JPH0729490Y2 - 渦流探傷用直流磁化装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は鋼において、キュリー点直下で磁性変動が激
しく、従来渦流探傷の適用が困難とされていた温度領域
での探傷を可能にする渦流探傷用直流磁化装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 渦流探傷法は、被検材の性状に基づく検出コイルのイン
ピーダンス変化に着目して探傷を行う方法であるが、被
検材が鋼からなるパイプ，棒鋼，線材などの強磁性体の
場合、透磁率の局部的な変動によっても、検出コイルの
インピーダンスが変動し、そのままでは疵信号との識別
ができないため、被検材の直流磁化を行い、透磁率μの
変動を抑制して、疵信号を検出する方法が採用されてい
た。

この場合の直流磁化には、貫通形励磁コイルの場合、ソ
レノイド形コイルが用いられ、直流磁化の強さは、磁気
飽和に至るより少し低い方がSN比が良いため、かかるご
とくに磁化電流を調整して設定された。

直流磁化の強さが磁気飽和より少し低い方がSN比が良い
のは、被検材の欠陥の形状に基づく磁気抵抗により、直
流磁化した場合の欠陥部の透磁率が健全部より高くな
り、欠陥と同時に透磁率の局部的な偏在をも検出される
ためであり、直流磁化が強過ぎるとこの効果は弱まり、
SN比が悪化するためである。

かかる理由により、直流磁化コイル中心部における磁化
の強さは、欠陥信号のSN比より鑑みて磁気飽和に至るよ
り少し低い1000エレステッド程度に設定されていた。

［考案が解決しようとする課題］ このような直流磁化のもとで、渦流探傷を行う方法は、
冷間のみならず熱間磁性領域においても従来より適用例
があるが、熱間磁性領域中キュリー点下で650℃から770
℃までの範囲においては、透磁率μの変動が極めて大き
いため、直流磁化法によっても渦流探傷は適用できない
とされていた。

本考案は磁性変動が激しいため、従来渦流探傷が適用で
きなかった650℃から770℃までの温度領域において、磁
性変動を抑制してパイプ，棒鋼，線材等の渦流探傷を可
能にする渦流探傷用直流磁化装置を提供することを目的
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 考案者らは検討の結果、キュリー点直下の磁性変動の激
しい温度領域においても、直流磁化レベルを3000エレス
テッド以上に上げることにより、磁性変動によるノイズ
を抑制し、探傷可能になるという知見を得た。本考案は
これを具現化する手段に係るものである。

ソレノイド形コイルによって直流磁場を得る場合、従来
の1000エレステッド程度においても数千から数万回にも
及ぶ巻数を有するコイルに、数アンペアから十数アンペ
アの電流を流す必要があるため、比較的大きな導線を用
い、発熱を伴うため冷却装置を必要とし、かなり大型の
装置となる。従来と同じ構成で3000エレステッドを得る
には、装置はさらに大型化し、磁化のための電力消費量
の増大，冷却ポンプの容量増大のほか、コイル長さ方向
の寸法が増えることによる送りロール支点間距離が長く
なり、被検材の搬送中のガタや振れが増加し、SN比が悪
化するなどの問題を生じる。

そこで、本考案はかかる欠点を除いて直流磁化レベル30
00エレステッド以上を得ることを可能にする手段とし
て、同芯に配置された複数個の複層巻き円筒形コイルの
コイル間に各々間隔を設け、コイル長さと該コイル群の
平均コイル径との比が１と２の間になるようにし、該コ
イル群を覆う軟磁性金属製ドラムと、軟磁性金属製穴開
き円板状側板からなるハウジングの側板中心穴間に、非
磁性金属管を通し、これに取り付けた該コイル群を密閉
し、液体冷却を施したもので、磁化効率を高め、比較的
小型の装置で、しかも、比較的低電力で空芯時における
コイル中心線中央部の磁場の軸方向の強さ3000エレステ
ッド以上が容易に得られるごとく構成したことを特徴と
するものである。

［作用］ 同一径の導線を同一層数巻いた円筒型コイルに同一強さ
の電流を流した場合、コイル長さＬと、平均コイル径Ｄ
との比（以下L/Dとする）と中心磁場の軸方向強さＨと
の関係は（１）式と第１図に示される。

（１）式でＤは平均コイル径,Lはコイル長さ,iは電流,K
は比例定数である。

第１図に示したごとく、L/Dが２程度まではコイル中心
磁場の軸方向成分はL/Dの増加に伴い急激に増加する
が、それ以上での増加の割合は低くなる。

一方、コイル両側面近傍における磁場のコイル軸直交成
分と軸方向成分との割合はL/Dが小さいほど大きくな
る。

円筒形コイルとそれを覆う軟磁性金属製ハウジングで構
成される磁化コイルの場合、コイル中心部における軸方
向磁場の強さは、円筒形コイルによって生じる磁場の強
さと、軟磁性金属製ハウジングによって付加される磁場
の強さの和となる。このうち前者はL/Dが大き過ぎると
送りロール支点間隔が長くなり、被検材の振れ等による
支障を生じることも考慮して、L/Dは1.5前後が好まし
く、後者はコイル両側面近傍における磁場のコイル軸直
交成分が大きいほど大きくなる。

コイル軸直交成分と軸方向成分の割合は前述のごとく、
L/Dが小さいほど大きくなるが、軸方向成分はL/Dが大き
いほど大きくなるので、ハウジングによって付加される
磁場についてもL/Dは1.5前後が良好であり、円筒形コイ
ルによって生じる磁場のおよそ20％増となる。

結局L/Dは１と２の間になるようにすることにより両者
の和の値を最適にし、被検材の直流磁化の強さを必要十
分に高めることが可能となる。

さらに、3000エレステッド以上の高磁場を得るには、な
るべく太径の巻線を用い、巻数も多くなることからコイ
ルの重量が増えるので、強度上の観点から、取付，支持
に対する工夫が必要であり、電流を上げ発熱を伴うこと
から、コイルの冷却に対する工夫も必要である。

本考案における軟磁性金属製ハウジングは、冷却用容器
をも兼ねるものであり、中心に非磁性金属管を通し、密
閉して液体により冷却するが、円筒形コイルは非磁性金
属管に取り付けることにより、強度上の問題を解消し、
複層巻き円筒形コイルはコイル間に間隔を設けて冷却液
を通し、コイル内部の冷却を計るごとく構成されてい
る。

［実施例］ 第２図はこの考案による直流磁化コイルの縦断面図であ
る。複層巻の円筒形コイル群１は、それぞれ径の異なる
ものを５個組合せ、各々のコイル間には冷却液４の冷却
用通路を設け、コイル長さＬと平均コイル径Ｄとの比を
1.5とした。

この円筒形コイル群１は、非磁性金属管３に取り付け、
周囲を軟磁性金属性ドラムと穴開き円板状側板からなる
軟磁性金属性ハウジング２で覆い、円筒形コイル群１を
密閉し、不図示のラジエータおよび循環ポンプを介し
て、トランスオイル等の冷却液４を循環させる。軟磁性
金属製ハウジング２は軟鋼よりなり、ハウジング内で磁
気飽和しないよう厚さを考慮する必要がある。

第２図において、コイル巻線は直径2.6mmの銅線を6000
ターン巻き、コイル長さＬを405mm,平均コイル径Ｄを27
0mm,軟磁性金属製ハウジング２の長さを480mmとした。
そして、直流電流15アンペアで中心部の軸方向磁場の強
さ3000エレステッドが得られ、従来渦流探傷が適用でき
なかった650℃から770℃の温度領域での渦流探傷を可能
にした。

この場合、図に示さない冷却を施した検出コイルは、非
磁性金属管３中に設定される。そして、パイプ，棒鋼，
線材からなる被検材を非磁性金属管３中を通した際に、
上記不図示の検出コイルに生じるインピーダンス変化を
読取って探傷を行う。

このように、本考案によれば、比較的小型・低電力で所
定の高磁場を得ることができる。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によりキュリー点直下の
急激な磁性変動領域である650℃から770℃における渦流
探傷が可能となり、かかる温度領域におけるオンライン
品質管理，品質補償上の有力な検査手段となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は円筒形コイルにおけるコイル長さと平均コイル
径の比、すなわちL/Dとコイル中心における軸方向磁場
の強さの関係を示す図，第２図はこの考案の一実施例を
示す渦流探傷用直流磁化装置の主要部の縦断側面図であ
る。 図中、 1:円筒形コイル群 2:軟磁性金属製ハウジング 3:非磁性金属管 4:冷却液 5:冷却液注入口 6:冷却液排出口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直流磁化コイルにより直流磁化して渦流探
   傷を行う渦流探傷用直流磁化装置において、同芯に配置
   された複数個の複層巻きの円筒形コイル群の各コイル間
   に、各々間隔を設け、コイルの長さと該コイル群の平均
   コイル径との比が１と２の間になるようにし、該コイル
   群を覆う軟磁性金属製ハウジングと軟磁性金属製穴開き
   円板状側板からなるハウジングの側板中心穴間に非磁性
   金属管を通し、これに取付けた該コイル群を密閉し、液
   体冷却を施し、空芯時におけるコイル中心線中央部の軸
   方向磁場の強さが3000エレステッド以上になるように構
   成したことを特徴とする渦流探傷用直流磁化装置。