JPH086294Y2 - 渦電流探傷装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、各種プラントの熱交換器の伝熱管等の渦電
流探傷装置に関する。

〔従来の技術〕

渦電流探傷装置は、導電性の各種形状の材料の表面近
傍又は薄肉材欠陥を検出し、その材料の健全性を確認す
るために使用される。特に、形状の決まった材料（細
管、棒等）を大量に検査する場合、能率よく検査でき、
大きな効果が得られる、このため、各種プラントの定検
期間中の各種熱交換器伝熱管の検査に多用されている。

第３図に、従来の渦電流探傷装置による定検期間中の
熱交換器伝熱管の検査の実施例を示した。

渦電流探傷装置では、センサにコイルが使われる。コ
イルに交番電流を通電すると、コイルの周辺に交番磁界
が発生し、コイルの近く置かれた金属内に渦電流が発生
する。この渦電流によっても交番磁界が発生し、コイル
から発生する磁界に影響する。コイルのインピーダンス
は交番磁界の総量（総磁束）と一定の関係にあり、金属
内の渦電流が変化することによって、コイルのインピー
ダンスも変化する。金属に亀裂等の欠陥がある場合、渦
電流の流れが阻害され、渦電流の大きさ、流路等が変化
し、コイルのインピーダンスが変化する。このコイルの
インピーダンスの変化を信号処理、増幅して観察するこ
とによって欠陥の存在を感知する。この技術を渦電流探
傷技術と呼ぶ。コイルのインピーダンスは金属の電磁気
的な特性の変動、金属への導電体磁性体の付着、及び金
属体の形状の変化等によっても生じ、これらが一般的に
欠陥検出の障害になる。

第３図の、01は検出端であるコイル、02はプローブ、
03はケーブル、04は渦電流探傷器、05はデータレコー
ダ、06はペンレコーダ、07はペンレコーダ06の記録紙、
08は信号波形の記録、10は検査の対象となる熱交換器伝
熱管（被検体伝熱管）、11及び14は被検体伝熱管10の肉
質部に存在する軽微な欠陥、12及び15は熱交換器等で、
一般的に設けられる伝熱管を支持する同一材質、同一形
状の支持板であり、伝熱管10、及び支持板12は導電体で
ある金属で構成される。13はプローブ02の探傷中の走査
方向（プローブの動く方向）を示す矢印である。

第３図において、コイル01はプローブ02の円周の溝に
沿って巻き線され、ケーブル03を通じて探傷器04に接続
される。プローブ02は中央にコイル01を有しており、伝
熱管10の内部を、ケーブル03に加わる力によって、伝熱
管10の軸方向に移動する。渦電流探傷器04はケーブル03
を通じて、コイル01に交番電流を通じ、コイルのインピ
ーダンス変化を増幅、信号処理して記録，観察の容易な
直流電圧に変換して出力する。データレコーダ05は、ケ
ーブル03によって渦電流探傷器04と接続され、渦電流探
傷器04の出力を、磁気テープ等の媒体に記憶する。ペン
レコーダ06はケーブル03によって渦電流探傷器04と接続
され、探傷結果（渦電流探傷器04の出力）を、記録紙07
の表面に、信号波形の記録08のように描く。

第３図のような構成において、プローブ02が矢印の方
向に移動し、探傷を行なった場合、被検体伝熱管左側の
欠陥11の部分には、被検体伝熱管10の外部に存在するも
のがなく、欠陥11による信号波形がペンレコーダ06の記
録紙07の表面に発生し、欠陥11が軽微なものであっても
欠陥11の存在を感知し得る。信号波形は支持板12によっ
ても発生する。この支持板12は熱交換器の製作時の図面
等から、その軸方向位置、厚み、材料等がわかってお
り、欠陥による信号波形とは区別できる。しかしなが
ら、第３図の被検体伝熱管10の右端のように、支持板15
と欠陥14が、同一軸方向位置に存在する場合に、検出性
が低下する。欠陥14が軽微な場合、欠陥14による信号波
形は微弱であり、一方、支持板15による信号波形が比較
的大きく現れるため、欠陥14と支持板15が重なって存在
する場合、信号波形から欠陥の存在を知ることが困難に
なる可能性がある。

第３図の、欠陥11、支持板12、欠陥14と支持板15の信
号波形を第４図に示した。第４図の信号波形は、すべて
横軸が時間であり、プローブが一定速度で移動した場合
について示したものである。

第４図の21は欠陥11による信号波形、22は支持板12に
よる信号波形、24は欠陥14と支持板15が重なった場合の
信号波形である。

第４図のように、欠陥11が被検体伝熱管10に単独に存
在する場合、信号波形21のように、信号波形（渦電流探
傷器04の出力）から、その存在を感知し得る。しかし、
欠陥14と支持板15が同一軸方向位置に存在する場合の信
号波形24は、欠陥のない部分の支持板12による信号波形
22と類似しており、両者の信号波形を比較して、欠陥の
有無を判定することが困難になる可能性がある。

このような定検期間中の検査に使用される渦電流探傷
では、すべての部分に存在する微細な欠陥のすべてを検
出することによって、プラント等の運転の信頼性の向上
を目的としており、欠陥が第３図の欠陥14のように、支
持板と同一位置に存在しても、これを明確に検出し、そ
の大きさを把握できることが望ましい。

これを行なうために、適用される手法として、信号の
引き算が考えられる。

この信号の引き算とは、第３図の支持板12,15等の部
分において、その信号が正常なもの（実際の探傷では正
常な信号が、きわめて多い。）と差がある場合、その変
形信号から正常な信号を差し引き、この引き算結果によ
って、欠陥の存在を感知する方法である。

第５図に、この引き算法の概念を示した。第５図も、
プローブの移動速度が一定な場合を示しており、21,2
2、および23は、それぞれ第４図と同一の欠陥11、支持
板12、欠陥14と支持板15の複合による信号波形であり、
34は、信号波形23から信号波形22を引き算することによ
って得られる結果の信号波形であり、35は欠陥の存在し
ない場合の引き算結果の信号波形である。第５図のよう
に、信号波形23単独では、欠陥の存在が感知できなくな
るが、引き算を行なうことによって、欠陥の存在が明確
に感知できるようになる。

このように、引き算による方法は、欠陥以外の要因に
よって信号が発生する部分での欠陥検出性能を向上する
手法としては有効である。上記説明では説明を容易にす
るため、支持板信号の例だけを示したが、他にも伝熱管
形状が変化した部分等、多くの部分に適用される。ま
た、第５図では、正常な部分の信号波形と、欠陥の存在
する信号波形の例を示したが、これは、前回探傷時（前
回定検時）の信号波形と、今回探傷時（今回定検時）の
信号波形でも良好な結果が得られ、この方法は比較的頻
繁に使用される。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、プローブの移動速度が一定でない場合、この
引き算によっても、良好な結果が得られない可能性があ
る。プローブの移動速度が変動する場合の信号波形の引
き算例を第６図に示した。第６図は、すべて伝熱管に欠
陥の存在しない場合の信号波形について示したものであ
り。“引かれる信号波形”を実線で“引く信号波形”を
破線で示した。第６図の“引く信号波形”は、図の破線
からわかるように、プローブの移動速度が一定である場
合を示した。第６図の実線41は、プローブの移動速度が
変動した場合の、伝熱管に欠陥が存在しない支持板の信
号波形、破線42は移動速度が一定の場合の伝熱管に欠陥
の存在しない支持板の信号波形であり、43は信号波形41
から信号波形42を引き算した結果の信号波形である。第
６図でも第５図と同様に横軸は時間である。第６図のよ
うに、プローブの移動速度が変動する場合、伝熱管に欠
陥の存在しない支持板でも、引き算結果の信号波形があ
たかも、欠陥が存在する場合と類似するため、判定を誤
まる可能性が生じる。また逆の現象も発生し得る。

このように、プローブの移動スピードが変動する場
合、引き算法によっても、良好な結果が得られず、引き
算法を実際に採用する場合には、プローブの移動速度が
均一になるように、特別な装置等が使用される。しか
し、これにても、ケーブルの伸張等によって、均一な移
動速度が得られず、引き算法による良好な効果が得られ
ない可能性があった。

〔課題を解決するための手段および作用〕

本考案は、このような問題を解決するために、プロー
ブの移動速度が変動するために、良好な結果が得られな
い、引き算法（欠陥の有無、及びその程度を判定したい
欠陥以外の要因による信号波形から、伝熱管に欠陥の存
在しない欠陥以外の要因による信号波形を引き算し、欠
陥の検出性を向上する手法。）において、 プローブに加速度計のセンサを取り付け、 この加速度計のセンサを加速度計に接続し、 プローブの検出コイルによる信号波計と、加速度計に
よる信号波形を同時に、記録観察し、 引き算法を実施する場合、この加速度計による信号波
形によりプローブの移動速度、及びその程度を感知し、 引き算法に使用する信号波形を、すべて、プローブの
移動速度が均一な場合の信号波形に変換することによっ
て引き算法が正確に行なえるようにし、 引き算法による欠陥検出性を高め実用効果を高めるもの
である。

〔実施例〕

第１図に、本考案による渦電流探傷の実施例を示し
た。第１図の01から15は、第３図と同一であり、51はプ
ローブ01に取り付けられた（埋め込まれた）加速度計の
センサ、52は加速度計のセンサ51と加速度計53を接続す
るケーブル、53は加速度計、54はペンレコーダ06の記録
紙07に記録された加速度計53の出力、55はペンレコーダ
06、及びデータレコード05と加速度計53を接続するケー
ブルである。

第１図の01から15は第３図と同様の作動を行なう。プ
ローブ01に取り付けられた（埋め込まれた）加速度計の
センサ51は、プローブ01の軸方向の動きにのみ感応し、
加速度計53に接続され、加速度計53からプローブ01の移
動速度の変動に比例した電圧を出力する。この加速度計
53の出力から、プローブ速度な均一な場合の信号波形を
作り、この作り出した信号波形によって、引き算を行な
い、引き算による効果を向上する。

第２図に、加速度計53の出力を利用した、実施例を示
した。

第２図の横軸は時間であり縦軸は電圧である。第２図
の61はプローブ02の移動速度が変動した場合の、伝熱管
に欠陥の存在しない場合の支持板による信号波形であ
り、63の破線は信号波形61が発生した時の加速度計53の
出力、62は伝熱管に欠陥の存在する場合の支持板の信号
波形、64の破線は、信号波形62が発生した時の加速度計
53の出力、65は信号波形61をプローブの移動速度が均一
と仮定して、変換した信号波形、同様に66は信号波形62
を、プローブの移動速度が均一と仮定して変換した信号
波形、及び67は信号波形66から信号波形65を引き算して
得られる信号波形である。

信号波形65は、信号波形61から、加速度計の出力63に
よって、プローブの移動速度が均一な場合を想定して、
作り出された信号波形であり、信号波形66は、信号波形
62から、加速度計の出力64によって、プローブの移動速
度が均一な場合を想定して、作り出された信号波形であ
る。この信号波形66から、信号波形66を引き算すること
によって、信号波形67が得られる。信号波形67は、伝熱
管に欠陥が存在する場合の信号波形になる。

信号波形62は、欠陥が存在する場合の支持板の信号波
形であり、信号波形61は欠陥が存在しない場合の信号波
形であるため、この引き算の結果が、結果による信号波
形になることは、良好な結果が得られることである。

つまり、加速度計センサ51をプローブ02に取り付け、
この加速度計センサ51を加速度計53に接続し、プローブ
02の移動速度の変動を検出し、移動速度の変動の出力か
ら、移動速度が均一な場合の信号速度が均一な場合の、
信号波形（第２図の65,66のような）を作り出し、これ
を引き算することによって、プローブの移動速度が均一
な場合（第５図参照）と同様な結果が得られ、引き算法
による欠陥検出性能の向上が得られる。

〔考案の効果〕

本考案によって、プローブの移動速度が変動した場合
でも欠陥以外の要因による信号が常に発生する部分で、
引き算法による良好な欠陥検出性が得られ、本装置を、
定検期間中の渦電流探傷等に使用することによって、プ
ラントの信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る渦電流探傷装置の構成
図であり、第２図は本考案による信号波形を示し、第３
図は従来の渦電流探傷装置の構成図であり、第４図は従
来のプローブ移動速度が均一な場合の各要因の信号波形
を示し、第５図は従来のプローブ移動速度が均一な場合
の引き算実施例の信号波形を示し、第６図は従来のプロ
ーブ移動速度が不均一な場合の引き算実施例の信号波形
を示す。 01……コイル、02……プローブ、10……伝熱管、51……
加速度計センサ、53……加速度計。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】渦電流探傷用コイルと加速度計のセンサと
   を具備する探傷子と、コイルの電流変化を検出する探傷
   器と、センサの出力により加速度を検出する加速度計と
   を具備し、探傷子の走査速度の変化を測定し、過去の探
   傷データとの比較において走査速度の変化を補正するこ
   とによって、過去の探傷データとの比較を高精度で行い
   欠陥に対する検出感度を向上させることを特徴とする渦
   電流探傷装置。