管板溶接部の欠陥検査方法

【課題】管板溶接部の欠陥を渦流探傷法によって精度良く、容易に検査する方法を提供すること。
【解決手段】伝熱管と管板の溶接部の欠陥を渦流探傷法で検査する方法において、導線を略円盤状に巻いて形成し、その内径が該伝熱管外径より大きく、該溶接部上に配置して走査する際に該溶接部に近接するように厚さが外周方向に大きくなっている励磁コイル、および検出コイルを有するプローブを管板溶接部上で回転走査して行うことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管板溶接部の欠陥を検査する方法に関する。詳しくは、管板溶接部の欠陥を渦流探傷法によって精度良く、容易に検査する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の検査方法の一つとして渦流探傷法が挙げられる。渦流探傷法において、試験体の表面を走査して検査する場合、通常、走査面が平らな、いわゆる上置き型のプローブを用いて行われている（例えば、特許文献１参照。）。
渦流探傷法は、非破壊検査方法であり、開口していない欠陥でも検出が可能であり良い方法である。しかしながら、熱交換器などの伝熱管と管板との溶接部に発生した欠陥を、走査面が平らな上置き型のプローブを用いて検査する場合、欠陥が検出できないことがある。ペンシル型プローブを使用した場合、必然的にコイルの直径が小さくなり、励磁コイルも検出コイルも同形状であるため、局部的にしか渦電流を励起できない。また、コイルの直径が小さいため、使用できる周波数は高周波よりとなり渦電流の浸透深さは小さくなり、励起される渦電流のエネルギも小さくなる。従って欠陥が検出できないことがある。
【特許文献１】特開平５−５２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、管板溶接部の欠陥を渦流探傷法によって精度良く、容易に検査する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】
【０００４】
本発明者は、熱交換器などの伝熱管と管板の溶接部に発生した欠陥を検査する方法について鋭意検討した結果、導線を円盤状に巻いて形成し、その内径が伝熱管外径より大きく、溶接部上に配置して走査する際に溶接部に近接するように厚さが外周方向に大きくなっている円盤状の励磁コイルを有するプローブを用いて行うことによって精度良く、容易に検査できることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
すなわち本発明は、伝熱管と管板の溶接部の欠陥を渦流探傷法で検査する方法において、導線を略円盤状に巻いて形成し、その内径が該伝熱管外径より大きく、該溶接部上に配置して走査する際に該溶接部に近接するように厚さが外周方向に大きくなっている励磁コイル、および検出コイルを有するプローブを管板溶接部上で回転走査して行うことを特徴とする管板溶接部の欠陥検査方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法によって、管板溶接部の欠陥を精度良く、容易に検査することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施態様を示す断面模式図である。（Ａ）は（Ｂ）のＹ−Ｙ位置における平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置における側面図である。
管板２が溶接され伝熱管１の上端にプローブ３が配置されている。プローブは励磁コイル４、検出コイル５、ガイド７をケース６に取り付けて構成されている。
本発明において溶接部とは、伝熱管と管板の接合部位を言い、肉盛り部とこの近傍の伝熱管及び管板の部分を言う。
【０００８】
励磁コイルは、導線を円盤状に巻いて形成し、その内径が伝熱管外径より大きく、溶接部上に配置して走査する際に溶接部に近接するように厚さが外周方向に大きくなっている。また、その外径は、通常、隣接する伝熱管との中間までの大きさである。検出コイルは、図では２個設けられているが、１個で検出することも可能である。プローブには均一に回転走査するためにガイドを設け、これを伝熱管内に挿入し、プローブを回転させながら走査して欠陥の検出を行う。上記のとおり、プローブは伝熱管の先端部に配置して回転走査する。励磁コイルは伝熱管の周囲に、溶接部に近接して、全体を覆うように配置される。
【０００９】
図２は円盤状の励磁コイルの形状の例を示す断面模式図である。（Ａ）は略三角形、（Ｂ）、（Ｃ）は階段状で、（Ｃ）の形状で欠陥の検出が十分可能であり、作製も容易で好ましく用いられる。このような励磁コイルはボビンに導線を巻いて形成される。プローブにはガイドを設けるのが好ましいが、その際にボビンが邪魔になることがあるので、通常、ボビンを除いて接着剤で固めて励磁コイルを得る。
【００１０】
図３は本発明における検査装置の例を示す模式図である。発信器８でプローブ３の励磁コイルを励磁し、ポローブを検査体１０上で回転走査する。発信器から励磁コイルを励磁させる周波数としては、通常、約２０〜２００ｋＨｚ、好ましくは約５０〜１５０ｋＨｚで行われる。渦流探傷器９では、２個の検出コイル５のそれぞれのインピーダンスＲ１、Ｒ２と固有抵抗Ｋ１、Ｋ２とからなるブリッジ回路（図４）を形成する。走査して欠陥があると渦電流に乱れが生じ、それによるインピーダンス変化が渦流探傷器にリサージュ波形として表示される。リサージュ波形、またはそのラインデータ（Ｘ軸、Ｙ軸の振幅信号）の形状から欠陥の有無、大きさを判定する。
【００１１】
本発明においては、励磁専用のコイルを溶接部全体を覆うように配置することによって、溶接線方向に平行に渦電流を励起することができるため、溶接線に直交した割れを検出しやすくなる。更に、大きなコイルを用いることができるため、試験体に励起できる渦電流の周波数範囲が広くできるとともにエネルギの大きな渦電流を励起できる。一方、検出コイルは小さなコイルを使用することによって、欠陥の検出性を高めることができる。
また、励磁コイルを階段状などの溶接部に近接する構造とすることによって、管板溶接部により均一な渦電流分布を得ることができる。これによって、欠陥の発生位置が溶接部上で変化しても欠陥の大きさに応じた欠陥信号出力が得られる。
【実施例】
【００１２】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１３】
６本の伝熱管と管板を溶接して作製した模擬検査体（ＳＵＳ３０４製）について渦流探傷法で欠陥の検査を行った。模擬検査体にはスリット加工で表１に示す人工欠陥（きず）を設けた。
【００１４】
【表１】

【００１５】
励磁コイル、検出コイルを下記のとおりに作製し、図１に示すようなプローブを作製した。
（励磁コイル）
図５に作成した励磁コイルの断面模式図を示す。階段状のコイルであって、０．１ｍｍφの導線を順に、番号１から１１、折り返して番号１２から２２、同様にして番号６６まで巻き、次に同様にして外側の番号６６から２２８まで巻いて作製した。図中の灰色部分はボビンで、コイルを巻いて接着剤で固めた後、ボビンを取り除いた。コイルの大きさは、内径が約３４ｍｍφ、外形が約５０ｍｍφ、厚さが約１．８ｍｍである。
【００１６】
（検出コイル）
０．０７ｍｍφの導線を１４０巻きして、外径２．２ｍｍφ、内径１．２ｍｍφ、厚さ０．７ｍｍの検出コイルを２個作製した。
【００１７】
図３に示す検査装置で検査を行った。なお、渦流探傷器は、ロックインアンプ、オシロスコープ、パーソナルコンピュータを接続して構成した。２個の検出コイルのインピーダンスＲ１、Ｒ２を使用して図４に示すブリッジ回路を形成させた。発信器から周波数１００ｋＨｚで励磁コイルを励磁し、プローブを回転走査して検査しリサージュ波形を得た。
結果を図６、図７および図８に示す。図６は管板面のきず、図７は肉盛り部のきず、図８は伝熱管のきずの結果であり、きず無しの結果と共に示している。
いずれのきずについても明確に検出されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施態様を示す断面模式図である。
【図２】円盤状の励磁コイルの形状の例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の検査装置の例を示す模式図である。
【図４】本発明のブリッジ回路の例を示す図である。
【図５】実施例で使用した励磁コイルの断面模式図である。
【図６】実施例の検査結果を示す図である。
【図７】実施例の他の検査結果を示す図である。
【図８】実施例に他の検査結果を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１伝熱管
２管板
３プローブ
４励磁コイル
５検出コイル
６ケース
７ガイド
８発信器
９渦流探傷器
１０検査体

【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管と管板の溶接部の欠陥を渦流探傷法で検査する方法において、導線を略円盤状に巻いて形成し、その内径が該伝熱管外径より大きく、該溶接部上に配置して走査する際に該溶接部に近接するように厚さが外周方向に大きくなっている励磁コイル、および検出コイルを有するプローブを該溶接部上で回転走査して行うことを特徴とする管板溶接部の欠陥検査方法。
【請求項２】
厚さが階段状に外周方向に大きくなっている励磁コイルであることを特徴とする請求項１記載の管板溶接部の欠陥検査方法。

【図１】