JPH0335624B2

JPH0335624B2 -

Info

Publication number: JPH0335624B2
Application number: JP57102600A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Hiroshima; Tetsuya Hirota
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-06-14
Filing date: 1982-06-14
Publication date: 1991-05-28
Also published as: JPS58218644A; DE3321375C2; DE3321375A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、金属材料の表面疵探傷方法およびそ
の装置に関するものである。

現在、金属材料の表面疵探傷方法として種々の
非破壊検査法が実用化されており、存在が予想さ
れる欠陥に応じて一種あるいは複数種の方法が適
用されている。例えば予想される欠陥の方向があ
る程度定まつている場合の割れ状欠陥の検出には
漏洩磁束探傷法や又は表面波を用いた超音波探傷
法等を採用する。そして、方向性のないピツト状
欠陥の検出には渦流探傷法が適用されている。と
ころでこのうち、漏洩磁束探傷法と渦流探傷法に
ついてとりあげその特長を述べると以下に示す通
りである。前者の磁気探傷法は、一般に鉄鋼材
料等の強磁性体の表面欠陥の検出に優れている。
割れが開口していない地きずのような欠陥でも
検出できる。等の長所を有しているが、反面、鉄
鋼材料でもオーステナイトステンレス鋼のような
非磁性材料には適用出来ず、又欠陥の位置、表面
上の長さがわかるが、深さはわからず、内部欠陥
の検出が困難であるという短所も併せもつてい
る。また後者の渦探傷法は、探傷結果が直接的
に電気的出力として得られる。非接触的方法で
試験速度が速い。表面欠陥の検出に適してい
る。欠陥、材質変化、寸法変化等適用範囲が広
い。信号と欠陥体積とが略比例関係になる。等
の長所を有しているが、以下に列挙する短所も併
せもつている。材料形状が単純なものでないと
適用しにくい。表面下の深い位置にある欠陥の
検出が出来ない。試験対象以外の材料的因子の
影響が雑音の因子となる場合が多い。

また、上記磁気探傷法では、欠陥と直角な方向
に磁化した場合には有効であるが、平行な方向に
磁化した場合には、欠陥部に磁極が生じないので
欠陥の探傷が不可能であるが、現在では、下記に
示す方法で欠陥の方法に関係なく探傷出来るよう
になつてきた。

例えば、棒鋼１の軸方向欠陥を(a)、周方向の欠
陥を(b)とすれば、電源(A)を用いて棒鋼１に軸通電
法による円周方向磁化を、又電源(B)を用いて棒鋼
１に軸方向磁化をコイル法で行なわせしめこれら
夫々の磁化で欠陥(a)、(b)を探傷する方法（第１図
参照）や、又スラブ等の平板状被検査体２では、
コイル(C)および(D)を交差状に配置せしめ、これら
コイル(C)および(D)によつて長手方向欠陥(a)′と幅
方向欠陥(b)′を連続的に探傷する方法（第２図イ
参照）や、更に管材１′では、この管材１′が貫通
する磁化コイル(E)、(E)′と、この管材１′を直径方
向より磁化する一対の磁化マグネツト(F)を夫々ダ
ンデム配置せしめ、これら磁化コイル(E)、(E)′お
よび磁化マグネツト(F)で軸方向欠陥(a)と円方向欠
陥(b)を連続的に探傷する方法（第２図ロ）等であ
る。

一方、金属材料の表面に発生する疵は割れ状の
欠陥以外に穴状のピツト疵と呼ばれるものもあり
通常磁気探傷ではピツト疵を検出し難い事は良く
知られており、よつて、現在実用されている探傷
方法では、一種類の探傷方法で全ての種類の疵を
検出することは至難である。

今、丸棒鋼を例にとつてみると、割れ状の欠陥
は磁気探傷法の一つである磁粉探傷法での検出能
が良好であり、又ピツト状の疵は渦流探傷法での
検出能が良好である為、通常は検査目的に応じて
最良の探傷方法を採択し、使用しているのが現状
である。このため、疵の性状によつては、どちら
か一種類のみの探傷では、検出能が低下するため
数種類の探傷を併用しなければならないという問
題点があつた。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので
あつて、一回の探傷で欠陥の性状および被探傷材
の種類（磁性材料又は非磁性材料）に影響される
ことがなく、かつ良好なる検出能を有する金属材
料の表面疵探傷方法およびその装置を提供せんと
するものである。

すなわち、本発明の特徴は、被検査材表面に、
これに沿う方向と被検査材表面に対し垂直方向の
二方向から同時に磁場を与えることにより、被検
査材表面付近に直交する磁場を形成せしめ、表面
疵からの漏洩磁場と、表面に誘起される渦電流の
表面疵による乱れに起因する磁場の合成磁場を測
定し、欠陥の存在、情報を得る方法及び装置であ
る。

以下、本発明を第３図以降の添付図面に示す一
実施例に基づいて説明する。

本発明は、被検査材１１表面に沿う方向の磁場
を発生させる第１の磁場発生器１２と、被検査材
１１表面に垂直方向の磁場を発生させる第２の磁
場発生器１３とから成る交流磁場発生装置１４を
用いて被検査材１１表面に沿う第１の磁場イと、
該磁場に直交するような被検査材１１表面に垂直
な第２の磁場ロとを同時に被検査材１１に与えて
第８図に一例を示す様に被検査材１１表面付近に
表面に直交し時間的にその方向が変化する合成磁
場を形成せしめると、被検査材１１上に存在する
欠陥によつて、合成磁場の時間経過に伴なう渦流
の乱れによる磁場乱れと、漏洩磁場の合成磁場が
あらわれ、この合成磁場を前記被検査材１１表面
に近接した磁場検出器１５で検出することにより
被検査材１１の表面疵を探傷するもので、検査対
象とする欠陥の形状、方向等により信号処理は変
わる。例えば、磁場検出器を被検査材１１表面に
近接配置し、被検査材１１表面に垂直な磁場を検
出するとして、第９図イに示す様な角溝欠陥を対
象とする場合、磁場検出器の出力を、励磁合成磁
場の磁場方向が被検査材１１表面に平行になつた
瞬間の出力を取出せば精度よく欠陥信号を得るこ
とができる。また、第９図ロの如きＶ溝状の欠陥
を対象とする場合、磁場検出器の出力を励磁合成
磁場の磁場方向が被検査材１１表面に垂直になつ
た瞬間の出力を取出せは精度よく欠陥信号を得る
ことができる。更に、第９図ハの如き傾きを有す
る欠陥の場合、同様に時間的にその方向が変化す
る励磁合成磁場の磁場方向が欠陥に直角になつた
瞬間の出力を取り出せば精度よく欠陥信号を得る
ことができる。

上記の如く、本方法の信号処理は対象とする欠
陥の形状、方向等を予め想定し、経時的に変化す
る励磁合成磁場方向の最も精度よく得られる瞬間
の出力値を取出すのである。

第４図に示す第１実施例では、被検査材１１表
面に発生する垂直の磁束の検出を行なわせる磁場
検出器１５を、第２の磁場発生器１３の直下に備
えたものを示している。また、第５図では被検査
材１１の大きさに対応可能な様に、第１の磁場発
生器１２を、左右逆ねじを有するねじ軸２７に螺
合せしめた支持部材２８，２８′に取付け、前記
ねじ軸２７を正逆回転させることにより、被検査
材１１に対して接離移動するよう構成したものを
示している。

第６図は、本発明に係る表面疵探傷装置におけ
る処理装置の構成を示す第１ブロツク図であり、
この第１ブロツク図に基づいて、更に説明する。

先ず被検査材表面に、水平磁場用マグネツト１
６（周波数sinωt）および垂直磁場用コイル１７
（周波数sin（ωt＋））を用いて直交する磁場を形
成する。

ここで、被検査材１１に欠陥が存在すると、こ
の欠陥により漏洩磁場と渦流の乱れによる磁場の
合成磁場が生じる。

磁場検出器はこの合成磁場を検出し、この検出
値を夫々サンプルホールド回路１８，１８′に供
給し、各励振磁場の周波数に同期してサンプルホ
ールドし、信号を弁別する。サンプルホールド回
路１８，１８′出力はレコーダ１９，１９′および
比較器２０，２０′に送り、前記レコーダ１９，
１９′で記録すると共に比較器２０，２０′で予め
設定された有害疵と判定される信号レベルと比較
され、更に夫々のカウンター２１，２１′やマー
カ２２，２２′に送られ、欠陥数のカウントやマ
ーキングが施される。

なお、上記した直交する磁場を被検査材１１表
面に形成させるには、位相だけずらせて同期せ
しめた第１および第２の発振器２３，２４で作ら
れた交流を、夫々のパワーアンプ２５，２５′を
介して水平磁場用マグネツト１６および垂直磁場
用コイル１７に流せばよい。

このように位相をずらせる理由は、本発明方法
では欠陥に作用する磁場が水平磁場と垂直磁場と
の合成である為、位相をずらせることで合成磁場
の取り得る角度が垂直方向から水平方向にまで全
ての方向に亘つて可能となり、欠陥の角度に関係
なく一定の磁場の乱れを得ることができるからで
ある。

第７図は同じく本発明装置における処理装置の
構成を示す第２ブロツク図であり、この場合に
は、磁場検出器１５により同時に検出された検出
値は２つの同調アンプ２６，２６′に送られる。
ここでこの同調アンプ２６，２６′の同調周波数
は、夫々水平磁場用マグネツト１６および垂直磁
場用コイル１７に供給される電流と同じ周波数で
ある。そして上記同調アンプ２６，２６′の出力
は夫々水平磁場用マグネツト１６、垂直磁場用コ
イル１７に供給される電流に同期して検波され、
欠陥信号が復調されて夫々の比較器２０，２０′
に送られ第１ブロツク図の場合と同じように処理
される。

なお、この第２ブロツク図の場合には水平磁場
用マグネツト１６および垂直磁場用コイル１７に
流す交流の発振器２３′，２４′の位相は同じでよ
い。なぜならコイル及びマグネツトに同位相の電
流を流す事によりそれぞれの磁場に90°位相差が
生じるからである。

以上述べた如く本発明によれば、従来の探傷方
法の様に、数種類の探傷を行なうことなく、一回
の探傷のみで、非磁性材料、磁性材料を問わず、
かつ欠陥の性状に影響されることなく、高精度な
探傷が行なえる産業上益するところ大なる発明で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は磁粉探傷法の説明図、第
３図は本発明法の概念図、第４図は本発明装置の
第１実施例を示す概略説明図、第５図は同じく第
２実施例を示す正面図、第６図は本発明装置にお
ける処理装置の構成を示す第１ブロツク図、第７
図は同じく第２ブロツク図、第８図は垂直磁場
（sinωt）および水平磁場（cosωt）と励振合成磁
場との関係図、第９図は各欠陥における励振合成
磁場の取出し方向を説明する図面で、同図イは角
溝欠陥、同図ロはＶ溝欠陥、同図ハは傾きを有す
る欠陥の場合である。１１は被検査材、１２は第１の磁場発生器、１
３は第２の磁場発生器、１４は交流磁場発生装
置、１５は磁場検出器。

Claims

【特許請求の範囲】１被検査材表面に、これに沿う方向と垂直方向
の二方向から同時に磁束を与えることにより、被
検査材表面付近に直交する磁場を形成せしめ、前
記表面に沿う方向の磁束によつて得られる表面疵
からの漏洩磁場と、表面に垂直方向の磁束によつ
て得られる渦電流の表面疵による乱れに起因する
磁場との合成磁場を一つの磁場検出器で検出する
ことを特徴とする金属材料の表面疵探傷方法。２被検査材表面に、これに沿う方向と垂直方向
の二方向から同時に磁束を与えることにより、被
検査表面付近に直交する磁場を形成せしめ、前記
表面に沿う方向の磁束によつて得られる表面疵か
らの漏洩磁場と、表面に垂直方向の磁束によつて
得られる渦電流の表面疵による乱れに起因する磁
場との合成磁場を一つの磁場検出器で検出した
後、前記磁場検出器の出力を励磁磁場に対応した
信号に弁別し、これら各信号により表面疵探傷の
評価を行なうことを特徴とする金属材料の表面疵
探傷方法。３被検査材表面に沿う方向の磁束を発生させる
第１の磁場発生器と、被検査材表面に垂直方向の
磁束を発生させる第２の磁場発生器とから成る交
流磁場発生器と、該交流磁場発生器により形成さ
れる被検査材表面付近の直交磁場の垂直方向の磁
場を検出する磁場検出器と、該磁場検出器での検
出値を、表面に沿う方向の磁場と、表面に垂直方
向の磁場変化とに弁別し、これら弁別した夫々の
値を処理する処理装置とを具備して成ることを特
徴とする金属材料の表面疵探傷装置。