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公開番号2025010815
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023113046
出願日2023-07-10
発明の名称渦流探傷方法及び渦流探傷装置
出願人日鉄鋼管株式会社
代理人弁理士法人まこと国際特許事務所
主分類G01N 27/90 20210101AFI20250116BHJP(測定;試験)
要約【課題】異なる外径及び肉厚毎に探傷感度を校正することなく、精度良く渦流探傷可能な渦流探傷装置等を提供する。
【解決手段】渦流探傷装置100は、一対の検出コイル2a、2bと、探傷器3と、を備える。探傷器には、複数の校正用鋼管を用いて予め取得された、式(1)で表されるパラメータPηLと、人工欠陥に対応する差動信号である欠陥信号の大きさとの関係が記憶され、探傷器には、1つの校正用鋼管を用いて、予め校正された探傷感度が設定され、探傷器は、鋼管Pに対して算出されたパラメータPηLの値と、探傷感度の校正に用いた校正用鋼管に対して算出されたパラメータPηLの値と、関係とに基づき、設定されている探傷感度を補正する探傷感度補正ステップと、探傷感度補正ステップで補正した探傷感度を用いて、鋼管に存在する欠陥を検出する欠陥検出ステップと、を実行する。
PηL=前記検出コイルの充填率η×鋼管の平均周長L ・・・(1)
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定の外径範囲に亘る外径及び所定の肉厚範囲に亘る肉厚を有する鋼管に交流磁界を作用させることで前記鋼管に生じた渦電流を、前記鋼管が貫通する一対の検出コイルを用いて検出することで得られる差動信号に基づき、前記鋼管に存在する欠陥を検出する渦流探傷方法であって、
前記鋼管の前記外径範囲にある互いに異なる外径及び前記肉厚範囲にある互いに異なる肉厚をそれぞれ有し、互いに同一寸法の人工欠陥がそれぞれ設けられた複数の校正用鋼管を用いて、以下の式（１）で表されるパラメータＰηＬと、前記人工欠陥に対応する前記差動信号である欠陥信号の大きさとの関係を取得する関係取得ステップと、
１つの前記校正用鋼管を用いて、探傷感度を校正する探傷感度校正ステップと、
前記鋼管に対して算出された前記パラメータＰηＬの値と、前記探傷感度校正ステップで用いた前記校正用鋼管に対して算出された前記パラメータＰηＬの値と、前記関係取得ステップで取得した前記関係とに基づき、前記探傷感度校正ステップで校正した前記探傷感度を補正する探傷感度補正ステップと、
前記探傷感度補正ステップで補正した前記探傷感度を用いて、前記鋼管に存在する欠陥を検出する欠陥検出ステップと、を有する、
ことを特徴とする渦流探傷方法。
ＰηＬ＝前記検出コイルの充填率η×鋼管の平均周長Ｌ・・・（１）
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記関係取得ステップにおいて、前記パラメータＰηＬに代えて、鋼管の断面積Ｓ、前記検出コイルの充填率η、及び、前記検出コイルの充填率η×鋼管の断面積Ｓのうちの何れか１つである代替パラメータと、前記欠陥信号の大きさとの関係を取得し、
前記探傷感度補正ステップにおいて、前記鋼管に対して算出された前記代替パラメータの値と、前記探傷感度校正ステップで用いた前記校正用鋼管に対して算出された前記代替パラメータの値と、前記関係取得ステップで取得した前記関係とに基づき、前記探傷感度校正ステップで校正した前記探傷感度を補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の渦流探傷方法。
【請求項３】
前記欠陥検出ステップで欠陥を検出する前記鋼管の外径は、前記検出コイルの充填率ηが０．５以上となる外径である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流探傷方法。
【請求項４】
前記欠陥検出ステップで欠陥を検出する前記鋼管は、ダイスとプラグ又はマンドレルとを用いて冷間抽伸工程が実行された鋼管である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流探傷方法。
【請求項５】
所定の外径範囲に亘る外径及び所定の肉厚範囲に亘る肉厚を有する鋼管を渦流探傷する渦流探傷装置であって、
前記鋼管が貫通し、前記鋼管に交流磁界を作用させることで前記鋼管に生じた渦電流を検出する一対の検出コイルと、
前記一対の検出コイルで渦電流を検出することで得られる差動信号に基づき、前記鋼管に存在する欠陥を検出する探傷器と、を備え、
前記探傷器には、前記鋼管の前記外径範囲にある互いに異なる外径及び前記肉厚範囲にある互いに異なる肉厚をそれぞれ有し、互いに同一寸法の人工欠陥がそれぞれ設けられた複数の校正用鋼管を用いて予め取得された、以下の式（１）で表されるパラメータＰηＬと、前記人工欠陥に対応する前記差動信号である欠陥信号の大きさとの関係が記憶され、
前記探傷器には、１つの前記校正用鋼管を用いて、予め校正された探傷感度が設定され、
前記探傷器は、
前記鋼管に対して算出された前記パラメータＰηＬの値と、前記探傷感度の校正に用いた前記校正用鋼管に対して算出された前記パラメータＰηＬの値と、前記関係とに基づき、前記設定されている前記探傷感度を補正する探傷感度補正ステップと、
前記探傷感度補正ステップで補正した前記探傷感度を用いて、前記鋼管に存在する欠陥を検出する欠陥検出ステップと、を実行する、
ことを特徴とする渦流探傷装置。
ＰηＬ＝前記検出コイルの充填率η×鋼管の平均周長Ｌ・・・（１）

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管に存在する欠陥を検出する渦流探傷方法及び渦流探傷装置に関する。特に、本発明は、冷間抽伸工程が実行されること等によって、鋼管の外径及び肉厚がそれぞれ所定の外径範囲及び所定の肉厚範囲において変化しても、異なる外径及び肉厚毎に探傷感度を校正することなく、精度良く渦流探傷可能な渦流探傷方法及び渦流探傷装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電縫鋼管（電気抵抗溶接鋼管、ＥＲＷ鋼管ともいう）は、公知のように、造管工程において、コイルから巻き出された板材（フープ材と称される）をロールで管状に成形し、管状に成形された板材の端部同士を突き合わせて電気抵抗溶接することで製造される。この電気抵抗溶接は、高周波電力が印加されたインダクションコイルを用いて、板材の端部に渦電流を生成し、この渦電流によって加熱（誘導加熱）された板材の端部をロールで圧接する方法である。電気抵抗溶接によって鋼管の内外面に押し出された溶鋼は、冷却してビードとして鋼管に残存するため、このビードは溶接直後に切削工具で切削される。
【０００３】
上記の造管工程で得られた電縫鋼管には、二次加工工程として、一般的に、冷間抽伸工程が実行される。冷間抽伸工程は、鋼管内にプラグやマンドレルを挿入した状態で、ダイスに鋼管を通して引き抜く冷間抽伸を行う工程である。この冷間抽伸工程は、造管工程後の鋼管を素材として、種々の寸法（外径、肉厚）を有する鋼管を製造するのに適したものであり、内外面にビードの切削痕が残る造管工程後の鋼管に比べて、冷間抽伸工程後の鋼管は、外径・肉厚寸法が均一で、表面粗さが改善されるという利点がある。
【０００４】
ここで、造管工程において、突き合わせた板材の端部間にスケールが侵入すると、溶接部に欠陥（溶接欠陥）が生じる場合がある。侵入するスケールは、造管工程で使用する冷却水に含有される場合や、板材の成形の際に雰囲気中に浮遊している場合が考えられる。造管工程で生じた溶接欠陥が、次工程である冷間抽伸工程等の二次加工工程まで残存すると、二次加工工程において、この溶接欠陥に応力集中が生じることで、鋼管に割れが生じる可能性がある。鋼管に割れが生じると、鋼管の歩留まりが低下する他、二次加工工程にトラブルが発生してその修復に多大な工数が掛かるおそれがある。このため、造管工程において、品質保証のために溶接欠陥を精度良く検出可能とすることが望まれている。
【０００５】
したがって、従来、例えば、特許文献１に記載のように、造管工程では、一般的に、電縫鋼管に交流磁界を作用させることで電縫鋼管に生じた渦電流を、電縫鋼管が貫通する一対の検出コイルを用いて検出することで得られる差動信号に基づき、電縫鋼管に存在する欠陥を検出する渦流探傷が行われている。
また、例えば、特許文献１に記載のように、冷間抽伸工程が実行された後の鋼管についても同様に、品質保証のために、鋼管に交流磁界を作用させることで鋼管に生じた渦電流を、鋼管が貫通する一対の検出コイルを用いて検出することで得られる差動信号に基づき、鋼管に存在する欠陥を検出する渦流探傷が行われている。
【０００６】
しかしながら、冷間抽伸工程では、用いるダイスやプラグ等を変更することで、種々の外径、肉厚を有する鋼管が製造されるため、同一の探傷感度（差動信号の増幅度）を用いると、外径や肉厚の変化が渦流探傷の探傷精度に影響を及ぼすおそれがある。このため、例えば、外径や肉厚が変化する毎に、冷間抽伸工程を中断し、人工欠陥を設けた校正用鋼管を用いて渦流探傷の探傷感度を校正する方法を採用することが考えられる。しかしながら、このような方法は、冷間抽伸工程の効率を低下させる上、校正用鋼管を用意する（例えば、製品としての鋼管の一部に人工欠陥を設けて校正用鋼管とする）必要があるため、鋼管の歩留まり低下を招くという問題がある。特に、冷間抽伸工程において少量多品種の鋼管を製造する場合には、上記の問題が顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２３－０００２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、冷間抽伸工程が実行されること等によって、鋼管の外径及び肉厚がそれぞれ所定の外径範囲及び所定の肉厚範囲において変化しても、異なる外径及び肉厚毎に探傷感度を校正することなく、精度良く渦流探傷可能な渦流探傷方法及び渦流探傷装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行った結果、例えば、冷間抽伸工程後の種々の外径、肉厚を有する鋼管において、検出コイルの内径、鋼管の外径及び肉厚によって決まる、ＰηＬ＝検出コイルの充填率η×鋼管の平均周長Ｌで表されるパラメータＰηＬと、同一寸法の（鋼管の肉厚方向に直交する方向の断面寸法が同一の）欠陥に対応する差動信号である欠陥信号の大きさとが良好な相関性を有し、パラメータＰηＬの値が大きくなれば、欠陥信号の大きさも大きくなることを見出した。
このため、人工欠陥が設けられた互いに異なる外径及び異なる肉厚を有する校正用鋼管を用いて、パラメータＰηＬと、人工欠陥に対応する差動信号である欠陥信号の大きさとの関係を予め取得しておけば、品質保証する鋼管に対して算出されたパラメータＰηＬの値と、１つの校正用鋼管に対して算出されたパラメータＰηＬの値と、予め取得した前記関係とに基づき、前記１つの校正用鋼管を用いて校正した探傷感度を、渦流探傷する鋼管の外径、肉厚に応じた適切な探傷感度に補正でき、精度良く渦流探傷できることに想到した。
【００１０】
本発明に係る渦流探傷方法は、上記の本発明者らの知見に基づき、完成したものである。
すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、所定の外径範囲に亘る外径及び所定の肉厚範囲に亘る肉厚を有する鋼管に交流磁界を作用させることで前記鋼管に生じた渦電流を、前記鋼管が貫通する一対の検出コイルを用いて検出することで得られる差動信号に基づき、前記鋼管に存在する欠陥を検出する渦流探傷方法であって、前記鋼管の前記外径範囲にある互いに異なる外径及び前記肉厚範囲にある互いに異なる肉厚をそれぞれ有し、互いに同一寸法の人工欠陥がそれぞれ設けられた複数の校正用鋼管を用いて、以下の式（１）で表されるパラメータＰηＬと、前記人工欠陥に対応する前記差動信号である欠陥信号の大きさとの関係を取得する関係取得ステップと、１つの前記校正用鋼管を用いて、探傷感度を校正する探傷感度校正ステップと、前記鋼管に対して算出された前記パラメータＰηＬの値と、前記探傷感度校正ステップで用いた前記校正用鋼管に対して算出された前記パラメータＰηＬの値と、前記関係取得ステップで取得した前記関係とに基づき、前記探傷感度校正ステップで校正した前記探傷感度を補正する探傷感度補正ステップと、前記探傷感度補正ステップで補正した前記探傷感度を用いて、前記鋼管に存在する欠陥を検出する欠陥検出ステップと、を有する、ことを特徴とする渦流探傷方法を提供する。
ＰηＬ＝前記検出コイルの充填率η×鋼管の平均周長Ｌ・・・（１）
（【００１１】以降は省略されています）

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