探傷プローブ。
  2. 【請求項2】 筒状または柱状プローブの中心軸を含
    み、かつ該プローブを周方向に略等分する複数の軸断面
    上に、上記プローブの両側近傍を通り、かつ上記各断面
    と夫々略平行に巻回した複数のコイルを配設せしめた内
    挿型渦電流探傷プローブを用い、上記各コイルに夫々、
    隣合うものから順次位相を遅らせて交流電流を流し、上
    記プローブを挿入した被検査物に周方向に回転する半径
    方向の磁界を発生させ、かつ該磁界により上記被検査物
    の周面に生じる渦電流を、上記各コイルまたは他のコイ
    ルにて検知することを特徴とする渦電流探傷方法。
JP4312927A 1992-10-27 1992-10-27 渦電流探傷プローブ及び該プローブを用いた探傷方法 Pending JPH06138096A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395205B1 (ko) * 2001-06-01 2003-08-21 사단법인 고등기술연구원 연구조합 센트럴라이저를 구비한 지하매설 금속배관의 검사장치
JP2009198213A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Toshiba Corp 渦電流探傷プローブ及び渦電流探傷装置並びに渦電流探傷方法
DE102011104293B4 (de) 2010-07-30 2021-10-07 Olympus Ndt Inc. Orthogonale Wirbelstromsonde für Prüfungen in mehreren Richtungen

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