JPS5824210Y2 - 電磁探傷装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、検出コイルの着脱交換を容易にし、かつ検出
出力変化を自動的に補償し、信号対雑音比を最良状態に
保持できる磁性金属管用の電磁探傷装置に関する。

鋼管等の磁性金属管の内外面に存在する傷、破れ目等の
欠陥を検出する方法として、渦流探傷法および磁気探傷
法がある。

渦流探傷法は、被検体の外周に該被検体で串刺にされた
状態に直流磁化コイルおよび検出コイルを設け、直流磁
化コイルで強い直流磁場を発生して被検体を磁気飽和さ
せ、検出コイルに高周波電圧を印加して電磁誘導により
被検体中に渦電流を生じさせ、被検体の傷による渦電流
分布状態の変化に起因する検出コイルインピーダンスの
変化を検出して探傷する。

磁気探傷法は、被検体の外周に同様に直流磁化コイルを
設けて該被検体を磁化し、又は被検体に通電して磁界を
発生させ、傷によるその磁界の乱れ即ち漏洩磁束を螢光
磁粉を付着して目視にて傷等を探知するか、又は該漏洩
磁束をホール素子、磁気感応ダイオード等の磁気感応素
子により検出して探傷する。

これは例えば実開昭５１−１５３６８０磁気探傷装置で
公知である。

本考案は、後者の磁気探傷法によるものであるが、その
欠点を除去したものである。

即ち、従来の探傷装置においては、被検体が貫通するコ
イル装置を用いており、造管検査中に被検体である鋼管
の鋼板合わせ目の異常突出部等により、貫通形コイル装
置の内壁を破損するなどの不都合が生じたときは該貫通
形コイル装置を早急に交換しなければならないが、被検
体が串刺し状にコイル装置を貫通しているので該コイル
装置を簡単に取外すことができず、そのため造管設備の
運転を停止するだけでなく鋼管を適宜切断して取外した
りしている。

また運転再開に当っては製品サイズ変更における段取り
替え直後と同様の各種作業を行なわなければならず、こ
のため作業能率の低下等をきたしていた。

また磁気感応素子等による磁気探傷法にあってはその素
子の単位寸法が小さいため被検体全域を包囲するには多
数の素子を配設せねばならず、経済的に実用化が難しい
不具合がある。

本考案はか・る点を改善し、コイル着脱操作を容易に行
なうことができ、また微少傷を常に適正な感度でかつ良
好なＳ／Ｎで検出できる電磁探傷装置を提供しようとす
るものである。

次に図面を参照しながらこれを詳細に説明する。

第１図は貫通形コイル装置の概要を示すもので、１は被
検体、２は貫通形直流磁化コイル、３，３′は検出コイ
ルである。

渦流探傷法の場合、検出コイル３．３′は第２図に示す
ように結線される。

この図では４は発振器、５，５′はブリッジ回路の比例
選を構成する抵抗、６は増幅器である。

動作を説明すると、貫通形直流磁化コイル２で被検体１
を磁化して磁気飽和させ、被検体１内に軸線方向に磁束
を分布させる。

磁気飽和させるのは部分的な透磁率の変化による擬似信
号発生を避けるためである。

発振器４により交流電圧を検出コイル３，３′に印加す
ると被検体１に渦電流が生じ、その渦電流分布内に傷が
あると、該渦電流の大きさ等が変化して検出コイルのイ
ンピーダンスが変化する。

従ってブリッヂ回路は不平衡となり、出力を生じる。

これは増幅器６で増幅され、傷検出信号となる。

而してこの第１図のコイル装置は被検体１が検出コイル
３．３′および直流磁化コイル２を串刺し状に貫通して
いるため前述の如くコイルの着脱交換が困難である。

また電磁気的不均一を傷として検出するから電縫鋼管に
おける中継溶接前後のコイル材の折れ曲り跡即ち腰折れ
など傷以外の応力や硬度変化も検知することである。

本考案はか・る不具合を解消する目的で考案されたもの
であり、第３図にその実施例を示す。

この図で７，７′は第１図の貫通形直流磁化コイル２を
２分割したものに相当する。

これらの環状コイル７゜７′は図示の如く適当な間隔を
おいてかつコイル軸を被検体である鋼管１の軸線に合せ
て配置され、その間に検出コイル装置８が同様にコイル
軸を鋼管軸線に一致させて配設される。

検出コイル装置８は第４図に示すように絶縁体製円筒体
を軸線方向で２分割してなる２つの弧状片８１．８２を
継ぎ合せて円筒体としてなるコイルボビン８３と、これ
らの弧状片の外周に半円状に形成された円周方向溝８４
．８５に埋め込んだ鞍形コイル８′、８″で構成される
。

勿論コイルボビン８３は２分割の他に３分割、４分割等
したものでもよいが、要は被検体１への着脱の際に分割
または蝶番式に開いて該被検体へ嵌めまた外すことがで
きればよいから、分割数を大にすることは格別意味はな
い。

線形コイル８′、８″は被検体１の全周を探傷できるよ
うに継ぎ合せると３６０°以上を完全包囲する長さにす
る。

コイルボビンを３分割等する場合は勿論各々のボビン片
に各検出コイルを装着する。

環状コイル３，３′に比べてこの鞍形コイル８′、８″
の各々は当然小型になる。

従ってコイルボビンは２分割のま・とじ、鞍形コイルの
みを４個または６個埋設する様にすれば微小傷の検出に
更に有利であり、そしてこの場合各々のコイルを直列に
接続することによって信号増幅器の比例的増大を回避す
ることができる。

このコイル装置は分割又は開放と円筒体への復帰が簡単
迅速にできるように蝶番、バンド、その他適宜の連結手
段を設けておくとよい。

本考案では、貫通形磁化コイルを７，７′に２分割し、
その間に上記構造の検出コイル装置８を配置したので、
第１図と対比すれば明らかなように、検出コイル装置８
の装着に当っては単にコイル７．７′間の被検体１の所
へ該検出コイル装置を持って行き、分割又は開放して該
コイル装置を嵌め、然るのち円筒体に戻せばよく、また
該コイル装置の取外しに当っては単に該コイル装置を分
割又は開放して被検体装置から退去させればよく、極め
て簡単である。

なお、磁化コイル７．７′は環状体であって、これの着
脱は従来装置と同様に容易でないが、これは被検体を単
に磁化させるだけのものであるから、被検体貫通孔を太
き目にして損傷を受けることがない様にすればよい。

この際励磁電流が若干増大するが、その程度のことで済
み、探傷精度に影響を及は゛すことはない。

第５図に示す如く、貫通形磁化コイル７．７′は同方向
に磁束を生じるように直列又は並列に接続し、これらを
直流電源２０に接続する。

検出コイル８′、８″は誘起電圧が加わり合う極性で直
列に接続し、これを増幅器９の入力端子に接続する。

動作を説明すると、貫通形磁化コイル７．７′より被検
体１を磁化すると、該被検体１に軸線方向に磁束が分布
する。

被検体１の表面に傷等があると、その部分で被検体半径
方向へ突出する漏洩磁束ができる。

被検体１は矢印方向に走行しているので、検とコイル８
′、８“と該被検体との相対運動により、該コイルは漏
洩磁束を切ることになる。

このため検出コイル８′又は８′沖に誘起電圧が生じ、
これを増幅器９が増幅する。

従って増幅器９の出力変化は被検体１の傷を示すことに
なる。

検出コイル８′、８″の誘起電圧は検出コイルと被検体
との相対速度の変化に比例して変化する。

一方、この相対速度は常時一定であるとは限らないから
、誘起電圧つまり傷検出信号の強さが変化することにな
る。

また、該誘起電圧の中には検査目的以外の何らかの要因
による不良信号つまり雑音も含まれる。

本考案はこれらにも対処するもので、第６図〜第８図に
その回路を示す。

第６図中、増幅器９で増幅された検出コイルの出力信号
は速度補償増幅器１０に入力され、ここで速度補償され
た検出信号は帯域通過濾波器１４に入力され、然るのち
警報リレー発生回路又は記録回路１５に人力される。

速度補償について説明すると、速度補償増幅器１０は第
７図、第８図に示す如く、増幅素子１０ａ。

１０ｂ、ダイオードブリッヂ１６、駆動器１７、フォト
カップラ１８、抵抗１９．２０より構成される。

ＩＰ、ＯＰは人、出力端子である。

速度発電機１１が出力するコイル装置と被検体との相対
速度を示す電圧は等住難又はリニアライザ１２に入力し
、ここで該相対速度信号を増幅器１０の利得制御に適当
な特性を持つ制御信号に変換する。

この制御信号ｓｇは第７図の例では例えばトランジスタ
である駆動器１７のベース電流を変え、増幅素子１０ａ
の出力端からダイオードブリッヂ１６および駆動器１７
を通ってアースへバイパスされる信号電流を調整し、こ
うして増幅器１０の利得を変え、傷検出信号の振幅が前
記相対速度の変化に無関係に一定値をとるようにする。

第ざ図の例では制御信号ｓｇは増幅素子２１を介してフ
ォトカップラ１８内の発光ダイオード１８ｂの発光を制
御し、それに対向して設けられたフォトダイオードやＣ
ｄＳなどの光感応抵抗体の抵抗を変化させ抵抗回路網１
９，２０，１８３による増幅器９の出力電流のアースへ
のバイパス量を変え、延いては利得（この場合は減衰量
）を変化させ、第７図の場合と同様な速度補償を行なう
。

濾波器１４と等住難１３は次の動作を行なう。

即ち、増幅器１０の出力信号には傷信号の他に雑音信号
が含まれるので、帯域通過濾波器１４により雑音信号を
除いて傷信号のみを取出すわけであるが該傷信号の周波
数は前記相対速度の変化に応じて変化するので、速度発
電機１１から等住難１３に人力して等化した信号を可変
帯域形の濾波器１４に入力し、通過帯域の中心周波数を
自動的に変化させて傷信号と雑音信号との比を最良にす
る。

第９図は本考案装置を棒鋼の探傷検査に適用した場合の
測定結果を示す。

供試棒鋼は外径１８．５ｍｍの軸受鋼であり、予めつけ
た傷の幅は共に約１ ｍｍ、深さは３ｍｍ、２ｍｍ、１
ｍｍの３種の円周方向傷を６Ｑｍ／ｍｉｎの探傷速度で
探傷し、記録した。

このグラフから明らかなように深さ３ｍｍ、２ｍｍ、１
ｍｍの各傷な明瞭に検出されている。

以上詳細に説明したように本考案によれば検出コイルの
着脱が極めて容易であり、従って造管工程の稼動率を低
下させることがない等の効果が得られる。

また常に所定の精度およびＳ／Ｎの良い探傷が可能であ
り微小な傷も検知可能であって傷以外の局部的硬度変化
を誤って傷と検出するようなことがなく、擬似信号によ
る不良率増大を抑えることができる。

なお本考案の検出コイルの形状、大きさ等は図示実施例
に限定されず適宜変更できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の探傷装置の検出端周辺の説明図、第２図
は第１図の装置の結線例を示す回路図、第３図は本考案
の検出端周辺の説明図、第４図は分割構造の検出コイル
装置の構造を示す斜視図、第５図は本考案装置の結線例
を示す回路図、第６図は本考案の速度補償増幅器周辺の
ブロック図、第７図および第８図は速度補償増幅器の詳
細を示す回路図、第９図は本考案装置を棒鋼探傷検査に
適用した場合の検出結果を示す波形図である。 図中、７．７’は貫通形直流磁化コイル、８，８′は検
出コイル、１０は速度補償増幅器、１１は速度発電機、
１２は等住難又は直線化器、１３は等住難、１４は濾波
器、１６はダイオードブリッヂ、１７は駆動器、１８は
フォトカップラ、１９は抵抗である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 少なくとも２個に分割され、それらが適宜の間隔を置い
   てかつ磁性被検管の軸線に中心を合わせて配置される被
   検管貫通形環状直流磁化コイルと、 前記間隔内にかつ被検管軸線に中心を合わせて配設され
   、そして、円周方向溝を有して該溝にコイルを埋め込ん
   だ弧状コイルボビン片を２個以上継ぎ合わせて円周状と
   した、軸線方向で分割可能な検出コイル装置と、 。 被検管と検出コイル装置との相対速度に逆比例する利得
   を持つ速度補償増幅器及び該相対速度に応じて信号通過
   帯域を変えて信号雑音比を最良にする可変帯域型帯域通
   過濾波器を備え、被検管の傷に起因する被検管半径方向
   の磁界の乱れによって生じる該検出コイル装置の出力を
   処理して該被検管の傷検出出力を生じる信号処理回路と
   を具備することを特徴とする電磁探傷装置。