(57)【要約】【課題】センサと管路内面との距離を小さい状態に維持しながら、管路や管路内面の形状に追従して渦電流探傷法による管路内面の検査を可能にする。【解決手段】導電性の管路１０の内部に挿通して、管路内面にセンサ１０４から誘導電流を与えて渦電流を生じさせ、渦電流の変化によって管路内面の欠陥を検知する渦電流探傷装置１００であって、センサが管路内面に対向するように支持する支持軸１０２と、センサが管路内面の一部に当接した際に、センサを支持軸に向けて管路の断面の半径方向に縮径させるセンサ移動機構部１１２と、を備えることを特徴とする。センサ移動機構部として、センサを管路内面に向けて垂直方向に弾性的に縮径させる弾性部材を適用可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の管路の内部に挿通して、管路内面にセンサから誘導電流を与えて渦電流を生じさせ、該渦電流の変化によって前記管路内面の欠陥を検知する渦電流探傷装置であって、
前記センサが前記管路内面に対向するように支持する支持軸と、
前記センサが前記管路内面の一部に当接した際に、前記センサを前記支持軸に向けて前記管路の断面の半径方向に縮径させるセンサ移動機構部と、を備えることを特徴とする渦電流探傷装置。
【請求項２】
前記センサ移動機構部は、前記支持軸に対して前記センサを前記半径方向に弾性的に縮径させる弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の渦電流探傷装置。
【請求項３】
前記支持軸が先端側支持軸と後端側支持軸に分離され、
前記センサ移動機構部は、
前記先端側支持軸の後端側に設けられる先端側連結部と、
前記後端側支持軸の先端側に設けられる後端側連結部と、
一端が前記センサと連結され、他端が前記先端側連結部と連結され、前記センサを前記管路の長さ方向及び前記半径方向に揺動可能とする先端側揺動部材と、
一端が前記センサと連結され、他端が前記後端側連結部と連結され、前記センサを前記長さ方向及び前記半径方向に揺動可能とする後端側揺動部材と、を備え、
かつ前記センサが前記管路内面の一部と接触可能な屈曲部となることを特徴とする請求項１に記載の渦電流探傷装置。
【請求項４】
前記センサは、前記支持軸の周方向に複数設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の渦電流探傷装置。
【請求項５】
前記センサは、複数のアレイコイルを前記支持軸の周方向に配列させて構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の渦電流短章装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸用ボイラ伝熱管等の導電性管路の内面に発生した欠陥の検出に使用される内挿式の渦電流探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
陸用ボイラ等に備わる伝熱管は、内面に亀裂や減肉、疵等の欠陥が発生・進展し、蒸気漏洩等のトラブルが発生する場合がある。当該トラブルを防止するために、伝熱管に対しては、渦電流探傷法（ＥＣＴ；Eddy Current Testing）を利用した内挿式の渦電流センサを用いて、伝熱管内面に生じた欠陥を非破壊的に検出する方法が知られている。渦電流探傷法は、励磁電流を供給した励磁コイルが発生する磁束変化により，被検体に渦電流を発生させて、この渦電流により発生する磁束を表す検出信号を検出コイルで取得し、この検出信号に基づいて被検体となる管路内面に有する欠陥の位置、形状、深さ等を求める技術である。
【０００３】
渦電流センサを用いて管路内面の探傷作業を行う際には、渦電流センサと被検体となる管路内面との距離（リフトオフ）が欠陥検出能力に大きく影響する。渦電流センサの検出能力を高めるためには、当該リフトオフの低減が重要となる。特許文献１には、フィルム状の薄いコイルを円筒状の筐体に等間隔に複数個を貼付して、管端部の拡管や管板の不用信号を抑制するため交互に配線して渦流探傷器に差動接続させることにより、管内面とコイルとのリフトオフを低減させる渦流探傷プローブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１６５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ボイラ伝熱管には、曲げベンドによる管の偏平や、溶接裏波により管内径が変形する箇所があるため、被検体なる管内面とコイルとのリフトオフをあまり小さくすると、管内におけるセンサの通過性が悪くなり、検査が困難な状況が発生する。すなわち、リフトオフが小さい程、欠陥検出能力は向上するが、図５に示すように、伝熱管１０の曲げベンド部１２を通過できず、曲げベンド部１２から下段に有する２段目以降の伝熱管を検査できない可能性がある。また、図６に示すように、管路を接続するために管路の内面側に形成される溶接裏波１４によりセンサ１６が通過できない可能性がある。特許文献１に開示されている渦流探傷プローブでは、曲げ半径が小さいベンド部１２や溶接裏波１４への適用が困難である。
【０００６】
本発明は、従来の渦電流探傷装置が有する上記課題に鑑みてなされたものであり、被検体となる管路の形状に応じて渦電流探傷法による検査に適用することの可能な、新規かつ改良された渦電流探傷装置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】
本発明の一態様は、導電性の管路の内部に挿通して、管路内面にセンサから誘導電流を与えて渦電流を生じさせ、該渦電流の変化によって前記管路内面の欠陥を検知する渦電流探傷装置であって、前記センサが前記管路内面に対向するように支持する支持軸と、前記センサが前記管路内面の一部に当接した際に、前記センサを前記支持軸に向けて前記管路の断面の半径方向に縮径させるセンサ移動機構部と、を備えることを特徴とする渦電流探傷装置に関係する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、センサが管路内面に有する溶接裏波や管路の曲げベンド部等の管路内面の一部に当接した際に、センサが半径方向に縮径する。このため、溶接裏波等により管路の内径が狭くなっている箇所や、曲げ半径が小さいベンド部でもセンサを引っ掛けずに挿通させて、渦電流探傷法による管路内面の検査ができる。
【０００９】
このとき、本発明の一態様では、前記センサ移動機構部は、前記支持軸に対して前記センサを前記半径方向に弾性的に縮径させる弾性部材であることとしてもよい。
【００１０】
このようにすれば、センサと管路内面との距離を小さい状態に維持しながら、管路や管路内面の形状に追従して、渦電流探傷法による管路内面の検査ができる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記支持軸が先端側支持軸と後端側支持軸に分離され、前記センサ移動機構部は、前記先端側支持軸の後端側に設けられる先端側連結部と、前記後端側支持軸の先端側に設けられる後端側連結部と、一端が前記センサと連結され、他端が前記先端側連結部と連結され、前記センサを前記管路の長さ方向及び前記半径方向に揺動可能とする先端側揺動部材と、一端が前記センサと連結され、他端が前記後端側連結部と連結され、前記センサを前記長さ方向及び前記半径方向に揺動可能とする後端側揺動部材と、を備え、かつ前記センサが前記管路内面の一部と接触可能な屈曲部となることとしてもよい。
【００１２】
このようにすれば、センサと管路内面との距離を小さい状態に維持しながら、フレキシブルに管路や管路内面の形状に追従して、渦電流探傷法による管路内面の検査ができる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記センサは、前記支持軸の周方向に複数設けられることとしてもよい。
【００１４】
このようにすれば、管路の内面の全方向に向けて、渦電流探傷法による管路内面の検査ができるようになる。
【００１５】
また、本発明の一態様では、前記センサは、複数のアレイコイルを前記支持軸の周方向に配列させて構成されることとしてもよい。
【００１６】
このようにすれば、管路内面の広範囲に亘って渦電流探傷法による検査ができるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、センサが管路内面の一部に当接した際に、センサを支持軸に向けて管路断面の半径方向に縮径させることができる。このため、センサと管路内面との距離を小さい状態に維持しながら、管路や管路内面の形状の変化に対応するように、渦電流探傷法による管路内面の検査ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の渦電流探傷装置の第１の実施形態における概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同実施形態における渦電流探傷装置の動作説明図である。
【図４】本発明の渦電流探傷装置の第２の実施形態における概略構成図である。
【図５】渦電流探傷装置で検査対象となる伝熱管の一例を示す図である。
【図６】従来の渦電流探傷装置における問題点の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の渦電流探傷装置の第１の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の渦電流探傷装置の第１の実施形態の概略構成図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
渦電流探傷装置は、導電性の管路の内部に挿通して、管路内面にセンサから誘導電流を与えて渦電流を生じさせ、当該渦電流の変化によって管路内面の欠陥を検知する装置である。本実施形態の渦電流探傷装置１００は、図１に示すように、支持軸１０２と、センサ１０４と、先端ガイド１０６と、調芯治具１０８とを備える。
【００２２】
支持軸１０２は、管路の形状に応じて曲げることの可能なフレキシブルシャフトであり、センサ１０４が管路内面に対向するように支持する。支持軸１０２の先端には、渦電流探傷装置１００を管路内部に挿通するのを誘導する先端ガイド１０６が設けられている。また、センサ１０４を支持する支持軸１０２が管路中心軸上に配置するようにするために、支持軸１０２のセンサ１０４の先端側と後端側には、それぞれ支持軸１０２を中心に放射状にブラシが取り付けられているブラシ式の調芯治具１０８が設けられている。なお、調芯治具１０８は、ブラシ式に限定されず，管形状が変化しても通過可能な調芯治具であれば、籠式等の他の形態のものでもよい。渦電流探傷装置１００は、可撓チューブ１１２を介して伝熱管の外に置かれる不図示の送り装置に接続されている。送り装置は、動力をプッシャー式、水圧式、又は空気圧式等としたものであり、渦電流探傷装置１００を伝熱管の内部に挿通させるように動作する。
【００２３】
センサ１０４は、図１に示すように、複数のアレイコイル１１０を支持軸１０２の周方向に配列させるようにして構成される。複数のアレイコイル１００をセンサ１０４の表面に取り付けることにより、管路内面の略全周を網羅した渦電流探傷検査が可能とする。
【００２４】
また、管路内面の全方向に向けて、渦電流探傷法による管路内面の検査ができるようにするために、センサ１０４は、支持軸１０２の周方向に複数設けられ、これらセンサ１０４により支持軸１０２を覆う略楕円球形状となるように構成される。本実施形態では、図２に示すように、支持軸１０２を囲むようにして、センサ１０４が４つ設けられている。なお、センサ１０４は、検査対象の配管内面を全面的に走査できるように、支持軸１０２の周方向に配置されていれば良いので、その個数は、４つに限定されない。
【００２５】
本実施形態では、図２に示すように、各センサ１０４がバネ１１２を介して、支持軸１０２に支持されていることを特徴とする。すなわち、センサ１０４が管路内面に向けて弾性的に移動させる弾性部材となるバネ１１２を介して、支持軸１０２の軸方向に対して垂直方向に支持されている。本実施形態では、センサ１０４が管路内面の一部に当接した際に、バネ１１２がセンサ１０４を支持軸１０２に向けて管路１０の断面の半径方向に縮径させるセンサ移動機構部として機能する。また、管路や管路内面の形状に応じて、センサ１０４を弾性的に伝熱管１０の半径方向に縮径させるために、各センサ１０４との間には、支持軸１０２の周方向に所定の大きさのクリアランス１１４が設けられている。なお、ここで言及する「管路内面の一部」とは、例えば、管路内面に有する溶接裏波１４や管路の曲げベンド部１２を言うものとする。
【００２６】
このように、センサ１０４がバネ１１２を介して支持軸１０２に支持される構成とすることにより、センサ１０４と管路内面との距離であるリフトオフを小さい状態に維持しながら、管路や管路内面の形状に追従して、渦電流探傷法による管路内面の検査ができるようになる。
【００２７】
次に、本実施形態の渦電流探傷装置を用いた伝熱管の内面欠陥検査の動作について、図面を使用しながら説明する。図４は、本実施形態における渦電流探傷装置の動作説明図であり、（ａ）はセンサが溶接裏波と当接する前の状態、（ｂ）はセンサが溶接裏波と当接した状態、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２８】
伝熱管１０は、複数の管路を溶接により接続することによって形成され、管路同士の溶接部には、図３（ａ）に示すように、溶接裏波１４が管路内面側に凸状に形成される。本発明は、このように管路内面に溶接裏波１４が形成されて、配管内径が小さくなるような箇所においても、センサ１０４を縮径させることによって、センサ１０４を溶接裏波１４に引っかけずに挿通させて、管路内面を検査できるようにしたものである。
【００２９】
すなわち、渦電流探傷装置１００が伝熱管１０の内部を走査する際に、センサ１０４が溶接裏波１４と当接すると、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、センサ１０４を支持するバネ１１２が弾性的に収縮して、センサ１０４が支持軸１０２の方に移動しながら縮径する。センサ１０４を支持するバネ１１２が収縮して、センサ１０４の軸方向断面の外径が小さくなると、センサ１０４が溶接裏波１４に引っ掛からずに、通過することができる。
【００３０】
このように、本実施形態では、センサ１０４は、伝熱管１０の管路内面の一部に当接した際に、断面半径方向に移動して縮径する構成となっている。このため、溶接裏波１４等により伝熱管１０の内径が狭くなっている箇所や、曲げ半径が小さいベンド部１２（図５参照）でも、センサ１０を縮径させることにより、センサ１０４を管路内面の一部に引っ掛けずに挿通させて、管路内面の検査ができるようになる。すなわち、センサ１０４と管路内面とのリフトオフを小さい状態に維持しながら、溶接裏波１４や曲げベンド部１２のような変形部に追従できるフレキシブルなセンサ構造とすることが出来る。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の渦電流探傷装置の第２の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図４は、本発明の渦電流探傷装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【００３２】
本実施形態の渦電流探傷装置２００は、図４に示すように、先端側支持軸２０２ａと、後端側支持軸２０２ｂと、センサ２０４と、先端ガイド２０６と、調芯治具２０８と、先端側揺動部材２１２と、後端側揺動部材２１４と、先端側連結部２１６と、後端側連結部２１８とを備える。なお、先端ガイド２０６と調芯治具２０８の構成、機能は、第１の実施形態と同様なので、その説明は、省略する。
【００３３】
センサ２０４は、図４に示すように、複数のアレイコイル２１０を支持軸２０２の周方向に配列させるようにして構成される。複数のアレイコイル２１０をセンサ２０４の表面に取り付けることにより、管路内面の略全周を網羅した渦電流探傷検査が可能とする。
【００３４】
また、管路内面の全方向に向けて、渦電流探傷法による管路内面の検査ができるようにするために、センサ２０４は、先端側支持軸２０２ａ及び後端側支持軸２０２ｂで構成される支持軸の周方向に複数設けられる。本実施形態では、図４に示すように、先端側支持軸２０２ａ及び後端側支持軸２０２ｂの中心線を挟むようにして、センサ２０４が２つ設けられている。なお、センサ２０４は、検査対象の配管内面を全面的に走査できるように、支持軸２０２ａ、２０２ｂの周方向に配置されていれば良いので、その個数は、２つに限定されない。
【００３５】
本実施形態では、センサ２０４が管路内面の一部に当接した際に、センサ２０４を半径方向に縮径させるセンサ移動機構部の構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、支持軸が先端側支持軸２０２ａと後端側支持軸２０２ｂに分離され、センサ移動機構部は、先端側揺動部材２１２と、後端側揺動部材２１４と、先端側連結部２１６と、後端側連結部２１８と、を備える構成となっている。また、センサ移動機構部は、図４に示すように、センサ２０４が管路内面の一部と接触可能な屈曲部となって、先端側揺動部材２１２と後端側揺動部材２１４で折れ線形状を形成するような構成となっている。
【００３６】
先端側連結部２１６は、先端側支持軸２０２ａの後端側に設けられており、先端側揺動部材２１２と連結している。後端側連結部２１８は、後端側支持軸２０２ｂの先端側に設けられており、後端側揺動部材２１４と連結している。
【００３７】
先端側揺動部材２１２は、バネ等の弾性部材で形成され、一端がセンサ２０４と連結され、他端が先端側連結部２１６を介して先端側支持軸２０２ａと連結され、センサ２０４を伝熱管１０の長さ方向及び半径方向に弾性的に揺動させる機能を有する。後端側揺動部材２１４は、バネ等の弾性部材で形成され、一端がセンサ２０４と連結され、他端が後端側連結部２１８を介して後端側支持軸２０２ｂと連結され、センサ２０４を伝熱管１０の長さ方向及び半径方向に弾性的に揺動させる機能を有する。
【００３８】
本実施形態のセンサ移動機構部を上記構成とすることにより、センサ２０４を先端側方向に揺動させる際には、先端側揺動部材２１２を収縮させ、かつ後端側揺動部材２１４を伸長させる。また、センサ２０４を後端側方向に揺動させる際には、先端側揺動部材２１２を伸長させ、かつ後端側揺動部材２１４を収縮させる。さらに、センサ２０４を支持軸２０２ａ、２０２ｂに近づく方向に揺動させる際には、先端側揺動部材２１２及び後端側揺動部材２１４を収縮させ、センサ２０４を支持軸２０２ａ、２０２ｂから遠ざかる方向に揺動させる際には、先端側揺動部材２１２及び後端側揺動部材２１４を伸長させる。
【００３９】
このように、本実施形態では、センサ２０４が管路内面の一部と当接した際に、センサ２０４を管路長さ方向及び管路半径方向に揺動させながら、縮径させることができる。このため、センサ２０４は、曲げベンド部１２や溶接裏波１４による伝熱管１０の内径の変化に追従できるようになる。すなわち、センサ２０４と管路内面とのリフトオフを小さい状態に維持しながら、フレキシブルに管路や管路内面の形状に追従して、渦電流探傷法による管路内面の検査ができるようになる。
【００４０】
なお、上記のように本発明の第１及び第２の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【００４１】
例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、渦電流探傷装置の構成、動作も本発明の第１及び第２の実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１０      伝熱管（管路）
１２      曲げベンド部
１４      溶接裏波
１００、２００    渦電流探傷装置
１０２、２０２ａ、２０２ｂ    支持軸
１０４、２０４    センサ
１０６、２０６    先端ガイド
１０８、２０８    調芯治具
１１０、２１０    アレイコイル
１１２    弾性部材（センサ移動機構部）
１１４    クリアランス
２１２    先端側揺動部材
２１４    後端側揺動部材
２１６    先端側連結部
２１８    後端側連結部
【図１】
2014098630.tif 000003
【図２】
2014098630.tif 000004
【図３】
2014098630.tif 000005
【図４】
2014098630.tif 000006
【図５】
2014098630.tif 000007
【図６】
2014098630.tif 000008