(57)【要約】      （修正有）【課題】本技術は、低周波電磁誘導法を利用して、検査モジュールを被検査物の外表面を走査させて、腐食欠陥、特に腐食欠陥の大きさと深さを定量的かつ高精度に測定・評価できる腐食欠陥測定装置を提供する。【解決手段】該構造体Ｈの外表面を走査する走行体１０を備え、該走行体１０が、マグネット輪を備えた車輪を有する２つの走行体本体１１と、該走行体本体１１同士を接続する支持フレーム２０とを備え、低周波電磁誘導により被構造物の欠陥を検査する複数個の検査モジュール１が略円弧状に連接され、かつ該支持フレーム２０に接続されており、走行本体１１を該構造体Ｈの外表面に吸着させた状態で走行させることで、検査モジュール１で該構造体Ｈの欠陥を測定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料で作られた構造体の欠陥を測定する低周波電磁誘導式の欠陥測定装置であって、
該構造体の外表面を走査する走行体を備え、
該走行体が、マグネット輪を備えた車輪を有する２つの走行体本体と、該走行体本体同士を接続する支持フレームとを備え、
低周波電磁誘導により被構造物の欠陥を検査する複数個の検査モジュールが、略円弧状に連接され、かつ該支持フレームに接続されていることを特徴とする低周波電磁誘導式の欠陥測定装置。
【請求項２】
請求項1記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、
該支持フレームが該走行体本体に角度調整部を介在して接続されていることを特徴とする低周波電磁誘導式の欠陥測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、
該検査モジュールが、ばね部材によって該支持フレームに接続されていることを特徴とする低周波電磁誘導式の欠陥測定装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか1つに記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、
各走行体にモータが取り付けられ、各モータを独立して制御するコントローラに接続されていることを特徴とする低周波電磁誘導式の欠陥測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか1つに記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、
磁性材料で作られた構造体が円筒状の被検査物であり、該複数個の検査モジュールが該被検査物の外径に応じた円弧状に連結部材で連結され、両端部の検査モジュールが支持フレームに接続されていることを特徴とする低周波電磁誘導式の欠陥測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低周波電磁誘導法によって、磁性材料で作られた構造体の欠陥、特に配管の腐食欠陥を測定する低周波電磁誘導式の欠陥測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強磁性体で作られた構造体の欠陥を、検出・評価しようとすると、直接構造体の内部を測定することが難しい場合や、またできるとしても多大な手間や費用がかかる場合が多い。そこで、構造体の外面からの測定によって、構造体の内部の欠陥を、検出・評価する方法として、超音波探傷法が一般的には用いられており、例えば、鋼材の内部や表面に存在する欠陥を、超音波探触子を複数個並設してマルチチャネルで超音波探傷を行うものが知られている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１で示すような超音波探傷法には、探触子を当てる面の錆やごみなどの異物、場合によっては塗膜を除去するという下地処理が必要であり、測定にあたって手間がかかるという問題がある。また、測定対象との間に、接触媒質が必要であり、さらに、測定個所がピンポイントになる（特許文献１では、超音波探触子を複数個並設することによって、この欠点に対処している）などの問題点がある。
【０００３】
これに対して、電磁誘導法を用いた構造体の欠陥測定技術が提案されている（特許文献２、３）。特許文献２では、被検査物を磁化し、被検査物の内部欠陥部から表面に漏洩する磁束を磁場検出器により検出し、その磁場検出器の出力信号を、被検査物が受ける磁化力で補償した後に分岐し、一方を微分処理して急峻な波形とし、他方を積分処理して低周波数のノイズ成分を除き、それから微分処理した信号と積分した信号を合成し、その合成信号の波形から欠陥探傷の評価を行うようにしている。
【０００４】
また、特許文献３では、低周波電磁誘導法で構造体の腐食欠陥等を検査するものであって、腐食減肉部の検出および残肉厚を算出するために、強磁性体でつくられた被検査物の外面を走査させることによって、磁束検出コイルにて検出データの収集を行い、位相検波処理基準となる信号を乗算した後、フィルタリング処理を行い、座標変換先に求めたベクトル座標の座標変換すなわち座標軸の回転を行い、減肉部を検出し、欠陥径を推定し、各チャンネル間の減衰の仕方（傾き）から欠陥径の推定を行うようにしている。
【特許文献１】特許３２２８１３２号公報
【特許文献２】特開平０７−０７２１２２号公報
【特許文献３】特開２００６−２０８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２や３で示される方法は、超音波探傷法のように、探触子（検査モジュール）をあてる面の錆やごみなどの異物、または塗膜を除去する必要はなく、構造体の腐食欠陥の大きさと深さを測定・評価できるよう点で優れている。
【０００６】
しかし、特に、特許文献２や３は、電磁誘導により磁場漏洩を利用した測定探傷の技術を開示しているが、これらの技術をプラントに設置された配管等のようなものに適用しようとした際に、問題が生じる。即ち、複数の検査モジュールを配管の外表面全周にリング状に配置して配管の軸方向に走査させようとした場合、配管の外表面に設けられた突起や連結部分が、これらが測定装置の走査の妨げとなり、検査できない。そのために、配管をわざわざ外して検査する必要があるなどの煩わしさがある。
【０００７】
一方、部分的に円弧状に複数の検査モジュールを配置して、部分的に検査しようとしても、具体的に検査モジュールを配管の外周に取り付ける技術、走査させる技術が確立されてなく、具体化されてない状況下にある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、低周波電磁誘導法を利用して、検査モジュールを構造体（被検査物）の外表面を走査させて、腐食欠陥、特に腐食欠陥の大きさと深さを定量的かつ高精度に測定・評価できる腐食欠陥測定装置を提供することにある。特に、被検査物の外表面に対して、複数の検査モジュールを被検査物の外周に部分的に円弧状に配置して、被検査物の軸方向に検査モジュールを走査して検査できる測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明の請求項1では、磁性材料で作られた構造体の欠陥を測定する低周波電磁誘導式の欠陥測定装置であって、該構造体の外表面を走査する走行体を備え、該走行体が、マグネット輪を備えた車輪を有する２つの走行体本体と、該走行体本体同士を接続する支持フレームとを備え、低周波電磁誘導により被構造物の欠陥を検査する複数個の検査モジュールが、略円弧状に連接され、かつ該支持フレームに接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２は、請求項1記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、該支持フレームが該走行体本体に角度調整部を介在して接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３は、請求項１または２記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、該検査モジュールが、ばね部材によって該支持フレームに接続されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４は、請求項１ないし３のいずれか1つに記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、各走行体にモータが取り付けられ、各モータを独立して制御するコントローラに接続されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５は、請求項１ないし４のいずれか1つに記載の低周波電磁誘導式の欠陥測定装置において、
磁性材料で作られた構造体が円筒状の被検査物であり、該複数個の検査モジュールが該被検査物の外径に応じた円弧状に連結部材で連結され、両端部の検査モジュールが支持フレームに接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１では、構造的に被検査物である配管が密集した場所でも少ないクリアランスで探傷できる。検査モジュールをあてる面の錆やごみなどの異物、または塗膜を除去する必要はなく、板厚に並行して検出される圧延された介在物やラミネーションは、ノイズとして無視できるので、重大欠陥と誤認する恐れが無い。
【００１５】
請求項２では、被構造体の外表面に対して、走行体を確実に垂直方向に接地でき、この状態で安定して走行させることができるので、コンパクトな装置で、正確に欠陥を測定できる。
【００１６】
請求項３では、検査モジュールが外表面に接触する方向に強いられるので、構造体の欠陥を確実に検査できる。
【００１７】
請求項４では、遠隔操作で探傷できるので、足場の設置等を最小限に抑えることができる。走行体を、被検査体の外表面上を、高精度で確実に走行させることができ、かつ走行体の速度や方向の制御が容易に行える。
【００１８】
請求項５では、構造的に被検査物である配管が密集した場所でも少ないクリアランスで探傷できる。さらに、円筒管の外径に応じて、検査モジュールの円弧状を調整できるので、調整が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、検査モジュールの構成図を示す。図1において、被検査物Hの内部欠陥Kを測定する検査モジュール１は、被検査物Hを磁化する磁路を有する断面略コ字状の磁化体２と、磁化体２から漏洩する漏洩磁束を遮断する磁気シールド３を備え、磁気シールド３内に検出コイル４が設けられている。５は、磁化体２を磁化させる磁化コイルを示す。図２に示すように、磁化体２の外側に前後に２つのローラ６が設けられている。
【００２０】
検出コイル４は４個設けられ、２つをセットとして出力する２チャンネルになっている。検査モジュール１は、１６個が並べて設けられており、１６個×２チャンネルで、３２チャンネルになっている。
【００２１】
検査モジュール１は、図２〜図３に示すように、１６個の検査モジュール１が連結部材７で連結されて、略円弧状に配設される。図３に示すように、被検査物Ｈの大きさ（直径）に合わせた連結部材７を用意して、検査モジュール１を連結することで、図３（Ａ）、図３（Ｂ）のように、被検査物Ｈの直径に合わせて、複数の検査モジュール１を所定の円弧状態に配設できる。なお、この実施形態では、連結部材７を取り替えて、複数の検査モジュール１で形成する円弧状の径を変更しているが、連結部材に複数の孔を設ける、或いは長孔を設ける等によって、連結部材を取り替えずに、径を変更するようにしても良く、他の手段で径を変更するようにしても良い。
【００２２】
図４〜図６に基づいて、更に詳細構造を説明する。走査体１０が上記検査モジュール１を支持している。走査体１０は、被検査物Ｈの軸方向に走査する２つの走行本体１１とこの走行本体１１を接続する円弧状の支持フレーム２０とを備える。走行本体１１は、断面略コ字状の枠体１２を備える。枠体１２の中に、両側にマグネット輪１４を備えた車輪１３が回転可能に軸支されて配設されている。両マグネット輪１４が被検査物Hの外面に強力に吸着されることで、車輪１３が正確に被検査物Hに垂直に接地するようになっている。特に、後で詳細に説明する角度調整部３０によって、両走行本体は支持フレーム２０に連結されているので、確実に垂直に立設できるようになっている。
【００２３】
枠体１２の外側にモータ１５が取り付けられている。モータ１５に減速機構１６が接続され、この減速機構１６にプーリ１７接続され、車輪１３に軸にプーリ１９が接続され、プーリ１７とプーリ１９間にタイミングベルトが掛け渡されている。モータ１５の回転力が、減速機構１６、プーリ１７、タイミングベルト１８、プーリ１９を通じて、車輪１３に伝えられるようになっている。
【００２４】
支持フレーム２０は、検査モジュール１を取り囲むように矩形状の枠体からなり、被検査物Hの直径に合わせた円弧状に形成されている。支持フレーム２０の短辺２０ａが角度調整部３０を介して走行本体１１に接続されている。短辺２０ａの内側面に、バネ部材２１を介して両側の検査モジュール１が接続され、両側の検査モジュール１を両側に引っ張るようにして、検査モジュール１全体が被検査物Ｈの外表面に接触する方向に強いるようになっている。なお、長辺２０ｂ、２０ｂの途中に、長辺２０ｂ、２０ｂが被検査物Ｈの表面に接触するガイド用に数箇所に滑車を設けても良い。バネ部材２１は、両側の検査モジュール１を外側に引っ張るように設けているが、外側の検査モジュール１に限らず、他の検査モジュール１を引っ張るように設けても良い。また、バネ部材でなく、単に接続部材としても良い。なお、支持フレーム２０は非検査物Hの直径に合わせて数種類用意し、被検査物Hの直径に合わせたものを、走行本体１１に接続するようになっている。他の方法で、支持フレーム２０の円弧状の直径を変更するようにしても良い。また、支持フレーム２０は円弧状に形成しているほうがコンパクトであるが、両走行本体１１が被検査物の外表面に垂直に立設できればよいものであり、他の形状にしてもよい。
【００２５】
図６〜図９により、角度調整部３０の詳細構造を説明する。角度調整部３０は以下のように構成されている。枠体１２に固定されたブラケット３１に、回転軸３２によって、取付部材３３が角度調整可能に取り付けられている。この取付部材３３は、支持フレーム２０の短辺２０ａに固定されている。取付部材３３に取り付けられた取付片部３４に開口した長孔状の貫通孔３５にねじ部材３６が貫通して設けられている。取付片部３４は、ねじ部材３６の雄ネジに螺合するナット４１とワッシャ４２に挟み込まれている。ねじ部材３６の先端は、軸部材３７に溶着されている。軸部材３７は、ブラケット３１内に回転可能に配設されている。工具（図示省略）で、ナット４１を緩めて、両方のナット４１を矢印方向に回転すると、図７の状態から図８の状態になり、ブラケット３１と取付部材３３との角度が変更される。角度調整部３０によって、ブラケット３１と取付部材３３との角度が変更されることで、走行本体１１が支持フレーム２０に対して、角度調整の自由度を持っているので、支持フレーム２０の取り付け状態に対して、走行本体１１を被検査物Hに対して確実に垂直（半径方向）に立設させることができる。なお、軸部材３７が回転可能になっているとともに取付片部３４の貫通孔３５が長孔状に開口しているので、ブラケット３１と取付部材３３との角度が変更された場合でも、確実に位置決めされて保持される。なお、角度調整部３０は、この構造に限られるものではなく、他の構造でも良い。
【００２６】
図１０は、一方の走査体１０とコントローラ４０との接続状態を示す。このコントローラ４０には、図示を省略しているが、他方の走査体１０も接続されている。このコントローラ４０で、両走査体１０の移動を制御できるようになっている。２つの走査体１０のモータ１５が、それぞれ配線３９でコントローラ４０に繋がっている。コントローラ４０に設けた操作部（図示省略）を作業者が操作することで、両走査体１０をそれぞれ別々に独立して制御できる、即ち、前回転と後回転の切替、速度変更をできるので、両走査体１０の向きを変更したり、向きを修正したりすることが容易にできる。配線３９でコントローラ４０に接続したが、無線としても良い。
【００２７】
また、実際の作業では、被検査物Ｈの下側に、検査モジュール１及び走査体１１を立設させて走行させる際には、被検査物Ｈから外れて落下した際に損傷を防止するために、マットなどを敷設するようにしている。
【００２８】
検査モジュール１で測定したデータの処理について説明する。被検査物Ｈの外表面を走査した際に、図１２に示すように、ＰＨＡＳＥ（位相値）出力とＬｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）出力が各検査モジュール（この実施形態では１６本の検査モジュール）毎に出力して表示される。図１１は、測定した出力を３次元に編集して、画像表示したものを示す。図１１では、３Ｄ画像で欠陥部分が山のように突出して見られる。
【００２９】
図１２において、各横線は、１６個の検出モジュール１の走行状態を示している。最初に、ＰＨＡＳＥ（位相値）で、振れた状態からピーク値を求める。この図１２では、１２．６４となっている。次に、ＰＨＡＳＥの何本のチャンネルが振れているかを、Ｌｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）で求める。ピーク値に対して、半分以上振れているものを振れているとして判断する。この図１２では、ピーク値の半分（６．３２）以上を振れているチャンネルとして判断するので、９本である。
【００３０】
求めたＰＨＡＳＥの値と振れた本数（９本）を、図１３に示す較正曲線に当てはめて、欠陥の評価を行う。ＰＨＡＳＥが１２．６４で、振れた本数が９本であるので、図１３では、印Ａの位置となる。即ち６０％減肉の曲線上にある。そのために、この欠陥は、６０％減肉であると評価する。即ち、６０％の深さの欠陥が存在すると判断する。
【００３１】
また、仮に振れた本数が１０本である場合には、６０％減肉と４５％減肉の中間で、位置的にはやや６０％減肉寄りであるので、５５％減肉として評価する。このようにして、各欠陥について評価を行い、全ての欠陥について評価する。なお、図１３の各曲線は、予め欠陥の大きさや深さが解ったものをこの欠陥測定装置で測定して求めた校正曲線を示す。
【００３２】
ＰＨＡＳＥ出力とＬｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）出力の２つの出力データから腐食欠陥信号を判断するので、溶接跡やリフトオフ信号（検出モジュールのセンサーが被検出物の外表面から離れた場合を示す信号）のノイズ等を明確に区別することが可能である。それは、ＰＨＡＳＥ出力とＬｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）出力の２つの出力データで、例えば、ＰＨＡＳＥ出力の振れよりも、Ｌｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）出力が大きく正に振れていれば溶接跡である、ＰＨＡＳＥ出力が大きく正に振れているのに、Ｌｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）出力が負に振れていればリフトオフ信号である等のように、ＰＨＡＳＥ出力とＬｏｇ関数で示す振幅値（ＡＭＰ）出力の２つの出力データの出方で、腐食欠陥の場合の出力の組み合わせパターン以外の組み合わせはノイズと判断することで、腐食欠陥とノイズ等を明確に区別することが出来るようになっている。このように、本発明では、欠陥の体積に比例したＰＨＡＳＥ出力信号から深さの情報を得るために欠陥の広がりで正規化することで、欠陥深さを読取ることができる。
【００３３】
また、本発明によれば、構造的に被検査物である配管が密集した場所でも少ないクリアランスで探傷できる。また、遠隔操作で探傷できるので、足場の設置等を最小限に抑えることができる。検査モジュールをあてる面の錆やごみなどの異物、または塗膜を除去する必要はない。板厚に並行して検出される圧延された介在物やラミネーションは、ノイズとして無視できるので、重大欠陥と誤認する恐れが無い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記実施形態では、磁性材料の内部欠陥を測定する場合について説明したが、本発明は磁性材料であれば、この表面及び内面に発生する欠陥探傷に適用できることは言うまでもない。また、配管の腐食などの欠陥を測定するものに適用可能であり、特に、プラント等のように大掛かりに敷設された配管で、取り外しが困難、大作業になるような配管の欠陥測定に適用すると好ましい。配管としては、大径管、スパイラル溶接管、水平管、垂直管等の腐食欠陥を測定するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態１に係わる低周波電磁誘導法の原理図を示す。
【図２】実施形態１に係わる検査モジュールを連設した場合の概略を示す斜視図である。
【図３】実施形態１に係わる検査モジュールを被検査物の外径に応じて、略円弧状に取り付けることを説明する断面図を示し、図３（Ａ）が大径、図３（Ｂ）が小径の場合を示す。
【図４】実施形態１に係わる欠陥測定装置の検査モジュール及び走行体とを大径の配管の下側外表面に配設した状態を示す断面図である。
【図５】図５の欠陥測定装置の平面図を示す。
【図６】図５の走行体の部分拡大図を示す。
【図７】実施形態１に係わる角度調整部の操作状態を説明する部分図である。
【図８】図７と別の操作状態を説明する部分図である。
【図９】図８の部分拡大図を示す。
【図１０】走行体をコントローラで操作する状態を説明する説明図である。
【図１１】測定したデータを３Ｄに編集した画像を示す。
【図１２】測定したデータの表示画面を示す。
【図１３】位相値と触れた本数との関係を示す較正曲線である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｈ      被検査物
Ｋ      欠陥
１      検査モジュール
６      ローラ
７      連結部材
１０    走査体
１１    走行本体
１３    車輪
１４    マグネット輪
１５    モータ
２０    支持フレーム
２１    バネ部材
３０    角度調整部
３９    配線
４０    コントローラ
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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