JPH0660889B2 - ヘツダ−の管孔を検査するための走査装置および方法 - Google Patents

ヘツダ−の管孔を検査するための走査装置および方法

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JPH0660889B2
JPH0660889B2 JP62093455A JP9345587A JPH0660889B2 JP H0660889 B2 JPH0660889 B2 JP H0660889B2 JP 62093455 A JP62093455 A JP 62093455A JP 9345587 A JP9345587 A JP 9345587A JP H0660889 B2 JPH0660889 B2 JP H0660889B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、管寄せもしくはヘッダー（以下ヘッダーと称
する）の管孔の表面の検査に係り、特に、ヘッダーの管
孔の表面を検査するための新規且つ改良された走査装置
および方法に関する。
（従来の技術） ヘッダーは、流体回路からの流体を集め或いは流体を流
体回路に分配するための手段として蒸気ボイラで広範に
用いられている。このようなヘッダーは、代表的に、断
面が円形で大きい直径を有する厚壁の円筒状の導管と、
導管の壁を貫通して形成された孔内に部分的に延びる多
数の真直なまたは湾曲した短管（tube stub）とを備え
ている。短管は、転造された継ぎ手或いは溶接管接続部
を介してヘッダーに固定されている。ヘッダーの外部に
延びる各短管の部分の端部は、通常、短管に溶接される
管の形態にある流体回路の構成要素に接続されるよう設
計されている。
火力発電所のボイラの蒸気ヘッダーに設けられている管
孔内周面から発生する亀裂は、費用の掛かる、予定外の
プラントの運転停止を生ぜしめる故障を招来し得る。し
かしながら、このような亀裂を早い段階で検出すれば、
予定されている保守および修理のための停止中にヘッダ
ーを修理したり或いは交換するための計画を立てること
ができる。非破壊試験による構造要素の孔を形成する表
面近傍の亀裂の検出および特性認識はしばしば、構成要
素の状態および残りの使用寿命を評価する上での重要な
因子となる。亀裂の特性認識、即ちヘッダーの孔の表面
から始まる亀裂の深さ、長さおよび位置の測定量もしく
は推定量は、ヘッダーの残りの使用寿命を予測し、ヘッ
ダーの修理或いは交換を計画する上でその他の必要な情
報と併せて利用される。
亀裂は、光ファイバ技術を用いるボロスコープ（borosc
opes）を使用して検出されている。孔に対する接近即ち
アクセスは、ヘッダー内に延びる短管の一部を切断し除
去することにより実現されている。しかる後に、ボロス
コープを孔内に手作業で挿入して回転せしめ、全周面を
検査する。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、プローブ（探子）対表面間の間隔におけ
る変動に対する計器の感度が原因で、ボロスコープの適
切な位置設定を達成するのは困難である。従って、それ
によって得られるデータの質および信頼性は、プローブ
の比較的一定の位置決めおよび整合状態を維持する制御
された操作を可能にする機構を用いなければ充分ではな
い。
超音波変換器もしくはトランスジューサおよび渦電流プ
ローブを含む他のセンサの使用に関しても同じ問題並び
に他の問題が生ずる。
例えば、実開昭５８−１１６６６１号は、ボア検査装置
として、外周にシリンダピストンにより屈曲されるパン
タグラフ式保持機構を装着した本体ケースと、該本体ケ
ース内にコイルばねを介して進退自在に設けたスライド
ケースと、該スライドケースに回転自在に設けた探触子
とを備え、スライドケースが探触子ホルダー回転用モー
タとスライドケース進退用モータを内蔵する構造を記載
しているが、構造が非常に複雑であり、ホルダー回転用
モータとスライドケース進退用モータを内蔵するスライ
ドケースと更にそれを納める本体ケースを必要とし、小
さな孔の亀裂の検査には適合しない。
本発明の課題は、検査プローブ等を用いてヘッダーの管
孔内周面を順次検査するに適した簡易な構成の走査装置
を提供することにある。
本発明の更に別の課題は、亀裂を検出し亀裂の深さを計
算するために、回転または軸方向操作あるいは両方の操
作を行うことによりヘッダーの管孔を点検もしくは検査
する方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明に従えば、ヘッダーのヘッダー管孔に継合用の短
管を座着した状態のまま、該ヘッダー管孔部分の内周面
を走査するための装置が提供される。本装置は、ヘッダ
ー管孔内に挿入されるプローブアッセンブリと、短管内
に挿入され、装置に対する支持と基準設定を提供する短
管取付け機構と、短管外部に置かれる、センサをヘッダ
ー管孔内周面に沿って円周方向及び軸線方向に摺動せし
める手段を備える駆動キャリッジとの連結式の３要素か
ら構成される走査装置を提供する。
即ち、本発明は、前記ヘッダー管孔内に挿入することが
でき、そして片持梁式に支持されそして少なくとも一つ
のセンサを取付けたばね手段を備えるプローブアッセン
ブリであって、該ばね手段が該センサを被走査内周面と
係合状態に弾性的に押圧するプローブアッセンブリと、 前記短管内に挿入可能であり、そして前記プローブアッ
センブリの一端に接続された中央中空円筒体、該中央中
空円筒体周囲に中央中空円筒体を摺動可能として配置さ
れたフランジ付き管と、該フランジ付き管に設けられた
一対の膨張可能なリングと、装置に対する支持と基準を
提供するよう前記フランジ付き管に設けられて前記リン
グを前記短管の内周面と係合状態に直径方向に膨張する
手段とを備える短管取付け機構と、 前記短管取付け機構に付設され、そして前記中央中空円
筒体および該円筒体の一端に接続されるプローブアッセ
ンブリを回転せしめ、それにより前記少なくとも一つの
センサをヘッダー管孔内周面に沿って円周方向に摺動せ
しめる回転手段と該中央中空円筒体および該円筒体の一
端に接続されるプローブアッセンブリを軸線方向に直線
移動せしめ、それにより該少なくとも一つのセンサをヘ
ッダー管孔内周面に沿って軸線方向に摺動せしめる軸線
方向移動手段とを備える駆動キャリッジとを備える走査
装置を提供する。
亀裂深さ等の計算のためのデータを得るには渦電流法の
使用が好ましいことが判明した。本発明はまた、ヘッダ
ーのヘッダー管孔に継合用の短管を座着した状態のま
ま、該ヘッダー管孔部分の内周面を渦電流走査するため
の方法において、 片持梁式に支持されそして少なくとも一つの渦電流プロ
ーブを取付けたばね手段を備えるプローブアッセンブリ
であって、該ばね手段が該センサを被走査内周面と係合
状態に弾性的に押圧するプローブアッセンブリをヘッダ
ー管孔部分に挿入すること、 前記プローブアッセンブリの一端に接続された軸線方向
及び回転移動しうる中央中空円筒体、該中央中空円筒体
周囲に中央中空円筒体を摺動可能として配置されたフラ
ンジ付き管と、該フランジ付き管に設けられた一対の膨
張可能なリングと、前記フランジ付き管に設けられて前
記リングを前記短管の内周面と係合状態に直径方向に膨
張する手段とを備える短管取付け機構を短管内に挿入す
ること、 前記膨張可能なリング対を前記短管の内周面と係合状態
に直径方向に膨張せしめ、前記短管取付け機構を短管内
に然るべく固定し、同時に前記中央中空円筒体及び該円
筒体の一端に接続されたプローブアッセンブリを該プロ
ーブアッセンブリがヘッダー管孔部分の内周面を走査す
るに際してヘッダー管孔部分と一定の整列状態に維持す
ること、 中央中空円筒体とプローブアッセンブリとを一緒に走査
されている内周面に対して移動すること、 渦電流プローブを付勢しそして渦電流プローブが欠陥を
横切って走査されるに際して渦電流プローブ端子に観測
される電圧の振幅と位相における変化を検出すること を含む走査方法を提供する。
（作用） ヘッダー管孔内に挿入されるプローブアッセンブリが管
孔内面を走査する。短管内に挿入されそして一対の膨張
可能なリングを備える短管取付け機構は、短管内部でプ
ローブアッセンブリに対する安定した位置決めと整合状
態を与える。短管外部の駆動キャリッが中空円筒体を介
してセンサをヘッダー管孔内周面に沿って円周方向及び
軸線方向に摺動せしめる。３者が協同しつつ、検査、定
置、駆動の役割をそれぞれ分担する。
（実施例） 以下の説明において参照する全図面を通して、同じ参照
数字は同じまたは対応の部分を指すものとする。
図面、特に第１図を参照するに、この図には、内面１６
から外面１８へと壁厚を貫通している複数個の孔２２を
有する円筒状のヘッダー（管寄せ）２０が示してある。
これら孔２２内には複数個の外部流体回路と継合用の短
管（tube stub）２４が座置されており、例えば第２図
に溶接部２６で示すように、溶接によりヘッダー２０に
固定されている。別法として、短管２４は、転造された
継手を形成することによりヘッダーに固定することがで
きる。各短管２４の端部２８は、ヘッダー２０の内面１
６と外面１８との中間の位置で且つヘッダー２０の内面
１６から離れた方の位置で管の孔２２内に位置付けられ
ている。
ヘッダー２０の外部に配設される各短管２４の反対側の
端部２９は、外部流体回路の管（図示せず）に接続され
るように設計されており、それにより、ヘッダー２０と
上記流体回路との間に流体連通部を形成して、流体回路
を通過した流体の流れをヘッダー２０で集めたり或いは
ヘッダー２０からの流体の流れを分配することを可能な
らしめる。
短管２４から流体回路の管を分離して、ヘッダー２０の
壁内に座着されている短管２４の端部２８とヘッダー内
面１６との間に位置しそしてヘッダーの管孔２２を構成
している内周面１４を点検する必要性が時として生ず
る。
第３図を参照するに、本発明の好適な実施例による検査
装置は、ヘッダー２０の短管２４を介してヘッダーの管
孔２２内に挿入することができるプローブ（探子）アッ
センブリ３０を備えている。このプローブアッセンブリ
３０は、短管２４の１つに係合するように設計されてい
る短管取付け機構４０に取付けられる。プローブアッセ
ンブリ３０および短管取付け機構４０は共に駆動キャリ
ッジ５０に接続されており、この駆動キャリッジ５０
は、追って詳述するようにプローブアッセンブリ３０を
移動するべく動作可能である。
プローブアッセンブリ３０には、実質的に平行なばね棒
３３、３４それぞれの一端部に支持されているセンサ３
１、３２が設けられている。各ばね棒３３、３４の反対
側の端部は、ボルトで固定し合わされた多数の板から構
成されるクランプブロック３５により片持ち梁方式で固
定されている。プローブアッセンブリ３０の先導端部に
位置するクランプブロック３５は、細長い支持棒３６に
取付けられており、この支持棒３６は、プローブアッセ
ンブリ３０の先端部から離れる方向に、ばね棒３３、３
４に対して実質的に平行に該ばね棒３３、３４間に延在
し、ばね棒３３、３４を越える位置でＣ字形のストッパ
板の形態で終端している。ストッパ板は支持棒３６の長
手軸線に対して実質的に垂直に延びる横棒３７と、該横
棒３７の両端部に設けられて関連のばね棒３３、３４の
端部と当接するストッパ耳３８、３９とから構成されて
いる。支持棒３６と反対側のストッパ板の側部には内ね
じが形成されている管状のソケット２７が設けられてい
る。
短管取付け機構４０は、図示の実施例の場合、中空の円
筒体４２のねじ切りされた端部とソケット２７とのねじ
係合によりプローブアッセンブリ３０に接続される。第
３図に示してあるように、中空円筒体４２を取り巻いて
フランジ付き管４１が取付けられている。中空円筒体４
２は、このフランジ付き管４１に対して自由に移動する
ことができる。このフランジ付き管は、ソケット２７に
結合される中空円筒体４２の端部近傍に位置するフラン
ジ２５を有している。フランジ付き管のフランジ２５と
調節ノブ４９との間で該フランジ付き管４１の管状部周
囲には、膨張手段としての弾性の固定用リング４３、４
７、スリーブ４５およびスペーサワッシャ４４、４６、
４８が摺動可能に受容されている。調節ノブ４９は、管
４１にねじ係合されている。ここで述べている好適な実
施例においては、弾性の固定用リング４３、４７は、ス
リーブ４５、フランジ２５およびスペーサワッシャ４
４、４６、４８よりも若干大きい直径を有し、短管２４
の内径に近似する直径を有するように設計されている。
駆動キャリッジ５０は、互いに平行に延びる案内棒５
３、５４を備えた一対の全体的に平行な取付け板５１、
５２を備えている。
フランジ付き管のフランジ２５とは反対側の端部は、駆
動キャリッジ５０の一部分として設けられている取付け
板５１に係合する。中空円筒体４２は、取付け板５１を
自由に貫通して、追って詳述するような仕方で取付け板
５２に作動上取付けられている。
中空円筒体４２は、取付け板５２に取付けられている軸
受を介して回転可能なように歯車５５に取付けられてい
る。歯車５５は、介在歯車５６を介して中空円筒体４２
に回転を付与するための回転駆動モータ６０または他の
手段に接続されている。
取付け板５２は、案内棒５３、５４上に摺動可能に配置
されており、中空円筒体４２、歯車５５、５６並びにモ
ータ６０と共に取付け板５２が案内棒５３、５４に対し
直線的に且つ平行に移動することを可能にするように、
案内棒５３、５４それぞれに沿って摺動可能である一対
の軸受５７、５８を有している。
小歯車６１は、取付け板５２を直線的に前進させたり後
退するように駆動ラック６２を駆動する。該駆動ラック
６２は、取付け板５２に接続されており、取付け板５１
を自由に貫通している。小歯車６１は、駆動軸６３に取
付けられており、この駆動軸６３は、例えば手動クラン
ク或いは歩進モータのような適当な手段により駆動する
ことができる。更に、一対の小歯車６１を、平行な駆動
ラックと係合するように、駆動軸６３で相互接続して駆
動キャリッジの両側に設けることができる。
第４図は、ヘッダー２０のヘッダー管孔２２の内周面を
検査もしくは点検するための位置にある本発明の装置を
略示する図である。
動作において、検査もしくは点検すべき孔内に座着され
ている短管２４は、通常該短管が取付けられている流体
回路から分離される。プローブアッセンブリ３０が、短
管支持機構４０が短管２４に対し位置決めされるまで、
短管２４を通して孔２２内に挿入される。プローブアッ
センブリ３０が短管２４内を移動する際に、センサ３
１、３２を支持棒３６から外方に弾性的に押圧している
ばね棒３３、３４は支持棒３６に向って押圧される。し
かしながら、短管の端２８を通過する際には、ばね棒３
３、３４は外向きに拡開してセンサ３１、３２を孔２２
の内周面に圧接する。ばね棒のこの側方への運動はＣ字
形のストッパ板のストッパ耳３８、３９との接触により
制限される。これらストッパ耳３８、３９は、短管２４
の内径を越えるばね棒３３、３４の横方向運動を制限
し、その結果、プローブアッセンブリは、プローブおよ
びセンサに損傷を受けることなくヘッダー２０から取り
出すことができる。好適な実施例において、センサ３
１、３２は、プローブアッセンブリ３０の取り出しを更
に容易にするために、テーパーが付けられている縁部を
有するハウジングを備えている。
次いで調節ノブ４９を締め付ける。調節ノブ４９のこの
締め付けで、スリーブ４５並びにスペーサワッシャ４
４、４６、４８はフランジ２５に向って変位せしめられ
る。それにより、弾性の膨張可能な固定用リング４３、
４７は直径方向に膨脹して短管２４の内面と支持係合せ
しめられる。例えばゴム製のリングとすることができる
弾性固定リングと短管２４との周面接触で、装置の支持
および基準の設定が容易になる。
第３図および第４図に示してあるように、中空円筒体４
２は、例えば、３０４番のステンレス鋼から形成された
剛性の管状部材から形成することができる。
別の実施例において、中空円筒体４２は、例えば、編み
鋼管のような可撓性を有する管状の部材とすることがで
きる。可撓性のある編組み鋼管は一般に曲げに対して可
撓性を有するが、捩り力に対しては極めて高い剛性を示
す。可撓性の中空円筒体を用いることにより、プローブ
を曲った短管に挿通することが可能となる。この場合、
短管取付け機構は、第５図に示してあるように、中央の
スペーサワッシャを省略し、その代りに２つの短いスリ
ーブ６５、６６を備えるように改変することができる。
プローブに対する電気的接続、例えば、電気ケーブル２
１、２３は中空円筒体４２内に収容されている。電気ケ
ーブルは例えば中空の支持棒の一端の開口を通して支持
棒から中空円筒体に通される。中空円筒体４２の端部に
取付けられている歯車５５、５６は、プローブアッセン
ブリ３０を回転駆動モータ６０に連結する。中空円筒体
４２は取付け板５２における軸受５９内で回転する。第
４図に示されている第２のモータ６４は、小歯車６１を
回転せしめ、従って駆動ラック６２を駆動して取付け板
５２を案内棒５３、５４に沿って摺動させ、それにより
ヘッダー管孔の軸方向にプローブアッセンブリ３０を移
動するように動作可能である。小歯車６１は、取付け板
５１に取付けるのが好ましい。ヘッダー管孔の長さ方向
に沿う種々な軸方向位置において、回転プローブ走査を
順次して統合的に実現するために２つのモータ６０及び
６４に対し制御が行われる。歩進モータが使用されてい
る場合には、プローブアッセンブリのセンサ３１、３２
の比較的正確な回転および軸方向の位置付けを実現する
ことができる。
第４図に示してあるように２つのばね３３、３４が２つ
のセンサ３１、３２を支持するために設けられている
が、１つのセンサしか必要とされないような要いが多々
ある。このような場合には、センサを含んでいないハウ
ジングを１つのばねに固定して、他のセンサのばねと釣
合が取れるように反作用力を与えるようにする。この反
作用力で、プローブアッセンブリ２０は孔の中心軸線の
近傍に容易に保持される。板ばねの力で、センサは、孔
の表面と係合するように運動せしめられる。センサのハ
ウジングは、センサの整列もしくは心合せを助成するよ
うにスポンジゴム製のパッドに取付けることができる。
この場合、扁平なばねとセンサ裏当とで、スポンジゴム
製のパッドを固定するための接着剤を塗布するための充
分な表面積が得られる。
本発明の装置はヘッダーの管孔の表面上を１つまたは複
数の変換器（トランスジューサ）或いは他の検査装置で
走査するためのシステム制御される手段を提供するもの
である。本発明の装置によれば、走査全体にわたり、比
較的一定のプローブ−管表面間の間隔で良好な変換器の
位置決めもしくは整列を可能にする。更に、電子的に制
御される歩進モータを使用することにより、センサの正
確な回転方向および軸方向の位置決めが可能となる。ま
た、センサの回転および軸線方向運動それぞれに別個の
モータを使用することにより、ヘッダー孔の表面の走査
に特に大きな融通性が達成される。回転走査は、センサ
ケーブルを捩ることなく且つスリップリングを用いるこ
となく実現することができる。これは、新しい軸線方向
位置で走査を繰り返す前に、出発位置に戻るように歩進
モータ制御をプロミラミングすることにより達成するこ
とができる。更に、歩進モータには、反復走査のための
予め指定された位置におけるデータ入手を容易にするた
めのディジタル制御を組み合せることができる。このよ
うにすれば、特に、センサデータを解析する上で精度を
改良する基礎となるばらつきの無い信号応答が得られ
る。
本発明の装置は、使用を容易にするように軽量の構造と
して具現することができる単純な３要素設計の装置であ
る。検査中、膨張可能なゴム製のリングで装置は定置に
保持される。最後に、プローブアッセンブリのストッパ
耳およびテーパの付いたセンサハウジングにより、プロ
ーブ、ケーブルまたはばね取付け部に損傷を与えること
なく、管孔からの装置の取出しが容易になる。本発明の
装置は、特に、渦電流信号応答データを検知し処理し
て、ヘッダー管孔の周辺表面から始まる亀裂の深さの推
定を行うのに特に大きな有用性を有する。プローブアッ
センブリ３０の１つまたは２つ以上のセンサ３１、３２
内には、渦電流プローブを設けるのが好ましい。このよ
うな渦電流プローブとしては、幾つかの市販品として入
手可能な型のプローブの内の任意のものとすることがで
き、センサハウジングから中空円筒体４２を貫通する慣
用の電気ケーブル２１、２３を介して作動上接続するこ
とができる。
渦電流センサ３１、３２は、孔３２の内周面１４におけ
る円周方向の行路に沿って走査する。渦電流は、渦電流
コイルに交流電流を印加することにより導電性のヘッダ
ー材料内に誘起される。この場合、プローブは、誘起さ
れる渦電流の成分が亀裂の平面に対して垂直な方向にな
るように設計される。渦電流現象と関連する周知の表皮
効果で渦電流はヘッダー材料の表面近傍に集中する。誘
起された電流は、亀裂の底部および端部周囲の亀裂表面
に沿って流れる傾向を示す。電流路におけるこの変化
は、交流磁界に対応の変化をもたらす。一方、磁界の変
化は、コイルの端子に観察される電圧の振幅および位相
に変化を生ぜしめる。市販品として入手可能な渦電流計
器で交流電圧を検出して、プローブで亀裂を走査する際
の信号応答を得ることができる。
導電率、透磁率およびプローブ対材料間の間隔における
小さな変動のような可変因子により惹起される渦電流信
号応答は、２つのコイルを用いることにより軽減もしく
は最小限にすることができる。コイルは、他の因子と比
較して亀裂に対し相当に異る応答を一方のコイルが発生
するように配置し配位することができる。例えば、一方
のコイルが亀裂に対し最小の信号応答を発生し、地方の
コイルが最大の応答を発生するように交差巻きコイルと
して設計し配位することができる。コイルは、それぞれ
の信号が互いに減算されるように接続されているので、
導電率、透磁率およびプローブ−材料間の間隔のような
非指向性可変因子により惹起される信号は互いに相殺す
る傾向となる。このような不所望な信号応答を同様に減
少するために、同心コイル並びに種々な形状および寸法
の隣接配列されたコイルのような他の異ったコイル形態
を使用することも可能である。
渦電流プローブはまた、低い周波数よりも比較的高い周
波数で大きな分解能が得られるように設計することがで
きる。また、２つまたは３つ以上の隣接する亀裂に対し
個別の応答を得るために多重周波数の渦電流計器を使用
することが可能である。約０．１２７ｍｍ（０．００５
インチ）厚さの薄肉の黄銅箔で遮蔽された交差巻きコイ
ルを使用することにより良好な信号応答が得られた。こ
の場合、黄銅箔は、コイル巻き線が交差する位置に小さ
い穴を有する。例えば、１ないし１０ｋＨｚのような比
較的低い周波数は箔を透過する。この低い周波数での励
起で、コイルは成長しつつある亀裂に対して良好な応答
を与えるが、任意の時点における２つまたは３つ以上の
隣接する亀裂により影響を受け得る。このような複数の
亀裂状態においては、同じ寸法を有する単一の亀裂より
も大きい幅および振幅の信号応答が発生する。例えば５
００ｋＨｚのような比較的高い周波数によれば、黄銅遮
蔽に形成されている小さい孔を主に透過する磁界が発生
される。このような磁界を用いれば、各亀裂の高い分解
能での表示および正確な位置の探知が可能となる。
多数の亀裂に対する低周波数応答は、亀裂の数、間隔お
よび長さ並びにそれぞれの深さに依存する。例えば、２
つまたは３つ以上の隣接した亀裂は、唯１つの亀裂より
も２倍の深さ表示を発生し得る。付加的に高い周波数を
使用すれば、多数の亀裂が存在する場合の亀裂の深さの
測定における誤差を補償するための基礎が与えられる。
表面１４から始まり、ヘッダーの管孔２２を取り巻く亀
裂を検出し測定するための好適な方法によれば、電気ケ
ーブル２１、２３を介して付勢される渦電流センサで被
検査表面に渦電流を誘起して、中空円筒体４２を回転す
ることにより該センサで円周方向に走査を行う。この走
査は、駆動ラック６２の動作により中空円筒体を軸線方
向に移動することにより順次しての追加軸線方向位置で
繰り返すことができる。各位置において信号応答が得ら
れる。特に、同相成分および直角位相成分または振幅お
よび位相のような２つの信号応答を各周波数毎に記録す
る。
他の種々な特徴を信号から抽出して走査の軸線方向位置
と関連し記録することができよう。
次いで、亀裂の深さを、変動する長さおよび深さを有す
る２つまたは３つ以上の隣接する亀裂の近接性によって
生ぜしめられる誤差を補償するための式を用いて計算す
る。
亀裂の深さを推定するための式の一例として次式が挙げ
られる。
上式中、 Ａkm＝一組の回転走査で得られるｋ個の内の最大低周波
信号成分、 Ａki＝円周方向の位置Ｘｉにおけるｋ個の成分の内の１
つの信号振幅、 Ｘｉ＝高周波、高分解能信号応答から求められる亀裂ｉ
の円周方向位置、 Ｚij＝亀裂ｉの端ｊの軸線方向位置、 ｄｉ＝最大値が生ずる位置Ｘｍから位置Ｘｉにおける亀
裂の推定側方向距離、即ち（Ｘｍ−Ｘｉ）、 ｐｊ＝側方向位置ｊにおける隣接の亀裂の推定長さ、例
えば（Ｚit−Ｚib）として示される。ここでｔは亀裂ｉ
の上端を表し、ｂは下端を表す。
ＣkmおよびＣki（但し、ｉ＝１，２，…Ｎ）は係数であ
る。ｋ＝１の表示は、当該振幅が、低周波信号応答の第
１の成分から求められたものであることを表す。
隣接する亀裂が存在しない場合には、ｄｉに関する値が
存在しないから式のΣで表される右半分は省略でき、式
は次ぎのような単純な形態に変換される。
Ｄ＝Ｃkm（Ａkm）２ 亀裂の長さおよび位相角のような付加的な抽出された特
徴を含む類似の式を導出することができる。特徴の抽出
並びに深さの計算は、手動計算で行うことができるが、
非常に高い効率および信頼性でこれらの計算を行うよう
にマイクロコンピュータのソフトウエアを設計すること
ができる。重み付け係数、即ちＣkmおよびＣkiは、最小
自乗誤差判定法を用いて決定することができ、そして充
分な試験試料データが利用可能である場合には、指標無
作為探索法を用いて係数を推定することもできる。
この方法では、亀裂の深さのような亀裂の特性の改善さ
れた推定量を得るために、多重周波数渦電流信号応答デ
ータが発生されて利用される。
走査の制御、特徴の数値情報の抽出並びに亀裂の特徴、
例えば深さおよび長さの推定を容易にするためにマイク
ロコンピュータを使用することができる。好適な渦電流
方法によれば、透過および磁気粒子検査のような他の検
査技術では見逃されるような亀裂の検出が可能となる。
また、構成要素を汚染する可能性のある流体結合は要求
されず、他の検査方法および関連の装置と比較して非常
に高速な動作が実現される。
（発明の効果） ヘッダーの管孔内周表面を検査するに適した簡易な構成
の走査装置を提供する。ヘッダーのヘッダー管孔に継合
用の短管を座着した状態のまま、該ヘッダー管孔部分の
内周面を走査するための簡易な構成の装置が提供され
る。本装置は、ヘッダー管孔内に挿入されるプローブア
ッセンブと、短管内に挿入され、装置に対する支持と基
準を提供する短管取付け機構と、短管外部でセンサをヘ
ッダー管孔内周面に沿って円周方向及び軸線方向に摺動
せしめる手段を備える駆動キャリッジとの３要素から構
成され、３社が協同しつつ、検査、定置、駆動の役割を
それぞれ分担する。３要素は連結・脱着自在であり、作
業性及び保守性に優れる。比較的かさばる駆動キャリッ
ジは管の外部に設置できるので、操作性が格段に良い。
【図面の簡単な説明】
第１図は、ヘッダーの一部分を一部切除して示す斜視
図、第２図は、ヘッダー並びにヘッダーの管孔内に受け
られた管の部分断面図、第３図は、本発明による装置の
一実施例を部分的に断面で示す分解側面図、第４図は、
本発明に従いヘッダーの孔を検査するためにヘッダーの
管孔内の位置に取付けられた状態で第３図の装置を示す
説明図、そして第５図は、本発明の他の実施例による短
管取付け機構の側面図である。 １４……ヘッダー管孔、１６……内面、１８……外面、
２０……ヘッダー、２１、２３……電気ケーブル、２２
……孔、２４……短管、２５……フランジ、２６……溶
接部、２７……ソケット、３０……プローブアッセンブ
リ、３１、３２……センサ、３３、３４……ばね棒、３
５……クランプブロック、３６……支持棒、３７……横
棒、３８、３９……ストッパ耳、４０……短管取付け機
構、４１……管状部、４２……中空円筒体、４３、４７
……固定用リング、４４、４６、４８……スペーサワッ
シャ、４５……スリーブ、４９……調節ノブ、５０……
駆動キャリッジ、５１、５２……取付け板、５３、５４
……案内棒、５５……歯車、５６……介在歯車、５７、
５８、５９……軸受、６０、６４……モータ、６１……
小歯車、６２……駆動ラック、６３……駆動軸、６５、
６６……スリーブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カールトン・ユージーン・ステイネツト 米国バージニア州リンチバーグ、ブリーズ ウツド・ドライブ428 (72)発明者 クロード・ウエイン・ダルトン 米国バージニア州リンチバーグ、バクスト ン・ドライブ108 (56)参考文献 実開 昭58−116661（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−14369（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−85958（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−57346（ＪＰ，Ｕ)

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ヘッダーのヘッダー管孔に継合用の短管を
    座着した状態のまま、該ヘッダー管孔部分の内周面を走
    査するための装置であって、 前記ヘッダー管孔内に挿入することができ、そして片持
    梁式に支持されそして少なくとも一つのセンサを取付け
    たばね手段を備えるプローブアッセンブリであって、該
    ばね手段が該センサを被走査内周面と係合状態に弾性的
    に押圧するプローブアッセンブリと、 前記短管内に挿入可能であり、そして前記プローブアッ
    センブリの一端に接続された中央中空円筒体、該中央中
    空円筒体周囲に中央中空円筒体を摺動可能として配置さ
    れたフランジ付き管と、該フランジ付き管に設けられた
    一対の膨張可能なリングと、装置に対する支持と基準を
    提供するよう前記フランジ付き管に設けられて前記リン
    グを前記短管の内周面と係合状態に直径方向に膨張する
    手段とを備える短管取付け機構と、 前記短管取付け機構に付設され、そして前記中央中空円
    筒体および該円筒体の一端に接続されるプローブアッセ
    ンブリを回転せしめ、それにより前記少なくとも一つの
    センサをヘッダー管孔内周面に沿って円周方向に摺動せ
    しめる回転手段と該中央中空円筒体および該円筒体の一
    端に接続されるプローブアッセンブリを軸線方向に直線
    移動せしめ、それにより該少なくとも一つのセンサをヘ
    ッダー管孔内周面に沿って軸線方向に摺動せしめる軸線
    方向移動手段とを備える駆動キャリッジとを備える走査
    装置。
  2. 【請求項２】プローブアッセンブリが細長い中央支持棒
    と片持梁式に支持されるばね手段の第１端を固定するた
    めに該支持棒にプローブアッセンブリの前端において取
    付けられるクランプブロックとを含みそして少なくとも
    一つのセンサが該片持梁式に支持されるばね手段の第２
    端に近接して連結される特許請求の範囲第１項記載の走
    査装置。
  3. 【請求項３】細長い中央支持棒が、片持梁式に支持され
    るばね手段の第２端を超えてＣ字形のストッパ板におい
    て終端し、該Ｃ字形のストッパ板が片持梁式に支持され
    るばね手段の側方への移動を制限するため片持梁式に支
    持されるばね手段の第２端に覆う重なる横棒に付属され
    るストッパ耳を有し、それによりプローブアッセンブリ
    がヘッダーからプローブアッセンブリ及び少なくとも一
    つのセンサの損傷なく取り出すことができる特許請求の
    範囲第２項記載の走査装置。
  4. 【請求項４】短管取付け機構の中央中空円筒体がプロー
    ブアッセンブリのＣ字形のストッパ板に接続されている
    特許請求の範囲第３項記載の走査装置。
  5. 【請求項５】少なくとも一つのセンサがヘッダーからの
    プローブアッセンブリの取り出しを容易とするためにテ
    ーパーがつけられた縁部を有する特許請求の範囲第４項
    記載の走査装置。
  6. 【請求項６】フランジ付き管のフランジが膨張可能なリ
    ングの一つの一方側にあり、そして装置に対する支持と
    基準設定を提供するよう前記フランジ付き管に設けられ
    て前記リングを前記短管の内周面と係合状態に直径方向
    に膨張する手段が該膨張可能なリングの間の剛性のスリ
    ーブと該膨張可能なリングの他方側の調節ノブとを含
    み、該調節ノブが該フランジ付き管にねじ係合して該膨
    張可能なリングに向けて長手方向に変位し、それにより
    該膨張可能なリングが該剛性のスリーブと該フランジに
    よりまた該剛性のスリーブと該調節ノブにより行使され
    る圧力に応答して直径方向に膨張される特許請求の範囲
    第１項記載の走査装置。
  7. 【請求項７】センサが渦電流プローブを含む特許請求の
    範囲第１項記載の走査装置。
  8. 【請求項８】中央中空円筒体が可撓性である特許請求の
    範囲第１項記載の走査装置。
  9. 【請求項９】フランジ付き管のフランジが膨張可能なリ
    ングの一方の一方側にあり、そして装置に対する支持と
    基準設定を提供するよう前記フランジ付き管に設けられ
    て前記リングを前記短管の内周面と係合状態に直径方向
    に膨張する手段が該膨張可能なリングの間の第１の剛性
    のスリーブと、膨張可能なリングの他方の該第１の剛性
    スリーブとは反対側にある第２の剛性のスリーブと、該
    第２の剛性のスリーブの膨張可能なリングの他方の反対
    側の調節ノブとを含み、該調節ノブが該フランジ付き管
    にねじ係合して該膨張可能なリングに向けて長手方向に
    変位し、それにより該膨張可能なリングが該第１の剛性
    のスリーブと該フランジによりまた該第１の剛性のスリ
    ーブと該第２の剛性のスリーブにより行使される圧力に
    応答して直径方向に膨張される特許請求の範囲第８項記
    載の走査装置。
  10. 【請求項１０】片持ち梁式に支持されるばね手段が、細
    長い中央支持棒に平行に且つ両側に伸延する一対の平行
    に離間されたばね棒を含み、そして一方のばね棒が少な
    くとも一つのセンサを支持し同時に他方のばね棒がセン
    サを含まないハウジングを支持してプローブアッセンブ
    リをヘッダー管孔に心合状態に維持する反作用力を提供
    する特許請求の範囲第１項記載の走査装置。
  11. 【請求項１１】一対の支持棒の各々が孔の内周面を走査
    するための一つのセンサを支持する特許請求の範囲第１
    ０項記載の走査装置。
  12. 【請求項１２】中央中空円筒体がタイプ３０４ステンレ
    ス鋼から成る特許請求の範囲第１１項記載の走査装置。
  13. 【請求項１３】膨張可能なリングがゴムから成る特許請
    求の範囲第１項記載の走査装置。
  14. 【請求項１４】中央中空円筒体及びその一端に連結され
    たプローブアッセンブリを回転する手段が中央中空円筒
    体が駆動キャリッジに取付けられた軸受を介して回転し
    うるように該中央中空円筒体に付設される歯車と該歯車
    に回転を付与するための手段とを含む特許請求の範囲第
    １項記載の走査装置。
  15. 【請求項１５】中央中空円筒体に付設される歯車に回転
    を付与するための手段が該歯車を駆動するための介在歯
    車に付設される電気的に制御される歩進モータを含む特
    許請求の範囲第１４項記載の走査装置。
  16. 【請求項１６】中央中空円筒体及びその一端に連結され
    たプローブアッセンブリを軸線方向に移動する軸線方向
    移動手段が第１及び第２の全体に平行な取付け板と、第
    ２取付け板が該第１取付け板に対して前進及び後退でき
    るように互いに平行に第１及び第２取付け板の間を伸延
    しそして該第２取付け板に摺動自在に配置される案内棒
    と、第２取付け板に連結されそして第１取付け板を自由
    に貫通する駆動ラックを駆動するため第１取付け板に取
    付けられる小歯車と、第２取付け板を該第１取付け板に
    対して直線的に前進及び後退せしめるよう該小歯車に回
    転を付与するための手段とを含む特許請求の範囲第１項
    記載の走査装置。
  17. 【請求項１７】小歯車に回転を付与するための手段が該
    小歯車に付属される手動クランクを含む特許請求の範囲
    第１６項記載の走査装置。
  18. 【請求項１８】小歯車に回転を付与するための手段が該
    小歯車に付属される電気的に制御される歩進モータを含
    む特許請求の範囲第１６項記載の走査装置。
  19. 【請求項１９】ヘッダーのヘッダー管孔に継合用の短管
    を座着した状態のまま、該ヘッダー管孔部分の内周面を
    渦電流走査するための方法において、 片持梁式に支持されそして少なくとも一つの渦電流プロ
    ーブを取付けたばね手段を備えるプローブアッセンブリ
    であって、該ばね手段が該センサを被走査内周面と係合
    状態に弾性的に押圧するプローブアッセンブリをヘッダ
    ー管孔部分に挿入すること、 前記プローブアッセンブリの一端に接続された軸線方向
    及び回転移動しうる中央中空円筒体、該中央中空円筒体
    周囲に中央中空円筒体を摺動可能として配置されたフラ
    ンジ付き管と、該フランジ付き管に設けられた一対の膨
    張可能なリングと、前記フランジ付き管に設けられて前
    記リングを前記短管の内周面と係合状態に直径方向に膨
    張する手段とを備える短管取付け機構を短管内に挿入す
    ること、 前記膨張可能なリング対を前記短管の内周面と係合状態
    に直径方向に膨張せしめ、前記短管取付け機構を短管内
    に固定し、同時に前記中央中空円筒体及び該円筒体の一
    端に接続されたプローブアッセンブリを該プローブアッ
    センブリがヘッダー管孔部分の内周面を走査するに際し
    てヘッダー管孔部分と一定の整列状態に維持すること、 中央中空円筒体とプローブアッセンブリとを一緒に走査
    されている内周面に対して移動すること、 渦電流プローブを付勢しそして渦電流プローブが欠陥を
    横切って走査されるに際して渦電流プローブ端子に観測
    される電圧の振幅と位相における変化を検出すること を含む走査方法。
JP62093455A 1986-04-22 1987-04-17 ヘツダ−の管孔を検査するための走査装置および方法 Expired - Lifetime JPH0660889B2 (ja)

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