JP2004184392A - 強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小さい磁界強度での非破壊的な測定で、格子欠陥の種類とその量をより詳しく計測し、強磁性構造材の経年劣化をより正確かつ総合的に評価する。
【解決手段】強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法において、評価情報取得工程で、予め、測定対象の強磁性構造材と同種の材料について、引張試験を行った結果に応じて負荷応力σを与えて得た基準ヒステリシス・マイナーループから、物理量の相関関係（例えばＨｃ＊と１／χＨ ＊との関係）を得る。また測定工程で、測定対象の強磁性構造材について得た測定ヒステリシス・マイナーループから物理量の測定値（例えばＨｃ＊，１／χＨ ＊）を求める。そして評価工程で、それら測定値と上記物理量の相関関係から強磁性構造材の経年劣化を評価する。各マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい磁界強度の範囲内で、材料に印加する最大磁界を段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度を測定することにより得られた磁界強度と磁束密度との関係から最大磁界ごとに得る。
【選択図】 図４０
【解決手段】強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法において、評価情報取得工程で、予め、測定対象の強磁性構造材と同種の材料について、引張試験を行った結果に応じて負荷応力σを与えて得た基準ヒステリシス・マイナーループから、物理量の相関関係（例えばＨｃ＊と１／χＨ ＊との関係）を得る。また測定工程で、測定対象の強磁性構造材について得た測定ヒステリシス・マイナーループから物理量の測定値（例えばＨｃ＊，１／χＨ ＊）を求める。そして評価工程で、それら測定値と上記物理量の相関関係から強磁性構造材の経年劣化を評価する。各マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい磁界強度の範囲内で、材料に印加する最大磁界を段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度を測定することにより得られた磁界強度と磁束密度との関係から最大磁界ごとに得る。
【選択図】 図４０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年による材料強度劣化を非破壊的に測定し、定量的に求める方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な非破壊検査方法は全て、亀裂の発生とその進展を調べることを目的としていた。その結果、現在の非破壊検査方法の発展の方向は、できる限り小さい亀裂の発生を発見することにあり、かかる従来の非破壊検査方法では、亀裂が発生する前の段階での非破壊検査は行なうことができなかった。
【０００３】
ところで、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化による材料強度を非破壊的に測定する方法として従来から、測定対象の強磁性構造材または強磁性構造体の保磁力および飽和磁化領域における磁化率を測定する方法が知られている。
【０００４】
しかし上記従来の方法では、飽和するまで磁化するのにその材料の保磁力よりも遥かに大きな磁界を必要とすることから、大型の磁気ヨークを用いて励磁巻線に大きな励磁電流を流さなければならなかった。それゆえ測定装置の大型化やコストが嵩むという問題点があった。
【０００５】
そこで本願発明者は、上記問題点を解決するために、被測定対象の強磁性構造材または強磁性構造体についての、帯磁率（磁化率）χｃ及び磁界強度Ｈから得られる帯磁率係数（磁化率の係数）ｃ（＝χｃ Ｈ３）と応力σとの関係から経年劣化を測定する方法（例えば、特許文献１参照）や、保磁力と磁化率との比と、保磁力との関係から材料の経年劣化を測定する方法（例えば、特許文献２参照）を提案した。
【０００６】
【特許文献１】
特許第１５８１８２号公報
【特許文献２】
特許第３３００８１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる被測定対象の強磁性構造材料等の保磁力及び帯磁率係数ｃを測定する方法では、経年劣化のより詳細な情報を得ることはできなかった。なぜならば、ヒステリシスループから得られる保磁力及び保磁力と磁化率との比はともに、材料に印加する磁界強度の最大値が飽和磁界強度に達して、強磁性構造材料内部の磁壁が最も移動し易くなった状態においてその磁壁の移動の際に格子欠陥から磁壁が受ける最大の力により現れる情報であり、帯磁率係数ｃも限られた範囲での磁界による情報であって、これらは経年劣化の一部分の情報にすぎないからである。それゆえ、保磁力によって、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの最大値から経年劣化の情報を得ることは出来ても、そのポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることは出来なかった。従って、上記従来技術のいずれの方法によっても、材料内部の個々の欠陥の形態を識別することは困難であるという問題点があった。
【０００８】
しかも、保磁力と磁化率との比により経年劣化を評価する場合、それら磁気的物理量を求めるためには保磁力以上の比較的大きな磁界強度が必要である。また、帯磁率係数ｃにより経年劣化を評価する方法では、より正確に経年劣化を評価するためには理想的なヒステリシスループを求めることが望ましく、磁界強度の最大値をさらに低くすることは困難であった。従って、上記従来技術のいずれの方法によっても、より低い磁界強度での測定により正確かつ詳細な情報を得ることは困難であるという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とをより詳しく計測し、より小さい磁界強度での測定により、材料の経年劣化をより正確かつ総合的に評価することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、強磁性構造材の経年劣化を非破壊で定量的に測定する方法において、あらかじめ、測定対象の強磁性構造材と同種の強磁性材料について、引張試験を行い応力と歪との関係を得て、前記同種の強磁性材料に、前記応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力σを与えて測定した基準ヒステリシス・マイナーループから、前記強磁性構造材の経年劣化の評価情報となる物理量の相関関係を得る評価情報取得工程と、前記測定対象の強磁性構造材について測定にて対象ヒステリシス・マイナーループを得て、前記対象ヒステリシス・マイナーループから、前記物理量の測定値を得る測定工程と、前記評価情報取得工程で得た前記物理量の相関関係に基づいて、前記測定工程で得られた前記物理量の測定値から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価する評価工程と、を具えてなり、前記各ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい前記磁界強度Ｈの範囲内で、材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸを段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度Ｂを測定することにより得られた前記磁界強度Ｈと前記磁束密度Ｂとの関係から、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸごとに得るものである。
【００１１】
上記本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法によれば、ヒステリシス・マイナーループから得られる物理量が、後述するように、いずれも転位などの格子欠陥の量に敏感な物理量であり、従来のヒステリシスループから得られる保磁力等の物理量よりも感度や精度の面で優れている。例えば、ヒステリシス・マイナーループから得られる物理量の相関関係である、保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊とは、後述するように、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を求めることができる。従って、かかる物理量の相関関係から、経年劣化のより詳細な情報を得ることができ、材料内部の個々の欠陥の形態を識別することができる。
【００１２】
しかも、ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい磁界強度Ｈの範囲内で、材料に印加する磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸを段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度Ｂを測定することにより得られた磁界強度Ｈと磁束密度Ｂとの関係から、磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸごとに得るものである。従って、本発明の測定方法によれば、より低い磁界強度での測定により、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とをより詳しく計測し得て、材料の経年劣化を、より詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００１３】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第２の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊との値であっても良い。
【００１４】
ここで、本発明の測定方法における作用及び効果を実際に行なった試験データに基づき説明する。鉄鋼材料の機械的性質と磁気的性質の相関関係を明らかにするため、原子炉圧力容器の材料である低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料と平均結晶粒径３７［μｍ］の多結晶純鉄のそれぞれについて、引張試験を行なった後に、後述するヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なった。図１（ａ）は、引張試験に用いた試料の形状を示し、図１（ｂ）はヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験に用いた試料の形状を示す。また表１は、試験に用いた低合金鋼Ａ５３３Ｂの化学組成を示す。そして図２は引張試験の試験データより得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの応力―ひずみ曲線を示す。引張試験を行なった結果、ここでの試料は、負荷応力σを６６３［ＭＰａ］よりも大きくしたときに破断した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
なお、上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験とは、材料に印加する磁界強度Ｈの最大値（以下、「最大磁界」という。）ＨＭＡＸが飽和磁化よりも小さな磁界（保磁力の２倍程度の磁界強度）を材料に加えて測定することにより、例えば図３に示すような、ヒステリシスループに相当する曲線（以下、「ヒステリシス・マイナーループ」という。）を得るために行なう試験をいう。このヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験は、本願発明者が、一般的に磁界を飽和する（保磁力の数倍〜十倍程度の磁界強度）まで加えて測定することによりヒステリシスループを得るために行なうヒステリシス磁化特性試験と区別するために便宜的に用いたものである。また本明細書では、ヒステリシスループから求められる保磁力および磁化率との区別のため、ヒステリシス・マイナーループにおいて、保磁力に相当するもの、即ち、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値を擬保磁力Ｈｃ＊といい、磁化率に相当するもの、即ち、擬保磁力Ｈｃ＊におけるヒステリシス・マイナーループの傾きを擬磁化率χＨ ＊（＝ΔＢ／ΔＨ）という（図３参照）。擬保磁力及び擬磁化率は、磁界強度Ｈの関数で磁界強度Ｈが十分大きい場合はそれぞれ保磁力、磁化率と一致する。
【００１７】
そして、先に行なった引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界ＨＭＡＸを段階的に変化させて上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。
【００１８】
図４及び図５は、低合金鋼Ａ５３３Ｂについてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験で得られた、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）および、応力を加えた後（σ＝５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］）の、材料の変形に伴うヒステリシス・マイナーループ磁化特性の変化である。ここで、図４は、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係についての変形応力依存性を示し、図５は、擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係についての変形応力依存性を示す。また、上記負荷応力σの値は、先に引張試験を行った結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図４及び図５では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００１９】
なお、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から６０［Ｏｅ］程度までの間で段階的に増加させてその都度測定して得たものであるが、材料によっては最大磁界ＨＭＡＸを１０［Ｏｅ］程度にしても良い。特に、原子炉圧力容器の場合、従来の測定方法では５０〜１００［Ｏｅ］程度の磁界強度Ｈが必要であるところ、本発明の測定方法によれば、経年劣化の正確かつ詳細な情報を得るためには６０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸが望ましいことが分かった。しかし、この場合でも、２０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定すれば、従来の測定方法よりも経年劣化に関する詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでは最大磁界ＨＭＡＸの増加幅を１［Ｏｅ］にして測定したが、最大磁界ＨＭＡＸの増加幅をさらに小さくして測定するとそれだけ情報量が多くなることはもちろんである。
【００２０】
図６は、図４及び図５に示す関係から得られた擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を示す説明図である。図７は、図６に示す関係を、擬磁化率の逆数１／χＨ ＊が０〜４［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ（エルステッド／ガウス）］の範囲で拡大して示す拡大図である。なお、図６及び図７も、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００２１】
図６及び図７に示すように、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係は、負荷応力（変形応力）σの増加とともに変化することが分かる。なお、図６及び図７中、応力負荷６６３［ＭＰａ］での擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係は、試料が破断する寸前の関係である。また図７に示すように、各負荷応力σについての曲線の最大磁界ＨＭＡＸを最も大きくしたとき（ここでは最大磁界ＨＭＡＸを６０［Ｏｅ］にしたとき）の値（曲線の先端部）を結ぶと同じ種類の合金は１つの直線Ｘ−Ｙ上にのることも分かる。
【００２２】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。
【００２３】
なお、低合金鋼Ａ５３３Ｂ以外の強磁性構造材についても、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係は転位密度の増加により上記低合金鋼Ａ５３３Ｂと同じように変化し、また、鉄鋼材料の結晶粒の大きさ、析出物、微量添加元素などによっても変化することが判明した。
【００２４】
一方、図８は、平均結晶粒径３７［μｍ］の純鉄について引張試験およびヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られた、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係についての変形応力依存性を示す。ここでの負荷応力σの値は、引張試験の結果に基づいて、０［ＭＰａ］及び２８３〜３３０［ＭＰａ］の範囲で設定し、図８では、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３２６，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，アスタリスク，バツ印でそれぞれプロットしている。なお、ここでは最大磁界ＨＭＡＸを１５［Ｏｅ］で測定している。
【００２５】
図８に示すように、各負荷応力σの曲線の、最大磁界ＨＭＡＸを大きくしたとき（ここでは最大磁界ＨＭＡＸを１５［Ｏｅ］にしたとき）の値（曲線の先端部）を結ぶと、粒径の大きさが同じ合金も１つの直線Ｘ−Ｙ上にのることが分かる。また、先に低合金鋼Ａ５３３Ｂの場合で説明したように、図８からも、同じ種類の材料の、最大磁界ＨＭＡＸを大きくしたときの値を結ぶと、直線Ｘ−Ｙ上にのることが分かる。
【００２６】
しかも、図８に示す純鉄のデータと先に図７に示した低合金鋼Ａ５３３Ｂのデータとは、別の傾向を持ち、別の直線、即ち、傾き及び横軸（擬保磁力Ｈｃ＊の座標軸）の交点Ｙの異なる直線Ｘ−Ｙが得られることも分かる。さらにこのことについて詳細に調べてみたところ、交点Ｙでの擬磁力Ｈｃ＊の値は結晶粒径の大きさが小さいほど大きい値となることが判明した。従って、この結果を利用することにより、異なった結晶粒径や析出物をもつ材料の分類もできる。
【００２７】
なお、上記測定方法では、亀裂が発生する前段階での転位密度およびその分布の変化を非破壊的に検査するに際して、負荷応力σ、即ち、変形応力を変数に取っているが、この変形応力と転位密度との間には密接な相関があることが従来から分かっている。つまり、一般に変形の初期では応力と転位密度とは比例し、変形の中期及び後期では応力は転位密度の平方根に比例する。そして、局所的に転位密度が最大に達し亀裂が発生し、破壊に至る。従って、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係における変形応力依存性から転位密度の変化を知ることができる。
【００２８】
また、上記図７や図８に示した、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。
【００２９】
即ち、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かる。例えば図６及び図７は、６０［Ｏｅ］まで最大磁界ＨＭＡＸを加えて求められた関係であるが、２０［Ｏｅ］までの最大磁界ＨＭＡＸでも、擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］以下での、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係（例えば、図６では破線Ｃ１の左側の部分、図７では一点鎖線Ｃ２の左側の部分）が得られ、この関係から、材料の経年劣化の評価を十分に行なうことができる。
【００３０】
さらに、図９は、図６，図７の関係から得られた、擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］（図６では破線Ｃ１，図７では一点鎖線Ｃ２）における変形応力σ［ＭＰａ］と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を示す説明図である。この図９に示す関係線図によれば、小さな磁界により計測して得られた関係から、測定対象の材料についてマイナーループ磁化特性試験により測定を行なって、擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を得れば、これにより、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることもできる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００３１】
ところで、ヒステリシスループにおいて、磁化率の逆数は材料内の磁壁の移動のしにくさを表し、保磁力はその磁化率において磁壁が運動を始める閾値を表し、その磁壁移動のポテンシャルエネルギーは転位、結晶粒界、析出物、その他の格子欠陥により作られることが知られている。これに対して、本発明における擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊とは、ヒステリシスループにおける保磁力Ｈｃと磁化率とにそれぞれ対応することが本願発明者により確かめられた。それゆえ、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像をとらえることができる。
【００３２】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（例えば上記図４に示す関係）及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第２の関係（例えば上記図５に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさ及びその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００３３】
これにより、測定工程で得られた、測定対象の強磁性構造材の擬保磁力Ｈｃ＊および擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値と上記第１の関係及び第２の関係とを評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。しかも、評価情報取得工程及び測定工程では、保磁力の２倍程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定して得たマイナーループから擬保磁力及び擬磁化率χＨ ＊を求めることができるから、より低い磁界強度で測定を行なうことができる。
【００３４】
従って、これまでの方法ではヒステリシスループを求める際に比較的大きな磁界５０〜１００［Ｏｅ］が必要であったが、本発明によれば２０［Ｏｅ］以下の磁界でも経年劣化に関する十分な情報を得ることが可能である。
【００３５】
また、本発明の測定方法では、例えば上記図７及び図８に示すように、評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第２の関係から、前記擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第３の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、この関係により示される関係線図（例えば図７及び図８に示す曲線）が磁壁移動のポテンシャルエネルギーの形状及び大きさを示すので、この関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００３６】
なお、擬磁化率χＨ ＊及び擬保磁力Ｈｃ＊はどちらも材料の特性に関する磁気的な量であるので、擬磁化率χＨ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊とで表される関係は、最大磁界ＨＭＡＸのような外部変数が含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、擬磁化率χＨ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊とで表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。
【００３７】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第２の関係、または前記第３の関係から、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と前記負荷応力σとの関係である第４の関係（例えば上記図９に示す関係）を得て、前記評価工程で、前記第４の関係から、前記強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。
【００３８】
このようにすれば、測定対象の擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を測定により求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での変形応力の値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。
【００３９】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦと前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第５の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦとの値であっても良い。
【００４０】
この発明の測定方法においても、前述した測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。なお、本明細書では、図１０に示すように、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積を擬ヒステリシス損失ＷＦ、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積のうち第二象限に位置する部分の面積（図中、右上がりの斜線で示す部分）を後述する擬レマネンス損失ＷＲという。
【００４１】
かかる測定方法による作用及び効果を、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【００４２】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第５の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示し、図１１に、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）の応力依存性を示す。図１１中の負荷応力σの値は、先の図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図１１では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００４３】
また、図１２および図１３は、多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について引張試験およびヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られた、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）および、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）についての変形応力依存性を示す。ここでの負荷応力σの値は、引張試験の結果に基づいて、０［ＭＰａ］及び２８３〜３３０［ＭＰａ］の範囲で設定し、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３２６，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，アスタリスク，バツ印でそれぞれプロットしている。
【００４４】
そして、図１４は、図４に示す第１の関係および図１１に示す第５の関係から得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂについての擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）を示す説明図である。また図１５は、図１２に示す第１の関係および図１３に示す第５の関係から得られた多結晶純鉄についての擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）を示す説明図である。
【００４５】
図１４および図１５に示すように、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）は、負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。なお、図１５に示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］での擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は試料が破断する直前の関係である。
【００４６】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である）と、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。また擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することもできる。
【００４７】
また、上記図１４や図１５に示した、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。
【００４８】
即ち、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かる。図１４では、例えば、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図中破線Ｃ３）と擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］（図中破線Ｃ４）との、負荷応力σの変化に応じた擬ヒステリシス損失ＷＦの変化を比較することによって経年劣化を評価することができる。つまり、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分（図中破線Ｃ３）では、負荷応力σの値が小さいときの擬ヒステリシス損失ＷＦの変化が大きいことから、塑性変形の初期状態の変化に敏感であることが分かる。これに対して、擬保磁力Ｈｃ＊の値が大きい部分（図中破線Ｃ４）では負荷応力σの値が大きいときの擬ヒステリシス損失ＷＦの変化が大きいことから塑性変形が進んだ状態に対して敏感であることが分かる。また、図１５についても同様のことが言える。
【００４９】
さらに図１６には擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図１４の破線Ｃ３）および擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］（図１４の破線Ｃ４）についての、擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σ［ＭＰａ］との関係（第７の関係）を示す。なお、図１６中、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］についての関係は黒四角で示し、また擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］についての関係は白丸で示す。
【００５０】
上記図１６に示す関係線図を用いて、例えば図１７に示すように、予め始点と亀裂発生点とをプロットした擬ヒステリシス損失ＷＦと変形応力（負荷応力）σとの関係線図上に、小さな磁界により計測して得られた測定値（ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験の試験データ）をプロットする。これにより、図１７の関係線図上に、被測定対象の材料の劣化の程度δｉと余寿命δｆとを図示することができる。なお、この関係線図によれば、材料の経年劣化の初期状態の時には、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分（例えば、図１７では、ｈ１＜ｈ２のとき、擬保磁力Ｈｃ＊＝ｈ１［Ｏｅ］）での関係線図を用いた評価によって経年劣化の進行状況である劣化の程度（図１７ではδｉ）を感度良く測定することができる。また、材料の経年劣化がある程度進んだ状態の時には、擬保磁力Ｈｃ＊の値が大きい部分（例えば、図１７では、ｈ１＜ｈ２のとき、擬保磁力Ｈｃ＊＝ｈ２［Ｏｅ］）での関係線図を用いた評価によって、亀裂が発生するまでの余寿命（図１７ではδｆ）を感度良く測定することができる。
【００５１】
それゆえ、評価情報取得工程で、あらかじめ、測定対象の強磁性構造材と同種の強磁性材料についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験で小さな磁界により測定して得られた基準ヒステリシス・マイナーループから、第１の関係（図４参照）及び第５の関係（図１１参照）を得ておき、測定工程で、測定対象の強磁性構造材についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験で小さな磁界により測定して得られた対象ヒステリシス・マイナーループから、所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬ヒステリシス損失ＷＦの値を得ることにより、評価工程で、第１の関係及び第５の関係に基づいて、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることができる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００５２】
ところで、金属疲労が進むに従い、転位密度が高くなる。材料内の磁壁移動も転位密度の増加に伴い動き難くなる。上記擬保磁力Ｈｃ＊は、最大磁界ＨＭＡＸになるまでの間で擬磁化率χＨ ＊が最大となる磁界強度Ｈである。また、擬ヒステリシス損失ＷＦは、磁壁移動が非可逆的に起こるときにその仕事が熱エネルギーに変化した量を示し、磁壁移動の障害物となる転位に関係した量である。それゆえ、上記のようにして最大磁界ＨＭＡＸを変化させて得た、擬保磁力Ｈｃ＊と擬ヒステリシス損失ＷＦとの関係を用いて経年劣化を評価することにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００５３】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（例えば上記図４に示す関係）及び、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第５の関係（例えば上記図１１に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさおよびその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００５４】
それゆえ、測定対象の強磁性構造材の擬保磁力Ｈｃ＊および擬ヒステリシス損失ＷＦの値と上記第１の関係及び第５の関係とで評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００５５】
また、本発明の測定方法では、評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第５の関係から、先に説明したように、前記擬ヒステリシス損失ＷＦと前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第６の関係（例えば上記図１４及び図１５）を得て、前記評価工程で、前記第６の関係から前記測定対象の強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、例えば上記図１２〜１５に示すような関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００５６】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第５の関係、または前記第６の関係から、先に説明したように、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬ヒステリシス損失ＷＦと前記負荷応力σとの関係である第７の関係を得て、前記評価工程で、前記第７の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。
【００５７】
このようにすれば、測定対象の擬レマネンス損失ＷＲの値を測定により求めてその測定値を上記図１７に例示するように関係線図上にプロットすることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での変形応力の値を定量的に求めることができる。従って、経年劣化の進行の程度や寿命予測をより正確に行なうことができる。また、先に説明した情報取得工程により、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。
【００５８】
なお、図１１の関係線図から、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以下で擬ヒステリシス損失ＷＦが負荷応力σの増加と共に減少することが分かる。これは、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以下になると転位密度の増加により障害物のポテンシャルエネルギーが大きくなることから磁壁の移動可能な範囲が狭くなり、その範囲ではエネルギー損失が小さくなるためであると考えられる。一方、図１１の関係線図から、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以上で擬ヒステリシス損失ＷＦが負荷応力σの増加と共に増加することが分かる。これは、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以上になると磁壁の移動可能な範囲が広くなることから、障害物量の増加によりエネルギー損失が増加するためであると考えられる。
【００５９】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係、前記磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Ｂｒ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第８の関係および、前記残留磁束密度Ｂｒ＊における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第９の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、前記擬残留磁束密度Ｂｒ＊における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである前記擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値であっても良い。
【００６０】
なお、本明細書では、ヒステリシスループから求められる擬残留磁束密度（残留磁化）及び磁化率との区別のため、図１８に示すように、ヒステリシス・マイナーループにおいて、残留磁束密度に相当するもの、即ち、磁界Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値を擬残留磁束密度Ｂｒ＊といい、その擬残留磁束密度Ｂｒ＊における磁化率に相当するもの、即ち、擬残留磁束密度Ｂｒ＊（擬残留密度ＭＲ ＊）におけるヒステリシス・マイナーループの傾きを擬残留磁化率χＲ ＊（＝（ΔＢ／ΔＨ）Ｈ＝ ０， Ｂ＝Ｂｒ＊）という。擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊及び擬残留磁化率χＲ ＊は最大磁界ＨＭＡＸの関数で、最大磁界ＨＭＡＸが十分大きい場合はそれぞれ保磁力、擬残留磁束密度（残留磁化）及び残留磁化率（残留磁束密度における磁化率）と一致する。
【００６１】
この発明の測定方法においても、前述した測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。その得られたヒステリシス・マイナーループから、先の発明と同様の擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊及び擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊を求め、それらの値をグラフ上にプロットして、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係および、残留磁束密度Ｂｒ＊における基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第９の関係をそれぞれ得る。
【００６２】
かかる測定方法による作用及び効果を、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【００６３】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示す。また図１９に、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）についての応力依存性を示し、図２０に、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）についての応力依存性を示す。図１９及び図２０中の負荷応力σの値は、上記図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図１９，図２０では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００６４】
また、図２１，図２２は、多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について引張試験およびヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られた、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）についての応力依存性と、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）についての応力依存性とを示す。ここでの擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性は先に説明した上記図１２に示す関係線図を用いることができる。図２１及び図２２の負荷応力σの値は、引張試験の結果に基づいて、０［ＭＰａ］及び２８３〜３３０［ＭＰａ］の範囲で設定し、図２１では、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。また、図２２では、負荷応力σ＝２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。
【００６５】
なお、ここでのヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から４０［Ｏｅ］程度まで段階的に増加させその都度測定して得られたものである。しかし、本発明の測定方法によれば、２０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定すれば、経年劣化に関する十分詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでは最大磁界ＨＭＡＸの段階を１［Ｏｅ］にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量が多くなるのはもちろんのことである。
【００６６】
図２３は、上記図４に示す擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、図１９に示す擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）とから得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を示す説明図である。また、図２４は、多結晶純鉄の擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を示す説明図である。
【００６７】
図２３及び図２４に示すように、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係は負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。図２３では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。また、図２４では、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。なお、図２３の下向き黒三角で示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］と、図２４のバツ印で示す負荷応力σ＝３３０［ＭＰａ］とは試料が破断する寸前の関係を示している。
【００６８】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することも可能である。
【００６９】
図２５は、図１９及び図２０に示す関係から得られた、低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１２の関係）を示す説明図である。図２６は、多結晶純鉄の擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１２の関係）を示す説明図である。
【００７０】
図２５及び図２６に示すように、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１２の関係）は負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。図２５では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。また、図２６では、負荷応力σ＝２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。ここでは、図２５の下向き黒三角で示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］と、図２６のバツ印で示す負荷応力σ＝３３０［ＭＰａ］とは試料が破断する寸前の関係を示している。
【００７１】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することも可能である。
【００７２】
なお、上記図２３の関係線図全体を測定により求めなくとも、擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かり、経年劣化の評価が可能である。つまり、図２３では、以下で説明するように、例えば、擬残留磁束密度Ｂｒ＊＝６［ｇａｕｓｓ］（図中破線Ｃ５）での負荷応力σの変化に応じた擬保磁力Ｈｃ＊の変化を比較することによって、経年劣化を評価することができる。
【００７３】
図２７に、図２３に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝６［ｇａｕｓｓ］における擬保磁力Ｈｃ＊と変形応力σとの関係（第１１の関係）を示す。この関係線図によれば、擬保磁力Ｈｃ＊は変形応力σの増加と共に増加することが分かる。従って、この関係から材料の経年劣化を定量的に評価することができる。
【００７４】
しかも、上記図２７に示す関係線図によれば、小さな磁界により計測して得られた関係から、測定対象の材料についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により特定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値における擬保磁力Ｈｃ＊の値を得れば、これにより、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることもできる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価することができることを意味する。
【００７５】
また、図２８に、図２５に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝１．５［ｇａｕｓｓ］（図２５中破線Ｃ６）における擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と変形応力σとの関係を示す。図２８に示す関係線図を用いることにより、測定対象の擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値を求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができる。それゆえ、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。
【００７６】
ところで、金属疲労が進むに従い、転位密度が高くなる。材料内の磁壁移動も転位密度の増加に伴い動き難くなる。上記擬残留磁束密度Ｂｒ＊は、磁界を最大磁界ＨＭＡＸまで上げた後ゼロにしたときに、磁壁が障害物に阻まれる際に生ずる磁化の大きさである。また擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊は、磁壁が障害物から受ける抵抗力に対応する。それゆえ、擬残留磁束密度Ｂｒ＊も擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊も磁壁移動の際に障害物となる転位などの格子欠陥に関係した量であり、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００７７】
従って、かかる測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係（例えば上記図１９に示す関係）及び擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第９の関係（例えば上記図２０に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさ及びその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００７８】
これにより、測定工程で得られた、測定対象の強磁性構造材の擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊および擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値と上記した第８〜第１１の関係を評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００７９】
また、本発明の測定方法では、例えば、上記図４の関係線図と上記図１９の関係線図とから上記図２３の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第８の関係から、前記擬残留磁束密度Ｂｒ＊と前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１０の関係を得て、前記評価工程で、前記第１０の関係から前記測定対象の強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。この方法によれば、先に説明したように、変形応力と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係との間には密接な相関があり、材料の識別も可能である。従って、第１０の関係により、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００８０】
また、本発明の測定方法では、例えば、上記図２３の関係線図から上記図２７の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第１０の関係から、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊における擬保磁力Ｈｃ＊と前記負荷応力σとの関係である第１１の関係を得てこの第１１の関係から前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、以下に説明するように、第１１の関係を示す関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００８１】
即ち、図２９は、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値における擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係（第１１の関係）を示す概念図である。この概念図は、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値における擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係線図（例えば上記図２７に示す関係線図）上に、始点と測定値と亀裂発生点とをプロットしたものである。従って、図２９に例示するように、第１１の関係を示す関係線図に基づいて、測定値と始点及び亀裂発生点との擬保磁力Ｈｃ＊の値の差から、劣化の程度（図２９ではδｉ）と余寿命（図２９ではδｆ）とを図示することができるので、それらδｉ，δｆを用いて経年劣化を容易に評価することができる。
【００８２】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、例えば、上記図１９の関係線図及び上記図２０の関係線図から上記図２５の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第８の関係及び前記第９の関係から、前記磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、前記残留磁束密度Ｂｒ＊における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊との関係である第１２の関係を得て、前記評価工程で、前記第１２の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、例えば上記図２５や図２６のような、第１２の関係を示す関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００８３】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、例えば、上記図２５の関係線図から図２８の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第８の関係及び前記第９の関係または前記第１２の関係から、所定の値の前記残留磁束密度Ｂｒ＊における前記擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と前記負荷応力σとの関係である第１３の関係を得て、前記評価工程で、前記第１３の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、第１３の関係を例示する上記図２８のような関係線図に基づいて、先に説明したように、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできるとともに、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。従って、測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００８４】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲと前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲとの値であっても良い。
【００８５】
この発明の測定方法においても先の発明の測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。
【００８６】
かかる測定方法による作用及び効果を、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【００８７】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬レマネンス損失ＷＲ（上記図１０参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示し、図３０に、擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１４の関係）についての応力依存性を示す。図３０中の負荷応力σの値は、先の図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図３０では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００８８】
なお、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から５０［Ｏｅ］程度まで段階的に増加させてその都度測定して得たものであるが、２０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定すれば、従来の測定方法よりも経年劣化に関する詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでの測定では最大磁界ＨＭＡＸの段階を１［Ｏｅ］にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量も多くなることはもちろんである。
【００８９】
図３１は上記図４に示す第１の関係及び図３０に示す第１４の関係から得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１５の関係）を示す説明図である。図３１では、図４と同様に、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００９０】
図３１に示すように、擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は、負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。なお、図３１に示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］での擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は、試料が破断する寸前の関係である。
【００９１】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１５の関係）との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することも可能である。
【００９２】
ところで、上記図２５に示す、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。
【００９３】
即ち、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かる。図３１では、例えば、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図中破線Ｃ７）と擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］（図中破線Ｃ８）との、負荷応力σの変化に応じた擬レマネンス損失ＷＲの変化を比較することによって経年劣化を評価することができる。つまり、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さいところ（図中破線Ｃ７）では負荷応力σが小さいときの擬レマネンス損失ＷＲの変化が大きいことから塑性変形の初期状態の変化に敏感であることが分かる。これに対して、擬保磁力Ｈｃ＊の値が大きいところ（図中破線Ｃ８）では、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さいときよりも負荷応力σが大きいときの擬レマネンス損失ＷＲの変化は大きいことから塑性変形が進んだ状態に対して敏感であることが分かる。
【００９４】
図３２に、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図３１中破線Ｃ７）及び擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］（図３１中破線Ｃ８）における擬レマネンス損失ＷＲと負荷応力（変形応力）σとの関係（第１６の関係）を示す。なお、図３２中、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］については白正方形で示し、擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］については白丸で示す。
【００９５】
上記図３２に示す関係線図によれば、小さな磁界により計測して得られた関係から、測定対象の材料についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬レマネンス損失ＷＲの値を得ることにより、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることができる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００９６】
上記擬保磁力Ｈｃ＊は、上述したように最大磁界ＨＭＡＸになるまでの間で擬磁化率χＨ ＊が最大となる磁界強度Ｈである。また擬レマネンス損失ＷＲは、磁壁移動が非可逆的に起こる場合に、擬残留磁束密度Ｂｒ＊をゼロにするときに仕事が熱エネルギーに変化した量を表す。それゆえ、擬レマネンス損失ＷＲも磁壁移動の障害物となる転位に関係した量であり、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００９７】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（例えば上記図４に示す関係）及び、擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係（例えば上記図３０に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさおよびその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００９８】
これにより、測定工程で得られた、測定対象の強磁性構造材の擬保磁力Ｈｃ＊および擬レマネンス損失ＷＲの値と上記第１の関係及び第１４の関係とを評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００９９】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、例えば、上記図４の関係線図及び上記図３０の関係線図から上記図３１の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第１４の関係から、前記擬レマネンス損失ＷＲと前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１５の関係を得て、前記評価工程で、前記第１５の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、この関係線図に基づいて、測定対象の経年劣化を正確かつ容易に評価することができる。
【０１００】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第１４の関係、または前記第１５の関係から、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬レマネンス損失ＷＲと前記負荷応力σとの関係である第１６の関係を得て、前記評価工程で、前記第１６の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、測定対象のレマネンス損失ＷＲの値を測定により求めることで、例えば、上記図３２に基づき作成した図３３に示すように、経年劣化前の初期状態を表す始点と、亀裂発生時点との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度（図中符号δｉ）や、余寿命（図中符号δｆ）の予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、負荷応力σの値から転位密度の変化を知ることができる。
【０１０１】
なお、上記図１０において説明した、上記擬レマネンス損失ＷＲと先の発明で用いた物理量である擬ヒステリシス損失ＷＦとは、図３４から分かるように相関関係があることが予想されるが、一方を求めることにより他方が求まるものではない。従って、擬レマネンス損失ＷＲと擬ヒステリシス損失ＷＦとの値をそれぞれ求めることにより、経年劣化に対する情報が増えることとなる。
【０１０２】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸにおける前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸにおける前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との値であっても良い。
【０１０３】
なお、本明細書では、先の発明で説明した図１０に示すように、最大磁界ＨＭＡＸにおける基準ヒステリシス・マイナーループの傾きのうち、そのループの傾きの大きいものを擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊としている。
【０１０４】
この発明の測定方法においても、前述した測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。その得られたヒステリシス・マイナーループから、先の発明と同様の擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊及び最大磁界ＨＭＡＸにおける擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊を求め、それらの値をグラフ上にプロットして、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、最大磁界ＨＭＡＸにおける基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係を得る。
【０１０５】
かかる測定方法についても、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【０１０６】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示し、図３５に、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１７の関係）についての応力依存性を示す。図３５中の負荷応力σの値は、先の図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図３５では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【０１０７】
なお、ここでのヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から４０［Ｏｅ］程度まで段階的に増加させその都度測定して得られたものである。しかし、本発明の測定方法によれば、１５［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定することにより、経年劣化に関する十分詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでは最大磁界ＨＭＡＸの段階を１［Ｏｅ］にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量が多くなるのはもちろんのことである。
【０１０８】
さらに、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第１７の関係から、前記擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１８の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、以下で説明するように、従来の経年劣化の測定よりもさらに詳細な評価を行なうことができる。
【０１０９】
図３６は、上記図４に示す擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、図３５に示す擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１７の関係）とから得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１７の関係）を示す説明図である。図３６でも、上記図４及び図３５と同様に、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。なお、図３６の下向き黒三角で示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］は試料が破断する寸前の関係を示している。また、図３６では、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の値が０〜１８×１０−３［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］の範囲で取っている。
【０１１０】
図３６に示すように、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係は、負荷応力（変形応力）σの増加とともに変化する。この図から、負荷応力（内部応力）σと擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係の間には密接な関係があることが分かる。
【０１１１】
従来の経年劣化の指標は保磁力Ｈｃによって行なわれているところ、本発明では、保磁力Ｈｃが殆ど変化しなくても、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係が変化する場合がある。従って、従来の経年劣化の測定方法では一つの点（保磁力Ｈｃの値）で劣化状態を評価するのに対し、本発明の経年劣化の測定方法では、保磁力Ｈｃの値が一定である場合においても擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係の変化により描かれる点の集合体である線により評価することができるから、従来の経年劣化の測定よりもさらに詳細な評価を行なうことができる。
【０１１２】
しかも、その他の強磁性構造材に対しても擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係は転位密度の増加により同じように変化することが本願発明者の研究により確かめられた。また、鉄鋼材料の結晶粒の大きさ、析出物、微量添加元素などによっても変化することも確かめられた。
【０１１３】
ところで、上記図３６に示す、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。すなわち、例えば、図３６では、磁界強度Ｈを、擬保磁力Ｈｃ＊＝１５［Ｏｅ］まで加えて求められた関係であるが、擬保磁力Ｈｃ＊＝６［Ｏｅ］以下での、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係からでも、経年劣化の評価を十分に行なうことができる。このことは計測時に小さな磁界による計測でも十分に経年劣化を評価することができることを意味する。
【０１１４】
なお、上記測定方法では、亀裂が発生する前段階での転位密度およびその分布の変化を非破壊的に検査するに際して、変形応力（負荷応力）を変数に取っているが、この変形応力と転位密度との間には密接な相関があることが従来から分かっている。つまり、一般に変形の初期では応力と転位密度とは比例し、変形の中期及び後期では応力は転位密度の平方根に比例する。従って、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係から転位密度の変化を知ることができる。この変形応力は上述したように内部応力と置き換えることも可能であり、また材料内部では局所的に転位密度が最大に達したときに亀裂が発生し破壊に至る。よって、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係から亀裂発生時又は破壊時を予測することができる。
【０１１５】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第１７の関係、または前記第１８の関係から、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と前記負荷応力σとの関係である第１９の関係を得て、前記評価工程で、前記第１９の関係から、前記強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、以下に説明するように、第１９の関係を示す関係線図に基づいて測定対象の経年劣化を、感度良く正確かつ容易に評価することができる。
【０１１６】
即ち、図３７は、上記図３６において、擬保磁力Ｈｃ＊＝４［Ｏｅ］（図３６中破線Ｃ９）での変形応力σと擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係を示す関係線図である。図３７で、塑性変形前の状態（σ＝０［ＭＰａ］）と破壊寸前の状態（σ＝６６３［ＭＰａ］）とを比較すると、擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊は、１×１０−３［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］から６×１０−３［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］に増加していることが分かる。これに対して、図３６の擬保磁力Ｈｃ＊の最大値で示される保磁力（従来のヒステリシスループにより得られる保磁力に相当する）の値は、８．５［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］から１４．２［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］に増加している。このことから、従来から行なわれた測定方法では保磁力の値の増加率が１．７倍程度であるのに対して擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊の値の増加率は６倍程度である。従って、本発明の測定方法による評価値の感度は従来の測定方法において保磁力の値を比較するよりも優れていることがわかる。
【０１１７】
また、図３８は、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係（第１９の関係）を示す概念図である。この概念図は、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係線図（例えば上記図３７に示す関係線図）上に、始点と測定値と亀裂発生点とをプロットしたものである。従って、この図３８に例示するように、第１９の関係を示す関係線図に基づいて、測定値と始点及び亀裂発生点との擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊の値の差から、劣化の程度（図３８ではδｉ）と余寿命（図３８ではδｆ）とを図示することができるので、それらδｉ，δｆを用いて経年劣化を容易に評価することができる。
【０１１８】
なお、本発明において経年劣化の評価に用いた、擬保磁力Ｈｃ＊，擬磁化率の逆数１／χＨ ＊，擬ヒステリシス損失ＷＦ，擬残留磁化率の逆数１／χＲ＊，擬レマネンス損失ＷＲ，擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊はいずれも、転位などの格子欠陥の量に敏感な物理量であるから、従来のヒステリシスループから得られる保磁力等の物理量よりも感度や精度の面でも優れている。それゆえ、上記何れの物理量によっても、より詳細な経年劣化の情報を得ることができる。
【０１１９】
しかも、それら物理量は、上述したように、ヒステリシス・マイナーループから得ることができる。従って、従来から一般的に行われているヒステリシスループを得るための測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要があるのに対して、本発明において行われる測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要がなく、小さな外部磁界でヒステリシス・マイナーループを得ることができる。その上、測定装置を構成する観点からも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なう本発明の測定方法の方が、ヒステリシスループ磁化特性試験を行なう従来の一般的な測定方法よりも、測定装置を簡易に構成することができて有利である。
【０１２０】
また、ヒステリシスループを得るためには、磁化が完全に飽和するまで外部から磁界を加えるため、これにより得られる物理量は外部磁界に依存しない量である。これに対して、本発明の測定方法では、外部磁界の強さの変化に伴い変化するヒステリシス・マイナーループを得る。それゆえ、このヒステリシス・マイナーループから得られる物理量は外部磁界に応じて変化するため、ヒステリシス・マイナーループを測定する際に、反磁界や漏れ磁場の効果を考慮し、内部磁界の絶対値を正確に求める必要がある。しかし、それら物理量の相関関係は、先に述べたように、外部磁界の強さＨは直接入っておらず、材料特有のものである。それゆえ、前記した物理量の相関関係を本発明の非破壊検査に適用する場合には、必ずしも内部磁界の絶対値が必要となるわけではない。
【０１２１】
なお、本発明で用いた物理量である、擬ヒステリシス損失ＷＦ，擬保磁力Ｈｃ＊，擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊，擬残留磁束密度Ｂｒ＊，擬レマネンス損失ＷＲはいずれも材料の特性に関する磁気的な量である。それゆえ、かかる物理量で表される関係は、最大磁界ＨＭＡＸのような外部変数が含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、それら物理量で表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。
【０１２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、実施例によって図面に基づき詳細に説明する。図３９は、この発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第１実施例を示す説明図である。図中符号１は、何らかの材料の劣化が存在している強磁性構造材によって構成された被測定強磁性構造体、２は励磁巻線、３は磁束検出巻線、４はそれらの巻線が巻かれた磁気ヨークであり、ここでは、図３９に示すように、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを直接巻けない形状の被測定強磁性構造体１に対し、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを有する磁気ヨーク４を密着させ、磁気閉回路５を形成する。６は、上記励磁巻線２と磁束検出巻線３とが接続されたヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置であり、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、一般の市販品を用いることができる。また７は、この実施例を実施した結果として、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に表示される、被測定強磁性構造体１のヒステリシス・マイナーループ磁化特性である。
【０１２３】
上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６によれば、励磁巻線２に励磁電流が供給され、このとき磁束検出巻線３に誘起した電圧が、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に導かれて増幅積分され、その結果ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７が得られる。このヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、擬保磁力ＨＣ ＊およびその点での擬磁化率χＨ ＊を求めることができる（上記図３参照）。なお、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、後述するように、擬保磁力Ｈｃ＊，擬磁化率の逆数１／χＨ ＊，擬ヒステリシス損失ＷＦ，擬残留磁化率の逆数１／χＲ＊，擬レマネンス損失ＷＲ，擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊も求めることができる（上記図３及び上記図１０参照）。
【０１２４】
上述した測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７は、被測定強磁性構造体１の内部での３次元的磁路の広がりや反磁界係数の影響による誤差を含んだものである。ゆえに、この誤差を除去したヒステリシス・マイナーループ磁化特性を得るための補正係数を求める必要があるが、この補正係数は、既知の静磁界解析手法を用いた計算機実験あるいは実測定体系を模擬したモックアップ実験により前もって求めておくことができる。
【０１２５】
なお、本実施例では、測定対象の鉄鋼材料を、磁界強度Ｈが飽和磁界強度よりも小さい磁界強度の範囲内である、０〜６０［Ｏｅ］までの間で、最大磁界ＨＭＡＸを１［Ｏｅ］毎に段階的に変化させて測定してその都度上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性７を得た。また、測定対象の鉄鋼材料の種類によっては６０［Ｏｅ］を必要としない。例えば、純鉄では最大磁界ＨＭＡＸを１５［Ｏｅ］までとることで十分である。
【０１２６】
そして、上記のようにして段階的に最大磁界ＨＭＡＸを測定することにより得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、測定対象の鉄鋼材料の経年劣化の評価情報となる物理量の測定値として、ここでは擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を求めることができる。
【０１２７】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ、検査対象と同じ材料のテストピースについて、引張試験を行い応力と歪との関係を得る。その得られた応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力σをテストピースに与えて、磁界強度Ｈが０〜６０［Ｏｅ］の間で、最大磁界ＨＭＡＸを１［Ｏｅ］毎に段階的に変化させて測定してその都度ヒステリシス・マイナーループを得る。このようにして得られたヒステリシス・マイナーループを基準ヒステリシス・マイナーループとして、その磁化特性から、物理量の相関関係として、ここでは、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係である、図４０に示すような第３の関係をプロットして求めておく。
【０１２８】
そして、評価工程で、測定工程で得られた測定対象の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値（物理量の測定値）と上記第３の関係（物理量の相関関係）とを比較することで、経年劣化の状態が定量的に調べられる。なお、図４０では、変形応力σの増加とともに、応力を加える前の初期状態である曲線ａから、曲線ａ→曲線ｂ→曲線ｃ→曲線ｄ→曲線ｅ→曲線ｆ→曲線ｇと関係が変化し、最終的に曲線ｇで破壊する。
【０１２９】
さらに、上記で求めた測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値と、被測定構造体１の初期状態及び亀裂発生時または破壊時の、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を比較するために、図４１に示すように、Ｈｃ＊＝一定（上記図９ではＨｃ＊＝８［Ｏｅ］）での引張応力σと擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を求める。測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を測定値として図中にプロットすることで、経年劣化を受けている被測定強磁性構造体１の内部の実質的な内部応力を求めることができる。
【０１３０】
さらに、図４１でプロットした測定値と、始点（初期状態）及び亀裂発生点との差δを求める。図４１中、δｉは初期状態からの擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の変化を表し、またδｆは亀裂発生までに変化が見込まれる擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を表す。このδｉ，δｆは被測定強磁性構造体の経年による機械強度の劣化の程度を示すパラメータとなることから、強磁性構造体の経年による劣化の程度を非破壊的に測定することができる。ここでのδｉは材料のこれまでに受けた経年劣化の度合いを示すのに対し、δｆは余寿命、即ち、現状から材料に亀裂が発生するまでの期間を示す。
【０１３１】
なお、経年劣化の評価は、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係により示される曲線に基づいて行なわれるべきであるが、特定の擬保磁力Ｈｃ＊における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を評価することもでき、これにより簡便的にしかも定量的に経年劣化を評価することができる。
【０１３２】
ところで、上記図９において、Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］における塑性変形前（σ＝０［ＭＰａ］）と６６３［ＭＰａ］の応力σを加えた後との結果を比較すると、擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値は０．２［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］から２．４［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］に増加している。これに対して保磁力Ｈｃの値は、図７に示すように８．５［Ｏｅ］から１４．２［Ｏｅ］に増加している。このことから、保磁力Ｈｃの増加率は１．７倍であるのに対して擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値の増加率は１２倍であることが分かる。それゆえ、本実施例の評価値の感度は従来の保磁力の値による方法より優れていて、本実施例の測定方法によれば高感度な経年劣化の評価を行なうことができる。
【０１３３】
従って、第１実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法によれば、測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係（物理量の相関関係）を得ることができ、これにより、経年劣化の程度を非破壊的に正確に求めることができる。しかも、経年劣化した材料と、その材料の亀裂発生時または破壊時の状態を比較することから、強磁性構造材の経年劣化の程度及び余寿命を非破壊的に測定することができる。それゆえ、この実施例の測定方法によれば、多結晶の強磁性構造材だけでなく色々な種類の低合金鋼にも適用できることから、原子炉圧力容器等、強磁性構造材で製造される全ての構造物の経年劣化の程度を、亀裂が発生する前段階での転位密度及びその分布の変化から非破壊的に正確に検査でき、なおかつ、小型の磁気ヨークと励磁電源を具える簡単な装置で測定することができる。
【０１３４】
また、上記第１実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法では、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値を以下で説明する、第１変形例から第４変形例までの物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値に変えることができる。
【０１３５】
即ち、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第１変形例は、物理量の相関関係が、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦ（上記図１０参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第５の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、擬保磁力Ｈｃ＊と、対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦとの値である。
【０１３６】
本第１変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬ヒステリシス損失ＷＦ（上記図１０参照）の値を求めることができる。
【０１３７】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬ヒステリシス損失ＷＦの値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程で、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図１６に示すような、擬保磁力Ｈｃ＊を一定にしたときの擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σとの関係（第７の関係）をプロットして求めておく。この第７の関係は、例えば上記図４に示す擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）及び例えば上記図１１，１３に示す擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）、又は例えば図１４，１５に示すヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）から求めることができる。
【０１３８】
そして、評価工程で、測定工程にて、上記対象ヒステリシス・マイナーループから得られた測定対象の擬ヒステリシス損失ＷＦの値と上記第７の関係とを比較するために、例えば上記図１７に示すように、測定対象の擬ヒステリシス損失ＷＦの値を測定値として図中にプロットする。これにより、経年劣化を受けている被測定強磁性構造体１の内部の実質的な内部応力（変形応力）σを求めることができ、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１３９】
なお、本第１変形例では、評価工程で、第７の関係の関係を求めているが、これに変えて、第１の関係と前記第５の関係又はこれらの関係から求めた第６の関係に基づき、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬ヒステリシス損失ＷＦの値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１４０】
また、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第２変形例は、物理量の相関関係が、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係、擬残留磁束密度Ｂｒ＊（上記図１８参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係および、残留磁束密度Ｂｒ＊における上記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第９の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、擬保磁力Ｈｃ＊と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、その擬残留磁束密度Ｂｒ＊における上記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値である。
【０１４１】
本第２変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊（上記図１８参照）及び擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値を求めることができる。
【０１４２】
なお、測定対象の本変形例の物理量の測定値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図４に示すような擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、例えば上記図１９，２１に示すような、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）と、例えば上記図２０，２２に示すような、擬残留磁化率χＲ ＊（上記図１８参照）の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）とをプロットして求めておく。
【０１４３】
そして、評価工程で、上記第１の関係、第８の関係及び第９の関係に基づいて、測定工程で対象ヒステリシス・マイナーループより得られた測定対象の擬保磁力Ｈｃ＊と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊との値から、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。低合金鋼Ａ５３３Ｂについては、例えば、上記図４及び図１９、２０の関係線図と測定値とを比較することにより、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。また、多結晶純鉄については、上記図１２及び図２１、２２の関係線図と測定値とを比較することにより、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１４４】
なお、本第２変形例では、評価工程で、第１の関係、第８の関係及び第９の関係に基づいて経年劣化を評価しているが、これに変えて、第１の関係と第８の関係から求めた、例えば上記図２３，２４に示す擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）に基づいて、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１４５】
さらに、第１０の関係から、例えば上記図２７に示す、擬残留磁束密度Ｂｒ＊が一定のときの擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係（第１１の関係）を求め、これにより経年劣化を評価することもできる。
【０１４６】
また、第８の関係及び第９の関係から、例えば上記図２５，図２６に示す擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊との関係（第１２の関係）を求め、これにより経年劣化を評価することもできる。さらに、第８の関係及び第９の関係又は第１２の関係から、例えば上記図２８に示す、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊における擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と負荷応力σとの関係である第１３の関係を求め、これにより経年劣化を評価することもできる。
【０１４７】
また、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第３変形例は、物理量の相関関係が、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、上記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲ（上記図１０参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、擬保磁力Ｈｃ＊と、上記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲとの値である。
【０１４８】
本第３変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬レマネンス損失ＷＲ（上記図１０参照）の値を求めることができる。
【０１４９】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬レマネンス損失ＷＲの値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図４に示すような、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、例えば上記図３０に示すような、擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１４の関係）とをプロットして求めておく。
【０１５０】
そして、評価工程で、上記第１の関係及び第１４の関係に基づいて、測定工程で対象ヒステリシス・マイナーループより得られた測定対象の擬保磁力Ｈｃ＊と擬レマネンス損失ＷＲとの値から、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１５１】
なお、本第３変形例では、評価工程で、第１の関係及び第１４の関係の関係を求めているが、これに変えて、第１の関係と前記第１４の関係から求めた、例えば上記図３１に示す擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１５の関係に基づいて、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬レマネンス損失ＷＲの値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。さらに、第１の関係及び第１４の関係、または第１５の関係から、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊における擬レマネンス損失ＷＲと負荷応力σとの関係である第１６の関係（上記図３２，図３３参照）を求め、この関係から金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１５２】
また、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第４変形例は、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、最大磁界ＨＭＡＸにおける上記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、最大磁界ＨＭＡＸのときの磁擬保磁力Ｈｃ＊と、最大磁界ＨＭＡＸにおける上記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との値である。
【０１５３】
本第４変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、擬保磁力Ｈｃ＊及び擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊（上記図１８参照）の逆数１／χＭＡＸ ＊の値を求めることができる。
【０１５４】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊（上記図１８参照）の逆数１／χＭＡＸ ＊の値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図４に示すような擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）及び、例えば上記図３５に示すような、最大磁界ＨＭＡＸと擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係（第１７の関係）をプロットして求めておく。
【０１５５】
そして、評価工程で、上記第１の関係及び第１７の関係に基づいて、測定工程で対象ヒステリシス・マイナーループより得られた測定対象の測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の値から、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１５６】
なお、本第４変形例では、評価工程で、第１の関係及び第１７の関係の関係を求めているが、これに変えて、第１の関係と第１７の関係から求めた、例えば上記図３６に示すような擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１８の関係）に基づき、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。さらに、第１の関係及び第１７の関係、または第１８の関係から、例えば上記図３７，図３８に示すような、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊における擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係である第１９の関係を求め、この関係から金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１５７】
図４２は、この発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第２実施例を示す説明図である。この実施例では、第１実施例と異なり、何らかの経年劣化を受けている被測定強磁性構造体１が、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを直接巻ける形状を有していることから、その被測定構造体１に、励磁巻線２と磁束検出巻線３とが直接巻かれている。ここでも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、先の第１実施例と同様に、一般の市販品を用いることができる。そのヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、この実施例を実施した結果として、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性７が表示される。
【０１５８】
この実施例では、先の第１実施例と同様にして、測定工程で、測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を求め、評価情報取得工程で、あらかじめ、被測定強磁性構造体１と同種の材料のテストピースについて擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係（第３の関係）を求めておき、評価工程で、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値と評価情報取得工程で求めた第３の関係とを比較することにより、材料の実質的な経年劣化の程度を評価できる。
【０１５９】
なお、上記第１実施例において示した、第１変形例から第４変形例までの物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値は、本第２実施例の測定方法においても適用できることはもちろんである。
【０１６０】
従って、第２実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法によれば、先の第１実施例と同様に強磁性構造体の経年劣化を感度良く非破壊的に測定でき、しかも磁気ヨークを使用しなくても済むことから、測定装置の単純化及び軽量化を図ることができる。
【０１６１】
ここで、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法における上記実施例で経年劣化の評価を行なった関係の番号と、ヒステリシス・マイナーループから得られた物理量の関係との対応を表２に示す。
【０１６２】
【表２】
【０１６３】
上記実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法において経年劣化の評価に用いた、上記表２に示す物理量である、擬保磁力Ｈｃ＊、擬磁化率χＨ ＊、擬ヒステリシス損失ＷＦ、擬残留磁束密度Ｂｒ＊、擬残留磁化率χＲ ＊、擬レマネンス損失ＷＲおよびχＭＡＸ ＊は何れも、転位などの格子欠陥の量に敏感な物理量であり、従来のヒステリシスループから得られる保磁力等の物理量よりも感度や精度の面でも優れている。従って、上記何れの物理量によっても、より詳細な経年劣化の情報を得ることができる。
【０１６４】
しかも、それら物理量は、上述したように、ヒステリシス・マイナーループから得ることができる。従って、従来から一般的に行われているヒステリシスループを得るための測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要があるのに対して、本発明において行われる測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要がなく、小さな外部磁界でヒステリシス・マイナーループを得ることができる。その上、測定装置を構成する観点からも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なう本発明の測定方法の方が、ヒステリシスループ磁化特性試験を行なう従来の一般的な測定方法よりも、測定装置を簡易に構成することができて有利である。
【０１６５】
従って、上記第１実施例及び第２実施例の測定方法によれば、原子炉圧力容器等の被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測し得て、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【０１６６】
なお、ヒステリシスループを得るためには、磁化が完全に飽和するまで外部から磁界を加えるため、これにより得られる物理量は外部磁界に依存しない量である。これに対して、本発明の測定方法では、外部磁界の強さの変化に伴い変化するヒステリシス・マイナーループを得る。従って、これにより得られる物理量（測定量）は外部磁界に応じて変化するため、ヒステリシス・マイナーループを測定する際に、反磁界や漏れ磁場の効果を考慮し、内部磁界の値を正確に求める必要がある。しかし、それら物理量の相関関係は、先に述べたように、外部磁界の強さＨは直接入っておらず、材料特有のものである。それゆえ、本発明の非破壊検査に適用する場合には、必ずしも内部磁界の絶対値が必要となるわけではない。
【０１６７】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではない。例えば上記実施例では構造体について測定したが、構造体用の構造材料についても測定し得ることは言うまでもない。また、本願発明者が発明した帯磁率係数ｃによる測定方法（特許第１５８１８２号）と、保磁力と磁化率との比による測定方法（特許第３３００８１０号）と、本願発明の擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊による測定方法とを組み合わせても良い。このようにすれば、強磁性構造材の経年劣化のより一層正確な情報を得ることができる。
【０１６８】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法に適用できる、ヒステリシス・マイナーループから得られる物理量の相関関係及びそれらの組合せと測定工程で得られる物理量の測定値とは、上記実施例に示したものに限定されるものではなく、適宜変更できるのはもちろんである。さらに、本明細書では、強磁性鋼材として低合金鋼Ａ５３３Ｂや多結晶純鉄を用いた場合について説明したが、これらの材料以外の強磁性構造材にも本発明の測定方法を適用することができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は引張変形を加えた試料の形状を示す斜視図であり、（ｂ）はヒステリシス・マイナーループ磁化特性を測定した際の試料の形状を示す斜視図である。
【図２】低合金鋼Ａ５３３Ｂの引張試験を行なって得られた応力−ひずみ特性を例示する説明図である。
【図３】ヒステリシス・マイナーループから得られる、最大磁界ＨＭＡＸ、擬保磁力Ｈｃ＊及びその擬保磁力Ｈｃ＊における擬磁化率χＨ ＊を例示する説明図である。
【図４】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、応力負荷を加える前および加えた後のヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られた擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係を例示する説明図である。
【図５】応力負荷後の低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験から得られた擬保磁力Ｈｃ＊における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係を例示する説明図である。
【図６】負荷応力（変形応力）σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］を加えた低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を例示する説明図である。
【図７】上記図６に示す説明図の部分拡大図である。
【図８】平均結晶粒径３７［μｍ］の純鉄に塑性変形を加えた時の擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を例示する説明図である。
【図９】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬保磁力ＨＣ ＊＝８［Ｏｅ］における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と変形応力σとの関係を例示する説明図である。
【図１０】ヒステリシス・マイナーループから得られる、擬ヒステリシス損失ＷＦ、擬レマネンス損失ＷＲ及び擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊を例示する説明図である。
【図１１】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１２】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について、擬保磁力Ｈｃ＊と磁界強度Ｈの最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１３】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）の変形応力依存性を例示する説明図である。
【図１４】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１５】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１６】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］および擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］における、擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σ［ＭＰａ］との関係（第７の関係）を例示する説明図である。
【図１７】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σ［ＭＰａ］との関係（第７の関係）を示す関係線図において、劣化の程度および余寿命の評価を説明するための説明図である。
【図１８】ヒステリシス・マイナーループから得られる、擬残留磁束密度Ｂｒ＊および擬残留磁化率χＲ ＊を例示する説明図である。
【図１９】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２０】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２１】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２２】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２３】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を例示する説明図である。
【図２４】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を例示する説明図である。
【図２５】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１１の関係）を例示する説明図である。
【図２６】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１１の関係）を例示する説明図である。
【図２７】上記図２３に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝６［ｇａｕｓｓ］における擬保磁力Ｈｃ＊と変形応力σとの関係を例示する説明図である。
【図２８】上記図２５に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝１．５［ｇａｕｓｓ］における擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と変形応力σとの関係を示す説明図である。
【図２９】所定の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値（擬残留磁束密度Ｂｒ＊＝一定）における擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係（第１１の関係）を示す概念図である。
【図３０】擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１４の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図３１】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１５の関係）を例示する説明図である。
【図３２】擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］及び擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］における擬レマネンス損失ＷＲと負荷応力（変形応力）σとの関係（第１６の関係）を例示する関係線図である。
【図３３】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における前記擬レマネンス損失ＷＲと前記負荷応力σとの関係（第１６の関係）において、劣化の程度および余寿命の評価を説明するための説明図である。
【図３４】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬レマネンス損失ＷＲと擬ヒステリシス損失ＷＦとの相関関係を例示する説明図である。
【図３５】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１７の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図３６】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１８の関係）を例示する説明図である。
【図３７】上記図３６において図中破線Ｃ９に示す擬保磁力Ｈｃ＊＝４［Ｏｅ］での変形応力σと擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係を示す関係線図である。
【図３８】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係（第１９の関係）を示す概念図である。
【図３９】本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第１実施例を示す説明図である。
【図４０】上記第１実施例において、擬保磁力ＨＣ ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係である第３の関係を例示する関係線図である。
【図４１】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と変形応力σとの関係を示す説明図である。
【図４２】本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第２実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 被測定強磁性構造体
２ 励磁巻線
３ 磁束検出巻線
４ 磁気ヨーク
５ 磁気閉回路
６ ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置
７ ヒステリシス・マイナーループ磁化特性
【発明の属する技術分野】
この発明は、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年による材料強度劣化を非破壊的に測定し、定量的に求める方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な非破壊検査方法は全て、亀裂の発生とその進展を調べることを目的としていた。その結果、現在の非破壊検査方法の発展の方向は、できる限り小さい亀裂の発生を発見することにあり、かかる従来の非破壊検査方法では、亀裂が発生する前の段階での非破壊検査は行なうことができなかった。
【０００３】
ところで、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化による材料強度を非破壊的に測定する方法として従来から、測定対象の強磁性構造材または強磁性構造体の保磁力および飽和磁化領域における磁化率を測定する方法が知られている。
【０００４】
しかし上記従来の方法では、飽和するまで磁化するのにその材料の保磁力よりも遥かに大きな磁界を必要とすることから、大型の磁気ヨークを用いて励磁巻線に大きな励磁電流を流さなければならなかった。それゆえ測定装置の大型化やコストが嵩むという問題点があった。
【０００５】
そこで本願発明者は、上記問題点を解決するために、被測定対象の強磁性構造材または強磁性構造体についての、帯磁率（磁化率）χｃ及び磁界強度Ｈから得られる帯磁率係数（磁化率の係数）ｃ（＝χｃ Ｈ３）と応力σとの関係から経年劣化を測定する方法（例えば、特許文献１参照）や、保磁力と磁化率との比と、保磁力との関係から材料の経年劣化を測定する方法（例えば、特許文献２参照）を提案した。
【０００６】
【特許文献１】
特許第１５８１８２号公報
【特許文献２】
特許第３３００８１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる被測定対象の強磁性構造材料等の保磁力及び帯磁率係数ｃを測定する方法では、経年劣化のより詳細な情報を得ることはできなかった。なぜならば、ヒステリシスループから得られる保磁力及び保磁力と磁化率との比はともに、材料に印加する磁界強度の最大値が飽和磁界強度に達して、強磁性構造材料内部の磁壁が最も移動し易くなった状態においてその磁壁の移動の際に格子欠陥から磁壁が受ける最大の力により現れる情報であり、帯磁率係数ｃも限られた範囲での磁界による情報であって、これらは経年劣化の一部分の情報にすぎないからである。それゆえ、保磁力によって、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの最大値から経年劣化の情報を得ることは出来ても、そのポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることは出来なかった。従って、上記従来技術のいずれの方法によっても、材料内部の個々の欠陥の形態を識別することは困難であるという問題点があった。
【０００８】
しかも、保磁力と磁化率との比により経年劣化を評価する場合、それら磁気的物理量を求めるためには保磁力以上の比較的大きな磁界強度が必要である。また、帯磁率係数ｃにより経年劣化を評価する方法では、より正確に経年劣化を評価するためには理想的なヒステリシスループを求めることが望ましく、磁界強度の最大値をさらに低くすることは困難であった。従って、上記従来技術のいずれの方法によっても、より低い磁界強度での測定により正確かつ詳細な情報を得ることは困難であるという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とをより詳しく計測し、より小さい磁界強度での測定により、材料の経年劣化をより正確かつ総合的に評価することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、強磁性構造材の経年劣化を非破壊で定量的に測定する方法において、あらかじめ、測定対象の強磁性構造材と同種の強磁性材料について、引張試験を行い応力と歪との関係を得て、前記同種の強磁性材料に、前記応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力σを与えて測定した基準ヒステリシス・マイナーループから、前記強磁性構造材の経年劣化の評価情報となる物理量の相関関係を得る評価情報取得工程と、前記測定対象の強磁性構造材について測定にて対象ヒステリシス・マイナーループを得て、前記対象ヒステリシス・マイナーループから、前記物理量の測定値を得る測定工程と、前記評価情報取得工程で得た前記物理量の相関関係に基づいて、前記測定工程で得られた前記物理量の測定値から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価する評価工程と、を具えてなり、前記各ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい前記磁界強度Ｈの範囲内で、材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸを段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度Ｂを測定することにより得られた前記磁界強度Ｈと前記磁束密度Ｂとの関係から、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸごとに得るものである。
【００１１】
上記本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法によれば、ヒステリシス・マイナーループから得られる物理量が、後述するように、いずれも転位などの格子欠陥の量に敏感な物理量であり、従来のヒステリシスループから得られる保磁力等の物理量よりも感度や精度の面で優れている。例えば、ヒステリシス・マイナーループから得られる物理量の相関関係である、保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊とは、後述するように、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を求めることができる。従って、かかる物理量の相関関係から、経年劣化のより詳細な情報を得ることができ、材料内部の個々の欠陥の形態を識別することができる。
【００１２】
しかも、ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい磁界強度Ｈの範囲内で、材料に印加する磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸを段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度Ｂを測定することにより得られた磁界強度Ｈと磁束密度Ｂとの関係から、磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸごとに得るものである。従って、本発明の測定方法によれば、より低い磁界強度での測定により、強磁性構造材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とをより詳しく計測し得て、材料の経年劣化を、より詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００１３】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第２の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊との値であっても良い。
【００１４】
ここで、本発明の測定方法における作用及び効果を実際に行なった試験データに基づき説明する。鉄鋼材料の機械的性質と磁気的性質の相関関係を明らかにするため、原子炉圧力容器の材料である低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料と平均結晶粒径３７［μｍ］の多結晶純鉄のそれぞれについて、引張試験を行なった後に、後述するヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なった。図１（ａ）は、引張試験に用いた試料の形状を示し、図１（ｂ）はヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験に用いた試料の形状を示す。また表１は、試験に用いた低合金鋼Ａ５３３Ｂの化学組成を示す。そして図２は引張試験の試験データより得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの応力―ひずみ曲線を示す。引張試験を行なった結果、ここでの試料は、負荷応力σを６６３［ＭＰａ］よりも大きくしたときに破断した。
【００１５】
【表１】
なお、上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験とは、材料に印加する磁界強度Ｈの最大値（以下、「最大磁界」という。）ＨＭＡＸが飽和磁化よりも小さな磁界（保磁力の２倍程度の磁界強度）を材料に加えて測定することにより、例えば図３に示すような、ヒステリシスループに相当する曲線（以下、「ヒステリシス・マイナーループ」という。）を得るために行なう試験をいう。このヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験は、本願発明者が、一般的に磁界を飽和する（保磁力の数倍〜十倍程度の磁界強度）まで加えて測定することによりヒステリシスループを得るために行なうヒステリシス磁化特性試験と区別するために便宜的に用いたものである。また本明細書では、ヒステリシスループから求められる保磁力および磁化率との区別のため、ヒステリシス・マイナーループにおいて、保磁力に相当するもの、即ち、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値を擬保磁力Ｈｃ＊といい、磁化率に相当するもの、即ち、擬保磁力Ｈｃ＊におけるヒステリシス・マイナーループの傾きを擬磁化率χＨ ＊（＝ΔＢ／ΔＨ）という（図３参照）。擬保磁力及び擬磁化率は、磁界強度Ｈの関数で磁界強度Ｈが十分大きい場合はそれぞれ保磁力、磁化率と一致する。
【００１７】
そして、先に行なった引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界ＨＭＡＸを段階的に変化させて上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。
【００１８】
図４及び図５は、低合金鋼Ａ５３３Ｂについてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験で得られた、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）および、応力を加えた後（σ＝５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］）の、材料の変形に伴うヒステリシス・マイナーループ磁化特性の変化である。ここで、図４は、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係についての変形応力依存性を示し、図５は、擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係についての変形応力依存性を示す。また、上記負荷応力σの値は、先に引張試験を行った結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図４及び図５では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００１９】
なお、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から６０［Ｏｅ］程度までの間で段階的に増加させてその都度測定して得たものであるが、材料によっては最大磁界ＨＭＡＸを１０［Ｏｅ］程度にしても良い。特に、原子炉圧力容器の場合、従来の測定方法では５０〜１００［Ｏｅ］程度の磁界強度Ｈが必要であるところ、本発明の測定方法によれば、経年劣化の正確かつ詳細な情報を得るためには６０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸが望ましいことが分かった。しかし、この場合でも、２０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定すれば、従来の測定方法よりも経年劣化に関する詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでは最大磁界ＨＭＡＸの増加幅を１［Ｏｅ］にして測定したが、最大磁界ＨＭＡＸの増加幅をさらに小さくして測定するとそれだけ情報量が多くなることはもちろんである。
【００２０】
図６は、図４及び図５に示す関係から得られた擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を示す説明図である。図７は、図６に示す関係を、擬磁化率の逆数１／χＨ ＊が０〜４［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ（エルステッド／ガウス）］の範囲で拡大して示す拡大図である。なお、図６及び図７も、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００２１】
図６及び図７に示すように、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係は、負荷応力（変形応力）σの増加とともに変化することが分かる。なお、図６及び図７中、応力負荷６６３［ＭＰａ］での擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係は、試料が破断する寸前の関係である。また図７に示すように、各負荷応力σについての曲線の最大磁界ＨＭＡＸを最も大きくしたとき（ここでは最大磁界ＨＭＡＸを６０［Ｏｅ］にしたとき）の値（曲線の先端部）を結ぶと同じ種類の合金は１つの直線Ｘ−Ｙ上にのることも分かる。
【００２２】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。
【００２３】
なお、低合金鋼Ａ５３３Ｂ以外の強磁性構造材についても、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係は転位密度の増加により上記低合金鋼Ａ５３３Ｂと同じように変化し、また、鉄鋼材料の結晶粒の大きさ、析出物、微量添加元素などによっても変化することが判明した。
【００２４】
一方、図８は、平均結晶粒径３７［μｍ］の純鉄について引張試験およびヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られた、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係についての変形応力依存性を示す。ここでの負荷応力σの値は、引張試験の結果に基づいて、０［ＭＰａ］及び２８３〜３３０［ＭＰａ］の範囲で設定し、図８では、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３２６，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，アスタリスク，バツ印でそれぞれプロットしている。なお、ここでは最大磁界ＨＭＡＸを１５［Ｏｅ］で測定している。
【００２５】
図８に示すように、各負荷応力σの曲線の、最大磁界ＨＭＡＸを大きくしたとき（ここでは最大磁界ＨＭＡＸを１５［Ｏｅ］にしたとき）の値（曲線の先端部）を結ぶと、粒径の大きさが同じ合金も１つの直線Ｘ−Ｙ上にのることが分かる。また、先に低合金鋼Ａ５３３Ｂの場合で説明したように、図８からも、同じ種類の材料の、最大磁界ＨＭＡＸを大きくしたときの値を結ぶと、直線Ｘ−Ｙ上にのることが分かる。
【００２６】
しかも、図８に示す純鉄のデータと先に図７に示した低合金鋼Ａ５３３Ｂのデータとは、別の傾向を持ち、別の直線、即ち、傾き及び横軸（擬保磁力Ｈｃ＊の座標軸）の交点Ｙの異なる直線Ｘ−Ｙが得られることも分かる。さらにこのことについて詳細に調べてみたところ、交点Ｙでの擬磁力Ｈｃ＊の値は結晶粒径の大きさが小さいほど大きい値となることが判明した。従って、この結果を利用することにより、異なった結晶粒径や析出物をもつ材料の分類もできる。
【００２７】
なお、上記測定方法では、亀裂が発生する前段階での転位密度およびその分布の変化を非破壊的に検査するに際して、負荷応力σ、即ち、変形応力を変数に取っているが、この変形応力と転位密度との間には密接な相関があることが従来から分かっている。つまり、一般に変形の初期では応力と転位密度とは比例し、変形の中期及び後期では応力は転位密度の平方根に比例する。そして、局所的に転位密度が最大に達し亀裂が発生し、破壊に至る。従って、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係における変形応力依存性から転位密度の変化を知ることができる。
【００２８】
また、上記図７や図８に示した、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。
【００２９】
即ち、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かる。例えば図６及び図７は、６０［Ｏｅ］まで最大磁界ＨＭＡＸを加えて求められた関係であるが、２０［Ｏｅ］までの最大磁界ＨＭＡＸでも、擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］以下での、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係（例えば、図６では破線Ｃ１の左側の部分、図７では一点鎖線Ｃ２の左側の部分）が得られ、この関係から、材料の経年劣化の評価を十分に行なうことができる。
【００３０】
さらに、図９は、図６，図７の関係から得られた、擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］（図６では破線Ｃ１，図７では一点鎖線Ｃ２）における変形応力σ［ＭＰａ］と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を示す説明図である。この図９に示す関係線図によれば、小さな磁界により計測して得られた関係から、測定対象の材料についてマイナーループ磁化特性試験により測定を行なって、擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を得れば、これにより、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることもできる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００３１】
ところで、ヒステリシスループにおいて、磁化率の逆数は材料内の磁壁の移動のしにくさを表し、保磁力はその磁化率において磁壁が運動を始める閾値を表し、その磁壁移動のポテンシャルエネルギーは転位、結晶粒界、析出物、その他の格子欠陥により作られることが知られている。これに対して、本発明における擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊とは、ヒステリシスループにおける保磁力Ｈｃと磁化率とにそれぞれ対応することが本願発明者により確かめられた。それゆえ、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像をとらえることができる。
【００３２】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（例えば上記図４に示す関係）及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第２の関係（例えば上記図５に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさ及びその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００３３】
これにより、測定工程で得られた、測定対象の強磁性構造材の擬保磁力Ｈｃ＊および擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値と上記第１の関係及び第２の関係とを評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。しかも、評価情報取得工程及び測定工程では、保磁力の２倍程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定して得たマイナーループから擬保磁力及び擬磁化率χＨ ＊を求めることができるから、より低い磁界強度で測定を行なうことができる。
【００３４】
従って、これまでの方法ではヒステリシスループを求める際に比較的大きな磁界５０〜１００［Ｏｅ］が必要であったが、本発明によれば２０［Ｏｅ］以下の磁界でも経年劣化に関する十分な情報を得ることが可能である。
【００３５】
また、本発明の測定方法では、例えば上記図７及び図８に示すように、評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第２の関係から、前記擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第３の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、この関係により示される関係線図（例えば図７及び図８に示す曲線）が磁壁移動のポテンシャルエネルギーの形状及び大きさを示すので、この関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００３６】
なお、擬磁化率χＨ ＊及び擬保磁力Ｈｃ＊はどちらも材料の特性に関する磁気的な量であるので、擬磁化率χＨ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊とで表される関係は、最大磁界ＨＭＡＸのような外部変数が含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、擬磁化率χＨ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊とで表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。
【００３７】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第２の関係、または前記第３の関係から、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬磁化率χＨ ＊の逆数１／χＨ ＊と前記負荷応力σとの関係である第４の関係（例えば上記図９に示す関係）を得て、前記評価工程で、前記第４の関係から、前記強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。
【００３８】
このようにすれば、測定対象の擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を測定により求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での変形応力の値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。
【００３９】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦと前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第５の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦとの値であっても良い。
【００４０】
この発明の測定方法においても、前述した測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。なお、本明細書では、図１０に示すように、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積を擬ヒステリシス損失ＷＦ、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積のうち第二象限に位置する部分の面積（図中、右上がりの斜線で示す部分）を後述する擬レマネンス損失ＷＲという。
【００４１】
かかる測定方法による作用及び効果を、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【００４２】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第５の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示し、図１１に、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）の応力依存性を示す。図１１中の負荷応力σの値は、先の図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図１１では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００４３】
また、図１２および図１３は、多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について引張試験およびヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られた、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）および、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）についての変形応力依存性を示す。ここでの負荷応力σの値は、引張試験の結果に基づいて、０［ＭＰａ］及び２８３〜３３０［ＭＰａ］の範囲で設定し、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３２６，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，アスタリスク，バツ印でそれぞれプロットしている。
【００４４】
そして、図１４は、図４に示す第１の関係および図１１に示す第５の関係から得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂについての擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）を示す説明図である。また図１５は、図１２に示す第１の関係および図１３に示す第５の関係から得られた多結晶純鉄についての擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）を示す説明図である。
【００４５】
図１４および図１５に示すように、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）は、負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。なお、図１５に示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］での擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は試料が破断する直前の関係である。
【００４６】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である）と、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。また擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することもできる。
【００４７】
また、上記図１４や図１５に示した、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。
【００４８】
即ち、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かる。図１４では、例えば、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図中破線Ｃ３）と擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］（図中破線Ｃ４）との、負荷応力σの変化に応じた擬ヒステリシス損失ＷＦの変化を比較することによって経年劣化を評価することができる。つまり、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分（図中破線Ｃ３）では、負荷応力σの値が小さいときの擬ヒステリシス損失ＷＦの変化が大きいことから、塑性変形の初期状態の変化に敏感であることが分かる。これに対して、擬保磁力Ｈｃ＊の値が大きい部分（図中破線Ｃ４）では負荷応力σの値が大きいときの擬ヒステリシス損失ＷＦの変化が大きいことから塑性変形が進んだ状態に対して敏感であることが分かる。また、図１５についても同様のことが言える。
【００４９】
さらに図１６には擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図１４の破線Ｃ３）および擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］（図１４の破線Ｃ４）についての、擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σ［ＭＰａ］との関係（第７の関係）を示す。なお、図１６中、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］についての関係は黒四角で示し、また擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］についての関係は白丸で示す。
【００５０】
上記図１６に示す関係線図を用いて、例えば図１７に示すように、予め始点と亀裂発生点とをプロットした擬ヒステリシス損失ＷＦと変形応力（負荷応力）σとの関係線図上に、小さな磁界により計測して得られた測定値（ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験の試験データ）をプロットする。これにより、図１７の関係線図上に、被測定対象の材料の劣化の程度δｉと余寿命δｆとを図示することができる。なお、この関係線図によれば、材料の経年劣化の初期状態の時には、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分（例えば、図１７では、ｈ１＜ｈ２のとき、擬保磁力Ｈｃ＊＝ｈ１［Ｏｅ］）での関係線図を用いた評価によって経年劣化の進行状況である劣化の程度（図１７ではδｉ）を感度良く測定することができる。また、材料の経年劣化がある程度進んだ状態の時には、擬保磁力Ｈｃ＊の値が大きい部分（例えば、図１７では、ｈ１＜ｈ２のとき、擬保磁力Ｈｃ＊＝ｈ２［Ｏｅ］）での関係線図を用いた評価によって、亀裂が発生するまでの余寿命（図１７ではδｆ）を感度良く測定することができる。
【００５１】
それゆえ、評価情報取得工程で、あらかじめ、測定対象の強磁性構造材と同種の強磁性材料についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験で小さな磁界により測定して得られた基準ヒステリシス・マイナーループから、第１の関係（図４参照）及び第５の関係（図１１参照）を得ておき、測定工程で、測定対象の強磁性構造材についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験で小さな磁界により測定して得られた対象ヒステリシス・マイナーループから、所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬ヒステリシス損失ＷＦの値を得ることにより、評価工程で、第１の関係及び第５の関係に基づいて、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることができる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００５２】
ところで、金属疲労が進むに従い、転位密度が高くなる。材料内の磁壁移動も転位密度の増加に伴い動き難くなる。上記擬保磁力Ｈｃ＊は、最大磁界ＨＭＡＸになるまでの間で擬磁化率χＨ ＊が最大となる磁界強度Ｈである。また、擬ヒステリシス損失ＷＦは、磁壁移動が非可逆的に起こるときにその仕事が熱エネルギーに変化した量を示し、磁壁移動の障害物となる転位に関係した量である。それゆえ、上記のようにして最大磁界ＨＭＡＸを変化させて得た、擬保磁力Ｈｃ＊と擬ヒステリシス損失ＷＦとの関係を用いて経年劣化を評価することにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００５３】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（例えば上記図４に示す関係）及び、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第５の関係（例えば上記図１１に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさおよびその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００５４】
それゆえ、測定対象の強磁性構造材の擬保磁力Ｈｃ＊および擬ヒステリシス損失ＷＦの値と上記第１の関係及び第５の関係とで評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００５５】
また、本発明の測定方法では、評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第５の関係から、先に説明したように、前記擬ヒステリシス損失ＷＦと前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第６の関係（例えば上記図１４及び図１５）を得て、前記評価工程で、前記第６の関係から前記測定対象の強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、例えば上記図１２〜１５に示すような関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００５６】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第５の関係、または前記第６の関係から、先に説明したように、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬ヒステリシス損失ＷＦと前記負荷応力σとの関係である第７の関係を得て、前記評価工程で、前記第７の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。
【００５７】
このようにすれば、測定対象の擬レマネンス損失ＷＲの値を測定により求めてその測定値を上記図１７に例示するように関係線図上にプロットすることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での変形応力の値を定量的に求めることができる。従って、経年劣化の進行の程度や寿命予測をより正確に行なうことができる。また、先に説明した情報取得工程により、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。
【００５８】
なお、図１１の関係線図から、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以下で擬ヒステリシス損失ＷＦが負荷応力σの増加と共に減少することが分かる。これは、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以下になると転位密度の増加により障害物のポテンシャルエネルギーが大きくなることから磁壁の移動可能な範囲が狭くなり、その範囲ではエネルギー損失が小さくなるためであると考えられる。一方、図１１の関係線図から、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以上で擬ヒステリシス損失ＷＦが負荷応力σの増加と共に増加することが分かる。これは、最大磁界ＨＭＡＸが４０［Ｏｅ］以上になると磁壁の移動可能な範囲が広くなることから、障害物量の増加によりエネルギー損失が増加するためであると考えられる。
【００５９】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係、前記磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Ｂｒ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第８の関係および、前記残留磁束密度Ｂｒ＊における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第９の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、前記擬残留磁束密度Ｂｒ＊における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである前記擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値であっても良い。
【００６０】
なお、本明細書では、ヒステリシスループから求められる擬残留磁束密度（残留磁化）及び磁化率との区別のため、図１８に示すように、ヒステリシス・マイナーループにおいて、残留磁束密度に相当するもの、即ち、磁界Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値を擬残留磁束密度Ｂｒ＊といい、その擬残留磁束密度Ｂｒ＊における磁化率に相当するもの、即ち、擬残留磁束密度Ｂｒ＊（擬残留密度ＭＲ ＊）におけるヒステリシス・マイナーループの傾きを擬残留磁化率χＲ ＊（＝（ΔＢ／ΔＨ）Ｈ＝ ０， Ｂ＝Ｂｒ＊）という。擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊及び擬残留磁化率χＲ ＊は最大磁界ＨＭＡＸの関数で、最大磁界ＨＭＡＸが十分大きい場合はそれぞれ保磁力、擬残留磁束密度（残留磁化）及び残留磁化率（残留磁束密度における磁化率）と一致する。
【００６１】
この発明の測定方法においても、前述した測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。その得られたヒステリシス・マイナーループから、先の発明と同様の擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊及び擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊を求め、それらの値をグラフ上にプロットして、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係および、残留磁束密度Ｂｒ＊における基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第９の関係をそれぞれ得る。
【００６２】
かかる測定方法による作用及び効果を、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【００６３】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示す。また図１９に、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）についての応力依存性を示し、図２０に、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）についての応力依存性を示す。図１９及び図２０中の負荷応力σの値は、上記図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図１９，図２０では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００６４】
また、図２１，図２２は、多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について引張試験およびヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られた、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）についての応力依存性と、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）についての応力依存性とを示す。ここでの擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性は先に説明した上記図１２に示す関係線図を用いることができる。図２１及び図２２の負荷応力σの値は、引張試験の結果に基づいて、０［ＭＰａ］及び２８３〜３３０［ＭＰａ］の範囲で設定し、図２１では、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。また、図２２では、負荷応力σ＝２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。
【００６５】
なお、ここでのヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から４０［Ｏｅ］程度まで段階的に増加させその都度測定して得られたものである。しかし、本発明の測定方法によれば、２０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定すれば、経年劣化に関する十分詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでは最大磁界ＨＭＡＸの段階を１［Ｏｅ］にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量が多くなるのはもちろんのことである。
【００６６】
図２３は、上記図４に示す擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、図１９に示す擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）とから得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を示す説明図である。また、図２４は、多結晶純鉄の擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を示す説明図である。
【００６７】
図２３及び図２４に示すように、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係は負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。図２３では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。また、図２４では、負荷応力σ＝０，２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。なお、図２３の下向き黒三角で示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］と、図２４のバツ印で示す負荷応力σ＝３３０［ＭＰａ］とは試料が破断する寸前の関係を示している。
【００６８】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することも可能である。
【００６９】
図２５は、図１９及び図２０に示す関係から得られた、低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１２の関係）を示す説明図である。図２６は、多結晶純鉄の擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１２の関係）を示す説明図である。
【００７０】
図２５及び図２６に示すように、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１２の関係）は負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。図２５では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。また、図２６では、負荷応力σ＝２８３，３１１，３１９，３２５，３３０［ＭＰａ］の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角，黒菱形，バツ印でそれぞれプロットしている。ここでは、図２５の下向き黒三角で示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］と、図２６のバツ印で示す負荷応力σ＝３３０［ＭＰａ］とは試料が破断する寸前の関係を示している。
【００７１】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することも可能である。
【００７２】
なお、上記図２３の関係線図全体を測定により求めなくとも、擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かり、経年劣化の評価が可能である。つまり、図２３では、以下で説明するように、例えば、擬残留磁束密度Ｂｒ＊＝６［ｇａｕｓｓ］（図中破線Ｃ５）での負荷応力σの変化に応じた擬保磁力Ｈｃ＊の変化を比較することによって、経年劣化を評価することができる。
【００７３】
図２７に、図２３に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝６［ｇａｕｓｓ］における擬保磁力Ｈｃ＊と変形応力σとの関係（第１１の関係）を示す。この関係線図によれば、擬保磁力Ｈｃ＊は変形応力σの増加と共に増加することが分かる。従って、この関係から材料の経年劣化を定量的に評価することができる。
【００７４】
しかも、上記図２７に示す関係線図によれば、小さな磁界により計測して得られた関係から、測定対象の材料についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により特定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値における擬保磁力Ｈｃ＊の値を得れば、これにより、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることもできる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価することができることを意味する。
【００７５】
また、図２８に、図２５に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝１．５［ｇａｕｓｓ］（図２５中破線Ｃ６）における擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と変形応力σとの関係を示す。図２８に示す関係線図を用いることにより、測定対象の擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値を求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができる。それゆえ、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。
【００７６】
ところで、金属疲労が進むに従い、転位密度が高くなる。材料内の磁壁移動も転位密度の増加に伴い動き難くなる。上記擬残留磁束密度Ｂｒ＊は、磁界を最大磁界ＨＭＡＸまで上げた後ゼロにしたときに、磁壁が障害物に阻まれる際に生ずる磁化の大きさである。また擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊は、磁壁が障害物から受ける抵抗力に対応する。それゆえ、擬残留磁束密度Ｂｒ＊も擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊も磁壁移動の際に障害物となる転位などの格子欠陥に関係した量であり、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００７７】
従って、かかる測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係（例えば上記図１９に示す関係）及び擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第９の関係（例えば上記図２０に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさ及びその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００７８】
これにより、測定工程で得られた、測定対象の強磁性構造材の擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊および擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値と上記した第８〜第１１の関係を評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００７９】
また、本発明の測定方法では、例えば、上記図４の関係線図と上記図１９の関係線図とから上記図２３の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第８の関係から、前記擬残留磁束密度Ｂｒ＊と前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１０の関係を得て、前記評価工程で、前記第１０の関係から前記測定対象の強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。この方法によれば、先に説明したように、変形応力と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係との間には密接な相関があり、材料の識別も可能である。従って、第１０の関係により、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００８０】
また、本発明の測定方法では、例えば、上記図２３の関係線図から上記図２７の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第１０の関係から、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊における擬保磁力Ｈｃ＊と前記負荷応力σとの関係である第１１の関係を得てこの第１１の関係から前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、以下に説明するように、第１１の関係を示す関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００８１】
即ち、図２９は、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値における擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係（第１１の関係）を示す概念図である。この概念図は、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値における擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係線図（例えば上記図２７に示す関係線図）上に、始点と測定値と亀裂発生点とをプロットしたものである。従って、図２９に例示するように、第１１の関係を示す関係線図に基づいて、測定値と始点及び亀裂発生点との擬保磁力Ｈｃ＊の値の差から、劣化の程度（図２９ではδｉ）と余寿命（図２９ではδｆ）とを図示することができるので、それらδｉ，δｆを用いて経年劣化を容易に評価することができる。
【００８２】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、例えば、上記図１９の関係線図及び上記図２０の関係線図から上記図２５の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第８の関係及び前記第９の関係から、前記磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、前記残留磁束密度Ｂｒ＊における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊との関係である第１２の関係を得て、前記評価工程で、前記第１２の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、例えば上記図２５や図２６のような、第１２の関係を示す関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００８３】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、例えば、上記図２５の関係線図から図２８の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第８の関係及び前記第９の関係または前記第１２の関係から、所定の値の前記残留磁束密度Ｂｒ＊における前記擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と前記負荷応力σとの関係である第１３の関係を得て、前記評価工程で、前記第１３の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、第１３の関係を例示する上記図２８のような関係線図に基づいて、先に説明したように、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできるとともに、変形応力の値から転位密度の変化を知ることができる。従って、測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００８４】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲと前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲとの値であっても良い。
【００８５】
この発明の測定方法においても先の発明の測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。
【００８６】
かかる測定方法による作用及び効果を、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【００８７】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬レマネンス損失ＷＲ（上記図１０参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示し、図３０に、擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１４の関係）についての応力依存性を示す。図３０中の負荷応力σの値は、先の図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図３０では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００８８】
なお、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から５０［Ｏｅ］程度まで段階的に増加させてその都度測定して得たものであるが、２０［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定すれば、従来の測定方法よりも経年劣化に関する詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでの測定では最大磁界ＨＭＡＸの段階を１［Ｏｅ］にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量も多くなることはもちろんである。
【００８９】
図３１は上記図４に示す第１の関係及び図３０に示す第１４の関係から得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１５の関係）を示す説明図である。図３１では、図４と同様に、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００９０】
図３１に示すように、擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は、負荷応力σの増加とともに変化することが分かる。なお、図３１に示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］での擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は、試料が破断する寸前の関係である。
【００９１】
このことから、変形応力（内部応力に置き換えることも可能である。）と、擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１５の関係）との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係は材料によっても異なることから、材料を識別することも可能である。
【００９２】
ところで、上記図２５に示す、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。
【００９３】
即ち、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さい部分の比較によっても経年劣化の進行状態が分かる。図３１では、例えば、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図中破線Ｃ７）と擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］（図中破線Ｃ８）との、負荷応力σの変化に応じた擬レマネンス損失ＷＲの変化を比較することによって経年劣化を評価することができる。つまり、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さいところ（図中破線Ｃ７）では負荷応力σが小さいときの擬レマネンス損失ＷＲの変化が大きいことから塑性変形の初期状態の変化に敏感であることが分かる。これに対して、擬保磁力Ｈｃ＊の値が大きいところ（図中破線Ｃ８）では、擬保磁力Ｈｃ＊の値が小さいときよりも負荷応力σが大きいときの擬レマネンス損失ＷＲの変化は大きいことから塑性変形が進んだ状態に対して敏感であることが分かる。
【００９４】
図３２に、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］（図３１中破線Ｃ７）及び擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］（図３１中破線Ｃ８）における擬レマネンス損失ＷＲと負荷応力（変形応力）σとの関係（第１６の関係）を示す。なお、図３２中、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］については白正方形で示し、擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］については白丸で示す。
【００９５】
上記図３２に示す関係線図によれば、小さな磁界により計測して得られた関係から、測定対象の材料についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬レマネンス損失ＷＲの値を得ることにより、経年劣化の程度や転位密度の変化を知ることができる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでも材料の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００９６】
上記擬保磁力Ｈｃ＊は、上述したように最大磁界ＨＭＡＸになるまでの間で擬磁化率χＨ ＊が最大となる磁界強度Ｈである。また擬レマネンス損失ＷＲは、磁壁移動が非可逆的に起こる場合に、擬残留磁束密度Ｂｒ＊をゼロにするときに仕事が熱エネルギーに変化した量を表す。それゆえ、擬レマネンス損失ＷＲも磁壁移動の障害物となる転位に関係した量であり、最大磁界ＨＭＡＸを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００９７】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（例えば上記図４に示す関係）及び、擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係（例えば上記図３０に示す関係）に基づいて、磁壁が受ける力の大きさおよびその分布を求めることができるから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００９８】
これにより、測定工程で得られた、測定対象の強磁性構造材の擬保磁力Ｈｃ＊および擬レマネンス損失ＷＲの値と上記第１の関係及び第１４の関係とを評価することで、その原子炉圧力容器等の測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測することができる。従って、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【００９９】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、例えば、上記図４の関係線図及び上記図３０の関係線図から上記図３１の関係線図を得たように、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第１４の関係から、前記擬レマネンス損失ＷＲと前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１５の関係を得て、前記評価工程で、前記第１５の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、この関係線図に基づいて、測定対象の経年劣化を正確かつ容易に評価することができる。
【０１００】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第１４の関係、または前記第１５の関係から、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬レマネンス損失ＷＲと前記負荷応力σとの関係である第１６の関係を得て、前記評価工程で、前記第１６の関係から、前記強磁性低合金鋼の金属疲労による組織変化の状態を評価しても良い。このようにすれば、測定対象のレマネンス損失ＷＲの値を測定により求めることで、例えば、上記図３２に基づき作成した図３３に示すように、経年劣化前の初期状態を表す始点と、亀裂発生時点との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度（図中符号δｉ）や、余寿命（図中符号δｆ）の予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、負荷応力σの値から転位密度の変化を知ることができる。
【０１０１】
なお、上記図１０において説明した、上記擬レマネンス損失ＷＲと先の発明で用いた物理量である擬ヒステリシス損失ＷＦとは、図３４から分かるように相関関係があることが予想されるが、一方を求めることにより他方が求まるものではない。従って、擬レマネンス損失ＷＲと擬ヒステリシス損失ＷＦとの値をそれぞれ求めることにより、経年劣化に対する情報が増えることとなる。
【０１０２】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法は、前記物理量の相関関係が、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸにおける前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Ｈｃ＊と、前記磁界強度Ｈの最大値ＨＭＡＸにおける前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との値であっても良い。
【０１０３】
なお、本明細書では、先の発明で説明した図１０に示すように、最大磁界ＨＭＡＸにおける基準ヒステリシス・マイナーループの傾きのうち、そのループの傾きの大きいものを擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊としている。
【０１０４】
この発明の測定方法においても、前述した測定方法と同様にして、先に行った引張試験の結果に基づいて所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した材料について、最大磁界を段階的に変化させて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。その得られたヒステリシス・マイナーループから、先の発明と同様の擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊及び最大磁界ＨＭＡＸにおける擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊を求め、それらの値をグラフ上にプロットして、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、最大磁界ＨＭＡＸにおける基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係を得る。
【０１０５】
かかる測定方法についても、前述した低合金鋼Ａ５３３Ｂの試験材料についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なって得られたヒステリシス・マイナーループの試験データを用いて以下に説明する。
【０１０６】
即ち、上記ヒステリシス・マイナーループから、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係（先の発明において図４に示す関係）及び、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係をそれぞれ得る。上記図４に、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）についての応力依存性を示し、図３５に、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１７の関係）についての応力依存性を示す。図３５中の負荷応力σの値は、先の図４と同様に、先に行った引張試験の結果をもとにして、応力を加える前（σ＝０［ＭＰａ］）、破断直前の応力（σ＝６６３［ＭＰａ］）、およびそれらの間の応力（σ＝５５０，５８０［ＭＰａ］）を選んでおり、図３５では、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【０１０７】
なお、ここでのヒステリシス・マイナーループ磁化特性は、最大磁界ＨＭＡＸを０［Ｏｅ］から４０［Ｏｅ］程度まで段階的に増加させその都度測定して得られたものである。しかし、本発明の測定方法によれば、１５［Ｏｅ］程度の最大磁界ＨＭＡＸまで測定することにより、経年劣化に関する十分詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでは最大磁界ＨＭＡＸの段階を１［Ｏｅ］にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量が多くなるのはもちろんのことである。
【０１０８】
さらに、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第１７の関係から、前記擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と前記擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１８の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、以下で説明するように、従来の経年劣化の測定よりもさらに詳細な評価を行なうことができる。
【０１０９】
図３６は、上記図４に示す擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、図３５に示す擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１７の関係）とから得られた低合金鋼Ａ５３３Ｂの擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１７の関係）を示す説明図である。図３６でも、上記図４及び図３５と同様に、負荷応力σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］の順に黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。なお、図３６の下向き黒三角で示す負荷応力σ＝６６３［ＭＰａ］は試料が破断する寸前の関係を示している。また、図３６では、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の値が０〜１８×１０−３［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］の範囲で取っている。
【０１１０】
図３６に示すように、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係は、負荷応力（変形応力）σの増加とともに変化する。この図から、負荷応力（内部応力）σと擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係の間には密接な関係があることが分かる。
【０１１１】
従来の経年劣化の指標は保磁力Ｈｃによって行なわれているところ、本発明では、保磁力Ｈｃが殆ど変化しなくても、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係が変化する場合がある。従って、従来の経年劣化の測定方法では一つの点（保磁力Ｈｃの値）で劣化状態を評価するのに対し、本発明の経年劣化の測定方法では、保磁力Ｈｃの値が一定である場合においても擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係の変化により描かれる点の集合体である線により評価することができるから、従来の経年劣化の測定よりもさらに詳細な評価を行なうことができる。
【０１１２】
しかも、その他の強磁性構造材に対しても擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係は転位密度の増加により同じように変化することが本願発明者の研究により確かめられた。また、鉄鋼材料の結晶粒の大きさ、析出物、微量添加元素などによっても変化することも確かめられた。
【０１１３】
ところで、上記図３６に示す、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係から分かるように、この関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すように経年劣化の評価が可能である。すなわち、例えば、図３６では、磁界強度Ｈを、擬保磁力Ｈｃ＊＝１５［Ｏｅ］まで加えて求められた関係であるが、擬保磁力Ｈｃ＊＝６［Ｏｅ］以下での、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係からでも、経年劣化の評価を十分に行なうことができる。このことは計測時に小さな磁界による計測でも十分に経年劣化を評価することができることを意味する。
【０１１４】
なお、上記測定方法では、亀裂が発生する前段階での転位密度およびその分布の変化を非破壊的に検査するに際して、変形応力（負荷応力）を変数に取っているが、この変形応力と転位密度との間には密接な相関があることが従来から分かっている。つまり、一般に変形の初期では応力と転位密度とは比例し、変形の中期及び後期では応力は転位密度の平方根に比例する。従って、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係から転位密度の変化を知ることができる。この変形応力は上述したように内部応力と置き換えることも可能であり、また材料内部では局所的に転位密度が最大に達したときに亀裂が発生し破壊に至る。よって、擬保磁力Ｈｃ＊と擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の関係から亀裂発生時又は破壊時を予測することができる。
【０１１５】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第１７の関係、または前記第１８の関係から、所定の値の前記擬保磁力Ｈｃ＊における前記擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と前記負荷応力σとの関係である第１９の関係を得て、前記評価工程で、前記第１９の関係から、前記強磁性構造材の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、以下に説明するように、第１９の関係を示す関係線図に基づいて測定対象の経年劣化を、感度良く正確かつ容易に評価することができる。
【０１１６】
即ち、図３７は、上記図３６において、擬保磁力Ｈｃ＊＝４［Ｏｅ］（図３６中破線Ｃ９）での変形応力σと擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係を示す関係線図である。図３７で、塑性変形前の状態（σ＝０［ＭＰａ］）と破壊寸前の状態（σ＝６６３［ＭＰａ］）とを比較すると、擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊は、１×１０−３［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］から６×１０−３［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］に増加していることが分かる。これに対して、図３６の擬保磁力Ｈｃ＊の最大値で示される保磁力（従来のヒステリシスループにより得られる保磁力に相当する）の値は、８．５［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］から１４．２［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］に増加している。このことから、従来から行なわれた測定方法では保磁力の値の増加率が１．７倍程度であるのに対して擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊の値の増加率は６倍程度である。従って、本発明の測定方法による評価値の感度は従来の測定方法において保磁力の値を比較するよりも優れていることがわかる。
【０１１７】
また、図３８は、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係（第１９の関係）を示す概念図である。この概念図は、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊の値における擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係線図（例えば上記図３７に示す関係線図）上に、始点と測定値と亀裂発生点とをプロットしたものである。従って、この図３８に例示するように、第１９の関係を示す関係線図に基づいて、測定値と始点及び亀裂発生点との擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊の値の差から、劣化の程度（図３８ではδｉ）と余寿命（図３８ではδｆ）とを図示することができるので、それらδｉ，δｆを用いて経年劣化を容易に評価することができる。
【０１１８】
なお、本発明において経年劣化の評価に用いた、擬保磁力Ｈｃ＊，擬磁化率の逆数１／χＨ ＊，擬ヒステリシス損失ＷＦ，擬残留磁化率の逆数１／χＲ＊，擬レマネンス損失ＷＲ，擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊はいずれも、転位などの格子欠陥の量に敏感な物理量であるから、従来のヒステリシスループから得られる保磁力等の物理量よりも感度や精度の面でも優れている。それゆえ、上記何れの物理量によっても、より詳細な経年劣化の情報を得ることができる。
【０１１９】
しかも、それら物理量は、上述したように、ヒステリシス・マイナーループから得ることができる。従って、従来から一般的に行われているヒステリシスループを得るための測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要があるのに対して、本発明において行われる測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要がなく、小さな外部磁界でヒステリシス・マイナーループを得ることができる。その上、測定装置を構成する観点からも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なう本発明の測定方法の方が、ヒステリシスループ磁化特性試験を行なう従来の一般的な測定方法よりも、測定装置を簡易に構成することができて有利である。
【０１２０】
また、ヒステリシスループを得るためには、磁化が完全に飽和するまで外部から磁界を加えるため、これにより得られる物理量は外部磁界に依存しない量である。これに対して、本発明の測定方法では、外部磁界の強さの変化に伴い変化するヒステリシス・マイナーループを得る。それゆえ、このヒステリシス・マイナーループから得られる物理量は外部磁界に応じて変化するため、ヒステリシス・マイナーループを測定する際に、反磁界や漏れ磁場の効果を考慮し、内部磁界の絶対値を正確に求める必要がある。しかし、それら物理量の相関関係は、先に述べたように、外部磁界の強さＨは直接入っておらず、材料特有のものである。それゆえ、前記した物理量の相関関係を本発明の非破壊検査に適用する場合には、必ずしも内部磁界の絶対値が必要となるわけではない。
【０１２１】
なお、本発明で用いた物理量である、擬ヒステリシス損失ＷＦ，擬保磁力Ｈｃ＊，擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊，擬残留磁束密度Ｂｒ＊，擬レマネンス損失ＷＲはいずれも材料の特性に関する磁気的な量である。それゆえ、かかる物理量で表される関係は、最大磁界ＨＭＡＸのような外部変数が含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、それら物理量で表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。
【０１２２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、実施例によって図面に基づき詳細に説明する。図３９は、この発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第１実施例を示す説明図である。図中符号１は、何らかの材料の劣化が存在している強磁性構造材によって構成された被測定強磁性構造体、２は励磁巻線、３は磁束検出巻線、４はそれらの巻線が巻かれた磁気ヨークであり、ここでは、図３９に示すように、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを直接巻けない形状の被測定強磁性構造体１に対し、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを有する磁気ヨーク４を密着させ、磁気閉回路５を形成する。６は、上記励磁巻線２と磁束検出巻線３とが接続されたヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置であり、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、一般の市販品を用いることができる。また７は、この実施例を実施した結果として、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に表示される、被測定強磁性構造体１のヒステリシス・マイナーループ磁化特性である。
【０１２３】
上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６によれば、励磁巻線２に励磁電流が供給され、このとき磁束検出巻線３に誘起した電圧が、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に導かれて増幅積分され、その結果ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７が得られる。このヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、擬保磁力ＨＣ ＊およびその点での擬磁化率χＨ ＊を求めることができる（上記図３参照）。なお、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、後述するように、擬保磁力Ｈｃ＊，擬磁化率の逆数１／χＨ ＊，擬ヒステリシス損失ＷＦ，擬残留磁化率の逆数１／χＲ＊，擬レマネンス損失ＷＲ，擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊も求めることができる（上記図３及び上記図１０参照）。
【０１２４】
上述した測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７は、被測定強磁性構造体１の内部での３次元的磁路の広がりや反磁界係数の影響による誤差を含んだものである。ゆえに、この誤差を除去したヒステリシス・マイナーループ磁化特性を得るための補正係数を求める必要があるが、この補正係数は、既知の静磁界解析手法を用いた計算機実験あるいは実測定体系を模擬したモックアップ実験により前もって求めておくことができる。
【０１２５】
なお、本実施例では、測定対象の鉄鋼材料を、磁界強度Ｈが飽和磁界強度よりも小さい磁界強度の範囲内である、０〜６０［Ｏｅ］までの間で、最大磁界ＨＭＡＸを１［Ｏｅ］毎に段階的に変化させて測定してその都度上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性７を得た。また、測定対象の鉄鋼材料の種類によっては６０［Ｏｅ］を必要としない。例えば、純鉄では最大磁界ＨＭＡＸを１５［Ｏｅ］までとることで十分である。
【０１２６】
そして、上記のようにして段階的に最大磁界ＨＭＡＸを測定することにより得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、測定対象の鉄鋼材料の経年劣化の評価情報となる物理量の測定値として、ここでは擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を求めることができる。
【０１２７】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ、検査対象と同じ材料のテストピースについて、引張試験を行い応力と歪との関係を得る。その得られた応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力σをテストピースに与えて、磁界強度Ｈが０〜６０［Ｏｅ］の間で、最大磁界ＨＭＡＸを１［Ｏｅ］毎に段階的に変化させて測定してその都度ヒステリシス・マイナーループを得る。このようにして得られたヒステリシス・マイナーループを基準ヒステリシス・マイナーループとして、その磁化特性から、物理量の相関関係として、ここでは、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係である、図４０に示すような第３の関係をプロットして求めておく。
【０１２８】
そして、評価工程で、測定工程で得られた測定対象の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値（物理量の測定値）と上記第３の関係（物理量の相関関係）とを比較することで、経年劣化の状態が定量的に調べられる。なお、図４０では、変形応力σの増加とともに、応力を加える前の初期状態である曲線ａから、曲線ａ→曲線ｂ→曲線ｃ→曲線ｄ→曲線ｅ→曲線ｆ→曲線ｇと関係が変化し、最終的に曲線ｇで破壊する。
【０１２９】
さらに、上記で求めた測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値と、被測定構造体１の初期状態及び亀裂発生時または破壊時の、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を比較するために、図４１に示すように、Ｈｃ＊＝一定（上記図９ではＨｃ＊＝８［Ｏｅ］）での引張応力σと擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を求める。測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を測定値として図中にプロットすることで、経年劣化を受けている被測定強磁性構造体１の内部の実質的な内部応力を求めることができる。
【０１３０】
さらに、図４１でプロットした測定値と、始点（初期状態）及び亀裂発生点との差δを求める。図４１中、δｉは初期状態からの擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の変化を表し、またδｆは亀裂発生までに変化が見込まれる擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を表す。このδｉ，δｆは被測定強磁性構造体の経年による機械強度の劣化の程度を示すパラメータとなることから、強磁性構造体の経年による劣化の程度を非破壊的に測定することができる。ここでのδｉは材料のこれまでに受けた経年劣化の度合いを示すのに対し、δｆは余寿命、即ち、現状から材料に亀裂が発生するまでの期間を示す。
【０１３１】
なお、経年劣化の評価は、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係により示される曲線に基づいて行なわれるべきであるが、特定の擬保磁力Ｈｃ＊における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を評価することもでき、これにより簡便的にしかも定量的に経年劣化を評価することができる。
【０１３２】
ところで、上記図９において、Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］における塑性変形前（σ＝０［ＭＰａ］）と６６３［ＭＰａ］の応力σを加えた後との結果を比較すると、擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値は０．２［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］から２．４［Ｏｅ／ｇａｕｓｓ］に増加している。これに対して保磁力Ｈｃの値は、図７に示すように８．５［Ｏｅ］から１４．２［Ｏｅ］に増加している。このことから、保磁力Ｈｃの増加率は１．７倍であるのに対して擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値の増加率は１２倍であることが分かる。それゆえ、本実施例の評価値の感度は従来の保磁力の値による方法より優れていて、本実施例の測定方法によれば高感度な経年劣化の評価を行なうことができる。
【０１３３】
従って、第１実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法によれば、測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係（物理量の相関関係）を得ることができ、これにより、経年劣化の程度を非破壊的に正確に求めることができる。しかも、経年劣化した材料と、その材料の亀裂発生時または破壊時の状態を比較することから、強磁性構造材の経年劣化の程度及び余寿命を非破壊的に測定することができる。それゆえ、この実施例の測定方法によれば、多結晶の強磁性構造材だけでなく色々な種類の低合金鋼にも適用できることから、原子炉圧力容器等、強磁性構造材で製造される全ての構造物の経年劣化の程度を、亀裂が発生する前段階での転位密度及びその分布の変化から非破壊的に正確に検査でき、なおかつ、小型の磁気ヨークと励磁電源を具える簡単な装置で測定することができる。
【０１３４】
また、上記第１実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法では、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値を以下で説明する、第１変形例から第４変形例までの物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値に変えることができる。
【０１３５】
即ち、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第１変形例は、物理量の相関関係が、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦ（上記図１０参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第５の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、擬保磁力Ｈｃ＊と、対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失ＷＦとの値である。
【０１３６】
本第１変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬ヒステリシス損失ＷＦ（上記図１０参照）の値を求めることができる。
【０１３７】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬ヒステリシス損失ＷＦの値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程で、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図１６に示すような、擬保磁力Ｈｃ＊を一定にしたときの擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σとの関係（第７の関係）をプロットして求めておく。この第７の関係は、例えば上記図４に示す擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）及び例えば上記図１１，１３に示す擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）、又は例えば図１４，１５に示すヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）から求めることができる。
【０１３８】
そして、評価工程で、測定工程にて、上記対象ヒステリシス・マイナーループから得られた測定対象の擬ヒステリシス損失ＷＦの値と上記第７の関係とを比較するために、例えば上記図１７に示すように、測定対象の擬ヒステリシス損失ＷＦの値を測定値として図中にプロットする。これにより、経年劣化を受けている被測定強磁性構造体１の内部の実質的な内部応力（変形応力）σを求めることができ、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１３９】
なお、本第１変形例では、評価工程で、第７の関係の関係を求めているが、これに変えて、第１の関係と前記第５の関係又はこれらの関係から求めた第６の関係に基づき、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬ヒステリシス損失ＷＦの値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１４０】
また、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第２変形例は、物理量の相関関係が、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係、擬残留磁束密度Ｂｒ＊（上記図１８参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第８の関係および、残留磁束密度Ｂｒ＊における上記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第９の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、擬保磁力Ｈｃ＊と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、その擬残留磁束密度Ｂｒ＊における上記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値である。
【０１４１】
本第２変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊、擬残留磁束密度Ｂｒ＊（上記図１８参照）及び擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊の値を求めることができる。
【０１４２】
なお、測定対象の本変形例の物理量の測定値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図４に示すような擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、例えば上記図１９，２１に示すような、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）と、例えば上記図２０，２２に示すような、擬残留磁化率χＲ ＊（上記図１８参照）の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）とをプロットして求めておく。
【０１４３】
そして、評価工程で、上記第１の関係、第８の関係及び第９の関係に基づいて、測定工程で対象ヒステリシス・マイナーループより得られた測定対象の擬保磁力Ｈｃ＊と、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊との値から、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。低合金鋼Ａ５３３Ｂについては、例えば、上記図４及び図１９、２０の関係線図と測定値とを比較することにより、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。また、多結晶純鉄については、上記図１２及び図２１、２２の関係線図と測定値とを比較することにより、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１４４】
なお、本第２変形例では、評価工程で、第１の関係、第８の関係及び第９の関係に基づいて経年劣化を評価しているが、これに変えて、第１の関係と第８の関係から求めた、例えば上記図２３，２４に示す擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）に基づいて、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１４５】
さらに、第１０の関係から、例えば上記図２７に示す、擬残留磁束密度Ｂｒ＊が一定のときの擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係（第１１の関係）を求め、これにより経年劣化を評価することもできる。
【０１４６】
また、第８の関係及び第９の関係から、例えば上記図２５，図２６に示す擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊との関係（第１２の関係）を求め、これにより経年劣化を評価することもできる。さらに、第８の関係及び第９の関係又は第１２の関係から、例えば上記図２８に示す、所定の値の擬残留磁束密度Ｂｒ＊における擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と負荷応力σとの関係である第１３の関係を求め、これにより経年劣化を評価することもできる。
【０１４７】
また、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第３変形例は、物理量の相関関係が、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、上記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲ（上記図１０参照）と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１４の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、擬保磁力Ｈｃ＊と、上記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失ＷＲとの値である。
【０１４８】
本第３変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬レマネンス損失ＷＲ（上記図１０参照）の値を求めることができる。
【０１４９】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬レマネンス損失ＷＲの値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図４に示すような、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）と、例えば上記図３０に示すような、擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１４の関係）とをプロットして求めておく。
【０１５０】
そして、評価工程で、上記第１の関係及び第１４の関係に基づいて、測定工程で対象ヒステリシス・マイナーループより得られた測定対象の擬保磁力Ｈｃ＊と擬レマネンス損失ＷＲとの値から、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１５１】
なお、本第３変形例では、評価工程で、第１の関係及び第１４の関係の関係を求めているが、これに変えて、第１の関係と前記第１４の関係から求めた、例えば上記図３１に示す擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係である第１５の関係に基づいて、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬レマネンス損失ＷＲの値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。さらに、第１の関係及び第１４の関係、または第１５の関係から、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊における擬レマネンス損失ＷＲと負荷応力σとの関係である第１６の関係（上記図３２，図３３参照）を求め、この関係から金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１５２】
また、物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値の第４変形例は、擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１の関係および、最大磁界ＨＭＡＸにおける上記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係である第１７の関係であって、測定工程にて得られる物理量の測定値が、最大磁界ＨＭＡＸのときの磁擬保磁力Ｈｃ＊と、最大磁界ＨＭＡＸにおける上記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との値である。
【０１５３】
本第４変形例でも、測定工程で、本実施例の上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性（対象ヒステリシス・マイナーループ）７から、擬保磁力Ｈｃ＊及び擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊（上記図１８参照）の逆数１／χＭＡＸ ＊の値を求めることができる。
【０１５４】
なお、測定対象の鉄鋼材料の擬保磁力Ｈｃ＊及び擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊（上記図１８参照）の逆数１／χＭＡＸ ＊の値から材料の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程において、あらかじめ得ておいた本実施例の上記基準ヒステリシス・マイナーループから、例えば上記図４に示すような擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）及び、例えば上記図３５に示すような、最大磁界ＨＭＡＸと擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係（第１７の関係）をプロットして求めておく。
【０１５５】
そして、評価工程で、上記第１の関係及び第１７の関係に基づいて、測定工程で対象ヒステリシス・マイナーループより得られた測定対象の測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の値から、被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態が定量的に調べられる。
【０１５６】
なお、本第４変形例では、評価工程で、第１の関係及び第１７の関係の関係を求めているが、これに変えて、第１の関係と第１７の関係から求めた、例えば上記図３６に示すような擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１８の関係）に基づき、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊および擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊の値から被測定強磁性構造体１の金属疲労による組織変化を評価することもできる。さらに、第１の関係及び第１７の関係、または第１８の関係から、例えば上記図３７，図３８に示すような、所定の値の擬保磁力Ｈｃ＊における擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係である第１９の関係を求め、この関係から金属疲労による組織変化を評価することもできる。
【０１５７】
図４２は、この発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第２実施例を示す説明図である。この実施例では、第１実施例と異なり、何らかの経年劣化を受けている被測定強磁性構造体１が、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを直接巻ける形状を有していることから、その被測定構造体１に、励磁巻線２と磁束検出巻線３とが直接巻かれている。ここでも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、先の第１実施例と同様に、一般の市販品を用いることができる。そのヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、この実施例を実施した結果として、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性７が表示される。
【０１５８】
この実施例では、先の第１実施例と同様にして、測定工程で、測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７から擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値を求め、評価情報取得工程で、あらかじめ、被測定強磁性構造体１と同種の材料のテストピースについて擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係（第３の関係）を求めておき、評価工程で、測定工程で得られた擬保磁力Ｈｃ＊及び擬磁化率の逆数１／χＨ ＊の値と評価情報取得工程で求めた第３の関係とを比較することにより、材料の実質的な経年劣化の程度を評価できる。
【０１５９】
なお、上記第１実施例において示した、第１変形例から第４変形例までの物理量の相関関係及び測定工程にて得られる物理量の測定値は、本第２実施例の測定方法においても適用できることはもちろんである。
【０１６０】
従って、第２実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法によれば、先の第１実施例と同様に強磁性構造体の経年劣化を感度良く非破壊的に測定でき、しかも磁気ヨークを使用しなくても済むことから、測定装置の単純化及び軽量化を図ることができる。
【０１６１】
ここで、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法における上記実施例で経年劣化の評価を行なった関係の番号と、ヒステリシス・マイナーループから得られた物理量の関係との対応を表２に示す。
【０１６２】
【表２】
上記実施例の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法において経年劣化の評価に用いた、上記表２に示す物理量である、擬保磁力Ｈｃ＊、擬磁化率χＨ ＊、擬ヒステリシス損失ＷＦ、擬残留磁束密度Ｂｒ＊、擬残留磁化率χＲ ＊、擬レマネンス損失ＷＲおよびχＭＡＸ ＊は何れも、転位などの格子欠陥の量に敏感な物理量であり、従来のヒステリシスループから得られる保磁力等の物理量よりも感度や精度の面でも優れている。従って、上記何れの物理量によっても、より詳細な経年劣化の情報を得ることができる。
【０１６４】
しかも、それら物理量は、上述したように、ヒステリシス・マイナーループから得ることができる。従って、従来から一般的に行われているヒステリシスループを得るための測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要があるのに対して、本発明において行われる測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要がなく、小さな外部磁界でヒステリシス・マイナーループを得ることができる。その上、測定装置を構成する観点からも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行なう本発明の測定方法の方が、ヒステリシスループ磁化特性試験を行なう従来の一般的な測定方法よりも、測定装置を簡易に構成することができて有利である。
【０１６５】
従って、上記第１実施例及び第２実施例の測定方法によれば、原子炉圧力容器等の被測定強磁性構造体１の経年劣化の状態として経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とを詳しく計測し得て、材料の経年劣化をより詳細、正確かつ総合的に評価することができる。
【０１６６】
なお、ヒステリシスループを得るためには、磁化が完全に飽和するまで外部から磁界を加えるため、これにより得られる物理量は外部磁界に依存しない量である。これに対して、本発明の測定方法では、外部磁界の強さの変化に伴い変化するヒステリシス・マイナーループを得る。従って、これにより得られる物理量（測定量）は外部磁界に応じて変化するため、ヒステリシス・マイナーループを測定する際に、反磁界や漏れ磁場の効果を考慮し、内部磁界の値を正確に求める必要がある。しかし、それら物理量の相関関係は、先に述べたように、外部磁界の強さＨは直接入っておらず、材料特有のものである。それゆえ、本発明の非破壊検査に適用する場合には、必ずしも内部磁界の絶対値が必要となるわけではない。
【０１６７】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではない。例えば上記実施例では構造体について測定したが、構造体用の構造材料についても測定し得ることは言うまでもない。また、本願発明者が発明した帯磁率係数ｃによる測定方法（特許第１５８１８２号）と、保磁力と磁化率との比による測定方法（特許第３３００８１０号）と、本願発明の擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊による測定方法とを組み合わせても良い。このようにすれば、強磁性構造材の経年劣化のより一層正確な情報を得ることができる。
【０１６８】
また、本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法に適用できる、ヒステリシス・マイナーループから得られる物理量の相関関係及びそれらの組合せと測定工程で得られる物理量の測定値とは、上記実施例に示したものに限定されるものではなく、適宜変更できるのはもちろんである。さらに、本明細書では、強磁性鋼材として低合金鋼Ａ５３３Ｂや多結晶純鉄を用いた場合について説明したが、これらの材料以外の強磁性構造材にも本発明の測定方法を適用することができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は引張変形を加えた試料の形状を示す斜視図であり、（ｂ）はヒステリシス・マイナーループ磁化特性を測定した際の試料の形状を示す斜視図である。
【図２】低合金鋼Ａ５３３Ｂの引張試験を行なって得られた応力−ひずみ特性を例示する説明図である。
【図３】ヒステリシス・マイナーループから得られる、最大磁界ＨＭＡＸ、擬保磁力Ｈｃ＊及びその擬保磁力Ｈｃ＊における擬磁化率χＨ ＊を例示する説明図である。
【図４】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、応力負荷を加える前および加えた後のヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られた擬保磁力Ｈｃ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係を例示する説明図である。
【図５】応力負荷後の低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験から得られた擬保磁力Ｈｃ＊における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係を例示する説明図である。
【図６】負荷応力（変形応力）σ＝０，５５０，５８０，６６３［ＭＰａ］を加えた低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を例示する説明図である。
【図７】上記図６に示す説明図の部分拡大図である。
【図８】平均結晶粒径３７［μｍ］の純鉄に塑性変形を加えた時の擬保磁力Ｈｃ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係を例示する説明図である。
【図９】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬保磁力ＨＣ ＊＝８［Ｏｅ］における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と変形応力σとの関係を例示する説明図である。
【図１０】ヒステリシス・マイナーループから得られる、擬ヒステリシス損失ＷＦ、擬レマネンス損失ＷＲ及び擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊を例示する説明図である。
【図１１】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１２】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について、擬保磁力Ｈｃ＊と磁界強度Ｈの最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１３】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）の試験材料について、擬ヒステリシス損失ＷＦと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第５の関係）の変形応力依存性を例示する説明図である。
【図１４】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１５】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬ヒステリシス損失ＷＦと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第６の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図１６】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］および擬保磁力Ｈｃ＊＝１１［Ｏｅ］における、擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σ［ＭＰａ］との関係（第７の関係）を例示する説明図である。
【図１７】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における擬ヒステリシス損失ＷＦと負荷応力σ［ＭＰａ］との関係（第７の関係）を示す関係線図において、劣化の程度および余寿命の評価を説明するための説明図である。
【図１８】ヒステリシス・マイナーループから得られる、擬残留磁束密度Ｂｒ＊および擬残留磁化率χＲ ＊を例示する説明図である。
【図１９】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２０】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２１】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第８の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２２】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第９の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図２３】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を例示する説明図である。
【図２４】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁束密度Ｂｒ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１０の関係）を例示する説明図である。
【図２５】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１１の関係）を例示する説明図である。
【図２６】多結晶純鉄（平均結晶粒径３７μｍ）について、擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と擬残留磁束密度Ｂｒ＊との関係（第１１の関係）を例示する説明図である。
【図２７】上記図２３に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝６［ｇａｕｓｓ］における擬保磁力Ｈｃ＊と変形応力σとの関係を例示する説明図である。
【図２８】上記図２５に示す関係について擬残留磁束密度Ｂｒ＊が＝１．５［ｇａｕｓｓ］における擬残留磁化率χＲ ＊の逆数１／χＲ ＊と変形応力σとの関係を示す説明図である。
【図２９】所定の擬残留磁束密度Ｂｒ＊の値（擬残留磁束密度Ｂｒ＊＝一定）における擬保磁力Ｈｃ＊と負荷応力σとの関係（第１１の関係）を示す概念図である。
【図３０】擬レマネンス損失ＷＲと最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１４の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図３１】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬レマネンス損失ＷＲと擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１５の関係）を例示する説明図である。
【図３２】擬保磁力Ｈｃ＊＝７［Ｏｅ］及び擬保磁力Ｈｃ＊＝８［Ｏｅ］における擬レマネンス損失ＷＲと負荷応力（変形応力）σとの関係（第１６の関係）を例示する関係線図である。
【図３３】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における前記擬レマネンス損失ＷＲと前記負荷応力σとの関係（第１６の関係）において、劣化の程度および余寿命の評価を説明するための説明図である。
【図３４】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬レマネンス損失ＷＲと擬ヒステリシス損失ＷＦとの相関関係を例示する説明図である。
【図３５】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と最大磁界ＨＭＡＸとの関係（第１７の関係）の応力依存性を例示する説明図である。
【図３６】低合金鋼Ａ５３３Ｂについて、擬最大磁界磁化率χＭＡＸ ＊の逆数１／χＭＡＸ ＊と擬保磁力Ｈｃ＊との関係（第１８の関係）を例示する説明図である。
【図３７】上記図３６において図中破線Ｃ９に示す擬保磁力Ｈｃ＊＝４［Ｏｅ］での変形応力σと擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊との関係を示す関係線図である。
【図３８】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における擬最大磁界磁化率の逆数１／χＭＡＸ ＊と負荷応力σとの関係（第１９の関係）を示す概念図である。
【図３９】本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第１実施例を示す説明図である。
【図４０】上記第１実施例において、擬保磁力ＨＣ ＊と擬磁化率の逆数１／χＨ ＊との関係である第３の関係を例示する関係線図である。
【図４１】所定の擬保磁力Ｈｃ＊の値（擬保磁力ＨＣ ＊＝一定）における擬磁化率の逆数１／χＨ ＊と変形応力σとの関係を示す説明図である。
【図４２】本発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法の第２実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 被測定強磁性構造体
２ 励磁巻線
３ 磁束検出巻線
４ 磁気ヨーク
５ 磁気閉回路
６ ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置
７ ヒステリシス・マイナーループ磁化特性
Claims (18)
- 強磁性構造材の経年劣化を非破壊で定量的に測定する方法において、
あらかじめ、測定対象の強磁性構造材と同種の強磁性材料について、引張試験を行い応力と歪との関係を得て、前記同種の強磁性材料に、前記応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力（σ）を与えて測定した基準ヒステリシス・マイナーループから、前記強磁性構造材の経年劣化の評価情報となる物理量の相関関係を得る評価情報取得工程と、
前記測定対象の強磁性構造材について測定にて対象ヒステリシス・マイナーループを得て、前記対象ヒステリシス・マイナーループから、前記物理量の測定値を得る測定工程と、
前記評価情報取得工程で得た前記物理量の相関関係に基づいて、前記測定工程で得られた前記物理量の測定値から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価する評価工程と、を具えてなり、
前記各ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい前記磁界強度（Ｈ）の範囲内で、材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）を段階的に変化させて強磁性構造材の磁束密度（Ｂ）を測定することにより得られた前記磁界強度（Ｈ）と前記磁束密度（Ｂ）との関係から、前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）ごとに得るものである、強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。 - 前記物理量の相関関係が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１の関係および、前記擬保磁力（Ｈｃ＊）における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率（χＨ ＊）の逆数（１／χＨ ＊）と前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第２の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と、前記擬保磁力（Ｈｃ＊）における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率（χＨ ＊）の逆数（１／χＨ ＊）との値であることを特徴とする、請求項１記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第２の関係から、前記擬磁化率（χＨ ＊）の逆数（１／χＨ ＊）と前記擬保磁力（Ｈｃ＊）との関係である第３の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項２記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第２の関係、または前記第３の関係から、所定の値の前記擬保磁力（Ｈｃ＊）における前記擬磁化率（χＨ ＊）の逆数（１／χＨ ＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第４の関係を得て、前記評価工程で、前記第４の関係から、前記強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項２または請求項３記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記物理量の相関関係が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１の関係および、前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失（ＷＦ）と前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第５の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と、前記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失（ＷＦ）との値であることを特徴とする、請求項１に記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第５の関係から、前記擬ヒステリシス損失（ＷＦ）と前記擬保磁力（Ｈｃ＊）との関係である第６の関係を得て、前記評価工程で、前記第６の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項５記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第５の関係、または前記第６の関係から、所定の値の前記擬保磁力（Ｈｃ＊）における前記擬ヒステリシス損失（ＷＦ）と前記負荷応力（σ）との関係である第７の関係を得て、前記評価工程で、前記第７の関係から、前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項５または請求項６記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記物理量の相関関係が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１の関係、前記磁界強度（Ｈ）の値がゼロのときの磁束密度（Ｂ）の値である擬残留磁束密度（Ｂｒ＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第８の関係および、前記残留磁束密度（Ｂｒ＊）における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率（χＲ ＊）の逆数（１／χＲ ＊）と前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第９の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と、前記磁界強度（Ｈ）の値がゼロのときの磁束密度（Ｂ）の値である擬残留磁束密度（Ｂｒ＊）と、前記擬残留磁束密度（Ｂｒ＊）における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである前記擬残留磁化率（χＲ ＊）の逆数（１／χＲ ＊）の値であることを特徴とする、請求項１記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第８の関係から、前記擬残留磁束密度（Ｂｒ＊）と前記擬保磁力（Ｈｃ＊）との関係である第１０の関係を得て、前記評価工程で、前記第１０の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項８記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１０の関係から、所定の値の擬残留磁束密度（Ｂｒ＊）における擬保磁力（Ｈｃ＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第１１の関係を得てこの第１１の関係から、前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項９記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第８の関係及び前記第９の関係から、前記磁界強度（Ｈ）の値がゼロのときの磁束密度（Ｂ）の値である擬残留磁束密度（Ｂｒ＊）と、前記残留磁束密度（Ｂｒ＊）における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである、擬残留磁化率（χＲ ＊）の逆数（１／χＲ ＊）との関係である第１２の関係を得て、前記評価工程で、前記第１２の関係から、前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項７から請求項９までの何れか一項に記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第８の関係及び前記第９の関係、または前記第１２の関係から、所定の値の前記残留磁束密度（Ｂｒ＊）における前記擬残留磁化率（χＲ ＊）の逆数（１／χＲ ＊）と前記負荷応力σとの関係である第１３の関係を得て、前記評価工程で、前記第１３の関係から、前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項８または請求項１１記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記物理量の相関関係が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１の関係および、前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失（ＷＲ）と前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１４の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と、前記対象ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失（ＷＲ）との値であることを特徴とする、請求項１記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第１４の関係から、前記擬レマネンス損失（ＷＲ）と前記擬保磁力（Ｈｃ＊）との関係である第１５の関係を得て、前記評価工程で、前記第１５の関係から、前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項１３記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第１４の関係、または前記第１５の関係から、所定の値の前記擬保磁力（Ｈｃ＊）における前記擬レマネンス損失（ＷＲ）と前記負荷応力σとの関係である第１６の関係を得て、前記評価工程で、前記第１６の関係から、前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項１３または請求項１４記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記物理量の相関関係が、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１の関係および、前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率（χＭＡＸ ＊）の逆数（１／χＭＡＸ ＊）と前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）との関係である第１７の関係であって、前記測定工程にて得られる物理量の測定値が、前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）のときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Ｈｃ＊）と、前記磁界強度（Ｈ）の最大値（ＨＭＡＸ）における前記対象ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬最大磁界磁化率（χＭＡＸ ＊）の逆数（１／χＭＡＸ ＊）との値であることを特徴とする、請求項１記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第１７の関係から、前記擬最大磁界磁化率（χＭＡＸ ＊）の逆数（１／χＭＡＸ ＊）と前記擬保磁力（Ｈｃ＊）との関係である第１８の関係を得て、前記評価工程で、前記第１８の関係から前記測定対象の強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項１６記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
- 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第１７の関係、または前記第１８の関係から、所定の値の前記擬保磁力（Ｈｃ＊）における前記擬最大磁界磁化率（χＭＡＸ ＊）の逆数（１／χＭＡＸ ＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第１９の関係を得て、前記評価工程で、前記第１９の関係から、前記強磁性構造材の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項１６または請求項１７記載の強磁性構造材の経年劣化の非破壊測定方法。
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