(57)【要約】【課題】複雑な回転機構を必要とすることなく、管の内表面を全周、全長に亘って容易且つ確実に検査できるようにする。【解決手段】管内表面傷検査装置において、検査対象の管１０内に挿入可能な検出ヘッド１４と、該検出ヘッドの周囲を複数分割した各位置に付設された、渦流探傷機能を有するセグメントプローブ１２と、前記検出ヘッド１４を、周囲に付設された複数のセグメントプローブ１２と一体的に軸方向に移動させる駆動装置１８と、前記複数のセグメントプローブ１２から出力される検出信号に基づいて管内に存在する表面傷を検査する渦流探傷装置２２と、を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の管内に挿入可能な検出ヘッドと、
該検出ヘッドの周囲を複数分割した各位置に付設された、渦流探傷機能を有するセグメントプローブと、
前記検出ヘッドを、周囲に付設された複数のセグメントプローブと一体的に軸方向に移動させる駆動手段と、
前記複数のセグメントプローブから出力される検出信号に基づいて管内に存在する表面傷を検査する渦流探傷装置と、を備えたことを特徴とする管内表面傷検査装置。
【請求項２】
前記セグメントプローブが、前記検出ヘッドの周方向に配設された絶対値測定用渦流探傷コイルと、該絶対値測定用渦流コイルに平行に配設された一対の自己比較測定用渦流探傷コイルとを有していることを特徴とする請求項１に記載の管内表面傷検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、管内表面傷検査装置、特に継目無鋼管等の金属管の管内表面に存在する傷を非破壊で検出する際に適用して好適な管内表面傷検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より継目無鋼管の管内表面を全周、全長に亘って非破壊的に検査するための技術が開発されている。その例として、管の外表面側から検査する超音波探傷技術を利用した斜角探傷法や、渦流探傷技術を利用した貫通コイル法がある。
【０００３】
これらの方法は、いずれも管の外側から検査するため、検査装置の操作が容易であることから、管の全周、全長に亘る検査に確実に対応できる利点がある。
【０００４】
ところが、斜角探傷法の場合は、管の外面に探傷プローブを接触させると、該プローブを通る垂線となす角度（屈折角）が、例えば４０°の方向に存在する内面傷は、超音波の反射エコーが微弱になることから検出精度が悪く、又、貫通コイル法の場合は、交流表皮効果のために、外表面からせいぜい０．２ｍｍ程度の深さしか検査できないことから、内表面の検査には適用できないという問題があった。
【０００５】
そこで、渦流探傷プローブ（コイル）を管に内挿可能とすると共に、円周方向に回転させることにより、管内表面を全周、全長に亘って検査する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−３４０９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１等に記載されている探傷技術には、探傷プローブを円周方向に回転させる必要があることから、該プローブ又は管自体を回転させるための複雑な回転機構が必要であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、複雑な回転機構を必要とすることなく、管内表面を全周、全長に亘って容易且つ確実に検査することができる管内表面傷検査装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検査対象の管内に挿入可能な検出ヘッドと、該検出ヘッドの周囲を複数分割した各位置に付設された、渦流探傷機能を有するセグメントプローブと、前記検出ヘッドを、周囲に付設された複数のセグメントプローブと一体的に軸方向に移動させる駆動手段と、前記複数のセグメントプローブから出力される検出信号に基づいて管内に存在する表面傷を検査する渦流探傷装置と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
即ち、本発明においては、単独で探傷機能を有するセグメントプローブを、検出ヘッドの周方向を複数分割した各位置にそれぞれ付設し、全周が複数のセグメントプローブにより取り囲まれた構成にすると共に、検出ヘッドと一体で管に内挿できるようにしたので、検出信号が出力されるセグメントプローブの挿入位置と周方向の付設位置とから内面傷の存在位置を特定できることから、複雑な回転機構を設けることなく、管の内表面を全周に亘って容易且つ確実に検査することができる。
【００１１】
本発明は、又、上記管内表面傷検査装置において、前記セグメントプローブが、前記検出ヘッドの周方向に配設された絶対値測定用渦流探傷コイルと、該絶対値測定用渦流コイルに平行に配設された一対の自己比較測定用渦流探傷コイルとを有しているようにしたので、１回の操作により管内に生じている表面傷の大きさ（深さ）と範囲（長さ）を検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る一実施形態の管内表面傷検査装置の要部を模式的に示す概略側面図である。
【００１３】
本実施形態の管内表面傷検査装置は、検査対象の継目無鋼管１０に内挿可能な、周囲に複数のセグメントプローブ（後述する）１２が付設された円柱形状の検出ヘッド１４と、該検出ヘッド１４の軸中心に固定され保持バー１６と、該保持バー１６を矢印方向に移動させ、管１０に内挿された検出ヘッド１４を同方向に進退動させる往復駆動装置１８と、検出ヘッド１４が管１０内を移動するに伴って発生する検出信号が、前記各セグメントプローブ１２に電気的に接続されているケーブル２０を介して入力されると、その検出信号に基づいて管内の表面傷の発生位置とその程度等を検出する渦流探傷装置２２とを備えている。
【００１４】
本実施形態では、前記検出ヘッド１４の周囲には、全周囲を８つ（複数）に等分割した各位置に、渦流探傷機能を有するセグメントプローブ１２がそれぞれ配設されている。即ち、この検出ヘッド１４には、図２に拡大して模式的に示すようなセグメントプローブ１２を単位として、８個（複数）のセグメントプローブ１２がその円周方向に付設された構成になっている。
【００１５】
１個のセグメングプローブ１２は、矩形の絶縁材からなるベース２４上に前記検出ヘッド１４の周方向に沿って配設された絶対値測定用渦流探傷コイル２６と、該コイル２６に平行に配設された一対の自己比較測定用渦流探傷コイル２８とにより形成されている。
【００１６】
このセグメントプローブ１２は、図３に一部を抽出したイメージを示すように、前記検出ヘッド１４の周囲に、両探傷コイル２６、２８の配列方向を周方向に一致させて交互に、しかもコイルが存在しないベースのみの部分がオーバーラップして、各セグメントプローブ１２に配設されているコイル２６、２８の両端部が周方向に関して実質上一致するように配設されている。これにより、図４に軸方向から見た状態を、オーバーラップ部分に斜線を付して模式的に示すように、符号１２（１）〜１２（８）で示す前記８個のセグメントプローブにより、検出ヘッド１４が全周囲に亘って被われ、各セグメントプローブ１２に形成されている各探傷コイル２６、２８が長さ方向に連続した構成になっている。
【００１７】
なお、このように検出ヘッド１４が周囲に亘って形成したセグメントプローブ１２は、測定する対象に合わせて、管１０に内挿したときに該管の内面までの距離（図１に示したＧ）が、例えば約１ｍｍになるように調整する。
【００１８】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００１９】
図５に示すように、複数のセグメントプローブ１２が円周方向に付設されている検出ヘッド１４を矢印方向に移動させ、管１０の内部に挿入することにより、内表面の検査を行なう。この管１０には、図６（Ａ）に長さ方向に切った縦断面を斜め方向から見た状態を、同図（Ｂ）にその管の横断面をそれぞれ示すように、管の長さ方向に範囲（長さ）Ｌで、大きさ（深さ）Ｄの傷Ｘが内表面に発生しているとする。
【００２０】
この場合、セグメントプローブ１２が傷Ｘに到達すると、その傷の位置に対応するセグメントプローブ１２の絶対値測定用渦流探傷コイル２６から、図７（Ａ）に示すような傷の深さ、即ち傷の大きさＤに相当する波形の検出信号が出力されると共に、一対の自己比較測定用渦流探傷コイル２８からは同図（Ｂ）に示すような傷の長さＬに相当する２つのピークからなる検出信号が出力される。
【００２１】
即ち、前記図２に示した１つのセグメントプローブ１２では、絶対値測定用渦流探傷コイル２６と自己比較測定用渦流探傷コイル２８は、それぞれが励磁コイルと検出コイルの機能を有し、一方が検出しているときは他方が励磁している関係になる。そして、絶対値測定用渦流探傷コイル２６を、図８に管断面の一部と対応する出力波形と共に模式的に示すように、このコイル２６は矢印方向に移動し、傷の位置（凹部）に到達すると、該傷の表面までの距離に応じた振幅波形の検出信号を出力するため、この振幅の大きさから傷の深さを検出することができる。
【００２２】
一方、自己比較測定用渦流探傷コイル２８は、同様に図９（Ａ）に一対のコイルを符号Ａ、Ｂを付して模式的に示すように、これら２つのコイルＡ、Ｂについて、同図（Ｂ）に示すようにインピーダンスＺ４を可変とした回路を構成し、Ｚ１×Ｚ３＝Ｚ２×Ｚ４となるようにバランスをとるようにＺ４で補正をするようにする。このような構成にすることにより、一対のコイルＡ、Ｂは矢印方向に移動し、傷の始端と終端に一致したときにそれぞれピーク信号を出力する。即ち、コイルＢが始端部を通過した時に出力波形が出るが、コイルＡがそれを通過すると、バランスを保つようになるため出力波形は平坦になり、終端部でも同様の変化をするため２つのピーク波形の間隔から傷の長さを検出することができる。
【００２３】
又、セグメントプローブ１２が絶対値測定用渦流探傷コイル２６と自己比較測定用渦流探傷コイル２８を有する構成にしたことにより、それぞれの出力と傷の断面形状との関係を図１０（Ａ）、（Ｂ）に模式的に示したように、自己比較測定用渦流探傷コイル２８の出力は見掛け上同一である２つの傷でも、絶対値測定用渦流探傷コイル２６を併用することによりその違いを明確に区別することができる。逆に、絶対値測定用渦流探傷コイル２６のみの場合はノイズを拾うことが多いため、傷の範囲が不明確になるが、併用することによりそれを明確にすることができる。
【００２４】
以上のように、本実施形態によれば、管１０の内表面に発生している傷の長さ方向の位置は、往復駆動装置１８によるセグメントプローブ１２の移動距離から、円周方向の位置は検出ヘッド１４に付設されているセグメントプローブ１２の配設位置、即ち１２（１）〜１２（８）のいずれのセグメントプローブからの出力信号かにより、周方向の位置を検出することができる。
【００２５】
従って、管の内表面に発生している傷の位置を、複雑な回転機構を使用することなく、正確に検出することができると同時に、その傷の大きさ（深さ）と長さをも正確に検出することができる。
【００２６】
次に、本実施形態の検査装置を実際に使用して検査した結果について説明する。
【００２７】
寸法が６０．３〜２４４．５ｍｍφ、長さ１２ｍの１３ＣＲ油井管のねじり切りラインにオンラインで適用し、探傷速度１〜２ｍ／秒で検査したところ、１２．５ｍｍφ×０．５ｍｍ深さの内表面傷を１００％検出することができた。その際、鋼管内径とセグメントプローブ１２の間隔（エアギャップ）は最大１．６ｍｍであった。
【００２８】
又、従来の貫通コイル法では、鋼管の肉厚の２５％以上の深さの傷しか検出できなかったのに対し、本実施形態によれば、同一の鋼管について肉厚の５％以上の深さの傷を検出できた。
【００２９】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３０】
例えば、本発明に係る管内表面傷検査装置の具体的な構成は、前記実施形態に示したものに限定されず、セグメントプローブも、全周囲を８分割にしたものに限定されない。
【００３１】
又、セグメントプローブは、渦流探傷機能を有するものであれば、必ずしも絶対値測定用渦流探傷コイルと自己比較測定用渦流探傷コイルを組合わせたものに限定されない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、複雑な回転機構を必要とすることなく、管の内表面を全周、全長に亘って容易且つ確実に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の管内表面傷検査装置の要部を模式的に示す概略側面図
【図２】本実施形態の管内表面傷検査装置に適用されるセグメントプローブを模式的に示す概略平面図
【図３】セグメントプローブの配設方法を示す概略斜視図
【図４】セグメントプローブ全体を軸方向から見た状態を模式的に示す概略正面図
【図５】本実施形態の作用を示す概略斜視図
【図６】管の内面に存在する傷の長さと大きさを示す概略断面図
【図７】本実施形態の管内表面傷検査装置による測定結果の一例を示す線図
【図８】本実施形態の管内表面傷検査装置による測定原理を示す説明図
【図９】本実施形態の管内表面傷検査装置による測定原理を示す他の説明図
【図１０】本実施形態の管内表面傷検査装置による他の測定結果を示す説明図
【符号の説明】
１０…鋼管
１２…セグメントプローブ
１４…検出ヘッド
１６…保持バー
１８…往復駆動装置
２０…ケーブル
２２…渦流探傷装置
２４…ベース
２６…絶対値測定用渦流探傷コイル
２８…自己比較測定用渦流探傷コイル
【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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