JPS63311165A - 磁気探傷方法及び装置 - 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】

本発明は、磁気探傷方法及び装置に係り、特に、磁化さ
れた磁性金属材の表面欠陥に発生する漏洩磁束を検出す
る感磁性センサを有し、該検出された漏洩磁束から該欠
陥の存在を検知する磁気探傷方法及び装置の改良に関す
る。

【従来の技術】

従来から、鋼管等の強磁性体の外表面欠陥を検査する非
破壊検査装置として、磁気探傷装置（漏洩磁束探傷装置
とも称される）が用いられている。 この磁気探傷装置においては、強磁性体の被検材を磁化
状態とし、その欠陥部に発生した漏洩磁束を感磁性セン
サによって検出し、該感磁性センサの電気的な出力信号
を信号処理器によって処理することにより、欠陥の有無
の検査及びその良否の判定を行っている。 従来の磁気探傷装置には、例えば第１０図（Ａ）に示さ
れるように、前記感磁性センサ１０を被検材１２の周囲
の定位置に配置し、あるいは同図ＣＢ）に示されるよう
に、前記感磁性センサ１０を被検材１２の周囲に回転さ
せるように配置するものがある（例えば特開昭５０−７
７０８１”；公報で示されたもの等）。なお図中１４は
、図示されない磁化コイルで発生した磁束を前記被検材
１２に伝え、該被検材１２を磁化するための磁化ヨーク
１４である。 ここで、第１１図に、前記感磁性センサ１０によって検
出される前記被検材１２上の欠陥部からの漏洩磁束の垂
直成分Ｒを示す。図のように、垂直成分Ｒの分布は最大
値Ｒ１ａｘ、最小値ＲＩＩｌｉｎを有するのが通常であ
る。 次に、第１２図に従来の感磁性センサ１０の代表的な棺
造例を示す。同図（Ａ）は該感磁性センサ１０の縦断面
図、同図（Ｂ）は横断面図であり、図のように、この感
磁性センサは平板状に形成された単体の磁気検出コイル
１６を有しており、検出信号として電圧信号等を出力し
ている。 一般に、感磁性センサ１０は単体で構成され、用いられ
ている。このため、従来の感磁性センサ１０で検出され
る欠陥の漏洩磁束については、第１３図に示されるよう
に、被検材１２から所定の距Ｎ（以下、リフトオフと称
する）Ｌにおける一断面の漏洩磁束分布く図中符号Ｒで
示す）のみが検出されることになる。 従って、従来は、所定のリフトオフにおける一断面のみ
の検出信号値が、欠陥部に発生する漏洩磁束分布に対す
る唯一の情報源となっていた。 −Ａ　　　　−

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前記従来の感磁性センサ１０で磁気探傷
した場合の欠陥の検出信号値は、種々の欠陥の深さに対
して、第１４図に示されるように、その検出値が大きく
変動し、且つ、欠陥の種類に応することなく変動してい
るため、前記検出信号値のみでは該種類の識別が極めて
困難であるという問題点を有する。 又、前記従来の感磁性センサ１０を用いた磁気探傷装置
においては、欠陥の有無のみを検出しているため、実操
業において、欠陥有りとされた場合、検出された欠陥部
を監視者が目視検査し、検査結果によって有害欠陥及び
無害欠陥のいずれであるかの判定を行っていた。このた
め、多大な労力と時間を要することから、欠陥の種類が
識別可能な磁気探傷に関する技術が要請されている。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
のであって、磁気探傷する際に検出した欠陥の種類の識
別を可能とし、これにより、探傷の信頼性を向上させて
生産性向上を図ることができる磁気探傷方法及び装置を
提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本第１発明は、磁化された磁性金属材の表面欠陥に発生
する漏洩磁束を感磁性センサで検出し、該感磁性センサ
の出力信号から前記欠陥の存在を検知する磁気探傷方法
において、前記磁性金属材の被検面に向かうように各々
所定間隔をもって積層された複数の感磁性センサにより
、該各感磁性センサの位置における各漏洩磁束分布を検
出し、検出された各漏洩磁束分布の垂直成分強度の最大
値及び最小値間の比を算出して、算出された比の変化率
から、前記欠陥の種類を識別して、前記目的を達成する
ものである。 又、本第２発明は、磁化された磁性金属材の表面欠陥に
発生する漏洩磁束を感磁性センサで検出し、該感磁性セ
ンサの出力信号から前記欠陥の存在を検知する磁気探傷
装置において、前記磁性金属材の被検面に向かうように
各々所定間隔をもつて積層された複数の感磁性センサに
より、該各感磁性センサの位置における各漏洩磁束分布
を検出する手段と、検出された各漏洩磁束分布の垂直成
分強度を予め設定された判定値と比敦して前記欠陥の大
きさを判定する手゛段と、検出された各漏洩磁束分布の
垂直成分強度の最大値及び最小値間の比を算出して、算
出された比の変化率を予め設定された判定値と照合して
、前記欠陥の種類を識別することにより、同じく前記目
的を達成するものである。 ［作用］ 以下、本発明の詳細な説明する。 発明者らは稲々の実験の結果、磁性金属材からなる被検
材において、欠陥の種類と欠陥からの漏洩磁束分布の垂
直成分に関し、次のような知見を得た。 欠陥の種類に関し、例えば鋼管の如き強磁性体の外表面
に存在する欠陥の種類には、それぞれの欠陥の傾き角度
によって、例えば第２図（Ａ）、（Ｂ）に示されるよう
な、大別して割れ状欠陥とかぶれ状欠陥がある。なお、
同図（Ａ）の割れ状欠陥は傾き角度θ＝９０°のもので
あり、同図（Ｂ）のかぶれ状結果は傾き角度θ＝１０°
のものである。 前記の如き鋼管表面の磁気探傷には、一般的に漏洩磁束
探傷が用いられている。漏洩磁束探傷をする際には、通
常、交流電流（直流電流を用いる場合もある）によって
、飽和磁束密度の８０％付近まで被検材を磁化する処理
を行う。この磁化処理よって欠陥上に漏洩磁束が発生ず
る。この発生した漏洩磁束の分布は該欠陥の傾き及び欠
陥表面からの距離（リフトオフ）によって第３図（Ａ）
、ＣＢ）に示されるように大きく異なる。なお、同図（
Ａ）に示す漏洩磁束分布は、第２図（Ａ）に示した傾き
角度θ−９０°の割れ状欠陥の検出結果を示し、第３図
（Ｂ）は第２図（Ｂ）に示した傾き角度θ−１０°のか
ぶれ状欠陥による漏洩磁束分布の検出結果を示すもので
ある。 上記のような漏洩磁束分布の特徴を第４図に示されるよ
うに、垂直成分の最大値Ｒｎａｘ、最小値Ｒｍｉｎの比
（以下、ピーク比と称する）Ｒｐで表わすこととし、前
出第１２図に示したような単一構成の感磁性センサ１０
によって数段階に変化させたりリフトオフに対する漏洩
磁束分布の垂直成分の各ピーク比Ｒｐを求めれば、例え
ば第５図に示されるように、傾き角度毎に各ピーク比の
変化は明確な違いを呈している。発明者らはこの違いに
着目し、算出されたピーク比から欠陥の傾き（欠陥の種
類）を識別することが可能となることを見い出した。 そこで、本発明においては、前記従来の単一構成の感磁
性センサ１０に代わり、被検材である磁性金属材の被検
面に向かうように積層されて構成されている複数の感磁
性センサ（積層センサ）を用いて瞬時に各感磁性センサ
のリフトオフにおける漏洩磁束分布の垂直成分を測定し
、測定された垂直成分のピーク比から欠陥の種類を識別
するようにしている。この識別の際には、予め、実測に
より、又は試験的にテーブルで求められた第６図に示さ
れるような、欠陥の傾きθに対するピーク比Ｒｐの変化
率の関係を用いて、ピーク比Ｒｐの変化率から欠陥の傾
き即ち欠陥の種類を正確に識別する。従って、探傷結果
から欠陥の種類を知ることができるため、検出欠陥の手
入要否の決定が可能となり、手入能率が向上して生産性
が向上する。又、被検査材において実用上問題とならな
い無害欠陥を有害欠陥とすることを抑制でき、深傷材の
生産性や探傷結果の信頼性が向上する。 なお、測定された各感磁性センサの位置における各漏洩
磁束分布の垂直成分強度を予め設定された判定値と比較
すれば、前記欠陥の大きさを精度良く判定することがで
きる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 この実施例は、第１図に示されるような回路構成を有し
、磁性金属材の被検材１２を磁気探傷するための磁気探
傷装置である。この磁気探傷装置は、主に、前記被検材
１２の漏洩磁束分布を検出する漏洩磁束分布検出部１８
、検出された漏洩磁束分布から前記被検材１２上の欠陥
の大きさ及び種類を識別する欠陥識別部２０、及び識別
された欠陥の大きさ及び種類を図示されない表示装置や
記憶装置に出力するための出力部２２で構成されている
。 前記漏洩磁束分布検出部１８には、積層された感磁性セ
ンサ（以下、積層センサと称する）２４と、該積層セン
サ１４を支持し被検材１２上を移動させるための積層セ
ンサプローブ２６が備えられる・ ここで、前記積層センサ２４の構成例について説明する
。実施例の場合、この積層センサ２４には、第７図に示
されるような、感磁性センサとしてセンサコイル２８が
４層積層されたものを用いている。このセンサコイル２
８の積層間隔（１及び総積層厚さぶ２は、センサコイル
２８の種類及び検出すべき漏洩磁束分布の強度によって
決定される。なお同図（Ａ）は、前記積層センサ２４の
縦断面図であり、同図（Ｂ）は１つのセンサコイル２８
の横断面図である。 前記積層センサ２４には、通常、１０〜５０μｍ　　　
１１　　− ｍの線径の銅線を５〜１０回巻いたものをセンサコイル
とし、このセンサコイルを積層して例えばエポキシ樹脂
等の絶縁体により成形・同定したものを用いることがで
きる。なお、前記センサコイルには、銅線を巻いたもの
のみならずプリントコイルやエツチングコイル等を用い
ることができる。 第８図は前記積層センサプローブ２６の構成例を示す縦
断面図である。図のように、該積層センサプローブ２６
は、積層センサ２４を保持するためのボビン３０と、該
積層センサ２４が被検材１２と接触して破損するのを防
止するためのシュー３２により主に構成されている。 実施例に係る磁気探傷装置は、前記積層センサプローブ
２６を被検材１２の周囲に回転させて該被検材１２の漏
洩磁束から探傷を行ういわゆる回転型漏洩磁束探傷装置
の一種である。このため、前記積層センサスロープ２６
は第１図に示されるプローブボルダ３４の内部に封入固
定され、該プローブホルダ３４は図示されない回転体に
固定され、該回転体が図示されない回転モータにより任
意の回転数で被検材１２の周囲を回転するようにされて
いる。これにより、積層センサプローブ２６が被検材１
２の周囲を探傷するようになっている。この際シュー３
２はセンサプローブ２６と被検材１２間のエアギャップ
を調整するための機能を果している。 又、前記プローブホルダ３４の回転体には、被検材１２
を長手方向から見た第９図に示されるように、被検材１
２を磁化するための磁束を伝える磁化ヨーク３６、該磁
化ヨーク中の磁束を発生するための磁化コイル３８、及
びこれら磁化ヨーク３６、磁化コイル３８を前記回転体
に固定するための固定板４０が固定して設置されている
。 次に、前記欠陥識別部２０について説明する。 この欠陥識別部２０には、前記積層センサ２４の各セン
サコイル２８が被検材１２の磁束強度を検出して出力す
る検出信号を取込むための回転トランス４２と、該回転
トランス４２で取込まれた検出信号を各々増幅するため
の増幅器４４と、増幅された検出信号を、各センサコイ
ル２８間の感度差を補正するように、更に増幅する可変
増幅器４６と、補正された検出信号を増幅する第２の増
幅器４８と、増幅された検出信号を予め設定しである判
定値に照合して被検材１２上の欠陥の大きさを決定する
第１の制御器５０と、前記可変増幅器４６で増幅された
検出信号からそれぞれのセンサコイル２８のリフトオフ
量に相当する漏洩磁束分布の垂直成分強度のピーク比Ｒ
ｐ及び前記リフトオフ量に対するピーク比変化率を算出
する演算器５２と、算出されたピーク比変化率を予め設
定した判定値と照合することにより、前記欠陥の種類を
決定する第２の制御器５４とが備えられる。 次に、前記出力部２２について説明する。この出力部２
２には、前記第１及び第２の制御器５０．５４から出力
された欠陥の大きさ及び種類の決定結果を統合して判定
あるいは各々単独に判定のいずれかの判定を行う第３の
制御器５６と、該第３の制御器５６からの出力信号を外
部の種々の表示装置やアクチュエータ等の制御信号に変
換して出力する出力器５８とが備えられる。なお、前記
表示装置には例えばアナログレコーダ、前記アクチュエ
ータには例えば被検材１２にマークするマーキング装置
や該被検材１２を選別する選別装置等がある。 以下、実施例の作用を説明する。 被検材１２の磁気探傷をする際には、探傷する前に被検
材１２の磁化を行う。磁化の際には、第９図に示される
磁化コイル３８に電流を流し固定板４０を被検材１２の
周りに任意の回転数で回転させる。磁化の後には、同様
に任意の回転数でプローブボルダ３４を被検材１２の周
囲に回転させ、その内部の積層センサ２４で被検材１２
上の漏洩磁束を検出する。この際には、被検材１２を図
示されない搬送コンベアで所定の速度で直進送りしつつ
探傷を行う。 前記積層センサスロープ２６中の各センサコイル２８で
検出された各磁束強度は、回転トランス４２を介して欠
陥識別部２０に入力される。該欠陥識別部２０は、入力
された信号を、まず第１の増幅器４４で増幅し、その後
、可変増幅器４６で各センサコイル２８間の感度差を補
正するように増幅する。補正された検出信号は第２の増
幅器４８で必要な電圧値まで増幅され、増幅された検出
信号を、第１の制御器５０で予め設定された判定値と照
合することにより欠陥の大きさを決定する。 一方、前記可変増幅器４６の出力は演算器５２にも入力
される。この演算器５２においては、補止された検出信
号を、それぞれのセンサコイル２８のリフトオフ量に相
当する漏洩磁束分布の垂直成分強度のピーク比Ｒｐを例
えば前出第５図のように算出し、算出されたピーク比の
変化率を演算する。次いで第２の制御器５４で、演算さ
れたピーク比変化率を予め設定された例えば前出第６図
に示される関係のような判定値と照合することにより前
記被検材１２上の欠陥の傾き即ち欠陥の種類を決定する
。 上記第１の制御器５０及び第２の制御器５４で決定され
た欠陥の大きさ及び種類から、第３の制御器５６は、欠
陥の大きさ及び種類の総合判定あるいは単独判定のいず
れかの判定を行う。判定された結果は出力器５８に伝達
され、該出力器５８の出力信号により、判定結果に基づ
き前記欠陥の種類及び大きさをアナログレコーダが記録
し、マーキング装置が駆動して被検材１２に印字を行い
、若しくは選別装置が駆動して被検材１２の選別を行う
。 次に、本発明に係る磁気探傷装置を用いて回転型漏洩磁
束探傷を行った場合の探傷結果を説明する。この場合、
積層センサに用いられるセンサコイルの積層枚数は４枚
であった。又、積層センサプローブの回転数は１０５０
　ｒｐｎ＋とした。更に、磁気探傷される供試材として
、割れ状欠陥、かぶれ状欠陥を含む自然欠陥を有するサ
ンプル鋼管を用いた。なお、この供試材の欠陥は全て目
視検査により判別可能な欠陥である。 探傷結果は次表のようになり、目視検査との一致率が、
割れ状欠陥において９７．７％、かぶれ状欠陥において
９７．６％となり、極めてよく一致している。又、識別
不能となった欠陥については極めて微少な欠陥であるた
め実用上何等問題のない欠陥であった。 又、上記と同様の探傷条件で、単体のセンサコイルから
なる怒磁性センサを用いて従来法により回転型漏洩磁束
探傷を行った際の探傷結果を次表に示す。表のようにこ
の従来法による例においては、目視検査との一致率が本
発明と比較して極めて低く、悪い結果となっている。こ
の探傷結果からも、本発明により欠陥を識別することが
極めて有効であることが理解される。 なお、前記実施例においては第１図に示されるような構
成の磁気探傷装置に本発明を実施していた場合について
例示したが、本発明が実施される磁気探傷装置の構成は
図に限定されるものではない。例えば積層センサプロー
グ２６を１個用いていたが、処理能力を向上させるため
複数個用いることも可能である。 又、前記実施例おいては、積層センサプローブ２６中の
センサコイル２８の積層枚数として第７図に示されるよ
うに４枚としていたが、欠陥漏洩磁束の分布状態あるい
はセンサの種類によりその枚数を増減することが可能で
ある。このように積層センサプローブ中のセンサコイル
が４枚以外の枚数であれば、第１及び第２の増幅器４４
．４８や可変増幅器４６の台数を該センサコイルの枚数
に対応して変えることかできる。又、前記センサコイル
の平面形状は第７図（Ｂ）に示されるように略長方形に
限定されず、探傷条件あるいはセンサプローブ中への設
置条件に応じて適宜の形状のものにすることができる。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、磁気探傷の際に検
出する欠陥の種類の識別を精度良く行うことができ、探
傷の信頼性を向上させて生産性向上を図ることが可能と
なるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る磁気探傷装置の全体構成
を示す、一部断面図を含む回路図、第２［ｇ（Ａ）、Ｃ
Ｂ）は本発明の詳細な説明するための、欠陥の各側を示
す要部断面部、第３図（Ａ）、（Ｂ）は同じく、前記欠
陥の各側に対して種々のリフトオフで漏洩磁束分布を検
出した結果の例を示す線図、第４図は同じく、漏洩磁束
分布の各ビ−ク値の例を示す線図、第５図は同じく、欠
陥の各傾斜角におけるリフトオフに対するピーク比の関
係の例を示す線図、第６図は同じく、欠陥の傾きに対す
るピーク比の変化率の関係の例を示す線図、第７図は前
記実施例に係る積層センサ及びセンサコイルの構成例を
示す縦断面図及び横断面図、第８図は同じく、積層セン
サプローブの構成例を示す要部断面図、第９図は同じく
、被検材に対する磁化コイル及び磁化ヨーク等の配置例
を示す横断面図、第１０図（Ａ）、（Ｂ）は従来の感磁
性センサの配置例を示す横断面図、第１１図は前記感磁
性センサで検出された漏洩磁束の例を示す線図、第１２
図（Ａ）、（Ｂ）は従来の感磁性センサの構成例を示す
縦断面図及び横断面図、第１３図は欠陥上の漏洩磁束分
布及び感磁性センサの配置例を示す、一部線図を含む要
部断面図、第１４図は前記感磁性センサの検出出力及び
欠陥深さの関係の例を示すｌｉＡ図である。 １２・・・被検材（磁性金属材）、 １４・・・磁化ヨーク、　　　１６・・・磁化コイル、
１８・・・漏洩磁束分布検出部、 ２０・・・欠陥識別部、　　　２２・・・出力部、２４
・・・積層センサ、 ２６・・・積層センサプローブ、 ２８・・・センサコイル、 ３６・・・磁化ヨーク、　　　３８・・・磁化コイル、
４２・・・回転トランス、 ４４・・・第１の増幅器、 ４６・・・可変増幅器、 ４８・・・第２の増幅器、 ５０・・・第１の制御器、 ５２・・・演算器、 ５４・・・第２の制御器、 ５６・・・第３の制御器、 ５８・・・出力器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁化された磁性金属材の表面欠陥に発生する漏洩
   磁束を感磁性センサで検出し、該感磁性センサの出力信
   号から前記欠陥の存在を検知する磁気探傷方法において
   、 前記磁性金属材の被検面に向かうように各々所定間隔を
   有して積層された複数の感磁性センサにより、該各感磁
   性センサの位置における各漏洩磁束分布を検出し、 検出された各漏洩磁束分布の垂直成分強度の最大値及び
   最小値間の比を算出して、算出された比の変化率から、
   前記欠陥の種類を識別することを特徴とする磁気探傷方
   法。
2. （２）磁化された磁性金属材の表面欠陥に発生する漏洩
   磁束を感磁性センサで検出し、該感磁性センサの出力信
   号から前記欠陥の存在を検知する磁気探傷装置において
   、 前記磁性金属材の被検面に向かうように各々所定間隔を
   有して積層された複数の感磁性センサにより、該各感磁
   性センサの位置における各漏洩磁束分布を検出する手段
   と、 検出された各漏洩磁束分布の垂直成分強度を予め設定さ
   れた判定値と比較して前記欠陥の大きさを判定する手段
   と、 検出された各漏洩磁束分布の垂直成分強度の最大値及び
   最小値間の比を算出して、算出された比の変化率を予め
   設定された判定値と照合することにより、前記欠陥の種
   類を識別する手段と、を備えたことを特徴とする磁気探
   傷装置。