(57)【要約】【課題】プローブを用いた磁性体管の欠陥検査において、プローブの磁性体管への挿入、および磁性体管からの取出しを容易に行うための治具および磁性体管の欠陥検査方法を提供すること。【解決手段】本発明の磁性体管の欠陥検査用治具は、円柱状ヨークの周囲に永久磁石および検出コイルが配置され、複数の空気噴射孔を有してなるプローブを磁性体管に挿入および／または取出して磁性体管の欠陥を検査する際に使用する治具であって、（１）空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホースを挿通する孔を有する空気流出防止栓、および／または（２）磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口し、磁性体から形成されているガイドパイプからなることを特徴とする。【選択図】図４
2010266311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状ヨークの周囲に永久磁石および検出コイルが配置され、ヨークの軸方向の内部に空気導入孔および空気導入孔から半径方向に延びる複数の空気噴射孔を有してなるプローブを磁性体管に挿入および／または取出して磁性体管の欠陥を検査する際に使用する治具であって、（１）空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホースを挿通する孔を有する空気流出防止栓、および／または（２）磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口し、磁性体から形成されているガイドパイプからなることを特徴とする磁性体管の欠陥検査用治具。
【請求項２】
円柱状ヨークの周囲に永久磁石および検出コイルが配置され、ヨークの軸方向の内部に空気導入孔および空気導入孔から半径方向に延びる複数の空気噴射孔を有してなるプローブを磁性体管に挿入および／または取出して磁性体管の欠陥を検査する際に、（１）空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホースを挿通する孔を有する空気流出防止栓、および／または（２）磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口し、磁性体から形成されているガイドパイプからなる治具を用いて、プローブの磁性体管への挿入および／または磁性体管からの取出しを行うことを特徴とする磁性体管の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体管の欠陥を容易に検査するのに必要な治具およびそれを用いる欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の検査方法の一つとして渦流探傷法が挙げられる。オーステナイト系ステンレス鋼、チタン、銅合金などの非磁性体管の検査では、内挿型の渦流探傷用プローブを用いた渦流探傷が広く行われている。
炭素鋼、フェライト系ステンレス鋼、フェライト相とオーステナイト相の二相からなる二相ステンレス鋼などの磁性体管の検査においては、非磁性体管の渦流探傷用プローブでは渦電流が表面しか流れないこと、透磁率の局部的な変動に起因するノイズが検出能に悪影響を及ぼすことから精度良く欠陥の探傷ができない。
【０００３】
弱磁性体管である二相ステンレス伝熱管の渦流探傷用プローブとして、円柱状ヨークの中央部の周囲に検出コイルを配置し、その両側のヨークの周囲に、磁化方向がヨークの半径方向であって、ヨーク側の磁極が相異なるように永久磁石を装着したプローブが知られている（例えば、非特許文献１参照。）
このようなプローブを用いた磁性体管、特に炭素鋼などの強磁性体管の欠陥検査においては、強力な永久磁石によってプローブが磁性体管へ貼り付き、プローブの磁性体管への挿入、および磁性体管からの取出しが容易ではない。プローブから空気を噴射して行うことによって、プローブの磁性体管内の移動は改良されるが、なお不十分であり、またプローブの磁性体管からの取出しは困難である。
したがって、強磁性体管の欠陥検査においても、プローブの磁性体管への挿入、および磁性体管からの取出しが容易に行える方法が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】非破壊検査  第４２巻  第９号  ５２０〜５２６頁  平成５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、プローブを用いた磁性体管の欠陥検査において、プローブの磁性体管への挿入、および磁性体管からの取出しを容易に行えるための治具およびそれを用いた磁性体管の欠陥検査方法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】
【０００６】
本発明者は、磁性体管の渦流探傷方法について鋭意検討した結果、円柱状ヨークの周囲に永久磁石および検出コイルが配置され、ヨークの軸方向の内部に空気導入孔および空気導入孔から半径方向に延びる複数の空気噴射孔を有してなるプローブを用いて磁性体管の欠陥を検査する際に、（１）空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホースを挿通する孔を有する空気流出防止栓、および／または（２）磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口し、磁性体から形成されているガイドパイプを用いて行うことによって、プローブの磁性体管への挿入や磁性体管からの取出しが容易に行えることを見出し、本発明に至った。
【０００７】
すなわち本発明は、円柱状ヨークの周囲に永久磁石および検出コイルが配置され、ヨークの軸方向の内部に空気導入孔および空気導入孔から半径方向に延びる複数の空気噴射孔を有してなるプローブを磁性体管に挿入および／または取出して磁性体管の欠陥を検査する際に使用する治具であって、（１）空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホースを挿通する孔を有する空気流出防止栓、および／または（２）磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口し、磁性体から形成されているガイドパイプからなることを特徴とする磁性体管の欠陥検査用治具である。
および円柱状ヨークの周囲に永久磁石および検出コイルが配置され、ヨークの軸方向の内部に空気導入孔および空気導入孔から半径方向に延びる複数の空気噴射孔を有してなるプローブを磁性体管に挿入および／または取出して磁性体管の欠陥を検査する際に、（１）空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホースを挿通する孔を有する空気流出防止栓、および／または（２）磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口し、磁性体から形成されているガイドパイプからなる治具を用いて、プローブの磁性体管への挿入および／または磁性体管からの取出しを行うことを特徴とする磁性体管の欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の治具を用いることによって、プローブの磁性体管内への挿入および磁性体管からの取出しを容易に行え、磁性体管の欠陥を容易に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プローブの一例を示す断面模式図である。
【図２−Ａ】プローブの永久磁石取り付け方法の模式図である。
【図２−Ｂ】プローブの永久磁石取り付け方法の模式図である。
【図２−Ｃ】プローブの永久磁石取り付け方法の模式図である。
【図３】プローブの回路図である。
【図４】空気流出防止栓を磁性体管に挿嵌した時の断面模式図である。
【図５】ガイドパイプの断面模式図である。
【図６】ガイドパイプを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は磁性体管の渦流探傷法による欠陥検査方法で使用するプローブの一例を示す断面模式図である。
円柱状ヨーク１の中央部の周囲に永久磁石２が、その磁化方向がヨークの軸方向になるように装着されている。図では左側にＮ極、右側にＳ極になるように装着されている。
永久磁石２の両側のヨークの周囲に永久磁石３および永久磁石４が、その磁化方向がヨークの半径方向であって、ヨーク側の磁極が永久磁石３および永久磁石４で異なるように装着されている。図では永久磁石３はヨーク側がＳ極、外側がＮ極、永久磁石４はヨーク側がＮ極、外側がＳ極になるように装着されている。
中央部の永久磁石２の上に検出コイル５が配置されている。その両側には内側励磁コイル６が配置されている。
プローブの両端部にはガイド７、８が設けられている。ヨーク１の略中心部に空気導入孔９、および両端部に空気導入孔から半径方向に延びる複数の空気噴射孔１０が設けられている。
空気導入孔９へ空気を供給するチューブおよび検出コイルの導線が挿入され、プローブを移動させる保護ホース１１が取り付けられている。
なお、コイルの導線およびその取り出し孔は図示されていない。
【００１１】
ヨークとしては、炭素鋼、低合金鋼などの高透磁率金属が用いられる。
永久磁石としては、例えば、ネオジム磁石などの高性能永久磁石が用いられる。中央部に装着する永久磁石２としては、ヨークの軸方向の長さが約５〜１０ｍｍのリング状のものが用いられる。永久磁石２の両側に装着される永久磁石３および永久磁石４としては、ヨークの軸方向の長さが約５〜３０ｍｍ、好ましくは約１０〜３０ｍｍのリング状のものが用いられる。永久磁石３および永久磁石４は長い方が、探傷精度が向上するが、約３０ｍｍを超えてもそれに見合った効果は得られない。なお、永久磁石３および永久磁石４のヨークの半径方向の大きさ、厚さは探傷する磁性体管の大きさに合わせて変更される。
【００１２】
半径方向の磁化を有するリング状の永久磁石は製作コストがかかるため、通常、図２−Ａに示すように、四分割等の分割形状にして円柱状ヨークの周囲に装着し使用される。該１／４周分割の永久磁石を円柱状ヨークに装着するときは図２−Ｂに示す如くダミーの鉄片あるいは装着する永久磁石とは磁化方向が逆の永久磁石を間に挟むことにより対面の永久磁石の反発力が解消されて容易に装着が可能となる。円柱状ヨークへの永久磁石の装着方法は特に限定されないが、接着剤、例えばアクリル系接着剤を用いて接着して装着される。一対の永久磁石を装着後、ダミーの鉄片もしくは装着した永久磁石とは磁化方向が逆の永久磁石を取り除いて、この位置に、円柱状ヨークとの接触面に接着剤を塗布したもう一対の永久磁石を装入し、対面する永久磁石を万力等で接着剤が接着効果を奏するまで挟み保持することにより容易に円柱状ヨークに永久磁石を装着することができる。また、別法として図２−Ｃに示すように、円柱状ヨークの周囲に接着剤を介して半径方向に磁化を有する永久磁石を並べ、この永久磁石を覆うように、磁化方向が逆になったダミーの永久磁石を、隣り合う永久磁石にまたがって配置する場合には、反発力が緩和され、万力等を用いて固定しなくても、容易に円柱状ヨークに永久磁石を接着し得る。ダミーの永久磁石は接着剤が効果を発現した後、取り除けばよい。
【００１３】
２個の検出コイル５および２個の内側励磁コイル６としては、各々、例えば、素線径が約０．０５〜０．１ｍｍφの銅線を、幅が約０．８〜１．２ｍｍ、深さが約０．８〜１．２ｍｍで、約６０〜８０回巻いて形成される。
内側励磁コイルは、渦電流の導電範囲を欠陥近傍のみに抑制し、微小な欠陥のS/N比を改善し、管端近傍の影響を軽減するので、設けることが好ましい。
【００１４】
プローブの両端部のガイド７、８は、アセタール樹脂、ステンレス鋼などで形成され、ねじ構造によってヨークに装着される。
【００１５】
ヨーク１に設けられた空気導入孔９から空気が導入され、空気噴射孔１０から空気が噴射される。磁性体管の探傷ではプローブに装着した強力な永久磁石による管内面への張り付きによって、プローブの走査および芯出しが困難になるが、空気噴射孔から垂直に空気が噴射されることによって、管への張り付きを軽減させることができ、プローブの引き出しが容易になる。
なお、空気噴射孔１０は、例えば、孔径が約２ｍｍφで、空気導入孔９から周方向に約６〜１０本設けられる。
【００１６】
プローブとしては、上記のプローブ以外に、上記のプローブで中央部の永久磁石２および／または２個の内側励磁コイル６のないプローブが挙げられる。
なお、保護ホースを設けずに、空気を供給するチューブにコイルの導線を沿わせて行うことも可能であるが、導線の保護、プローブの移動を円滑に行うために保護ホースを設けるのが好ましい。保護ホースとしては特に制限されるものではないが、例えばポリウレタンチューブ等が使用される。
【００１７】
コイルは導線によって過流探傷装置に接続され、時間-電圧特性などを求め、欠陥を検査する。
図３にプローブの回路図を示す。２個の検出コイルＬ１、Ｌ２および２個の内側励磁コイルＬ３、Ｌ４および４個の可変抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、ロックインアンプに対して並列に接続し、検出コイルＬ１、Ｌ２と可変抵抗器Ｒ１、Ｒ２がホイストンブリッジ回路となるように、ロックインアンプの入力信号用の端子と接続している。
【００１８】
探傷は次のようにして行う。
所定の試験周波数、例えば、実際の探傷で探傷感度が高い１００ｋＨｚ、印加電圧５ｖの時の検出コイルおよび内側励磁コイルのインピーダンスを測定し、可変抵抗器Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を、その測定した抵抗値に調整する。またこのときの検出コイルと可変抵抗器の合成インピーダンスを測定し、内側励磁コイルに接続する可変抵抗器Ｒ３、Ｒ４の抵抗値を、その測定した抵抗値の前後に変化させて探傷し、最終的に検出感度が良い条件で探傷を行う。
プローブによる探傷速度は、約２〜５０ｍｍ／秒であり、より小さい欠陥を精度良く検出するためには、約２〜１０ｍｍ／秒が好ましい。
【００１９】
プローブの空気噴射孔から空気を噴射することによって、管への張り付きを軽減させることができ、プローブの引き出しは容易になるが、プローブを磁性体管内に挿入する際に、保護ホースの材質にもよるが、保護ホースが曲がってしまい、プローブを挿入することは難しい。
磁性体管のプローブを挿入する側に空気流出防止栓を挿嵌して空気の流出を防止することによってプローブを自動的に磁性体管内に挿入することができる。
図４は空気流出防止栓を磁性体管に挿嵌した時の断面模式図である。磁性体管１３にプローブ１２が挿入され、磁性体管の端に保護ホース１１が挿通された空気流出防止栓１４が挿嵌されている。空気流出防止栓１４の保護ホース１１が挿通する孔は、保護ホース１１が自由に動くことができる範囲で出来るだけ空気の流出を防止するために小さくする。空気流出防止栓と保護ホースとの間隔は、通常、０．５ｍｍ程度である。
空気流出防止栓は非磁性体製であり、通常、樹脂製のものが使用され、予め保護ホースを挿通させておく。
【００２０】
磁性体管に空気流出防止栓を挿嵌することによって、プローブと空気流出防止栓との間に空気が充満し、その圧力でプローブは前方へ自動的に挿入され、プローブの挿入側と反対側の管端まで達する。プローブの一方の空気噴射孔が管端より出るところまではプローブが管端から出るが、プローブの永久磁石の磁力によって磁性体管に引き付けられて、プローブが反対側の管端から飛び出すことはない。
【００２１】
欠陥の探傷は、空気流出防止栓を外し、磁性体管のプローブの挿入側と反対側の管端から挿入側へプローブを、保護ホースを手動または引っ張り機で引っ張って、移動させて行う。
挿入側まで探傷した後、磁性体管のプローブの挿入側の管端にガイドパイプを付き合わせ、プローブをこのガイドパイプ内に移動させ、磁性体管からプローブを取り出す。
【００２２】
図５はガイドパイプ１５の断面模式図、図６はガイドパイプ１５の使用時の模式図である。
ガイドパイプ１５は、磁性体管１３のプローブ１２を挿入する側に付き合わせ、プローブの磁性体管からの取出しおよび／または磁性体管への挿入を行うためのものであり、磁性体管と略同じ内径および少なくともプローブを内部に収納できる長さを有し、少なくとも保護ホースを出し入れできる幅で長さ方向の全てが開口している。
ガイドパイプは磁性体からなり、通常、検査する磁性体管と同じものが用いられる。
【００２３】
ガイドパイプを磁性体管のプローブを挿入する側に付き合わせて、プローブを引き出して、図６に示すようなプローブの一部がガイドパイプ内に入ると、磁性体管１３とガイドパイプ１５は磁力で接合する。プローブ１２の全部がガイドパイプ１５内に入ってしまうと、プローブ１２を収納したガイドパイプ１５は磁性体管１３から自然に外れ、磁性体管からプローブを容易に取り出すことができる。
ガイドパイプを用いずに、プローブを磁性体管より引き出す場合には、プローブと磁性体管は磁力で強く接合されているために、引き出すのに強い力を必要とし、引き出した際に飛び出して危険である。
【００２４】
プローブを収納したガイドパイプからプローブを引き出す必要はなく、そのまま次の検査する磁性体管に付き合わせ、プローブを押し出して磁性体管内に挿入した後、ガイドパイプを外す。引き続き上記したように、予め保護ホースを挿通させておいた空気流出防止栓を磁性体管に挿嵌し、空気の圧力によって、プローブを挿入側と反対側の管端まで移動させ、プローブを引いて探傷し、プローブの挿入側まで探傷したらガイドパイプを磁性体管のプローブを挿入する側に付き合わせて、プローブを引き出す。これを繰り返して熱交換器などの多数の磁性体管の欠陥検査を行う。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
磁性体管として強磁性体管（炭素鋼ＳＴＢ３４０、外径φ３４ｍｍ×厚み２.３ｍｍ×長さ９００ｍｍ）を用い、図１に示すと同様のプローブを用いて、プローブの挿入、取出し試験を行った。
【００２７】
プローブの材料および形状を以下に示す。
ヨーク１：炭素鋼Ｓ１５Ｃ焼鈍材
永久磁石２：ネオジウムマグネット（（株）アサヒコーポレーション製）
外径φ２５．５ｍｍ×内径φ２１ｍｍ×長さ６．４ｍｍのリング状
永久磁石３、４：ネオジムマグネット（（株）アサヒコーポレーション製）
外径φ２８ｍｍ×内径φ２１ｍｍ×長さ３０ｍｍのリング状を四分割したも
の。
検出コイル５、内側励磁コイル６：
各コイルともに、線径φ０．０８ｍｍの銅線を使用し、寸法は幅１．０ｍｍ×
深さ１．０ｍｍ、巻数は７０回、コイル間隔は０．８ｍｍとした。
ガイド７、８：ポリアセタール（コポリマー）ジュラコン（登録商標）（ポリプラス
チック（株）製）、外径φ２８.４ｍｍ
永久磁石をヨークに接着するための接着剤：
アクリル系接着剤ハードロック（登録商標）（電気化学工業（株）製）
空気導入孔：直径φ４ｍｍの孔
空気噴射孔：永久磁石の両側（ガイド部）に空気導入孔から半径方向にそれぞれ８本の直径φ２ｍｍの孔
空気供給ホース：塩化ビニール製、外径φ６ｍｍ
なお、保護ホースは設けず、空気供給ホースでプローブの移動を行った。
【００２８】
空気流出防止栓、ガイドパイプ材料および形状を以下に示す。
空気流出防止栓：
図４に示す形状で、右側の最大部が直径φ５０ｍｍ×高さ３０ｍｍの円柱、中央部が上部径φ２７ｍｍ×下部径φ３２ｍｍ×高さ３２ｍｍの円錐台、左側の最小部が直径φ２１．５ｍｍ×高さ３０ｍｍの円柱、中心部の孔径がφ６．３ｍｍ、ポリアセタール（コポリマー）ジュラコン製
ガイドパイプ：
図５に示す形状で、同じ強磁性体管（炭素鋼ＳＴＢ３４０）からなり、外径φ３４ｍｍ×厚み２.３ｍｍ×長さ１４７ｍｍ、開口の幅が１０ｍｍ
【００２９】
プローブを磁性体管内に入れ、レギュレーターで圧力を０．２ＭＰａに制御した空気を、空気供給ホースを経て供給して噴射した。空気流出防止栓を磁性体管に挿嵌すると、プロ−ブは押し出されて磁性体管の内部に挿入され、挿入側と反対側の管端に達した。プローブの一方の空気噴射孔が管端より出るところまではプローブは管端から出たが、その位置で止まった。
次に空気流出防止栓を外し、空気供給ホースを引っ張ってプローブを挿入側に戻した。戻す間に欠陥の探傷を行う。次に空気供給ホースを開口部からガイドパイプに入れ、ガイドパイプを磁性体管の管端に付き合わせた。そして空気供給ホースを引っ張ってプローブをガイドパイプ内に入れた。プローブの一部がガイドパイプ内に入ると、磁力によってガイドパイプは磁性体管に接合した。プローブの全部がガイドパイプに入ると接合していたガイドパイプは強磁性体管から自然に外れた。
【００３０】
空気供給ホースにばね秤（５ｋｇまで測定可能）を結びつけてプローブの推進力を測定した結果、空気圧力が０．２ＭＰａの時は３．６ｋｇ（５回の測定の平均値）、空気圧力が０．１ＭＰａの時は０．９ｋｇ、空気圧力が０．３ＭＰａの時は５ｋｇ以上であった。
また、ガイドパイプを用いずに単にプローブを強磁性体管から外そうとする時の力は５ｋｇ以上であった。
【符号の説明】
【００３１】
１  ヨーク
２  永久磁石
３  永久磁石
４  永久磁石
５  検出コイル
６  内側励磁コイル
７  ガイド
８  ガイド
９  空気導入孔
１０  空気噴射孔
１１  保護ホース
１２  プローブ
１３  磁性体管
１４  空気流出防止栓
１５  ガイドパイプ
【図１】
2010266311.tif 000003
【図２−Ａ】
2010266311.tif 000004
【図２−Ｂ】
2010266311.tif 000005
【図２−Ｃ】
2010266311.tif 000006
【図３】
2010266311.tif 000007
【図４】
2010266311.tif 000008
【図５】
2010266311.tif 000009
【図６】
2010266311.tif 000010