(57)【要約】【課題】渦電流探傷方法を用いた被検査体の減肉状況を迅速に把握する。【解決手段】被検査体の磁束密度を飽和状態にし、前記飽和状態で被検査体に渦電流探傷方法を適用する測定Ａ（ステップ１７）で得られた電気信号Ｓ（飽和）と、被検査体の磁束密度を未飽和状態にし、前記未飽和状態で被検査体に渦電流探傷方法を適用する測定Ｂ（ステップ１９）で得られた電気信号Ｓ（未飽和）との関係「Ｓ（飽和）＞Ｓ（未飽和）」を比較（ステップ２０）して、ｙｅｓなら被検査体の減肉ありと判定し、ｎｏならば減肉に基づかない磁気特性の変化で検出される電気信号強度相当として予め定めた閾値ＬとＳ（未飽和）との関係「Ｓ（未飽和）＞Ｌ」を比較（ステップ２１）し、ｙｅｓなら被検査体の減肉が有ると判定し、ｎｏの場合には損傷無しと判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体の検査部位に磁場を加えて前記検査部位に磁束を発生させ、ある前記磁束のもとで渦電流探傷方法によって第１の電気信号を検出し、その後、前記検査部位における前記磁束を変えて渦電流探傷方法によって第２の電気信号を検出し、前記第１の電気信号及び前記第２の前記信号を用いて前記被検査体の減肉個所の存在を判定する減肉検査方法。
【請求項２】
請求項１において、前記磁束が直流磁束であり、前記被検査体の前記磁束の密度が飽和状態で得られた前記第１の電気信号が、前記磁束の密度が未飽和の状態で得られた前記第２の電気信号よりも大きく、前記第２の電気信号の閾値よりも前記第２の電気信号が大きい場合に、前記被検査体に減肉個所が存在すると判定することを特徴とする減肉検査方法。
【請求項３】
請求項２において、前記被検査体は管であって、前記管の内側から渦電流探傷方法を前記管に適用し、前記管の内側から前記第１と第２の各電気信号を得るようにし、前記第１の電気信号が前記第２の電気信号よりも大きい場合に前記管の外面に減肉が存在し、前記第１の電気信号が前記第２の電気信号よりも小さく、且つ前記第２の電気信号の閾値よりも前記第２の電気信号が大きい場合に前記管の内面に減肉が存在すると判定することを特徴とする減肉検査方法。
【請求項４】
プローブコアと被検査体との間に直流磁束を還流させる手段と、
前記直流磁束が還流するプローブコア部分に装着した検査コイルと、
前記直流磁束が還流しないプローブコア部分に装着された他の検査コイルとを備え、
前記各検査コイルが装着された前記各プローブコア部分は一連にされている減肉検査用プローブ。
【請求項５】
被検査体の検査部位に磁場を与えて前記検査部位に直流磁界を還流させる手段と、
前記検査部位の渦電流の変化を検査コイルを介して電気信号として検出する手段と、
前記検査部位の磁束密度を未飽和状態と飽和状態とに変化させる手段と、
前記検査部位の磁束密度が飽和状態で検出した前記電気信号を第１の電気信号とし、前記検査部位の磁束密度が未飽和状態で検出した前記電気信号を第２の電気信号とし、前記第１の電気信号が第２の電気信号よりも大きい場合と、前記第１の電気信号が前記第２の電気信号よりも小さく且つ前記第２の電気信号の閾値よりも前記第２の電気信号が大きい場合に前記検査部位に減肉が存在すると判定する手段と、
を備えた減肉検査装置。
【請求項６】
請求項５において、前記検査部位に直流磁束を還流させる手段は直流磁化電源に接続さてプローブコア部分に装備された直流コイルを備え、
前記プローブコア部分に装着した前記検査コイルと、
前記プローブコア部分から前記直流磁束が届かない位置に離れたプローブコア部分に装着された他の検査コイルとを備え、
前記各プローブコア部分は一連にされていることを特徴とする減肉検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被検査体の減肉を検出する減肉検査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子炉や化学プラントにおいて、伝熱管の検査には迅速測定が可能である渦電流探傷法が利用されることが多い。渦電流探傷法とは、コイルにより金属試験体に渦電流を発生させ、欠陥部での渦電流の乱れを電気信号として検出し探傷する手法である。
【０００３】
特に磁性管では、磁場を引き付ける強度を示す透磁率が大きいため、コイルから発生した磁場は極端に表層部へ集中する。そのため、直流磁場で磁性管を磁気飽和させることで透磁率の低減を図った磁気飽和渦電流探傷法が利用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、磁気飽和渦電流探傷法では、欠陥部近傍が磁気飽和し難いため、欠陥識別に有効である位相角の情報を利用できないことがある。そのため、信号強度のみで評価し、減肉信号や部分的な磁気特性変化による信号は捕えるものの、これらの識別としてはファイバースコープによる内面の確認や外面の目視確認を併用して識別せざる得ない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−１８８３７３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、減肉による信号と磁気特性の変化による信号を識別するため、ファイバースコープによる内面の確認や目視による外面の確認を併用する。すなわち、数種類の検査方法を用いるため、検査方法，装置の交換に時間を要し、検査時間が増大するなどの課題があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、減肉による信号と磁気特性の変化による信号を識別するための作業が抑制できる渦電流探傷方法及び装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、例えば、被検査体が磁性材で作られた管、即ち磁性管で例えると、その磁性管の磁束密度が未飽和及び飽和の状態でその磁性管に対して渦電流探傷法適用し、その適用結果得られた磁束密度が未飽和及び飽和の状態での信号の強度を比較することで、減肉による信号と磁気特性の変化による信号を分離する点に特徴がある。これにより、外面の目視確認が不要となる。
【０００９】
また、他の特徴として、その比較後にあらためて磁束密度が未飽和の状態での信号の強度を、予め知りえた磁気特性の変化による信号強度、又はそれを超える信号強度を閾値として、その閾値と比較して磁性管内面の減肉と判定することに特徴がある。これにより、磁性管の内面のファイバースコープによる確認も不要となり、検査時間を短縮することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、渦電流探傷の原理、次に、被検査対象を磁性材で作られた管、即ち磁性管とし、その磁性管に適用できる磁気飽和渦電流探傷法の説明をする。図２は渦電流探傷に用いる内挿式のプローブを示す。そのプローブは磁性管１の内部に挿入するもので、プローブコア２に探傷コイル３ａと３ｂを設けている。この探傷コイル３ａと３ｂから発生する磁場が試験体に渦電流を誘発する。磁性管１に減肉、即ち腐食などによる窪みや孔があると、渦電流に乱れを生じるため、探傷コイルのインピーダンスが変化する。渦電流探傷法では、このインピーダンスの変化を測定して減肉の有無を判定する。
【００１１】
図２に示す手法は、自己比較方式と呼ばれているもので、探傷コイル３ａと３ｂがブリッジ回路を構成しており、インピーダンス変化によりブリッジのバランスが崩れることで、微小な電気信号変化を測定する。この測定方法を、磁性管に適用する場合、（１）式で示される磁場の浸透深さδの値が大きく変化する。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
δ：浸透深さ（ｍ），ｆ：周波数（Ｈｚ），μ：透磁率（Ｈ／ｍ），σ：導電率（Ｓ／ｍ）磁場の浸透深さとは、材料内における磁束が、表面近傍の磁場の３７％に減少する深さを示している。
【００１４】
磁性材の場合、磁性の程度を示す透磁率μが、非磁性材の数百から数千倍となるため、磁場の浸透深さが極端に浅くなり、誘発する渦電流も表層部に偏ることになる。
【００１５】
渦電流密度のイメージを図３に示す。図３は図２の破線で囲った探傷コイル３ａと３ｂの近傍の拡大図である。磁性管では、渦電流は管内面に偏るため、外面の減肉４を検出できない。浸透深さを深くするためには、周波数ｆを低くすることが考えられるが、ノイズの増加を招くため望ましくない。このように、磁性管に渦電流探傷を利用すると外面の減肉の検出が出来ないか、又は感度が著しく低下する。そこで、永久磁石や直流コイルを別途設け、検査部近傍の磁性管を磁気飽和させる磁気飽和法という手法が行われる。
【００１６】
図４は磁気飽和法の原理を示している。磁性管１に内挿式プローブが設置されている。プローブはプローブコア５にコイル６及び自己比較方式の探傷コイル７を設けている。コイル６は直流電源８に結線されており、直流磁束９を発生する。以下、コイル６は直流コイル６と記すことにする。直流磁束９は磁性管１とプローブコア５を還流するように発生する。これにより、磁性管１の磁束密度は高くなる。同時に、次に示す磁性材の特性より、透磁率が下がることになる。
【００１７】
図５はＢ−Ｈカーブと呼ばれる磁性材の磁気特性を示すものである。これは横軸に通電した電流の大きさに相当する磁界強度（Ａ／ｍ）、縦軸の材料に発生する磁束密度（Ｔ）の関係を示す。なお、透磁率とは磁性材の磁化し易さを定量的に示すもので、Ｂ−Ｈカーブの傾きで示される。磁界強度（Ａ／ｍ）を０から増加させていくと、磁界強度と磁束密度が直線関係で上昇する。以下この領域を未飽和領域１０と記す。未飽和領域１０ではＢ−Ｈカーブの傾きが急である。その後、磁束密度が飽和に近づくと、傾きが急激に緩やかになる。以下、この領域を飽和領域１１と記す。磁性材の透磁率は未飽和領域１０で高く、飽和領域１１で低い特徴を有する。さらに磁界強度を上昇させて完全に磁性材を飽和させると、透磁率は非磁性材と同じ値となる。
【００１８】
さて、プローブコアに設けた直流コイル６を通電し、磁性管１が未飽和領域１０に位置する場合、Ｂ−Ｈカーブの傾きは、飽和時より大きい。この場合、先に述べたように浸透深さが浅いため、外面の減肉４が検出できない。直流コイル６の電流を増加させ、磁性管１を飽和領域１１にすると、透磁率は低くなり、
（１）式から分かるように浸透深さも深くなる。図６は浸透深さが深くなった時の、渦電流密度のおおよその分布を示す。渦電流は磁性管１の裏面まで達するので、減肉４の影響を受ける。すると探傷コイル３ａと３ｂのインピーダンスのバランスが崩れ、インピーダンスの変化は探傷器で測定できる大きさとなり、減肉を検出できる。
【００１９】
このように、直流磁束を発生させ、磁性管１を飽和させることで、外面の減肉４の検出を可能にする測定法が磁気飽和法である。説明は省いたが、磁性管１の内面の減肉は直流磁束９の大小に係わらず、渦電流に影響を与えるため、検出可能である。このように磁性管に対しても適用可能である磁気飽和渦電流探傷であるが、上述したが、信号の位相角と呼ばれる情報を利用できない。位相角とはリサージュ波形の傾き角を示すもので、信号発生原因の識別等に利用される情報である。例えば、磁気飽和渦電流探傷では、安全上問題のない信号（施工時等に加わった応力による磁気特性変化に起因する信号）と減肉信号の識別ができない。本発明の実施例においては、この識別を可能とする手段と装置をも提供している。
【００２０】
ここで、応力により磁気特性が変化した部分で信号が捕らえる理由について説明を加える。その後、本発明の原理について説明を進める。例えば、局所的に磁気特性（Ｂ−Ｈカーブ）が変化している部分では、直流コイル６に通電する電流を一定にしても、磁性管に発生する磁束密度が健全部と一致しない。磁気特性の変化の程度が大きい場合は、透磁率にも差を生じる。すると、磁場の浸透深さが変化し、渦電流分布にも影響が及ぶため、探傷コイル３ａと３ｂのインピーダンスのバランスが崩れ、探傷器で信号が測定される。
【００２１】
後で説明するが、磁気特性の変化は外部応力の付与に起因する場合もある。ここでは、磁性管に応力付与した場合の実測波形をしめす。探傷器は、直径３ｍｍの貫通穴のリサージュ波形をＸ軸から１３５°の傾き角を成すように設定している。図７（ａ）図は直径３ｍｍの貫通穴、同じく（ｂ）図は応力３０（ＭＰａ）（弾性範囲で形状変化が見られないレベル）を付与した場合の実測波形である。その（ｂ）図の応力付与の波形は、（ａ）図の直径３ｍｍ貫通穴より小さいが、十分検出される信号である。応力値が大きくなると、信号も大きくなる傾向を示す。磁気飽和渦電流探傷法では、信号のピーク値のみを用いるため、図７の（ａ）図と（ｂ）図で示す信号の発生要因を識別することができない。本発明の実施例ではこの識別を可能とする手段を提供できる。
【００２２】
以下、減肉信号が識別できる原理について説明を進めるが、ここで、本発明の実施例で重要となる図５に示した未飽和領域１０と飽和領域１１での減肉や磁気特性の変化による信号の大小関係について纏めておく。信号はリサージュ波形の傾き角の初期設定に依存しないように、図８に示すようにＳリサージュ波形１２の大きさで示し、これを信号の大きさと記すことにする。
【００２３】
まず、外面の減肉による信号について説明する。外面の減肉の場合、飽和領域１１の渦電流分布は図６となる。これに対して未飽和領域１０では透磁率μが高く、（１）式より磁場の浸透深さが浅くなるので図３に示す渦電流分布となる。渦電流は内表面に偏るため、磁性管１の外面の減肉に対する感度は低くなる。
【００２４】
以下、飽和領域１１の信号の大きさをＳ（飽和）、未飽和領域１０の信号の大きさをＳ（未飽和）と記す。これより、双方の信号の大きさを比較すると、Ｓ（飽和）＞Ｓ（未飽和）となる。
【００２５】
次に、内面に減肉がある場合を考えると、飽和領域１１での渦電流分布は図９のようになる。一方、未飽和領域１０では図１０となる。この場合、渦電流の浸透深さに占める、内面の減肉１３の深さの割合は、図１０に示す未飽和領域１０の方が大きく、当然、渦電流に与える影響は著しく大きくなる。これより、双方の信号の大きさを比べるとＳ（飽和）＜Ｓ（未飽和）となる。
【００２６】
最後に、応力により磁気特性変化が生じた場合を考えるが、まず、図１１を用いて応力付与部を渦電流探傷で検出できる理由を述べる。図１１はＢ−Ｈカーブを示す。応力付与されていない磁性材のＢ−Ｈカーブ１４を破線で示す。これに対して、応力が付与されることにより、磁気特性が変化した磁性材のＢ−Ｈカーブは１５や１６のようになる。Ｂ−Ｈカーブ１５や１６は応力状態等に依存する。磁性材に応力が加わると磁気特性が変化することは、一般に磁気弾性効果として知られており、例えば、日本機械学会論文集（Ａ編）６０巻５７５号（１９９４−７）が参考になる。
【００２７】
まず、図１１の飽和領域１１について考える。例えばＡ′に注目すると、Ｂ−Ｈカーブ１６は飽和に至る途中に位置するため、発生する磁束密度がＢ−Ｈカーブ１４よりやや低くなる。このため、Ｂ−Ｈカーブ１４と１６では、透磁率に微小な差を生じる。これに対応して（１）式から分かるように、磁場の浸透深さも差を生じ、磁場によって誘発される渦電流の分布も同様に変化する。
【００２８】
図１２に磁気特性の変化による渦電流分布を示す。この渦電流の浸透深さの違いにより、探傷コイル３ａと３ｂのインピーダンスのバランスが崩れ、磁気特性の変化が検出される。通電する直流電流を増加させると、Ｂ−Ｈカーブ１６も飽和に近づき、透磁率の差は緩和され、磁気特性の変化は検出されなくなる。しかし、内挿プローブを利用する探傷では、管内径で決まる寸法制限があり、磁性管を十分磁化させるような、強い磁界を加えることができない場合が多く、上述した微小な透磁率の違いの影響を受ける場合が多い。
【００２９】
次に、未飽和領域１０を考えてみる。Ｂ−Ｈカーブ１４とＢ−Ｈカーブ１６の傾きを比較すると、Ｂ−Ｈカーブ１６が小さく、透磁率が低くなっていることが分かる。未飽和領域１０の特徴は、上述した飽和領域１１に位置するＡ′での微小な透磁率変化に比べて、明確に透磁率の違いが現われることである。つまり、渦電流の浸透深さも飽和領域１１より大きな差が生じることになる。その結果、双方の信号は、Ｓ（飽和）＜Ｓ（未飽和）の関係となる。
【００３０】
例えば、図１３は応力３０（ＭＰａ）を付与した場合の実測のＹ成分波形である。図１３（ａ）は飽和状態、（ｂ）は未飽和状態（磁化電流無し）である。
（ｂ）の未飽和状態では、（ａ）の飽和状態より大きな信号となることが分かる。上述したように、未飽和状態は透磁率の差が大きいことに起因する測定結果である。なお、傾きが急になるＢ−Ｈカーブ１５についても同様な現象が生じる。
【００３１】
ここで、飽和領域１１と未飽和領域１０で、減肉及び磁気特性の変化による信号の大小関係を纏めた結果を図１４に示す。磁性管の外面の減肉は、飽和で大きくなる。一方、内面の減肉と磁気特性の変化は、飽和で小さくなる。この両者に関しては同様の傾向を示すものの、未飽和領域１０での信号の絶対値が異なる特徴がある。
【００３２】
例えば、日本機械学会論文集（Ａ編）６０巻５７５号（１９９４−７）を参照すると、強磁性鋼ＪＩＳ−Ｇ４１０３（ＳＮＣＭ４３９）の場合、弾性範囲内の引張り応力付与で透磁率が約１．６  倍変化する。これを渦電流の浸透深さに換算すると、健全材に対して２割程度の変化に止まる。一方、内面の減肉に対しては、渦電流が表層に集中するので、検出感度は非常に高くなる特徴がある。本発明は以上の傾向を利用して減肉と磁気特性の変化による信号を識別するものである。
【００３３】
以下、本発明の各実施例を、図面を参照しつつ説明する。本発明に関する第１の実施例を図１に示す。図１は本発明の評価法に関する実施の形態のブロック図である。本実施の形態によると、磁性管１の検査において、測定Ａ（ステップ１７）として、磁気飽和法により、磁性管１を飽和させた通常の探傷を実施する。次に比較（ステップ１８）として、ノイズレベルＮを超える信号Ｓ（飽和）を発生する管を抽出する。ノイズレベルＮは事前の測定により把握しておく。
Ｓ（飽和）がノイズレベルＮを超えた場合は、ｙｅｓと評価され、減肉の疑いがある。そこで、測定Ｂ（ステップ１９）を実施する。測定Ｂ（ステップ１９）では直流コイル６の直流電流を調整し、図５に示す未飽和領域１０で探傷を実施する。次に、比較（ステップ２０）として、Ｓ（飽和）とＳ（未飽和）との大小関係を比較する。その結果（２）式の関係にある時、ｙｅｓとなり、図１４から分かるように信号は外面の減肉となる。
【００３４】
【数２】
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【００３５】
（２）式を満たさない時、比較（ステップ２０）のＮｏに進み、信号は内面の減肉又は磁気特性の変化のいずれかになる。この識別には磁気特性の変化は減肉より、信号の絶対値が小さいことを利用し、Ｓ（未飽和）と閾値Ｌとの大小関係を比較する。ここで閾値Ｌは、検査で要求される精度の減肉を模擬した試験管を用いた試験や解析によりあらかじめ求めておく。当然、検査対象と同材質，同形状の試験管を用いることが必要である。閾値Ｌは、探傷検査部位の減肉によらず、探傷検査部位の応力による磁気特性変化によって探傷コイルを介して検出される電気信号強度より大きいことが必要である。なお、探傷検査で要求される精度が厳しく閾値Ｌが磁気特性変化による信号より小さい場合は、本発明の第２の実施例を用いることになる。閾値ＬとＳ（未飽和）とが（３）式の関係にある場合は、比較（ステップ２１）のｙｅｓに進み、内面の減肉となる。（３）式を満たさない時は磁気特性の変化による信号となる。
【００３６】
【数３】
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【００３７】
このようにして、減肉と磁気特性の変化の信号を識別出来る。以上の原理により、渦電流探傷での減肉と磁気特性の変化による信号の識別が可能である。これにより、外面の目視確認及び内面のファイバースコープによる確認が不要となる。
【００３８】
本発明の第２の実施例について、図１５を用いて説明する。本実施例は第１の実施例に示す比較（ステップ２１）で、閾値Ｌによる内面の減肉と磁気特性の変化による信号の識別が困難な場合の実施例である。図１５から分かるように比較（ステップ２０）までは第１の実施例と同様である。比較（ステップ２０）でｙｅｓと評価された信号は図１４から分かるように外面の減肉となる。比較（ステップ２０）でｎｏと評価された信号は内面の減肉又は磁気特性の変化による。この識別にはファイバースコープを利用して磁性管の内部を見て行う（ステップ２２）。その結果、内面に減肉が無いものは磁気特性の変化による信号となる。以上の原理により、渦電流探傷により外面の減肉による信号の抽出が可能である。これにより、磁性管の外面の目視確認が不要となる。
【００３９】
本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例は未飽和領域１０状態の測定を図５のＡ点に示すように直流コイル６に電流を通電しない状態で行う。これにより、直流コイル６の電流値を事前に設定する必要がなくなる。飽和領域１１の測定は、磁性管を磁気飽和させる程度の直流電流値を通電して行う。信号の解析は第１及び２の実施例と同様に行う。そのことで、減肉による信号か磁気特性の変化による信号かの識別が可能である。
【００４０】
本発明の第４の実施例について、図１６を用いて説明する。第４の実施例は磁気飽和部及び未飽和部の探傷を実施する２つの探傷コイルを装備したプローブに関するものである。このプローブはプローブコア５に直流電源８に結線された直流コイル６と自己比較方式の探傷コイル７を設けた部分と、直流磁束の影響を受けない距離に離れたプローブコア５の部位に別途、探傷コイル２３を設けた部分から構成される。
【００４１】
探傷コイル７は測定器３８に入力される。測定器３８の内部では、探傷コイル７を２つの要素とするブリッジ回路が構成されている。ブリッジ回路には電源３９が結線され、探傷コイル７に電流を供給する。この電流により、探傷コイル７からは交流の磁場が発生し、管内面の探傷コイル近傍に渦電流を誘導される。欠陥近傍に１つの探傷コイル７がある場合、渦電流が乱れ、このコイルのインピーダンスが変化する。
【００４２】
その結果、端子間４０に電位差が発生する。この電位を測定し、電源３９と同相成分と９０°成分を分離し、リサージュ波形と大きさを表示させる機能が測定器３８に備わっている。探傷コイル２３は測定器４１に接続される。探傷器４１は測定器３８と同様の構成となっており、表示されたリサージュから大きさを読み取ることができる。測定器３８で信号が発生した場合、未飽和領域の信号に対応する測定器４１のリサージュ波形の大きさを確認する。先に述べた本発明の各実施例の評価方法を行うことで、減肉と磁気特性の変化による信号の識別が可能である。
【００４３】
このプローブを使用することで、一度のプローブ走査で同時に測定Ａ（ステップ１７）と測定Ｂ（ステップ１９）を実施することが可能となる。同様に本発明による他の実施例においても、探傷コイルには測定器が接続されていて、渦電流の変化によって応じて探傷コイルを介して検出した電気信号の波形を観察できるようにしてある。
【００４４】
本発明の第５の実施例について、図１７を用いて説明する。第５の実施例は磁気飽和部及び未飽和部の探傷を実施する２つの探傷コイルを装備したプローブに関するものである。プローブコア５に、自己比較方式の探傷コイル７及び直流コイル６を設けたプローブと、このプローブの直流磁束の影響をうけない距離に柔軟性のある接続物２４でプローブコア５に接続したプローブコア２５に探傷コイル２３を設けたプローブを構成している。プローブコア５，２５間で接続物２４が柔軟性により曲がるので、曲がった磁性管内をプローブコア５，２５が通過しその曲がり部の渦電流探傷が実施できる。また、磁性管内にプローブコア５，２５を一度通すというプローブ走査で測定Ａ（ステップ１７）と測定Ｂ（ステップ１９）を実施することが可能となる。
【００４５】
本発明の第６の実施例について、図１８を用いて説明する。第６の実施例は磁気飽和部及び未飽和部の探傷を実施する２つの検出コイルを装備したプローブに関するものである。プローブコア２６に永久磁石を用い、自己比較方式の探傷コイル７を設けたプローブと、プローブコア２５に自己比較方式の探傷コイル２３を設けたプローブとを、前者プローブの直流磁束の影響をうけない距離に柔軟性のある接続物２４で接続した構成をしている。これにより、直流コイルが不要であり、プローブコア間の接続物の曲がりにより、第５実施例と同様に磁性管の曲がりに対応することができ、一度のプローブ走査で測定Ａ（ステップ１７）と測定Ｂ（ステップ１９）の結果を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明の第７の実施例について、図１９及び図２０を用いて説明する。第７の実施例はコンピュータにより制御する構造の探傷装置に関するものである。本測定装置を用いた減肉検査は次のように行う。まず、測定対象となる配管の端部から管内部にプローブを挿入する。プローブはケーブルで押し込んだり、端部から空気を吹き込み、所定の位置まで挿入する。その後、直流電源８をＯＮにし、磁性管を磁気飽和状態にする。発信器の電源をＯＮにすると、探傷コイル７に電流が流れ測定が可能となる。
【００４７】
探傷コイル７はブリッジ回路２８を構成しており、ブリッジ回路のインピーダンスのバランスが崩れると、その程度に対応した電気信号を出力する。出力は微小信号の場合が多く、通常は増幅器２９を介して増幅させる。この信号は位相検波器３０を通過することで、発信器電源２７と同じ位相の成分と９０度位相の異なる成分に分解され、各成分の大きさに対応する直流電圧が出力される。この出力信号はＡ／Ｄ変換器の入力端子に接続されている。
【００４８】
また、プローブ駆動装置３１は磁性管内のプローブに接続した紐をモータの回転駆動力で引いて、そのプローブの磁性管内の位置を変えることが出来、且つそのモータに装備されたエンコーダによって紐を引いた長さを検出してプローブの位置に対応した電気信号が出力できる。
【００４９】
そのプローブ駆動装置３１から出力されたプローブ位置に対応した電気信号は、プローブ駆動装置３１に接続されたＡ／Ｄ変換器に入力されている。探傷測定を開始するまえに、入力装置３６から評価に必要となる各閾値Ｎ，Ｌなどの値をコンピュータ３３にインプットする。また、直流電源８や発信器電源２７の電源をＯＮする。
【００５０】
以下、図２０を用いて測定を行うプログラムの流れを説明する。まず、ステップ３０でコンピュータ３３の指令に基づいて直流電源８がＯＮされる。次に、コンピュータ３３のＣＰＵ３５からＡ／Ｄ変換器３２へＡ／Ｄ変換開始指示（１）が発せられ、位相検波器３０からの電気信号やプローブ駆動装置３１からの位置情報を表す電気信号など、Ａ／Ｄ変換器３２に接続されて入力されてきた各信号がデジタル化され、そのデジタル化された各信号がコンピュータ３３に入力される（ステップ３３１）。以下、位相検波器３０から出力されるＸ成分信号をＸ（飽和），Ｙ成分信号をＹ（飽和）とする。その後、（４）式に示すようにリサージュの大きさを計算する（ステップ３２）。
【００５１】
【数４】
2004257912.tif 000006
【００５２】
Ｓ（飽和）は位置と一緒に配列として、メモリに書き込む（ステップ３３）。プローブが管の挿入口（端部）まで到着したら、Ａ／Ｄ変換終了の指示をＡ／Ｄ変換器３２に発してＡ／Ｄ変換を終了する（ステップ３４）。次に入力装置３６から入力されているノイズレベルＮを読み込み（ステップ３５）、Ｓ（飽和）とＮとの比較（６）をおこなう（ステップ３６）。Ｓ（飽和）がノイズレベルＮより、大きい場合は、ｙｅｓと判断され減肉の可能性があるため、Ｓ（飽和）とプローブの位置情報をステップ（ステップ３３）で使用したメモリ領域とは別の領域に書き込む（ステップ３８）。
【００５３】
一方、ノイズレベルＮより、小さい場合は、出力装置３７に“減肉なし”と表示する指示が発せられる（ステップ３７）。これで出力装置３７に“減肉なし”と表示される。ステップ３９に示すように最終データまで、ステップ３６，３７，３８の処理を繰り返す。最終データまで達すると直流電源８をＯＦＦして（ステップ４０）プログラムの一時停止を実施する（ステップ４１）。
【００５４】
プログラムが一時停止している間に、プローブを今まで測定していたと同じ磁性管内に入れて、今まで測定したと同じプローブの引き始めの位置に戻す。その後に、プログラムが一時停止を解除し（ステップ４２）、且つプローブ駆動装置３１でプローブを引く。プログラムが一時停止を解除した後にステップ４３の処理に進む。これ以降は、位相検波器３０からＡ／Ｄ変換器３２に入力されて来る電気信号は磁性管が未飽和状態の測定信号である。したがって、ここからの測定は測定Ｂ（ステップ１９）である。コンピュータ３３のＣＰＵ３５からＡ／Ｄ変換開始指示（９）が発せられ、Ａ／Ｄ変換器に入力されてきた電気信号、即ち探傷コイルを介して測定した電気信号やプローブの位置を表す電気信号等がデジタル化されてコンピュータ３３に入力される（ステップ４３）。以下、位相検波器３０から出力されるＸ成分信号をＸ（未飽和）、Ｙ成分信号をＹ（未飽和）とする。その後、（５）式に示すリサージュの大きさを計算する（ステップ４４）。
【００５５】
【数５】
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【００５６】
Ｓ（未飽和）は位置と一緒に配列として、メモリに書き込む（１１）。プローブが管の挿入口（端部）まで到着したら、Ａ／Ｄ変換終了の指示をＡ／Ｄ変換器３２に出してＡ／Ｄ変換を終了する（ステップ４６）。
【００５７】
次に、ステップ４７にてステップ３８でメモリに書き込んだ減肉の疑いがあるＳ（飽和）と位置を読み込み、同位置でのＳ（未飽和）と比較する（ステップ４８）。その結果、ｙｅｓと判定された場合、コンピュータ３３が出力装置３７に減肉有りと表示させる指示を出力し（ステップ４９）、出力装置３７は減肉有りと表示する。
【００５８】
一方、ステップ４８でＮｏと判定された場合は、入力装置３６からコンピュータ３３に入力した閾値Ｌを読み込み、（３）式のように比較する（ステップ５０）。ここで、Ｙｅｓと判定された場合、コンピュータ３３が出力装置３７に減肉有りと表示する指示を出し（ステップ５１）、出力装置３７は減肉有りと表示する。逆に、ステップ５０でＮｏと判定された場合はコンピュータ３３が出力装置３７に減肉無しと表示する指示を出し（ステップ５１）、出力装置３７は減肉無しと表示する。その後、ステップ５２で、ステップ４８，４９，５０，５１の処理を繰り返し、ステップ４７の処理で読み込んだ最終位置に達すると検査が終了する。これにより、減肉と磁気特性の変化の信号を識別出来る測定装置を提供できるので、外面の目視確認及び内面のファイバースコープによる確認が不要となる。
【００５９】
本発明の第８の実施例について、図２１及び図２２を用いて説明する。第８の実施例はコンピュータにより制御する構造の探傷装置に関するものである。本測定装置を用いた減肉検査は本発明の第４，５，６の実施例のプローブを用いた測定装置に関するものである。本測定装置を用いた減肉検査は次のように行う。
【００６０】
まず、磁性管の端部から管内部に本発明の第４，５，６のいずれかの実施例のプローブを挿入する。プローブはケーブルで押し込んだり、端部から空気を吹き込み、所定の位置まで挿入する。その後、直流電源８をＯＮにすることで、磁性管はプローブ前方の領域のみ磁気飽和状態となる。発信器の電源をＯＮにすると、探傷コイル７に電流が流れ測定が可能となる。
【００６１】
探傷コイル７はブリッジ回路２８を構成しており、ブリッジ回路２８のインピーダンスのバランスが崩れると、その程度に対応した電気信号を出力する。その電気出力は微小信号の場合が多く、通常は増幅器２９を介して増幅させる。この信号は位相検波器３０を通過することで、発信器電源２７と同じ位相の成分と９０度位相の異なる成分に分解され、各成分の大きさに対応する直流電圧が出力される。
【００６２】
この出力信号はＡ／Ｄ変換器に入力されている。この出力信号はプローブ前方の探傷コイル７からのＸ（飽和），Ｙ（飽和）信号、プローブ後方の探傷コイル２３からのＸ（未飽和），Ｙ（未飽和）信号がＡ／Ｄ変換器の入力端子に接続されている。また、プローブ駆動装置３１はプローブを引いて走査し、更には、プローブの磁性管内の位置に対応した信号が出力され、Ａ／Ｄ変換器３２に入力されている。
【００６３】
探傷測定を開始する前に、入力装置３６から評価に必要となる各閾値等の値をインプットする。また、発信器電源２７をＯＮする。以下、図２２を用いて探傷測定を行うプログラムの流れを説明する。まず、コンピュータ３３からの指示で直流電源８がＯＮされる（ステップ６０）。また、コンピュータ３３のＣＰＵ３５からの指示で、Ａ／Ｄ変換器３２に入力されてくる電気信号がデジタル化されてコンピュータに入力されるようにＡ／Ｄ変換開始指示で設定される（ステップ６１）。
【００６４】
その後、測定データから、（４）式（５）式に示すリサージュの大きさを計算し（ステップ６２）、Ｓ（飽和），Ｓ（未飽和），プローブの位置情報と一緒にメモリに書き込む（ステップ６３）。
【００６５】
プローブが管の挿入口（端部）まで到着したら、コンピュータ３３からＡ／Ｄ変換器３２へＡ／Ｄ変換終了の指示を発することでＡ／Ｄ変換を止める（ステップ６４）。次に入力装置３６からコンピュータ３３に入力したノイズレベルＮを読み込む（ステップ６５）。更には、磁気飽和状態で測定する探傷コイルの位置と磁気未飽和状態で測定する探傷コイルの位置との差を考慮して、同じ測定位置のＳ（飽和），Ｓ（未飽和）および同じ測定位置の位置情報を把握して記憶する（ステップ６６）。
【００６６】
ステップ６６の処理で同じ位置のＳ（飽和），Ｓ（未飽和）とされたデータの内、Ｓ（飽和）とＮとの比較をおこなう（ステップ６７）。そのＳ（飽和）がノイズレベルＮより、小さい場合は、Ｎｏと判断され、コンピュータ３３が出力装置３７に“減肉無し”と表示する指示を発し（ステップ６９）、出力装置３７は“減肉無し”と表示する。一方、そのＳ（飽和）がノイズレベルＮより、大きい場合は、後方の探傷コイルがそのＳ（飽和）を測定したと同じ位置をプローブが通過した際に測定した結果のＳ（未飽和）の値と（２）式のように比較する（ステップ６８）。その結果、ｙｅｓと判定された場合、コンピュータ３３から出力装置３７への減肉有りとの表示をせよとの指示（ステップ７０）で出力装置３７が減肉有りと表示する。一方、ステップ７０でＮｏと判定された場合は、入力装置３６からコンピュータ３３に入力した閾値Ｌを読み込み、（３）式のように比較する（ステップ７１）。その結果、Ｙｅｓと判定された場合、コンピュータ３３から出力装置３６への減肉有りとの表示をせよとの指示（ステップ７０）で出力装置３７が減肉有りと表示する。また、ステップ７１でＮｏと判定された場合はコンピュータ３３から出力装置３６への減肉無しとの表示をせよとの指示（ステップ７２）で出力装置３７が減肉無しと表示する。ステップ７３の処理により、最終データまでステップ６７，６７，６８，６９，７０，７１，７２の各処理を繰り返す。最終データに達する、探傷コイルで測定した電気信号の全てについてコンピュータ３３による判定が加えられたことになるので、直流電源８がＯＦＦされ（ステップ７４）て検査終了となる。
【００６７】
これにより、減肉と磁気特性の変化の信号を識別出来る測定装置を提供できるので、磁性管の外面の目視確認及び内面のファイバースコープによる確認が不要となる。
【００６８】
本発明の各実施例は以上に説明した通り、直流磁束を発生するコイルと、自己誘導又は相互誘導を利用した検出コイルとを装備したプローブを用いる渦電流探傷法において、磁性管１の磁束密度が未飽和の時と飽和の時の探傷コイルに生じた電気信号を得ることで、減肉による信号と磁気特性の変化による信号を分離することができる。これにより、磁性管の外面の目視確認が不要となる。また、内面のファイバースコープによる確認も場合によっては不要となり、検査時間の短縮することが出来る。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明による渦電流探傷方法又は渦電流探傷装置を用いれば、減肉であることの確認を行うための追加の確認作業を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による渦電流探傷方法の過程を示すブロック図である。
【図２】磁性管に渦電流探傷装置のプローブを挿入した状態を磁性管を一部断面で表示した図である。
【図３】磁性管が未飽和状態の、外面の減肉に対する磁性管断面の渦電流分布の図である。
【図４】磁気飽和法に用いるプローブ構造を示した図である。
【図５】磁性材の磁界強度と磁束密度のＢ−Ｈカーブを示した図である。
【図６】磁性管が飽和状態の、外面の減肉に対する磁性管断面の渦電流分布の図である。
【図７】直径３ｍｍ貫通穴及び応力３０（ＭＰａ）付与時のＹ成分波形を示す。
【図８】探傷信号のリサージュ波形を示した図である。
【図９】磁性管が飽和状態の、内面の減肉に対する磁性管断面の渦電流分布の図である。
【図１０】磁性管が未飽和状態の、内面の減肉に対する磁性管断面の渦電流分布の図である。
【図１１】応力による磁気特性の変化の説明図である。
【図１２】磁気特性の変化による、磁性管断面の渦電流分布の図である。
【図１３】応力３０（ＭＰａ）付与時の飽和状態及び未飽和状態のＹ成分波形を示す。
【図１４】飽和と未飽和状態での信号の大小関係を示した図である。
【図１５】本発明第２の実施例の説明図である。
【図１６】本発明の第４の実施例の説明図である。
【図１７】本発明第５の実施例の説明図である。
【図１８】本発明第６の実施例の説明図である。
【図１９】本発明第７の実施例の説明図である。
【図２０】本発明第７の実施例のブロック図である。
【図２１】本発明第８の実施例の説明図である。
【図２２】本発明第８の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１…磁性管、２，５，２５…プローブコア、３ａ，３ｂ，７，２３…探傷コイル、４…外面の減肉、６…直流コイル、８…直流電源、９…直流磁束、１０…未飽和領域、１１…飽和領域、１２…リサージュ波形、１３…内面の減肉、２４…柔軟性のある接続物、２６…永久磁石のプローブコア、２７…発信器電源、２８…ブリッジ回路、２９…増幅器、３０…位相検波器、３１…プローブ駆動装置、３２…Ａ／Ｄ変換器、３３…コンピュータ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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