JPH11248688A

JPH11248688A - 電磁超音波探傷装置

Info

Publication number: JPH11248688A
Application number: JP10047385A
Authority: JP
Inventors: Ishio Kamimura; 石男上村; Teruaki Matsumoto; 曜明松本; Ryosuke Yamaguchi; 良祐山口; Yasuo Toyooka; 康雄豊岡; Yasuo Nishihara; 康雄西原; Yasunori Nishii; 靖典西井
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JP3673392B2

Abstract

(57)【要約】【目的】適用範囲の広い電磁超音波探傷装置を提供す
る。【構成】被検材１０に静磁界を発生させるための静磁
界発生用磁石１と、パルス電流を流すことにより被検材
１０内に渦電流を発生させるための発信コイル２と、静
磁界発生用磁石１と発信コイル２により被検材１０内に
発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を
誘起させ、被検１０材の表面を加振することで斜角の超
音波を発生させ、その超音波の探傷部に対する反射エコ
ーを検出する受信コイル３とを備えた電磁超音波探傷装
置において、発信コイル２の外側を取り囲むように外輪
コイル４を設け、外輪コイル４には該外輪コイル４に隣
接する発信コイル２を流れる電流とは逆向きの電流を流
すように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばボイラ、燃
焼炉、焼却炉、独立過熱器、独立節炭器、各種熱交換
器、タンク、各種プラント、鉄道のレール、橋梁などの
被検材に対して非破壊で探傷することのできる電磁超音
波探傷装置に係り、特に灰や酸化スケールが被検材の表
面に被膜を形成していたり、塗装が施工されている場合
においても、センサを１〜２ｍｍ程度浮かせた状態で傾
斜探傷を行うことのできる電磁超音波探傷装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２７ならびに図２８は従来提案された
電磁超音波探傷装置を説明するための図で、図２７は電
磁超音波探傷装置のシステム構成図、図２８はその電磁
超音波探傷装置に用いられる電磁超音波探触子（Electr
o Magnetic Acoustic Transducer、以下ＥＭＡＴと略記
する）の一部を断面にした斜視図である。（鉄道におけ
るサイバネティクス利用国内シンポジウム論文集ＶＯ
Ｌ．３１ｓｔＰＡＧＥ．３３７−３４０１９９４参
照）電磁超音波探傷装置は図２７に示すように主に超音
波送信器１０１、ＥＭＡＴ１０２、超音波受信器１０
３、シグナルアベレージャ１０４、コントローラ１０
５、オシロスコープ１０６から構成されている。同図に
示すようにＥＭＡＴ１０２は例えば鉄道レールなどの被
検材１０７に載置して、欠陥１０８を検出する仕組みに
なっている。

【０００３】ＥＭＡＴ１０２は図２８に示すように、永
久磁石１１０、発信コイル１１１、受信コイル１１２、
ケース１１３、基板１１４、リード線１１５、送信用コ
ネクタ１１６、受信用コネクタ１１７などから構成され
ている。発信コイル１１１と受信コイル１１２は例えば
銅などのコ字形の連続した帯状導体からなり、同一の基
板１１４上に発信コイル１１１と受信コイル１１２とが
１枚ずつ重ねて配置されている。

【０００４】このような配置の従来技術においては、図
２７に示すようにＥＭＡＴ１０２を被検材１０７に設置
する場合には、図２８に示すようにＥＭＡＴ１０２の発
信コイル１１１と受信コイル１１２とが配置された基板
１１４側を被検材１０７に対向する底面とする。前記永
久磁石１１０により被検材１０７内に静磁界が発生し、
前記発信コイル１１１に所定のパルス電流を流すと磁界
に変化を生じ、その変化を抑えようとする方向、すなわ
ち発信コイル１１１に流すパルス電流とは逆向きの渦電
流が被検材１０７に発生する。

【０００５】この渦電流と前記静磁界との相互作用で発
生するローレンツ力により、渦電流の中心部を中心にし
て放射状に歪みが生じ、この歪みが横波の超音波として
被検材１０７中を伝播し、被検材１０７の底面や欠陥１
０８の所で反射して被検材１０７の表面に戻る。この表
面に到達する反射超音波は、前述の超音波の発生とは逆
の過程により受信コイル１１２で検出される仕組みにな
っている。

【０００６】このような電磁超音波探傷装置では、被検
材に損傷を与えることがなく、発熱も生じさせず、比較
的操作が簡単に行えるなどの特長が有る。

【０００７】図２９は、図２７および図２８に示す従来
の電磁超音波探傷装置を用いた場合の、ノッチ（欠陥）
深さ（ｈ）と電磁超音波探傷装置のエコーレベル（電
圧）との関係をテストによって求めた結果を示す特性図
である。図２９において、試験片は２５ｍｍ厚の炭素鋼
で作成し、試験片の厚さに対して一方を上面、他方を底
面とすると、底面側にはノッチ（欠陥）を予め形成して
おき、ＥＭＡＴ１０２を上面側に隙間（リフトオフまた
はギャップ）を０ｍｍで配置して、前記ノッチ深さ
（ｈ）を変化させたときの、それぞれの超音波エコーの
受信によるエコーレベル（電圧）の相対値の変化を示し
ている。図２９においては、ノッチ深さ（ｈ）が１０ｍ
ｍのときのエコーレベルを０としている。

【０００８】図２９によれば、ノッチ深さ（ｈ）が小さ
くなるとエコーレベルは低下し、ノッチ深さ（ｈ）が１
ｍｍ以下ではエコーレベルは−１０ｄＢ以下に急激に低
下することがわかる。これにより、エコーレベル−１０
ｄＢをＥＭＡＴ１０２を上面側に隙間（リフトオフまた
はギャップ）を０ｍｍで配置した場合のノッチ深さ
（ｈ）が１ｍｍのときの電磁超音波探傷装置の限界値と
みなすことができる。

【０００９】次に、図３０は図２９と同じ試験片を用い
て、試験片とＥＭＡＴとの隙間（リフトオフまたはギャ
ップ）とエコーレベルとの関係をテストにより求めた結
果を示す特性図である。図３０においては、図２９によ
りＥＭＡＴ１０２を上面側に隙間（リフトオフまたはギ
ャップ）を０ｍｍで配置した場合には、ノッチ深さ
（ｈ）が１ｍｍのときのエコーレベル−１０ｄＢが限界
値とみなすことができるので、試験片のノッチ深さ
（ｈ）を１ｍｍに固定した。図３０においては、ギャッ
プ０ｍｍのときのエコーレベルを０としている。

【００１０】図３０によれば、試験片の上面とＥＭＡＴ
１０２とのギャツプが大きくなるとそれに比例してエコ
ーレベルの相対値が小さくなることがわかる。またギャ
ツプが０．２５ｍｍのときにエコーレベルが−１０ｄＢ
となり、従って、ギャツプ０．２５ｍｍが試験片の厚さ
が２５ｍｍのときの従来の電磁超音波探傷装置の測定限
界であることが分かる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】例えば、ボイラの耐圧
部は４００〜６００℃の高温に曝されており、その耐圧
部の外面には酸化スケール（例えばＦｅ₃Ｏ₄など）が
厚さ０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度付着する。そのため
図２７，図２８に示す従来の電磁超音波探傷装置では厚
さ０．５ｍｍから１．０ｍｍのスケールの上から確実に
探傷できず、そのためにこの電磁超音波探傷装置を用い
るためには検査前に酸化スケールを除去する作業が必要
となり、作業効率が悪くコストの増大を招いていた。従
って前記電磁超音波探傷装置が事前の研磨作業を要しな
いで使用できる範囲は、被検材の表面に酸化スケールな
どがほとんど付着しない例えば圧力容器や鉄道のレール
などに限定されるという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、被検材の表面に酸化スケールなどが付着し
ても欠陥の検出が可能で、適用範囲が広く確実に探傷が
可能な電磁超音波探傷装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、被検材に静磁界を発生させるための静磁
界発生用磁石と、パルス電流を流すことにより被検材内
に渦電流を発生させるための発信コイルと、前記静磁界
発生用磁石と前記発信コイルにより被検材内に発生した
静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起さ
せ、被検材の表面を加振することで斜角の超音波を発生
させ、その超音波の探傷部に対する反射エコーを検出す
る受信コイルとを備えた電磁超音波探傷装置において、
前記発信コイルの外側を取り囲むように外輪コイルを設
け、該外輪コイルには該外輪コイルに隣接する発信コイ
ルを流れる電流とは逆向きの電流を流すように構成した
ことを特徴とするものである。

【００１４】本発明は前述したように、被検材に静磁界
を発生させるための静磁界発生用磁石と、パルス電流を
流すことにより被検材内に渦電流を発生させるための発
信コイルと、前記静磁界発生用磁石と前記発信コイルに
より被検材内に発生した静磁界と渦電流との作用により
ローレンツ力を誘起させ、被検材の表面を加振すること
で斜角の超音波を発生させ、その超音波の探傷部に対す
る反射エコーを検出する受信コイルとを備えた電磁超音
波探傷装置において、前記発信コイルの外側を取り囲む
ように外輪コイルを設け、該外輪コイルには該外輪コイ
ルに隣接する発信コイルを流れる電流とは逆向きの電流
を流すように構成したことにより、コイルの巻き部毎
に、被検材の表面に１対の方向が逆でほぼ均等の大きさ
の強い渦電流を発生させることができる。そのためＳＶ
波が有効に発生し、これにより発信コイルと被検材との
間のリフトオフ距離を従来より大きく設定しても探傷が
確実に行うことができる。

【００１５】前記のように、リフトオフ距離を大きくす
ることができるので、例えば、ボイラ耐圧部の伝熱管外
表面に付着している酸化スケールなどの上から直接探傷
することができ、従来技術では不可欠であった酸化スケ
ール除去などの研磨作業や接触媒質の塗付などの付随作
業を不要となり、精度よく短時間で探傷作業を行うこと
ができ。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図とと
もに説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る
電磁超音波探傷装置の概略構成図、図２はその電磁超音
波探傷装置の被検材中での電磁超音波の発振状態を説明
する模式図である。

【００１７】図１および図２に示すように、電磁超音波
探傷装置は、被検材１０の内部に静磁界７を発生するた
めの例えば焼結された希土類磁石などからなる永久磁石
１と、被検材１０の表面に渦電流５を発生するための発
信コイル２と、被検材１０の内部の欠陥から反射した超
音波エコーなどを検出する受信コイル３と、発信コイル
２を取り囲むようにその外側に設けられた外輪コイル４
から主に構成されている。

【００１８】このような構成において探傷するには、ま
ず前記永久磁石１により被検材１０内に直流の静磁界７
が供給される。次に前記永久磁石１と被検材１０との間
に配置された発信コイル２に所定のパルス電流を流すと
前記静磁界７に変化が生じ、その変化を抑えようとする
方向、すなわち発信コイル２に流すパルス電流とは逆向
きの渦電流５が被検材１０に発生する。

【００１９】図２において、被検材１０の永久磁石１側
の表面には、３箇所の巻き部（パンケーキと称する）か
らなる発信コイル２を流れる電流に対して、被検材１０
の表面のそれぞれに対応する位置には、逆向きの渦電流
５が生じている。

【００２０】前記渦電流５と前記静磁界７との相互作用
で発生するローレンツ力により、渦電流の中心部を中心
にして放射状に歪みが生じ、この歪みが角度をもった横
波の超音波（ＳＶ波）８として被検材１０中を伝播し、
被検材１０内の欠陥などで反射して被検材１０の表面に
戻る。この表面に到達する反射超音波は、前述の超音波
の発生とは逆の過程により受信コイル３で検出される。

【００２１】前記発信コイル２の巻き部のコイルピッチ
（Ｐ）は、発信コイル２と被検材１０との間のリフトオ
フ距離（Ｌ）に対して２．５倍以上、好ましくは２．５
倍から４．５倍の大きさに設定される。

【００２２】図３１に発信コイル２の巻き部のコイルピ
ッチ（Ｐ）とコイル巻き線幅（Ｗ）に対する渦電流密度
特性を示す。図３１は、被検材表面と発信コイルとのリ
フトオフ距離を２ｍｍに固定して、コイルピッチ（Ｐ）
を変化させた時の渦電流密度の変化を求めたものであ
る。ここでは、コイル巻き線幅（Ｗ）は１．０ｍｍと
１．５ｍｍのものとを使用している。

【００２３】図３１に示すように、リフトオフ距離に対
してコイルピッチ（Ｐ）が小さい場合には、渦電流は小
さく、リフトオフ距離に対してコイルピッチ（Ｐ）を
２．５倍、すなわち５ｍｍ以上にすると、充分に大きな
渦電流（８×１０⁷Ａ／ｍ²）が生じることがわかる。
また、図３１には記載されていないが、リフトオフ距離
に対してコイルピッチ（Ｐ）を４．５倍以上にすると、
すなわち、図３１の曲線を横軸方向に外挿した場合に
は、曲線は横に寝た形になり、渦電流を高める効果がな
くなるとともに、波長が長くなることから検出精度の低
下が生じ、検出限度欠陥高さが大きくなることを求め、
最適なリフトオフ距離に対するコイルピッチ（Ｐ）を求
めるに至ったものである。

【００２４】次に、図３ないし図５は、リフトオフ距離
（Ｌ）２ｍｍ、発信コイル２の巻き部のコイルピッチ
（Ｐ）を５ｍｍとした場合に、外輪コイル４を設置しな
い場合の被検材１０の表面に発生する渦電流のシミュレ
ーション結果を説明するための図で、図３は発信コイル
２と測定点を示す説明図、図４、図５は被検材表面での
渦電流の強さを示す図である。

【００２５】図６ないし図９は、図３ないし図５の場合
に対して、外輪コイル４を設置した場合の被検材１０の
表面に発生する渦電流のシミュレーション結果を説明す
るための図である。図６は発信コイル２と外輪コイル４
の平面図、図７は測定点を示す説明図、図８、図９は被
検材表面での渦電流の強さを示す図である。

【００２６】３箇所の巻き部からなる発信コイル２に対
して、外輪コイル４を設けない場合には図４に示すよう
に、最も外側のコイルにおいて内側のコイルにおけるよ
りもはるかに大きな渦電流が発生している。このため、
図４の最も左側および最も右側に位置するコイルに対応
して発生する渦電流と、それらの隣のコイルに対応して
発生する渦電流との強さのレベルに大きなアンバランス
が生じ、発信コイル２の外側部分では、ローレンツ力に
よる加振が生じないで、被検材１０表面からのＳＶ波が
発生しないことになり、全体としての測定限界が低下す
る。

【００２７】これに対して外輪コイル４を設置した場合
には、図８に示すように、発信コイル２の全体にわたっ
てほぼ均等のレベルの充分な大きさの渦電流を発生する
ことができるので、ローレンツ力による加振が隣接する
電流方向が逆向きの渦電流間でもれなく生じ、被検材１
０表面からのＳＶ波が有効に発生し、全体としての測定
限界を向上させることができる。

【００２８】また、被検材１０上に安定した渦電流５を
発生させるためには、従来のコ字形の帯状導電体からな
る発信コイルおよび受信コイルではなく、図１０に示す
ように巻き部が複数個連続したコイル形状にして、コイ
ルの全巻数を１０ターン以上（図１０においては全１８
ターン）にして、コイル配線によるインダクタンス変化
の影響をコイルのパルス電流へ及ぼさないようにするこ
とができる。

【００２９】また、図１１、図１２に示すように発信コ
イル２と受信コイル３の相対的な配置は、発信コイルセ
ンターラインと受信コイルセンターラインをオフセット
して（ずらして）取付けて、一方向の超音波反射エコー
を検出し易くすることができる。

【００３０】また前記のように配置することで、受信コ
イル３よりも被検材１０側にある発信コイル２から受信
コイル３へ直接届く受信波が、被検材１０からの超音波
反射エコーと相互に受信コイル３に対して打ち消し合
い、その結果としてノイズ成分の低い検出が可能とな
る。図１２において符号６は被検材１０内の欠陥、矢印
Ｘは被検材１０内での発生超音波の発信方向、矢印Ｙは
欠陥がある場合の超音波の反射方向、矢印Ｚは欠陥がな
い場合の超音波の反射方向である。

【００３１】次に、図１３、図１４は、発信コイル２に
おける巻き部（パンケーキ）の数と被検材１０内での発
生超音波の指向性または音圧との関係を示す図である。
図１３に示すように、発信される超音波の指向性はコイ
ルパンケーキ数が１のときが最も高く、４までは低下
し、４を越えると変化が少ない。また図１４に示すよう
に、発信される超音波の音圧、すなわち感度は、コイル
パンケーキ数が１から３までは増加し、３以上ではほと
んど変化しない。これらの図から指向性と音圧とを同時
に高めることはできないことがわかる。また、操作性、
経済性を考慮してできるだけコンパクトにする必要が有
った。発明者等は試験により、指向性を実作業上問題の
ない範囲で音圧を高め、しかもコンパクトな装置となる
最適範囲としてコイルパンケーキ数が１から３のものが
最も好ましいことを見出した。

【００３２】次に、永久磁石１は焼結タイプの希土類磁
石を使用するが、該希土類磁石は金属のように電導性が
良いため、発信コイル２に通電するとそれと対向して配
置される永久磁石１の底面に渦電流が発生し、永久磁石
１内でも超音波が発生する。そのため本発明の第２の実
施の形態では、図１６，図１７（図１６の側面図）に示
すように発信コイル２と被検材１０との間のリフトオフ
距離（Ｌ）に対して、受信コイル３と永久磁石１との間
のスペース（Ｓ）を大きくすることにより、受信コイル
３から永久磁石１側への影響を少なくすることができ、
永久磁石１内での超音波の発生が抑制できる。

【００３３】次に、図１５ないし図１７に示すように、
永久磁石１の少なくとも被検材１０と対向する面の一部
を凹形状（例えば径１６ｍｍの円弧状の凹部）にするこ
とにより、永久磁石１内に発生した超音波が分散でき、
妨害エコーの強度を低下することができる。

【００３４】次に、図１８は本発明の第３の実施の形態
を示す図で、永久磁石１内で発生する妨害エコーを低減
する手段として、永久磁石１と発信コイル２の間に例え
ばパーマロイ、センダスト、アモルファスなどの強磁性
箔１２を配置することで、永久磁石１内に発生する渦電
流は、発信コイル２から強磁性箔１２内に発生した渦電
流により、強磁性箔１２と永久磁石１の間の相互誘導に
より発生したものであり、直接的に発信コイル２から永
久磁石１に発生したものではないので、永久磁石１内で
の渦電流の強度を低下させることができる。強磁性箔１
２は複数枚を使用することで効果が向上する。

【００３５】次に、図１９は本発明の第４の実施の形態
を示す図で、前記強磁性箔１２の代わりにＦｅ₃Ｏ₄や
バリウムフエライトなどの磁性粉末を混入するかあるい
は表面に塗付した磁気シート１３を配置したものであ
る。妨害エコーの低減の機構は図１８と同様である。

【００３６】次に、図２０は本発明の第５の実施の形態
を示す図で、前記強磁性箔１２の代わりに発信コイル２
に短絡した短絡発信コイル１４−１と、受信コイル３に
短絡した短絡受信コイル１４−２を配置したものであ
る。図２０において、前記短絡発信コイル１４−１と短
絡受信コイル１４−２とは、それぞれ前記発信コイル
２、受信コイル３と同じパターン形状にしておくこと
で、相互に打ち消し合う効果が生じ、永久磁石１におけ
る妨害エコーの強度を低下することができる。

【００３７】次に、図２１は本発明の第６の実施の形態
を示す図で、静磁界形成用の永久磁石１の両側の側面
に、前記永久磁石１の磁束密度（Ｍ．Ｆ．−０）よりも
大きい磁束密度（Ｍ．Ｆ．−１）を有する磁石を強制磁
石１５として、永久磁石１と同じ磁極の方向に配置して
いる。図２２は強制磁石１５を使用しない場合、図２３
は図２１に示す強制磁石１５を使用した場合の、被検材
１０中におけるローレンツ力１６ならびに静磁界１７の
方向を模式的に示す図である。

【００３８】図２１に示すように静磁界形成用の永久磁
石１の両側に強制磁石１５を配置することにより、図２
３に示すように静磁界の方向１７を発信コイル２，受信
コイル３側に向けることで、ローレンツ力１６の方向が
水平となり、結果的には強いＳＶ波を発生することがで
きる。

【００３９】次に、図２４は本発明の第７の実施の形態
を示す図で、静磁界形成用永久磁石１の両側に強制磁石
１５を配置し、さらにその両側に補助磁石１８を設けた
例を示している。このように補助磁石１８を配置するこ
とにより、漏洩磁束を抑制し、強力な静磁界を発生し
て、検出感度を高めることができる。この実施の形態に
おいて、強制磁石１５を省略することもできる。

【００４０】次に、図２５は本発明の第８の実施の形態
を示す図で、永久磁石１の両側面に鋼層１９（例えば、
インピーダンスＺ＝４５．３×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）を
介して強制磁石１５を介在したものである。さらに、永
久磁石１、鋼層１９および強制磁石１５で形成される表
面、すなわち発信コイル２または受信コイル３に面する
側とは反対側の面には、鋼製（例えば、インピーダンス
Ｚ＝４５．３×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）の連続した山形の
ダンパ層２０を設けるとともに、強制磁石１５の両外側
の側面にはアルミニウム製（例えば、インピーダンスＺ
＝１７．１×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）の連続した山形のダ
ンパ層２１を設けている。

【００４１】また、図２６は、永久磁石１の両側面に鋼
層１９および空気層２２からなる（例えば、インピーダ
ンスＺ＝４５．３×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓおよびＺ＝０．
０００４×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）ダンパ層を介して強制
磁石１５を介在したものである。さらに強制磁石１５の
両側の側面には銅層２３（例えば、インピーダンスＺ＝
３９．１×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）、鉛層２４（例えば、
インピーダンスＺ＝２５．５×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）、
アルミニウム製（例えば、インピーダンスＺ＝１７．１
×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）の連続した山形のダンパ層２１
を設けるとともに、さらに永久磁石１，鋼層１９，強制
磁石１５，銅層２３および鉛層２４で形成される表面、
すなわち発信コイル２または受信コイル３に面する側と
は反対側の面（上面側）には、鋼製（例えば、インピー
ダンスＺ＝４５．３×１０^-6ｋｇ／ｍ²ｓ）の連続した
山形のダンパ層２０を設けている。

【００４２】図２５または図２６に設けた前記ダンパ層
１９ないし２４は、永久磁石１内で発生した超音波の不
要なものを減衰させたり、位相を逆転させたりして、不
要な超音波の音圧を下げ、騒音を低下させることができ
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明は前述したように、被検材に静磁
界を発生させるための静磁界発生用磁石と、パルス電流
を流すことにより被検材内に渦電流を発生させるための
発信コイルと、前記静磁界発生用磁石と前記発信コイル
により被検材内に発生した静磁界と渦電流との作用によ
りローレンツ力を誘起させ、被検材の表面を加振するこ
とで斜角の超音波を発生させ、その超音波の探傷部に対
する反射エコーを検出する受信コイルとを備えた電磁超
音波探傷装置において、前記発信コイルの外側を取り囲
むように外輪コイルを設け、該外輪コイルには該外輪コ
イルに隣接する発信コイルを流れる電流とは逆向きの電
流を流すように構成したことにより、コイルの巻き部毎
に、被検材の表面に１対の方向が逆でほぼ均等の大きさ
の強い渦電流を発生させることができる。そのためＳＶ
波が有効に発生し、これにより発信コイルと被検材との
間のリフトオフ距離を従来より大きく設定しても探傷が
確実に行うことができる。

【００４４】前記のように、リフトオフ距離を大きくす
ることができるので、例えば、ボイラ耐圧部の伝熱管外
表面に付着している酸化スケールなどの上から直接探傷
することができ、従来技術では不可欠であった酸化スケ
ール除去などの研磨作業や接触媒質の塗付などの付随作
業を不要となり、精度よく短時間で探傷作業を行うこと
ができ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電磁超音波探
傷装置の概略構成図である。

【図２】その電磁超音波探傷装置の被検材中での電磁超
音波の発振状態を説明する模式図である。

【図３】外輪コイルを用いない場合の発信コイルと測定
点を示す説明図である。

【図４】外輪コイルを用いない場合の被検材表面での渦
電流の強さを示す図である。

【図５】外輪コイルを用いない場合の被検材表面での渦
電流の強さを示す図である。

【図６】発信コイルと外輪コイルの平面図である。

【図７】外輪コイルを用いた場合の発信コイルと測定点
を示す説明図である。

【図８】外輪コイルを用いた場合の被検材表面での渦電
流の強さを示す図である。

【図９】外輪コイルを用いた場合の被検材表面での渦電
流の強さを示す図である。

【図１０】発信コイルの平面図である。

【図１１】発信コイルと受信コイルの位置関係を示す説
明図である。

【図１２】被検材内での超音波の発信方向を示す図であ
る。

【図１３】発信コイルのパンケーキ数と被検材内での発
生超音波の指向性との関係を示す図である。

【図１４】発信コイルのパンケーキ数と被検材内での発
生超音波の音圧との関係を示す図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る静磁界発生
用永久磁石の平面図である。

【図１６】その静磁界発生用永久磁石を用いた場合の発
信，受信コイル−被検材間のリフトオフＬと発信，受信
コイル−永久磁石間のスペースＳとの関係を示す正面図
である。

【図１７】その静磁界発生用永久磁石を用いた場合の発
信，受信コイル−被検材間のリフトオフＬと発信，受信
コイル−永久磁石間のスペースＳとの関係を示す側面図
である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図２０】本発明の第５の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図２１】本発明の第６の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図２２】強制磁石を用いない場合の被検材内でのロー
レンツ方向と静磁界方向を示す説明図である。

【図２３】強制磁石を用いた場合の被検材内でのローレ
ンツ方向と静磁界方向を示す説明図である。

【図２４】本発明の第７の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図２５】本発明の第８の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図２６】本発明の第９の実施の形態に係る電磁超音波
探傷装置を示す説明図である。

【図２７】従来提案された電磁超音波探傷装置のシステ
ム構成図である。

【図２８】その電磁超音波探傷装置に用いるＥＭＡＴの
一部を断面にした斜視図である。

【図２９】その電磁超音波探傷装置のノッチの深さとエ
コーレベルの相対値との関係を示す特性図である。

【図３０】その電磁超音波探傷装置のギャツプとエコー
レベルの相対値との関係を示す特性図である。

【図３１】発信コイルの巻き部のコイルピットとコイル
巻き線幅に対する渦電流密度特性を示す図である。

【符号の説明】

１静磁界形成用永久磁石２発信コイル３受信コイル４外輪コイル５渦電流７静磁界８ＳＶ波１０被検材１２金属箔１３磁気シート１４短絡発信・受信コイル１５強制磁石１８補助磁石１９鋼層２０，２１ダンパ層２２空気層２３銅層ＬリフトオフＰコイルピッチＳスペース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口良祐広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者豊岡康雄広島県呉市宝町５番３号バブ日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者西原康雄広島県呉市宝町５番３号バブ日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者西井靖典広島県呉市宝町６番９号バブ日立工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検材に静磁界を発生させるための静磁
界発生用磁石と、パルス電流を流すことにより被検材内
に渦電流を発生させるための発信コイルと、前記静磁界発生用磁石と前記発信コイルにより被検材内
に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力
を誘起させ、被検材の表面を加振することで斜角の超音
波を発生させ、その超音波の探傷部に対する反射エコー
を検出する受信コイルとを備えた電磁超音波探傷装置に
おいて、前記発信コイルの外側を取り囲むように外輪コイルを設
け、該外輪コイルには該外輪コイルに隣接する発信コイ
ルを流れる電流とは逆向きの電流を流すように構成した
ことを特徴とする電磁超音波探傷装置。
【請求項２】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記発信コイルは、該発信コイルの巻き部に
おけるコイルピッチを、発信コイルと被検材との間のリ
フトオフ距離の２．５倍以上で形成したことを特徴とす
る電磁超音波探傷装置。
【請求項３】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記発信コイルは、該発信コイルの巻き数を
全部で１０ターン以上で形成したことを特徴とする電磁
超音波探傷装置。
【請求項４】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記発信コイルのセンターラインと受信コイ
ルのセンターラインを相互にずらして構成したことを特
徴とする電磁超音波探傷装置。
【請求項５】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルとの間隔
を、前記被検材と発信コイルとの間のリフトオフ距離以
上として構成したことを特徴とする電磁超音波探傷装
置。
【請求項６】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記静磁界発生用磁石は焼結した希土類磁石
としたことを特徴とする電磁超音波探傷装置。
【請求項７】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記静磁界発生用磁石の受信コイルと対向す
る面に、凹部を設けたことを特徴とする電磁超音波探傷
装置。
【請求項８】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルの間に強
磁性箔を介在して設けたことを特徴とする電磁超音波探
傷装置。
【請求項９】請求項１に記載した電磁超音波探傷装置
において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルの間に磁
性粉末を含有したシートを介在して設けたことを特徴と
する電磁超音波探傷装置。
【請求項１０】請求項１に記載した電磁超音波探傷装
置において、前記静磁界発生用磁石と発信コイルの間
に、発信コイルと受信コイルとを短絡した短絡発信コイ
ルと短絡受信コイルを介在して設けたことを特徴とする
電磁超音波探傷装置。
【請求項１１】請求項１に記載した電磁超音波探傷装
置において、前記静磁界発生用磁石の両側の側面に、前
記静磁界発生用磁石よりも磁束密度が高い磁石を、前記
静磁界発生用磁石の磁極と同じ向きに設けたことを特徴
とする電磁超音波探傷装置。
【請求項１２】請求項１に記載した電磁超音波探傷装
置において、前記静磁界発生用磁石の周囲に、補助磁石
を該磁石の磁極の向きが前記静磁界発生用磁石に向かう
ように設けたことを特徴とする電磁超音波探傷装置。