(57)【要約】  【課題】  探傷に要する時間を短縮すると共に探傷結果の傷判定の容易化を図る。  【解決手段】  探傷用プローブ１０を、探傷面１０ｃが溶接部Ｙの傍の表面Ｔａに対向し且つ検出コイル１２の感磁面が溶接部Ｙの溶接方向と平行になるように配置し、探傷面１０ｃが溶接部Ｙの溶接方向に沿って変位するように探傷用プローブ１０を移動する。励磁コイル１１は周囲外方に伸びる磁束を生成して渦電流を発生させ、溶接部Ｙに傷が存在すると渦電流による漏洩磁束の状態が変化する。検出コイル１２は漏洩磁束の溶接部Ｙの表面に平行な成分の変化を検出し、探傷面１０ｃに対向しない範囲の探傷を行う。【選択図】      図１
2005164442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を発生させる環状の励磁コイル及び該励磁コイルの端面に直交的な感磁面を有する検出手段を備えており、該励磁コイルの一端面側を探傷面とした探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させて該探傷用プローブで被探傷材を探傷する探傷方法において、
被探傷材表面に前記探傷面が対向すると共に前記探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させる方向に前記感磁面が平行となるように前記探傷用プローブを配置し、
前記探傷用プローブと被探傷材とが相対的に変位するように前記探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させ、
前記励磁コイルの磁束によって被探傷材表面に生じた渦電流による漏洩磁束の被探傷材表面に平行的な成分を前記検出手段で検出して被探傷材を探傷することを特徴とする探傷方法。
【請求項２】
磁束を発生させる環状の励磁コイル及び該励磁コイルの端面に直交的な感磁面を有する検出手段を備えており、該励磁コイルの一端面側を探傷面とした探傷用プローブで金属材料の溶接部及び／又は溶接部傍の金属材料部分を探傷する探傷方法において、
溶接部傍の金属材料の表面に前記探傷面が対向すると共に前記感磁面が溶接部の溶接方向と平行になるように前記探傷用プローブを配置し、
前記探傷面が溶接部の溶接方向に沿って相対的に変位するように前記探傷用プローブ及び／又は金属材料を移動させ、
前記励磁コイルの磁束によって金属材料表面に生じた渦電流による漏洩磁束の金属材料表面に平行的な成分を前記検出手段で検出して溶接部及び／又は溶接部傍の金属材料部分を探傷することを特徴とする探傷方法。
【請求項３】
磁束を発生させる環状の励磁コイル及び該励磁コイルの端面に直交的な感磁面を有する検出手段を備えており、該励磁コイルの一端面側を探傷面とした探傷用プローブで回転体に形成された周方向の凹部の隅部分を探傷する探傷方法において、
隅部分の傍の凹部底面に前記探傷面が対向すると共に回転体の回転軸に前記感磁面が平行又は直交するように前記探傷用プローブを配置し、
前記探傷面と前記凹部底面とが相対的に変位するように回転体の回転軸を回転中心にして前記探傷プローブ及び／又は回転体を回転させ、
前記励磁コイルの磁束によって凹部底面に生じた渦電流による漏洩磁束の凹部底面に平行的な成分を前記検出手段で検出して隅部分を探傷することを特徴とする探傷方法。
【請求項４】
前記検出手段は、前記励磁コイルの中心軸方向と交差する方向を中心軸方向にした多角形の環状コイルであり、該環状コイルの一辺が前記励磁コイルの一側面の中心を通って径方向へ横切るように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の探傷方法。
【請求項５】
前記検出手段は、半導体磁気センサ又は前記励磁コイルの中心軸方向と交差する方向を中心軸方向にした渦巻状コイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は探傷用の上置プローブの対象物に対する配置及び移動を適切に行うことで、効率的な探傷作業を実現すると共に、探傷結果に対する傷判定の容易化を図った探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧延された金属材料、金属材料の溶接部、鍛造品及び機械加工部品などに存在する傷を非破壊方式で検出する場合、励磁コイル及び検出コイルを備えた上置プローブを用いることが多かった。
【０００３】
図１２（ａ）は従来の上置型の探傷用プローブ１の要部構成を示し、探傷用プローブ１は、同径である円環状の励磁コイル１ａ及び検出コイル１ｂを夫々同心で平行に配置し、検出コイル１ｂの励磁コイル１ａに対向する面と逆側の面を探傷面１ｃにしている。探傷を行うには、探傷面１ｃが対象物Ｔに対し所要の距離（リフトオフと称す）を隔てた状態で対向するように探傷用プローブ１を配置し、交流電流の通電により励磁コイル１ａから生じた交流磁界が対象物Ｔの表面に渦電流を誘起させる。対象物Ｔに傷がある場合、探傷用プローブ１ａの移動に伴い渦電流による磁界の強さ及び方向が変化するため、この変化に応じて変動する検出コイル１ｂの端子間電圧を検出することで探傷を行っていた。
【０００４】
探傷用プローブ１が探傷できる範囲は、図１２（ｂ）に示すように励磁コイル１ａが対象物Ｔの表面Ｔａに対して発生させる交流磁界の磁束ｂ（図中の下向き矢印）の関係より、探傷面１ｃが対向する励磁コイル１ａの直径ｄの円内範囲となっていた。よって、探傷用プローブ１では、探傷面１ｃが対象物Ｔに対向する円内範囲に含まれる傷Ｋ１は検出できるが、対向する範囲より外れた傷Ｋ２は検出できなかった。
【０００５】
図１３（ａ）は、対象物Ｔの溶接部Ｙ及び溶接による熱影響を受ける溶接部Ｙの近傍を探傷する方法における探傷用プローブ１を移動させる経路を矢印で示したものである。探傷用プローブ１は探傷面１ｃの対向範囲で探傷するため、溶接部Ｙのビードを横切りながらジグザグに移動して所要長さの溶接部Ｙ及びその近傍に対し探傷を行っていた。なお、探傷対象が溶接部Ｙ以外の場合でも探傷用プローブ１をジグザクに移動させて被探傷箇所を探傷していた。
【０００６】
また、図１３（ｂ）は、鍛造で形成された回転体のワークＷを探傷用プローブ１で探傷する状態を示す概略図である。ワークＷには鍛造工程前から存在する傷Ｋ３、鍛造工程で応力が集中しやすい段差Ｗｂの隅部分Ｗｃに発生する傷Ｋ４、Ｋ５を探傷用プローブ１で探傷する。傷Ｋ３の付近を探傷する場合、探傷用プローブ１を回転体Ｗの回転軸Ｗａに対し直交的に固定配置し、回転体Ｗを回転させて探傷を行う。一方、段差Ｗｂを探傷する場合は、段差Ｗｂの近傍で回転体Ｗの回転軸Ｗａに対し斜めに配置した探傷用プローブ１を図中の矢印方向に揺動させ、回転する回転体Ｗの傷Ｋ４、Ｋ５を探傷する。
【０００７】
なお、探傷に用いられる上置プローブは、上述した探傷用プローブ１以外にも、図１４に示す円環状の励磁コイル２ａ及び四角環状の検出コイル２ｂを備え、各コイル２ａ、２ｂの夫々中心軸を交差させると共に検出コイル２ｂの一辺２ｃを励磁コイル２ａの下端面の中心を通って径方向へ横切るように配置させた探傷用プローブ２も用いられることがある。また、別のタイプの上置プローブも下記の特許文献１で開示されており、さらに、上置きプローブを用いた渦流探傷装置および渦流探傷方法は下記の特許文献２で開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１４２０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２３２７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１３（ａ）に示す探傷方法では、溶接部Ｙを横切ってジグザグに探傷用プローブ１を移動するので、溶接部Ｙの盛り上がったビード表面の形状変化も検出されてしまい、その結果、ビード表面の形状変化による信号と傷による信号とが重なって検出される。
【０００９】
図１５（ａ）（ｂ）は、従来の探傷方法による検出結果を示すグラフであり、図１５（ａ）のグラフは傷による信号（以下、傷信号と称す）のベクトルの０度成分（Ｖｘ信号）を示し、図１５（ｂ）のグラフは傷信号のベクトルの９０度成分（Ｖｙ信号）を示している（特許文献２参照）。各グラフにおいてバツ印（×）を付けた振幅箇所のみが傷信号によるものであり、他の振幅箇所がビード表面の形状変化が検出されたものであり、このような波形を有するグラフより傷信号を判定するのは非常に困難となっている。なお、図１５（ａ）（ｂ）のグラフにおいて水平方向が時間に対応し、垂直方向が検出に係る信号の電圧に対応している。
【００１０】
上述したような検出結果になるため、通常の探傷作業では、ＪＩＳの所要規格（Ｚ  ２３０５）の認定資格に合格した技術者が検出された信号のリサージュ波形を見て傷信号を判定しながら探傷用プローブ１を移動させると云う作業を行っており、探傷検査費用及び検査工期が多大になると云う問題があった。また、探傷検査を行っている際は、探傷対象の溶接構造物の供用が長時間に渡り中断又は制限されると云う事態も生じていた。
【００１１】
さらに、溶接部Ｙを横切る際には、盛り上がったビード表面により所要のリフトオフを維持して探傷用プローブ１を移動させるのが困難となって探傷精度の悪化を誘発し、このようなことが良好な探傷作業を妨げると云う問題があった。なお、探傷用プローブ１の移動により検査工期は多大になることは、溶接部Ｙ以外の他の被探傷材を探傷する場合でも同様である。
【００１２】
一方、図１３（ｂ）の回転体に対する探傷方法では、隅部分Ｗｃを探傷する場合、探傷用プローブ１を揺動させる必要があるため、揺動の際にワークＷと探傷用プローブ１が干渉し探傷用プローブ１を損傷させてしまうと云う問題がある。また、この探傷方法を用いた自動探傷装置を設計するとなると、探傷用プローブ１を揺動させる構成が必要となり、装置構成を複雑にすると云う問題がある。
【００１３】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、探傷用プローブの配置及び移動の仕方を従来と相違させることにより、探傷検査に要する工期の短縮、探傷費用の削減、探傷作業性の向上及び探傷結果の判定の容易化を図った探傷方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、回転体の周方向に形成された段差のような凹部の隅部分を探傷する場合、探傷用プローブを適切に配置することで、揺動することなく探傷を可能にした探傷方法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】
【００１４】
上記課題を解決するため第１発明に係る探傷方法は、磁束を発生させる環状の励磁コイル及び該励磁コイルの端面に直交的な感磁面を有する検出手段を備えており、該励磁コイルの一端面側を探傷面とした探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させて該探傷用プローブで被探傷材を探傷する探傷方法において、被探傷材表面に前記探傷面が対向すると共に前記探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させる方向に前記感磁面が平行となるように前記探傷用プローブを配置し、前記探傷用プローブと被探傷材とが相対的に変位するように前記探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させ、前記励磁コイルの磁束によって被探傷材表面に生じた渦電流による漏洩磁束の被探傷材表面に平行的な成分を前記検出手段で検出して被探傷材を探傷することを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させる方向に探傷用プローブの感磁面が平行にして移動することで、移動箇所に沿った箇所を励磁コイルの外方における漏洩磁束の中の被探傷材表面に平行的な成分を検出することで探傷できるようになる。その結果、探傷面が対向する箇所から外れた所に存在する傷も検出できるようになり、従来のように探傷用プローブをジグザクに移動させることなく被探傷箇所に沿った移動で探傷を行えるため、探傷検査に要する工期を従来の探傷方法に比べて大幅に短縮できるようになる。
【００１６】
第２発明に係る探傷方法は、磁束を発生させる環状の励磁コイル及び該励磁コイルの端面に直交的な感磁面を有する検出手段を備えており、該励磁コイルの一端面側を探傷面とした探傷用プローブで金属材料の溶接部及び／又は溶接部傍の金属材料部分を探傷する探傷方法において、溶接部傍の金属材料の表面に前記探傷面が対向すると共に前記感磁面が溶接部の溶接方向と平行になるように前記探傷用プローブを配置し、前記探傷面が溶接部の溶接方向に沿って相対的に変位するように前記探傷用プローブ及び／又は金属材料を移動させ、前記励磁コイルの磁束によって金属材料表面に生じた渦電流による漏洩磁束の金属材料表面に平行的な成分を前記検出手段で検出して溶接部及び／又は溶接部傍の金属材料部分を探傷することを特徴とする。
【００１７】
第２発明にあっては、溶接部を横切ってジグザクに探傷用プローブを移動させるのではなく、溶接部に沿って探傷用プローブと金属材料とを相対的に移動させるため、探傷に係る時間が従来に比べて短縮される。また、探傷の際は、溶接部の上方に探傷用プローブが位置しないので、溶接部のビード表面の形状変化による影響を回避できるようになる。なお、本発明では、励磁コイルの磁束によって生じた渦電流により傷部分から漏洩する磁束の金属材料表面に平行的な成分を検出手段で検出することで、探傷面が対向しない励磁コイルの外方範囲の探傷を可能にする。
【００１８】
第３発明に係る探傷方法は、磁束を発生させる環状の励磁コイル及び該励磁コイルの端面に直交的な感磁面を有する検出手段を備えており、該励磁コイルの一端面側を探傷面とした探傷用プローブで回転体に形成された周方向の凹部の隅部分を探傷する探傷方法において、隅部分の傍の凹部底面に前記探傷面が対向すると共に回転体の回転軸に前記感磁面が平行又は直交するように前記探傷用プローブを配置し、前記探傷面と前記凹部底面とが相対的に変位するように回転体の回転軸を回転中心にして前記探傷プローブ及び／又は回転体を回転させ、前記励磁コイルの磁束によって凹部底面に生じた渦電流による漏洩磁束の凹部底面に平行的な成分を前記検出手段で検出して隅部分を探傷することを特徴とする。
【００１９】
第３発明にあっては、探傷用プローブを揺動させるのではなく、探傷対象となる隅部分の傍の凹部底面に探傷面が対向するように探傷用プローブを配置して探傷を行うので、探傷用プローブが動かないため回転体と干渉する事態を解消できるようになる。なお、この発明でも、励磁コイルの外方で生じた渦電流によって傷部分から漏洩する磁束の凹部底面に平行的な成分を検出手段で検出することで、探傷面が対向しない隅部分の探傷が可能になる。
【００２０】
第４発明に係る探傷方法は、前記検出手段は、前記励磁コイルの中心軸方向と交差する方向を中心軸方向にした多角形の環状コイルであり、該環状コイルの一辺が前記励磁コイルの一側面の中心を通って径方向へ横切るように配置されることを特徴とする。
第４発明にあっては、検出手段に多角形の環状コイルを用いて上述した配置にすることで、漏洩磁束の変化を好適に検出できるようになる。なお、環状コイルはコイル端面が感磁面になる。
【００２１】
第５発明に係る探傷方法は、前記検出手段は、半導体磁気センサ又は前記励磁コイルの中心軸方向と交差する方向を中心軸方向にした渦巻状コイルであることを特徴とする。
第５発明にあっては、検出手段に半導体磁気センサ又は渦巻状コイルを用いることで、傷部分による漏洩磁束の被探傷面に対し平行的な成分を好適に検出できるようになる。
【００２２】
なお、半導体磁気センサは探傷面に直交する面が感磁面となり、ホール素子等の適用が可能である。また、半導体磁気センサは、検出手段に多角形の環状コイルを用いた場合と比較すると、探傷用プローブと探傷対象とが静止していても検出電圧が得られると共に感磁膜の厚みが薄いと云う特性を有するため、近接して存在する複数の傷を区別して検出できると云う傷分解能が良好になる。また、渦巻状コイルには所謂蚊取り線香状のパンケーキ型の形状である薄膜状のプレーナーコイル等が適用できる。この場合も、プレーナーコイルのコイル端面が感磁面になる。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明にあっては、探傷用プローブ及び／又は被探傷材を移動させる方向に探傷用プローブの感磁面が平行にして線状に移動することで、探傷面が対向しない移動箇所に沿った箇所を探傷でき、探傷検査に要する工期を従来の探傷方法に比べて大幅に短縮でき、探傷作業者の負担も低減できる。
第２発明にあっては、溶接部に沿って探傷用プローブと金属材料とを相対的に移動させるため、探傷検査に係る時間が従来に比べて短縮できる。また、探傷の際は、溶接部の側方に探傷プローブが位置することで、溶接部のビード表面の形状変化による影響を回避して、傷のみの信号を検出して傷判定を容易に行える結果が得られると共に、探傷用プローブを移動させる際にも所要のリフトオフを維持しやすくなり作業性も向上できる。
【００２４】
第３発明にあっては、探傷対象となる隅部分の傍の凹部底面に探傷面が対向するように探傷用プローブを固定配置して探傷を行うので、探傷用プローブが回転体と衝突する事態を解消し、安定した探傷作業を確保でき探傷用プローブを使用寿命まで利用できる。
第４発明にあっては、検出手段に環状コイルを用いることで、傷部分による漏洩磁束の変化を好適に検出できる。
第５発明にあっては、検出手段に半導体磁気センサ又は渦巻状コイルを用いることで、傷部分による漏洩磁束の所要成分を好適に検出でき、特に、半導体磁気センサの場合では、探傷用プローブに移動又は静止に関係なく安定した検出電圧が得られると共に良好な傷分解能を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１（ａ）は本発明の第１実施形態に係る探傷方法に係る探傷用プローブ１０の移動方向を示す概略斜視図である。第１実施形態の探傷方法では、図１４の探傷用プローブ２と同等の構成を有する探傷用プローブ１０を用いている。即ち、図１（ａ）にも示すように探傷用プローブ１０は、円筒状のハウジング１０ｄの内部に磁束を発生させる円環状の励磁コイル１１及び検出手段として四角形の環状コイルである検出コイル１２を備え、励磁コイル１１の下方の一端面側を探傷面１０ｃにすると共に検出コイル１２の一辺１２ａが励磁コイル１１の一端面の中心を通って径方向へ横切るように配置している。なお、図２（ａ）（ｂ）に示すように検出コイル１２は励磁コイル１１の端面に直交するコイル端面を感磁面１２ｂにしている。
【００２６】
探傷用プローブ１０を用いた探傷は、探傷面１０ｃが金属材料である対象物Ｔの溶接部Ｙの傍の金属材料の表面Ｔａに平行的に対向し、さらに、検出コイル１２の感磁面１２ｂを溶接部Ｙの溶接方向と平行となるように探傷用プローブ１０を配置し（図２（ｂ）参照）、探傷面１０ｃが溶接部Ｙに沿って変位するように探傷用プローブ１０を図１中の矢印方向へ移動させることで行っている。
【００２７】
図１（ｂ）は、探傷用プローブ１０に係る構成を示すブロック図であり、発振器１３に接続された励磁コイル１１は、発振器１３により生成された交流電流が供給される。発振器１３は移相器１６に接続されており、発振器１３から出力されるアナログ信号が移相器１６で所定量移相されて移相器１６に接続された解析部５へ出力される。解析部５はＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵ及びメモリ等（図示せず）を有しており、移相器１６からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換しＣＰＵへ伝送する。
【００２８】
また、検出コイル１２は増幅器１４に接続されており、検出コイル１２から出力されるアナログ信号が増幅器１４で増幅され、増幅器１４に接続された解析部１５へ出力される。解析部１５は、増幅器１４からのアナログ信号もＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してＣＰＵへ伝送する。解析部１５のＣＰＵは、移相器１６の出力に基づいたデジタル信号及び増幅器１４の出力に基づいたデジタル信号を公知の技術により移相解析を行い、解析した結果を解析部１５に接続した表示装置１７で表示するようにしている。
【００２９】
探傷用プローブ１０は上述した構成により、図２（ａ）に示すように、励磁コイル１１が発生させる交流磁界の磁束（図中、矢印で示す）を対象物Ｔへ向かうように生成する。これらの磁束は、励磁コイル１１の中心軸付近では対象物Ｔの表面Ｔａに対する垂直線に沿うが、励磁コイル１１の中心軸から外側にいく程、垂直線に沿う方向から励磁コイル１１の外方へ傾いて励磁コイル１１の外方へ伸びる磁束Ｂが生じている。このような磁束Ｂは励磁コイル１１の全周囲から外方へ延在して対象物Ｔの表面に渦電流を生じさせ、渦電流の発生箇所に傷Ｋが存在すると渦電流により生じる漏洩磁束の状態が変化する。
【００３０】
一方、検出コイル１２は上述した傷Ｋの存在による漏洩磁束の中で対象物Ｔの表面に対し平行的な成分の状態の変化を検出している。検出コイル１２が漏洩磁束の平行的な成分の状態変化を検出できる距離Ｘは、対象物Ｔの形態及び励磁コイル１１の磁束強さ等により相違するが、一般に励磁コイル１１の中心から励磁コイル１１の直径Ｄの１．５から２．５倍程度の距離まで状態変化を検出でき、検出に好適な条件であれば直径Ｄの３．５倍程度の距離まで検出できることもある。なお、本実施形態の探傷用プローブ１０は、励磁コイル１１の直径Ｄを１０ｍｍ、検出コイル１２のコイル長さＴを１ｍｍ、リフトオフＬを１〜３ｍｍにして探傷を行っている。
【００３１】
図２（ｂ）は、探傷用プローブ１０の溶接部Ｙに対する配置状態を対象物Ｔの厚み方向から図示した概略図である。探傷用プローブ１０は上述したように傷Ｋの存在による漏洩磁束の状態変化の検出により探傷を行うため、溶接部Ｙの傍の対象物Ｔの表面Ｔａに探傷面１０ｃが平行して対向するように配置しても溶接部Ｙに存在する傷Ｋを探傷でき、さらには、溶接部Ｙに対する距離によっては、溶接部Ｙの境界に沿って存在する金属材料の溶接による熱影響部分Ｔｂ（溶接部Ｙの傍の金属材料部分に相当）に存在する傷も探傷できる。
【００３２】
例えば、探傷用プローブ１０を溶接部Ｙの境界に近付けると溶接部Ｙの探傷に好適となり、境界より励磁コイル１１の直形Ｄの距離程度離すと溶接部Ｙ及び探傷用プローブ１０に近い熱影響部分Ｔｂの両方の探傷に好適となり、さらに境界より離すと探傷用プローブ１０に近い熱影響部分Ｔｂのみの探傷に好適になる。
【００３３】
次に、上述した構成の探傷用プローブ１０を用いた本発明に係る探傷方法による実施例を説明する。
図３（ａ）は、図１の概略斜視図の平面図であり、本実施例では対象物Ｔには板厚が９ｍｍの鋼板を付き合わせ溶接したものを用い、幅が１５ｍｍの溶接部Ｙ及び熱影響部分Ｔｂに放電加工により形成した傷Ｋ１０〜Ｋ１４を探傷することにした。傷Ｋ１０〜Ｋ１４は、幅０．２ｍｍ及び長さ２０ｍｍであると共に深さが夫々相違し、熱影響部分Ｔｂに形成された傷Ｋ１０は深さが２ｍｍ、溶接部Ｙの境界Ｙａに形成された傷Ｋ１１は深さが４ｍｍ、溶接部Ｙのビード中央に形成された傷Ｋ１２は深さが４ｍｍ、熱影響部分Ｔｂの傷Ｋ１３は深さが４ｍｍ、境界Ｙａの傷１４は深さが２ｍｍである。
【００３４】
上述した対象物Ｔに対して、検出コイル１２の感磁面１２ｂを溶接方向に平行にして溶接部Ｙの中心から側方へ１５ｍｍ離れた位置に励磁コイル１１の中心軸が一致するように配置した探傷用プローブ１０を図中の矢印方向へ一定速度で移動し探傷を行った。図３（ｂ）は、この探傷による結果を示すグラフである。なお、グラフにおける矢印も探傷用プローブ１０の移動方向を示し、垂直方向は検出に係る電圧の変化に対応する。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように各傷Ｋ１０〜Ｋ１４に相当する部分で信号線が上下に大きく振幅しており、探傷用プローブ１０と反対側の境界Ｙａに形成された傷Ｋ１１、Ｋ１４まで検出できたことを示す。また、本発明の探傷方法に係るグラフは、図１５（ａ）（ｂ）の従来の探傷方法のグラフに比べると、傷以外の箇所では信号線は略一直線状であるため、溶接部Ｙのビードの形状変化の影響を受けることなく傷Ｋ１０〜傷Ｋ１４の判定が容易になった。なお、本発明においても傷信号のベクトルの０度成分（Ｖｘ信号）と、傷信号のベクトルの９０度成分（Ｖｙ信号）とを夫々別々に表した場合も、上記と同様に傷に相応する部分のみが上下に大きく振幅する波形のグラフを得ることができる。
【００３６】
また、探傷用プローブ１０は、溶接部Ｙのビード表面に比べて遙かに平坦度が高い金属材料の表面Ｔａ上を移動させるため、従来に比べて探傷用プローブ１０の移動自体も容易であると共に、所要のリフトオフの確保も容易であり、探傷に要する時間も従来の探傷方法による場合に比べて短縮された。
【００３７】
図４（ａ）は、探傷用プローブ１０を用いた本発明の探傷方法による別の実施例の概略図である。この実施例では、２枚の鋼板をＬ字状に隅肉溶接して対象物Ｔ′を形成しており、各鋼板が交差する箇所に溶接部Ｙ′が存在する。溶接部Ｙ′には放電加工により幅が０．２ｍｍの傷Ｋ１５〜Ｋ１８を形成した。なお、傷Ｋ１５は長さが３０ｍｍ、深さが２ｍｍであり、以下、傷Ｋ１６は長さが５ｍｍ、深さが１ｍｍ、傷Ｋ１７は長さが１０ｍｍ、深さが２ｍｍ、傷Ｋ１８は長さが２０ｍｍ、深さが２ｍｍであり、傷Ｋ１８のみが溶接方向に直交する向きを長手方向にしている。
【００３８】
上述した対象物Ｔ′に対して、リフトオフを１ｍｍで検出コイル１２の感磁面１２ｂを溶接方向に平行にして（図示は省略）溶接部Ｙの側方へ配置した探傷用プローブ１０を、励磁コイル１１へ与える交流電流の周波数を２５ｋＨｚにして図中の矢印方向へ一定速度で移動し探傷を行った。図４（ｂ）は、この探傷による結果を示すグラフであり、グラフにおける矢印も探傷用プローブ１０の移動方向を示し、垂直方向は電圧の変化に対応する。この図４（ｂ）のグラフにおいても各傷Ｋ１５〜Ｋ１８に対応する部分で信号線が大きく振幅し、各傷Ｋ１５〜Ｋ１８の判定を容易に行うことができた。
【００３９】
また、本発明に係る探傷方法は探傷に要する時間に関し、探傷の対象が橋梁のような大きい鋼構造物の検査に用いると従来の探傷方法との差が明確になった。例えば、直径が１０ｍｍの励磁コイル１１を有する上置プローブを用いた従来の探傷方法では、１．２ｍの溶接長さの溶接部を２０秒／５ｃｍの移動速度で８分を要していた所を、本発明の探傷方法では探傷用プローブ１０の移動を案内するため溶接部の溶接線に沿って定規状のガイドを配置し約３０秒で探傷が終了した。しかも、この約３０秒と云う時間には前記ガイドを配置する時間も含まれるため、実際の探傷用プローブ１０の移動に要した時間は７秒であった。
【００４０】
そのため、通常の道路橋の橋脚では探傷対象となる溶接部の溶接長さは、脚の片側毎に３．５ｍであるため１本の脚に対しては両側で７ｍとなり、従来の探傷方法では３０分を要するが、本発明の探傷方法では２０秒で終了できる。その結果、本発明の探傷方法は、例えば、石油タンク、橋梁、パイプラインなどの鋼構造物が供用中に受けた応力に基づく溶接部の披露亀裂による傷を検査するための定期的な探傷に係る時間を大幅に短縮することに貢献できる。
【００４１】
なお、本発明の探傷方法に係る構成は上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形例の適用が可能である。具体的には、対象物Ｔが移動可能である場合は、探傷用プローブ１０を固定した状態で、対象物Ｔを移動させて又は探傷用プローブ１０と対象物Ｔとの両方を移動させて、探傷用プローブ１０の探傷面１０ｃと対象物Ｔの表面Ｔａとが相対的に溶接部Ｙに沿って変位するようにしてもよい。
【００４２】
さらに、検出コイル１２は四角形以外に、三角形、五角形のような他の多角形にしてもよく、さらに、また、検出コイル１２には渦巻状コイルである薄膜状のプレーナーコイルを検出コイル１２と同等な配置状態で用いることも可能である。
【００４３】
また、第１実施形態の探傷方法は、探傷対象が溶接部Ｙ、溶接による熱影響部分Ｔｂに限定されるものではなく、圧延された金属材料、鍛造品及び機械加工部品なども被探傷材として探傷することが可能である。
【００４４】
例えば、矩形の金属板材の一面全体を探傷する場合は、被探傷材に相当する金属材料の一面に探傷面１０ｃを平行状態で対向させると共に探傷用プローブ１０の移動方向に感磁面１２ｂを平行にした状態で探傷用プローブ１０を配置してから、探傷用プローブ１０を金属材料の一辺に平行に移動させることを前記一辺と直交する他辺側へ順次ずらして一面全体に行うことで検査を行える。即ち、探傷用プローブ１０で金属材料の一辺に平行な走査を一面全体に対し行うことで探傷を完了でき、従来のジグザク移動による探傷方法に比べて探傷に要する時間を大幅に短縮できる。
【００４５】
また、被探傷材が鍛造品、機会加工部品などである場合でも探傷したい箇所に沿って探傷用プローブ１０と被探傷材とのいずれか、又は両方を移動させて両者を相対的に変位させることにより、短時間で探傷を行える。なお、この場合も探傷用プローブ１０又は被探傷材の移動方向と感磁面１２ｂが平行になるようすることが肝要であり、このようにすることで励磁コイル１１の磁束によって被探傷材表面に生じた渦電流による漏洩磁束中の被探傷材に存在する傷による被探傷材表面に平行的な成分を検出コイル１２で検出可能となる。
【００４６】
図５は、本発明の第２実施形態に係る探傷方法を用いた自動探傷装置２０の概略図である。自動探傷装置２０は、鍛造で形成された回転体であるワークＷに対し第１実施形態で用いた探傷用プローブ１０により探傷を行うものであり、ワークＷの周方向に形成された凹部に相当する段差Ｗｂの隅部分Ｗｃに生じた傷Ｋを探傷可能にしている。
【００４７】
自動探傷装置２０は、土台２１にベース部２２を介してモータ２３を取り付けると共にモータ２３の対向側に回転軸２５を突出させた支持部２４を設けている。また、支持部２４は上端からモータ２３側へ伸びるガイド部２６を突出させ、ガイド部２６に沿って移動可能な移動部２７に探傷用プローブ１０を固定するプローブ固定部２８を設けている。
【００４８】
自動探傷装置２０でワークＷを探傷するには、先ずワークＷをモータ２３の回転軸２３ａ及び回転軸２５で挟持し、次に移動部２７を適宜移動させて探傷用プローブ１０の探傷面１０ｃを段差Ｗｂの隅部分Ｗｃの傍の周面（凹部底面に相当）と対向させる。なお、プローブ固定部２８は図６（ａ）に示すように、検出コイル１２の感磁面１２ｂが回転Ｗの回転軸Ｗａに対して直交するように探傷用プローブ１０を固定する。この状態で図５の矢印方向にモータ２３の回転軸２３ａを一定の回転速度で回転すると、ワークＷが回転し、探傷用プローブ１０が探傷を行う。
【００４９】
図６（ｂ）は、探傷用プローブ１０の探傷に係る状態を示す要部拡大図である。探傷用プローブ１０の励磁コイル１１は隅部分Ｗｃの方向へ磁束（図中の矢印）を延出し、この磁束は隅部分Ｗｃで渦電流を発生させ、傷Ｋ２０、Ｋ２１が存在すると渦電流による漏洩磁束の状態が変化するため、検出コイル１２が漏洩磁束の段差Ｗｂの周面に平行な成分の状態の変化を検出することで傷Ｋ２０、Ｋ２１の探傷が可能になる。よって、第２実施形態の探傷方法では、従来の探傷方法に比べて探傷用プローブ１０を固定するため、ワークＷに探傷用プローブ１０が衝突する事態を回避でき、また、自動探傷装置２０に係る構成を簡易化できる。
【００５０】
なお、第２実施形態に係る探傷方法は上述した形態以外にも、図７（ａ）に示すように、探傷用プローブ１０のワークＷの回転軸と平行にした状態で、探傷面１０ｃを隅部分Ｗｃの傍の段差Ｗｂの段差面Ｗｅ（凹部底面に相当）に対向させた状態で固定して探傷することも可能である。このような固定状態でも探傷用プローブ１０は隅部分Ｗｃの傷Ｋを探傷できる。また、図７（ｂ）に示すように円盤状の一方の側面に形成された周方向の凹部Ｗｂ′を有するワークＷ′に対しては、探傷用プローブ１０を隅部分Ｗｃ′の傍の凹部底面Ｗｆ′に探傷面１０ｃが対向するように配置固定することで、隅部分Ｗｃ′の傷Ｋを探傷できる。なお、図７（ａ）（ｂ）に示す探傷方法では、図示していないが、検出コイル１２の感磁面１２ｂをワークＷ、Ｗ′の回転軸に対して平行となるようにしている。
【００５１】
また、第２実施形態の探傷方法においては、ワークＷを固定する一方、探傷用プローブ１０をワークＷの回転軸Ｗａを中心に回転させて探傷を行うようにしてもよく、さらには、凹部底面と探傷面とが相対的に変位するようにワークＷ及び探傷用プローブ１０の両方を回転軸Ｗａを中心に回転させることも可能である。さらに、第１実施形態と同様に検出コイル１２には他の多角形も適用でき、さらに、また検出コイル１２には薄膜状のプレーナーコイルを用いることもできる。
【００５２】
図８（ａ）は、上述した第１及び第２実施形態に係る探傷方法に用いることができる他の探傷用プローブ３０の要部を示す概略斜視図である。この探傷用プローブ３０は、検出手段として半導体磁気センサであるホール素子３５を適用したことを特徴にしている。なお、探傷用プローブ３０は図における上端面側を探傷面にしている。
【００５３】
図８（ｂ）にも示すように、探傷用プローブ３０は、外径５ｍｍ、内径３ｍｍ、高さ２ｍｍのベークライト製の巻枠３２に７０μｍのホルマール線３１を１２０回巻き付けて形成した励磁コイル３６を、ＩｎＡｓで作られたホール素子３５を取り付けるベース部３３ａを中央から立設するセンサ取付材３３に嵌め込んで形成されている。また、センサ取付材３３はベース部３３ａの周囲には巻枠３２の内径に対応させた外径を有するガイドリンク部３４を設けており、励磁コイル３６を精度良く嵌め込めるようにしている。
【００５４】
ホール素子３５は、セラミック又はガラス基板上に半導体膜を形成し充填材でモールドされており、半導体膜の膜厚Ｔ′が数ミクロンから数十ミクロン程度であるため、取り付けるホール素子３５の構造に応じてホール素子３５の感磁膜（半導体膜）が励磁コイル３６の中心に位置するようにベース部３３ａに貼り付ける。また、ホール素子３５は、取り付けられた状態で励磁コイル３６の端面に直交する貼付面と反対側の面を感磁面３５ａにしている。なお、適用できるホール素子３５には旭化成株式会社製のＨＷ−３０２Ｂ（２．７ｍｍ×２．３５ｍｍ×０．９５ｍｍ）がある。
【００５５】
図９は、探傷用プローブ３０に係る構成を示すブロック図であり、基本的な構成は図１（ｂ）のブロック図と同様である。即ち、交流増幅器３７に接続された励磁コイル３６は、交流増幅器３７に接続された可変周波数発振器３８の調整ダイヤル３９で設定された周波数に応じた交流電流が交流増幅器３７で増幅され供給されている。また、交流増幅器３７はスイッチ４０を介して増幅器４１に接続されており、交流増幅器３７からから出力されるアナログ信号が増幅器４１で増幅されて検出器４２へ出力される。
【００５６】
また、直流電源４６により給電されるホール素子３５は増幅器４１に接続されており、ホール素子３５から出力されるアナログ信号が増幅器４１で増幅され、検出器４２へ出力される。検出器４２は励磁コイル３６及びホール素子３５に基づく信号を公知の技術により移相解析を行い、解析した結果を信号表示部４４で表示可能にすると共に、増幅器４３を介して外部端子４５を通じて外部へ出力できるようにしている。
【００５７】
探傷用プローブ３０は、ホール素子３５を用いることで、検出手段に多角形の環状コイルを用いた場合に比べて微細な傷に対する検出精度を向上している。即ち、ホール素子３５は、第１実施形態の探傷用プローブ３０における検出コイル１２の感磁面１２ｂに比べて格段に小さい面積の感磁面３５ａを有するため、増幅器の利得上昇により傷に対する信号でない浮遊磁界電圧が大きくなって信号対雑音比が低下すると云う影響も検出コイル１２に比べて小さくなるので微細な傷も確実に検出できると共に、近接して複数の傷が存在する場合も、各傷を確実に区別して検出できる。
【００５８】
図１０（ａ）はホール素子を用いた探傷用プローブによる検出結果のグラフであり、図１０（ｂ）は環状の多角形の検出コイルを用いた探傷用プローブで図１０（ａ）における検出と同一の幅を有する傷に対し同一の条件で検出を行った場合の検出結果のグラフである。なお、振幅の変化は右から幅が３０μｍの傷、幅が１００μｍの傷、幅が２００μｍの傷、幅が４００μｍの傷に対するものであり、各グラフの水平方向が時間に対応し、垂直方向が検出に係る電位の変位に対応している。
【００５９】
図１０（ａ）（ｂ）のグラフより、ホール素子３５を用いた探傷用プローブでは、信号が上下に振幅する程度が下段のグラフに比べて大きいと共に水平方向の波形の幅が小さいため波形が明確になっている。このような差は検出に係る原理に起因しており、例えばコイル長さＴ（図２（ａ）参照）が１ｍｍの検出コイルでは磁界の波形を１ｍｍの長さで移動積分した値になるが、膜厚Ｔ′（図８（ｂ）参照）が１μｍのホール素子３５では１μｍの長さで磁界の波形を移動積分した値になるため、ホール素子３５による検出結果は波形が明確となり、傷信号の判定が一段と容易になる。
【００６０】
なお、ホール素子３５を用いた探傷用プローブ３０は図８（ａ）の形態以外にも種々の変形例が存在する。図１１（ａ）の探傷用プローブ５０は、励磁コイル５０ｃの内部にホール素子５０ａ、５０ｂを対向させた配置したものであり、図１１（ｂ）の探傷用プローブ５１は、励磁コイル５１ｃの内部にホール素子５１ａ、５１ｂを一直線上に配置したものである。
【００６１】
また、図１１（ｃ）の探傷用プローブ５２は、楕円状の励磁コイル５２ｇの内部に計６個のホール素子５２ａ〜５２ｆを並列させたものであり、図１１（ｄ）の探傷用プローブ５３は、励磁コイル５３ｃの内部にホール素子５３ａ、５３ｂを相互に直交的に配置したものである。また、各ホール素子の検出結果は絶対値で判定できる構成にしてもよく、さらに、複数のホール素子を用いる場合は各ホール素子を差動的に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る探傷方法を示す概略斜視図であり、（ｂ）は探傷用プローブに係る構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は探傷用プローブの探傷状況を示す要部拡大図であり、（ｂ）は板厚方向からの探傷用プローブの配置状態を示す概略図である。
【図３】（ａ）は第１実施形態の探傷方法による実施例を示す平面図であり、（ｂ）は実施例の探傷結果を示すグラフである。
【図４】（ａ）は第１実施形態の探傷方法による別の実施例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は探傷結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る探傷方法を用いた自動探傷装置の概略図である。
【図６】（ａ）は探傷用プローブの配置状態を示す概略図であり、（ｂ）は探傷用プローブの探傷状況を示す要部拡大図である。
【図７】（ａ）は変形例に係る探傷用プローブの配置状態を示す概略図であり、（ｂ）は相違する形状の回転体に対する探傷状況を示す概略図である。
【図８】（ａ）はホール素子を用いた探傷用プローブの要部斜視図であり、（ｂ）は分解斜視図である。
【図９】ホール素子を用いた探傷用プローブに係る構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）はホール素子を用いた探傷用プローブの検出結果を示すグラフであり、（ｂ）は検出コイルを用いた探傷用プローブの検出結果を示すグラフである。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）はホール素子を用いた探傷用プローブの変形例を示すコイル端面方向からの概略図である。
【図１２】（ａ）は従来の探傷用プローブの要部概略図であり、（ｂ）は探傷状況を示す概略図である。
【図１３】（ａ）は従来の探傷方法における探傷用プローブの移動経路を示す概略斜視図であり、（ｂ）は回転体に対する従来の探傷方法を示す概略図である。
【図１４】別の従来の探傷用プローブを示す要部概略図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は従来の探傷方法による検出結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１０、３０  探傷用プローブ
１０ｃ  探傷面
１１、３６  励磁コイル
１２  検出コイル
１２ａ  一辺
２０  自動探傷装置
３５  ホール素子
Ｂ  漏洩磁束
Ｋ  傷
Ｔ  対象物
Ｔａ  表面
Ｙ  溶接部
Ｗ  ワーク
Ｗａ  回転軸
Ｗｂ  段差（凹部）
Ｗｃ  隅部分
【図１】
2005164442.tif 000003
【図２】
2005164442.tif 000004
【図３】
2005164442.tif 000005
【図４】
2005164442.tif 000006
【図５】
2005164442.tif 000007
【図６】
2005164442.tif 000008
【図７】
2005164442.tif 000009
【図８】
2005164442.tif 000010
【図９】
2005164442.tif 000011
【図１０】
2005164442.tif 000012
【図１１】
2005164442.tif 000013
【図１２】
2005164442.tif 000014
【図１３】
2005164442.tif 000015
【図１４】
2005164442.tif 000016
【図１５】
2005164442.tif 000017