(57)【要約】【課題】ライフル管の内面の欠陥の検出精度を向上させる。【解決手段】渦電流探傷プローブ１０は、ケーブル１１と、該ケーブル１１の先端に設けられたスリップリング１２と、該スリップリング１２を介してケーブル１１に対して軸線Ｏ回りに回転可能に設けられたプローブ本体２０と、を備え、該プローブ本体２０は、軸線Ｏを中心として延びる円筒外周面２３、及び、該円筒外周面２３から凹むとともに軸線Ｏ方向に向かうに従って該軸線Ｏの周方向に捻じれる螺旋溝２４、を有するヘッド２１と、円筒外周面２３及び螺旋溝２４の形状にしたがって軸線Ｏを囲うようにヘッド２１に巻き掛けられたコイル３０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルと、
該ケーブルの先端に設けられたスリップリングと、
該スリップリングを介して前記ケーブルに対して軸線回りに回転可能に設けられたプローブ本体と、
を備え、
該プローブ本体は、
前記軸線を中心として延びる円筒外周面、及び、該円筒外周面から凹むとともに前記軸線方向に向かうに従って該軸線の周方向に捻じれる螺旋溝、を有するヘッドと、
前記円筒外周面及び前記螺旋溝の形状にしたがって前記軸線を囲うように前記ヘッドに巻き掛けられたコイルと、
を有する渦電流探傷プローブ。
【請求項２】
前記プローブ本体は、
前記ヘッドに一体に設けられて前記ヘッドから前記軸線方向に延びる軸部をさらに有し、
前記軸部の外周面に設けられた円筒状をなして、径方向に弾性を有するスタビライザをさらに備える請求項１に記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項３】
前記軸部と前記スタビライザとの間に設けられて、前記スタビライザを前記軸部に対して前記軸線回りに回転可能とする軸受をさらに備える請求項２に記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の渦電流探傷プローブと、
円筒内周面、及び、該円筒内周面から突出して前記軸線方向に向かうに従って周方向に捻じれる螺旋リブ、を有するライフル管と、
を備え、
前記螺旋リブは、前記螺旋溝に対応する形状をなしている配管設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流探傷プローブ及び配管設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管等における傷や減肉などの欠陥を非破壊で検査する方法として渦電流探傷方法が知られている。当該方法では、交流電流が流されたコイルを管の内周面に接近させて、電磁誘導現象によって配管に発生した渦電流の変化を検出する。
【０００３】
例えば特許文献１には、内面にリブを有する管に対しての渦電流探傷方法及び渦電流探傷プローブが開示されている。管のリブは、当該管の内周面から突出して管の延在方向に延びるとともに管の周方向に間隔をあけて複数が形成されている。この渦電流探傷方法では、各リブの間に配置されるコイルを備えた渦電流プローブを、リブの延びる方向に移動させることにより管の欠陥を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、例えば、石炭ガス化複合発電の排ガスクーラの伝熱管には伝熱効率向上を目的としてライフル管が適用されている。このライフル管の内面には旋回流の発生を目的とした螺旋リブが形成されている。このようなライフル管であっても内面の減肉等の欠陥を精度高く検出できることが求められている。
このようなライフル管のリブの形状は。上記特許文献１の渦電流探傷プローブの対象となる管のリブの形状とは異なる。そのため、当該渦電流探傷プローブを用いてライフル管の欠陥を精度よく検出することはできない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ライフル管の内面の減肉等の欠陥の検出精度を向上させることができる渦電流探傷プローブ及び配管設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一の態様に係る渦電流探傷プローブは、ケーブルと、該ケーブルの先端に設けられたスリップリングと、該スリップリングを介して前記ケーブルに対して軸線回りに回転可能に設けられたプローブ本体と、を備え、該プローブ本体は、前記軸線を中心として延びる円筒外周面、及び、該円筒外周面から凹むとともに前記軸線方向に向かうに従って該軸線の周方向に捻じれる螺旋溝、を有するヘッドと、前記円筒外周面及び前記螺旋溝の形状にしたがって前記軸線を囲うように前記ヘッドに巻き掛けられたコイルと、
を有する。
【０００８】
また、本発明の一の態様に係る配管設備は、上記の渦電流探傷プローブと、円筒内周面、及び、該円筒内周面からから突出して前記軸線方向に向かうに従って周方向に捻じれる螺旋リブ、を有するライフル管と、を備え、前記螺旋リブは、前記螺旋溝に対応する形状をなしている。
【０００９】
上記構成の渦電流探傷プローブは、該渦電流探傷プローブの螺旋溝に対応する螺旋リブを有するライフル管の内側に挿入される。これにより、ヘッドの螺旋溝にライフル管の螺旋リブが入り込むと、ケーブルを挿入するにつれてヘッドが螺旋リブ及び螺旋溝の形状に従って回転しながら前進していく。
ここで、ライフル管の内面形状は、該ライフル管の延在方向に向かうにつれて姿勢のみが変化する一様な形状となる。即ち、ライフル管の延在方向に進めば、同様の内面形状が回転しながら現れることになる。本態様では、ヘッドに円筒外周面及び螺旋溝が形成されていることで、ヘッドの外面形状はライフル管の内面形状に対応した形状とされている。したがって、ヘッドがライフル管内を回転しながら前進することでヘッドの外面とライフル管の内面とは対応関係が維持される。これにより、ヘッドの外面とライフル管の内面との隙間の寸法を少量かつ一定とすることができる。
【００１０】
上記の渦電流探傷プローブでは、前記プローブ本体は、前記ヘッドに一体に設けられて前記ヘッドから軸線方向に延びる軸部をさらに有し、前記軸部の外周面に設けられた円筒状をなして、径方向に弾性を有するスタビライザをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
スタビライザの外面がライフル管の内面に弾性的に当接することで、軸部及びこれに一体とされたヘッドをライフル管の中心に調心することができる。これにより、ヘッドの姿勢を適切に維持することができる。
【００１２】
上記の渦電流探傷プローブでは、前記軸部と前記スタビライザとの間に設けられて、前記スタビライザを前記軸部に対して前記軸線回りに回転可能とする軸受をさらに備えていてもよい。
【００１３】
上記構成により、スタビライザはライフル管の螺旋リブの形状にしたがって軸部に対して自由に相対回転することができる。これによって、スタビライザによる軸部及びヘッドの調心性をより向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の渦電流探傷プローブ及び配管設備によれば、ライフル管の内面の減肉等の欠陥の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る配管設備におけるライフル管の縦断面図及び渦電流探傷プローブの側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配管設備におけるライフル管の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る配管設備における渦電流探傷プローブの縦断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第一実施形態に係る配管設備１００について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように配管設備１００は、渦電流探傷の対象となるライフル管１と、該ライフル管１内に挿入される渦電流探傷プローブ１０とを備える。
【００１７】
＜ライフル管＞
図２に示すようにライフル管１は、内部が中空とされた管状をなしている。ライフル管１は、例えば石炭ガス化複合発電設備で排ガスを冷却するための排ガスクーラの伝熱管として用いられている。
【００１８】
ライフル管１の内面２は、円筒内周面３と螺旋リブ４とによって形成されている。
図２及び図４に示すように、円筒内周面３は、ライフル管１の延在方向に延びる軸線Ｏを中心とした円筒面状をなしている。円筒内周面３は、軸線Ｏ方向で一様の内径とされている。
【００１９】
螺旋リブ４は、円筒内周面３から径方向内側に突出している。螺旋リブ４は、軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って周方向一方側に捻じれるように延びる螺旋状をなしている。螺旋リブ４の軸線Ｏを含む断面形状は、ライフル管１の径方向内側に向かうに従って螺旋リブ４の幅方向の寸法が小さくなる凸型をなしている。
【００２０】
図４に示すように、ライフル管１の内面２の軸線Ｏ方向の任意の断面形状は、円筒内周面３と螺旋リブ４とが存在する形状とされている。円筒内周面３は、周方向の一部領域で、軸線Ｏを中心とする仮想円に沿う円弧状をなしている。螺旋リブ４は、ライフル管１の内面２の周方向の残りの領域で、軸線Ｏを中心とする仮想円の径方向内側に位置する曲線状をなしている。
【００２１】
ライフル管１の内面２の上記断面形状は、ライフル管１の延在方向に向かうにつれて姿勢のみが変化する一様な形状となる。即ち、ライフル管１の延在方向に進めば、同様の上記断面形状が回転しながら現れることになる。ライフル管１の外周面５には、螺旋リブ４に対応する螺旋状をなす凹溝６が形成されている。
【００２２】
＜渦電流探傷プローブ＞
次に渦電流探傷プローブ１０について説明する。
図１及び図３に示すように、渦電流探傷プローブ１０は、ケーブル１１、スリップリング１２、プローブ本体２０、軸受４１及びスタビライザ５０を有する。
【００２３】
＜ケーブル＞
ケーブル１１は、可撓性を有する長尺状をなす部材である。ケーブル１１の内部には、電源用の配線や信号用の配線が該ケーブル１１の延在方向に延びるように収容されている。
【００２４】
＜スリップリング＞
スリップリング１２は、ケーブル１１の先端に設けられている。スリップリング１２は、例えばケーブル１１の先端に固定された固定体と、該固定体におけるケーブル１１とは反対側に該固定子に対して軸線Ｏ回りに回転可能に設けられた回転体とを有する。スリップリング１２は、固定体と回転子との間で電力及び信号がブラシを介して伝達されるように構成されている。
【００２５】
＜プローブ本体＞
プローブ本体２０は、スリップリング１２におけるケーブル１１とは反対側に位置する回転体に一体に固定されている。プローブ本体２０はスリップリング１２を介してケーブル１１に対して軸線Ｏ回りに自由に回転可能とされている。
プローブ本体２０は、ヘッド２１、コイル３０、軸部としての第一軸部３１及び第二軸部３２を有している。
【００２６】
≪ヘッド≫
ヘッド２１は、軸線Ｏを中心として延びる概略円柱状をなしている。ヘッド２１の径方向外側を向く外面２２は、円筒外周面２３と螺旋溝２４とを有する。
円筒外周面２３は、軸線Ｏを中心とする円筒面状をなしている。円筒外周面２３は、軸線Ｏ方向に一様の外径とされている。
【００２７】
螺旋溝２４は、円筒外周面２３から径方向内側に凹むように形成された溝である。螺旋溝２４は、軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って周方向一方側に捻じれるように延びる螺旋状をなしている。螺旋溝２４の軸線Ｏを含む断面形状は、ライフル管１の径方向内側に向かうに従って幅方向の寸法が小さくなる凹型をなしている。
【００２８】
ここで、ヘッド２１の円筒外周面２３の外径は、ライフル管１の円筒内周面３に対応した形状をなしている。即ち、ヘッド２１の円筒外周面２３の外径は、ライフル管１の円筒内周面３よりも僅かに小さい。これによって、ヘッド２１の軸線Ｏ方向における円筒外周面２３が形成された部分は、ライフル管１の軸線Ｏ方向における円筒内周面３が形成された部分に挿入可能とされている。
【００２９】
ヘッド２１の螺旋溝２４は、ライフル管１の螺旋リブ４に対応した形状をなしている。即ち、螺旋溝２４のピッチは螺旋リブ４のピッチと同一とされており、ヘッド２１の螺旋溝２４の凹型の輪郭はライフル管１の螺旋リブ４の凸型の輪郭よりも僅かに大きい形状をなしている。これにより、螺旋溝２４内には軸線Ｏ方向にわたって螺旋リブ４が嵌り込むことができるように構成されている。
【００３０】
図４に示すように、ヘッド２１の外面２２における軸線Ｏに直交する断面形状は、ライフル管１の内面２における軸線Ｏに直交する断面形状に対応した形状とされている。ライフル管１のヘッド２１がライフル管１内に同軸に挿入された状態では、ヘッド２１の円筒外周面２３とライフル管１の円筒内周面３とは同一の周方向位置に位置している。ヘッド２１の円筒外周面２３とライフル管１の円筒内周面３との間には一様かつ少量の径方向のギャップが形成される。ヘッド２１の螺旋溝２４とライフル管１の螺旋リブ４とは同一の周方向位置に位置している。ヘッド２１の螺旋溝２４とライフル管１の螺旋リブ４との間には一様かつ少量の径方向のギャップが形成される。
【００３１】
≪コイル≫
図１、図３及び図４に示すように、コイル３０は、ヘッド２１の外周面に軸線Ｏを囲うように巻き掛けられたリング状をなしている。本実施形態では、軸線Ｏ方向に互いに離間して一対のコイル３０が設けられている。一対のコイル３０は、互いに同一の構成をなしている。これらコイル３０はそれぞれが、励磁及び受信を兼ねた機能を有する。一対のコイル３０のそれぞれの検出信号の差分を出力とすることで、プローブ本体２０の姿勢のがたつき等による誤差を取り除くことができる。
【００３２】
図３に示すように、コイル３０は、ヘッド２１の外面２２に周方向にわたって凹むように形成されたコイル用溝２５に嵌め込まれている。コイル３０の外周面の形状は、コイル用溝２５が形成された位置でのヘッド２１の外面２２の形状と同一とされている。したがって、図４に示すように、コイル３０の軸線Ｏに直交する断面形状は、ライフル管１の内面２に対応した形状となる。そのため、ヘッド２１がライフル管１に同軸に挿入されている状態では、ヘッド２１とライフル管１との関係と同様に、コイル３０とライフル管１の内面２との径方向のギャップは周方向にわたって一様かつ少量となる。
【００３３】
≪第一軸部≫  
第一軸部３１は、軸線Ｏを中心として延びる円柱状をなしている。第一軸部３１の外径は、ヘッド２１の外径よりも小さい。第一軸部３１は、ヘッド２１のケーブル１１側となる後端側にヘッド２１と同軸かつ一体に設けられている。第一軸部３１の後端はプローブ本体２０の後端をなしており、スリップリング１２に固定されている。
【００３４】
≪第二軸部≫
第二軸部３２は、軸線Ｏを中心として延びる円柱状をなしている。第二軸部３２の外径は、ヘッド２１の外径よりも小さい。第二軸部３２は、ヘッド２１の先端側に同軸かつ一体に固定されている。第一軸部３１の先端はプローブ本体２０の先端をなしている。
【００３５】
≪軸受≫
軸受４１は、第一軸部３１及び第二軸部３２に対応するように一対が設けられている。軸受４１は第一軸部３１及び第二軸部３２のそれぞれ外面２２に外嵌される円筒状をなしている。軸受４１は、周方向に回転するいわゆる転がり軸受４１として構成されている。
【００３６】
≪スタビライザ≫
図１及び図３に示すスタビライザ５０は、プローブ本体２０を調心する役割を有する。即ち、スタビライザ５０は、プローブ本体２０の姿勢をライフル管１と同軸に維持する。スタビライザ５０の軸線Ｏ方向の寸法は、ライフル管１における螺旋溝２４のピッチよりも大きい。
スタビライザ５０は、第一軸部３１及び第二軸部３２に対応するように一対が設けられている。スタビライザ５０は例えば樹脂等の可撓性をなす材料から形成されている。スタビライザ５０は、固定部５１及び弾性部５２を有する。
【００３７】
≪固定部≫
固定部５１は、それぞれ第一軸部３１の外周側の軸受４１及び第二軸部３２の外周側の軸受４１に同軸に外嵌される円筒状をなしている。固定部５１が軸受４１に固定されていることで、スタビライザ５０は第一軸部３１、第二軸部３２に対して軸線Ｏ回りに自由に相対回転可能とされている。
【００３８】
≪弾性部≫
弾性部５２は、固定部５１の外周側で該固定部５１と同軸に配置された円筒形状をなしている。弾性部５２の軸線Ｏ方向両側の端部は、径方向内側に向かって延びて、固定部５１の軸線Ｏ方向両側の端部に接続されている。弾性部５２における軸線Ｏ方向の中間部分は、径方向外側に向かって膨出した形状をなしている。弾性部５２と固定部５１との間には、軸線Ｏ方向にわたって空間が形成されている。弾性部５２の外径は、ライフル管１の螺旋溝２４の内径よりも大きく設定されている。
【００３９】
図１に示すように、弾性部５２には、該弾性部５２を径方向に貫通するとともに軸線Ｏ方向を長手方向として延びるスリット５４が形成されている。弾性部５２は、弾性部５２の周方向全域に該周方向に間隔をあけて複数が形成されている。これによって、弾性部５２における周方向に隣り合うスリット５４に挟まれた部分に、軸線Ｏ方向を長手方向として延びて径方向に弾性を発揮する板バネ５３が形成されている。
【００４０】
＜作用効果＞
以上のような構成の配管設備１００でライフル管１の内面２の検査を行う際には、ライフル管１内に渦電流探傷プローブ１０を挿入していく。この際、ヘッド２１の螺旋溝２４にライフル管１の螺旋リブ４が入り込むと、後端側からケーブル１１を介してプローブ本体２０をライフル管１内に挿入するにつれて、プローブ本体２０は螺旋リブ４及び螺旋溝２４の形状に従って回転しながら前進していく。
【００４１】
ここで上述のように、ヘッド２１には円筒外周面２３及び螺旋溝２４が形成されているため、ヘッド２１の外面２２形状はライフル管１の内面形状に対応した形状とされている。したがって、ヘッド２１がライフル管１内を前進する際には、ヘッド２１がライフル管１の内面形状に追従して回転することで、ヘッド２１の外面２２とライフル管１の内面２との対応関係が維持される。これにより、ヘッド２１を前進させる際におけるヘッド２１の外面２２とライフル管１の内面２との隙間の寸法を少量かつ一定とすることができる。
【００４２】
したがって、一対のコイル３０によるライフル管１の内面２の減肉等の欠陥の検出性を向上させることができる。また、プローブ本体２０の挿入速度、即ち、軸線Ｏ方向の送り量を調整することで、円滑な検査を行うことが可能となる。
【００４３】
また、プローブ本体２０をライフル管１に挿入させると、スタビライザ５０の外面２２の板バネ５３がライフル管１の内面２の螺旋リブ４に弾性的に当接する。本実施形態では、スタビライザ５０の外面２２は、軸線Ｏを含む断面で少なくとも３か所が螺旋リブ４に当接する。これにより、軸部及びこれに一体とされたヘッド２１をライフル管１の中心に調心することができ、ライフル管１とプローブ本体２０との同軸性を担保することができる。
これにより、ヘッド２１の姿勢を適切に維持することができるため、ヘッド２１が不用意に傾いてしまい欠陥検出性に影響を及ぼすことを回避できる。そのため、ヘッド２１の外面２２とライフル管１の内面２との間のギャップをより確実に少量かつ一定とすることができる。
【００４４】
さらに本実施形態では、スタビライザ５０は軸受４１を介してプローブ本体２０に対して相対回転可能とされている。そのため、スタビライザ５０は、ライフル管１の螺旋リブ４の形状にしたがってプローブ本体２０に対して自由に相対回転することができる。これによって、スタビライザ５０によるプローブ本体２０の調心性をより向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ライフル管
２    内面
３    円筒内周面
４    螺旋リブ
５    外周面
６    凹溝
１０  渦電流探傷プローブ
１１  ケーブル
１２  スリップリング
２０  プローブ本体
２１  ヘッド
２２  外面
２３  円筒外周面
２４  螺旋溝
２５  コイル用溝
３０  コイル
３１  第一軸部
３２  第二軸部
４１  軸受
５０  スタビライザ
５１  固定部
５２  弾性部
５３  板バネ
５４  スリット
１００       配管設備
Ｏ    軸線
【図１】
2020144083.tif 000003
【図２】
2020144083.tif 000004
【図３】
2020144083.tif 000005
【図４】
2020144083.tif 000006