(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの励磁コイルと、
前記励磁コイルから離れた位置に配置され、近接して配列される第1検出コイルと第２コイルとを含む検出コイルと
を有するプローブと、
前記プローブが磁性管内を走査するときの前記第1検出コイルと第２コイルの出力電圧を位相検波して探傷信号を得る演算処理装置と
を備えたリモートフィールド渦電流探傷システムにおいて、
前記第1検出コイルは、第1内側検出コイルと、この第1内側検出コイルの同心軸上でこの第1内側検出コイルの外側に配置される第１外側検出コイルを有し、
前記第２検出コイルは、第２内側検出コイルと、この第２内側検出コイルの同心軸上でこの第２内側検出コイルの外側に配置される第２外側検出コイルを有し、
前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルは相互に差動結線され、
前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルは相互に差動結線され、
前記演算処理装置は、
被検出部に欠陥が無い場合に前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルとの差動出力である第１信号と前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルとの差動出力である第２信号とが同じになるように、予め設定された第１の行列を用いて前記第１信号および前記第２信号のうち少なくとも一方を調整する第1機能部と、
前記第1機能部で調整された第1信号と第２信号とを比較し差を求める第２機能部と、
予め設定された第２の行列を用いて前記第２機能部で得られた信号を欠陥のサイズを示す信号に修正する第３機能部とを有する
ことを特徴とするリモートフィールド渦電流探傷システム。
【請求項２】
請求項1記載のリモートフィールド渦電流探傷システムは、
Ｕ字形状の磁性管の曲部を探傷対象とする
ことを特徴とするリモートフィールド渦電流探傷システム。
【請求項３】
少なくとも１つの励磁コイルと、前記励磁コイルから離れた位置に配置され、近接して配列される第1検出コイルと第２コイルとを含む検出コイルとを有するプローブに磁性管内を走査させ、前記第1検出コイルと第２コイルの出力電圧を位相検波して探傷信号を得るリモートフィールド渦電流探傷方法において、
前記第1検出コイルは、第1内側検出コイルと、この第1内側検出コイルの同心軸上でこの第1内側検出コイルの外側に配置される第１外側検出コイルを有し、
前記第２検出コイルは、第２内側検出コイルと、この第２内側検出コイルの同心軸上でこの第２内側検出コイルの外側に配置される第２外側検出コイルを有し、
前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルは相互に差動結線され、
前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルは相互に差動結線されており、
被検出部に欠陥が無い場合に前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルとの差動出力である第１信号と前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルとの差動出力である第２信号とが同じになるように、予め設定された第１の行列を用いて前記第１信号および前記第２信号のうち少なくとも一方を調整する第1ステップと、
前記第1ステップで調整された第1信号と第２信号とを比較し差を求める第２ステップと、
予め設定された第２の行列を用いて、前記第２ステップで得られた信号を欠陥のサイズを示す信号に修正する第３ステップと
を備えることを特徴とするリモートフィールド渦電流探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つ以上の励磁コイルと２つ以上の検出コイルを有するプローブを用いたリモートフィールド渦電流探傷システムおよびリモートフィールド渦電流探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントの熱交換器には、多数の磁性伝熱管が規則的に配列されている。磁性伝熱管はU字形状で、長さ数メートルの直管部と各種曲率の曲管部をもつ。曲管部は直管を曲げ加工した部分で、各種曲率での形状変化と管自体に扁平をもつ。
【０００３】
磁性伝熱管の検査方法の1つにリモートフィールド渦電流探傷方法が知られている。励磁コイルと検出コイルを離して配置するプローブ構造を特徴とする。励磁コイルと検出コイルを離して配置するため、励磁コイルによる直接磁場は検出コイルにまで届かず、磁性伝熱管に拡がった渦電流による微弱な間接磁場のみを検出できる。
【０００４】
その一方で、1つの欠陥に対して、励磁コイルと検出コイルそれぞれの位置で影響を受けるため、２つの欠陥信号が探傷波形に観測される。管軸方向に複数の欠陥がある場合、探傷波形が重なりあり、強め合ったり打ち消しあったりし、複雑な波形となり、欠陥が検出しにくくなる。
【０００５】
このような課題に対して、各種プローブが提案されてきた。例えば、特許文献１では、探傷すべき鋼管内に、２個の検出コイルを隣り合うように近接して配列するとともに、これを差動的に接続し、検出コイルに対して離隔した励磁コイルを鋼管内の所望の位置に配置するリモートフィールド渦電流探傷システムが提案されている。
【０００６】
これにより、励磁コイルの影響による波形は差動出力が零となり、検出コイルの影響による波形のみが検出され、探傷信号が見分けやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６４−３５２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さらに、特許文献１記載のプローブは、励磁コイルと検出コイルをフレキシブルに連結しており、これによりＵ字管の曲部に挿入しやすくなる。
【０００９】
しかし、特許文献１記載のプローブによるリモートフィールド渦電流探傷では、Ｕ字形状管の曲部での探傷信号に曲げ形状に起因するノイズが混じり、欠陥が検出しにくくなる。
【００１０】
すなわち、１つの励磁コイルと２つの検出コイルとは、管軸方向に略平行に配列されており、管直線部ではこの配置が維持されるが、曲部では曲げ形状に従って、この配置（コイル間距離や角度）が変化する。曲率が小さい（曲率半径が大きい）場合は、検出誤差と捉えることができるが、曲率が大きく（曲率半径が小さく）なるに従って、曲げ形状に起因するノイズは無視できなくなる。
【００１１】
なお、検査対象管と同じ曲率であって無欠陥の試験管の曲管部において、予めノイズを取得し、検出信号より差分することにより、理論上、ノイズを除去できるが、差分するには走査速度や検査位置を正確に一致させる必要があり、現実的に適用困難である。
【００１２】
本発明の目的は、曲管部におけるノイズを低減して欠陥検出性能を向上できるリモートフィールド渦電流探傷システムおよびリモートフィールド渦電流探傷方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの励磁コイルと、前記励磁コイルから離れた位置に配置され、近接して配列される第1検出コイルと第２コイルとを含む検出コイルとを有するプローブと、前記プローブが磁性管内を走査するときの前記第1検出コイルと第２コイルの出力電圧を位相検波して探傷信号を得る演算処理装置とを備えたリモートフィールド渦電流探傷システムにおいて、前記第1検出コイルは、第1内側検出コイルと、この第1内側検出コイルの同心軸上でこの第1内側検出コイルの外側に配置される第１外側検出コイルを有し、前記第２検出コイルは、第２内側検出コイルと、この第２内側検出コイルの同心軸上でこの第２内側検出コイルの外側に配置される第２外側検出コイルを有し、前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルは相互に差動結線され、前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルは相互に差動結線され、前記演算処理装置は、被検出部に欠陥が無い場合に前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルとの差動出力である第１信号と前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルとの差動出力である第２信号とが同じになるように、予め設定された第１の行列を用いて前記第１信号および前記第２信号のうち少なくとも一方を調整する第1機能部と、前記第1機能部で調整された第1信号と第２信号とを比較し差を求める第２機能部と、予め設定された第２の行列を用いて前記第２機能部で得られた信号を欠陥のサイズを示す信号に修正する第３機能部とを有するものとする。
【００１４】
第1外側検出コイルと第２外側検出コイルとの差動出力と、第1内側検出コイルと第２内側検出コイルとの差動出力の間に、内外間差が生じる。被検出部に欠陥が無い場合には、管の曲率一定ならばこの内外間差は一定であるが、被検出部に欠陥がある場合には、この内外間差が変化する。この変化を探傷信号として検出することにより、欠陥を検出できる。
【００１６】
また、被検出部に欠陥が無い場合、第1機能部による演算後の第１信号と第２信号とが同じになり、第２機能部による演算結果は、零になる。一方、被検出部に欠陥がある場合、第1機能部による演算後の第１信号と第２信号とが同じにならず、第２機能部による演算結果が出力され、第３機能部により欠陥のサイズを示す探傷信号が出力される。
【００１７】
これにより、より明瞭な探傷信号を検出することができ、曲管部における欠陥検出性能を向上できる。
【００１８】
（２）上記（１）において、好ましくは、Ｕ字形状の磁性管の曲部を探傷対象とするものとする。
【００１９】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの励磁コイルと、前記励磁コイルから離れた位置に配置され、近接して配列される第1検出コイルと第２コイルとを含む検出コイルとを有するプローブに磁性管内を走査させ、前記第1検出コイルと第２コイルの出力電圧を位相検波して探傷信号を得るリモートフィールド渦電流探傷方法において、前記第1検出コイルは、第1内側検出コイルと、この第1内側検出コイルの同心軸上でこの第1内側検出コイルの外側に配置される第１外側検出コイルを有し、前記第２検出コイルは、第２内側検出コイルと、この第２内側検出コイルの同心軸上でこの第２内側検出コイルの外側に配置される第２外側検出コイルを有し、前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルは相互に差動結線され、前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルは相互に差動結線されており、被検出部に欠陥が無い場合に前記第1外側検出コイルと第２外側検出コイルとの差動出力である第１信号と前記第1内側検出コイルと第２内側検出コイルとの差動出力である第２信号とが同じになるように、予め設定された第１の行列を用いて前記第１信号および前記第２信号のうち少なくとも一方を調整する第1ステップと、前記第1ステップで調整された第1信号と第２信号とを比較し差を求める第２ステップと、予め設定された第２の行列を用いて、前記第２ステップで得られた信号を欠陥のサイズを示す信号に修正する第３ステップとを備えるものとする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、曲管部におけるノイズを低減して欠陥検出性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】リモートフィールド渦電流探傷システムの全体構成図である。
【図２】プローブの概略構成図である。
【図３】検出コイルの概略構成図である。
【図４】演算処理装置の機能ブロック図である。
【図５Ａ】検査対象管の概略図である。
【図５Ｂ】従来技術による探傷結果である。
【図５Ｃ】本実施形態による探傷結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２３】
〜構成〜
図１は、リモートフィールド渦電流探傷システムの全体構成図である。リモートフィールド渦電流探傷システムは、プローブ１０１、挿入引抜機１０２、探傷器１０３、演算処理装置１０４、パソコン１０５、モニタ１０６により構成され、検査対象管１０７を探傷する。
【００２４】
図２は、プローブ１０１の概略構成図である。プローブ１０１は、ガイド２０１、励磁コイル２０２、検出コイル２０３を可撓性のチューブ２０４で接続した構造である。ガイド２０１は滑らかな形状の部材である。励磁コイル２０２は導線を単層巻きした構造である。
【００２５】
検出コイル２０３は本実施形態の特徴的な構成である。図３は、検出コイル２０３の概略構成図である。検出コイル２０３は大径の外側コイル３０１と小径の内側コイル３０２を同心軸上で２層構造とし、同構造のコイル３０３，３０４を軸方向に２列配置した構造である。２個の外側コイル３０１，３０３は相互に差動結線され、２個の内側コイル３０２，３０４も同様に差動結線されている。
【００２６】
チューブ２０４は可撓性と大きな引張強度を持ち、座屈しにくい硬質材である。電気的には、プローブ１０１の励磁コイル２０２と検出コイル２０３の外側コイル３０１，３０３と内側コイル３０２，３０４はケーブルを介して探傷器１０３に接続される。探傷器１０３は演算処理装置１０４を介してパソコン１０５やモニタ１０６に接続される。
【００２７】
プローブ１０１は、挿入引抜機１０２により検査対象管内の開始位置まで挿入され、励磁コイル３０１に電圧が印加された状態で、挿入引抜機１０２よりプローブ入口側から引き抜きかれる。その際、探傷器１０３は、検出コイル２０３の出力電圧を入力し、位相検波して探傷信号を取得する。探傷信号は1つの出力電圧に対して同相信号（Ｘ）と異相信号（Ｙ）をもち、演算処理装置１０４に送られる。演算処理装置１０４は下記の演算処理をおこない、パソコン１０５は、その結果をモニタ１０６に表示する。
【００２８】
〜制御〜
つぎに、演算処理装置１０４による演算処理について説明する。図４は、演算処理装置１０４の機能ブロック図である。演算処理装置１０４は第１機能部１０４ａと第２機能部１０４ｂと第３機能部１０４ｃとを有している。
【００２９】
プローブ１０１から得られる探傷信号は4つある。外側コイル３０１と外側コイル３０３との差動出力であるＸ1信号およびＹ1信号と、内側コイル３０２と内側コイル３０４との差動出力であるX２信号およびY２信号である。それぞれの探傷信号は同時刻或いは同位置での値である。
【００３０】
第１機能部１０４ａは、Ｘ２信号とＹ２信号を行列A（要素a11、a12、a21、a22）により行列変換する（ステップ１）。行列Aは、被検出部に欠陥が無い場合のＸ２信号とＹ２信号をＸ1信号とＹ1信号と同じになるように探傷前に予め設定されている。校正試験から設定することもできるし、特定の数値を入力することもできる。校正試験から設定する場合、検査対象管と同じ曲率であって無欠陥の試験管の曲管部において、Ｘ1信号およびＹ1信号とX２信号およびY２信号を取得し、上記条件を満たす行列Aを設定する。ここで、行列Aは曲率ごとに設定される。
【００３１】
なお、Ｘ１信号とＹ１信号を行列変換して、Ｘ２信号とＹ２信号と同じになるように調整しても良い。
【００３２】
第２機能部１０４ｂは、Ｘ1信号およびＹ1信号と、行列Aによる変換後のＸ２信号およびＹ２信号との差分演算を行なう（ステップ２）。
【００３３】
被検出部に欠陥が無い場合、行列Aによる変換後のＸ２信号およびＹ２信号はＸ1信号とＹ1信号と同じになり（ステップ１）、差分演算をすると、零になる（ステップ２）。一方、被検出部に欠陥がある場合、行列Aによる変換後のＸ２信号およびＹ２信号はＸ1信号とＹ1信号と同じにならず（ステップ１）、差分演算をすると（ステップ２）、零にならず、Ｘ３信号およびＹ３信号が出力される。
【００３４】
第３機能部１０４ｃは、Ｘ３信号とＹ３信号を行列Ｂ（要素b11、b12、b21、b22）により行列変換する（ステップ３）。行列Ｂは、Ｘ３信号とＹ３信号を欠陥のサイズを示すＸ信号とＹ信号に修正するように探傷前に予め設定されている。行列Aの条件の下、模擬欠陥（例えばφ１ｍｍ穴）付与の試験管で探傷して、Ｘ信号及びＹ信号が目的の振幅となるように行列Bの要素を設定する。行列Ｂは行列Ａに対応して設定される。
【００３５】
被検出部に欠陥が無い場合、Ｘ３信号とＹ３信号は零であり、行列Ｂによる変換後のＸ信号およびＹ信号も零になる（ステップ３）。一方、被検出部に欠陥がある場合、行列Ｂにより、欠陥のサイズを示すＸ信号とＹ信号が出力される（ステップ３）。
【００３６】
〜効果〜
本実施形態の効果を具体例を用いて説明する。図５Ａは検査対象管の概略図であり、曲率45mmの磁性伝熱管で、複数個のφ3mm貫通穴が付与されている。なお、Ｎｏ．３の欠陥は、裏と表の２箇所の穴が付与されている。
【００３７】
図５Ｂは、従来技術（励磁コイル１つ，検出コイル２つ）によるＹ信号の探傷結果である。従来技術においては、曲管部における欠陥検出性能が良くないという課題があった。たとえば、曲管部であるＮｏ．２〜４の欠陥における探傷信号は特に、不明瞭である。
【００３８】
図５Ｃは、本実施形態（励磁コイル１つ，検出コイル２×２）による探傷結果である。行列Aの要素a11=a22=1.8、a12=a21=0とし、行列Bの要素b11=b22=10.3、b12=b21=0として、励磁周波数f=１ｋHzでのY信号の探傷結果を示す。曲管部での曲げ形状ノイズは低減され、φ3mm貫通穴からの探傷信号が明瞭に検出される。特に、Ｎｏ．３の欠陥では、振幅が他の欠陥より大きくなっている。これにより曲管部における欠陥検出性能を向上できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０１  プローブ
１０２  挿入引抜機
１０３  探傷器
１０４  演算処理装置
１０４ａ  第１機能部
１０４ｂ  第２機能部
１０４ｃ  第３機能部
１０５  パソコン
１０６  モニタ
１０７  検査対象管
２０１  ガイド
２０２  励磁コイル
２０３  検出コイル
２０４  可撓性チューブ
３０１  外側コイル（第1外側検出コイル）
３０２  内側コイル（第1内側検出コイル）
３０３  外側コイル（第２外側検出コイル）
３０４  内側コイル（第２内側検出コイル）
【図１】
0005800696.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
0005800696.tif 000008