Proposal of Defect Inspection Method for Ferromagnetic Steel Pipe in Heat Exchanger Using DC Bias Square Wave Magnetic Field

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 25020:Safety engineering-related
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: GOTOH Yuji 大分大学, 理工学部, 教授 (00373184)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電磁非破壊検査 / 渦電流探傷試験 / マイナーループ磁気特性 / 強磁性体鋼管

Outline of Final Research Achievements

The ferromagnetic steel tubes are used for heat transfer tubes of heat exchangers in power plants or oil plants. The outside defect in the ferromagnetic steel tube is generated by friction with the supporting steel plate (baffle). In this research, in order to detect the outer side defect in the ferromagnetic steel tubes, the electromagnetic inspection sensor probe of the type inserted in the ferromagnetic steel tubes using a square wave alternating magnetic field with DC bias is proposed. The flux density and eddy current in the ferromagnetic steel tubes is estimated by the 3-D nonlinear FEM taking account of the minor loop curve using the play hysterons model method. The usefulness of this proposed inspection method is shown also in comparison with experimental verification.

Free Research Field

計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、熱交換器内の伝熱強磁性体鋼管の検査に電磁気現象を利用したものとして、大きな直流磁界と微小交流磁界を併用した直流磁化渦電流探傷試験法が存在する。しかし、この手法は２種類の励磁コイルが必要となるため、別々の電源を必要とする。一方、本提案手法は、１個の電源のみで探傷が可能となる新しい検査法である。この手法は、より小型で安価な装置構成が実現できる利点を有している。特に励磁コイルは1個で済むため、電磁気センサ内の励磁コイルの体積を節約し、検出コイルの巻数を増やすことができ、探傷感度を高めることがでる。それゆえ、多管式熱交換器鋼管のスタンダードな検査手法として全国に普及・定着できると思われる。