JPS62167467A - コンピユ−タによる電磁式管内面検査装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、管状部材の内面を検査して管状部材のきす
を検出するための装置に関する。

（従来の技術と問題点） 石油及びガス産業では、油井孔で使われる管状部材を非
破壊的に検査するのが標準的な慣例である。このような
管状部材の損傷は、掘削の遅れ、生産損、環境損害、及
び掘削・生産設備の破壊をもたらす恐れがある。

石油及びガスの油井作業で使われる管状部材を非破壊的
に検査するのには、主に２つの方法がある。最も一般的
な方法は磁気粒子法で、これは一般にパイプである管状
部材の壁を磁化するかまたはそれに残留磁場を与えた後
、壁土に鉄または酸化鉄の微粒子をふりかけることによ
って成される。

微粒子のパターンが、壁に何らかのきすがあるかどうか
を示す。この方法はパイプの外面やパイプの端部近くに
おける内面の検査には適しているが、パイプの内面をそ
の全長にわたって検査するのには適していない。これは
、パイプ上に鉄粒子をふりかける点とパイプを目視検査
してきすの徴候を調べる点で、磁気粒子法が検査すべき
領域への直接のアクセスを必要とするという事実に基い
ている。

パイプを非破壊検査する別の最近の方法は、電磁束リー
ク法である。この手法は通常、磁化手段と磁気検知手段
がパイプの外側に装着された装置を使って施される。装
置はパイプの外面に近接して置かれ、外面に沿って移動
されて検査を行なう。

磁気検知手段からの信号は一般に、ストリップチャート
形レコーダ等でアナログの形で表示される。

このような装置は、Ｍ、Ｃ，Ｍｏｙｅｒ等の米国特許魚
４．５１０，４４７に開示されている。該装置は、パイ
プ外面のきすに対してよりもパイプ内面のきすに対して
の方が感度が低い。この点は特に、肉厚管の場合に当て
はまる。

パイプ内面のきすを検出するその他各種の装置も提案さ
れている。この種の１つの装置が、Ｄｒｕｍｍｏｎｄ等
の米国特許Ｎ１２．３０８．１５９に開示されている。

Ｄｒｕｍｍｏｎｄ等の特許は、レールに沿って移動する
ように装着された駆動モータを含む管の欠陥検出器を開
している。駆動モータに長いシャフトが取り付けられ、
その端部にきすの検出に使われる１つのセンサと１つの
コイルが取り付けられている。検査時には、電流がパイ
プに与えられて閉磁場を生じる。駆動モータが付勢され
て、シャフトさらにそれに取り付けられたコアとコイル
を回転させる。次いで、軌道上をモータが前方に引張ら
れ、磁気検出装置を検査するパイプ内へと移動せしめる
。パイプにきすがあると、電流が検出装置の単コイル中
に発生し、オシロスコープ等の装置上に表示される。

Ｄｒｕｍｍｏｎｄ等の装置は幾つかの欠点を有する。検
出装置を回転するのに使われるモータは、検査すべきパ
イプの内部へ入れるのに大き過ぎることが多い。従って
、回転する駆動シャフトは検査すべきパイプと同じ程度
の長さでなければならず、パイプの長さを貫いて駆動で
きる強力なモータが必要になる。磁束の検出に使われる
コイルは一般に、きずが存在することを示すが、それ以
上の情報は集められない。つまり、軸方向または周方向
のきすの正確な位置やひどさについて詳細が得られず、
結局のところ手作業の検査と修理を困難にする。

またＤｒｕｍｍｏｎｄ等の特許は、サイズの異ったパイ
プに検出装置を適合可能とする手段を開示していない。

パイプ内面のきすを検出する別の装置が、１９８０年８
月１２日にＦｕｒｕｋａｗａ等に発行された米国特許Ｔ
ｈ４．２１７．５４８と同じ＜　Ｆｕｒｕｋａｗａ等の
米国特許胤４．２５８，３１８に開示されている。Ｆｕ
ｒｕｋａｗａ等の特許は、検査するパイプの外側に支持
された磁化組体と、パイプの内部に挿入される支持ロッ
ドに支持された検出組体とから成り、パイプ内面のきす
を磁気的に検出する装置を開示している。磁化手段も検
出手段も回転可能でないため、Ｆｕｒｕｋａｗａ等の特
許は検査時にパイプを回転させる装置も開示している。

Ｆｕｒｕｋａｗａ等の両特許に開示された装置は外側か
らパイプを磁化するので、パイプの内面では適切な磁化
が保証されない。この点は、肉厚のパイプの場合に著し
い。パイプを回転しなければならず、そのためかなりの
動力を必要とし、強い振動を引き起す。さらに、Ｆｕｒ
ｕｋａｗａ等のいずれの特許も、きずの軸方向または周
方向の位置やひどさを詳しく求める手段を何ら開示して
いない。従って、手作業の検査と修理が同じく論理上困
難となる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、パイプ等管状部材の内面またはその近くのき
すを検出する改良装置及び方法である。

さらにこの発明は、管状部材の内面またはその近くのき
すの位置及びひどさに関する詳細な情報を与える。

本装置は管状部材の孔内に挿入可能なように寸法決めさ
れた検査ヘッド、検査ヘッドの周方向位置を求める方位
エンコーダ、管状部材の縦軸に対する検査ヘッドの位置
を求める縦方向エンコーダ、管状部材の縦軸に沿って検
査ヘッドを双方向に移動する縦方向移動モータ、及び信
号データを受け取って処理可能な制御データ取得系へ全
てのデー夕を伝送し得る電気接続を備えて成る。検査ヘ
ッドは、回転可能な電磁石と磁束リークセンサ、及び回
転モータを含む。

検査ヘッドの縦方向と回転方向の組合せ運動が、電磁石
と磁束リークセンサを管状部材内でラセン状軌跡に沿っ
て移動可能とし、管状部材の実質上全ての内面のきすを
検出できるようにする。欠陥の特定位置は、方位エンコ
ーダと縦方向エンコーダで検出した信号を処理すること
によって決められる。

本発明の方法の実施に際しては、検査ヘッドが管状部材
内に装備される。検査ヘッドは、各種サイズのパイプ孔
内で使えるように調整できる。回転モータが電磁石と磁
束リークセンサを含む検査ヘッドの一部を回転する一方
、電磁石によって磁束が生成され、磁束リークセンサに
よって磁束リークが検出される。同時に、方位エンコー
ダが管状部材内における検査ヘッドの方位位置に関する
信号データを発生し、縦方向エンコーダが検査ヘッドの
縦軸に対した検査ヘッドの位置に関する信号データを発
生する。

（実施例） 本発明は、パイプ等管状部材の内面またはその近くのき
すを検出する装置及び方法である。特に本装置は、管状
部材内面の各領域を磁化し、実質上全てのきすによって
生じる磁束リークを検出しなからラセン状経路に沿って
移動する検査ヘッドを用いる。また本発明は、データを
記憶、解析及び表示し、さらに装置のその他の機能を制
御するのに使われるコンピュータベースのシステムを含
み得る。管状部材内面またはその近くのきすの位置及び
ひどさを正確に求めて記録できる。

第１図は、管状部材１３の孔内に入れられた本発明の管
検査装置の縦方向断面図である。検査ヘッド１７は自在
継手９から始まっている。駆動ビーム１０が自在継手９
で検査ヘッド１７に取り付けられ、検査ヘッド１７を管
状部材１３内で縦方向に移動させる。駆動ビーム１０は
縦方向エンコーダ１１に取り付けられた少くとも１つの
縦方向位置センサ１５でモニター可能な位置マークを含
み、縦方向エンコーダ１１は駆動ビームの近くに配置さ
れ管状部材１３の縦軸に対する検査ヘンド１７の位置を
求める。縦方向移動モータ（第１図には不図示）が摩擦
駆動輪１２に動力を与え、これが駆動ビーム１０を介し
検査ヘッド１７を管状部材１３の孔内で移動させる。検
査ヘッド１７は電磁石２０を含み、検査へノド１７がラ
セン状軌跡を辿って回転するにつれ、電磁石２０が管状
部材１３を周方向に沿って磁化する。少くとも１つの磁
束リークセンサ３が、検出可能な欠陥によって生じる磁
束を管状部材１３の孔から読み取る。

検査ヘッド１７の一部であるエレクトロニクス装置１８
が磁束リークセンサ３で検出された信号を処理する。シ
ャフト１６が検査ヘッド１７のうち、電磁石２０、磁束
リークセンサ３及びエレクトロニクス装置１８を含む部
分を回転させる。シャフト１６の回転は、減速器７を介
しモータ８によって行なわれる。回転速度は、検査へノ
ド１７が管状部材１３内で縦方向に駆動されるときに、
磁化回路と磁束リークセンサ３が管状部材の実質上全内
面を覆うラセン状軌跡を辿るように選択される。

検査ヘッド１７にはその他の機構も存在する。

スリップリング系４が電磁石２０、エレクトロニクス装
置１８及び磁束リークセンサ３に対して電力の伝達を行
なう。磁束リークセンサ３の近くに配置された加速度計
２２が、望ましくない信号を生じる磁束リークセンサ３
の見込み周加速度からの変化を検出するのに使われる。

こうした変化は、管状部材１３内面上の障害物や凹凸に
磁束リークセンサ３がぶつかることによってもたらされ
る。

加速度計２２は、磁束リークと共に記録されたプロット
可能な信号出力を発生する。該当の信号が無視されるべ
きものかどうかを判定するために、加速度計の信号出力
はオペレータによって使われるか、あるいはデータ取得
系で成される計算と比較される。方位エンコーダ６が、
検査過程の間シャフト１６の周方向位置を常時求める。

方位エンコーダ６内に標準振子２４が懸架され、検査へ
ノド１７の回転部分の周方向位置を常時求めるための重
力方向の標準点を与える。検査ヘッド１７は、その非回
転部分に装着された複数のリンク支持アームから成る空
圧ピストン作動の組体５によって中心に位置される。ゴ
ム輪１４が各組体５に取り付けられ、管状部材１３の内
面と接触する。各組体５は、検査ヘッド１７がサイズの
異る管状部材内で中心に位置されるように調整可能であ
る。

各端の数インチを除き、管状部材１３の実賞上全ての内
面が、管状部材１３を回転及び並進移動させることなく
検査される。

第２図は第１図の２−２線に沿った管状部材１３の縦軸
に直角な平面内における検査へラド１７の断面図で、電
磁石２０と磁束リークセンサ３を示す。検査過程を始め
るのに際しては、空圧動力が各組体５に供給されて検査
ヘッド１７を中心に位置決めした後、電力がスリップリ
ング系４に供給され、こ＼から所望方向の電流が電磁石
２０に供給される。電流は電気コイル２５に流れ、電磁
石２０の強磁性コア２６に磁場を誘起せしめることによ
って、管状部材１３内に磁場を誘起する。位置２８．３
０の磁極により、管状部材１３の実質上全ての内面が磁
化される。

非磁性摩耗シュー３２が測位Ｗ２　ｅ、３０間に位置し
、プラスチック成形型内に配置された磁束リークセンサ
３がシュー３２内に装着されている。

シュー３２はセンサ３の摩損を防ぐ。シュー３２は真ち
ゅう等軟質の軸受用金属上に、クロムやその他同様の金
属の薄層をメンキして構成するのが好ましい。エアスイ
ベル３４（第２図に不図示）を介し空圧動力源３３　（
第２図に不図示）によってエア流が摩耗シュー３２の小
孔を通じて導かれ、薄いエアクッションを形成して摩損
と摩擦を減じる。

信号を確実に検出するため、センサ３は管状部材１３に
直近していなければならない。バネ−ピストン−リンク
組体３５が摩耗シュー３２に取り付けられ、センサ３の
離反を制御するとともに、回転トルクを減少させる。バ
ネ−ピストン−リンク組体３５とエアピストン２９が、
一定のエア流量と組合わされて、電磁石２０及び及び摩
耗シュー３２を管状部材１３から所定の距離に保持する
。

３８等のローラが、検査ヘッド１７の回転部分に半径方
向の支持を与える。

第３図は、発明の好ましい実施例で使われるセンサ３の
平面図である。第４図は第３図に示したセンサの正面図
である。センサ３は、各々４５゜のセンサコイル４２と
００のセンサコイル４０を含む少くとも一組のチャネル
から成る。４５°のセンサコイル４２は直列に接続され
た２つの３角状’！５　’６％から成り、管状部材１３
の縦軸から±４５゜の方向に位置する欠陥に対して最も
感度が高くなるように配置されている。この構成は、管
状部材１３に固有な微小の不完全性から生じるパックグ
ランドノイズを取り除（という利点も有する。欠陥が管
状部材１３の縦軸に平行だと、３角状巻線の一方が弱い
正の信号を検出する一方、他方の巻線が弱い負の信号を
検出する。従って、欠陥が縦軸と正確に平行のときは、
両信号が相互に相殺し合う。

そこで、０６のセンサコイル４０が“直立”コイルの状
態で、４５°のセンサコイル４２の頂部に巻かれている
。０°のセンサコイル４０は、管状部材１３の縦軸と平
行に位置した欠陥に対する感度が最も高い。つまり、０
°のセンサコイル４０は管状部材１３の縦軸に平行な方
向から縦軸に対して±２２°の方向までを向いた欠陥に
ついて正確である。４５６のセンサコイル４２は、縦軸
に対して±２２°から６７°までの方向を向いた欠陥に
ついて最も正確である。

第５及び６図に示すように、０６のセンサコイル４０は
４５°のセンサコイル４２の平面内に巻いてもよい。こ
れは“パンケーキ状°コイル配置と呼ばれる。第５図は
パンケーキ状コイル配置の平面図、第６図は同正面図を
示す。この平面内に巻かれた０°のセンサコイル４０は
、円形欠陥に対して非常に感度が高い。また、信号対ハ
ックグランドノイズ比向上のため、センサコイルの幾何
形状を最適化することもできる。０°センサコイルの最
も望ましい巾は、実験によると０．０７０〜０、１２５
インチ（約０．１８〜０．３２ｃｍ）の範囲である。

いずれの場合にも、０°のセンサコイル４０及びもっと
度合いは低いが４５°のセンサコイル４２は、表面粗さ
等の微小な不完全性によって生じた磁束リークに基くバ
ックグランド信号を拾う。

第１図のエレクトロニクス装置１８内に配置されたエレ
クトロニクスフィルタ４４が、ハックグランド信号の一
部を除去する。残りは後で詳述するように、記憶された
しきい設定値を用いる制御データ取得系によって除去さ
れる。

管状部材１３が磁化されると、磁力線は管状部材１３の
内面に沿っては・′円周方向に延びる。第２図の欠陥２
７等のようにその面に沿った欠陥があると、その地点に
おける磁力線は管状部材１３の内面に対してはパ直角に
つまりそこから半径方向に延びる。センサ３は、その地
点の磁場の直角つまり半径方向成分を表わす電圧信号を
発生する。

本装置の７＋Ｊの実施例は、例えば５．５インチ（約１
４．０ｃｍ）以上の大きい内径の孔を有する管状部材を
検査するのに適している。この実施例を第７．８図を参
照して説明する。第７図は別の実施例の検査ヘッドの縦
方向図である。第８図は第７図の８−８線に沿った、検
査ヘッドの横断面図である。

電磁石２０は２つの電気コイル２５と強磁性コア２６か
ら成る。そして、両極２８と３０の間に磁束基が発生さ
れる。この実施例の装置は、前述した実施例と実質上同
様に動作する。但し、両極２８と３０の間の面だけが磁
化される。センサ３は同じ方法で欠陥を検出する。電磁
石２０と磁束リークセンサ３は一体に固定されているの
で、１つのバネ−ピストン−リンク組体３５が必要であ
る。また、電磁石２０を孔内面に近づけて偏心位置決め
するのに、ピストンリンクネットワーク３９が使われる
。広範囲のパイプ孔内に装置を入れられるように、ピス
トンリンクネットワーク３９は調整可能である。例えば
、１つのリンクネットワークを使うと、直径６〜１０イ
ンチ（約１５．２〜２５．４ｃｍ）の範囲のパイプ孔に
適合し得る。

第９図は検査が実施される際の、本発明による管検査装
置のブロック図である。センサ系３の各チャネルが、プ
リアンプ４３とフィルタ系４４、マルチプレクサ４５、
パルスコード変調器（’ＰＣＩ’ｌ”）エンコーダ４６
及びラインドライバ４７を含む検査ヘッド１７内のエレ
クトロニクス回路に信号を送る。データはプリアンプ４
３とフィルタ系４４に送られ、そこで信号を増巾して濾
波し、バックグラウンドノイズの一部を除去する。次い
でデータは、マルチプレクサ４５とＰＣＭエンコーダ４
６によってコード化されデジタル化される。電圧調整回
路６９が全エレクトロニクス部品の動作を容易化する。

データはラインドライバ４７とスリップリング組体４を
介して、制御データ取得コンソール４８に送られる。好
ましくはＩｎｔｅｌ　Ｍｏｄｅ１７１０２から成るデコ
ミュテータ４９が、各チャネルからのデータを個々に読
み取れるようにデータを分離する。その後データは、Ｉ
ｎｔｅｌ　ＳＢＣ８６１０５等高速のデータ取得コンピ
ュータから成るのが好ましい中央コンピュータ５０に供
給される。中央コンピュータ５０は、デコミュテータ４
９を介してＰＣＭエンコーダ４６から受け取ったデータ
を処理する。処理後のデータは、Ｈｅｗｌｅｅｔ　Ｐａ
ｃｋａｒｄのミニコンピユータＨＰ−，９９１５が適す
るシステムインタフェースコンピュータ５２に送られる
。

インタフェースコンピュータ５２はプリンタ／プロッタ
５３、磁気記憶ディスク５４及び／又はストリップチャ
ート式レコーダ５５に接続されて、出力を読取可能な形
で与える。またインタフェースコンピュータ５２は、キ
ーボード５７等の入力装置を介したオペレータ５６から
の入力も可能とする。最終出力は説明のヘッダー情報を
含むアルファニュメリックテーブル、またはストリップ
チャート状のアナログ記録として表示し得る。中央コン
ピュータ５０内のアルゴリズムがピーク−ピーク間電圧
、信号周波数及び欠陥深さの推定値を計算することによ
って、生のデジタル化信号データを整理つまり要約した
形に交換する。そしてこの交換データが、上述の出力装
置を介しシステムインタフェースコンピュータ５２によ
って表示される。オペレータ５６が所望の出力装置を選
べる。

方位エンコーダ６はデコーダ５８を介し、検査ヘッドの
方位位置に関するデータを中央コンピュータ５０に送る
。また縦方向エンコーダ１１が、管状部材１３の縦軸に
対した検査ヘッド１７の位置に関するデータを送る。

中央コンピュータ５０はそのプログラム可能な続出専用
メモリ（ＦＲＯＭ）内に記憶されたアルゴリズムを用い
、そのランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）内に前もっ
て設定されたパラメータと組合せてセンサ３から受け取
った信号データを処理する。信号データが得られると、
予測のバックグランドノイズより高いレベルに設定され
たプログラム値である記憶しきい値に対して信号データ
の値が比較される。例えば、４５°のセンサコイル４２
が該当信号の記憶しきい値を越える信号を検出すると、
その信号データは方位エンコーダ６と縦方向エンコーダ
１１から同時に集められたデータと一諸に保持される。

中央コンピュータ５０が必要な全ての計算を行ない、Ｒ
３−２３２−Ｃ等の交信チャネルを介しそれらの結果を
システムインタフェースコンピュータ５２に伝送する。

中央コンピュータ５０は双方向インタフェースを介し、
独自の中央処理装置と２進カウンタを含むモータコント
ローラ６０にも接続されている。

モータコントローラ６０は手動操作パネル／ディスプレ
イ６１、縦方向位置カウンタ／ディスプレイ、方位位置
カウンタ、システムエレクトロニクス論理シーケンス制
御器、及びリミットスイッチ回路を制御する。

オペレータ５６は手動操作パネル／ディスプレイ６１上
の押ボタン系を介して、モータコントローラ６０を手動
操作できる。一方中央コンピュータ５０は、そのランダ
ムアクセスメモリ　（ＲＡＭ　）に記憶された情報を用
いて自動的に動作を制御できる。手動操作パネル／ディ
スプレイ６１は、電磁モードの選択、縦速度、縦方向、
電磁石２０のオン／オフスイッチ、及びデータ取得のオ
ン／オフスイッチ等各機能の手動制御を可能とする機構
を含む。

モータコントローラ６０は縦及び回転方向のメカニカル
ドライバ６６を制御し、検査ヘッド１７の縦及び回転方
向の速度並びに縦の方向を選択する。メカニカルドライ
バは駆動ビーム１ｏ及びシャフト１６と接触している。

検査ヘッド１７の縦方向位置に関する情報は、駆動ビー
ム１０に直近して装着された縦方向エンコーダ１１と方
位エンコーダ６を介してモータコントローラ６０に送ら
れる。縦方向エンコーダ１１は、駆動ビーム１０の等距
離で離間したスロットを検出する２つの渦流センサから
成る。検出されたエレクトロニクス信号は縦方向位置カ
ウンタ／ディスプレイに送られ、これが各スロットによ
って誘起されたパルス数をカウントする。縦方向エンコ
ーダ１１は、管状部材１３の縦軸に対した検査ヘッド１
７の位置に関するデータを送るのに使われる。

方位エンコーダ６は、シャフト１６に取り付けられたデ
ィスク上のラインを検出する一群の光センサから成る。

ディスク上のラインが光センサを通過するにつれ、エレ
クトロニクスパルスが発生され方位位置カウンタでカウ
ントされる。標準振子２４が方位エンコーダ６内に懸架
され、地球の重力場に対して固定位置を保持する。

さらにモータコントローラ６０は、電磁石のオン／オフ
、縦方向ドライブの前進／後退、検査モードの自動／手
動、検査のラン／ストップ、データの記憶／非記憶、及
びデータ取得のオン／オフを含めそれが制御している機
能に関する状態情報を中央コンピュータ５０に送る。位
置センサ６７がラインドライバ４７を介し、検査のスタ
ート時における検査へラド１７の位置、検査ヘッド１７
が管状部材１３に正しく連結されているかどうか、及び
いつ検査ヘッド１７がストアされるかに関する情報をモ
ータコントローラ６０に送る。リミットスイッチ６８は
、パイプ端に達したときあるいは機械的障害物が検出さ
れたときに、検査ヘッドの方向を逆転させるスイッチを
含む。中央コンピュータ５０は、メモリが利用できるか
どうか及びデータを受け取る準備が整っているかどうか
に関する状態情報をモータコントローラ６０に送る。

第１０図は、実際に使用される場合の本発明の装置を示
している。貯蔵、浄化及び検査の各ステジョンを有する
ラック７０上に、管状部材１３が保持される。管状部材
１３の内面がまず浄化ステーション７３で浄化され、次
いで検査される。管検査装置１が検査ステーション７４
の支持カート７２上に置かれている。駆動ビーム１０が
ビームサポート７６上に載置しである。データ取得操作
コンソール４８が管検査装置１の近くに配置されている
。

電気ケーブル７７が、データ及び電力伝送用の電気ライ
ンを含む。ケーブル７７は駆動ビーム１０の第１端から
、末端電気コネクタ７９が位置した駆動ビーム１０の第
２端へと吊るされている。

中継ボックス８１が伝送ライン８３を介し、データ取得
操作コンソール４８と全ての関連制御装置に接続する。

検査ヘッド１７は検査が始まるまで、保管チューブ７８
内にストアされている。検査の開始時には、アダプタ８
０の第１端が管状部材１３の第１端に取り付けられる。

アダプタ８０の第２端が保管チューブ７８に取り付けら
れることによって、管検査装置１が管状部材１３にアク
セスされる。

（発明の効果） この発明は、従来技術と比べ顕著な利点を有する。本装
置は欠陥の存在に係わる信号を収集する。

制御データ取得系は、欠陥のひどさとその軸及び周方向
の位置を正確に求められるように、それらの信号を解析
・処理可能である。コンピュータはオペレータにより、
対応した検査スキャンを持つ特定のパイプ識別ラベルを
入力できる。これによって、補修前における詳細でコス
ト高の手動検査を行なう必要が省ける。中央コンピュー
タ５０に記憶されたプログラムしきい値より低い値を持
つ信号は除去される。さらに、最終出力は容易に理解で
きる説明ヘッドを含むデジタル化データのアルファニュ
メリックテーブルの形である。また出力は、通常のスト
リップチャート式記録ともし得る。永久記録は磁気ディ
スクで保持できる。

本発明は、各種のパイプ孔を持った管も検査可能である
。バネ−ピストン−リンク組体３５を検査ヘッド１７内
に挿入して、電磁石２０と摩耗シュー３２が管状部材１
３の内面から所定の距離に保持可能である。管状部材壁
の一部だけを磁化する別の実施例は、各種管状部材の孔
及び大きい径の孔を検査するのに有利である。さらに、
肉厚の管（例えば１インチ以上の壁厚）内における欠陥
を検出可能なように、内孔は充分なレベルにまで磁化さ
れる。管状部材１３の内孔またはその近くのきすによっ
て生じる磁束リークを検出できる。

検査ヘッド１７は軽量な構造と、自立形の回転モータを
有する。軸方向の移動を与え、管状部材１３の実質上全
ての内面領域を覆うラセン状のスキャンをもたらすのに
、比較的小さい縦方向モータと小径の摩耗輪で充分であ
る。本装置は大きくて重い管状部材を回転または並進移
動させる必要を除き、従来技術におけるよりも安全で、
エネルギー効率の高い検査作業をもたらす。

以上、発明の原理とその原理を実施するための最良形態
を説明した。但し、上記は例示のみを目的としており、
特許請求の範囲で限定した発明の真の範囲を逸脱せずに
、その他の手段及び手法を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は管状部材に入れられた本発明の検査ヘッド装置
の縦断面図； 第２図は管検査装置の好ましい実施例の横断面図で、管
状部材の内面に対して半径方向に独立に作動される電磁
石及び磁束リークセンサを示す；第３図は２チヤネルの
代表的なセンサコイル配置の平面図； 第４図は２チヤネルの代表的なセンサコイル配置の正面
図； 第５図は２チヤネルのセンサコイル配置の別の実施例の
平面図； 第６図は第５図のセンサコイル配置の正面図；第７図は
検査ヘッド装置の別の実施例の縦方向図で、電磁石と磁
束リークセンサをパイプ孔の小領域に対して半径方向に
偏心位置決めするのにハネ−ピストン−リンク組体が使
われる；第８図は第７図の検査ヘソＰ装置の横断面図；
第９図は本発明の管検査装置の電気機械的なすブ組体の
ブロック図で、検査時に実施される動作を示す； 第１０図は複数のパイプが上に置かれたランクを含む本
発明の管検査装置の斜視図で、検査装置を実施する際の
方法を示す。 ｌ・・・・・・管検査装置　　３・・・・・・磁束リー
クセンサ５・・・・・・支持アーム組体　６・・・・・
・方位エンコーダ８・・・・・・回転モータ　　１０・
・・・・・駆動ビーム１１・・・・・・縦方向エンコー
ダ　　１３・・・・・・管状部材１７・・・・・・検査
ヘッド １８・・・・・・エレクトロニクス装置２０・・・・・
・電磁石　　２２・・・・・・加速度計２７・・・・・
・欠ｉ　　　２９・・・・・・エアピストン３２・・・
・・・シュー ３５・・・・・・バネ−ピストン−リンク組体３８・・
・・・・ローラ ４０．４２・・・・・・第２及び第１センサコイル４３
・・・・・・プリアンプ　　４４・・・・・・フィルタ
系４５・・・・・・マルチプレクサ ４６・・・・・・ＰＣＭエンコーダ ４７・・・・・・ラインドライバ ５０・・・・・・中央コンピュータ 、５１・・・・・・システムインタフェースコンピュー
タ５７・・・・・・キーボード　６０・・・・・・モー
タコントローラ６１・・・・・・手動制御パネル／ディ
スプレイ６７・・・・・・位置センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する装置
   であって： 管状部材の孔内へ挿入可能なように寸法決めされた検査
   ヘッドで、該検査ヘッドが電磁石と、少くとも１つの磁
   束リークセンサと、上記電磁石及び磁束リークセンサに
   接続された第１回転モータとを備え、上記電磁石及び磁
   束リークセンサが管状部材内でラセン状軌跡を辿って回
   転可能である； 縦方向移動モータと上記検査ヘッドに取り付けられ、検
   査ヘッドを管状部材の縦軸に沿って双方向に移動せしめ
   る駆動ビーム； 上記検査ヘッドに取り付けられ、管状部材内における検
   査ヘッドの周方向位置を求める方位エンコーダ； 上記駆動ビーム近くに配置され、管状部材の縦軸に対す
   る検査ヘッドの位置を求める縦方向エンコーダ；及び 上記磁束リークセンサ、方位エンコーダ及び縦方向エン
   コーダに取り付けられた信号伝送系；を備えた装置。 ２、前記検査ヘッドと磁束リークセンサに取り付けられ
   た非磁性の摩耗シューを更に備えた特許請求の範囲第１
   項の装置。 ３、バネ−ピストン−リンク組体、エアピストン、及び
   前記摩耗シューが取り付けられている検査ヘッドに取り
   付けられた１つ以上のローラを更に備え、前記電磁石と
   磁束リークセンサが管状部材の内面から所定の距離だけ
   離間して保持される特許請求の範囲第２項の装置。 ４、前記磁束リークセンサが、相互に直列接続され且つ
   管状部材の縦軸から±４５°の方向に位置した欠陥に対
   して最も高い感度を持つように配置され実質上２つの３
   角状巻線として形成された第１センサコイルと、管状部
   材の縦軸から±２２°までの縦軸にほゞ沿って位置した
   欠陥に対して最も高い感度を持つように配置された第２
   センサコイルとを備えた特許請求の範囲第１項の装置。 ５、前記第１センサコイルと第２センサコイルが直立状
   コイル配置に巻かれた特許請求の範囲第４項の装置。 ６、前記第１センサコイルと第２センサコイルがパンケ
   ーキ状コイル配置に巻かれた特許請求の範囲第４項の装
   置。 ７、前記縦方向エンコーダが少くとも１つの縦方向位置
   センサを備えた特許請求の範囲第１項の装置。 ８、前記検査ヘッドに取り付けられた複数の支持アーム
   組体を更に備え、該アーム組体が半径方向に伸縮可能で
   ある特許請求の範囲第１項の装置。 ９、前記信号伝送系が磁束リークセンサに取り付けられ
   たエレクトロニクス装置を備え、該エレクトロニクス装
   置が磁束リークセンサから信号を受け取り、該信号をコ
   ード化し、更にコード化信号を制御データ取得系に伝送
   可能である特許請求の範囲第１項の装置。 １０、前記エレクトロニクスが前記センサから受け取っ
   た信号を増巾するプリアンプと、バックグランドノイズ
   を除去する１つ以上のフィルタと、信号をコード化且つ
   デジタル化するマルチプレクサ及びパルスコード変調器
   エンコーダ系と、前記信号伝送系に取り付けられたライ
   ンドライバとを備えた特許請求の範囲第９項の装置。 １１、前記検査ヘッドの見込み加速度からの変化を検出
   する加速度計を更に備えた特許請求の範囲第１項の装置
   。 １２、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する装
   置であって： 管状部材の孔内へ挿入可能なように寸法決めされた検査
   ヘッドで、該検査ヘッドが電磁石と、少くとも１つの磁
   束リークセンサと、上記電磁石及び磁束リークセンサに
   接続された第１回転モータとを備え、上記電磁石及び磁
   束リークセンサが管状部材内でラセン状軌跡を辿って回
   転可能である； 縦方向移動モータ； 上記縦方向駆動モータと検査ヘッドに取り付けられ、検
   査ヘッドを管状部材の縦軸に沿って双方向に移動せしめ
   る駆動ビーム； 上記検査ヘッドに取り付けられ、管状部材内における検
   査ヘッドの周方向位置を求める方位エンコーダ； 上記駆動ビーム近くに配置され、管状部材の縦軸に対す
   る検査ヘッドの位置を求める縦方向エンコーダ； 上記検査ヘッドへ電子的に接続され、磁束リークセンサ
   で検出された信号データと、縦方向エンコーダ及び方位
   エンコーダから生じた信号データとを受け取って処理す
   る制御データ取得系で、該制御データ取得系が全ての信
   号データを管状部材内面上の軸及び周方向位置と相関せ
   しめ、さらに制御データの取得系が全ての信号データを
   記憶、記録及び表示可能である；及び上記制御データ取
   得系、検査ヘッド、方位エンコーダ及び縦方向エンコー
   ダに取り付けられたモータコントローラで、該モータコ
   ントローラが制御データ取得系により制御されて検査装
   置の縦移動と検査ヘッドの回転移動を指示し、上記電磁
   石と磁束リークセンサが管状部材内でラセン状軌跡を辿
   って駆動ビームされる； を備えた装置。 １３、前記制御データ取得系が高速中央コンピュータと
   システムインタフェースコンピュータを備えた特許請求
   の範囲第１２項の装置。 １４、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する装
   置であって： 管状部材の孔内へ挿入可能なように寸法決めされた検査
   ヘッドで、該検査ヘッドが電磁石と、バネ−ピストン−
   リンク組体と、少くとも１つの磁束リークセンサと、上
   記電磁石及び磁束リークセンサに接続された回転モータ
   とを備えている； 縦方向移動モータと上記検査ヘッドに取り付けられ、検
   査ヘッドを管状部材の縦軸に沿って双方向に移動せしめ
   る駆動ビーム； 管状部材内における検査ヘッドの縦方向位置を求める縦
   方向エンコーダ； 上記検査ヘッドの縦移動の方向を逆転させる縦方向モー
   タ逆転リレー； 上記検査ヘッドに取り付けられ、管状部材内における検
   査ヘッドの周方向位置を求める方位エンコーダ； 高速中央コンピュータとシステムインタフェースコンピ
   ュータを備えて成る制御データ取得系で、該制御データ
   取得系が検査ヘッドへ電子的に接続され、磁束リークセ
   ンサ、縦方向エンコーダ及び方位エンコーダで検出され
   た信号データを受け取って処理するとともに、全ての信
   号データを管状部材内面上の軸及び周方向位置と相関せ
   しめ、さらに制御データ取得系が上記信号データを記憶
   、記録及び表示可能である；及び 上記回転モータ、縦方向移動モータ、縦方向移動モータ
   逆転リレー、及びバネ−ピストン−リンク組体の各機能
   を制御する中央処理装置を含むモータコントローラで、
   該モータコントローラが双方向インタフェースを介し上
   記制御データ取得系によって制御される； を備えた装置。 １５、前記制御データ取得系が全機能の手動制御を可能
   とする入力装置を更に備えた特許請求の範囲第１４項記
   載の装置。 １６、前記制御データ取得系がモータコントローラに接
   続された少くとも１つのリミットスイッチと少くとも１
   つの位置センサを更に備え、装置の全ての機械的機能を
   自動化する特許請求の範囲第１４項の装置。 １７、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する装
   置であって： 管状部材の孔内へ挿入可能なように寸法決めされた検査
   ヘッドで、該検査ヘッドが直流電磁石と、少くとも１つ
   の磁束リークセンサと、非磁性摩耗シューと、該摩耗シ
   ューに取り付けられバネ−ピストン−リンク組体と、ピ
   ストンリンクネットワークと、少くとも１つのローラと
   、回転モータとを備え、上記電磁石と磁束リークセンサ
   がバネ−ピストン−リンク組体及びピストンリンクネッ
   トワークによって管状部材の内面から所定の距離に支持
   される一方、上記ローラが管状部材内でラセン状軌跡を
   辿って駆動される； 縦方向移動モータ； 上記縦方向移動モータと検査ヘッドに取り付けられ、検
   査ヘッドを管状部材の縦軸に沿って双方向に移動せしめ
   、駆動機構が管状部材の外側に位置する； 上記検査ヘッドに取り付けられ、管状部材内における検
   査ヘッドの周方向位置を求める方位エンコーダ； 管状部材の縦軸に対する検査ヘッドの位置を求める縦方
   向エンコーダ； 上記検査ヘッドへ電子的に接続され、磁束リークセンサ
   で検出された信号データと、縦方向エンコーダ及び方位
   エンコーダから生じた信号データとを受け取って処理す
   るとともに、全ての信号データを管状部材内面上の軸及
   び周方向位置と相関せしめ、さらに上記制御データ取得
   系が全ての信号データを記憶、記録及び表示可能である
   ； 上記回転モータ、縦方向移動モータ、バネ−ピストン−
   リンク組体、及びピストンリンクネットワークの各機能
   を制御する中央処理装置を含むモータコントローラで、
   該モータコントローラが双方向インタフェースを介し上
   記制御データ取得系によって制御される；及び 上記モータコントローラに接続され、装置の全ての機械
   的機能を自動化する少くとも１つのリミットスイッチと
   少くとも１つの位置センサ；を備えた装置。 １８、前記磁束リークセンサが、相互に直列接続され且
   つ管状部材の縦軸から±４５°の方向に位置した欠陥に
   対して最も高い感度を持つように配置され実質上２つの
   ３角状巻線として形成された第１センサコイルと、管状
   部材の縦軸から±２２°までの縦軸にほゞ沿って位置し
   た欠陥に対して最も高い感度を持つように配置された第
   ２センサコイルとを備えた特許請求の範囲第１７項の装
   置。 １９、前記検査ヘッドの回転部分の見込み加速度からの
   変化を検出する加速度計を更に備えた特許請求の範囲第
   １７項の装置。 ２０、上記検査ヘッドの縦移動の方向を逆転させる縦方
   向移動モータ逆転リレーを更に備え、該逆転リレーが前
   記モータコントローラによって制御される特許請求の範
   囲第１７項の装置。 ２１、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する方
   法であって： 管状部材内に検査ヘッドを装備する段階で、該検査ヘッ
   ドが電磁石と、少くとも１つの磁束リークセンサと、上
   記電磁石及び磁束リークセンサに接続された回転モータ
   とを備えている；上記検査ヘッドを管状部材の縦軸に沿
   って前進移動させながら、電磁石と磁束リークセンサを
   含む検査ヘッド部分を回転し、該回転部分が管状部材内
   でラセン状軌跡を辿って駆動されるように成す段階； 上記回転中、回転部分に隣接した管状部材の内面上また
   は近くに磁束を生成する段階； 上記磁束リークセンサを用いて磁束リーク信号を検出す
   る段階； 上記検査ヘッドに取り付けられか方位エンコーダを用い
   て、管状部材内における検査ヘッドの周方向位置を測定
   する段階；及び 縦方向エンコーダを用いて、検査ヘッドの縦軸に対する
   検査ヘッドの位置を測定する段階；を含む方法。 ２２、バネ−ピストン−リンク組体に取り付けられた非
   磁性摩耗シュー、上記電磁石、磁束リークセンサ、及び
   少くとも１つのローラを用いて上記電磁石と磁束リーク
   センサを管状部材の内面から所定の距離に保持し、検査
   ヘッドの管状部材内面からの離反を制御し且つその回転
   トルクを減少することを更に含む特許請求の範囲第２１
   項の方法 ２３、各磁束リークセンサが、相互に直列接続され且つ
   管状部材の縦軸から±４５°の方向に位置した欠陥に対
   して最も高い感度を持つ実質上２つの３角状巻線として
   形成された第１センサコイルと、管状部材の縦軸にほゞ
   沿って位置した欠陥に対して最も高い感度を持つ第２セ
   ンサコイルを備えるように、前記磁束リークセンサを配
   置することを更に含む特許請求の範囲第２１項の方法。 ２４、上記検査ヘッドに取り付けられた複数の支持アー
   ム組体を半径方向に伸縮して、検査ヘッドが各種の孔サ
   イズで使えるように成すことを更に含む特許請求の範囲
   第２１項の方法。 ２５、前記磁束リークセンサに取り付けられ、全ての信
   号データを取り付け、コード化して、制御データ取得系
   に伝送するエレクトロニクス装置によって、磁束リーク
   信号データ、縦方向位置信号データ、及び周方向位置信
   号データの伝送を行なうことを更に含む特許請求の範囲
   第２１項の方法。 ２６、前記磁束リークセンサから受け取った信号をプリ
   アンプで増巾し、１つ以上のフィルタでバックグランド
   ノイズを除去し、マルチプレクサとパルスコード変調器
   エンコーダ系で信号をコード化且つデジタル化し、前記
   エレクトロニクス装置に取り付けられたラインドライバ
   によって信号の伝送を容易化することを更に含む特許請
   求の範囲第２５項の方法。 ２７、前記検査ヘッドに取り付けられた加速度計を用い
   て、検査ヘッドの見込み加速度からの変化を検出するこ
   とを更に含む特許請求の範囲第２１項の方法。 ２８、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する方
   法であって： 管状部材内に検査ヘッドを装備する段階で、該検査ヘッ
   ドの一部が電磁石と、少くとも１つの磁束リークセンサ
   と、上記電磁石及び磁束リークセンサに接続された回転
   モータを備えている； 上記管状部材の外側に位置した縦方向移動モータと少く
   とも１つの摩擦駆動輪とを用いて上記検査ヘッドを管状
   部材の縦軸に沿って前進移動させながら、電磁石と磁束
   リークセンサを含む検査ヘッド部分を回転し、該回転部
   分が管状部材内でラセン状軌跡を辿って駆動されるよう
   に成す段階； 上記回転中、回転部分に隣接した管状部材の内面上また
   は近くに磁束を生成する段階； 上記磁束リークセンサを用いて磁束リーク信号を検出す
   る段階； 上記検査ヘッドに取り付けられた方位エンコーダを用い
   て、管状部材内における検査ヘッドの方位位置を測定す
   る段階； 縦方向エンコーダを用いて、検査ヘッドの縦軸に対する
   検査ヘッドの位置を測定する段階；磁束リーク信号デー
   タ、方位位置信号データ、及び縦方向位置信号データを
   制御データ取得系に伝送する段階で、該制御データ取得
   系が上記各信号データを受け取って処理可能であるとと
   もに、全ての信号データを管状部材の内面上における軸
   及び周方向位置と相関せしめる；及び上記制御データ取
   得系で制御されるモータコントローラによって検査ヘッ
   ドの縦方向移動と、電磁石及び磁束リークセンサの回転
   移動を指示し、電磁石及び磁束リークセンサが管状部材
   内でラセン状軌跡を辿って駆動され、管状部材の実質上
   全ての内面が検査されるように成す段階；を含む方法。 ２９、前記磁束リークセンサから得た信号データの値を
   前記制御データ取得系に記憶されたしきい値と比較し、
   該しきい値を越える磁束リーク信号データだけを保持す
   ることを更に含む特許請求の範囲第２８項の方法。 ３０、前記制御データ取得系を用いて、磁束リーク信号
   データ、方位位置信号データ、及び縦方向位置信号デー
   タを記憶、記録及び表示することを更に含む特許請求の
   範囲第２９項の方法。 ３１、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する方
   法であって： 管状部材内に検査ヘッドを装備する段階で、該検査ヘッ
   ドが電磁石と、少くとも１つの磁束リークセンサとを備
   えている； 駆動ビームに取り付けられた縦方向移動モータと縦方向
   移動モータ逆転リレーによって上記検査ヘッドを管状部
   材の縦軸に沿っていずれかの縦方向に移動させながら、
   前記電磁石と磁束リークセンサに接続された回転モータ
   によって電磁石と磁束リークセンサを回転し、電磁石と
   磁束リークセンサが管状部材内でラセン状軌跡を辿って
   駆動され、管状部材の実質上全ての内面が検査されるよ
   うに成す段階； 上記磁束リークセンサを用いて磁束リーク信号を検出す
   る段階； 上記検査ヘッドに取り付けられた方位エンコーダを用い
   て、管状部材内における検査ヘッドの方位位置を測定す
   る段階； 縦方向エンコーダを用いて、検査ヘッドの縦軸に対する
   検査ヘッドの位置を測定する段階；磁束リーク信号デー
   タ、方位位置信号データ、及び縦方向位置信号データを
   上記検出ヘッドに取り付けられた手段によって、上記各
   信号データを受け取って処理するとともに、全ての信号
   データを管状部材内面上の軸及び周方向位置に相関せし
   める制御データ取得システムに伝送する段階；及び 上記回転モータ、縦方向移動モータ、縦方向移動モータ
   逆転リレー、及びバネ−ピストン−リンク組体の各機能
   をモータコントローラによって制御する段階で、該モー
   タコントローラが双方向インタフェースを介し上記制御
   データ取得系によって制御される； を含む方法。 ３２、手動入力装置を用いて前記検査ヘッドの動作を手
   動制御することを更に含み、前記制御データ取得系が手
   動動作を可能とする入力装置を更に備えた特許請求の範
   囲第３１項の方法。 ３３、管状部材の内面上または近くの欠陥を検出する方
   法であって： 管状部材内に検査ヘッドを装備する段階で、該検査ヘッ
   ドが電磁石と、少くとも１つの磁束リークセンサと、非
   磁性の摩耗シューと、該摩耗シューに取り付けられたバ
   ネ−ピストン−リンク組体と、少くとも１つのローラと
   を備え、上記電磁石及び磁束リークセンサが上記バネ−
   ピストン−リンク組体によって管状部材の内面から所定
   の距離に支持される一方、上記ローラが管状部材内でラ
   セン状軌跡を辿って駆動される； 上記検査ヘッドを管状部材の縦軸に沿って前進移動させ
   ながら、電磁石と磁束リークセンサを含む検査ヘッド部
   分を回転し、該回転部分が管状部材内でラセン状軌跡を
   辿って駆動されるように成す段階； 前記検査ヘッドの回転部分の回転中、管状部材の内面上
   及びその近くに磁束を生成する段階；上記磁束リークセ
   ンサを用いて磁束リーク信号を検査する段階； 前記検査ヘッドに取り付けられた方位エンコーダを用い
   て、管状部材内における検査ヘッドの方位位置を測定す
   る段階； 縦方向エンコーダを用いて、検査ヘッドの縦軸に対する
   検査ヘッドの位置を測定する段階；磁束リーク信号デー
   タ、方位位置信号データ、及び縦方向位置信号データを
   制御データ取得系に伝送する段階で、該制御データ取得
   系が上記各信号データを受け取って処理するとともに、
   全ての信号データを管状部材内面上の軸及び周方向位置
   と相関せしめる； を含む方法。 ３４、各磁束リークセンサが、相互に直列接続され且つ
   管状部材の縦軸から±４５°の方向に位置した欠陥に対
   して最も高い感度を持つ実質上２つの３角状巻線として
   形成された第１センサコイルと、管状部材の縦軸に正確
   に沿って位置した欠陥に対して最も高い感度を持つ第２
   センサコイルを備えるように、前記磁束リークセンサを
   配置することを更に含む特許請求の範囲第３３項の方法
   。 ３５、前記検査ヘッドに取り付けられた加速度計を用い
   て、検査ヘッドの見込み加速度からの変化を検出するこ
   とを更に含む特許請求の範囲第３４項の方法。 ３６、前記回転モータ、縦方向移動モータ、縦方向移動
   モータ逆転リレー、及びバネ−ピストン−リンク組体の
   各機能をモータコントローラによって制御することを更
   に含み、該モータコントローラが双方向インタフェース
   を介し前記制御データ取得系によって制御される特許請
   求の範囲第３３項の方法。