JPS62266451A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属構造部材に発生したき裂の形状を検出する
とき裂検出技術に係り、特に、配管内面の表面き裂の形
状を精度よく検出するのに好適な装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のき裂検出方法としては超音波探傷法がある。超音
波探傷法にも種々あり、端部ビークエコー法、開口合成
法、ホログラフィ法などがある。

それぞれ特徴を有しているが、き裂の検出で特に重要な
き裂先端からのエコーが得られないことがあり、その場
合き裂の形状を判定できないという欠点があった。また
１本発明に関連したポテンシャル法によるき裂形状検出
については、アドバンシズ　イン　クラック　グロース
、メジャメント（１９８１年）第１５９頁から第１７４
頁（Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎ　　Ｃｒａｃｋ　　Ｇｒｏｗ
ｔｈ　　Ｍａａｓｕｒｅｍａｎｔ、　　（１９８１）ｐ
ｐ、　１５　９−１７４）において論じられている。そ
れによれば平板状試験片の中央に入れた表面き裂に沿っ
て電位差分布を測定し、電位差分布と表面き裂形状の対
応を調べているが、測定装置は測定端子を平板状試験片
の表面を走査できるだけであるし、電位差分位からのき
裂形状検出も定性的なものに溜まっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、超音波法の場合き裂先端近傍からの反
射エコーが得られないという物理的な開運があり、ポテ
ンシャル法の場合き裂周辺に生じる特異な電場の乱れを
正確に把握していなかったために、き裂形状を精度良く
検出できないという問題があった０本発明の目的は配管
内面に生じた表面き裂の形状をポテンシャル法により検
出するために給電端子および測定端子を配管内面に沿っ
て走査して電位差分布を測定し、測定された電位差分布
を独自の方法により解析することによりき裂形状を判定
できる装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

構造部材に発生した表面き裂を直流ポテンシャル法で検
出することを検討した結果、き裂周辺で測定された電位
差分布とき裂部材のＦＥＭによる電場解析との対応によ
り、あるいは予め解析された標準的なき裂部材のＦＥＭ
による電場解析結果を基にした簡易的表面き裂形状判定
法により表面き裂形状をかなり精度良く判定できるよう
になった。従って、配管内面の表面き裂周辺の電位差分
布を測定できる装置を考案することにより上記目的は達
成することが可能となる。

〔作用〕

配管内面の電位差分布を測定するために、電位差測定用
ヘッドを配管の軸方向及び周方向に駆動可能な機構を設
けると共に、き裂位置の判定法。

及び種々の形状のき裂の電場解析結果を基にした簡易的
表面き裂形状判定法を考案することにより表面き裂形状
を精度良く判定できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第１図はバイブ内
面検査装置の右側面図、第２図はパイプ内面検査装置の
右側面図と配線配管系統図である。

第３図はパイプ内面検査装置の一矢視図、第４図はパイ
プ内面検査装置の後正面図である。六角柱状のパイプ内
面検査装置の本体は前部本体１６と後部本体１５に分か
れており１部材１７．１８で接続されている。前部本体
１６と後部本体１５には第３図、第４図に示すようにそ
れぞれ３個の脚が１２０度間隔で設けである０脚の構造
を第３図の前部脚部で説明する。前部本体１６の３面に
小型の空気シリンダ４７．４７’　、４７’を設け・、
空気シリンダの軸の先端には部材４６を取り付ける。Ｌ
字形の部材４６の一端には軸受けを介してゴム製、また
はすべり止めを塗布した金属製の車輪４１，４９．５０
を取り付ける。同時に、前部本体１６にリニアガイド４
８を設け１部材４６に軸を設けて車輪の向きが回転しな
いようにする。

同じような構造の脚を後部本体１５にも第４図に示すよ
うに設ける。前部３脚の空気シリンダ３個と後部３脚の
空気シリンダ３個の計６個に別に設けた圧縮空気ｇ８か
ら圧縮空気を供給して６個の脚を本体から放射状の方向
、バイブを中心にすれば半径方向に伸ばしてバイブ内面
に突っ張るようにする。これにより本体の中心合せを行
うと共に。

パイプ軸方向の駆動の摩擦力を確保する。また。

第１図、及び第３図に示すように、前部本体１６に設け
た脚の中、右側の脚の部材４６にステッピングモータ４
５を取付け、モータ軸に取り付けたプーリ４４と前部右
車軸４１の軸に取り付けたプーリ４２の間にタイミング
ベルト４３をバックラッシュを防止するためのテンショ
ンレベラを介して取付けることによりバイブ内面検査装
置全体がバイブの軸方向に駆動できるようにする。勿論
、このような機構を６個の脚全部に設ければ駆動力を最
大にすることが可能である。但し、ステッピングモータ
４５の駆動力が十分であれば、１個の脚だけに駆動機構
を設ければ十分である。あるいは、第１図、及び第３図
に示したように前部右車輪４１の軸の一端にプーリ５１
を、後部右車輪６１の軸の一端にプーリ６２を取付け、
それらの間にタイミングベルト５２を設けて前後２個の
車輪を駆動しても良い。

前部本体１６と後部本体１５の中心には軸受けを介して
軸２２を設ける。前部本体１６と後部本体１５の中間の
空間において軸２２にプーリ３０を取付けると共に、前
部本体１６と後部本体１５を接続する部材１８に取り付
けたステッピングモータ３３の軸にプーリ３２を取付け
、プーリ３２とプーリ３０の間にバックラッシュを防止
するためのテンションレベラを介してタイミングベルト
３１を設けて、軸２２を本体に対して回転できるように
する。軸２２の一端には部材２ｏを設ける。

部材２０には半径方向に駆動できる空気シリンダ２６と
リニアガイド２７を設ける。空気シリンダ２６の軸の先
端には不導体材料で作成された測定ヘッド２３を取り付
ける。同時に、測定ヘッド２３にはリニアガイド用の軸
を設けて、測定ヘッド２３が回転できないようにする。

測定ヘッド２３には欠陥周辺の電位差分布を測定できる
ように直流電流を供給するための給電端子２４．２４’
と電位差測定用の測定端子２５．２５’　を設ける。

給電端子及び測定端子の詳細な構造については後述する
。これらの給電端子及び測定端子の最も簡単な配置は第
１図にあるように給電端子、測定端子、測定端子、給電
端子の順に一直線上に配置することである。この給電端
子に直流電流を供給して欠陥周辺に電場を形成し、欠陥
周辺の電位差分布を測定すると、電位差分布から後述の
方法により欠陥の形状を判定することが可能である。パ
イプの広い領域を検査する場合には測定ヘッド２３は多
数あった方が効率の点からは良い、従って。

第１図に示したように測定ヘッド２３を１８０度相対す
る位置に設ける、或いは９０度毎に設けても良い、尚、
後部本体１５にはエンコーダ３４を設け、軸２２にカッ
プラを介して接続して軸２２の回転位置を検出できるよ
うにする。

第５図と第６図には他の実施例の矢視図と後正面図を示
す、第５図と第６図では脚は１２０度間縞間隔箇所に設
けであるだけでなく、鉛直方向にもう１箇所脚が設けで
ある。第３図と第４図の構造ではパイプ検査装置をパイ
プ内に挿入したとき装置の自重が右車輪４１．６１と左
車輪５０゜６７に加わっているため、空気シリンダに圧
縮空気を供給したとき、荷重の加わっていない上部車輪
４９．６６が早く動作し、検査装置の中心がややパイプ
の中心よりも下方にくることになる。これを避ける方法
としては、圧力調整器を２組設けて、右車軸４１．６１
と左車軸５０．６７の空気シリンダに供給する圧縮空気
の圧力を上部車輪４９．６６の空気シリンダに供給する
圧縮空気の圧力よりも自重分だけやや高めに設定するこ
とにより中心を合せる、或いは、圧縮空気の配管系統に
流量調節ノズルを設けて、右車輪４１．６１と左車輪５
０．６７の空気シリンダに供給する圧縮空気の供給量を
上部車軸４９．６６の空気シリンダに供給する圧縮空気
の供給量よりもやや多めに設定することにより右車輪４
１．６１と左車輪５０．６７の駆動力を高めて早めに駆
動させることにより中心を合わせることが考えられる。

しかし、パイプ検査装置が水平管を検査するときは前述
の方法で対処できるが、垂直管を検査するときは逆に中
心が合わなくなる。この対策としては圧力調整器を２組
設けると共に、配管系統を２ａｌ設けて、水平管を検査
するときは右車輪と左車輪の空気シリンダに供給する空
気圧力と上部車輪の交直管を検査するときは全ての車軸
の空気シリンダに供給する空気圧力を同一にすることが
ある。いま１つの方法として示したのが第５図と第６図
である。鉛直方向に設けた脚５３，６８は自重分を負担
するための脚である。従って、圧縮空気の配管系統は２
組設けておき、水平管を検査するときは全ての脚の空気
シリンダに圧縮空気を供給し、垂直管を検査するときは
鉛直方向に設けた脚５３゜６８の空気シリンダには圧縮
空気を供給しない。

尚、ここで車軸５３の軸の一端に設けたエンコーダ５６
はパイプ軸方向の移動距離を検出するためのものである
。

第７図に測定ヘッド周辺の側面図を、第８図に正面図を
示す。測定ヘッド２３をパイプの周方向に回転走査する
ための軸２２の一端に取り付けた部材２０の周方向の両
端にはリニアガイド２７を内蔵した保持器２８が設けで
ある。ｍ定ヘッド２３の上部サポート７１の中心には孔
が開けてあり、半径方向駆動用の空気シリンダ２６の軸
にネジで固定されている。更に、上部サポート７１の周
方向の両端にはリニアガイド２７に向い合う位置にリニ
アガイド用の軸２９が固定しており、測定ヘッド２３が
回転しないようにしである。給電端子２４．２４’およ
び測定端子２５．２５’は互いに電気的に絶縁されるよ
うに不導体製の上部案内板７２と下部案内板７３に取り
付けられる。

この場合、上部案内板７２と下部案内板７３の軸方向の
両端に給電端子２４．２４’　が、中央に測定端子２５
．２５’が対称に配置される。給電端子および測定端子
は下部案内板７３に取り付けたスリーブ７４に挿入され
る。給電端子および測定端子の一端は段付きとなってお
り、ワッシャー８３と上部案内板７２の間にコイルバネ
８０が挿入してあり、給電端子および測定端子は半径方
向に自由に可動できる。給電端子および測定端子の先端
には給電端子および測定端子をパイプ内面に押し付けた
まま連続的に電位差分布を測定できるように軸７９を介
してミニチュアベアリング７９が取付けである。但し、
ミニチュアベアリングであるから、進行方向を揃えなけ
ればならないので、給電端子および測定端子の円柱形の
１箇所は面取りがしてあり１面取り部分に案内板７５を
押し付けて給電端子および測定端子が回転しないように
しである。このため、スリーブ７４は案内板７５が取り
付けられるような構造にしである。短いスリーブ７６と
案内板７７は給電端子および測定端子の位置精度を高め
るためのものである。測定端子２５．２５’の互いの距
離は短い方が欠陥形状を判定するとき精度が良いので、
出来るだけ近付けたいが、スリーブ７６と案内板７７の
寸法の制約がある。そこで、測定端子２５．２５’の先
端は第７図に示すようにＬ字形にしてやることが必要で
ある。このようにすれば、測定端子間距離はミニチュア
ニアリング７９の直径とほぼ同程度にすることができる
。

給電端子および測定端子を１組ずつ設けた場合には測定
時間が長大となる。そこで、第８図では測定時間を短縮
するために給電端子２４を５組設けた場合の構造を示し
た。この場合、測定端子２５は４組設け、隣合う給電端
子２４の中間に設けるものとする。また、給電端子およ
び測定端子の先端がパイプ内面に同じような接触力で押
し当てられるように、給電端子および測定端子の取付は
位置をパイプ内面に合わせる。

第９図に端子の拡大図を示した。下部案内板７３にはス
リーブ７４とスリーブ７６がネジで固定しである。端子
２４の１箇所は面取り加工されており、面取り部に押し
付けて案内板７５と案内板７７が固定しであるため、端
子２４は回転しない、端子２４に先端には面取り部と直
角な方向に孔が開けられ、軸７８が通るようになってい
る。

２個のミニチュアベアリング７６はカラー８２゜８２′
でインナーレースをはさんでネジで締めつけることによ
り端子２４に固定される。ミニチュアベアリング７９の
外側には断面の外周部分を鋭角にしたリング８１がミニ
チュアベアリング７９の７ウターレースにかしめである
。端子２４の上側は段が付けてあり、上部案内板７２と
ワッシャー８３の間に圧縮コイルバネ８０を挿入するこ
とにより端子２４を下方に押し付けられるようにしであ
る。端子２４の上端にはネジが切ってあり。

給電用、あるいは電位差測定用の配線の先端に取り付け
た圧着端子を固定できる。従って、直流電流、あるいは
電位差はリング８１、ミニチュアベアリング７９のアウ
ターレース、鋼球、インナーレース、カラー８２、端子
２４を介して供給、あるいは測定される。第１０図は第
９図の構造を簡単にしたものである。端子２４の案内を
スリーブ７４と案内板７５だけで行い、ミニチュアベア
リング７９は１個だけ取り付けである。この構造で端子
２４の上下方向の案内と回転の抑えは十分である。特に
、上部案内板７２に開けた孔を案内として使えば端子２
４の位置精度は良くなる。また。

第９図でミニチュアベアリング７９を２個用いたのは、
ミニチュアベアリングの場合鋼球が少ないため振れ廻り
が比較的大きいので、２個用いることにより振れ廻りを
抑制しようとしたものであるが、ミニチュアベアリング
の直径が小さいため、実質的には振れ廻りは開運とはな
らないため、１個だけにしたものである。

第７図と第８図では端子先端に取り付けたミニチュアベ
アリング７９の軸はパイプの円周方向を向いているため
、測定ヘッド２３はパイプの軸方向にしか走査出来ない
、従って、検査装置の走査方法は以下の通りである。ま
ず、測定ヘッド２３を空気シリンダ２６に圧縮空気を供
給することによりパイプ内面に押し付けて、パイプの軸
方向に一定距離走査し１次に、空気シリンダ２６の圧縮
空気を抜いて測定ヘッド２３をパイプ内面から離し、軸
２２を一定角度回転させて、再び測定ヘツド２３をバイ
ブ内面に押し付ける。そして今度は前とは逆の軸方向に
走査する。このようにしてパイプの所定の領域の電位差
分布を測定することにより欠陥を検査する。

第１１図と第１２図には別の測定ヘッドの構造を示す、
給電端子２４．２４’　、および測定端子２５．２５’
の先端に取り付けたミニチュアベアリング７９の軸は検
査装置の軸方向に一致させてあり、測定ヘッド２３はパ
イプの円周方向にしか走査出来ない、従って、検査装置
の走査方法は以下の通りである。まず、測定ヘッド２３
を空気シリンダ２６に圧縮空気を供給することによりパ
イプ内面に押し付けて、パイプの円周方向に一定角度回
転走査する１次に、空気シリンダ２６の圧縮空気を抜い
て測定ヘッド２３をパイプ内面から離し、検査装置全体
を軸方向に一定距離移動して、再び測定ヘッド２３をパ
イプ内面に押し付ける。

そして今度は前とは逆の円周方向に走査する。このよう
にしてパイプの所定の領域の電位差分布を設定すること
により欠陥を検査する。

第２図にパイプ検査装置全体の構成を示した。

バイブ検査装置の各部の駆動は以下のように行われる。

パイプ検査装置をパイプの中に挿入すると。

６個、または８個の脚の空気シリンダ４７．６４に圧縮
空気源８から電磁弁１０を通して圧縮空気を供給して脚
をパイプ内面に突っ張らせることにより、パイプ検査装
置をパイプ内面の中央に配置する０次に、コンピュータ
１からインターフェース４を介してパルス信号をステッ
ピングモー４５に送ることによりパイプ検査装置を軸方
向に駆動し、パルス信号をステッピングモータ３３に送
ることにより測定ヘッド２３を周方向に回転する。

パイプの所定の位置に検査装置が達すると、電磁弁９を
介して圧縮空気を測定ヘッド２３の駆動用空気シリンダ
２６に供給して給電端子２４，２４’と測定端子２５．
２５’　をパイプ内面に押し付ける。１個、あるいは複
数の直流電源２から供給される直流はインターフェース
４を介してコンピュータ１により制御される極性変換用
のスイッチング装置３により間欠的にその極性を変換し
ながらパイプ検査装置の測定ヘッド２３に設けられた１
組の、あるいは複数組の給電端子２４．２４’に供給さ
れ、パイプに均一な電場を形成する。１組。

あるいは複数組の測定端子２５．２５’の間に生じる電
位差はスキャナー５を介して微小電位差計６に取り込ん
で測定され、ＧＰ−ＩＢインターフェース７を通してコ
ンピュータ１に入力される。

測定ヘッド２３の構造は第７図と第８図に示したように
端子先端のミニチュアベアリングが周方向を向いている
軸方向走査型と、第１１図と第１２図に示したようなミ
ニチュアベアリングが軸方向を向いている周方向走査型
の２通りがある。

従って、電位差分布の測定方法も測定ヘッド２３の構造
により異なる。それぞれの測定ヘッドを用いた場合の電
位差分布の測定手順は次の通りである。初めに、軸方向
走査型の測定ヘッドの場合を示す、パイプ検査装置が測
定開始点に達すると。

電源２からスイッチング装置３を介して正の電流を供給
し、電位差Ｖ（＋）を測定する０次に、コンピュータ１
から信号をスイッチング装置Ｗ３に送り、電流の極性を
変えて負の電流を供給し、電位差Ｖ　（−）を測定する
。この時、正負の電流を流したときの差の絶対値をコン
ピュータ１の記憶回路に測定位置座標と共に記録する。

次に、軸方向の測定間隔に応じたパルス信号をステッピ
ングモータ４５に送り、軸方向に移動して再び電位差を
測定する。これを繰り返して測定範囲の端まで終了する
と、空気シリンダ２６から圧縮空気を抜いて測定ヘッド
２３をパイプ内面から離し、周方向の測定間隔に応じた
パルス信号をステッピングモータ３３に送り、周方向に
移動して、再び空気シリンダ２６に圧縮空気を送って測
定ヘッド２３をパイプ内面に押し付ける。今度はステッ
ピングモータ３３に別のパルス信号を送って、前とは反
対の軸方向に移動して電位差を測定する。このように軸
方向２周方向の移動を繰り返して全領域を測定する。測
定端子２５．２５’　が複数組ある場合には周方向の測
定間隔は測定端子の周方向間隔を割り切れるような値に
設定することが必要である。

即ち、測定端子の周方向間隔をＬとし、周方向の測定間
隔をａとした場合、Ｌ／ｍｌが整数となるようにしなけ
ればならない、軸方向の測定間隔についても同様である
。また、測定端子が例えば４組の測定ヘッドを用いて測
定するとき１周方向の測定範囲が４Ｌを超える場合には
、超えた時点で周方向の送りを４Ｌとして電位差測定を
二重にしないようにする。

第１１図と第１２図に示した周方向走査型の測定ヘッド
の場合は、軸方向の所定の位置に達すると、前述と同様
に電位差Ｖ（＋）と電位差Ｖ（−）を測定し、その差の
絶対値を測定位置座標と共に記録する０次に、局方向の
測定間隔に応じたパルス信号をステッピングモータ３３
に送り１周方向に移動して再び電位差を測定する。これ
を繰り返して測定範囲の端まで終了すると、空気シリン
ダ２６から圧縮空気を抜いて測定ヘッド２３をパイプ内
面から離し、軸方向の測定間隔に応じたパルス信号をス
テッピングモータ４５に送り、軸方向に移動して、再び
空気シリンダ２６に圧縮空気を送って測定ヘッド２３を
パイプ内面に押し付ける。

今度はステッピングモータ３３に別のパルス信号を送っ
て、前とは反対の周方向に移動して電位差を測定する。

このように周方向、軸方向の移動を繰り返して全領域を
測定する。

測定された電位差分布からのき袋位置の判定方法を以下
に述べる。測定領域全体の電位差分布の総平均Ｖ、を計
算する。次に、■、を基準にした電位差比Ｖ／Ｖ、を求
め、Ｖ／Ｖ、が例えば。

１．０２以上の箇所を除いて改めて総平均Ｖ　ｍ′を求
める。■、′　を基準にした電位差比Ｖ／Ｖ、’を計算
し、例えばＶ／Ｖ、’　　が１．０２以上の領域を包含
する長方形を求める。次に、その長方形の領域について
軸方向９周方向ともに細かいピッチで１例えば、１Ｌｍ
、１ｎｎのピッチで電位差分布を測定する。き裂の位置
は電位差比Ｖ／Ｖ、’　　が軸方向の分布において最大
の測定箇所にあることになる。例えば、第１３図に示し
たように電位差比分布の最大となった箇所を斜線のハツ
チングで示しであるが、そのハツチングされた測定箇所
を線分で結んだ線がき袋位置に相当する。そこで。

改めて前記線分に沿って電位差比分布を求める。

この場合、き裂先端の前方のき裂のない箇所についても
電位差を測定し、基準電位差Ｖｏとする。

別の方法としては、第１３図のようにき裂周辺の長方形
の領域の電位差分布を細かいピッチで測定し、そのとき
軸方向の分布において最大となったハツチングされた測
定箇所の周方向分布をき裂に沿った電位差分布とするも
のである。

き裂に沿った電位差分布からのき製形状決定方法を以下
に示す０表面き裂形状決定法のフローチャートを第１４
図に示す、予め、汎用大型計算機により各種アスペクト
比１例えば、ａ／ｃ＝１．０゜０．５，０．２５，０．
１　　のき裂について電場を解析し、き製画に垂直な方
向の表面の電位差分布をコンピュータ１の記憶装置、ま
たは外部記憶装置に記憶させておく、記憶させる電位差
分布の一例としてアスペクト比ａ　／　ｃ　＝　１　、
５　の各き裂深さに対する電位差分布を第１５図に示す
、第１５図は板厚ｔ　＝　２０　ｍの平板の中央にき裂
がある場合についてＦＥＭにより電場を解析して得られ
たものである。板厚ｔで基準化したき裂の深さａ　／　
ｔはき裂中央の最深点でｏ、０．１２５，０．２５゜０
．３７５，０．５，０．６２５および０．７５である。

き裂がない（ａ　／　ｔ　＝Ｏ）の場合には電位差はき
裂カ】らの距離２に比例する。一方、き裂がある場合に
はき裂の近傍で電位差が大きくなっている。これらの電
位差分布はｎ次近似してコンピュータ１に記憶させてお
く、き製形状決定に当たっては最初に測定されたき裂周
辺の電位差分布から表面き裂長さ２ｃ＊と最大電位差比
Ｖ／Ｖｏ−ａｘを求める。−例として第１６図にステン
レス鋼１２Ｂ管の内面に疲労により導入したき裂周辺で
の電位差分布を示す、き裂がないところでは電位差はほ
ぼ一定であり、その平均を求めると、基準電位差として
Ｖｏ：：３７．２５μＶが得られる。き裂のあるところ
では電位差は大きくなっており、この部分の電位差分布
をｎ次近似する。第１６図では４次近似した結果得られ
た曲線が示しである。この４次近似曲線と基準電位差Ｖ
ｏとの交点から表面におけるき裂長さ２ｃを求めると、
２ｃ＝２２．５■が得られる。近似曲線からき裂の最深
点に対応する最大の電位差比Ｖ／Ｖｏ−ロを決定する。

第１６図の場合にはＶ−ａｘ＝３８．０であるのでＶ／
Ｖ　ｏ　ｍ口＝３８．０／２４．７５冨１．５３５　　
が得られた１次に、第１５図に示した電位差分布から各
種アスペクト比ａ　／　ｃのき裂に対する電位差比Ｖ／
Ｖｏとき裂深さａ　／　ｔの関係を作成するために電位
差比Ｖ　／　Ｖ　ｏと７スペクト比ａ　／　ｃの関係を
作成する。この場合、ＦＥＭによる電場解析では板厚ｔ
＝２０閣の平板について解析しているので。

測定端子間距離ｄに対応した測定位ＩＥｄ−における電
位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとアスペクト比ａ　／　Ｏの関係
を作成しなければならない、従って、被測定部材の板厚
ｔ・で補正されたｄ・＝ｄＸ２０／を拳の位置の各き裂
深さに対する電位差を求めて電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏと
アスペクト比ａ　／　ｃの関係を第１７図のように作成
する。電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとアスペクト比ａ　／　
ｃの関係は各き裂深さａ　／　を毎にｎ次近似してコン
ピュータ１の記憶装置に記憶させる。

次に、電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとアスペクト比ａ　／　
ｃの関係を用いてアスペクト比ａ　／　ｃ　＝　０　、
５　　に対する電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとき裂深さａ／
’ｔの関係のマスターカーブを第１８図のように作成す
る。この場合にも電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとき裂深さａ
　／　ｔの関係はｎ次近似、例えば、５次近似する。こ
のマスターカーブに電位差分布を４次近似して得られた
最大電位差比Ｖ／Ｖｏ−ａｘを代入してき裂深さａ−を
求める６次で、板厚補正した表面き裂長さ２ｃφ（＝２
ｃＸ２０／ｌ）によりき裂のアスペクト比ａＳ／Ｃ・を
求め、マスターカーブのアスペクト比ａ　／　ｃと比較
する１両者が一致していなければ、改めて電位差比Ｖ　
／　Ｖ　ｏと７スペクト比ａ　／　Ｃの関係を用いてア
スペクト比ａ／ａ＝ａ拳／ｃ−に対する電位差比Ｖ　／
　Ｖ　ｏとき裂深さａ　／　ｔの関係のマスターカーブ
を作成し、最電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏ　−ａ　ｘを代入
してき裂深さａＩＩを求める。この作業を両者が一致す
るまで、例えば、ａ／ｃとａｍ／ａ・の差が０．０１　
以下となるまで繰り返す、一致したときのアスペクト比
に対する電位差比Ｖ　／　Ｖ　ｏとき裂深さａ　／　ｔ
の関係のマスターカーブに各測定位置における電位差比
を代入することによりき裂全体の形状を決定するもので
ある。この場合電位差比は各測定位置における電位差比
を代入しても良いし、ｎ次近似した電位差比分布を代入
してもよい。

第１５図に示した疲労き裂周辺の電位差分布について具
体的に計算した結果を示す、ステンレス鋼管の板厚はｔ
・＝１５．８＋ｍであり、測定端子間距離はｄ　＝　５
　ｍｍであるので、ｄ拳＝ｄＸ２０／ｌ・＝　５　Ｘ　
２０　／　１５　、８　＝　６　、３　ｍの位置におけ
る各アスペクト比の各き裂深さに対する電位差を求める
。但し、き裂が測定端子の中央に来るようにして電位差
を測定しているので、ｚ＝ｄ拳／２＝３．１５ｍの位置
の電位差を求め、第１７図のような電位差比Ｖ　／　Ｖ
　ｏとアスペクト比ａ　／　ａの関係を作成する。これ
らの関係を用いて第１８図に示すようにアスペクト比ａ
　／　ｃ　＝　０　、５　　に対する電位差比Ｖ　／　
Ｖ　ｏとき裂深さａ　／　ｔの関係のマスターカーブを
作成する。このカーブに最大電位差比Ｖ／　Ｖｏ−ａｘ
＝　１　、５３５を代入すると、ａ・／ｌ＝０．２６６
５となり、ａ自＝５．３１ｍが得られる０表面き裂長さ
２ｏ＝＋２２．５鵬を板厚補正すると２ｃ拳＝２２．５
Ｘ２０／１５．８＝２８．４８ｍｍとなり、き裂のアス
ペクト比はａｓ／ａ・＝５．３１／１４．２８＝０．３
７となる。そこで１次にａ／ｃ＝０．３７　　に対する
マスターカーブを作成してき裂深さを求めると、ａｍ＝
４．９７ｍが得られ。

ａｍ／ｃ＊＝０．３４８　　となる、再び、ａ／ｃ＝０
．３４　に対するマスターカーブを作成してき裂深さを
求めると、ａ拳＝４．９２ｍが得られ、ａ・／Ｃ・＝０
．３４４となり、アスペクト比がほぼ一致した。これら
は手計算による結果であるが、コンピュータ１により計
算した場合はａ　／　ｃ　＝０．３４８に対するマスタ
ーカーブを作成してａ１１＝４．９４ｍ、１１０＝０．
３４５が得られ、アスペクト比はほとんで一致した。こ
のようにして求めた表面き製形状（破線）と破断後の破
面のビーチマークとの対応を第１９図に示す、第１６図
で分かるように電位差測定間隔が粗かったために、表面
のき裂先端近傍でややき裂が浅目になってぃるが、そこ
を除けば非常に良く一致している。従って、もしもつと
細かいピッチで電位分布を測定すれば、更に精度良くな
る。

このように、この装置によれば電位差分布を測定してき
裂位置を検出し、き裂に沿った電位差分布を測定して、
その電位差分布から簡易的ではあるが、極めて精度良く
パイプ内面の表面き裂形状を判定することが可能である
。

〔発明の効果〕

本発明によればパイプ内面の電位差分布を測定す・るこ
とにより表面き裂形状を精度良く検出することが可能で
あり、き裂が許容欠陥寸法以下であるか、否かの判定、
及び、き裂の進展評価を行うことによりパイプの信頼性
を精度良く評価することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は欠陥検出装置、第２図は欠陥検出装置のシステ
ム系統図、第３図から第６図は矢視図、第７図と第８図
は軸方向走査型の測定ヘッド、第９図と第１０図は端子
の構造、第１１図と第１２図は周方向走査型の測定ヘッ
ド、第１３図は電位差比分布図、第１４図は表面き裂形
状の決定法のフローチャート、第１５図はＦＥＭ電場解
析により得られた電位差分布、第１６図は疲労き裂周辺
の電位差分布、第１７図は電位差比とアスペクト比の関
係、第１８図は電位差比とき裂深さの関係。 第１９図は本発明によって得られたき裂形状と実　〆′
−一。 際のき裂形状との比較を示した図である　　　　　＜：
、’、　１＋−Ｌ−ｌ’

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、部材表面に相互に離間した１組の給電端子対により
   直流電流を印加し、該給電端子対の間において１組の電
   位差測定端子対を設けて電位差を測定し、該電位差から
   欠陥の形状を検出する装置において、配管内面に沿つて
   走査可能とするために、装置本体の前後２箇所に等間隔
   の角度に空気シリンダにより配管半径方向に駆動可能と
   した車輪付きの脚を設けると共に、該脚と装置本体との
   間に半径方向に摺動可能を案内面を設けて脚が回転しな
   いようにし、該脚の１つにモータを取付け、モータ軸と
   車輪との間にはプーリを介してタイミングベルトを設け
   て配管の前後方向に駆動可能とし、前記装置本体の中心
   に軸受を介して装置本体を貫通するような軸を設け、該
   軸の１箇所にプーリを取付け、装置本体に設けたモータ
   にタイミングベルトを介して接続することにより軸の回
   転を可能とし、該軸の一端には回転角度検出用のエンコ
   ーダを取付け、一端には半径方向に駆動可能な空気シリ
   ンダを設け、該空気シリンダの軸に不導体材料の測定ヘ
   ッドを取付けると共に該測定ヘッドと前記軸との間に半
   径方向に摺動可能な案内面を設けて測定ヘッドが回転し
   ないようにし、測定ヘッドには１組の給電端子対と１組
   の測定端子対を一直線上に配置して、給電端子対と測定
   端子対はそれぞれ前記装置本体とは別個に配置した直流
   電源と微小電位差計に接続し、測定された電位差はイン
   ターフェースを介してコンピュータに転送可能とすると
   共に、前記モータ及び空気シリンダをインターフェース
   を介して前記コンピュータにより制御可能とすることに
   より、配管内面の電位差分布を測定してき裂の形状を検
   出できるようにしたことを特徴とする欠陥検査装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、装置本
   体の前後２箇所に１２０度間隔で３箇所に空気シリンダ
   により配管半径方向に駆動可能とした車軸付きの脚を設
   けたことを特徴とする欠陥検査装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、装置本
   体の前後２箇所に１２０度、１２０度、６０度、６０度
   の間隔で合計４箇所に空気シリンダにより配管半径方向
   に駆動可能とした車輪付きの脚を設けたことを特徴とす
   る欠陥検査装置。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項記載のものにおい
   て、装置本体の前後２箇所に設けた脚を前後共に本体装
   置に対して同じ角度位置に設けたことを特徴とする欠陥
   検査装置。 ５、特許請求の範囲第４項のものにおいて、前後一方の
   脚の１つにモータを取付け、モータ軸と車輪との間には
   プーリを介してタイミングベルトを設けて配管の前後方
   向に駆動可能とすると共に、同じ角度位置にあるもう一
   方の脚との間をタイミングベルトにより接続したことを
   特徴とする欠陥検査装置。 ６、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、複数個
   の脚にモータを取付け、モータ軸と車軸との間にはプー
   リを介してタイミングベルトを設けて配管の前後方向に
   駆動可能としたことを特徴とする欠陥検査装置。 ７、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、装置本
   体を貫通するように設けた軸の一端に等間隔に半径方向
   に駆動可能な空気シリンダを複数設け、該空気シリンダ
   の軸にそれぞれ測定ヘッドを取付けたことを特徴とする
   欠陥検査装置。 ８、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、測定ヘ
   ッドに複数組の給電端子対と測定端子対を設けると共に
   、該給電端子対と同数の直流電源を設けたことを特徴と
   する欠陥検査装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載のものにおいて、給電端
   子対を測定端子対よりも１組多く設けると共に、隣合う
   給電端子対の中央に測定端子対を設けたことを特徴とす
   る欠陥検査装置。 １０、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、給電
   端子と測定端子の先端にミニチユアベアリングを取り付
   けたことを特徴とする欠陥検査装置。 １１、特許請求の範囲第１項及び第８項から第１０項記
   載のものにおいて、給電端子対と測定端子対を配管の軸
   方向に対して平行方向、或いは直角方向に配置したこと
   を特徴とする欠陥検査装置。