JP2001056316A - 材料の磁気特性測定方法および構造部材のクリープ劣化度の評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥や傷等が生じる前のクリープ劣化度を定
量的かつ非破壊的に評価することができる構造部材のク
リープ劣化度の評価方法を提供する。 【解決手段】 所定の材質の試験片を用いてクリープ試
験を行なうことにより、クリープ曲線を求める。予め定
められたクリープ時間を経過した試験片に磁界を印加す
ることによって試験片に磁気を付与する。クリープ時間
ごとに試験片の残留磁化を測定する。測定された試験片
の残留磁化とクリープ曲線から得られた試験片のクリー
プ歪みまたはクリープ歪み速度との関係を求める。試験
片と同じ材質の構造部材に磁界を印加することによって
構造部材に磁気を付与する。構造部材の残留磁化を測定
する。試験片の残留磁化とクリープ歪みまたはクリープ
歪み速度との関係を用いて、測定された構造部材の残留
磁化から構造部材のクリープ歪みまたはクリープ歪み速
度を求めてクリープ劣化度を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、材料の磁気特性
測定方法と構造部材のクリープ劣化度の評価方法に関
し、特に、高温で高い応力が存在する状態で用いられる
構造部材の材質の変化を検知する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ガス
タービンのブレード等の構造部材は数百℃の高温下で降
伏応力以下の高い応力が存在する状態で用いられる。こ
のため、このような構造部材に用いられる材料は、使用
時間とともに材質が変化し、いわゆるクリープ劣化とい
う現象を経て最終的に亀裂や割れを生じ破壊に至る。

【０００３】従来から、ガスタービンのブレード等の構
造部材に対しては、カラーチェック、浸透探傷試験、磁
粉探傷試験、渦流法試験、超音波試験、Ｘ線試験、γ線
試験または電子顕微鏡観察等によって材料の劣化の検査
が行なわれている。しかしながら、これらのいずれの試
験方法によっても、非破壊的に構造部材の表面付近や内
部の傷を観察ことができるだけである。電子顕微鏡観察
によれば、構造部材を破壊しなければ検査することはで
きない。このように従来の検査技術によれば、構造部材
に亀裂、割れ、欠陥または傷等が生じる前に、使用時間
とともに変形または材質が変化する状態を非破壊的に検
知することは不可能であった。また、欠陥等が生じる前
に構造部材の材質の変化を定量的に把握し、かつ記録す
ることも困難であった。

【０００４】一方、金属材料の劣化の程度を非破壊的に
検査するために材料の磁気特性を計測することが試みら
れている。たとえば、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩ
Ｄ：superconducting quantum interference device）
センサを用いて金属材料の磁気特性の変化を検知するこ
とによって熱脆化、疲労、応力腐食割れ、塑性変形の程
度等の劣化の状態を検査することが試みられている。

【０００５】しかしながら、上記のＳＱＵＩＤセンサを
用いて金属材料の劣化の程度を非破壊的に検査するいず
れの方法においても、高温かつ高い応力下で用いられる
構造部材のクリープ劣化の程度を非破壊的に検知するこ
とは試みられていない。

【０００６】そこで、この発明の目的は、上述のような
問題を解決するとともに、構造部材のクリープ劣化の程
度を欠陥や傷等が生じる前に定量的かつ非破壊的に評価
することが可能な、材料の磁気特性測定方法と構造部材
のクリープ劣化度の評価方法を提供することである。

【０００７】また、この発明のもう１つの目的は、構造
部材のクリープ劣化の程度を定量的かつ非破壊的に評価
することにより、構造部材の余寿命を定量的に求めるこ
とが可能な構造部材のクリープ劣化度の評価方法を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の１つの局面に
従った材料の磁気特性測定方法は、以下のステップを備
える。

【０００９】（ａ） 所定の材質の試験片を用いてクリ
ープ試験を行なうことにより、クリープ歪みとクリープ
時間との関係を示すクリープ曲線を求めるステップ。

【００１０】（ｂ） クリープ試験において予め定めら
れたクリープ時間を経過した試験片に磁界を印加するこ
とによって試験片に磁気を付与するステップ。

【００１１】（ｃ） 試験片に付与された磁気特性を、
その試験片が経過したクリープ時間ごとに測定するステ
ップ。

【００１２】（ｄ） 測定された試験片の磁気特性とク
リープ曲線から得られた試験片のクリープ特性との関係
を求めるステップ。

【００１３】上述のステップを備えた材料の磁気特性測
定方法を用いることにより、試験片と同一の材質の構造
部材において測定された磁気特性から、非破壊的かつ定
量的にクリープの劣化の程度を評価するための尺度を得
ることができる。このため、構造部材の材質の種類ごと
に、構造部材の磁気特性の計測から非破壊的かつ定量的
にクリープ劣化の程度を評価するための尺度となるデー
タを予め準備することができる。したがって、構造部材
のクリープ劣化度を評価するための尺度となるデータベ
ースを構築することが可能となる。

【００１４】上記の材料の磁気特性測定方法において、
好ましくは磁気特性は、残留磁化、磁化率、飽和磁化、
保磁力およびヒステリシス損失からなる群より選ばれた
少なくとも一種である。残留磁化等の磁気特性はは、ク
リープ劣化にともなって敏感に変化する。したがって、
残留磁化等の磁気特性とクリープ特性との関係からクリ
ープ劣化度を評価するための定量的な尺度を容易に作成
することができる。

【００１５】上記の材料の磁気特性測定方法において、
好ましくは、試験片に付与された磁気特性を測定するス
テップは、超電導量子干渉素子センサを用いて磁気特性
を測定することを含む。測定対象の材料が弱磁性体の場
合には、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）センサを用
いることによってクリープ特性に対する磁気特性の変化
を容易に測定することができる。

【００１６】また、上記の材料の磁気特性測定方法にお
いて、好ましくは、試験片に付与された磁気特性を測定
するステップは、ホール素子センサなどの常温で動作す
る磁気センサを用いて磁気特性を測定することを含む。
測定対象の材料が強磁性体の場合には、ホール素子セン
サなどの常温で動作する磁気センサを用いることによっ
てクリープ特性に対する磁気特性の変化を容易に測定す
ることができる。

【００１７】好ましくは、測定された試験片の磁気特性
に関係づけられるクリープ特性は、クリープ歪み量、ま
たはクリープ歪み量を時間で微分したクリープ歪み速度
である。

【００１８】さらに、上記の材料の磁気特性測定方法に
おいて、試験片に磁気を付与するステップの前に、試験
片に帯びている磁気を消去するステップを行なうのが好
ましい。このようにすることにより、材料のクリープ劣
化以外の要因によって試験片に存在する磁気を消去する
ことができるので、試験片の磁気特性とクリープ特性と
の関係をより正確に求めることができる。

【００１９】この発明のもう１つの局面に従った構造部
材のクリープ劣化度の評価方法は、以下のステップを備
える。

【００２０】（ｉ） 所定の材質の試験片を用いてクリ
ープ試験を行なうことにより、クリープ歪みとクリープ
時間との関係を示すクリープ曲線を求めるステップ。

【００２１】（ii） クリープ試験において予め定めら
れたクリープ時間を経過した試験片に磁界を印加するこ
とによって試験片に磁気を付与するステップ。

【００２２】（iii） 試験片に付与された磁気特性
を、その試験片が経過したクリープ時間ごとに測定する
ステップ。

【００２３】（iv） 測定された試験片の磁気特性とク
リープ曲線から得られた試験片のクリープ特性との関係
を求めるステップ。

【００２４】（ｖ） 試験片と同じ材質の構造部材に磁
界を印加することによって構造部材に磁気を付与するス
テップ。

【００２５】（vi） 構造部材に付与された磁気特性を
測定するステップ。 （vii） 試験片の磁気特性とクリープ特性との関係を
用いて、測定された構造部材の磁気特性から構造部材の
クリープ特性を求めるステップ。

【００２６】上述のステップを備えた構造部材のクリー
プ劣化度の評価方法によれば、予め求められた磁気特性
とクリープ特性との関係を用いて、評価対象の構造部材
の磁気特性から構造部材のクリープ特性を求めることが
できる。求められた構造部材のクリープ特性を指標にし
てクリープ曲線を参照することにより、構造部材のクリ
ープ劣化度を定量的に容易に評価することができる。し
たがって、構造部材のクリープ劣化度を欠陥や傷等が生
じる前に非破壊的にかつ定量的に評価することが可能と
なる。

【００２７】上記の構造部材のクリープ劣化度の評価方
法において、構造部材のクリープ特性を求めるステップ
は、構造部材の大きさと形状に従って、測定された構造
部材の磁気特性を補正するステップと、試験片の磁気特
性とクリープ特性との関係を用いて、補正された構造部
材の磁気特性から構造部材のクリープ特性を求めるステ
ップとを含む。このように、試験片の磁気特性とクリー
プ特性との関係に適合するように、測定された構造部材
の磁気特性を構造部材の大きさと形状に従って補正する
ことにより、構造部材のクリープ劣化度をより正確に評
価することができる。

【００２８】また、上記の構造部材のクリープ劣化度の
評価方法において、構造部材のクリープ特性から、クリ
ープ曲線を用いて構造部材の破壊に至るまでの余寿命を
求めるステップをさらに備えるのが好ましい。このステ
ップを備えることにより、求められた構造部材のクリー
プ特性から、構造部材が破壊に至るまでの使用時間を予
測することができる。したがって、欠陥や傷が生じる前
にガスタービンのブレード等の構造部材を修理または交
換することができ、全体の装置やプラントの事故を未然
に防止することが可能となる。

【００２９】上記の構造部材のクリープ劣化度の評価方
法において、好ましくは、磁気特性は、残留磁化、磁化
率、飽和磁化、保磁力およびヒステリシス損失からなる
群より選ばれた少なくとも一種である。残留磁化等の磁
気特性は、材料のクリープ劣化の程度に伴って敏感に変
化する。したがって、残留磁化等の磁気特性を測定する
ことにより、試験片の残留磁化等の磁気特性に対するク
リープ特性の関係を用いることにより、構造部材のクリ
ープ劣化度を精度よく評価することが可能となる。

【００３０】また、上記の構造部材のクリープ劣化度の
評価方法において、好ましくは、試験片に付与された磁
気特性を測定するステップは、超電導量子干渉素子（Ｓ
ＱＵＩＤ）センサを用いて磁気特性を測定することを含
む。測定対象の試験片と評価対象の構造部材の材料が弱
磁性体の材料である場合には、ＳＱＵＩＤセンサを用い
ることにより材料の磁気特性の変化を容易に測定するこ
とができる。

【００３１】さらに、上記の構造部材のクリープ劣化度
の評価方法において、好ましくは、試験片に付与された
磁気特性を測定するステップは、ホール素子センサなど
の常温で動作する磁気センサを用いて磁気特性を測定す
ることを含む。測定対象の試験片と評価対象の構造部材
の材料が強磁性体の場合には、ホール素子センサなどの
常温で動作する磁気センサを用いることにより材料の磁
気特性の変化を容易に測定することができる。

【００３２】上記の構造部材のクリープ劣化度の評価方
法において、求められるクリープ特性は、クリープ歪み
量、またはクリープ歪み量を時間で微分したクリープ歪
み速度である。

【００３３】さらに、上記の構造部材のクリープ劣化度
の評価方法において、試験片に磁気を付与するステップ
の前に、試験片に帯びている磁気を消去するステップ
と、構造部材に磁気を付与するステップの前に、構造部
材に帯びている磁気を消去するステップとをさらに備え
るのが好ましい。このような磁気を消去するステップを
備えることにより、材料のクリープ劣化以外の要因によ
って存在する磁気を予め消去することにより、クリープ
特性と磁気特性との関係を精度よく求めることができ、
構造部材のクリープ劣化度をより精度よく評価すること
が可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
を参照して説明する。

【００３５】図１は、この発明の実施の形態による材料
の磁気特性測定方法の概要を示すフローチャートであ
る。図２は、図１においてステップ２００としての残留
磁化測定方法の概要を示すフローチャートである。

【００３６】図１に示すように、ステップ１００におい
て所定の材質の試験片を用いてクリープ試験を行なう。
そして、クリープ歪みとクリープ時間との関係を示すク
リープ曲線を求める。

【００３７】求められたクリープ曲線は、概念的に図３
に示されている。図３に示すようにクリープ時間ｔ［時
間］の経過に従ってクリープ歪みε［％］が増加する。
クリープ時間ｔ_Fにおいて試験片は破断し、そのときク
リープ歪みε_Fを有する。

【００３８】上記のクリープ試験において予め定められ
たクリープ時間を経過した各試験片を用いてステップ２
００に示すように残留磁化を測定する。

【００３９】図２のステップ２０１で示すように、予め
定められたそれぞれのクリープ時間を経過した各試験片
に交流磁界を印加することにより試験片に帯びている磁
気を消去する。この消磁ステップは図４に示される装置
を用いていわゆる交流消磁を行なう。図４に示すよう
に、試験片１を消磁コイル１０の中に置く。交流電源２
０を用いてスライダック３０を介して、試験片１に交流
磁界を印加する。その後、図２のステップ２０２で示す
ようにスライダック３０で電圧を変化させて交流磁界を
ゼロに戻す。このようにして試験片１の消磁ステップを
行なう。

【００４０】その後、図２のステップ２０３で示すよう
に試験片１に磁界を印加することによって試験片１に磁
気を付与する。この磁化ステップは図５で示される装置
を用いて行なう。図５に示すように、試験片１を磁化コ
イル４０の中に置く。この状態で直流電源５０を用いて
磁化コイル４０に電流を流すことにより、試験片１に磁
界を印加する。その後、図２のステップ２０４で示すよ
うに印加磁界をゼロに戻す。

【００４１】このように、それぞれ予め定められたクリ
ープ時間を経過した各試験片に磁気を付与する。各試験
片に付与された磁気特性を、その試験片が経過したクリ
ープ時間ごとに測定する。試験片の磁気特性として残留
磁化を測定する方法は以下のようにして行なわれる。

【００４２】図２のステップ２０５とステップ２０６は
図６で示される装置を用いて行なう。

【００４３】図６に示されるように、試験片１を試料ホ
ルダ２の中に格納する。この場合、磁化ステップが室温
で行なわれた場合には、試料ホルダ２は試験片１を室温
に保つように保持する。また、磁化ステップが液体窒素
温度下で行なわれた場合には、試験片１の温度が液体窒
素温度に保たれるように発泡スチロール等からなる試料
ホルダ２の中に試験片１を格納する。試料ホルダ２を検
査ステージ３の上に載置する。検査ステージ３はＬで示
す方向に移動可能である。

【００４４】試験片１の残留磁化を測定するためにＳＱ
ＵＩＤグラジオメータ４を準備する。ＳＱＵＩＤグラジ
オメータ４はその先端部にピックアップコイルとして差
動型検出コイルを備えた一次微分型グラジオメータであ
る。差動型検出コイルで検出した磁界はＳＱＵＩＤ磁束
計に伝達される。ＳＱＵＩＤ磁束計は、超電導体をジョ
セフソン結合することにより形成されるリングを含む。
伝達された磁界は、そのリングを貫く磁界または磁束の
変化として検知され、その磁界の変化を電圧の変化で捉
えることにより微小磁界を高感度で計測する。計測され
た微小磁界はプリアンプ５に送られる。そして、データ
収録装置６を用いてＳＱＵＩＤ磁束計の出力を試験片１
の残留磁化データとして収集する。

【００４５】図２のステップ２０５において図６に示す
ように、試験片１を検査ステージ３上のＳＱＵＩＤグラ
ジオメータ４の先端部から十分離れた位置に設定する。
そして、図２のステップ２０６において図６に示すよう
に、検査ステージ３を矢印Ｌで示す方向に移動させなが
ら、試験片１の残留磁化を計測する。このとき、試験片
１の表面上からＳＱＵＩＤグラジオメータ４の先端部、
すなわち冷却容器のデュワーの底面までの距離をＨに設
定する。

【００４６】図７に示すように、ＳＱＵＩＤの出力は移
動距離の変化に伴って、試験片１がＳＱＵＩＤグラジオ
メータ４の先端部に最も近づいたときに一定のピークを
示す。このピーク値を微小磁界として高感度で計測す
る。計測した磁界のデータを試験片１の残留磁化のデー
タに変換してデータ収録装置６に収集する。

【００４７】このようにして測定された各試験片の磁気
特性として残留磁化と、クリープ曲線から得られた試験
片のクリープ特性としてクリープ時間、クリープ歪みま
たはクリープ歪み速度との関係を求める（図１のステッ
プ３００）。

【００４８】求められた残留磁化Ｉ_R［テスラ］とクリ
ープ時間ｔ［時間］との関係を概略的に図８に示す。ま
た、求められた残留磁化Ｉ_R［テスラ］とクリープ歪み
ε［％］との関係を概念的に図９に示す。さらに、求め
られた残留磁化Ｉ_R［テスラ］とクリープ歪み速度Δε
／Δｔ［％／時間］との関係を概略的に図１０に示す。

【００４９】次に、上記の試験片１と同一の材質の構造
部材のクリープ劣化度を評価するための方法について説
明する。

【００５０】図２に示すフローチャートに従って構造部
材の残留磁化を測定する。図２のステップ２０１に示す
ように試験対象としての構造部材（以下、「試験部材」
と称する）に交流磁界を印加し、試験部材に帯びている
磁気を消去する。この消磁ステップは図１１に示される
装置を用いて行なう。図１１に示すように、ガスタービ
ンのブレード等の試験部材７を消磁コイル１０の中に配
置する。交流電源２０を用いてスライダック３０で電圧
を変化させて、交流磁界を試験部材７に印加する。その
後、図２のステップ２０２に示すように交流磁界をゼロ
に戻す。このようにして試験部材７に帯びている磁気を
消去する。

【００５１】その後、図２のステップ２０３で示すよう
に試験部材に磁界を印加することによって試験部材に磁
気を付与する。この磁化ステップは図１２で示される装
置によって行なわれる。図１２に示すように、磁化コイ
ル４５を用いて試験部材７の所定の領域７１を磁化す
る。そして、図２のステップ２０４で示すように印加磁
界をゼロに戻す。

【００５２】構造部材に付与された磁気特性として残留
磁化を測定する。このステップは、図２のステップ２０
５とステップ２０６に従って、図１３で示される装置を
用いて行なわれる。残留磁化の測定は磁気シールド室８
の中で行なわれる。図１３で示すように、図６で示され
る装置と同一構成のＳＱＵＩＤグラジオメータ４を用い
て試験部材７の磁化した領域７１から生じる磁界または
磁束を計測する。このとき、試験部材７は矢印Ｌで示す
方向に、ＳＱＵＩＤグラジオメータ４の先端部から十分
離れた位置から直下の位置まで移動可能に設置される。
図２のステップ２０５において、試験部材７を検査ステ
ージ３（図６）上のＳＱＵＩＤグラジオメータ４から十
分離れた位置に設置し、その後、ステップ２０６で示す
ように検査ステージ３を移動させながら試験部材７の磁
化した領域７１の残留磁化を計測する。この場合、図１
３で示す磁力線７２による磁束または磁界を図７で示す
ようにＳＱＵＩＤ出力のピークとして計測する。そし
て、計測された磁界を試験部材７が有する残留磁化に変
換する。

【００５３】測定された試験部材７の残留磁化の値を試
験部材７の形状と大きさに従って補正する。この補正さ
れた残留磁化の値に基づいて、図９に示すように試験部
材の測定された残留磁化の値Ｉ_Rmからクリープ歪み量ε
_mを求める。また、図１０に示すように、残留磁化の値
Ｉ_Rmからクリープ歪み速度量（Δε／Δｔ）_mを求め
る。このようにして求められたクリープ歪み量とクリー
プ歪み速度量から、図３で示すクリープ曲線を用いて試
験部材の破壊に至るまでの余寿命を求める。たとえば図
３で示すように、求められたクリープ歪み量ε_mから、
クリープ曲線におけるクリープ時間ｔ_mを求める。その
クリープ時間ｔ_mに基づいて破壊点Ｆに至るまでの余寿
命を予測する。

【００５４】以上のようにして、試験部材と同一の材質
の試験片に対して測定されたクリープ曲線を用いて、試
験部材のクリープ劣化度を定量的にかつ非破壊的に評価
することが可能となる。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の材料の磁気特性測定方法の具
体的な実施例について説明する。

【００５６】図１４に示される形状を有する試験片１を
用いて磁気特性として残留磁化を測定した。図１４にお
いて各寸法を示す数値の単位はｍｍである。

【００５７】試験片１の材質はＮｉ基耐熱合金であり、
具体的な組成はＣ：０．１５重量％、Ｃｒ：９．００重
量％、Ｎｉ：５９．８０重量％、Ｃｏ：１０．００重量
％、Ｍｏ：２．５０重量％、Ｗ：１０．００重量％、Ａ
ｌ：５．５０重量％、Ｔｉ：１．５０重量％、Ｍｎ：
０．５０重量％、Ｓｉ：０．１０重量％、Ｂ：０．０２
重量％、Ｔａ：１．５０重量％、Ｚｒ：０．０５重量％
であった。

【００５８】上記の試験片を用いて温度９８０℃、応力
１２ｋｇｆ／ｍｍ²の下でクリープ試験を行なった。図
１５で示すようなクリープ曲線を得た。

【００５９】図１５のクリープ曲線において各クリープ
時間における試験片に磁界を印加することによって各試
験片に磁気を付与し、残留磁化を測定した。消磁ステッ
プと磁化ステップは図２で示されるフローチャートに従
って行ない、図４と図５で示されるような装置を用いて
行なった。

【００６０】残留磁化の測定は図２のステップ２０５と
２０６で示される方法に従って行ない、図６で示される
装置を用いて行なった。この場合、図６で示される装置
において距離Ｈは３７ｍｍに設定し、検査ステージ３の
移動距離は６００ｍｍとした。また、試験片１に印加さ
れた磁界は０．０４テスラであった。

【００６１】以上のようにしてクリープ時間ごとに測定
された各試験片の残留磁化を図１６に示す。残留磁化と
クリープ歪みとの関係を図１７に示す。さらに、残留磁
化とクリープ歪み速度との関係を図１８に示す。なお、
図１６、図１７または図１８において、「室温」は室温
で試験片が磁化された後、室温で試験片の残留磁化が測
定されたデータを示し、「液体窒素温度」は液体窒素温
度で試験片が磁化された後、液体窒素温度で試験片の残
留磁化を測定したデータを示す。

【００６２】図１７と図１８で示すように、残留磁化と
クリープ歪みとの関係、残留磁化とクリープ歪み速度と
の関係には、正の相関関係が存在することがわかる。し
たがって、試験片と同一の材質のガスタービンのブレー
ド等の構造部材の残留磁化を測定することにより、その
残留磁化の値から構造部材のクリープ歪みまたはクリー
プ歪み速度を推定することができる。その結果、推定さ
れたクリープ歪みまたはクリープ歪み速度から、図１５
で示されるようなクリープ曲線を用いて構造部材のクリ
ープ時間を推定することができ、すなわちクリープ劣化
度を予測することができる。また、クリープ劣化度を評
価することにより、クリープ曲線に基づいて破壊に至る
までの構造部材の余寿命を予測することができる。

【００６３】なお、上記の実施の形態や実施例では試験
片の材料として弱磁性体を用いた場合について説明し、
残留磁化の測定においてＳＱＵＩＤセンサを用いてい
る。しかしながら、試験片の材料として強磁性体を用い
た場合には、ホール素子センサなどの常温で動作する磁
気センサを用いて材料の残留磁化を測定することができ
る。その場合においても上述の説明と同様にして、測定
された残留磁化からクリープ曲線を用いてクリープ劣化
度を評価することができる。

【００６４】また、上記の実施例では、評価対象の材料
としてＮｉ基耐熱合金を例にして説明しているが、種々
の金属や合金の構造材料に本発明の磁気特性測定方法や
クリープ劣化度の評価方法を適用することができる。

【００６５】さらに、上記の実施の形態や実施例では、
磁気特性として残留磁化を測定しているが、測定対象の
材料の種類に応じた最適な磁気特性として、残留磁化、
磁化率、飽和磁化、保磁力またはヒステリシス損失等の
少なくともいずれか一種の磁気特性を測定すればよい。
残留磁化以外の磁気特性を測定する場合においても、上
述の説明と同様にして、測定された磁気特性からクリー
プ曲線を用いてクリープ劣化度を評価することができ
る。残留磁化以外の磁気特性を測定する場合には、測定
対象の試験片や構造部材に磁界を印加しながら所定の磁
気特性を測定するので、磁界を印加するためのコイルを
ＳＱＵＩＤグラジオメータに付加する必要がある。

【００６６】以上に開示された実施の形態や実施例はす
べての点で例示であって制限的なものではないと考慮さ
れるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や
実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許
請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正
や変形を含むものと解釈されるべきである。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明に従った材料の磁
気特性測定方法を用いることにより、測定された材料の
磁気特性から非破壊的にかつ定量的にクリープ劣化度を
評価するための尺度を容易に得ることができる。

【００６８】また、この発明に従った構造部材のクリー
プ劣化度の評価方法を用いることにより、高温、高い応
力下で使用される構造部材のクリープ劣化度を非破壊的
にかつ定量的に評価することができる。したがって、航
空機のエンジンに用いられるガスタービンのブレードだ
けでなく、原子力発電所、化学プラント等の大規模な装
置に用いられる種々の構造部材のクリープ劣化度を非破
壊的にかつ定量的に評価することが可能となる。その結
果、各種構造部材の破壊に至るまでの余寿命を予測する
ことができるので、構造部材の定期的な修理や交換を効
果的に行なうことができるだけでなく、本発明の評価方
法を定期検査に採用することにより、大型装置の事故を
未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の材料の磁気特性測定方法の１つの
実施の形態の概要を示すフローチャートである。

【図２】 図１のステップ２００における残留磁化測定
方法の概要を示すフローチャートである。

【図３】 図１のクリープ試験において測定されるクリ
ープ曲線を概念的に示す図である。

【図４】 図２における消磁ステップで用いられる装置
の概略的な構成を示す図である。

【図５】 図２における磁化ステップで用いられる装置
の概略的な構成を示す図である。

【図６】 図２における残留磁化の測定に用いられる装
置の概略的な構成を示す図である。

【図７】 図６で示されるＳＱＵＩＤグラジオメータの
出力と移動距離との関係を示す図である。

【図８】 この発明の磁気特性測定方法において得られ
る残留磁化とクリープ時間との関係を概念的に示す図で
ある。

【図９】 この発明の磁気特性測定方法において得られ
る残留磁化とクリープ歪みとの関係を概念的に示す図で
ある。

【図１０】 この発明の磁気特性測定方法において得ら
れる残留磁化とクリープ歪み速度との関係を概念的に示
す図である。

【図１１】 図２の消磁ステップにおいて試験部材の磁
気を消去するために用いられる装置の概略的な構成を示
す図である。

【図１２】 図２の磁化ステップにおいて試験部材を磁
化するために用いられる装置の概略的な構成を示す図で
ある。

【図１３】 図２の残留磁化測定ステップにおいて試験
部材の残留磁化を測定するための装置の構成を概略的に
示す図である。

【図１４】 この発明の実施例において用いられた試験
片の形状と大きさを示す図である。

【図１５】 この発明の実施例において測定された試験
片のクリープ曲線を示す図である。

【図１６】 この発明の実施例において測定された試験
片の残留磁化とクリープ時間との関係を示す図である。

【図１７】 この発明の実施例において測定された試験
片の残留磁化とクリープ歪みとの関係を示す図である。

【図１８】 この発明の実施例において測定された試験
片の残留磁化とクリープ歪み速度との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 試験片、２ 試料ホルダ、３ 検査ステージ、４
ＳＱＵＩＤグラジオメータ、５ プリアンプ、６ デー
タ収録装置、７ 試験部材、８ 磁気シールド室、１０
消磁コイル、２０ 交流電源、３０ スライダック、
４０，４５ 磁化コイル、５０ 直流電源、７１ 磁化
した領域、７２ 磁力線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 逸朗 大阪市中央区平野町４丁目１−２ 株式会 社関西新技術研究所内 Ｆターム(参考） 2G053 AA14 AA20 AB03 AB04 AB05 AB06 AB14 BA24 BB11 BB13 BC02 CA03 CA10 CC01 CC04 2G061 AA01 AB02 EB06

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の材質の試験片を用いてクリープ試
   験を行なうことにより、クリープ歪みとクリープ時間と
   の関係を示すクリープ曲線を求めるステップと、 前記クリープ試験において予め定められたクリープ時間
   を経過した試験片に磁界を印加することによって前記試
   験片に磁気を付与するステップと、 前記試験片に付与された磁気特性を、その試験片が経過
   したクリープ時間ごとに測定するステップと、 前記測定された試験片の磁気特性と前記クリープ曲線か
   ら得られた前記試験片のクリープ特性との関係を求める
   ステップと、 を備える、材料の磁気特性測定方法。
2. 【請求項２】 前記磁気特性は、残留磁化、磁化率、飽
   和磁化、保磁力およびヒステリシス損失からなる群より
   選ばれた少なくとも一種である、請求項１に記載の材料
   の磁気特性測定方法。
3. 【請求項３】 前記試験片に付与された磁気特性を測定
   するステップは、超電導量子干渉素子センサを用いて磁
   気特性を測定することを含む、請求項１または２に記載
   の材料の磁気特性測定方法。
4. 【請求項４】 前記試験片に付与された磁気特性を測定
   するステップは、常温で動作する磁気センサを用いて磁
   気特性を測定することを含む、請求項１または２に記載
   の材料の磁気特性測定方法。
5. 【請求項５】 前記クリープ特性はクリープ歪み量であ
   る、請求項１から４までのいずれかに記載の材料の磁気
   特性測定方法。
6. 【請求項６】 前記クリープ特性は、前記クリープ歪み
   量を時間で微分したクリープ歪み速度である、請求項５
   に記載の材料の磁気特性測定方法。
7. 【請求項７】 前記試験片に磁気を付与するステップの
   前に、前記試験片に帯びている磁気を消去するステップ
   をさらに備える、請求項１から６までのいずれかに記載
   の材料の磁気特性測定方法。
8. 【請求項８】 所定の材質の試験片を用いてクリープ試
   験を行なうことにより、クリープ歪みとクリープ時間と
   の関係を示すクリープ曲線を求めるステップと、 前記クリープ試験において予め定められたクリープ時間
   を経過した試験片に磁界を印加することによって前記試
   験片に磁気を付与するステップと、 前記試験片に付与された磁気特性を、その試験片が経過
   したクリープ時間ごとに測定するステップと、 前記測定された試験片の磁気特性と前記クリープ曲線か
   ら得られた前記試験片のクリープ特性との関係を求める
   ステップと、 前記試験片と同じ材質の構造部材に磁界を印加すること
   によって前記構造部材に磁気を付与するステップと、 前記構造部材に付与された磁気特性を測定するステップ
   と、 前記試験片の磁気特性とクリープ特性との関係を用い
   て、前記測定された構造部材の磁気特性から前記構造部
   材のクリープ特性を求めるステップと、 を備える、構造部材のクリープ劣化度の評価方法。
9. 【請求項９】 前記構造部材のクリープ特性を求めるス
   テップは、 前記構造部材の大きさと形状に従って、前記測定された
   構造部材の磁気特性を補正するステップと、 前記試験片の磁気特性とクリープ特性との関係を用い
   て、前記補正された構造部材の磁気特性から前記構造部
   材のクリープ特性を求めるステップとを含む、請求項８
   に記載の構造部材のクリープ劣化度の評価方法。
10. 【請求項１０】 前記構造部材のクリープ特性から、前
    記クリープ曲線を用いて前記構造部材の破壊に至るまで
    の余寿命を求めるステップをさらに備える、請求項８ま
    たは９に記載の構造部材のクリープ劣化度の評価方法。
11. 【請求項１１】 前記磁気特性は、残留磁化、磁化率、
    飽和磁化、保磁力およびヒステリシス損失からなる群よ
    り選ばれた少なくとも一種である、請求項８から１０ま
    でのいずれかに記載の構造部材のクリープ劣化度の評価
    方法。
12. 【請求項１２】 前記試験片に付与された磁気特性を測
    定するステップは、 超電導量子干渉素子センサを用いて磁気特性を測定する
    ことを含む、請求項８から１１までのいずれかに記載の
    構造部材のクリープ劣化度の評価方法。
13. 【請求項１３】 前記試験片に付与された磁気特性を測
    定するステップは、常温で動作する磁気センサを用いて
    磁気特性を測定することを含む、請求項８から１１まで
    のいずれかに記載の構造部材のクリープ劣化度の評価方
    法。
14. 【請求項１４】 前記クリープ特性はクリープ歪み量で
    ある、請求項８から１３までのいずれかに記載の構造部
    材のクリープ劣化度の評価方法。
15. 【請求項１５】 前記クリープ特性は、前記クリープ歪
    み量を時間で微分したクリープ歪み速度である、請求項
    １４に記載の構造部材のクリープ劣化度の評価方法。
16. 【請求項１６】 前記試験片に磁気を付与するステップ
    の前に、前記試験片に帯びている磁気を消去するステッ
    プと、 前記構造部材に磁気を付与するステップの前に、前記構
    造部材に帯びている磁気を消去するステップとをさらに
    備える、請求項８から１５までのいずれかに記載の構造
    部材のクリープ劣化度の評価方法。