(57)【要約】【課題】  検査効率に優れる欠陥検出装置を得る。【解決手段】  検査対象物を磁化する磁化装置５と、磁化装置５によって磁化された検査対象物３からの漏洩磁束を検知する磁気センサ７とを備えた欠陥部検出装置であって、磁気センサ７は複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とするものである。  アレイ型磁気センサとは、磁気センサを複数個一次元又は二次元に配列したものをいう。なお、一次元に配列する場合においては、８個以上の磁気センサを並べるのが好ましい。【選択図】  図１
2006220610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を磁化する磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物からの漏洩磁束を検知する磁気センサとを備えた欠陥部検出装置であって、前記磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とする欠陥部検出装置。
【請求項２】
検査対象物を磁化させる磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物からの漏洩磁束を検知する磁気センサとを備えた欠陥部検出装置であって、前記磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであり、かつ該アレイ型磁気センサは漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分を検知する水平成分検知センサと、漏洩磁束における磁化方向に垂直でかつ検査対象面に垂直な方向である垂直成分を検知する垂直成分検知センサを備えてなることを特徴とする欠陥部検出装置。
【請求項３】
アレイ型磁気センサは検査対象の表面形状に沿うように複数の磁気センサが配置されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥部検出装置。
【請求項４】
配管内に移動可能に設置されて配管の欠陥部を検知する欠陥部検出装置であって、配管の全周に亘って管軸方向に磁化する磁化装置と、前記配管内周面の全周に亘って配置されて前記磁化装置によって磁化された検査対象配管からの漏洩磁束を検知する磁気センサを備え、該磁気センサは漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分を検知する水平成分検知センサと、漏洩磁束における磁化方向に垂直でかつ検査対象面に垂直な方向である垂直成分を検知する垂直成分検知センサを備えてなることを特徴とする欠陥部検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプライン、塔槽類、鋼構造物などにおける腐食減肉、き裂等の各種構造的欠陥発生箇所の検出を行う欠陥部検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊にて欠陥部を検査する手法の１つとして、漏洩磁束検査法がある。漏洩磁束検査法は鉄鋼などの強磁性体を飽和磁束密度近くまで磁化したとき、減肉や割れなどの空洞部から漏洩する磁束を、磁粉または磁気センサで検出する検査方法であり、機械部品から、大型鋼構造物、塔槽類、各種パイプラインなどの検査に広く用いられている。
【０００３】
このような漏洩磁束検査方法に使用する装置として、例えば以下に示すようなものがある。
被検体を磁化する磁石と、前記被検体からの漏洩磁束を検知するために前記磁石の極間に設けられた磁気センサと具備する漏洩磁束検出装置において、漏洩磁束の垂直成分に感応する磁気センサと、磁化方向である水平成分に感応する磁気センサと、前記漏洩磁束の２方向成分と直交成分に感応する磁気センサとを具備したことを特徴とする漏洩磁束検出装置（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−２６９６５３号公報（請求項１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるように単一の磁気センサによって漏洩磁束を検出する方法では、以下のような問題がある。
通常、検査対象に存在する欠陥はその位置が不明であるため、欠陥の直上を磁石、及び磁気センサが走査するとはかぎらない。そのため、通常は検査対象面上をジグザグ状に走査する必要があり、広範囲の検査対象においては検査効率が悪い。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、検査効率に優れる欠陥検出装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る欠陥部検出装置は、検査対象物を磁化する磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物からの漏洩磁束を検知する磁気センサとを備えた欠陥部検出装置であって、前記磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とするものである。
【０００７】
アレイ型磁気センサとは、磁気センサを複数個一次元又は二次元に配列したものをいう。なお、一次元に配列する場合においては、８個以上の磁気センサを並べるのが好ましい。
【０００８】
（２）また、検査対象物を磁化させる磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物からの漏洩磁束を検知する磁気センサとを備えた欠陥部検出装置であって、前記磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであり、かつ該アレイ型磁気センサは漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分を検知する水平成分検知センサと、漏洩磁束における磁化方向に垂直でかつ検査対象面に垂直な方向である垂直成分を検知する垂直成分検知センサを備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
（３）上記（１）または（２）に記載のものにおいて、アレイ型磁気センサは検査対象物の表面形状に沿うように複数の磁気センサが配置されてなることを特徴とするものである。
【００１０】
（４）また、配管内に移動可能に設置されて配管の欠陥部を検知する欠陥部検出装置であって、配管の全周に亘って管軸方向に磁化する磁化装置と、前記配管内周面の全周に亘って配置されて前記磁化装置によって磁化された検査対象配管からの漏洩磁束を検知する磁気センサを備え、該磁気センサは漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分を検知する水平成分検知センサと、漏洩磁束における磁化方向に垂直でかつ検査対象面に垂直な方向である垂直成分を検知する垂直成分検知センサを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、磁気センサとして複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサを用いるようにしたので、検査効率に優れる漏洩磁束検出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施形態である欠陥部検出装置を模式的に示したものである。本実施の形態における欠陥部検出装置１は、検査対象物３を磁化する磁化装置５と、磁化装置５によって磁化された検査対象物３からの漏洩磁束を検知するアレイ型磁気センサ７とを備えている。以下、各構成をさらに詳細に説明する。
【００１３】
＜磁化装置＞
本実施の形態においては磁化装置５としてマグネット９を用いている。また、マグネット９の各磁極には検査対象物３上を走査しやすくするために、走査用のローラ１１が設けられている。したがって、検査対象物３はローラ１１を介してマグネット９によって磁化される。
【００１４】
＜アレイ型磁気センサ＞
アレイ型磁気センサ７は複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるものである。このアレイ型磁気センサ７は漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分（図中の矢印Ａの方向の成分）を検知する水平成分検知センサ１３と、漏洩磁束における磁化方向に垂直でかつ検査対象面に垂直な方向である垂直成分（図中の矢印Ｂの方向の成分）を検知する垂直成分検知センサ１５を備えてなるものである。
【００１５】
水平成分検知センサ１３と垂直成分センサ１５は、同じものをその設置の向きを変えて用いることができる。
図２はアレイ型磁気センサ７の一例の説明図であり、図２（ａ）が平面図、図２（ｂ）が正面図である。
本実施形態のアレイ型磁気センサ７は、例えば図２に示すように、受感部１６を有する８個の磁気センサ１７を基盤１９上に一直線上に配置してなるものである。また、アレイ型磁気センサ７は、駆動電源及び磁気センサ１７の出力を記録計に接続するためのコネクタ２１を備えている。
【００１６】
なお、水平成分検知センサ１３は、上述した受感部１６を磁化方向に対向させて配置されている。また、垂直成分検知センサ１５は、受感部１６を検査対象物側に対向させて配置されている。
【００１７】
＜動作説明＞
図３、図４は本実施の形態の動作を説明する説明図であり、図３は検査対象物３に欠陥がない場合を、図４は検査対象物３に欠陥がある場合をそれぞれ示している。本実施の形態の動作を、図３、図４に基づいて説明する。
【００１８】
検査対象物３が健全で内部に空洞やき裂等の欠陥がない状態では、図３に示すように、マグネット９のＮ極からローラ１１を介して出た磁束２３は全て検査対象物３の内部を通ってマグネット９のＳ極側に戻る経路をたどる。したがって、この状態においては磁束の漏洩がなく、アレイ型磁気センサでは磁束が検出されない。
【００１９】
他方、検査対象物３が不健全で内部に空洞やき裂等の欠陥２５がある状態では、図４に示すように、マグネット９のＮ極からローラ１１を介して出た磁束２３の一部が検査対象物３の表面に漏洩し、この漏洩磁束２３ａがアレイ型磁気センサ７で検出される。このとき、漏洩磁束の水平成分が水平成分検知センサ１３で検知され、漏洩磁束の垂直成分が垂直成分検知センサ１５で検知される。
【００２０】
しかも、水平成分検知センサ１３および垂直成分検知センサ１５は共に複数の磁気センサ１７をアレイ状に配置したアレイ型磁気センサであるから、たとえ、走査の中心が欠陥２５の真上でなくても、アレイ型磁気センサの検知範囲であれば欠陥を検知できる。このように、アレイ型センサはその検知範囲が広範囲に及ぶので、ジグザグ走査をすることなく、欠陥を確実に検知できる。
【００２１】
［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２の要部の説明図であり、図５（ａ）が本実施の形態に係る水平成分検知センサ３１を示し、図５（ｂ）が本実施の形態に係る垂直成分検知センサ３３を示している。図５において、図２と同一部分には同一の符号を付している。
【００２２】
本実施の形態の水平成分検知センサ３１および垂直成分検知センサ３３は、図５に示されるように、湾曲した検査対象物３５の表面形状に沿うように形成された基盤３７上に複数の磁気センサ１７がアレイ状に配置されている。
このように、検査対象物３５の表面が曲面の場合であっても、その表面形状に沿うように形成された基盤上に複数の磁気センサ１７をアレイ状に配置することで、検査対象物３５の表面に沿って走査することが可能となり、検査対象物３５の欠陥に基づく漏洩磁束を確実に検知できる。
【００２３】
［実施の形態３］
図６は本発明の実施の形態３の説明図、図７（ａ）は図６の矢視Ａ−Ａ断面図、図７（ｂ）は図６の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
本実施の形態は検査対象物が配管である場合に好適なものである。
本実施の形態に係る欠陥部検出装置は、配管４１内に配置されるピグ本体部４３とピグ本体部４３の前後に設けられたシールカップ４５と、これら前後のシールカップ４５の間に設置されて配管４１の全周に亘って管軸方向に磁化する磁化装置４７と、配管内周面の全周に亘って配置されて磁化装置４７によって磁化された検査対象の配管４１からの漏洩磁束を検知する磁気センサ４９を備えている。以下、各構成を詳細に説明する。
【００２４】
＜ピグ本体部およびシールカップ＞
ピグ本体部４３は配管内に配置されて配管内の流体の圧力をシールカップ４５で受けて配管内を走行する。
【００２５】
＜磁化装置＞
磁化装置４７は、図６及び図７（ａ）に示すように、ピグ本体部４３から放射状に延出させた複数のマグネット５１と、マグネット５１の先端部に設けられて磁力を配管４１に伝える磁化伝達用摺動ブラシ５３とを備えている。この磁化伝達用摺動ブラシ５３を介して配管４１を磁化するようにしているので、ピグ本体部４３は配管内を走行しながら配管４１を磁化することができる。
【００２６】
マグネット５１はＮ極とＳ極とが管軸方向に所定の距離を離して配置されており、管軸方向が磁化方向となる。
なお、上記の例ではマグネット５１の先端に磁化伝達用摺動ブラシ５３を取り付けた例を示したが、マグネット５１の先端にローラを付けてローラを介して配管４１を磁化するようにしてもよい。
【００２７】
＜磁気センサ＞
磁気センサ４９は、図６及び図７（ｂ）に示すように、ピグ本体部４３に放射状に延出させて設けた支持基盤５５と、この支持基盤５５の先端に取り付けられたセンサ部５７とから構成されている。支持基盤５５は前述の放射状に設置したマグネット５１と同数設けられており、各マグネット５１に対応してセンサ部５７が設けられている。
センサ部５７は、実施の形態１、２と同様に、漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分（管軸方向成分）を検知する水平成分検知センサと、漏洩磁束における磁化方向に垂直でかつ検査対象面に垂直な方向である垂直成分（管径方向成分）を検知する垂直成分検知センサとを備えている。
【００２８】
＜その他の構成＞
ピグ本体部の後方には、図６に示されるように、補助ピグ６１が連結されている。補助ピグ６１にはバッテリ、データ記録装置などが搭載されている。また、補助ピグ６１にはピグ本体４３と同様のシールカップ６３が設けられている。
【００２９】
＜動作説明＞
上記のように構成された実施の形態３においては、配管内に流体を流すことによって、この流体をシールカップ４５、６３にて受圧してピグ本体４３および補助ピグ６１を走行させる。
そして、ピグ本体４３を走行させることで、配管４１が磁化装置４７によってその全周に亘って磁化される。そして、配管４１に欠陥がある場合には、漏洩磁束が磁気センサ４９によって検出される。磁気センサ４９の出力を同時に記録計（図示なし）に取り込んで監視、記録することによって、欠陥の有無の検出と、その形状（大きさ、深さ）の評価を容易に行うことが可能となる。
【００３０】
本実施の形態においては、配管４１の全周に亘って管軸方向に磁化する磁化装置４７と、配管内周面の全周に亘って配置されて磁化装置４７によって磁化された検査対象の配管４１からの漏洩磁束を検知する磁気センサ４９を備えたことにより、配管の欠陥を確実に検出することができる。
【実施例】
【００３１】
本発明の効果を確認するために、板厚１２ｍｍの鋼板にφ３０ｍｍ、深さ３.６ｍｍの円形平底の減肉加工を施して欠陥７０を形成した人工欠陥試験片（図８参照）を用いて漏洩磁束を計測した。
本実施例では１２個の磁気センサを一直線状に配置したものを用いた。
【００３２】
このときの計測結果を図９〜図１２に示す。図９、図１０は鋼板表面上２ｍｍの位置での磁束分布における磁化方向成分である水平成分（鋼板表面に平行な成分）を示している。また、図１１、図１２は同じく鋼板表面上２ｍｍの位置での磁束分布における磁化方向に垂直でかつ鋼板に垂直な方向である垂直成分を示している。
なお、各図において、Ｘ軸が図８に示した検査対象の鋼板の幅方向の位置を、Ｙ軸が同じく図８に示した検査対象の鋼板の長手方向でかつ走査方向の位置を、Ｚ軸が漏洩磁束の密度を示している。
【００３３】
図９、図１０では、欠陥中心をピークとする円錐状の磁束分布１０１が特徴的に捉えられている。また、走査方向すなわちＹ方向の分布の特徴として、欠陥の端部で特徴的に上記ピークとは逆の特性の極値１０２ａ、１０２ｂを示していることが分かる。
また、図１１、図１２では、走査方向すなわちＹ方向の磁束分布の特徴が、欠陥の端部で極大１０３ａ、及び極小値１０３ｂをとっていることが分かる。また、欠陥の走査方向に直交する方向の端部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが、特徴的に捉えられている。
【００３４】
以上のように、実施例から本発明の装置を用いることで試験片裏面の欠陥の位置、特徴が非常にわかりやすく捉えられていることが分かる。
また、上記の実験結果から欠陥７０から離れた位置でも欠陥７０の直上のセンサと同様に漏洩磁束を検出できることが分かり、ジグザグの走査をすることなく欠陥の有無を確実に検知できることが証明された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態の欠陥部検出装置を模式的に示す図である。
【図２】図１に示した実施の形態に用いたアレイ型磁気センサの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の動作を説明する説明図である（その１）。
【図４】本発明の実施の形態の動作を説明する説明図である（その２）。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る磁気センサの説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る欠陥部検出装置の説明図である。
【図７】図６の矢視Ａ−Ａ断面図、矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の実施例に用いた検査対象の人口欠陥片の説明図である。
【図９】本発明の実施例における検査結果を示すグラフであり、漏洩磁束分布における磁化方向成分である水平成分（鋼板表面に平行な成分）を示すものである（その１）。
【図１０】本発明の実施例における検査結果を示すグラフであり、漏洩磁束分布における磁化方向成分である水平成分（鋼板表面に平行な成分）を示すものである（その２）。
【図１１】本発明の実施例における検査結果を示すグラフであり、漏洩磁束分布における磁化方向に垂直でかつ鋼板に垂直な方向である垂直成分を示すものである（その１）。
【図１２】本発明の実施例における検査結果を示すグラフであり、漏洩磁束分布における磁化方向に垂直でかつ鋼板に垂直な方向である垂直成分を示すものである（その２）。
【符号の説明】
【００３６】
１  欠陥部検出装置、３  検査対象物、５  磁化装置、７  アレイ型磁気センサ、９  マグネット、１１  ローラ、１３  水平成分検知センサ、１５  垂直成分検知センサ、１７  磁気センサ、４３  ピグ本体、４７  磁化装置、４９  磁気センサ。
【図１】
2006220610.tif 000003
【図２】
2006220610.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006220610.tif 000007
【図６】
2006220610.tif 000008
【図７】
2006220610.tif 000009
【図８】
2006220610.tif 000010
【図９】
2006220610.tif 000011
【図１０】
2006220610.tif 000012
【図１１】
2006220610.tif 000013
【図１２】
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