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渦電流探傷試験

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� 電磁誘導を用いた試験方法

� 全ての金属に適用可能

� 非接触、媒体不要

� 高い生産速度に対応

� 試験後、自動でマーキング、仕分けが可能

� 据付け、操作が容易

� 信頼ができ、再生が可能な試験結果

� 国際基準に適応

� 幅広い試験レポート

� プロセス管理への統合が可能

渦電流試験の特徴渦電流試験の特徴渦電流試験の特徴渦電流試験の特徴:

渦電流理論渦電流理論渦電流理論渦電流理論

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試験材径、ロッド/ワイヤー

0.1 mm

タングステンワイヤ

130 mm 丸棒, 磨きおよび黒皮

試験材径、管材

0.5 x 0.1 mm 注射針

220 mm (8“) 全周検査> 12“ 溶接部のみ

速度と温度

2mm/秒

ステンレス管、 TIG溶接

120 m/s (432 km/h)熱間線材最高温度1200°Cまで

適用範囲

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4

1

主な目的主な目的主な目的主な目的

探傷 マーキングマーキングマーキングマーキング

レポートレポートレポートレポート

2

3

自動仕分け自動仕分け自動仕分け自動仕分け

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渦電流理論渦電流理論渦電流理論渦電流理論

� 誘導磁界の形成

� 渦電流センサーのレイアウト

� 単一方式と自己比較方式の原理

� センサータイプ

� 重要な試験パラメータ

� SN比

� 磁性材料の試験

� 評価方法

トピックトピックトピックトピック:

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• 電流は磁界を形成

• 磁力線は電流の周りに円形状に形成

• 磁場強度は導体から離れるにつれ急激に減少

磁力線

電流の向き

導体

誘導磁界の形成誘導磁界の形成誘導磁界の形成誘導磁界の形成

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コイル内の磁界コイル内の磁界コイル内の磁界コイル内の磁界

• 磁力線はコイルに流れる電流によりコイル内部に集中

• コイル内部の磁界は均一で一方向の向き

コイルに流れる電流はコイル内に磁界を形成

磁力線

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渦電流センサのレイアウト渦電流センサのレイアウト渦電流センサのレイアウト渦電流センサのレイアウト

形成された磁界受信コイル

交流電流励磁コイル

導体

渦電流

電磁誘導の法則電磁誘導の法則電磁誘導の法則電磁誘導の法則:

• 交流磁界は導体内部に電流を誘導させる。この電流を渦電流という。

• 渦電流は新たな磁界を発生させる。この磁界はは受信コイルに検出される。

• 渦電流の流れの上に疵がある場合は、この反応が受信コイルにより検出される。

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• 最も一般的な試験方法

• 自己比較方式の検出巻き線は対称となっており、巻き線内の差異を信号として検出する。

• 割れや穴などの急な変化を検出可能

自己比較方式の構成

自己比較巻き線励磁巻き線

疵

自己比較信号

励磁巻き線

自己比較方式自己比較方式自己比較方式自己比較方式

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• 単一方式の信号は試験材料上の状態変化にあわせて比例的応答する。

• 単一方式のコイルは試験材料上の長手方向の疵や同形状の疵にの検出に有効である。

• 通常溶接管の未溶接検出に用いられる。

• バランスが必要 � 良品の管材を基準とする

単一方式の構成

励磁巻線 励磁巻線単一方式巻線

単一方式の信号

疵

単一方式単一方式単一方式単一方式

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小さい疵 長手疵 (未溶接)

径のサイズ変化 温度変化

単一方式のバランス 単一方式のバランス

自己比較方式チャンネル信号

単一方式

チャンネル信号

自己比較方式と単一方式自己比較方式と単一方式自己比較方式と単一方式自己比較方式と単一方式 (1)

概要概要概要概要

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ドリル穴0.8 / 1.0 mm

長手ノッチ疵(ソーカット)0.5 x 0.5 x 50 mm

自己比較方式の信号

単一方式の信号

試験例試験例試験例試験例

サンプル:アルミニウム管Ø 20 x 2.1 mm

設定:試験周波数: 20 kHz閾値: 50%ゲイン設定 自己比較方式: 66.6 dBゲイン設定 単一方式: 40 dB

自己比較方式と単一方式自己比較方式と単一方式自己比較方式と単一方式自己比較方式と単一方式 (2)

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重要な試験パラメータ重要な試験パラメータ重要な試験パラメータ重要な試験パラメータ

試験周波数試験周波数試験周波数試験周波数 位相位相位相位相

ゲインゲインゲインゲイン フィルタフィルタフィルタフィルタ

信号が弱すぎる: ゲインを上げる必要あり

信号が強すぎる: ゲインを下げる必要あり

適正 適正

疵信号が不明:フィルタを狭める

疵信号が不明:フィルタを広める

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• 誘導された渦電流の強度は深くなるに従い弱まる

• 浸透深さは試験周波数の増加により減少する

• 誘導交流電流は内部に行くほど遅れが発生する。これは位相変位にみられる

• 材料ごとの特徴は浸透性と導電性に依存する

渦電流の強度は深さにより減少

電流の浸透深さ

試験周波数

浸透深さ浸透深さ浸透深さ浸透深さ / 試験周波数試験周波数試験周波数試験周波数 (1)

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材料と試験周波数による渦電流の浸透深さの関係材料と試験周波数による渦電流の浸透深さの関係材料と試験周波数による渦電流の浸透深さの関係材料と試験周波数による渦電流の浸透深さの関係

浸透深さ浸透深さ浸透深さ浸透深さ / / / / 試験周波数試験周波数試験周波数試験周波数 (2)

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ゲインゲインゲインゲイン

ゲイン設定 52 dB信号振幅 50%

ゲイン設定 58 dB信号振幅 100%

ゲイン設定 46 dB信号振幅 25%

+ 6 dB

- 6 dB

実施例実施例実施例実施例

ゲインは渦電流の感度を変更する

6dB 増加させると、信号は増加させると、信号は増加させると、信号は増加させると、信号は2倍の振幅倍の振幅倍の振幅倍の振幅

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フィルタフィルタフィルタフィルタ (1)

ノイズの多い信号時間

周波数 周波数 周波数

時間ノイズ除去後

ハイパスフィルタ(HP)

ローパスフィルタ(LP)

バンドパス

バンドパスフィルタバンドパスフィルタバンドパスフィルタバンドパスフィルタ

• フィルタはノイズ除去に使用されます。 バンドパスは必要な信号のみ

を通過させます。

4

V f

line

HP ≅ 2 V f lineLP ×≅ 10

f f

test

HP <Also:

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フィルタフィルタフィルタフィルタ (2)

周波数

周波数fdef

fdef

fHP

fHP fLP

fLP

疵周波数がバンドパス帯域内に設定

疵検出可能

バンドパスフィルタ帯域が疵周波数から外れている

疵検出できない

例例例例 1:

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信号振幅

平均ノイズ

SN比比比比

SN比は信号の質を評価するために使用

SN比

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磁気飽和されていない磁性材料

磁気飽和された磁性材料

高ノイズ信号

浸透率の変化が原因

疵信号がクリアでない

磁気飽和後はノイズの減少とクリアな疵信号

磁性材料の試験磁性材料の試験磁性材料の試験磁性材料の試験 (1)

µrel 高い(低浸透)

µrel 低い(高浸透)

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例例例例

サンプル: 鋼管 (ダブルウォール)Ø 4,75 x 0,7 mm ドリル穴 0.7 mm

磁気飽和なし 磁気飽和あり

設定:試験周波数: 10 kHzゲイン設定: 48 dB

磁性材料の試験磁性材料の試験磁性材料の試験磁性材料の試験 (2)

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• 「振幅評価」「振幅評価」「振幅評価」「振幅評価」 は円マスクを使用

• ３つの閾値を使用し、重要な疵を小さなものと区別する

大きな疵 (AHI)中ぐらいの疵 (ALO)小さな疵 (ACC)

• 一番低い閾値を超えない信号はノイズと考え、カウントしない。

• 閾値を越えた疵はより厳密に分類される

ACC AHI ALO

評価方法評価方法評価方法評価方法: 振幅により振幅により振幅により振幅により

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評価方法評価方法評価方法評価方法: 位相により位相により位相により位相により (1)

X/Y ディスプレイディスプレイディスプレイディスプレイ

リアルタイムリアルタイムリアルタイムリアルタイムディスプレイディスプレイディスプレイディスプレイ

標準的なループ信号

セクターマスク

閾値

閾値

信号

信号ベクター

ノイズ信号

位相評価位相評価位相評価位相評価:

ノイズ（表面状態と振動）と疵信号の分離

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例例例例

振幅評価

SN比が悪い

位相評価

SN比が改善

ノイズ疵信号

ノイズ

疵信号

設定:試験周波数: 20 kHzゲイン設定: 63 dBサンプル: 銅管

Ø 28 x 1.0 mm; 3つのドリル穴 0.8 mm

位相を20°変更

評価方法評価方法評価方法評価方法: 位相により位相により位相により位相により (2)