JPH0781990B2 - 管を検査するための回転交差巻き渦電流コイルヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器管の非破壊検
査に関し、特に熱交換器管の渦電流検査に関する。 【０００２】 【従来の技術】エネルギーの創生に用いられる蒸気発生
器においては、原子炉からの一次冷却水が熱交換器の管
内を通り、管壁を通して蒸気発生器の二次冷却水に熱を
伝達する。過酷な作動環境の故に、管の内外周面に亀
裂、点蝕又は腐蝕が発生することは珍しいことではな
く、その結果、冷却水の漏洩又は一次冷却水と二次冷却
水の混淆を起こすことになる。管の損傷は、系内に外れ
た部品が存在することによっても起ることがある。設計
容量に近い容量で作動するプラントでは、損傷した管
は、それらをプラグで閉塞してしまうよりは、管を使用
状態に維持することができるように補修する方が望まし
い。この目的のために一般に用いられいる補修の方法
は、管内へスリーブを挿入し、スリーブをによって管の
損傷部分を架橋する方法である。スリーブは、熱交換表
面を実質的にそのまま維持する。スリーブを管内に装着
する１つの方法は、内部に爆薬を装填したスリーブを管
内へ挿入して管の損少部分をスリーブによって架橋し
（完全に被い）、爆薬に点火する方法である。爆薬が起
爆されると、スリーブの外周壁の一部分が爆発的に膨脹
して管の内表面に圧着し、流体密状態に冶金的に結合す
る。次いで、このスリーブ及び管の膨脹部分を熱処理
し、応力腐蝕亀裂の原因となる応力を除去する。スリー
ブを管内に装着するその他の方法としては、圧延膨脹継
手、又はＴＩＧ溶接又はレーザー溶接継手を用いる方法
がある。 【０００３】渦電流検査は、熱交換管の非破壊検査（Ｎ
ＤＥ）のための標準方法となっていいる。この検査方法
にいおいては、通常、管の軸線と同軸をなすコイル軸線
を有する差動ボビン巻きコイルプローブが用いられてい
る。蒸気発生器の非破壊検査（ＮＤＥ）において最も困
難な部分の１つは、元の管の、スリーブの両端の裏側に
位置する区域である。この区域では、管は、依然として
一次側及び二次側冷却水と、継手部分自体（スリーブと
元の管との膨脹した冶金的結合部分）との間の圧力境界
として機能する。しかるに、そのような元の管の区域
は、スリーブによってＮＤＥセンサーから遮蔽されてし
まう。この区域の検査は、スリーブ端と継手部分からの
形状寸法を表す信号によって更に複雑化される。そのよ
うな信号は、通常、検出すべき瑕疵を表す信号の振幅よ
り何倍も大きく、従って、真の瑕疵信号の検出を困難に
するからである。継手スリーブは、その溶接（冶金的結
合即ち金属間結合）区域内の元の管又はスリーブにおけ
る瑕疵の有無を確認する上でいろいろな困難な問題を提
起する。その原因の１つは、継手によって管壁の厚さが
増大されることである。又、プロセス検証要件の１つと
して管の直径の変化を測定することも必要とされる。 【０００４】スリーブの両端のところ又は取付け部位等
における円周方向の表面の均一な不連続によって生じる
残留（望ましくない）信号を最少限にするために差動交
差巻きコイルプローブが開発された。そのような交差巻
きコイルプローブは、各コイルが上下にずらされた２つ
の１８０°セグメントから成っているという点を除いて
は、差動ボビン巻きコイルプローブに類似した構造であ
る。第２コイルは、プローブの中心を中心として第１コ
イルの鏡像である。この交差巻きコイルプローブが円周
方向の表面の均一な不連続に遭遇した場合、第１コイル
の上側の１８０°セグメントに反映されるインピーダン
スの変化は、第２コイルの１８０°セグメントの同じ高
さのところに生じるインピーダンスの変化によって一部
相殺される。しかしながら、この差動交差巻きコイルプ
ローブにおいても、やはり、管の内径が増大している部
分において形状寸法の変化に基因する残留ノイズが発生
し、感度を失う欠点がある。なぜなら、コイルが管内に
半径方向に心合された状態に保持されるからである。こ
のプローブは、管又はスリーブの１つの高さのところの
全周に関して渦電流応答を積分する。なぜなら、プロー
ブがスリーブ内を通して引き通される間心合状態に保た
れ、各コイルの直径方向に対向した極は検査すべきスリ
ーブ又は管の壁から実質的に等距離のところにあるから
である。その結果、後述する本発明による場合に比べ
て、感度がお取り、残留ノイズが高い。 【０００５】信号／ノイズ比を改良することと、瑕疵の
作像を改良することの必要性から開発された別の渦電流
検査法として、回転パンケーキ型渦電流コイル（ＲＰ
Ｃ）プローブ法がある。ＲＰＣプローブは、通常、駆動
鞘に取付けられ、検査すべき管内を回転子ながら軸方向
に並進せしめられ、それによって管の内表面を螺旋経路
に沿って走査する。このパンケーキ型渦電流コイルプロ
ーブのコイル軸線は、管の内周面に対して直角である。
コイルは、それを管の内周面輪郭に追従して移動させ、
かつ、コイルを管の内周面に対して比較的一定の離隔間
隔に維持するための枢動自在の機構に取付けられてい
る。この検査法は、二次元の瑕疵画像を与え、検査すべ
き表面に追従することによる形状寸法基因信号（形状寸
法の変化に基因するノイズ）の排除度合を高め、従っ
て、管のある種の欠陥に関しては良好な検出感度を示
す。しかしながら、厚肉の管又は積層材を有する管の外
周面に生じた欠陥に対する感度は非常に低い。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】以上のことから分かる
ように、特に内周面の形状寸法の変化が存在する場合
に、上述した管／スリーブ継手（元の管と、その管の損
傷部分を架橋するために挿入されたスリーブ継手との膨
脹結合部分）や、スリーブ継手とその両端の裏側の管部
分との積層部分や、その他の厚肉管又は多重管にみられ
るような厚肉管壁を検査するのに一層有用な非破壊検査
装置を求める要望がある。又、補修用スリーブが適正に
付設されたかどうかを確認するためにスリーブ付設部分
における管の内周輪郭を測定する必要性もある。本発明
は、これらの問題を解決することを課題とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決するために、管の輪郭をなぞって管を検査するため
の回転交差巻き渦電流コイルヘッドであって、ほぼ中心
部分に沿って延設された孔を有する本体と、該本体を検
査すべき管内に心合させるための調心手段と、該本体に
対して半径方向に移動し得るように前記孔の一端に枢動
自在に取付けられたコイル取付アームと、該コイル取付
アームの一端に取付けられた交差巻き渦電流コイルと、
前記コイル取付アームと渦電流コイルを検査すべき管の
内面に近接して追従するように半径方向外方へ付勢する
ための偏倚手段と、から成る回転交差巻き渦電流コイル
ヘッドを提供する。 【０００８】前記調心手段は、前記本体の両端に回転自
在に取付けられたホイールによって構成することができ
る。この本体を鞘に取付け、その鞘を管の外部に設けた
駆動装置によって回転させながら管内を通して引張る、
又は押進める。前記偏倚手段は、前記本体とコイル取付
アームに装着された対向磁石によって構成することがで
きる。コイルの不必要な摩耗を回避するためにコイルに
カバーを被せ、コイルが検査すべき管表面に直接接触す
るのを防止するようにすることができる。又、上述した
スリーブの端部のような障害を円滑に通り過ぎることが
できるように前記交差巻き渦電流コイルの両側にコイル
端キャップを取付けることができる。 【０００９】 【実施例】ここでは、本発明の回転交差巻き渦電流コイ
ルヘッド１０は、特に、管／スリーブ（元の管４８と、
その管の損傷部分を架橋するために挿入されたスリーブ
５０との重なり部分）を検査するためのものとして説明
するが、本発明は、補修用スリーブを挿入されていない
管の検査にも適用することができることは当業者には明
らかであろう。図１を参照して説明すると、本発明の回
転交差巻き渦電流コイルヘッド即ち検査ヘッド１０は、
基本的には、本体１２と、本体１２を検査すべき管／ス
リーブ４８，５０（以下、単に「管」とも称する）内に
心合させるための調心手段１４と、コイル取付アーム１
６と、交差巻き渦電流コイル組立体即ちプローブ１８
（以下、単に「渦電流コイル組立体」又は「コイル組立
体」又は「プローブ」とも称する）１８を検査すべき管
／スリーブの内面に近接して追従するように半径方向外
方へ付勢するための偏倚手段２０とから成る。 【００１０】本体１２は、コネクタ２４を介して駆動機
構２２に連結されている。駆動機構２２は、本体１２従
って検査ヘッド１０を回転させながら、管内を通して軸
方向に引張る、又は押進めるための斯界において周知の
任意の適当な機構であってよい。駆動機構２２は、図１
には半剛性の鞘から成るものとして示されている。管及
び熱交換器の外部に設けられた斯界において周知の駆動
装置を用いて、この鞘を駆動し、それに連結された検査
ヘッド１０を回転させるとともに、管内における検査ヘ
ッドの位置を確認することができる。本体１２には、コ
イル取付アーム１６を受容するように寸法付けされた切
欠部又は孔２６が形成されている。孔２６は、ほぼ本体
１２の中心部分に沿って延長している。本体１２の両端
は、調心手段１４を受容するために小径部分とされてい
る。本体１２の下端の小径部分には、コネクタ２４も取
付けられる。 【００１１】調心手段１４は、本体１２の上下端の小径
部分に回転自在に取付けられたホイール２８から成る。
これらのホイール２８は、本体１２の長手軸線と同軸の
回転軸線を有し、検査すべき管の内径に応じた寸法とさ
れる。本体１２の、コネクタ２４のある側とは反対側の
端部即ち上端の小径部分には、端部キャップ３０が取付
けられている。端部キャップ３０は、ホイール２８を本
体の上端に保持する働きをする。 【００１２】コイル取付アーム１６は、その一端をピボ
ットピン３２によって本体１２の孔２６の一端に枢動自
在に取付けられている。それによってコイル取付アーム
１６及び渦電流コイル組立体１８を本体１２及び検査す
べき管に対して半径方向に枢動させることができる。本
体１２にはストッパーねじ３４が孔２６内へ軸方向に突
出するようにして螺着されており、本体１２コイル取付
アーム１６及び渦電流コイル組立体１８が本体１２から
検査すべき管の内面に向って半径方向外方へ枢動するこ
とができる限度を規定する。 【００１３】渦電流コイル組立体１８は、コイル取付ア
ーム１６の、ピボットピン３２のある側とは反対側の端
部に取付けられる。図２、３に示されるように、渦電流
コイル組立体１８は、フェリトロンのようなフェライト
製の芯又は巻枠３６と、巻枠３６に交差巻きの形に巻装
された２つの別個の巻線３８，４０から成る。かくし
て、巻線３８と４０は、交差巻き渦電流コイルを構成す
る。図１に示されるように、渦電流コイル組立体１８
は、その巻線３８，４０の端部が検査すべき管の内面に
向けて半径方向に向けられるようにしてコイル取付アー
ム１６の端部に取付けられる。渦電流コイル組立体１８
を摩耗から防護するために、コイル組立体１８にカバー
４２を被せ、コイルが検査すべき管表面に直接接触する
のを防止するようにすることができる。カバー４２は、
その目的に適する薄い非金属材で形成することができ
る。又、スリーブ５０の端部のような障害を円滑に通り
過ぎることができるように交差巻き渦電流コイル組立体
１８の両側でコイル取付アーム１６にコイル端キャップ
４４を取付けることができる。コイル端キャップ４４
は、断面ほぼ三角形とし、その側面の傾斜は、コイル組
立体１８が検査すべき管表面の障害物に引っかかるのを
防止し、遭遇する障害物を越えて円滑に移動させるよう
に形成されている。コイル端キャップ４４は、デルリン
又はナイロン（いずれも登録商標）等の任意の適当な材
料で形成することができる。 【００１４】コイル取付アーム１６及び渦電流コイル組
立体１８を検査すべき管の内面に近接して追従するよう
に半径方向外方へ付勢するための偏倚手段２０は、１対
の対向磁石４６によって構成する。一方の磁石４６は、
本体１２に固定し、他方の磁石４６は、一方の磁石４６
に対面するようにコイル取付アーム１６に固定する。両
磁石の同じ極が互いに対面するように位置づけする。か
くして、両磁石の間に生じる反発力によりコイル取付ア
ーム１６及び渦電流コイル組立体１８が検査すべき管の
内面に近接して追従するように半径方向外方へ付勢され
る。 【００１５】作動において、交差巻き渦電流コイルヘッ
ド１０をコネクタ２４によって駆動機構２２に取付け、
検査すべき管／スリーブ４８，５０内へ挿入する。ホイ
ール２８は、駆動機構２２によって回転されながら軸方
向に移動される検査ヘッド１０を調心し、その回転を円
滑にする。検査ヘッド１０が回転されながら軸方向に移
動されることによりその渦電流コイル組立体１８が螺旋
経路に沿って管／スリーブ４８，５０の内周面を走査す
る。その間、対向磁石４６は、コイル取付アーム１６の
一端及び渦電流コイル組立体１８を管／スリーブ４８，
５０の内周面に近接して追従するように半径方向外方へ
付勢している。コイル端キャップ４４は、渦電流コイル
組立体１８がスリーブ５０の端部のような障害物や、検
査すべき管表面のその他の障害物を越えて円滑に移動す
るのを助成する。 【００１６】検査ヘッド１０が回転されながら軸方向に
移動される間渦電流コイル組立体１８を通して信号発生
させ、その信号を受取し処理するための斯界において周
知の電子装置が、渦電流コイル組立体１８の配線ハーネ
ス５２の端部に接続されている。 【００１７】 【発明の効果】渦電流コイル組立体１８の回転する交差
巻きコイルは、検査中の管／スリーブ４８，５０の内周
面の状態に関する信号を発生し、操作者は、上記電子装
置によって処理されたそれらの信号に基づいて、スリー
ブの両端を管から識別し、管とスリーブの非結合部にお
けるスリーブ又は管の内周面又は外周面の瑕疵の有無を
見定め、上述した従来の差動交差巻きコイルプローブに
よって可能であったより厚い、管／スリーブ結合部分の
内周面又は外周面の瑕疵の有無を見定めることができ
る。これは、主として、従来の差動交差巻きコイルプロ
ーブは回転されず、検査すべき管表面に追従して移動さ
れず、管の全円周に亙って読取らない（走査しない）の
に対して、本発明は、管の単一点だけを読取るように交
差巻き渦電流コイル組立体１８を回転させて管の全円周
に亙って管の内周面に近接して追従させ、螺旋経路に沿
って移動させるからである。 【００１８】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１は、管／スリーブ内に挿入された本発明の
回転交差巻き渦電流コイルヘッドの断面図である。 【図２】図２は、図１の交差巻き渦電流コイル組立体の
第１コイルの巻線パターンを示す概略図である。 【図３】図３は、図１の交差巻き渦電流コイル組立体の
第２コイルの巻線パターンを示す概略図である。 【符号の説明】 １０：回転交差巻き渦電流コイルヘッド １２：本体 １４：調心手段 １６：コイル取付アーム １８：渦電流コイル組立体 ２０：偏倚手段 ２６：孔 ２８：ホイール ３０：端部キャップ ３２：ピボットピン ４４：コイル端キャップ ４６：対向磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−236157（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−269960（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 管を検査するための回転交差巻き渦電流
   コイルヘッドであって、 ほぼ中心部分に沿って延設された孔を有する本体と、 該本体を検査すべき管内に心合させるために該本体の両
   端に回転自在に取付けられたホイールを含む調心手段
   と、 該本体に対して半径方向に移動し得るように前記孔の一
   端に枢動自在に取付けられたコイル取付アームと、 該コイル取付アームの一端に取付けられた交差巻き渦電
   流コイルと、 前記コイル取付アームと渦電流コイルを検査すべき管の
   内面に追従するように半径方向外方へ付勢するために前
   記本体とコイル取付アームに装着された対向磁石を含む
   偏倚手段と、 から成る回転交差巻き渦電流コイルヘッド。 【請求項２】 前記交差巻き渦電流コイルの両側にコイ
   ル端キャップが取付けられていることを特徴とする請求
   項１に記載の回転交差巻き渦電流コイルヘッド。