JP2559401B2 - Degradation inspection method for metal - Google Patents

Degradation inspection method for metal

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JP2559401B2
JP2559401B2 JP62074099A JP7409987A JP2559401B2 JP 2559401 B2 JP2559401 B2 JP 2559401B2 JP 62074099 A JP62074099 A JP 62074099A JP 7409987 A JP7409987 A JP 7409987A JP 2559401 B2 JP2559401 B2 JP 2559401B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属材料の劣化検査方法に係り、特に、化
学プラント及び原子力プラントの高温環境下で使用され
ている含フエライト系ステンレス鋼等の金属材料実機部
材の高温時効脆化損傷の検知に好適な測定に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for inspecting deterioration of a metal material, and more particularly to a ferrite-containing stainless steel and the like used in a high temperature environment of a chemical plant and a nuclear plant. The present invention relates to a measurement suitable for detecting high temperature aging embrittlement damage of a metal material actual machine member.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の脆化測定方法の例としては、特開昭54−61981
号に記載のような方法がある。ここには、オーステナイ
ト系ステンレス鋼溶接金属の脆化の有無を初期のδフエ
ライト量が5%以上減少したことで判定するとしてあ
る。
As an example of a conventional embrittlement measuring method, JP-A-54-61981
There is a method as described in the issue. Here, the presence or absence of embrittlement of the austenitic stainless steel weld metal is determined by the fact that the initial amount of δ-ferrite has decreased by 5% or more.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

高温で使用される金属材料の内で、特に含フエライト
ステンレス鋼を例にとれば、高温長時間の使用により時
効脆化を起こすことがすでに知られている。これは、お
よそ600℃以上の比較的高温においてはσ相の析出に起
因するσ相脆化が生じ、また、400℃〜500℃の範囲にお
いては、いわゆる475℃脆性が生じることによる。しか
し、475℃脆性は、400℃以下の温度範囲においても長時
間使用中に生じうる可能性があり、含フエライトステン
レス鋼実機部材の高温での使用には十分の配慮が必要で
ある。
Among metallic materials used at high temperatures, it is already known that aging embrittlement occurs when used at high temperature for a long time, particularly in the case of ferrite-containing stainless steel. This is because σ phase embrittlement due to precipitation of σ phase occurs at a relatively high temperature of about 600 ° C. or higher, and so-called 475 ° C. brittleness occurs in the range of 400 ° C. to 500 ° C. However, 475 ° C brittleness may occur during long-term use even in the temperature range of 400 ° C or lower, and sufficient consideration must be given to the use of ferrite-containing stainless steel actual machine components at high temperatures.

しかしながら上記従来技術は、500℃以下の脆化につ
いては配慮されておらず、475℃脆性の程度を検出でき
なかつた。
However, the above-mentioned prior art does not consider brittleness at 500 ° C or lower, and cannot detect the degree of 475 ° C brittleness.

また、実機溶接部の初期フエライト量は溶接位置で異
なり、ばらつきも大きい。さらに実機では溶接箇所が膨
大であるため、全部の溶接部のフエライト量を監視する
ことは困難である。したがつて、初期フエライト量の不
明な箇所には、従来技術は適用できないという問題があ
つた。
In addition, the initial amount of ferrite in the welded portion of the actual machine differs depending on the welding position, and has a large variation. Furthermore, since the number of welding spots is enormous in an actual machine, it is difficult to monitor the amount of ferrite in all welded portions. Therefore, there is a problem that the conventional technique cannot be applied to a portion where the initial ferrite amount is unknown.

一方、渦電流測定法(Eddy Current Test Method、以
下ECTという)の例としては、特開昭55−141653号「強
析出硬化型鉄基合金の劣化状態判定方法」がある。この
従来例は、鉄基合金の劣化状態を、初測定材のECT値
と、使用前の被測定材またはそれと同種材質の材料を被
測定材の初期熱処理と同様の熱処理を施したものをECT
値を比較し、その値が正か負かによつて判定する方法を
示している。
On the other hand, as an example of the eddy current test method (hereinafter referred to as ECT), there is JP-A-55-141653 "deterioration state determination method for strong precipitation hardening type iron-based alloy". In this conventional example, the deterioration state of the iron-based alloy, the ECT value of the initial measurement material, the material to be measured before use or a material of the same kind of material as the initial heat treatment of the material to be measured ECT
It shows a method of comparing values and determining whether the values are positive or negative.

しかしながら、正負によつて判定するのみであるか
ら、定量的な測定ができなかつた。
However, quantitative determination cannot be performed because the determination is made only by positive or negative.

本発明の目的は、高温環境下で使用する含フエライト
系ステンレス鋼などの金属材料実機部材の脆化の程度を
非破壊的にかつ精度よく検知できる方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a method capable of nondestructively and accurately detecting the degree of embrittlement of an actual member of a metallic material such as a ferrite-containing stainless steel used in a high temperature environment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

金属材料の電気的な特性は、高温で長時間使用に伴つ
て変化することに着目し、交流ブリツジを用いて、基準
に対する被測定体の不平衡電圧の絶対値と位相角並びに
金属材料のかたさ、組織などの機械的性質の変化を比較
して金属材料の脆化の程度を決定する金属材料の劣化検
査方法を提案するものである。
Paying attention to the fact that the electrical characteristics of metal materials change with use at high temperatures for a long time, using an AC bridge, the absolute value and phase angle of the unbalanced voltage of the measured object relative to the reference, and the hardness of the metal material. The present invention proposes a method for inspecting deterioration of a metal material, which determines the degree of embrittlement of the metal material by comparing changes in mechanical properties such as structure.

具体的には、2つの測定方法を提案している。 Specifically, two measurement methods are proposed.

まず、第1の方法においては、基準に対する劣化材の
交流ブリツジの不平衡電圧を測定し、この不平衡電圧よ
り劣化材の初期状態における不平衡電圧を推定する。こ
の劣化材の初期推定不平衡電圧と測定不平衡電圧との変
化量から金属材料の劣化の程度を算出する。なお、測定
周波数を変えて同様に評価を行うことで劣化の程度の確
実精度は向上させる。
First, in the first method, the unbalanced voltage of the AC bridge of the deteriorated material with respect to the reference is measured, and the unbalanced voltage of the deteriorated material in the initial state is estimated from this unbalanced voltage. The degree of deterioration of the metal material is calculated from the amount of change between the initially estimated unbalanced voltage and the measured unbalanced voltage of the deteriorated material. By changing the measurement frequency and performing the same evaluation, the certainty accuracy of the degree of deterioration is improved.

一方、第2の方法においては、劣化した材料の表面の
一部にエツチングなどの処理を施こしてレプリカ法等で
組織の情報を採り、劣化材の初期の状態における不平衡
電圧を推定する。この初期推定不平衡電圧と劣化材の不
平衡電圧との変化量から金属材料の劣化の程度を算出す
る。
On the other hand, in the second method, a part of the surface of the deteriorated material is subjected to a process such as etching and the information of the structure is taken by the replica method or the like to estimate the unbalanced voltage in the initial state of the deteriorated material. The degree of deterioration of the metallic material is calculated from the amount of change between the initial estimated unbalanced voltage and the unbalanced voltage of the deteriorated material.

いずれの方法においても、劣化材の判定結果は定量的
となる。
In any method, the determination result of the deteriorated material is quantitative.

〔作用〕[Action]

金属材料は、高温環境下で長時間使用すると、内部組
織に変化を生じ、強度が低下する。これに伴い、金属材
料の電気抵抗率ρや透磁率μなどの電気的特性及び硬さ
や金属組織などの機械的性質も変化することがわかる。
例えば、含フエライト系ステンレス鋼などの高温加熱に
よる脆化について種々検討した結果、脆化の程度とECT
の不平衡電圧の間に一定の相関々係のあることから、こ
の関係を利用して、含フエライト系ステンレス鋼等の金
属材料の脆化度を、特に、劣化材の不平衡電圧の絶対値
及び位相角の値、レプリカ法等による金属組織の情報か
ら、劣化材の初期状態を推定することによつて、脆化の
進行程度を精度良く検知することができる。
When a metal material is used in a high temperature environment for a long time, the internal structure of the metal material changes, and the strength of the metal material decreases. Along with this, it can be seen that the electrical properties of the metal material, such as the electrical resistivity ρ and the magnetic permeability μ, and the mechanical properties such as hardness and metal structure change.
For example, as a result of various studies on embrittlement of ferrite-containing stainless steel due to high temperature heating,
Since there is a certain correlation between the unbalanced voltage of the, the brittleness of metallic materials such as ferritic stainless steel, in particular, the absolute value of the unbalanced voltage of the deteriorated material can be used by utilizing this relationship. By estimating the initial state of the deteriorated material from the value of the phase angle, the value of the phase angle, and the information of the metal structure obtained by the replica method or the like, the degree of progress of embrittlement can be accurately detected.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明による金属材料の劣化検査方法を実
施するためのシステム構成の一例を示す図である。図に
おいて、1は原子力プラント等に用いられる配管であ
り、被測定体である。また、2A,2Bは探触子コイル、3
はその走査駆動装置、4は走査駆動制御装置、5は渦電
流探傷器、6はコンピユータ、7は外部記憶装置、8は
外部記録装置、100はデータ処理装置、200は金属の内部
組織観察装置、210は硬さ計測装置である。被測定体1
の表面には探触子コイル2Aを配置してあり、基準となる
試験片11の表面には探触子コイル2Bを配置してある。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration for carrying out the deterioration inspection method for a metal material according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a pipe used in a nuclear power plant or the like, which is an object to be measured. Also, 2A and 2B are probe coils, 3
Is a scan drive device, 4 is a scan drive control device, 5 is an eddy current flaw detector, 6 is a computer, 7 is an external storage device, 8 is an external recording device, 100 is a data processing device, and 200 is a metal internal tissue observation device. 210 is a hardness measuring device. DUT 1
A probe coil 2A is arranged on the surface of the test piece 11, and a probe coil 2B is arranged on the surface of the reference test piece 11.

走査駆動装置3の詳細を第2図に示す。 The details of the scanning drive device 3 are shown in FIG.

被測定体であるパイプ1の外周には、移動用リング30
があり、移動リング30には120゜間隔で駆動車輪41,補助
車輪36,連結シヤフト40,モータ36,ベルト35及びギヤツ
プセンサ39からなる駆動機構が設けてある。駆動車輪41
はベルト35を介してエンコーダ付ステツピングモータ36
で駆動される。また、駆動車輪41は連結シヤフト40に固
定してあり、外周リング30に取り付けてある。連結シヤ
フト40の他方には補助車輪34が設けてあり、駆動車輪41
と補助車輪34は、連結シヤフト40の弾性変形の範囲でパ
イプ1に適当な力で押し付けられている。外周リング30
の姿勢制御は、3つのギヤツプセンサ39を連結シヤフト
40の真上に配置して外周リング30のねじれの状態を検
出,補正することで行う。外周リング30には、固定棒31
で固定リング32が取り付けてあり、固定リング32の内側
には固定リング32に接して回転する回転リング33が設け
てある。回転リング33の内面はラツク構造で、ピニオン
ギア38を持つモータ37で回転する。回転リング33には、
コイル2Aを設けたシリンダ20と硬さを計測する硬さ計21
0と表面を研摩する研摩装置121,エツチング処理装置140
からなる表面処理装置と光源201,ズーム機能を有するビ
デオカメラ202からなる表面観察装置が取り付けてあ
る。これがパイプ表面上を移動可能な機構となつてい
る。
On the outer circumference of the pipe 1 to be measured, a moving ring 30
The moving ring 30 is provided with a driving mechanism including a driving wheel 41, an auxiliary wheel 36, a connecting shaft 40, a motor 36, a belt 35 and a gear sensor 39 at 120 ° intervals. Drive wheel 41
Via belt 35 stepping motor with encoder 36
Driven by. The drive wheel 41 is fixed to the connecting shaft 40 and attached to the outer peripheral ring 30. Auxiliary wheels 34 are provided on the other side of the connection shaft 40, and drive wheels 41
The auxiliary wheel 34 and the auxiliary wheel 34 are pressed against the pipe 1 with an appropriate force within the range of elastic deformation of the connecting shaft 40. Outer ring 30
Attitude control of three gear cap sensors 39
It is arranged just above 40 to detect and correct the twist state of the outer peripheral ring 30. The outer ring 30 has a fixed rod 31
A fixed ring 32 is attached to the fixed ring 32, and a rotary ring 33 that rotates in contact with the fixed ring 32 is provided inside the fixed ring 32. The inner surface of the rotating ring 33 has a rack structure and is rotated by a motor 37 having a pinion gear 38. The rotating ring 33 has
Cylinder 20 with coil 2A and hardness meter 21 for measuring hardness
0, polishing device 121 for polishing the surface, etching processing device 140
A surface observing device consisting of a surface treatment device consisting of, a light source 201 and a video camera 202 having a zoom function is attached. This is a mechanism that can move on the surface of the pipe.

コイル2Aを上下させるシリンダ部20の詳細を第3図に
示す。探触子コイル2Aは、ボールねじ機構22を介してモ
ータ23により被測定体1に押し付けられる。この押し付
け力は、ロードセル21で検出する。また、コイルの上下
移動量は、ギヤツプセンサ24で検出する。探触コイル
は、回転リング33により、周方向の移動ができ、外周リ
ング30の軸方向の移動できる。
The details of the cylinder portion 20 for moving the coil 2A up and down are shown in FIG. The probe coil 2A is pressed against the DUT 1 by a motor 23 via a ball screw mechanism 22. This pressing force is detected by the load cell 21. The vertical movement amount of the coil is detected by the gear sensor 24. The probe coil can be moved in the circumferential direction by the rotating ring 33, and can be moved in the axial direction of the outer peripheral ring 30.

研摩装置121の詳細を第4図に示す。回転研摩ヘツド1
26は連結レバー122を介してモータ123で回転する。連結
レバー122は、直交方向に駆動するシリンダ124で動作
し、被測定体1表面に押し付けられ、表面を研摩でき
る。研摩装置121は、回転リング33により周方向の移動
ができる。
Details of the polishing device 121 are shown in FIG. Rotary polishing head 1
26 is rotated by a motor 123 via a connecting lever 122. The connecting lever 122 is operated by a cylinder 124 which is driven in an orthogonal direction, is pressed against the surface of the DUT 1, and can polish the surface. The polishing device 121 can be moved in the circumferential direction by the rotating ring 33.

エツチング装置140の詳細を第5図に示す。被測定体
1の表面をエツチング処理するためのセル143には、被
測定体1と接する端にはゴム状の物質142を設け、セル1
43の密閉を図つている。セル143はロードセル147付のシ
リンダ145で一定圧力で押し付けられる。セル143には、
エツチング液150と中和液151が切り換えバルブ149で選
択され、ポンプ148で供給される。シリンダ145は回転リ
ング33に固定され、周方向の移動ができる。
The details of the etching device 140 are shown in FIG. A cell 143 for etching the surface of the DUT 1 is provided with a rubber-like substance 142 at the end in contact with the DUT 1.
43 is being sealed. The cell 143 is pressed by a cylinder 145 with a load cell 147 at a constant pressure. In cell 143,
The etching liquid 150 and the neutralizing liquid 151 are selected by the switching valve 149 and supplied by the pump 148. The cylinder 145 is fixed to the rotating ring 33 and can move in the circumferential direction.

組織観察装置200の詳細を第6図に示す。組織観察装
置200は、光源201と拡大鏡203を有するビデオカメラ202
とこれらを回転リング33に固定する治具204からなる。
回転リング33により周方向の移動が可能である。
Details of the tissue observation apparatus 200 are shown in FIG. The tissue observation device 200 includes a video camera 202 having a light source 201 and a magnifying glass 203.
And a jig 204 for fixing these to the rotating ring 33.
The rotating ring 33 enables movement in the circumferential direction.

硬さ計測装置210の詳細を第7図に示す。圧子211はロ
ードセル212を有するシヤフト214の先端に設けてある。
シヤフト214はボールねじ機構213でモータ215で上下す
る。圧子211の変位はギヤツプセンサ216で測定できる。
硬さ計測装置210は、回転リングに固定され,周方向の
移動が可能である。
Details of the hardness measuring device 210 are shown in FIG. The indenter 211 is provided at the tip of a shaft 214 having a load cell 212.
The shaft 214 is moved up and down by a motor 215 by a ball screw mechanism 213. The displacement of the indenter 211 can be measured by the gear sensor 216.
The hardness measuring device 210 is fixed to the rotating ring and is movable in the circumferential direction.

被測定体1の表面には、探触子コイル2Aを配置してあ
り、基準とする試験片11の表面には、探触子コイル2Bを
配置してある。
The probe coil 2A is arranged on the surface of the DUT 1, and the probe coil 2B is arranged on the surface of the reference test piece 11.

走査駆動装置3のモータ及びその他駆動部と信号系
は、走査駆動制御装置4に接続されており、制御を受け
る。
The motor and other driving units of the scan drive device 3 and a signal system are connected to the scan drive control device 4 and are controlled by the scan drive control device 4.

2個の探触子コイルは、コイル形状は直径3mm巻数70
ターンのものを絶縁性樹脂の中に埋め込み、同じ特性を
持つ。これらの探触子コイルは、交流ブリツジ回路を持
つ渦電流探傷器5に接続され、等価的に第24図に示す回
路を形成している。
The two probe coils have a coil shape of 3 mm in diameter and 70 turns.
The one with turns is embedded in an insulating resin and has the same characteristics. These probe coils are connected to the eddy current flaw detector 5 having an AC bridge circuit and equivalently form the circuit shown in FIG.

渦電流探傷器5は、周波数範囲D.C.〜5MHzで自動平衡
機能を有している。ここで、測定した不平衡電圧の絶対
値と位相角は、デジタル信号に変換され、コンピユータ
6に取り込まれる。
The eddy current flaw detector 5 has an automatic balancing function in the frequency range DC to 5 MHz. Here, the absolute value and the phase angle of the measured unbalanced voltage are converted into a digital signal and taken into the computer 6.

コンピユータ6は、インターフエイスを介して、駆動
制御装置4,渦電流探傷器5,外部記憶装置7,外部記録装置
8を制御する。ここでは、コンピユータ6に16ビツトCP
Uを用い、外部記憶装置7としてフロツピーデイスクを
パラレルインターフエイスで接続してある。また、駆動
制御装置4とは、ペリフアリ・インターフエイスアダプ
タ(PIA)を介して、一方、渦電流探傷器5とはGP−IB
インターフエイスを介して、データをやりとりするよう
になつている。
The computer 6 controls the drive control device 4, the eddy current flaw detector 5, the external storage device 7, and the external recording device 8 via the interface. Here, 16 bit CP for computer 6
The U is used and a floppy disk is connected as the external storage device 7 by a parallel interface. In addition, the drive control device 4 is connected via a peripheral interface adapter (PIA), and the eddy current flaw detector 5 is connected to the GP-IB.
It is designed to exchange data via an interface.

また、研摩装置121,エツチング処理装置140は、駆動
制御装置4で制御され、金属組織の観察結果及び硬さ等
のデータは、データ処理装置100で処理され、コンピユ
ータ6に取り込まれる。
Further, the polishing device 121 and the etching processing device 140 are controlled by the drive control device 4, and the observation result of the metallographic structure and the data such as hardness are processed by the data processing device 100 and taken into the computer 6.

さて、上記の如く構成したシステムにおいて、本発明
の測定方法を実行するメインルーチンを、第8図のフロ
ーチヤートにより説明する。
Now, the main routine for executing the measuring method of the present invention in the system configured as described above will be described with reference to the flow chart of FIG.

まず、駆動装置3を原子炉の配管等の被測定体1の表
面に配置し、駆動装置3を測定系の原点にセツトする。
そこでコンピユータ6から時効劣化の検査範囲と後述の
測定方法とを選択して入力する。測定開始とともに、駆
動装置3は測定開始点に移動し、入力された測定方法に
従つて渦電流を測定し、3つの評価のうち1つを実施す
る。測定終了後、駆動装置3は次の測定位置に移動す
る。同様に検査を繰り返し、駆動装置3が最終位置に達
するまで続ける。測定中のデータは、フロツピーデイス
ク7に記憶される。測定終了後、測定データはフロツピ
ーデイスク7からコンピユータ6に再び取り込まれる。
このデータは、先に指定された測定方法に対応してデー
タ処理方法で処理され、時効脆化の判定材料となる。そ
の結果は外部記録装置8に出力され、あるいはコンピユ
ータのCRTに表示される。
First, the drive unit 3 is arranged on the surface of the DUT 1 such as the piping of the nuclear reactor, and the drive unit 3 is set at the origin of the measurement system.
Therefore, the inspection range for aging deterioration and the measuring method described later are selected and input from the computer 6. When the measurement is started, the drive device 3 moves to the measurement start point, measures the eddy current according to the input measurement method, and performs one of the three evaluations. After the measurement is completed, the driving device 3 moves to the next measurement position. The inspection is repeated in the same manner, and is continued until the drive device 3 reaches the final position. The data being measured is stored in the floppy disk 7. After the measurement is completed, the measurement data is fetched again from the floppy disk 7 into the computer 6.
This data is processed by a data processing method corresponding to the previously specified measurement method, and becomes a judgment material for aging embrittlement. The result is output to the external recording device 8 or displayed on the CRT of the computer.

第9図は、ECTのデータ収集段階を示すフローチヤー
トであり、第8図のステツプ内を詳細に表わしてい
る。ここではまず、周波数を決定する。次に、任意の
基準試験片11に探触子コイル2Bを押し付けて平衡をと
り、それから、探触子コイル2Bをリフトオフし(持ち上
げ)、リフトオフ信号を位相角0゜にセツトして、キヤ
ンセルすべきオフセツト値を測定する。探触子コイル2A
をパイプ(被測定体)1の外表面に押し付けた後、探触
子コイル2Aと2Bを切換えて、不平衡電圧の絶対値と位相
角とを渦電流探傷器5で測定する。このデータは、コン
ピユータ6を介してフロツピーデイスク7に記憶され
る。その後、周波数Δだけ高くして再びルーチンを繰
り返し、周波数が最終周波数になつたら測定を終り、デ
ータ処理に移行する。
FIG. 9 is a flow chart showing the data collection stage of the ECT, which shows the details in the step of FIG. Here, first, the frequency is determined. Next, the probe coil 2B is pressed against an arbitrary reference test piece 11 to balance it, and then the probe coil 2B is lifted off (lifted), the lift-off signal is set to a phase angle of 0 °, and the cancel is performed. Measure the offset value to be measured. Transducer coil 2A
Is pressed against the outer surface of the pipe (object to be measured) 1, the probe coils 2A and 2B are switched, and the absolute value of the unbalance voltage and the phase angle are measured by the eddy current flaw detector 5. This data is stored in the floppy disk 7 via the computer 6. After that, the frequency Δ is increased and the routine is repeated again. When the frequency reaches the final frequency, the measurement is finished and the data processing is started.

なお、測定データはフロツピーデイスクに一旦格納す
ると述べたが、コンピユータ6内のDRAM等からなる内部
メモリの容量が充分な場合は、そこに蓄積しても良く、
次の段階のデータ処理の速度が速くなることは勿論であ
る。また、大容量のハードデイスクを利用することもで
きる。
Although it has been stated that the measurement data is temporarily stored in the floppy disk, if the internal memory such as DRAM in the computer 6 has sufficient capacity, it may be stored there.
Needless to say, the speed of data processing in the next stage is increased. It is also possible to use a large capacity hard disk.

第8図のステツプに対応する評価1の詳細を第10図
から第13図を用いて説明する。
Details of the evaluation 1 corresponding to the steps of FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 10 to 13.

第10図は、ECT信号のみの評価フローチヤートであ
り、第8図のステツプを詳細に表わしている。フロツ
ピーデイスク7に記憶していた測定位置,不平衡電圧の
絶対値,位相角のデータをコンピユータ6に取り付込
む。
FIG. 10 is an evaluation flow chart of only the ECT signal, and shows the step of FIG. 8 in detail. The measurement position, the absolute value of the unbalanced voltage, and the phase angle data stored in the floppy disk 7 are loaded into the computer 6.

ところで、材料の劣化試験によれば、処女材の不平衡
電圧は、第11図に示すように、材料のばらつきで絶対値
を変化するが、特定の周波数では一定の位相角θの方
向に現われた。また、材料の劣化は、位相角θの方向
に現われ、劣化の程度は、処女材の不平衡電圧と劣化後
の不平衡電圧の差ΔVとよく対応があつた。
By the way, according to the deterioration test of the material, the unbalanced voltage of the virgin material changes its absolute value due to the dispersion of the material as shown in FIG. 11, but in the direction of the constant phase angle θ 1 at a specific frequency. Appeared. Further, the deterioration of the material appears in the direction of the phase angle θ 2 , and the degree of deterioration corresponds well to the difference ΔV between the unbalanced voltage of the virgin material and the unbalanced voltage after deterioration.

そこで、第12図に示すように、測定した劣化材の不平
衡電圧から、劣化方向ベクトルと処女材のベクトル方向
との交点を求め、これを劣化の初期推定値Vsとし、Vsと
劣化材の不平衡電圧の差ΔVを求める。この劣化の不平
衡電圧ΔVと材料の強度との対応は、第13図に示すよう
に、初期推定値Vsの劣化マスターカーブを予め求めてお
き、これを用いて、ΔVに対応する材料の強度(例えば
KIC)を算出する。このように第10図のフローチヤート
に従つて上述の評価を行つた後、測定位置と評価した値
を外部記録装置8に出力し、他の測定位置について同じ
ルーチンを繰り返し行う。
Therefore, as shown in FIG. 12, from the measured unbalanced voltage of the deteriorated material, the intersection point of the deterioration direction vector and the vector direction of the virgin material is obtained, and this is taken as the initial estimated value Vs of the deterioration, and Vs and the deterioration material The unbalance voltage difference ΔV is obtained. As for the correspondence between the unbalance voltage ΔV of deterioration and the strength of the material, as shown in FIG. 13, the deterioration master curve of the initial estimated value Vs is obtained in advance, and this is used to calculate the strength of the material corresponding to ΔV. (For example
K IC ) is calculated. After performing the above-described evaluation according to the flow chart of FIG. 10, the measured position and the evaluated value are output to the external recording device 8, and the same routine is repeated for other measured positions.

次に、第8図のステツプ及びに対応する組織の観
察及び評価の詳細を第14図から第18図を用いて説明す
る。
Next, the details of the observation and evaluation of the tissue corresponding to the steps and in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 14 to 18.

第14図は、第8図のステツプの内部組織の検査のフ
ローチヤートである。
FIG. 14 is a flow chart for examining the internal tissue of the step of FIG.

検査位置を読み込み、研摩装置121を移動して、一定
研摩時間Ktimeの間被測定体2を研摩する。研摩終了
後、同一位置に、エツチング装置140を移動して、一定
時間Ktimeの間研摩位置をエツチング処理する。エツチ
ング処理後、観察装置202で金属組織を画像処理し、相
の面積比を演算する。この結果をメモリに記憶する。
The inspection position is read, the polishing apparatus 121 is moved, and the measured object 2 is polished for a constant polishing time Ktime. After the polishing is completed, the etching device 140 is moved to the same position to etch the polishing position for a certain time Ktime. After the etching process, the observation device 202 performs image processing on the metal structure to calculate the area ratio of the phases. The result is stored in the memory.

なお、被測定体1の表面を表面処理装置で処理した
後、この表面をレプリカあるいは超音波顕微鏡などの表
面観察装置でも金属組織のデータを測定することもでき
る。この状態の一例を第16図に示す。第16図のような2
相金属組織を持つ場合は500℃以下の高温時効では、金
属組織に大きな変化がないことから、マトリツクス組織
に対する析出組織の面積比あるいは結晶粒径などから、
劣化の初期の物性を推定できる。
After the surface of the DUT 1 is processed by the surface processing device, the metal structure data can be measured by a surface observation device such as a replica or an ultrasonic microscope. An example of this state is shown in FIG. 2 as in Figure 16
In the case of having a phase metallographic structure, at high temperature aging of 500 ° C or less, there is no significant change in the metallographic structure, so from the area ratio of the precipitation structure to the matrix structure or the crystal grain size,
The initial physical properties of deterioration can be estimated.

第15図は、第8図のステツプの評価2の詳細フロー
チヤートを示す。
FIG. 15 shows a detailed flow chart of the step evaluation 2 of FIG.

不平衡電圧及び劣化材の組織面積比をメモリから読み
込む。処女材において第17図のようなマスターカーブを
採用しておくことにより容易に劣化材の初期状態が推定
できる。第18図より、求めた劣化材の初期不平衡電圧Vs
と劣化材の軟平衡電圧との差ΔVを求めて、上述したよ
うに第13図に従つて金属材料の劣化の程度を評価でき
る。
The unbalanced voltage and the tissue area ratio of the deteriorated material are read from the memory. By adopting a master curve as shown in Fig. 17 in the virgin material, the initial state of the deteriorated material can be easily estimated. From Fig. 18, the initial unbalance voltage Vs of the deteriorated material obtained
And the soft equilibrium voltage of the deteriorated material, the difference ΔV can be obtained, and the degree of deterioration of the metal material can be evaluated according to FIG. 13 as described above.

第8図のステツプ及びに対応する硬さ及び評価3
の詳細を第19図から第23図を用いて説明する。
Hardness and evaluation 3 corresponding to step and in FIG.
Will be described in detail with reference to FIGS. 19 to 23.

第19図は、第8図のステツプの硬さ測定のフローチ
ヤートである。
FIG. 19 is a flow chart for measuring the hardness of the step shown in FIG.

検査位置を読み込み、装置を移動する。圧子211を押
し付け硬さを測定する。
Read the inspection position and move the device. The indenter 211 is pressed and the hardness is measured.

第20図は、第8図のステツプの詳細フローチヤート
である。
FIG. 20 is a detailed flow chart of the step of FIG.

実験において、時効劣化に伴い、例えば、不平衡電圧
と硬さの関係は、第21図に示すような傾向にあることを
確認した。すなわち、劣化に伴う変化する2つのパラメ
ータより、材料の劣化を推定する。第22図に示すよう
に、劣化材の値を、劣化方向に延長し、処女材のカーブ
と交差した位置を初期推定値H0として劣化材との差をパ
ラメータx0で表わす。このx0とH0の値より、予め求めて
おいた強度とパラメータx0との関係(第23図)より劣化
材の劣化の程度を評価できる。
In the experiment, it was confirmed that the relationship between the unbalanced voltage and the hardness tended to be as shown in Fig. 21 with aging deterioration. That is, the deterioration of the material is estimated from the two parameters that change with the deterioration. As shown in FIG. 22, the value of the deteriorated material is extended in the deterioration direction, and the position intersecting the curve of the virgin material is set as an initial estimated value H 0 , and the difference from the deteriorated material is represented by a parameter x 0 . From the values of x 0 and H 0 , the degree of deterioration of the deteriorated material can be evaluated from the relationship between the strength and the parameter x 0 obtained in advance (FIG. 23).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、高温で使用される金属材料の脆化の
程度を非破壊的にかつ迅速に検知できるので脆化損傷を
未然に防ぐことが可能であり、実機機の安全性を高める
ことができる。
According to the present invention, since the degree of embrittlement of a metal material used at high temperature can be detected nondestructively and quickly, it is possible to prevent embrittlement damage in advance and enhance the safety of an actual machine. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例のシステム構成図、第2図は、
本発明の実施例によるパイプの測定装置の斜視図、第3
図は、第2図中の探触子コイルの押し付け機構の斜視
図、第4図は、第2図中の研摩装置の斜視図、第5図
は、第2図中のエツチング処理装置の斜視図、第6図
は、第2図中の観察装置の斜視図、第7図は、第2図中
の硬さ測定装置の斜視図、第8図は本発明の実施例にお
ける作動メインルーチンのフローチヤート図、第9図
は、第8図中のECT測定のフローチヤート図、第10図
は、第8図中の評価1のフローチヤートで、第11図から
第13図は、第10図のフローチヤート中での説明の為のグ
ラフ図、第14図は、本発明の実施例における内部組織の
検査フローチヤート、第15図は第8図中の評価2のフロ
ーチヤート図、第16図から第18図は、第15図のフローチ
ヤートの説明の為の解説図、第19図は、第8図中の硬さ
測定のフローチヤート図、第20図は、第8図中の評価3
のフローチヤート図、第21図から第23図は第20図のフロ
ーチヤート説明の為の解説図、第24図は渦電流探傷器の
等価回路図である。 1……被測定体、2A,2B……探触子コイル、3……走査
駆動装置、4……走査駆動制御装置、5……渦電流探傷
器、6……コンピユータ、7……外部記憶装置、8……
記録装置、11……基準試験片、100……データ処理装
置、121……研摩装置、140……エツチング処理装置、20
0……組織観察装置、201……光源、202……ビデオカメ
ラ、210……硬さ計測装置。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is
FIG. 3 is a perspective view of a pipe measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of the probe coil pressing mechanism in FIG. 2, FIG. 4 is a perspective view of the polishing device in FIG. 2, and FIG. 5 is a perspective view of the etching processing device in FIG. Fig. 6 is a perspective view of the observation device in Fig. 2, Fig. 7 is a perspective view of the hardness measuring device in Fig. 2, and Fig. 8 is a main operation routine of the embodiment of the present invention. Flow chart, FIG. 9 is a flow chart for ECT measurement in FIG. 8, FIG. 10 is a flow chart for evaluation 1 in FIG. 8, and FIGS. 11 to 13 are FIG. FIG. 14 is a graph chart for explaining in the flow chart of FIG. 14, FIG. 14 is a flow chart for inspecting the internal tissue in the embodiment of the present invention, FIG. 15 is a flow chart for evaluation 2 in FIG. To FIG. 18 are explanatory views for explaining the flow chart of FIG. 15, FIG. 19 is a flow chart of hardness measurement in FIG. 8, and FIG. Evaluation 3 in Figure 8
21 is a flow chart for explaining the flow chart of FIG. 20, and FIG. 24 is an equivalent circuit diagram of an eddy current flaw detector. 1 ... Object to be measured, 2A, 2B ... Probe coil, 3 ... Scan drive device, 4 ... Scan drive controller, 5 ... Eddy current flaw detector, 6 ... Computer, 7 ... External storage Device, 8 ……
Recording device, 11 ... Standard test piece, 100 ... Data processing device, 121 ... Polishing device, 140 ... Etching processing device, 20
0 …… Tissue observation device, 201 …… Light source, 202 …… Video camera, 210 …… Hardness measuring device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅野 智 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 斉藤 英世 日立市幸町3丁目1番1号 株式会社日 立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭60−225058(JP,A) 特開 昭59−183359(JP,A) 特開 昭61−62858(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Sugano No. 502 Jinrachicho, Tsuchiura-shi, Hitachi Ltd. Machinery Research Laboratory (72) Inventor Hideyo Saito 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-Hitate Co., Ltd. (56) References JP-A-60-225058 (JP, A) JP-A-59-183359 (JP, A) JP-A-61-62858 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属材料の被測定体と基準試験片とに交流
信号を印加し、それらに生じた渦電流を交流ブリツジ回
路で検出する渦電流探傷法による金属材料の劣化検査方
法において、 先ず特定の基準試験片を選択し、その基準試験片と被測
定体とにおいて交流信号の周波数を変えながら交流ブリ
ツジ回路の不平衡電圧と位相角とのデータを収集するA
ステツプと、 被測定体の処女材と劣化材の関係より予め求めておいた
劣化情報としての位相角を用いて、Aステツプで計測し
た被測定体の不平衡電圧と位相角とのデータを基に被測
定体の初期状態の不平衡電圧と位相角を推定するBステ
ツプと、 Bステツプで推定した被測定体の初期状態の不平衡電圧
及び位相角と、Aステツプで測定した不平衡電圧及び位
相角とのベクトル量の差から、予め求めておいた前記ベ
クトル量の差−金属材料強度の校正曲線を用いて被測定
体の強度を算出するCステツプ とからなることを特徴とする金属材料の劣化検査方法。
1. A method for inspecting deterioration of a metal material by an eddy current flaw detection method, wherein an AC signal is applied to a measured object of a metal material and a reference test piece, and an eddy current generated in them is detected by an AC bridge circuit. A specific reference test piece is selected, and data of the unbalanced voltage and the phase angle of the AC bridge circuit are collected while changing the frequency of the AC signal between the reference test piece and the device under test.
Using the step and the phase angle as the deterioration information obtained in advance from the relationship between the virgin material and the deteriorated material of the measured object, the data of the unbalanced voltage and the phase angle of the measured object measured in the A step are used as the basis. The B step for estimating the unbalanced voltage and the phase angle in the initial state of the measured object, the unbalanced voltage and the phase angle in the initial state of the measured object estimated in the B step, the unbalanced voltage measured in the A step, and A metal material comprising: a difference in the vector amount from the phase angle; and a C step for calculating the strength of the object to be measured using a calibration curve of the above-mentioned vector amount difference-metal material strength. Deterioration inspection method.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、被測定体
の初期状態の不平衡電圧と位相角を推定するBステツプ
は、被測定体の金属組織にかかわる結晶粒径や相の面積
率より、被測定体の処女材と劣化材の関係より予め求め
ておいた金属組織−電気特性の校正曲線を用いて、被測
定体の初期状態の不平衡電圧と位相角を推定するステツ
プを用いたことを特徴とする金属材料の劣化検査方法。
2. The B step for estimating the unbalanced voltage and the phase angle in the initial state of the object to be measured according to claim 1, is the crystal grain size related to the metallic structure of the object to be measured or the area ratio of the phase. Therefore, a step for estimating the unbalanced voltage and the phase angle in the initial state of the measured object is used by using the calibration curve of the metallographic structure-electrical characteristics obtained in advance from the relationship between the virgin material and the deteriorated material of the measured object. A method for inspecting deterioration of a metal material, which is characterized in that
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