(57)【要約】【課題】遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査装置において、誘導電流を測定領域に集中して、検出感度を向上させる。【解決手段】非破壊検査装置に用いるセンサに、試料の表面に対して垂直な磁束を得るように、試料表面と平行するように巻かれている２つのコイルを設置する（垂直磁束型）。そして、走査する方向に並んだ、２つのコイルの間に誘導電流による電位差を測定する端子を配置したセンサ構成である。このコイルの配置構成により、誘導電流が測定領域に集中する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電流を誘起するためのコイル状の誘導線と、誘起される誘導電流の電位差を検出する２つの端子とを有するセンサと、
該センサを試料の表面に対して相対的に移動して、走査するための移動装置と、
前記センサの誘導線に低周波交流電流を流すための交流電源と、
前記センサの端子間の電位差を計測する計測部と、
前記移動装置および計測部を演算・制御するための制御部と
を備え、
前記コイル状の誘導線は、試料表面に対して平行に巻かれていることを特徴
とする遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の欠陥に対する非破壊検査に関するものであり、特に遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊評価は、材料、機器、構造物が充分に安全性・信頼性を維持して使用可能であることを保証するために行われる。非破壊の文字通り、試験対象物を傷つけたり破壊したりすることなしに、材料の内部及び表面に存在する欠陥の有無の評価、あるいは試験対象物の性質、状態、内部構造などを知るために行う評価全体を指す。この非破壊評価の試験法として、放射線透過試験、音響試験、超音波探傷試験、磁気探傷試験など各種の方法がある。非破壊検査の利用目的は大きく２つに分けられる。すなわち、
（１）施工中の品質管理のため設計上許容できる限界寸法欠陥の存在の有無の確認。
（２）稼動中の機器・構造物の安全性の評価または寿命予測のための欠陥を検出し、破壊力学に基づき評価を行う。
というものである。
【０００３】
近年、試験片に近接した位置で電流を検査対象に誘導する電磁誘導現象を利用した集中誘導型交流電位差（Induced Current Focusing Potential Drop;ICFPD）法に対し、誘導線を試験片から離し、遠隔的に電流を検査対象に非接触で誘導する新しい電位差法、すなわち遠隔誘導型電位差（Remotely Induced Current Potential Drop;RICPD）法が開発された（非特許文献１参照）。この遠隔誘導型電位差法では、板厚の薄い平板試験片の溶接部裏面に存在する放電加工き裂及び疲労き裂に対して検出が可能であり、その有用性が示されている。
【０００４】
さて、原子力プラントにおいて、応力腐食割れ（SCC）に対する対策が検討されている。ＳＣＣが認められた時に現場で容易に施工可能な補修工法として、米国で開発されその適用実績が既に20年を超えている「ウェルドオーバーレイ工法」が補修工法の１つとして挙げられている。
この「ウェルドオーバーレイ工法」（以下、ＷＯＬ工法と呼ぶ。）は、き裂が発生した部分に対して、耐き裂性の優れた溶接金属を当該配管の外面全周に亘り複数層肉盛りする工法である。
しかし、この補修後において、き裂進展挙動の検証が望まれているが、具体的な手法が確立していない。圧力壁部材におけるき裂及びＷＯＬ施工後のき裂進展性を定量的に評価できる方法を確立することが求められている。
【０００５】
そこで、上述した遠隔誘導型電位差法（RICPD法）を用いて、機器・構造物の施工中の品質管理及び供用期間中の安全性・健全性の評価ならびに余寿命評価を行う上で必要となる金属の裏面欠陥の高精度・高感度計測・評価のため、特に、上述のＷＯＬ施工後の評価のために、新しい非破壊計測装置を提供することは、本発明の発明者らが提案している（特許文献１参照）。図１，図２にこの非破壊計測装置の構成を示す。図１は、試験的に組み立てた非破壊計測装置構成の概略を示している。図２はこの非破壊計測装置に用いられているセンサ部分の構成を示している。
【０００６】
図１に示した試験的な非破壊装置は、電位差計測部１５０，駆動部１６０，センサ移動装置（Ｘ−Ｙ−Ｚテーブル）１７０，これらを制御している制御用パーソナルコンピュータ１４０で構成されている。
センサ（探触子）１３０の移動装置１７０は、制御用パーソナルコンピュータ１４０により、駆動部１６０を介してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸移動用の３つのモータを制御し、セットされたセンサ１３０を３次元的に任意の位置へ移動する。
また、計測部１５０は、例えばＲＳ２３２Ｃポートを用いて制御用パーソナルコンピュータ１４０に接続され、データを転送・保存する。制御用パーソナルコンピュータ１４０等を用いて自動計測を行うことにより、端子押し付け圧力及び試験片表面と誘導線との距離が一定に保たれ、各計測点において同一の条件で計測を行っている。
また、本システムには、電位差データの信頼性を向上させるため、制御用パーソナルコンピュータ１４０には、計測時にデータの記憶や、２つの計測の差を求めたり、ばらつきの評価及び平均化処理やグラフの生成も行ったりするソフトウェアが使用されている。
【０００７】
使用したセンサ（遠隔誘導型探触子）の構成を図２に示す。図示した遠隔誘導型探触子では、計測面から３０ｍｍ離れた位置に長さ３０ｍｍの誘導線（コイル）１３２が配置されている。このため試験片表面の微妙な凹凸が誘導線−試験片表面距離に与える影響は相対的に小さくなる。端子１３４は、一体誘導型及び分離誘導型探触子に使用されているものと同様で、端子押しつけばね圧は重圧型である。
誘導用交流電流の周波数は、表皮深さを支配し、誘導電流の電流密度及び電流経路に影響を及ぼすことから、検出感度を決定する主要因の一つである。
【０００８】
ここでは、遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査装置において、コイル状の誘導線に低い周波数の電流を流すことにより、金属試料の深い所に誘導電流が流れ、試料の裏面の欠陥による電位差を検出することができることを示した。これにおいては、センサにコイル状の誘導線を端子の両側に設けることで、広い範囲に、また、より大きく誘導電流が流れ、電位差の検出を高感度で行っている。
【非特許文献１】Y.Sato,T.Shoji,High Sensitivity Inspection of Defects in Welds by Remotely Induced Current Potential Drop Technique, Nondestrucive Characterization of Materials IX, American Institute of Physics, 1999，pp．107-112
【特許文献１】特開２００５−１６４４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述に説明した特許文献１に記載されている遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査装置では、試料に対して広範囲に誘導電流を流して電位差を生じるようにしているが、本発明では、誘導電流を測定領域に集中して、検出感度を向上させることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、誘導電流を誘起するためのコイル状の誘導線と、誘起される誘導電流の電位差を検出する２つの端子とを有するセンサと、該センサを試料の表面に対して相対的に移動して、走査するための移動装置と、前記センサの誘導線に低周波交流電流を流すための交流電源と、前記センサの端子間の電位差を計測する計測部と、前記移動装置および計測部を演算・制御するための制御部とを備え、前記コイル状の誘導線は、試料表面に対して平行に巻かれていることを特徴とする遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の構成を用いることにより、誘導型電位差法による裏面のき裂検出において、測定領域に電流を集中できるので、検出感度を向上することができる。
このため、ＷＯＬ補修溶接部における欠陥進展性の連続的in-situ監視を行うための非破壊検査に最適なセンサである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。
本発明は、図１のような構成の遠隔誘導型交流電位を用いた非破壊検査装置において、センサに用いているコイルの形態を工夫することにより、誘導電流を測定領域に集中して、検出感度を向上させている。
図３は、本発明に用いるセンサの電磁誘導を発生させるためのコイルの形態を説明する図である。図３（ａ）は、上述した特許文献１で示されているセンサ部のコイルの形態であり、図３（ｂ）は本発明で使用されるセンサ部のコイルの形態である。図３（ａ）で示すように、従来のコイルの形態は試料の表面に対して平行する磁束を得るように、表面に垂直に巻かれた２つのコイルが設置されている（平行磁束型）。一方、本発明のコイルでは、図３（ｂ）に示すように、試料の表面に対して垂直な磁束を得るように、表面に平行に巻かれた２つのコイルが設置されている（垂直磁束型）。
図４は、上述のように配置されているコイルにより発生する電磁誘導電流を有限要素法により解析した例が示されている。図４（ａ）は平行磁束型，垂直磁束型それぞれの有限要素モデルであり、図４（ｂ）は、その結果を示すグラフであり、横軸に試験片表面中央から幅方向の距離（ｘ）で、縦軸に発生する電流密度を示している。図４（ｂ）から分かるように、最大誘導電流密度は、本願発明の垂直磁束型のコイル配置の方が、平行磁束型のコイル配置より２倍以上の電流が測定位置に集中して発生している。このため、より高い検出感度が期待できる。        
【００１３】
＜計測結果＞
実際に、図３（ｂ）に示すような構成のコイル配置で、２つのコイルの間に誘導電流による電位差を測定する端子を、操作する方向に２本並べて配置したセンサを作製した。このセンサの構成を図５に示す。図５に示すように、コイルの中心間の距離Δは、７０ｍｍ，１００ｍｍの２つのものを作成した。センサの底面の写真を図６に示す。この写真は、中心間の距離Δは７０ｍｍのものである。このセンサを用いて、図１に示すような装置構成で、き裂を予め設けた試料を計測した。この様子を図７に示す。図７に示すように、試料にはき裂を３箇所、高さを変えて設けている。高さ１ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍである。この測定結果を図８に示す。なお、測定結果は３ｍｍの高さのき裂までを示している。コイルには、０．３ｋＨｚや１ｋＨｚの交流電圧を印加している。
図８のグラフから、本発明の垂直磁束型のセンサを用いると、センサの条件によらずに測定結果のばらつきが少ないものが得られる。これは、磁束が集中することから得られると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の遠隔誘導型電位差法（RICPD法）を用いた非破壊計測装置の構成を示す図である。
【図２】図１の非破壊計測装置で用いたセンサの構成を示す図である。
【図３】本発明に用いるセンサの電磁誘導を発生させるためのコイルの形態を説明する図である。（ａ）平行磁束型のコイル配置，（ｂ）本発明の垂直磁束型のコイル配置
【図４】それぞれのコイル配置により発生する電磁誘導電流を有限要素法により解析した例を示す図である。（ａ）有限要素モデル，（ｂ）誘導電流密度分布の解析結果
【図５】測定するために作成したセンサ部の構成を示す図である。
【図６】図５のセンサ部の底面の構成を示す写真である。
【図７】測定をするための構成を示す図である。
【図８】測定結果を示すグラフである。
【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７】
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【図８】
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【図６】
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