JP3058626B2 - 金属の非破壊検査方法 - Google Patents
金属の非破壊検査方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属の非破壊検査方
法の改良に関するものであり、主としてステンレス鋼の
内部の欠陥等の検出に用いられるものである。
法の改良に関するものであり、主としてステンレス鋼の
内部の欠陥等の検出に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】金属、特にステンレス鋼は、その優れた
耐食性や耐錆性の故に多くの分野で広く利用されてい
る。その中でも所謂オーステナイト系ステンレス鋳鋼は
耐食性、強度、溶接性等に特に優れているため、化学プ
ラントや原子力発電プラント等において、広く用いられ
ている。ところで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼
は、冶金学的には約１０〜２０％のα相と約９０〜８０
％のγ相の二相から形成されており、α相は約０．１ｍ
ｍの間隔でγ相内に分布している。そして、３００℃以
上の高温中に数百時間以上保持すると、所謂熱時効によ
り前記α相内で硬度の上昇や衝撃値の低下が発生し、ス
テンレス鋼としての材質が大きく変化することになり、
加圧力等の機械的応力を長期に亘って印加した場合に
は、内部に粒界応力腐食割れや疲労欠陥による亀裂等を
生ずることになる。
耐食性や耐錆性の故に多くの分野で広く利用されてい
る。その中でも所謂オーステナイト系ステンレス鋳鋼は
耐食性、強度、溶接性等に特に優れているため、化学プ
ラントや原子力発電プラント等において、広く用いられ
ている。ところで、オーステナイト系ステンレス鋳鋼
は、冶金学的には約１０〜２０％のα相と約９０〜８０
％のγ相の二相から形成されており、α相は約０．１ｍ
ｍの間隔でγ相内に分布している。そして、３００℃以
上の高温中に数百時間以上保持すると、所謂熱時効によ
り前記α相内で硬度の上昇や衝撃値の低下が発生し、ス
テンレス鋼としての材質が大きく変化することになり、
加圧力等の機械的応力を長期に亘って印加した場合に
は、内部に粒界応力腐食割れや疲労欠陥による亀裂等を
生ずることになる。
【０００３】一方、ステンレス鋼の内部に生じた欠陥や
材質劣化等の検出方法として、これ迄に各種の方法が開
発されて来たが、近年超音波を用いた検査方法が多方面
で開発されている。しかし、ステンレス鋼、特にオース
テナイト系ステンレス鋳鋼は結晶粒が粗大であるうえ、
その大きさも不均一であり、しかも結晶異方性を有して
いる。そのため、オーステナイト系ステンレス鋳鋼内を
通過する超音波ビームは、粗大結晶粒によって著しく散
乱され、超音波ビームの減衰やバックグランドノイズと
してのエコーを生ずることになる。その結果、ＳＮ比の
低下を来たし、従前の圧電式マイクロプローブのような
分解能の比較的低いマイクロプローブでは、材料内部の
欠陥の位置や大きさ等を高精度で能率よく検出すること
ができないと云う問題がある。
材質劣化等の検出方法として、これ迄に各種の方法が開
発されて来たが、近年超音波を用いた検査方法が多方面
で開発されている。しかし、ステンレス鋼、特にオース
テナイト系ステンレス鋳鋼は結晶粒が粗大であるうえ、
その大きさも不均一であり、しかも結晶異方性を有して
いる。そのため、オーステナイト系ステンレス鋳鋼内を
通過する超音波ビームは、粗大結晶粒によって著しく散
乱され、超音波ビームの減衰やバックグランドノイズと
してのエコーを生ずることになる。その結果、ＳＮ比の
低下を来たし、従前の圧電式マイクロプローブのような
分解能の比較的低いマイクロプローブでは、材料内部の
欠陥の位置や大きさ等を高精度で能率よく検出すること
ができないと云う問題がある。
【０００４】また、結晶異方性の方は材料の音響異方性
を引き起し、通過する超音波ビームのゆがみ（スキュ
ー）や通過方向によって音速の変動を生ずることにな
り、上述と同様に、従前の圧電式マイクロプローブのよ
うな分解能の比較的低いマイクロプローブでは、材料欠
陥を生じている位置を高精度で検出することができな
い。
を引き起し、通過する超音波ビームのゆがみ（スキュ
ー）や通過方向によって音速の変動を生ずることにな
り、上述と同様に、従前の圧電式マイクロプローブのよ
うな分解能の比較的低いマイクロプローブでは、材料欠
陥を生じている位置を高精度で検出することができな
い。
【０００５】更に、従前の超音波を用いた非破壊検査方
法では、超音波の発信用探触子の取り付け面と材料外表
面との間の伝達効率を高めるために接触媒質を使用する
必要があり、非破壊検査の実施に多くの手数と時間と費
用を必要とすることになる。
法では、超音波の発信用探触子の取り付け面と材料外表
面との間の伝達効率を高めるために接触媒質を使用する
必要があり、非破壊検査の実施に多くの手数と時間と費
用を必要とすることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の金属
の非破壊検査に於ける上述の如き問題、即ち超音波を用
いる非破壊検査では、超音波受信器自体の所謂分解性
能が低いため、欠陥の検出精度や欠陥位置の検出精度を
高めることができないこと、材料の結晶異方性によ
り、通過する超音波ビームが歪んだり、通過方向によっ
て音速が変動し、欠陥位置の検出精度が悪いこと等の問
題を解決せんとするものであり、被検査対象の内部を伝
播してきた超音波のエネルギーによって被検査対象の表
層に振動を与え、超音波振動による表層の磁場変動の状
態を０．５μｍ以下の高性能の空間分解能を有する磁気
マイクロプローブで検出することにより材料内部を伝播
して来た超音波を検出し、この超音波の検出位置（到達
位置）や超音波の検出範囲から欠陥の大きさや欠陥の位
置を高精度で、しかも被検査対象の表面に接触媒質を塗
布することなしに高能率で検出できるようにした、金属
の非破壊検査方法を提供するものである。
の非破壊検査に於ける上述の如き問題、即ち超音波を用
いる非破壊検査では、超音波受信器自体の所謂分解性
能が低いため、欠陥の検出精度や欠陥位置の検出精度を
高めることができないこと、材料の結晶異方性によ
り、通過する超音波ビームが歪んだり、通過方向によっ
て音速が変動し、欠陥位置の検出精度が悪いこと等の問
題を解決せんとするものであり、被検査対象の内部を伝
播してきた超音波のエネルギーによって被検査対象の表
層に振動を与え、超音波振動による表層の磁場変動の状
態を０．５μｍ以下の高性能の空間分解能を有する磁気
マイクロプローブで検出することにより材料内部を伝播
して来た超音波を検出し、この超音波の検出位置（到達
位置）や超音波の検出範囲から欠陥の大きさや欠陥の位
置を高精度で、しかも被検査対象の表面に接触媒質を塗
布することなしに高能率で検出できるようにした、金属
の非破壊検査方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ステ
ンレス鋼から成る被検査体の内部に被検査体の表面に配
設した電磁超音波探触子からの超音波を伝播させ、内部
を伝播してきた超音波のエネルギーを用いて被検査体の
表層を振動させることにより被検査体の表層の前記磁場
を変動させ、当該磁場の変動を被検査体の表面に配設し
た少なくとも０．５μｍの分解能を有し且つ被検査体の
表層に磁場を形成するための磁極を備えた磁気マイクロ
プローブを用いて検出し、検出した磁場の変動の状態か
ら超音波の被検査体の表面における到達点を検知するこ
とにより、被検査体の内部の欠陥を検出するようにした
ことを発明の基本構成とするものである。
ンレス鋼から成る被検査体の内部に被検査体の表面に配
設した電磁超音波探触子からの超音波を伝播させ、内部
を伝播してきた超音波のエネルギーを用いて被検査体の
表層を振動させることにより被検査体の表層の前記磁場
を変動させ、当該磁場の変動を被検査体の表面に配設し
た少なくとも０．５μｍの分解能を有し且つ被検査体の
表層に磁場を形成するための磁極を備えた磁気マイクロ
プローブを用いて検出し、検出した磁場の変動の状態か
ら超音波の被検査体の表面における到達点を検知するこ
とにより、被検査体の内部の欠陥を検出するようにした
ことを発明の基本構成とするものである。
【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明に於い
て、被検査体の表層の磁場を、磁気マイクロプローブに
設けた磁極による磁場又は被検査体が有する残留磁気と
磁気マイクロプローブに設けた磁極の両方による磁場と
したものである。
て、被検査体の表層の磁場を、磁気マイクロプローブに
設けた磁極による磁場又は被検査体が有する残留磁気と
磁気マイクロプローブに設けた磁極の両方による磁場と
したものである。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１の発明に於い
て、磁気マイクロプローブを、０．５μｍ以下の検出用
間隙を備えた鉄心と、当該鉄心に巻回した検出コイル
と、前記間隙の近傍に配設した永久磁石とを備えた構成
としたものである。
て、磁気マイクロプローブを、０．５μｍ以下の検出用
間隙を備えた鉄心と、当該鉄心に巻回した検出コイル
と、前記間隙の近傍に配設した永久磁石とを備えた構成
としたものである。
【００１０】請求項４の発明は、請求項１の発明に於い
て、被検査体をオーステナイト系ステンレス鋳鋼とする
と共に、超音波探触子をＳＨ波を発信する電磁超音波探
触子としたものである。
て、被検査体をオーステナイト系ステンレス鋳鋼とする
と共に、超音波探触子をＳＨ波を発信する電磁超音波探
触子としたものである。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明によるステンレス鋼
の非破壊検査の実施の概要説明図であり、図２は超音波
の発信及び受信用電磁超音波探触子の斜面図である。図
１に於いて、１は被検査体、２は発信用の電磁超音波探
触子、３は磁気マイクロプローブ、４は検出信号のプリ
アンプ、５はアンプ、６はディスプレイ、７・８は磁気
マイクロプローブ３に設けた永久磁石（Ｎ・Ｓ）であ
る。
施の形態を説明する。図１は本発明によるステンレス鋼
の非破壊検査の実施の概要説明図であり、図２は超音波
の発信及び受信用電磁超音波探触子の斜面図である。図
１に於いて、１は被検査体、２は発信用の電磁超音波探
触子、３は磁気マイクロプローブ、４は検出信号のプリ
アンプ、５はアンプ、６はディスプレイ、７・８は磁気
マイクロプローブ３に設けた永久磁石（Ｎ・Ｓ）であ
る。
【００１３】前記被検査体１としては、非磁性（又は弱
磁性）の金属であれば如何なる金属材であってもよく、
鋳造鋼や鍛造鋼の種類を問わずに被検査体とすることが
できる。本実施形態に於いては、被検査体１とてオース
テナイト系ステンレス鋳鋼を選択している。また、被検
査体１の形状は板状体やパイプ状体等如何なる形状であ
ってもよいが、本実施形態に於いては、被検査体１とし
て厚さ２５ｍｍ、横幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍの平
板を用いている。
磁性）の金属であれば如何なる金属材であってもよく、
鋳造鋼や鍛造鋼の種類を問わずに被検査体とすることが
できる。本実施形態に於いては、被検査体１とてオース
テナイト系ステンレス鋳鋼を選択している。また、被検
査体１の形状は板状体やパイプ状体等如何なる形状であ
ってもよいが、本実施形態に於いては、被検査体１とし
て厚さ２５ｍｍ、横幅１００ｍｍ、長さ２００ｍｍの平
板を用いている。
【００１４】前記発信用電磁超音波探触子２は、図２に
示すように厚さＤの一対の永久磁石２ａを複数組み組み
付け、これにコイル２ｂを巻回したものであり、本実施
例ではＤ＝６ｍｍ、高さＨ＝３０ｍｍ、長さＬ＝１２ｍ
ｍ、横幅Ｗ＝２０ｍｍの外形寸法に形成されている。
示すように厚さＤの一対の永久磁石２ａを複数組み組み
付け、これにコイル２ｂを巻回したものであり、本実施
例ではＤ＝６ｍｍ、高さＨ＝３０ｍｍ、長さＬ＝１２ｍ
ｍ、横幅Ｗ＝２０ｍｍの外形寸法に形成されている。
【００１５】当該電磁超音波探触子は、コイル２ｂに流
れる高周波電流（約７００〜２０００ＫＨＺ）によって
誘起された材料表面の過電流と永久磁石２ａの相互作用
によって超音波を発生させるものであり、発生する超音
波の波長をλ、超音波の入射角をθ、１組の永久磁石の
厚さをＤとすると、λ＝Ｄｓｉｎθの関係にある超音波
のＳＨ波（Ｓｈｅａ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｗａｖ
ｅ）を発生することができる。尚、本実施形態では、図
２の如き構成のＳＨ波を発生する超音波探触子を用いて
いるが、本発明で使用する超音波探触子は如何なる構成
のものであってもよく、また、発生する超音波も横波・
縦波の何れであってもよいことは勿論である。
れる高周波電流（約７００〜２０００ＫＨＺ）によって
誘起された材料表面の過電流と永久磁石２ａの相互作用
によって超音波を発生させるものであり、発生する超音
波の波長をλ、超音波の入射角をθ、１組の永久磁石の
厚さをＤとすると、λ＝Ｄｓｉｎθの関係にある超音波
のＳＨ波（Ｓｈｅａ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｗａｖ
ｅ）を発生することができる。尚、本実施形態では、図
２の如き構成のＳＨ波を発生する超音波探触子を用いて
いるが、本発明で使用する超音波探触子は如何なる構成
のものであってもよく、また、発生する超音波も横波・
縦波の何れであってもよいことは勿論である。
【００１６】上記発信用電磁超音波探触子２そのものは
既に公知であるため、その詳細説明は省略する。また、
この電磁超音波探触子２は、基本的には被検査体１と非
接触状態で使用することも可能である。更に、超音波の
中のＳＨ波は、通常の圧電素子を用いた探触子でも発生
可能であるが、本実施形態に於いては前述の如き構成の
電磁超音波探触子を用いている。
既に公知であるため、その詳細説明は省略する。また、
この電磁超音波探触子２は、基本的には被検査体１と非
接触状態で使用することも可能である。更に、超音波の
中のＳＨ波は、通常の圧電素子を用いた探触子でも発生
可能であるが、本実施形態に於いては前述の如き構成の
電磁超音波探触子を用いている。
【００１７】前記磁気マイクロプローブ３は、フロッピ
ーディスクやハードディスクの読み取りに用いられてい
る公知の磁気読み取りディスクとほぼ同じ構成のもので
あり、具体的には０．５μｍ以下の検出用間隙Ｇを有す
る鉄心と、これに巻回した検出用コイルを備えた磁気マ
イクロプローブが用いられている。図３は、本実施形態
で使用をしている磁気マイクロプローブ３の概要を示す
ものであり、スライダー３ａ、検出コイル３ｂ、ギャッ
プＧを有するフェライトコアー３ａ′、ギャップＧの近
傍に設けた磁極７・８等から形成されている。スライダ
ー３ａは、その接触面が被検査体１の外表面と接触した
状態で、被検査体１の表面を適宜の速度で移動する。
ーディスクやハードディスクの読み取りに用いられてい
る公知の磁気読み取りディスクとほぼ同じ構成のもので
あり、具体的には０．５μｍ以下の検出用間隙Ｇを有す
る鉄心と、これに巻回した検出用コイルを備えた磁気マ
イクロプローブが用いられている。図３は、本実施形態
で使用をしている磁気マイクロプローブ３の概要を示す
ものであり、スライダー３ａ、検出コイル３ｂ、ギャッ
プＧを有するフェライトコアー３ａ′、ギャップＧの近
傍に設けた磁極７・８等から形成されている。スライダ
ー３ａは、その接触面が被検査体１の外表面と接触した
状態で、被検査体１の表面を適宜の速度で移動する。
【００１８】永久磁石７・８は、被検査体１の表層に一
様でない磁場を形成するためのものであり、具体的には
図３に示すように、磁気マイクロプローブ３の間隙Ｇの
両側近傍に斜状のＮ磁極７及びＳ磁極８が設けられてお
り、磁気マイクロプローブ３が対向する近傍の被検査体
１の外表層に、所定の強さの一様でない磁場を形成す
る。尚、本実施形態では、図１及び図３に示すようにＮ
・Ｓ一対の磁極を対向状に配設するようにしているが、
図４及び図５に示すような磁極配置とする構成としても
よく、金属表面に平行な磁場を形成し易い磁極配置であ
れば、如何な磁極配置であってもよい。また、当該磁極
７・８は磁気マイクロプローブ３の本体へ着脱自在に設
けるようにしてもよい。更に、本実施形態に於いては磁
極７・８を用いて被検査体１の外表層に一様でない磁場
を形成するようにしているが、被検査体１が残留磁気を
有している場合には、当該残留磁気による磁場を活用す
ることにより、磁気マイクロプローブ３の磁極７・８を
省略することも可能である。
様でない磁場を形成するためのものであり、具体的には
図３に示すように、磁気マイクロプローブ３の間隙Ｇの
両側近傍に斜状のＮ磁極７及びＳ磁極８が設けられてお
り、磁気マイクロプローブ３が対向する近傍の被検査体
１の外表層に、所定の強さの一様でない磁場を形成す
る。尚、本実施形態では、図１及び図３に示すようにＮ
・Ｓ一対の磁極を対向状に配設するようにしているが、
図４及び図５に示すような磁極配置とする構成としても
よく、金属表面に平行な磁場を形成し易い磁極配置であ
れば、如何な磁極配置であってもよい。また、当該磁極
７・８は磁気マイクロプローブ３の本体へ着脱自在に設
けるようにしてもよい。更に、本実施形態に於いては磁
極７・８を用いて被検査体１の外表層に一様でない磁場
を形成するようにしているが、被検査体１が残留磁気を
有している場合には、当該残留磁気による磁場を活用す
ることにより、磁気マイクロプローブ３の磁極７・８を
省略することも可能である。
【００１９】図６は、本発明に係る磁気マイクロプロー
ブ３の他の例を示すものであり、フェライトコアー３
ａ′に設けたギャップＧの長さが短く設定されている。
尚、図６に於いて、３ｂは検出コイル、７・８は磁極、
９は励磁コイルである。
ブ３の他の例を示すものであり、フェライトコアー３
ａ′に設けたギャップＧの長さが短く設定されている。
尚、図６に於いて、３ｂは検出コイル、７・８は磁極、
９は励磁コイルである。
【００２０】前記プリアンプ５、アンプ６及びディスプ
レイ７は磁気マイクロプローブ３から読み取り信号を増
幅並びに表示するものであり、何れも公知のものである
ためその説明は省略する。。
レイ７は磁気マイクロプローブ３から読み取り信号を増
幅並びに表示するものであり、何れも公知のものである
ためその説明は省略する。。
【００２１】次に、本発明を用いたステンレス鋼の非破
壊検査方法について説明をする。先ず、被検査体１の表
面（検査面）を清浄面とし、その後、発信用電磁超音波
探触子２と磁気マイクロプローブ３とを適宜の間隔例え
ばＬ＝２０ｍｍ〜３００ｍｍ程度離して被検査体１上に
セットする。尚、本実施形態に於いては、永久磁石７・
８と磁気マイクロプローブ３とを一体として被検査体１
の表面に沿って接触させた状態下で移動させるようにし
ているが、永久磁石７・８と磁気マイクロプローブ３と
を別体としてもよく、或いは残留磁気が大きい場合に
は、永久磁石７・８のない磁気マイクロプローブ３のみ
を移動させるようにしてもよい。
壊検査方法について説明をする。先ず、被検査体１の表
面（検査面）を清浄面とし、その後、発信用電磁超音波
探触子２と磁気マイクロプローブ３とを適宜の間隔例え
ばＬ＝２０ｍｍ〜３００ｍｍ程度離して被検査体１上に
セットする。尚、本実施形態に於いては、永久磁石７・
８と磁気マイクロプローブ３とを一体として被検査体１
の表面に沿って接触させた状態下で移動させるようにし
ているが、永久磁石７・８と磁気マイクロプローブ３と
を別体としてもよく、或いは残留磁気が大きい場合に
は、永久磁石７・８のない磁気マイクロプローブ３のみ
を移動させるようにしてもよい。
【００２２】各機器のセッチングが終ると、発信用電磁
超音波探触子２を作動させる。これにより、発信用超音
波探触子２からは、周波数が０．５ＭＨＺ〜２ＭＨＺ程
度の超音波のＳＨ波（波長λは約６ｍｍ〜１．５ｍｍ）
が被検査体１の内部へ伝播される。上記発信された超音
波のＳＨ波は、図７に示すように被検査体１の表面から
所定の入射角θで被検査体１の内部へ入射され、被検査
体１内を伝播して裏面側の外表面で反射されたあと、点
Ｇ1 へ到達する。また、被検査体１の内部に欠陥Ｑが存
在する場合には、超音波の伝播方向が偏向θ′され、そ
の到達点が点Ｇ2 となる。
超音波探触子２を作動させる。これにより、発信用超音
波探触子２からは、周波数が０．５ＭＨＺ〜２ＭＨＺ程
度の超音波のＳＨ波（波長λは約６ｍｍ〜１．５ｍｍ）
が被検査体１の内部へ伝播される。上記発信された超音
波のＳＨ波は、図７に示すように被検査体１の表面から
所定の入射角θで被検査体１の内部へ入射され、被検査
体１内を伝播して裏面側の外表面で反射されたあと、点
Ｇ1 へ到達する。また、被検査体１の内部に欠陥Ｑが存
在する場合には、超音波の伝播方向が偏向θ′され、そ
の到達点が点Ｇ2 となる。
【００２３】尚、超音波の伝播速度ｖや入射角θは、超
音波発信器２の種類や構成から、また超音波の偏向角
θ′は、欠陥の種類や大きさ等から、夫々一義的に定ま
ることになる。その結果、前記超音波の到達点Ｇ1 、Ｇ
2 が正確に検出され、超音波発信器２とＧ1 、Ｇ2 （即
ち、電磁マイクロプローブ３）間の距離Ｌが判明する
と、超音波の伝播速度ｖや入射角θ、偏向角θ′等の伝
播特性とから、欠陥の存在位置を算出することができる
と共に、欠陥の大きさ等も想定することができる。
音波発信器２の種類や構成から、また超音波の偏向角
θ′は、欠陥の種類や大きさ等から、夫々一義的に定ま
ることになる。その結果、前記超音波の到達点Ｇ1 、Ｇ
2 が正確に検出され、超音波発信器２とＧ1 、Ｇ2 （即
ち、電磁マイクロプローブ３）間の距離Ｌが判明する
と、超音波の伝播速度ｖや入射角θ、偏向角θ′等の伝
播特性とから、欠陥の存在位置を算出することができる
と共に、欠陥の大きさ等も想定することができる。
【００２４】また、前記図７の方法では、被検査体１の
裏面側からの反射波により欠陥Ｑの存在位置検出を行な
うようにしているが、例えば図８に示す如く、先ず発信
用電磁探触子２を実線の位置に設け、入射角θ1 で被検
査体１内へ入射した超音波が、欠陥Ｑにより偏向されて
到達する位置Ｇ3 を電磁マイクロプローブ３により検出
する。次に、発信用電磁探触子２を点線の位置へ移動さ
せ、同様に入射角θ2で被検査体１内へ入射した超音波
が、欠陥Ｑにより偏向されて到達する位置Ｇ4を検出
し、超音波の伝播速度Ｖ、発信用電磁探触子２と電磁マ
イクロプローブ３間の距離Ｌ、入射角θ1 ，θ2 、偏向
角θ1 ′，θ2 ′等から欠陥Ｑの存在位置（深さＨ、距
離Ｌ）を算出するようにしてもよい。
裏面側からの反射波により欠陥Ｑの存在位置検出を行な
うようにしているが、例えば図８に示す如く、先ず発信
用電磁探触子２を実線の位置に設け、入射角θ1 で被検
査体１内へ入射した超音波が、欠陥Ｑにより偏向されて
到達する位置Ｇ3 を電磁マイクロプローブ３により検出
する。次に、発信用電磁探触子２を点線の位置へ移動さ
せ、同様に入射角θ2で被検査体１内へ入射した超音波
が、欠陥Ｑにより偏向されて到達する位置Ｇ4を検出
し、超音波の伝播速度Ｖ、発信用電磁探触子２と電磁マ
イクロプローブ３間の距離Ｌ、入射角θ1 ，θ2 、偏向
角θ1 ′，θ2 ′等から欠陥Ｑの存在位置（深さＨ、距
離Ｌ）を算出するようにしてもよい。
【００２５】超音波のＳＨ波が被検査体１の表層へ到達
すると、ＳＨ波の有するエネルギーによって被検査体１
の表層が振動する。その結果、Ｎ・Ｓ磁極７・８が被検
査体１の表層に形成している磁場も振動的に変動し、こ
の被検査体１の表層の磁場の変動は磁気マイクロプロー
ブ３によって読み取られ、ディスプレイ６上に表示され
る。
すると、ＳＨ波の有するエネルギーによって被検査体１
の表層が振動する。その結果、Ｎ・Ｓ磁極７・８が被検
査体１の表層に形成している磁場も振動的に変動し、こ
の被検査体１の表層の磁場の変動は磁気マイクロプロー
ブ３によって読み取られ、ディスプレイ６上に表示され
る。
【００２６】即ち、オーステナイト系ステンレス鋳鋼の
被検査体１の場合、その表層が超音波エネルギーによっ
て振動すると、組織を形成する幅１０μｍ程度で材料中
に分布するα相（フェライト相・約１０〜２０％の割合
でランダムに混在）も振動する。その結果、α相の粒界
近傍の磁場は、α相が磁場内で振動することによって生
じた誘導電流の生ずる磁場によって乱され、強弱のある
不均一な磁場となる。
被検査体１の場合、その表層が超音波エネルギーによっ
て振動すると、組織を形成する幅１０μｍ程度で材料中
に分布するα相（フェライト相・約１０〜２０％の割合
でランダムに混在）も振動する。その結果、α相の粒界
近傍の磁場は、α相が磁場内で振動することによって生
じた誘導電流の生ずる磁場によって乱され、強弱のある
不均一な磁場となる。
【００２７】前記被検査体１の表層の振動により生じた
α相近傍の磁場の変動は、図９のＡに示すような形状の
変化になるものと想定され、被検査体１の矢印イ−ロ方
向の振動に対しては、α相とγ相との粒界付近で磁場の
ピーク値Ｐ1 、Ｐ2 を持つ変動になると考えられる。
α相近傍の磁場の変動は、図９のＡに示すような形状の
変化になるものと想定され、被検査体１の矢印イ−ロ方
向の振動に対しては、α相とγ相との粒界付近で磁場の
ピーク値Ｐ1 、Ｐ2 を持つ変動になると考えられる。
【００２８】当該変動磁場のピークＰ1 、Ｐ2 は、ほぼ
０．５μｍのギャップＧを有する磁気マイクロプローブ
（即ち、０．５μｍの空間分離能を有する磁気マイクロ
プローブ）３によって検出され、プリアンプ４、アンプ
５を通してディスプレイ６等に表示或いは記録される。
０．５μｍのギャップＧを有する磁気マイクロプローブ
（即ち、０．５μｍの空間分離能を有する磁気マイクロ
プローブ）３によって検出され、プリアンプ４、アンプ
５を通してディスプレイ６等に表示或いは記録される。
【００２９】前記磁気マイクロプローブ３は、被検査体
１の表面の所定の範囲を適宜の移動速度でスキャンニン
グするが、スキャンニング中の各α相の粒界近傍に於け
る磁場の変動の大きさ（即ちピーク値Ｐ1 、Ｐ2 の大き
さ）は、到達した超音波のエネルギー量に応じて変動
し、例えば図７の如きモデルに於いては、磁気マイクロ
プローブ３の出力分布は図１０に示したような曲線とな
り、磁気マイクロプローブ３からの検出信号を処理する
ことにより、被検査体１の内部に於ける欠陥の位置及び
その種類等が算出される。尚、図１０に於いて、曲線Ｔ
は点Ｇ1 （欠陥なしの場合）近傍における磁気マイクロ
プローブ３の出力分布の、また、曲線Ｒは点Ｇ2 （欠陥
が存在する場合）近傍に於ける磁気マイクロプローブ３
の出力分布の形態を夫々示すものである。
１の表面の所定の範囲を適宜の移動速度でスキャンニン
グするが、スキャンニング中の各α相の粒界近傍に於け
る磁場の変動の大きさ（即ちピーク値Ｐ1 、Ｐ2 の大き
さ）は、到達した超音波のエネルギー量に応じて変動
し、例えば図７の如きモデルに於いては、磁気マイクロ
プローブ３の出力分布は図１０に示したような曲線とな
り、磁気マイクロプローブ３からの検出信号を処理する
ことにより、被検査体１の内部に於ける欠陥の位置及び
その種類等が算出される。尚、図１０に於いて、曲線Ｔ
は点Ｇ1 （欠陥なしの場合）近傍における磁気マイクロ
プローブ３の出力分布の、また、曲線Ｒは点Ｇ2 （欠陥
が存在する場合）近傍に於ける磁気マイクロプローブ３
の出力分布の形態を夫々示すものである。
【００３０】即ち、前記α相の粒界近傍の磁場変化（ピ
ーク値Ｐ1 、Ｐ2 ）は磁気マイクロプローブ３によって
検出され、ディスプレイ６やこれに接続されたコンピュ
ータ（図示省略）等へ表示並びに記録される。このよう
にして、磁気マイクロプローブ３によって被検査体１の
表面の所定の範囲内をスキャンニングし、各α相粒界の
磁場の変化量の大・小（磁気マイクロプローブ３の出力
分布）からＧ2 点を求め、これに基づいて被検査体１内
の欠陥の位置、大きさ等の特定が行なわれる。
ーク値Ｐ1 、Ｐ2 ）は磁気マイクロプローブ３によって
検出され、ディスプレイ６やこれに接続されたコンピュ
ータ（図示省略）等へ表示並びに記録される。このよう
にして、磁気マイクロプローブ３によって被検査体１の
表面の所定の範囲内をスキャンニングし、各α相粒界の
磁場の変化量の大・小（磁気マイクロプローブ３の出力
分布）からＧ2 点を求め、これに基づいて被検査体１内
の欠陥の位置、大きさ等の特定が行なわれる。
【００３１】尚、前記図１０の曲線Ｔ、Ｒは、磁気マイ
クロプローブ３の形式によってその形状が大きく変わる
ことは勿論であり、磁気マイクロプローブ３としては磁
気抵抗型やビックアップ型のプローブ等の使用が可能で
ある。また、本実施形態では超音波のＳＨ波を使用して
いるが、前述の通り所謂ＳＶ波の超音波であってもよ
く、横波・縦波何れの超音波であってもよいことは勿論
である。更に、本実施形態では被検査体１としてオース
テナイト系のステンレス鋳鋼を用いているが、ステンレ
ス鋼以外の全ての金属に対して本発明を適用できること
は勿論である。同様に、本実施形態に於いては被検査体
としてオーステナイト系のステンレス鋳鋼を用いている
が、被検査体がオーステナイト系のステンレス鋳鋼であ
ってもよいことは勿論である。
クロプローブ３の形式によってその形状が大きく変わる
ことは勿論であり、磁気マイクロプローブ３としては磁
気抵抗型やビックアップ型のプローブ等の使用が可能で
ある。また、本実施形態では超音波のＳＨ波を使用して
いるが、前述の通り所謂ＳＶ波の超音波であってもよ
く、横波・縦波何れの超音波であってもよいことは勿論
である。更に、本実施形態では被検査体１としてオース
テナイト系のステンレス鋳鋼を用いているが、ステンレ
ス鋼以外の全ての金属に対して本発明を適用できること
は勿論である。同様に、本実施形態に於いては被検査体
としてオーステナイト系のステンレス鋳鋼を用いている
が、被検査体がオーステナイト系のステンレス鋳鋼であ
ってもよいことは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】本発明に於いては、被検査体の内部を超
音波を伝播させ、内部を伝播してきた超音波のエネルギ
ーによって被検査体の表層を振動させ、表層部の超音波
による振動により発生する被検査体表面の磁場の変化を
空間分解能が少なくとも０．５μｍ以上の磁気マイクロ
プローブにより検出し、検出した磁場の変動の状態から
超音波の到達点を検知することにより、被検査体の内部
の欠陥を検知するようにしている。その結果、超音波探
触子利用した極く簡単な非破壊検査装置でもって、金属
の内部の各種欠陥を被検査体の表面側（又は内面側）か
ら高能率で、しかも高精度で検知することができると共
に、欠陥の位置や大きさの特定も正確且つ容易に行え
る。また、本発明に於いては、被検査体の表面を特別に
処理することなしに、被検査体の表面にそのまま超音波
探触子や磁気マイクロプローブを適用することができ、
従前の超音波を用いた非破壊検査法のように接触媒質を
使用する必要がない。その結果、検査にかかる手数やコ
ストの大幅な削減が可能となる。本発明は、上述の通り
優れた実用的効用を奏するものである。
音波を伝播させ、内部を伝播してきた超音波のエネルギ
ーによって被検査体の表層を振動させ、表層部の超音波
による振動により発生する被検査体表面の磁場の変化を
空間分解能が少なくとも０．５μｍ以上の磁気マイクロ
プローブにより検出し、検出した磁場の変動の状態から
超音波の到達点を検知することにより、被検査体の内部
の欠陥を検知するようにしている。その結果、超音波探
触子利用した極く簡単な非破壊検査装置でもって、金属
の内部の各種欠陥を被検査体の表面側（又は内面側）か
ら高能率で、しかも高精度で検知することができると共
に、欠陥の位置や大きさの特定も正確且つ容易に行え
る。また、本発明に於いては、被検査体の表面を特別に
処理することなしに、被検査体の表面にそのまま超音波
探触子や磁気マイクロプローブを適用することができ、
従前の超音波を用いた非破壊検査法のように接触媒質を
使用する必要がない。その結果、検査にかかる手数やコ
ストの大幅な削減が可能となる。本発明は、上述の通り
優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステンレス鋼の被破壊検査の実施の概要説明図
である。
である。
【図２】電磁・超音波探触子の一例を示す斜面図であ
る。
る。
【図３】磁気マイクロプローブの構成の概要を示す斜面
図である。
図である。
【図４】図３の磁気マイクロプローブに設けた斜状磁極
の配置の一例を示す平面図である。
の配置の一例を示す平面図である。
【図５】磁気マイクロプローブに設けた永久磁石の配置
の別の例を示す平面図である。
の別の例を示す平面図である。
【図６】磁気マイクロプローブの他の例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図７】本発明の非破壊検査法による欠陥の検出の一例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】本発明の非破壊検査法による欠陥の検出の他の
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図９】α相粒界の磁場の変動の一例を示すモデル説明
図である。
図である。
【図１０】磁気マイクロプローブによる図７の点Ｇ1 及
び点Ｇ2 に於ける検出信号の一例を示すものである。
び点Ｇ2 に於ける検出信号の一例を示すものである。
１は被検査体、２は発信用電磁超音波探触子、２ａは磁
石、２ｂはコイル、３は磁気マイクロプローブ、３ａは
スライダー、３ａ′はフェライトコアー、Ｇはギャッ
プ、３ｂは検出コイル、４はプリアンプ、５はアンプ、
６はディスプレイ、７・８は永久磁石、９は励磁用コイ
ル。
石、２ｂはコイル、３は磁気マイクロプローブ、３ａは
スライダー、３ａ′はフェライトコアー、Ｇはギャッ
プ、３ｂは検出コイル、４はプリアンプ、５はアンプ、
６はディスプレイ、７・８は永久磁石、９は励磁用コイ
ル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28
Claims (4)
- 【請求項１】 ステンレス鋼から成る被検査体の内部に
被検査体の表面に配設した電磁超音波探触子からの超音
波を伝播させ、内部を伝播してきた超音波のエネルギー
を用いて被検査体の表層を振動させることにより被検査
体の表層の磁場を変動させ、当該磁場の変動を被検査体
の表面に配設した少なくとも０．５μｍの分解能を有し
且つ被検査体の表層に磁場を形成するための磁極を備え
た磁気マイクロプローブを用いて検出し、検出した磁場
の変動の状態から超音波の被検査体の表面における到達
点を検知することにより、被検査体の内部の欠陥を検出
するようにしたことを特徴とする金属の非破壊検査方
法。 - 【請求項２】 被検査体の表層の磁場を、磁気マイクロ
プローブに設けた磁極による磁場又は被検査体が有する
残留磁気と磁気マイクロプローブに設けた磁極の両方に
よる磁場とした請求項１に記載の金属の非破壊検査方
法。 - 【請求項３】 磁気マイクロプローブを、０．５μｍ以
下の検出用間隔を備えた鉄心と、当該鉄心に巻回した検
出コイルと、前記間隙の近傍に配設した永久磁石とを備
えた構成とした請求項１に記載の金属の非破壊検査方
法。 - 【請求項４】 被検査体をオーステナイト系ステンレス
鋳鋼とすると共に、超音波探触子をＳＨ波を発信する電
磁超音波探触子とするようにした請求項１に記載の金属
の非破壊検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363454A JP3058626B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 金属の非破壊検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10363454A JP3058626B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 金属の非破壊検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000187023A JP2000187023A (ja) | 2000-07-04 |
| JP3058626B2 true JP3058626B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18479354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10363454A Expired - Fee Related JP3058626B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 金属の非破壊検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3058626B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101313588B1 (ko) | 2011-12-30 | 2013-10-02 | 성균관대학교산학협력단 | 거대자기저항 센서를 이용한 전자기 음향 트랜스듀서 |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP10363454A patent/JP3058626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「電磁的手法による超音波の発生・伝播特性ならびに材料劣化診断への道」生産と技術、第５０巻第２号、西川雅弘、（社）生産技術振興協会、平成１０年４月２５日発行、ｐ５９−６２ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101313588B1 (ko) | 2011-12-30 | 2013-10-02 | 성균관대학교산학협력단 | 거대자기저항 센서를 이용한 전자기 음향 트랜스듀서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000187023A (ja) | 2000-07-04 |
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