(57)【要約】【課題】交流電位差法による亀裂探傷方法において、複数箇所の電位差を効率よく測定し、亀裂の性状を容易に把握できるようにする。【解決手段】２つの探触子の組み合わせ（平板２１，２１’の凸部２１１，２１１’の組み合わせ）を、回転体（平板２１，２１’）の周方向に沿って当該回転体の周縁から遠心方向に突出させて間隔をおいて複数配置し、回転体を交流電圧が入力された被測定物４０の表面に沿って移動させることにより、２つの探触子の組み合わせを被測定物４０に順次接触させ、被測定物４０に接触した際の２つの探触子間の電位差を順次測定するようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電位差法により被測定物の亀裂を探傷する方法において、
２つの探触子の組み合わせを、回転体の周方向に沿って当該回転体の周縁から遠心方向に突出させて間隔をおいて複数配置し、
前記回転体を、交流電圧が入力された前記被測定物の表面に沿って移動させることにより、前記２つの探触子の組み合わせを前記被測定物に順次接触させ、接触した際の前記２つの探触子間の電位差を順次測定するようにする
ことを特徴とする交流電位差法による亀裂探傷方法。
【請求項２】
請求項１に記載の交流電位差法による亀裂探傷方法であって、
前記回転体は、その周縁に沿って複数の凸部が形成された略円盤状の第１及び第２の平板を平行かつ同軸に連結した構造を有し、
前記第１の平板の前記凸部を、前記組み合わせを構成する一方の前記探触子とし、
前記第２の平板の前記凸部を、前記組み合わせを構成する他方の前記探触子とする
ことを特徴とする交流電位差法による亀裂探傷方法。
【請求項３】
請求項１に記載の交流電位差法による亀裂探傷方法であって、
前記探触子の組み合わせを前記回転体の周方向に沿って等間隔で配置したこと
を特徴とする交流電位差法による亀裂探傷方法。
【請求項４】
交流電位差法による亀裂探傷方法に用いるプローブ体であって、
２つの探触子の組み合わせが、その周方向に沿ってその周縁から遠心方向に突出させて間隔をおいて複数配置された回転体を備え、
前記回転体は、その周縁に沿って複数の凸部が形成された略円盤状の第１及び第２の平板を平行かつ同軸に連結した構造を有し、
前記第１の平板の前記凸部を、前記組み合わせを構成する一方の前記探触子とし、
前記第２の平板の前記凸部を、前記組み合わせを構成する他方の前記探触子とする
ことを特徴とする亀裂探傷方法に用いるプローブ体。
【請求項５】
請求項４に記載のプローブ体であって、
前記第１の平板と前記第２の平板とを連結する軸部材と、
前記第１の平板と前記第２の平板とを前記軸部材の所定位置に固定する固定具と
を備えることを特徴とするプローブ体。
【請求項６】
請求項４に記載のプローブ体であって、
前記回転体に接続され、前記回転体を回転可能に支持する棒状の支持部を備える
ことを特徴とするプローブ体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電位差法による亀裂探傷方法、及びプローブ体に関し、とくに被測定物における複数箇所の電位差を迅速かつ容易に測定できるようするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備の蒸気タービン車室等の金属製品の表面付近にできた亀裂の深さを測定し探傷する方法として、交流電位差法が知られている。交流電位差法は、検査対象物表面の広い範囲に交流電流を流し、健全な部分と亀裂が発生している部分との電位差の比（以下、単に「電位差比」という）に基づき、亀裂の深さを推定する方法である。具体的には、あらかじめ亀裂深さと電位差比の関係（マスターカーブ）を求めておく。そのマスターカーブを基に、測定される電位差から亀裂深さを算出する。この測定及び算出を繰り返すことにより被測定物の亀裂断面形状を把握する。
【０００３】
交流電位差法を利用するものとして、例えば特許文献１には、電位差法により求めた計測データを各種寸法に換算する際の精度を向上させ、その際の演算処理を単純化し、校正操作の容易化を図るべく、亀裂が存在する厚さＴの導電性試料に一定電流を流した時に生じる亀裂部の電圧降下をＥとし、亀裂Ｋが無い部位の電圧降下をＥ０とした時の亀裂深さａに対する電位差比の変化を校正近似式Ｅ／Ｅ０＝１＋ｆ（ａ）／（Ｔ−ａ）として表し、この校正近似式に基づき電位差比Ｅ／Ｅ０と亀裂深さａの関係を校正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１１５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の交流電位差法による測定システムでは、一回の測定操作で取得可能な被測定物の電位は被測定物の一点のみである。このため、亀裂の最深部や断面形状といった被測定物の所定範囲におけるブロードな亀裂の性状を把握しようとする際は、プローブの位置決めと電圧測定という操作を交互に繰り返し手動で行う必要があり、煩雑であった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、被測定物における複数箇所の電位差を迅速かつ容易に測定することが可能な、交流電位差法による亀裂探傷方法、及びプローブ体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】
上記目的を達成するための、本発明のうちの一つは、
交流電位差法により被測定物の亀裂を探傷する方法であって、
２つの探触子の組み合わせを、回転体の周方向に沿って当該回転体の周縁から遠心方向に突出させて間隔をおいて複数配置し、
前記回転体を、交流電圧が入力された前記被測定物の表面に沿って移動させることにより、前記２つの探触子の組み合わせを前記被測定物に順次接触させ、接触した際の前記２つの探触子間の電位差を順次測定するようにする。
【０００８】
本発明によれば、交流電位差法による亀裂探傷に際し、被測定物における複数箇所の電位差を迅速かつ容易に測定することができる。このため、亀裂の性状を迅速かつ容易に把握することができる。
【０００９】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の検査装置及び検査システムによれば、交流電位差法による亀裂探傷方法において、複数箇所の電位差を効率よく測定し、亀裂の性状を迅速かつ容易に把握することできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プローブ体１０の外観を示す図である。
【図２】平板２１、２１’の平面図である。
【図３】亀裂探傷システム３の一例を示す図である。
【図４】計測装置５０のブロック図である。
【図５】分析装置６０のブロック図である。
【図６】測定電圧を蓄積する際の測定者の操作手順を説明するフローチャートである。
【図７】電圧測定の流れを表すフローチャートである。
【図８】計測装置５０に蓄積されたデータの一例を示す図である。
【図９】平板２１、２１’の他の形態を示す平面図である。
【図１０】基準値（マスターカーブ）の一例を示す図である。
【図１１】分析装置６０が出力する亀裂の性状を示すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図１に実施形態として説明する交流電位差法による亀裂探傷方法に用いるプローブ体１０の側面図を示している。同図に示すように、このプローブ体１０は、金属等の導電性の素材からなる同一形状の２つの平板２１、２１’（回転体）と、これら２つの平板２１、２１’を連結する、樹脂等の絶縁性の素材からなる円筒状の軸部材２２とを備えている。
【００１３】
２つの平板２１、２１’は、夫々、軸部材２２に平行かつ同軸に所定間隔離間させて、軸部材２２の長手方向にいずれもスライド可能に固定されている。２つの平板２１、２１’の中央部は、軸部材２２の外径に合わせた貫通孔(符号なし）が形成されており、この穿孔部に軸部材２２を嵌装して螺子やナット等の締結具２５により軸部材２２の所定位置に固定されている。尚、平板２１、２１’と軸部材２２との間の滑りを防ぐべく、平板２１、２１’と軸部材２２とはキー溝を介して結合されている。
【００１４】
軸部材２２の中央部付近には、軸部材２２の長手方向に対して略直角の方向に延びる円筒状の支持部２３が結合されている。支持部２３は、当該支持部２３の端部付近に内蔵されているベアリング機構２３１を介して軸部材２２と結合されている。尚、軸部材２２と同様に支持部２３も樹脂等の絶縁性の素材を用いて構成されている。
【００１５】
平板２１、２１’には、夫々、軸部材２２の中空内部を貫通するリード線３１，３１’が電気的に接続されている。リード線３１，３１’は、支持部２３のベアリング機構２３１付近に導かれた後、ベアリング機構２３１に併設されたブラシ機構２３２，２３２’を介して支持部２３の中空内部を通るリード線３２，３２’に電気的に接続されている。リード線３２，３２’の他端は、支持部２３の内部を通って支持部２３の側面もしくは端面の所定位置から外部に引き出されている。以上の構成において、平板２１、リード線３１、及びリード線３２からなる電気系統と、平板２１’、リード線３１’、及びリード線３２’からなる電気系統とは電気的に絶縁されている。
【００１６】
図２に平板２１、２１’の平面図を示している。同図に示すように、平板２１、２１’には、その周縁に沿って所定間隔をおいて略三角形状の凸部２１１，２１１’が複数形成されている。尚、凸部２１１，２１１’は、夫々、平板２１、２１’を回転軸に沿って回転させた場合に夫々の頂部が同一の軌跡を描くように形成されている。
【００１７】
軸部材２２に固定された状態において、平板２１、２１’は、夫々に設けられている凸部２１１，２１１’が回転軸２２の軸方向から眺めた場合に丁度重なるように対向させて配置されている。後述するように、対向する凸部２１１，２１１’の各組み合わせは、交流電位差法による亀裂探傷に用いる探触子（測定電圧を取得するための電極の組み合わせ）として機能する。
【００１８】
＜システム構成＞
図３は以上に説明した構造を有するプローブ体１０を用いて構成した、交流電位差法により被測定物４０の亀裂探傷を行う亀裂探傷システム３の一例である。同図に示すように、この亀裂探傷システム３は、前述したプローブ体１０、プローブ体１０から引き出されたリード線３２，３２’が接続される計測装置５０（データロガー）、及び計測装置５０と通信可能に接続する分析装置６０（コンピュータ）を備えている。
【００１９】
同図に示すように、計測装置５０は、リード線３２，３２’が接続される入力端子５１、測定電圧入力制御スイッチ５１１、被測定物４０に入力する交流電圧が出力される交流電圧出力端子５２、交流電圧出力制御スイッチ５２１、及び後述する下限閾値を調節するための閾値電圧調節つまみ５２２を備えている。交流電圧出力端子５２には、交流電位差法による測定時に必要となる交流電圧を被測定物４０に供給するリード線４２，４２’が接続される。リード線４２，４２’の他端は、亀裂探傷を行う領域を挟むように被測定物４０の所定位置４１、４１’に接続される。
【００２０】
尚、プローブ体１０及び計測装置５０の夫々にデジタル無線通信を行う無線通信モジュールを設け、プローブ体１０から計測装置５０への計測値の伝送を、リード線３２，３２’を用いた有線方式に代え無線方式で行うようにしてもよい。通信方式は、例えば特定小電力無線、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，ＩｒＤＡ等を用いる。このようにプローブ体１０から計測装置５０への計測値の伝送を無線方式とすることで、リード線４２，４２’を流れる交流電流の影響を受けにくくなり、有線方式に比べて測定精度を向上させることができる。
【００２１】
図４に計測装置５０のブロック図を示している。同図に示すように、計測装置５０は、演算処理部５４、記憶部５５、電圧増幅部５６、接触判定部５７、交流電圧生成部５８、及び通信部５９を備えている。尚、同図に示す各機能は、計測装置５０が備えるハードウエアの機能により、もしくは計測装置５０に備わるＣＰＵが、メモリから各種プログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００２２】
同図に示す演算処理部５４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を用いて構成される。記憶部５５には、演算処理部５４によって実行されるプログラムやデータが格納される。電圧増幅部５６は、入力端子５１から入力される測定電圧を増幅し、増幅した測定電圧を演算処理部５４及び接触判定部５７に入力する。
【００２３】
接触判定部５７は、凸部２１１，２１１’の１つの組み合わせのみ（２つの探触子のみ）が被測定物４０に同時に接触しているか否かを判定し、その結果を示す信号を演算装置５４に入力する。交流電圧生成部５８は、交流電位差法による電圧の測定に際し、被測定物４０に入力する交流電圧を生成する。通信部５９は、分析装置６０との間でデータ通信を行う。
【００２４】
図５に分析装置６０のブロック図を示している。同図に示すように、分析装置６０は、通信部６１、基準値記憶部６２、及び亀裂性状分析部６３を備えている。尚、同図に示す各機能は、分析装置６０が備えるハードウエアの機能により、もしくは分析装置６０に備わるＣＰＵが、メモリから各種プログラムを読み出して実行することにより実現される。
【００２５】
通信部６１は、計測装置５０との間で通信を行う。基準値記憶部６２は、電圧（電位差比）と亀裂深さとの相関関係を予め記憶している。亀裂性状分析部６３は、基準値記憶部６２によって保持されている情報（データ）に基づき亀裂の性状分析に関する処理を行う。
【００２６】
＝計測方法＝
＜測定電圧の蓄積＞
次に、以上に説明した亀裂探傷システム３を用いて行われる被測定物４０の亀裂探傷方法について説明する。
【００２７】
亀裂探傷に際しては、まず測定者がプローブ体１０を操作して探触子間の電圧（２つの探触子（凸部２１１，２１１’の１つの組み合わせ）のみが被測定物４０に接触している場合における平板２１、２１’間の電圧）を測定電圧として計測装置５０に蓄積する。
【００２８】
図６は、図３に示した亀裂探傷システム３を用いて計測装置５０に測定電圧を蓄積する際の手順を説明するフローチャートである。以下、同図とともに測定電圧を計測装置５０に蓄積する手順について説明する。
【００２９】
まず測定者は計測装置５０の交流電圧出力制御スイッチ５２１をオンにする。これにより計測装置５０の交流電圧出力端子５２から被測定物４０に交流電圧の供給が開始される（Ｓ６１１）。
【００３０】
続いて測定者は測定電圧入力制御スイッチ５１１をオンにして電圧測定を開始する（Ｓ６１２）。ここで測定に際し、測定者は、プローブ体１０の支持部２３を持ってプローブ体１０を被測定物４０に押し当てる。そして測定者は、２つの平板２１，２１’の凸部２１１，２１１’の組み合わせ（探触子のペア）を被測定物４０に順次接触させて２つの平板２１，２１’を回転させつつ、プローブ体１０を交流電圧が入力された被測定物４０の表面に沿って移動させる（Ｓ６１３）。
【００３１】
被測定物４０の表面の測定対象となる所定範囲を移動させた後、測定者はプローブ体１０を被測定物４０から離脱させる（Ｓ６１４）。そして測定電圧入力制御スイッチ５１１及び交流電圧出力制御スイッチ５２１を順次オフにする（Ｓ６１５，Ｓ６１６）。計測装置５０への測定電圧の蓄積は以上のようにして行われる。
【００３２】
次に測定者により以上の操作が行われる際に計測装置５０が行う処理について図７に示すフローチャートとともに説明する。
【００３３】
Ｓ６１２において測定電圧入力制御スイッチ５１１をオンにされると、計測装置５０の演算処理部５４は内部変数である計測点番号ｎを初期化（ｎ＝０）する（Ｓ７１１）。ここで計測点番号ｎとは、測定電圧を記憶部５５に格納する際にその測定電圧毎に付与される識別子が格納される変数である。
【００３４】
続いて測定者によりプローブ体１０の移動が開始されると（Ｓ６１３）、凸部２１１，２１１’の組み合わせ（探触子のペア）の一つが被測定物４０に接触し、入力端子５１に電圧が入力される。
【００３５】
入力端子５１に入力された電圧は、電圧増幅部５６によって増幅された後、接触判定部５７、及び演算処理部５４に入力される（Ｓ７１２）。接触判定部５７は、入力された電圧に基づき、探触子（凸部２１１，２１１’）が、被測定物４０に正しく接触しているか否か（２つの探触子のみが被測定物４０に接触しているか否か）を判定する（Ｓ７１３）。
【００３６】
ここで探触子が被測定物４０に正しく接触しているか否かの判定は、例えば電圧増幅部５６から入力される電圧が、予め設定された下限閾値以上であるか否かを判定することにより行う。尚、下限閾値は、例えば計測装置５０が備える閾値電圧調節つまみ５２２を調節することによって適切な値に設定される。
【００３７】
Ｓ７１３において、探触子が被測定物４０に正しく接触していないと判定した場合には（Ｓ７１３：ＮＯ）、Ｓ７１２に戻る。一方、探触子が被測定物４０に正しく接触していると判定した場合には（Ｓ７１３：ＹＥＳ）、接触判定部５７はその旨を演算処理部５４に通知する。
【００３８】
Ｓ７１４では、上記通知を受けた演算処理部５４が電圧増幅部５６から入力された電圧を測定電圧として記憶部５５に格納する。尚、記憶部５５に格納される測定電圧には計測点番号ｎに設定されている値が付与される。Ｓ７１５では、演算処理部５４が計測点番号ｎに１を加える。
【００３９】
Ｓ７１２〜Ｓ７１５の処理は、プローブ体が被測定物４０から離脱（Ｓ６１４）されるまで繰り返され、プローブ体１０の移動（Ｓ６１３）とともに凸部２１１，２１１’の組み合わせ（探触子のペア）が被測定物４０に順次接触するごとに測定電圧が記憶部５５に蓄積される。図８に記憶装置５０の記憶部５５に蓄積される測定電圧の一例を示す。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態の亀裂探傷システム３によれば、プローブ体１０を被測定物４０の表面に沿って移動させることにより測定電圧を連続して簡単かつ迅速に取得することができる。
【００４１】
尚、２つの平板２１，２１’の凸部２１１，２１１’の組み合わせ（探触子のペア）を設ける間隔を平板２１，２１’の周方向に沿って等間隔としておけば、測定者は被測定物４０の表面の所定間隔ごとの測定電圧を容易に取得することができる。
【００４２】
凸部２１１、２１１’の先端を鋭利な形状とすれば、接触時に凸部２１１、２１１’が被測定物４０の表面で滑るのを防ぐことができる。また凸部２１１、２１１’の先端を鋭利な形状とすれば、当該表面が酸化皮膜に覆われている場合でも、凸部２１１、２１１’を被測定物４０に確実に電気的に接続させることができる。
【００４３】
前述した下限閾値は、例えばいずれの探触子も被測定物４０に接触していない場合、１つの探触子のみが接触している場合、３つ以上の探触子が被測定物４０に接触している場合の夫々の場合における電圧を測定することにより決定するようにしてもよい。また下限閾値に加えて上限閾値を設け、入力された電圧が所定の範囲内にあるか否かを判定することにより、探触子が正しく接触しているか否かの判定を行うようにしてもよい。
【００４４】
２つの探触子のみが接触している状態をより精度よく検出するために、例えば図９に示すように、凸部２１１，２１１’の近傍のみを導電性の素材で構成し、平板２１，２１’については絶縁体を用いて構成し、各凸部２１１，２１１’にリード線２１２、２１２’を結線し、各凸部２１１，２１１’の組み合わせについて電圧をリアルタイムに監視し、凸部２１１，２１１’の組み合わせ、即ち探触子の接触状態を判定するようにしてもよい。このようにすることで、探触子の接触状態をより正確に判定することができる。
【００４５】
＜亀裂の性状分析＞
記憶装置５０に蓄積された測定電圧は、通信部５９を介して分析装置６０に随時転送され、分析装置６０において亀裂の性状（亀裂の深さ、亀裂の長さ等）について分析がなされる。分析装置６０の基準値記憶部６２は、探触子から入力される電圧と被測定物４０の亀裂深さの関係を基準値（マスターカーブ）として記憶しており、記憶装置５０から送られてくる測定電圧を、上記基準値と照合して被測定物４０の亀裂の性状を分析する。図１０に基準値記憶部６２が記憶している基準値の一例を示す。
【００４６】
分析装置６０の亀裂性状分析部６３は、記憶装置５０から送られてくる測定電圧を、上記基準値と照合して被測定物４０の亀裂の性状を分析する。亀裂性状分析部６３は、例えば各測定電圧から求まる亀裂の深さと、平板２１、２１’に設けられている凸部２１１，２１１’の間隔から求まる、測定電圧を取得した部位間の距離との関係をプロットしたグラフを出力（表示又は印刷）する。また亀裂性状分析部６３は、上記プロットに基づき亀裂の深さと距離との関係を示す近似式を求め、例えば図１１に示すグラフを出力する。測定者は、分析装置６０から出力される情報に基づき、亀裂の性状を迅速かつ容易に知ることができる。
【００４７】
以上、本発明の実施に係る探傷方法について説明してきたが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  プローブ体
２１、２１’  平板
２１１、２１１’  凸部
２１２、２１２’  リード線
２２  軸部材
２３  支持部
２３１  ベアリング機構
２３２、２３２’  ブラシ機構
２５  締付具
３１、３１’  リード線
３２、３２’  リード線
４０  被測定物
４１、４１’  リード線と被測定物との接触点
４２、４２’  リード線
４３  亀裂
５０  計測装置
５１  入力端子
５１１  測定電圧入力制御スイッチ
５２  交流電圧出力端子
５２１  交流電圧出力制御スイッチ
５２２  閾値電圧調節つまみ
６０  分析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010230320.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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