JP3177751B2 - Magnetic fluid applied material inspection apparatus and method - Google Patents
Magnetic fluid applied material inspection apparatus and methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、産業プラントの機器材
料の損傷あるいは残留応力の状態やオーステナイト系ス
テンレス鋼の応力腐食割れに対する鋭敏化の状態を検出
する装置及び方法に係り、特に、磁性流体を応用した材
料検査装置及び方法並びに磁気センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a state of damage or residual stress of equipment materials of an industrial plant and a state of sensitization of austenitic stainless steel to stress corrosion cracking. The present invention relates to a material inspection apparatus and method and a magnetic sensor to which the method is applied.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来技術としては、特開平２−７８９８
４号公報に記載のごとく、磁性流体を応用した磁気イメ
ージセンサがある。このイメージセンサにおいては、磁
性流体を硝子パネルに挾み、磁性流体の状態を観察する
ファイバプレートと固体素子から構成される。2. Description of the Related Art The prior art is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-7898.
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 4 (KOKAI) No. 4, there is a magnetic image sensor to which a magnetic fluid is applied. This image sensor is composed of a fiber plate and a solid state element which sandwich a magnetic fluid between glass panels and observe the state of the magnetic fluid.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術は、磁気イメージセンサの構造のみであり、機
器材料の状態を検出し、評価するまでの方法及び装置に
ついては開示されていない。However, the above-mentioned prior art has only the structure of a magnetic image sensor, and does not disclose a method and an apparatus for detecting and evaluating the state of a device material.
【０００４】本発明の目的は、磁性流体を応用した検査
装置において、機器材料の損傷あるいは残留応力の状態
やオーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れに対す
る鋭敏化の状態を高精度に評価できる磁性流体応用材料
検査装置及び方法、更にそれに用いる磁気センサを提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inspection apparatus using a magnetic fluid, which can evaluate the state of damage or residual stress of equipment materials and the state of sensitization of austenitic stainless steel to stress corrosion cracking with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a material inspection apparatus and method, and a magnetic sensor used therefor.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、磁性流体を含み検査対象面に置かれる磁気セ
ンサと、前記検査対象を励磁する励磁手段と、励磁され
た前記検査対象の磁気的性質に対応した前記磁気センサ
の磁性流体の状態を検出する検出手段と、この検出手段
からの信号を受けて前記検査対象の磁気的組織の情報を
求める情報処理部と、を備えた磁性流体応用材料検査装
置である。According to the present invention, there is provided a magnetic sensor including a magnetic fluid and placed on a surface to be inspected, exciting means for exciting the object to be inspected, and a magnetic sensor for exciting the object to be inspected. A detection unit for detecting a state of a magnetic fluid of the magnetic sensor corresponding to a magnetic property; and an information processing unit for receiving information from the detection unit and obtaining information on a magnetic tissue to be inspected. This is a fluid application material inspection device.
【０００６】また本発明は、磁性流体を含み検査対象面
に置かれる磁気センサと、前記検査対象を励磁する励磁
手段と、励磁された前記検査対象の磁気的性質に対応し
た前記磁気センサの磁性流体の状態を検出する検出手段
と、この検出手段からの信号を受けて前記検査対象の磁
区の大きさを求める情報処理部と、を備えた磁性流体応
用材料検査装置である。The present invention also provides a magnetic sensor including a magnetic fluid and placed on a surface to be inspected, exciting means for exciting the object to be inspected, and a magnetic sensor of the magnetic sensor corresponding to the magnetic properties of the excited object to be inspected. A magnetic fluid applied material inspection apparatus includes: a detection unit that detects a state of a fluid; and an information processing unit that receives a signal from the detection unit and obtains a size of the magnetic domain to be inspected.
【０００７】また本発明は、磁性流体を含み検査対象面
に置かれる磁気センサと、前記検査対象を励磁する励磁
手段と、励磁された前記検査対象の磁気的性質に対応し
た前記磁気センサの磁性流体の状態を検出する検出手段
と、この検出手段からの信号を受けて前記検査対象面で
の前記磁性流体の磁粉の集積による隆起を表面粗さとし
て求める情報処理部と、を備えた磁性流体応用材料検査
装置である。The present invention also provides a magnetic sensor including a magnetic fluid and placed on a surface to be inspected, exciting means for exciting the object to be inspected, and a magnetic sensor of the magnetic sensor corresponding to the magnetic properties of the excited object to be inspected. A magnetic fluid comprising: a detecting unit that detects a state of a fluid; and an information processing unit that receives a signal from the detecting unit and obtains, as a surface roughness, a bulge due to accumulation of the magnetic powder of the magnetic fluid on the surface to be inspected. Applied material inspection device.
【０００８】前記のいずれかに記載の磁性流体応用材料
検査装置において、前記情報処理部での処理結果を可視
化して表示する表示手段を更に備えたものがよい。ま
た、前記情報処理部での処理結果を基にして検査対象の
損傷又は残留応力の状態を評価する評価手段を更に備え
たものがよい。また、前記情報処理部で求めた表面粗さ
を基にして検査対象の鋭敏化の状態を評価する評価手段
を更に備えたものがよい。 また、前記の磁性流体応用
材料検査装置において、励磁手段は交流磁界を検査対象
に印加するものであり、情報処理部は前記交流磁界を印
加した時の磁性流体の変動画像から検査対象の損傷又は
残留応力の状態を評価する基となる異常磁性領域又は磁
区の状態変化を求めるものであるのがよい。また、励磁
手段は交流磁界を検査対象に印加するものであり、情報
処理部は前記交流磁界を印加した時の磁性流体の変動画
像から検査対象の鋭敏化の状態を評価する基となる磁性
を持つ結晶粒界を求めるものであるのがよい。ここで、
情報処理部は検査対象の鋭敏化の状態を評価する基とな
る磁性を持つ結晶粒界の長さ、幅及び面積の少なくとも
一つを求めるものであるのがよい。In any one of the magnetic fluid applied material inspection apparatuses described above, it is preferable that the apparatus further includes a display unit that visualizes and displays a processing result in the information processing unit. Further, it is preferable that the apparatus further comprises an evaluation means for evaluating the state of damage or residual stress of the inspection target based on the processing result in the information processing section. It is preferable that the apparatus further includes an evaluation means for evaluating the sensitized state of the inspection object based on the surface roughness obtained by the information processing unit. Further, in the magnetic fluid applied material inspection apparatus, the exciting means applies an AC magnetic field to the inspection target, and the information processing unit detects damage or damage to the inspection target from a fluctuation image of the magnetic fluid when the AC magnetic field is applied. It is preferable to obtain a state change of an abnormal magnetic region or a magnetic domain which is a basis for evaluating the state of the residual stress. Further, the excitation means applies an AC magnetic field to the test object, and the information processing section determines the magnetism that is used to evaluate the sensitized state of the test object from the fluctuation image of the magnetic fluid when the AC magnetic field is applied. It is desirable to find the crystal grain boundaries that have. here,
It is preferable that the information processing section obtains at least one of the length, width, and area of a crystal grain boundary having magnetism, which is a basis for evaluating the state of sensitization of the inspection object.
【０００９】また、前記の磁性流体応用材料検査装置に
おいて、磁性流体を含む磁気センサは一方向性の感度を
持つ異方性センサであるのがよい。また、検出手段はレ
ーザ顕微鏡であるのがよい。また、磁性流体を含む磁気
センサは磁性流体の磁粉の分布状態を記録可能に形成さ
れているものがよい。また、磁性流体を含む磁気センサ
は、透明カバーと、この透明カバーの検査対象との対向
面に形成された隙間部と、この隙間部を周囲と隔離する
隔離部と、前記隙間部に磁性流体を供給する供給部とを
備えたものがよい。また、励磁手段は、磁気センサを囲
むように配設されたＸ方向コアと、このＸ方向コアと直
行するＹ方向コアとを備え、検査対象を相対する直行方
向に励磁可能に形成されたものがよい。また、磁気セン
サを検査対象の任意の位置に走査する走査手段を更に備
えたものがよい。In the magnetic fluid applied material inspection apparatus, the magnetic sensor containing the magnetic fluid is preferably an anisotropic sensor having one-way sensitivity. Preferably, the detection means is a laser microscope. Further, it is preferable that the magnetic sensor containing the magnetic fluid is formed so as to record the distribution state of the magnetic powder of the magnetic fluid. Further, the magnetic sensor containing a magnetic fluid includes a transparent cover, a gap formed on a surface of the transparent cover facing an object to be inspected, an isolation section for isolating the gap from the surroundings, and a magnetic fluid in the gap. And a supply unit for supplying the same. Further, the exciting means includes an X-direction core provided so as to surround the magnetic sensor, and a Y-direction core orthogonal to the X-direction core, and is formed so as to be capable of exciting the inspection object in the orthogonal direction. Is good. It is preferable that the apparatus further includes a scanning unit that scans the magnetic sensor at an arbitrary position of the inspection target.
【００１０】また本発明は、磁性流体を含む磁気センサ
を検査対象面に置き、前記検査対象を励磁し、励磁され
た前記検査対象の磁気的性質に対応して前記磁気センサ
の磁性流体の磁粉を分布させ、その磁粉の分布状態を検
出し、この検出結果により前記検査対象の磁気的組織の
情報を求めることを特徴とする磁性流体応用材料検査方
法である。Further, according to the present invention, a magnetic sensor containing a magnetic fluid is placed on a surface to be inspected, the object to be inspected is excited, and the magnetic powder of the magnetic fluid of the magnetic sensor is excited according to the magnetic properties of the excited object to be inspected. And a distribution state of the magnetic powder is detected, and information on the magnetic structure of the inspection target is obtained based on the detection result.
【００１１】また本発明は、磁性流体と、この磁性流体
の磁粉の分布状態を固定して記録する記録手段とを備え
た記録型磁気センサである。ここで、記録手段は磁性流
体を冷却して記録するもの又は磁性流体を加熱して液体
を蒸発させて記録するものがよい。The present invention is also a recording type magnetic sensor comprising a magnetic fluid and recording means for recording the distribution of magnetic powder in the magnetic fluid in a fixed manner. Here, the recording means is preferably one that records by cooling the magnetic fluid or one that heats the magnetic fluid to evaporate the liquid.
【００１２】[0012]
【作用】磁性流体から構成されたセンサ部は、検査対象
である機器材料の損傷あるいは残留応力により変化する
磁気的組織と対応して磁性流体中の磁粉が分布する。こ
の分布をレーザ顕微鏡等で検出することにより、材料の
前記磁気的組織を求めることができる。すなわち材料の
磁区の大きさを求めることができる。材料の熱時効劣化
は磁区の大きさに対応しており、この磁区の細分化の程
度を検出することにより材料の劣化程度の評価が行え
る。磁粉の粒径は、測定される磁気的組織の大きさの１
／１０程度のものがよいが、０．１μｍ以下であれば上
記測定が可能である。In the sensor section made of a magnetic fluid, magnetic powder in the magnetic fluid is distributed in correspondence with a magnetic structure that changes due to damage or residual stress of a device material to be inspected. By detecting this distribution with a laser microscope or the like, the magnetic structure of the material can be obtained. That is, the size of the magnetic domain of the material can be obtained. The thermal aging degradation of the material corresponds to the size of the magnetic domain, and the degree of degradation of the material can be evaluated by detecting the degree of subdivision of the magnetic domain. The particle size of the magnetic powder is one of the size of the magnetic structure to be measured.
It is preferable that the thickness is about / 10, but the above measurement is possible if the thickness is 0.1 μm or less.
【００１３】また、検査対象であるオーステナイト系ス
テンレス鋼の結晶粒界に鋭敏化が生じると、この部分は
磁性を有するため、鋭敏化した結晶粒界にだけ磁粉が集
積して隆起する。この隆起状態をレーザ顕微鏡等で検出
することにより、鋭敏化の程度の評価を行える。Further, when the grain boundary of the austenitic stainless steel to be inspected is sensitized, since this portion has magnetism, magnetic powder accumulates only at the sensitized crystal grain boundary and rises. The degree of sensitization can be evaluated by detecting this raised state with a laser microscope or the like.
【００１４】前記磁区の大きさや鋭敏化を表示手段で可
視化することによってもその評価を行えるし、評価手段
を設けてそれらの基準値と比較して評価することもでき
る。すなわち、評価手段では、損傷あるいは残留応力の
程度を予め求めておいた標準磁気的組織の状態と比較演
算し、それらの程度を評価する。また、励磁手段は、検
査対象である機器材料を種々の磁界に励磁し、磁気的組
織を観察可能にする。特に、交流磁界を印加すると磁気
的組織の情報をクリアーに検出することができる。走査
手段は、センサ部と検出部を材料の測定表面の任意の位
置に走査するものである。The evaluation can be performed by visualizing the size and sensitization of the magnetic domains with a display means, or by providing an evaluation means and comparing them with their reference values. That is, the evaluation means compares the degree of damage or residual stress with the state of the standard magnetic structure, which has been determined in advance, and evaluates the degree. Further, the excitation means excites the device material to be inspected to various magnetic fields so that the magnetic structure can be observed. In particular, when an AC magnetic field is applied, information on the magnetic tissue can be clearly detected. The scanning unit scans the sensor unit and the detection unit at arbitrary positions on the measurement surface of the material.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、磁性流体を用いた本発明の検査装置の一
例を示したものである。図１において、１は、産業プラ
ント等に用いられている機器あるいは配管等の測定体で
ある。２は、磁性流体をフィルムに挾んだ磁気センサで
ある。３は、該測定体１を励磁するためのマグネットで
ある。４は、磁気センサ２の磁粉の分布を計測する観察
装置である。この観察装置４としては、レーザ顕微鏡等
が使用できる。５は、マグネット３の励磁の状態をコン
トロールするための励磁電源である。６は、測定体１に
印加された励磁状態と磁気センサ２の計測信号とを合成
する計測装置である。７は、計測装置６の結果を３次元
的に表示できる表示装置である。８は、磁性流体の分布
と機械損傷度とのデータベースを備えた劣化評価装置で
ある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the inspection apparatus of the present invention using a magnetic fluid. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a measuring object such as equipment or piping used in an industrial plant or the like. Reference numeral 2 denotes a magnetic sensor in which a magnetic fluid is sandwiched between films. Reference numeral 3 denotes a magnet for exciting the measuring object 1. Reference numeral 4 denotes an observation device that measures the distribution of the magnetic powder of the magnetic sensor 2. As the observation device 4, a laser microscope or the like can be used. Reference numeral 5 denotes an excitation power supply for controlling the excitation state of the magnet 3. Reference numeral 6 denotes a measuring device that combines the excitation state applied to the measuring object 1 and the measurement signal of the magnetic sensor 2 . Reference numeral 7 denotes a display device capable of displaying the result of the measuring device 6 three-dimensionally. Reference numeral 8 denotes a deterioration evaluation device including a database of the distribution of the magnetic fluid and the degree of mechanical damage.
【００１６】測定方法は、先ず測定体１の表面に磁気セ
ンサ２を密着させる。磁気センサ２を有する測定体１表
面の箇所に任意の磁化状態が得られるように、マグネッ
ト３を磁気センサ２を含むように配置する。さらに、マ
グネット３は、励磁電源５により、任意の磁化状態にコ
ントロールされる。磁気センサ２の上部には、磁気セン
サ２の磁粉の分布を計測できるように、観察装置４とし
てレーザ顕微鏡が装備されている。マグネット３による
測定体１の表面の磁化データと磁気センサ２の磁粉の分
布データとの対応や演算処理は、計測装置６で処理され
る。この計測装置６で処理されたデータは、各励磁状態
での磁粉の分布や各励磁状態での磁粉の分布の変化状態
であり、これらが表示装置７に出力される。さらに、表
示装置７に出力されたデータは、損傷評価装置８にも出
力され、ここで、予め損傷付加に伴う機械的特性の変化
や測定体１の残留応力と材料の磁区分布等の磁気的組織
の関連を求めて置いたデータベースを基に、測定体１の
機械的特性の変化あるいは残留応力状態を推定する。In the measuring method, first, the magnetic sensor 2 is brought into close contact with the surface of the measuring object 1. The magnet 3 is arranged so as to include the magnetic sensor 2 so that an arbitrary magnetization state can be obtained at a location on the surface of the measurement object 1 having the magnetic sensor 2. Further, the magnet 3 is controlled to an arbitrary magnetization state by the excitation power supply 5. A laser microscope is provided as an observation device 4 above the magnetic sensor 2 so that the distribution of the magnetic powder of the magnetic sensor 2 can be measured. The correspondence between the magnetization data on the surface of the measurement object 1 by the magnet 3 and the distribution data of the magnetic powder of the magnetic sensor 2 and the arithmetic processing are processed by the measuring device 6. The data processed by the measuring device 6 is the distribution of the magnetic powder in each excitation state and the change state of the distribution of the magnetic powder in each excitation state, and these are output to the display device 7. Further, the data output to the display device 7 is also output to the damage evaluation device 8, where changes in mechanical properties due to damage addition, residual stress of the measurement body 1, and magnetic distribution such as magnetic domain distribution of the material are performed. A change in mechanical properties or a residual stress state of the measurement body 1 is estimated based on a database in which a relation between tissues is obtained.
【００１７】本実施例により、材料のμｍのオーダの磁
気組織の変化を表示装置７で可視化し、あるいは損傷評
価装置８により評価するため、材料の損傷状態や残留応
力を推定でき、機器の余寿命予測の精度が高くなり，信
頼性が向上する。According to this embodiment, the change in the magnetic structure of the material on the order of μm is visualized on the display device 7 or evaluated by the damage evaluation device 8, so that the damage state and residual stress of the material can be estimated, and the remaining equipment can be used. The accuracy of life expectancy is improved and reliability is improved.
【００１８】次に、本発明の他の実施例を図２及び図３
を用いて説明する。図２は、磁性流体を用いた本発明の
検査装置のセンサ部を独立させたバッチ式センサすなわ
ち記録型磁気センサの一例を示したものである。図２に
おいて、測定体１の表面に磁気センサ２を密着させ、さ
らに測定体１表面の箇所に任意の磁化状態が得られるよ
うに、マグネット３を磁気センサ２を含むように配置し
た。このマグネット３に励磁電源５が接続されている。
この状態で測定体１の磁気組織を磁気センサ２に記録す
る。磁気センサ２に記録するには、測定状態においてセ
ンサ２を冷却して磁性流体の粘性を上げるか、または磁
性流体を固化する。あるいは、測定状態においてセンサ
２を加熱して磁性流体の液体を蒸発させ、磁粉を固着さ
せる方法も有効である。この場合、センサ２は使い捨て
となる。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an example of a batch type sensor, that is, a recording type magnetic sensor in which the sensor unit of the inspection apparatus of the present invention using a magnetic fluid is made independent. In FIG. 2, the magnetic sensor 2 is placed in close contact with the surface of the measuring object 1 and the magnet 3 is arranged so as to include the magnetic sensor 2 so that an arbitrary magnetization state can be obtained at the surface of the measuring object 1. An excitation power supply 5 is connected to the magnet 3 .
In this state, the magnetic structure of the measuring object 1 is recorded on the magnetic sensor 2. To record on the magnetic sensor 2, the sensor 2 is cooled in the measurement state to increase the viscosity of the magnetic fluid, or the magnetic fluid is solidified. Alternatively, a method of heating the sensor 2 in the measurement state to evaporate the liquid of the magnetic fluid and fix the magnetic powder is also effective. In this case, the sensor 2 is disposable.
【００１９】センサ２を冷却あるいは加熱し、センサ２
に記録した測定体１の磁気的組織をセンサ２の測定面か
ら図３に示したように観察装置４で計測する。このデー
タを計測装置６で処理する。この計測装置６で処理され
たデータは、磁粉の分布やその分布の変化状態を表示装
置７に出力する。さらに、表示装置７に出力されたデー
タを用い、損傷評価装置８により、予め損傷付加に伴う
機械的特性の変化や測定体１の残留応力と材料の磁区分
布等の磁気的組織の関連を求めて置いたデータベースを
基に、測定体１の機械的特性の変化あるいは残留応力状
態を推定する。The sensor 2 is cooled or heated, and the sensor 2
The magnetic structure of the measurement body 1 recorded in the above is measured from the measurement surface of the sensor 2 by the observation device 4 as shown in FIG. This data is processed by the measuring device 6. The data processed by the measuring device 6 outputs the distribution of the magnetic powder and the change state of the distribution to the display device 7. Further, using the data output to the display device 7, the damage evaluation device 8 obtains in advance the relationship between the change in mechanical properties due to damage addition and the residual stress of the measurement body 1 and the magnetic structure such as the magnetic domain distribution of the material. Based on the stored database, a change in mechanical properties or a residual stress state of the measurement body 1 is estimated.
【００２０】次に、本発明のセンサ部の実施例の一例及
び励磁部のマグネットの実施例の一例を説明する。磁気
センサに磁気異方性の感度を持たせた実施例を図４に示
す。磁気異方性の感度を持つセンサ２０は、例えば、図
４に示すように、Ｙ軸方向に磁性流体の細長い複数のセ
ル２０１を隔離層２０２を挾んでＹ軸方向に配列したも
のである。このセンサ２０により、磁気組織（磁区）の
Ｙ軸方向成分だけを検出することができる。Next, an example of an embodiment of the sensor unit of the present invention and an example of an embodiment of the magnet of the exciting unit will be described. FIG. 4 shows an embodiment in which the magnetic sensor has magnetic anisotropy sensitivity. As shown in FIG. 4, for example, the sensor 20 having sensitivity to magnetic anisotropy has a plurality of elongated cells 201 of magnetic fluid arranged in the Y-axis direction with an isolation layer 202 interposed therebetween in the Y-axis direction. The sensor 20 can detect only the Y-axis direction component of the magnetic structure (magnetic domain).
【００２１】マグネットを密着させたままで、測定体１
を相対する直交方向に励磁できるマグネットの例を図５
に示す。磁気センサ２を囲むようにＸ方向コア３０１及
びＹ方向コア３０２を配置する。各コア３０１，３０２
に巻きつけたコイルに電流を流すことで所定の磁化状態
が得られる。While the magnet is kept in close contact with the measuring object 1
Fig. 5 shows an example of a magnet that can be excited in a direction orthogonal to
Shown in An X-direction core 301 and a Y-direction core 302 are arranged so as to surround the magnetic sensor 2. Each core 301, 302
A predetermined magnetization state can be obtained by applying a current to the coil wound around the coil.
【００２２】磁性流体を応用したセンサの他の実施例を
図６及び図７に示す。図６のセンサ２は、磁性流体２１
０、磁性流体供給ノズル２２１、透明カバー２２２、磁
性流体のシールパッキン２２３、磁性流体の液逃げ部２
２４及び透明カバー２２２の中央部の磁気組織を観察す
る観察窓２２５から構成されている。Another embodiment of a sensor using a magnetic fluid is shown in FIGS. The sensor 2 of FIG.
0, magnetic fluid supply nozzle 221 , transparent cover 222, seal packing 223 for magnetic fluid, liquid escape part 2 for magnetic fluid
24 and an observation window 225 for observing the magnetic structure at the center of the transparent cover 222.
【００２３】測定体１の表面に図６のセンサを密着さ
せ、図５に示したようなマグネットで励磁する。この
後、磁性流体供給ノズル２２１により、磁性流体２１０
を観察窓２２５内に浸透させる。この時、余剰の磁性流
体２１０は、液逃げ部２２４に確保される。また、セン
サ外部への磁性流体２１０の漏れは、シールパッキン２
２３で防ぐ。測定体１の磁気的組織は、観察窓２２５を
介して磁性流体２１０の状態を観察装置４で観察でき
る。測定後、磁性流体２１０は、供給ノズル２２１で逆
に回収するようになっている。最終的に測定体１の表面
に残留した僅かな磁性流体は、センサを取り除いた後、
有機系の洗浄剤で取り除く。The sensor shown in FIG. 6 is brought into close contact with the surface of the measuring object 1 and is excited by a magnet as shown in FIG. Thereafter, the magnetic fluid supply nozzle 221 causes the magnetic fluid 210
In the observation window 225. At this time, the surplus magnetic fluid 210 is secured in the liquid escape part 224. The leakage of the magnetic fluid 210 to the outside of the sensor is caused by the seal packing 2
23 to prevent. The observation device 4 can observe the state of the magnetic fluid 210 through the observation window 225 of the magnetic structure of the measurement body 1. After the measurement, the magnetic fluid 210 is recovered by the supply nozzle 221 in reverse. A small amount of magnetic fluid finally remaining on the surface of the measuring object 1 is removed after removing the sensor.
Remove with an organic cleaning agent.
【００２４】一般に、磁性流体の磁気センサは、磁性流
体の磁紛が小さいほど、また、磁性流体と測定体との距
離が短いほど分解能が高い。本実施例の図６のセンサで
は、磁性流体２１０が測定体１の表面に直接付着するた
め、分解能が高く、微細な磁区に対応した情報まで検出
することができる。In general, a magnetic sensor using a magnetic fluid has a higher resolution as the magnetic powder of the magnetic fluid is smaller and the distance between the magnetic fluid and the measuring object is shorter. In the sensor of FIG. 6 of this embodiment, since the magnetic fluid 210 is directly attached to the surface of the measurement object 1, the resolution is high, and information corresponding to fine magnetic domains can be detected.
【００２５】図７のセンサ２は、図６のセンサにヒータ
２２６を備えた記録型磁気センサである。この記録型セ
ンサ２で測定体１表面の磁気的組織を観測後、ヒータ２
２６で磁性流体２１０を乾燥させ、観察窓２２５に測定
体１表面の磁気的組織を記録するものである。ヒータ２
２６の代わりに、ドライアイスや液体窒素等で冷却して
も、同様の効果が得られる。本実施例の図７のセンサで
は、測定体１表面の磁気的組織を記録できるため、遠隔
的にデータ採取と磁気観察を容易に実施できる。The sensor 2 shown in FIG. 7 is a recording type magnetic sensor provided with a heater 226 in the sensor shown in FIG. After observing the magnetic structure of the surface of the measurement object 1 with the recording type sensor 2, the heater 2
At 26, the magnetic fluid 210 is dried, and the magnetic structure of the surface of the measurement object 1 is recorded in the observation window 225. Heater 2
The same effect can be obtained by cooling with dry ice, liquid nitrogen, or the like instead of 26. In the sensor of FIG. 7 of the present embodiment, since the magnetic structure on the surface of the measurement object 1 can be recorded, remote data collection and magnetic observation can be easily performed.
【００２６】次に、測定体表面の前処置装置を図８及び
図９に示す。測定体１の表面には、腐食生成物、酸化膜
や傷等がある場合があり、必ずしも測定に適した状態に
あるわけではない。そこで、測定体表面処理装置として
機械研磨装置の例を図８に示し、また電解研磨装置の例
を図９に示す。Next, FIGS. 8 and 9 show a pretreatment device for the surface of the measurement object. The surface of the measurement body 1 may have corrosion products, oxide films, scratches, and the like, and are not necessarily in a state suitable for measurement. Thus, FIG. 8 shows an example of a mechanical polishing apparatus as a measuring object surface treatment apparatus, and FIG. 9 shows an example of an electrolytic polishing apparatus.
【００２７】図８に示した機械研磨装置は、支持板９０
１、回転支持板９０２、回転支持板９０２の回転位置決
め装置９０３、研磨モータ９０４及び研磨フラッパ９０
５から構成されている。測定体１の観察位置１０１に支
持板９０１を下降させて機械研磨装置の研磨フラッパ９
０５が接するように位置決めする。初めに、研磨モータ
９０４で研磨の粗いフラッパ９０５を選択し、研磨す
る。順に研磨の細かいフラッパ９０５を選択し、研磨し
て表面を仕上げる。The mechanical polishing apparatus shown in FIG.
1, rotation support plate 902, rotation positioning device 903 for rotation support plate 902, polishing motor 904, and polishing flapper 90
5 is comprised. The support plate 901 is lowered to the observation position 101 of the measurement object 1 and the polishing flapper 9 of the mechanical polishing device is moved.
Position so that 05 contacts. First, the polishing motor 904 selects a flapper 905 having a coarse polishing and performs polishing. The flapper 905 having fine polishing is sequentially selected and polished to finish the surface.
【００２８】更に、表面１０１を研磨する場合、研磨に
よる表面１０１の加工層を除去する場合、あるいは、表
面１０１の金属組織を合わせて観測する場合には、図９
に示すような電解研磨装置を用いる。電解研磨装置は、
支持棒９１１、電解セル９１２、電解液９１３、反応膜
９１４、電解液９１３中の電極９２０、接触電極９１
５、接触電極９１５の押し付けバネ９１６及び電極９２
０と接触電極９１５に電圧を印加するための電源９１７
から構成されている。Further, when polishing the surface 101, removing the processed layer of the surface 101 by polishing, or observing the metal structure of the surface 101 together, FIG.
The electropolishing apparatus shown in FIG. Electropolishing equipment
Support rod 911, electrolytic cell 912, electrolytic solution 913, reaction film 914, electrode 920 in electrolytic solution 913, contact electrode 91
5. Pressing spring 916 of contact electrode 915 and electrode 92
0 and a power supply 917 for applying a voltage to the contact electrode 915
It is composed of
【００２９】電解研磨装置は、電解セル９１２の反応膜
９１４が測定体１の表面１０１に位置するように位置決
めした後、支持棒９１１を下降させる。接触電極９１５
と反応膜９１４が同時に測定体１の表面に接したとき
に、電流が流れ、電解研磨ができる。本実施例のよう
に、研磨装置を備えることで、腐食生成物，酸化膜や傷
等がある測定体にも本発明を適用できる。The electropolishing apparatus positions the reaction film 914 of the electrolytic cell 912 so as to be positioned on the surface 101 of the measuring object 1 and then lowers the support rod 911. Contact electrode 915
When the reaction film 914 and the reaction film 914 come into contact with the surface of the measurement object 1 at the same time, an electric current flows and electrolytic polishing can be performed. By providing a polishing apparatus as in the present embodiment, the present invention can be applied to a measurement object having a corrosion product, an oxide film, a flaw, and the like.
【００３０】次に、磁気センサによる材料損傷測定例を
図９乃至図１６を用いて説明する。図１０は、磁性流体
の構造と観測例を示したものである。磁気センサ２の観
測部には材料の金属組織における磁性相２５０と非磁性
相２６０に対応した磁気的組織が観察できる。すなわ
ち、磁性相２５０には磁紛が集積され、磁性相２５０の
周辺の非磁性相２６０には磁紛が非常に少なくなるた
め、磁性流体の濃淡の模様で磁気的組織が観察できる。
これにより、磁性流体の観測結果から、例えば、２相ス
テンレス鋼のフェライト相が磁性流体で可視化でき、観
測した面積比の結果からフェライト量を推定できる。フ
ェライト相の面積比は、画像処理により、観測領域にお
ける磁性流体の濃い部分の割合で求まる。この値をａと
すれば、フェライト量は体積比であるから、3√ａの値
として推定できる。また、材料の機械的性質は、磁性相
２５０のサイズａ，ｂ及び方向性から分散型強化度や強
度の異方性を推測できる。Next, an example of material damage measurement by a magnetic sensor will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows the structure of a magnetic fluid and an observation example. In the observation part of the magnetic sensor 2, a magnetic structure corresponding to the magnetic phase 250 and the nonmagnetic phase 260 in the metal structure of the material can be observed. That is, magnetic powder is accumulated in the magnetic phase 250, and the magnetic powder is very small in the non-magnetic phase 260 around the magnetic phase 250. Therefore, the magnetic structure can be observed in a light and shade pattern of the magnetic fluid.
Thereby, for example, the ferrite phase of the duplex stainless steel can be visualized with the magnetic fluid from the observation result of the magnetic fluid, and the ferrite amount can be estimated from the observed area ratio result. The area ratio of the ferrite phase is determined by image processing based on the ratio of the portion of the magnetic fluid that is dense in the observation region. If this value is a, because the amount of ferrite is the volume ratio can be estimated as the value of 3 {square root} A. In addition, as for the mechanical properties of the material, the degree of dispersion strengthening and the anisotropy of strength can be estimated from the sizes a and b and the orientation of the magnetic phase 250.
【００３１】さらに、磁性相２５０内を拡大すれば、図
１１（ａ）及びその拡大図である図１１（ｂ）に示した
ように磁区２５１を観測できる。磁区２５１は、負荷に
よる損傷と密接な関係がある。例えば、２相ステンレス
鋼の熱時効劣化では、磁性を持つフェライト相内に微細
な脆い相が析出するために脆化することが一般に知られ
ている。この析出相は非磁性であるため、フェライト相
内の磁区２５１は、析出相により細分化される。そこ
で、磁性流体で測定した結果では、処女材では、図１１
（ｂ）に示したように、約２〜数μｍ程度の磁区２５１
が観測できたが、熱時効に伴い、図１２（ａ）及びその
拡大図である図１２（ｂ）に示したように、磁区２５１
が細分化されていくことが確認できた。Further, if the inside of the magnetic phase 250 is enlarged, the magnetic domains 251 can be observed as shown in FIG. 11A and its enlarged view, FIG. 11B. The magnetic domain 251 is closely related to damage due to load. For example, it is generally known that in the case of thermal aging deterioration of a duplex stainless steel, embrittlement occurs because a fine brittle phase is precipitated in a ferrite phase having magnetism. Since the precipitated phase is non-magnetic, the magnetic domains 251 in the ferrite phase are subdivided by the precipitated phase. Therefore, according to the results measured with the magnetic fluid, the virgin material shows that
As shown in (b), a magnetic domain 251 of about 2 to several μm is provided.
However, due to thermal aging, as shown in FIG. 12A and its enlarged view, FIG.
Was confirmed to be subdivided.
【００３２】この状態を図１５に示す。すなわち、熱時
効時間あるいは衝撃強度の低下率等の劣化度に対して、
磁区２５１の大きさが小さくなる関係を持つ。図１５の
ようなカーブをいろいろな材料に対して蓄積することで
マスターカーブのデータベースを構築できる。FIG. 15 shows this state. That is, with respect to the degree of deterioration such as thermal aging time or reduction rate of impact strength,
There is a relationship that the size of the magnetic domain 251 becomes smaller. By accumulating curves as shown in FIG. 15 for various materials, a database of master curves can be constructed.
【００３３】図１３に示すように、磁区２５１をさらに
拡大すれば、表面活性材２５３に覆われた１つ１つの磁
紛２５２が観測される。磁性流体で磁区を測定する場合
には、磁紛の大きさが磁区よりも十分小さいものである
必要がある。As shown in FIG. 13, when the magnetic domains 251 are further enlarged, individual magnetic powders 252 covered with the surface active material 253 are observed. When measuring a magnetic domain with a magnetic fluid, the size of the magnetic powder needs to be sufficiently smaller than the magnetic domain.
【００３４】他の実施例として、ステンレス鋼の応力腐
食割れ（ＳＣＣ）鋭敏化度の評価例を図１４に示す。ス
テンレス鋼では、溶接時に溶接部等近傍での溶接熱によ
りＳＣＣ鋭敏化が高くなることがある。ＳＣＣ鋭敏化を
模擬した６２０℃熱処理では、熱処理時間の増加に伴
い、金属相内に磁性相が析出してくることが確認され
た。すなわち、磁性流体で金属組織の磁性相を観察する
ことで、ＳＣＣ鋭敏化度を推定できる。FIG. 14 shows another example of evaluating the sensitization of stainless steel to stress corrosion cracking (SCC). In the case of stainless steel, SCC sensitization may be increased due to welding heat in the vicinity of a weld portion or the like during welding. In the heat treatment at 620 ° C. simulating the sensitization of SCC, it was confirmed that the magnetic phase was precipitated in the metal phase as the heat treatment time was increased. That is, the SCC sensitization can be estimated by observing the magnetic phase of the metal structure with the magnetic fluid.
【００３５】ＳＣＣ鋭敏化度の評価について更に詳しく
説明する。オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０
４）の鋭敏化材に対し磁性流体による観察を行った。Ｓ
ＵＳ３０４鋼の金属組織を観察するため、１０％シュウ
酸電解エッチングを施した後、磁性流体で観察した。磁
性を持つ結晶粒は磁性流体の磁粉が吸着するために黒色
になるが、磁性をもつ結晶粒は僅かであり、また薄い黒
色から磁性も弱いことが推定される。更に鋭敏化熱処理
により磁性を持つ結晶粒の割合はほとんど変化しないこ
とが確認された。そこで、レーザ顕微鏡により結晶粒界
近傍の表面粗さの測定を行ったところ、エッチングされ
た結晶粒界において、２．５〜４．５μｍの隆起が認め
られた。この隆起は結晶粒界での磁粉の集積によるもの
である。すなわち、結晶粒界には磁性流体の磁粉が吸着
しており、結晶粒界が磁性を有していることがわかっ
た。このように、磁性流体を用いた観察結果から、鋭敏
化熱処理によりオーステナイト系ステンレス鋼の結晶粒
界において磁性相の析出が生じることが確認できた。そ
して、鋭敏化熱処理時間の増加に伴い、磁性流体による
黒色の結晶粒界が太く、且つ連続的に連なる傾向を示し
た。しかし、鋭敏化度によって結晶粒界での磁粉の高さ
はほとんど変わらなないが、磁粉の集積した結晶粒界の
長さ、幅及び面積が鋭敏化に伴い増加する。The evaluation of the SCC sensitization will be described in more detail. Austenitic stainless steel (SUS30
The sensitized material of 4) was observed with a magnetic fluid. S
In order to observe the metal structure of US304 steel, 10% oxalic acid electrolytic etching was performed, followed by observation with a magnetic fluid. The crystal grains having magnetism become black due to the adsorption of the magnetic powder of the magnetic fluid, but the crystal grains having magnetism are few, and it is presumed that the magnetism is weak due to the thin black color. Further, it was confirmed that the ratio of crystal grains having magnetism hardly changed by the sensitization heat treatment. Then, when the surface roughness near the crystal grain boundaries was measured by a laser microscope, a 2.5 to 4.5 μm bulge was recognized in the etched crystal grain boundaries. This bulge is due to accumulation of magnetic powder at the crystal grain boundaries. That is, it was found that the magnetic powder of the magnetic fluid was adsorbed to the crystal grain boundaries, and the crystal grain boundaries had magnetism. Thus, from the observation result using the magnetic fluid, it was confirmed that the magnetic phase was precipitated at the grain boundaries of the austenitic stainless steel by the sensitization heat treatment. Then, as the sensitizing heat treatment time increased, the black crystal grain boundaries due to the magnetic fluid tended to be thick and continuous. However, the height of the magnetic powder at the crystal grain boundary hardly changes depending on the degree of sensitization, but the length, width and area of the crystal grain boundary where the magnetic powder is accumulated increase with sensitization.
【００３６】ここで、鋭敏化メカニズムについて検討す
る。鋭敏化メカニズムと磁気特性の関係を模式的に示し
たものを図１６に示す。オーステナイト系ステンレス鋼
の鋭敏化は、結晶粒界１０においてクロムの炭化物（Ｍ
23Ｃ6）が析出することにより、結晶粒界近傍に低Ｃｒ
層１１が生じるために耐食性が低下するものである。こ
の結晶粒界１０近傍での低Ｃｒ層１１は、結晶粒界１０
から約２〜４μｍの範囲に生じ、１３％以下になる。こ
の場合、結晶粒内１２は１８％Ｃｒ−８％Ｎｉオーステ
ナイト系ステンレス鋼の組成を持つが、結晶粒界１０で
は１３％Ｃｒのマルテンサイト系ステンレス鋼に近い組
成になることが予想される。マルテンサイト系ステンレ
ス鋼は磁性を有する材料であるため、鋭敏化した材料の
結晶粒界１０は磁性を持つことになる。すなわち、結晶
粒界１０を磁化した後、磁性流体を塗布した場合、図１
６に示すように、磁性流体の磁粉９が結晶粒界１０に吸
着し、隆起するものと考える。Here, the sensitizing mechanism will be examined. FIG. 16 schematically shows the relationship between the sensitization mechanism and the magnetic characteristics. The sensitization of austenitic stainless steel is based on the chromium carbide (M
The precipitation of 23 C 6 ) results in low Cr near the grain boundaries.
Since the layer 11 is formed, the corrosion resistance is reduced. The low Cr layer 11 near the crystal grain boundary 10
From about 2 to 4 μm, which is less than 13%. In this case, although the inside 12 of the crystal grain has a composition of 18% Cr-8% Ni austenitic stainless steel, the composition at the crystal grain boundary 10 is expected to be close to the composition of 13% Cr martensitic stainless steel. Since martensitic stainless steel is a material having magnetism, the grain boundaries 10 of the sensitized material have magnetism. That is, when the magnetic fluid is applied after the grain boundaries 10 are magnetized, FIG.
As shown in FIG. 6, it is considered that the magnetic powder 9 of the magnetic fluid is adsorbed on the crystal grain boundaries 10 and rises.
【００３７】磁性流体による鋭敏化材の他の測定例を説
明する。ＳＵＳ３１６鋼を６５０℃で３時間の鋭敏化／
水素処理を施したものについて、磁性流体塗布前にレー
ザ顕微鏡で観察したところ（倍率×１００及び×８０
０）、観察前にアセトンで処理したが、表面に多数の研
磨面がみられ、磁性流体による測定には適さないと予想
された。この状態の試料に磁性流体を塗布し、レーザ顕
微鏡で測定した。静磁界中では、磁性流体の濃淡から結
晶粒界と傷との判別はできなかった。そこで、試料に交
流磁界を印加しながら測定した。磁界の変化に対応して
磁性流体が変動する領域が観測された。それを図１７に
示した。磁粉による隆起１４は、傷１５とは区別されて
結晶粒界に観測された。また、高磁界中で変動領域の表
面粗さを測定した結果、幅５μｍ、高さ５μｍの隆起が
観測された。このことから、交流磁界中で観測された変
動領域は、マルテンサイト層ができた結晶粒界であると
判断できる。なお交流磁界中での磁性流体は、表面傷に
より変化しないことを確認した。これは、傷のある位置
での磁気特性が均一であるためである。たとえ磁界が変
化してもこの部分では均一磁界となるため、磁性流体の
分布に変化が生じないものである。このように磁性流体
を交流磁界中で観測することにより、磁気特性の異なる
領域だけが検出できるため、高精度に損傷領域を判別で
きる。Another measurement example of a sensitizer using a magnetic fluid will be described. SUS316 steel sensitized at 650 ° C for 3 hours /
Observation with a laser microscope before the application of the magnetic fluid (hydrogenated) (magnification × 100 and × 80)
0), treated with acetone before observation, but a large number of polished surfaces were observed on the surface, which was expected to be unsuitable for measurement with a magnetic fluid. A magnetic fluid was applied to the sample in this state, and measurement was performed with a laser microscope. In the static magnetic field, it was not possible to distinguish between crystal grain boundaries and scratches from the density of the magnetic fluid. Therefore, the measurement was performed while applying an AC magnetic field to the sample. A region where the magnetic fluid fluctuated in response to the change in the magnetic field was observed. It is shown in FIG. The bumps 14 due to the magnetic powder were observed at the crystal grain boundaries in distinction from the scratches 15. In addition, as a result of measuring the surface roughness of the fluctuating region in a high magnetic field, a protrusion having a width of 5 μm and a height of 5 μm was observed. From this, it can be determined that the fluctuation region observed in the AC magnetic field is a crystal grain boundary where a martensite layer is formed. It was confirmed that the magnetic fluid in the AC magnetic field did not change due to surface flaws. This is because the magnetic properties at the scratched position are uniform. Even if the magnetic field changes, the distribution of the magnetic fluid does not change because the magnetic field is uniform in this portion. By observing the magnetic fluid in an alternating magnetic field in this way, only the regions having different magnetic properties can be detected, and thus the damaged region can be determined with high accuracy.
【００３８】図１８は、複数の測定位置で推定した損傷
度の程度を等高線分布図形式で表示した例である。熱時
効劣化においては、磁性流体で観察した処女材の磁区の
寸法値に対する劣化材の磁区の寸法値の比により、例え
ば、図１５のマスターカーブを用いて損傷度を判定し、
この結果を観測領域における損傷度の色別分布として記
述する。また、ＳＣＣ鋭敏化の場合は、磁性流体で観測
された磁性を持つ結晶粒界の長さ又は観測領域に対する
磁性を持つ結晶粒界の面積比により、例えば、図１４の
マスターカーブを用いて損傷度を判定し、この結果を観
測領域における損傷度の色別分布として記述する。FIG. 18 is an example in which the degree of damage estimated at a plurality of measurement positions is displayed in the form of a contour distribution map. In the thermal aging deterioration, the degree of damage is determined using, for example, the master curve of FIG. 15 by the ratio of the dimension value of the magnetic domain of the deteriorated material to the dimension value of the magnetic domain of the virgin material observed with the magnetic fluid,
This result is described as a color-based distribution of the degree of damage in the observation region. Further, in the case of SCC sensitization, depending on the length of the crystal grain boundary having magnetism observed in the magnetic fluid or the area ratio of the crystal grain boundary having magnetism with respect to the observation region, for example, damage may be caused using the master curve shown in FIG. The degree of damage is determined, and the result is described as a color-based distribution of the degree of damage in the observation area.
【００３９】本発明を原子力プラントの機器に適用した
実施例について図１９を用いて説明する。図１９は、本
実施例で用いる原子炉炉内構造物用の磁性流体応用検査
装置の装置全体構成図の一例を示す。本実施例は、原子
炉圧力容器１１１の内面及びシュラウド１１５の外面を
測定する場合である。同図では、原子炉圧力容器１１１
を断面とし、本発明の検査対象機器として、原子炉圧力
容器１１１、原子炉炉内構造物の上部格子板１１３、炉
心支持板１１４、給水スパージャ１３０、炉心スプレイ
配管１３１、ジェットポンプ１３２、シュラウドサポー
トレグ１２８、シュラウドサポートプレート１３３を示
したものである。その他の原子炉内部機器である蒸気乾
燥器、気水分離器、シュラウドヘッド、燃料集合体等は
除いている。An embodiment in which the present invention is applied to equipment of a nuclear power plant will be described with reference to FIG. FIG. 19 shows an example of an overall configuration diagram of a magnetic fluid applied inspection device for a reactor internal structure used in the present embodiment. In the present embodiment, the inner surface of the reactor pressure vessel 111 and the outer surface of the shroud 115 are measured. In the figure, the reactor pressure vessel 111
Is a cross-sectional view, and as the inspection target equipment of the present invention, the reactor pressure vessel 111, the upper lattice plate 113 of the reactor internal structure, the core support plate 114, the water supply sparger 130, the core spray pipe 131, the jet pump 132, the shroud support The leg 128 and the shroud support plate 133 are shown. The steam dryer, steam separator, shroud head, fuel assembly, etc. which are other reactor internal equipment are excluded.
【００４０】原子炉炉内構造物用磁性流体応用検査装置
は、センサ部と励磁部と検出部と前処理装置部からなる
センサヘッド１１６、センサヘッド１１６を保持する下
部マスト１１７、該下部マスト１１７を上下移動させる
下部駆動装置１１８、該下部駆動装置１１８を保持する
上部マスト１１９、該上部マスト１１９を上下移動させ
る上部駆動装置１２１、これらの装置を原子炉圧力容器
周方向及び径方向に移動させるため原子炉圧力容器フラ
ンジ１１２上に設置したサービスプラットホーム１２
０、センサヘッド１１６の励磁条件、観察装置の設定条
件、前処理装置の設定条件等を制御する制御装置１２
４、測定データを収録する記録装置１２５、及び信号ケ
ーブル１２２，１２３及び操作板１２６より構成され
る。制御装置１２４、記録装置１２５、操作板１２６
は、原子炉ウエル上のサービスフロアに設置し、遠隔に
て操作できる。図１３に示す例は、シュラウド１１５の
外面及び原子炉圧力容器１１１の内面を検査する例であ
るが、下部マスト１１７を下降することにより、シュラ
ウドサポートプレート１３３にも適用できる。The magnetic fluid applied inspection apparatus for a reactor internal structure includes a sensor head 116 including a sensor section, an excitation section, a detection section, and a preprocessing section, a lower mast 117 holding the sensor head 116, and a lower mast 117. Drive device 118 for vertically moving the upper mast 119 for holding the lower drive device 118, an upper drive device 121 for vertically moving the upper mast 119, and moving these devices in the circumferential and radial directions of the reactor pressure vessel. Service platform 12 installed on reactor pressure vessel flange 112
0, a control device 12 for controlling the excitation condition of the sensor head 116, the setting condition of the observation device, the setting condition of the preprocessing device, and the like.
4. It comprises a recording device 125 for recording measurement data, signal cables 122 and 123, and an operation plate 126. Control device 124, recording device 125, operation plate 126
Can be installed on the service floor above the reactor well and operated remotely. Although the example shown in FIG. 13 is an example in which the outer surface of the shroud 115 and the inner surface of the reactor pressure vessel 111 are inspected, the lower mast 117 can be lowered to apply to the shroud support plate 133.
【００４１】以上、本発明の基本構成の実施例や原子炉
炉内構造物への適用実施例について説明したが、火力発
電プラントや化学プラントなどにも容易に適用できる。
これにより、プラント機器の損傷度を検出できるため、
プラント機器の信頼性，安全性の向上が実現できる。Although the embodiment of the basic structure of the present invention and the embodiment applied to the internal structure of a nuclear reactor have been described above, the present invention can be easily applied to a thermal power plant, a chemical plant, and the like.
This makes it possible to detect the degree of damage to plant equipment,
Improve the reliability and safety of plant equipment.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、磁性流体から構成され
た磁気センサは、検査対象である機器材料の損傷あるい
は残留応力により変化する磁気的組織と対応して磁性流
体中の磁粉が分布し、これを基に材料の磁区の大きさを
求めることができる。材料の熱時効劣化は磁区の大きさ
に対応している。従って、この磁区の細分化の程度を検
出することにより材料の劣化程度の評価を高精度で行う
ことができる。According to the present invention, in a magnetic sensor composed of a magnetic fluid, magnetic powder in the magnetic fluid is distributed in correspondence with a magnetic structure that changes due to damage or residual stress of a device material to be inspected. Based on this, the size of the magnetic domain of the material can be obtained. Thermal aging degradation of the material corresponds to the size of the magnetic domain. Therefore, the degree of material deterioration can be evaluated with high accuracy by detecting the degree of subdivision of the magnetic domains.
【００４３】また、検査対象であるオーステナイト系ス
テンレス鋼の結晶粒界に鋭敏化が生じると、この部分は
磁性を有するため、鋭敏化した結晶粒界にだけ磁粉が集
積して隆起する。従って、この隆起状態をレーザ顕微鏡
等で検出することにより、鋭敏化の程度の評価を高精度
で行うことができる。When the grain boundary of the austenitic stainless steel to be inspected is sensitized, this portion has magnetism, so that the magnetic powder accumulates only at the sensitized grain boundary and protrudes. Therefore, the degree of sensitization can be evaluated with high accuracy by detecting this raised state with a laser microscope or the like.
【００４４】前記磁区の大きさや鋭敏化を表示手段で可
視化することによってもその評価を行えるし、評価手段
を設けてそれらの基準値と比較して評価することもでき
る。特に、交流磁界を印加すると磁気的組織の情報をク
リアーに検出することができる。プラント機器の信頼
性，安全性を向上させる上で本発明は有用である。The evaluation can also be performed by visualizing the size and sensitization of the magnetic domains by a display means, or by providing an evaluation means and comparing them with their reference values. In particular, when an AC magnetic field is applied, information on the magnetic tissue can be clearly detected. The present invention is useful for improving the reliability and safety of plant equipment.
【図１】本発明の一実施例を示す磁性流体応用材料検査
装置の基本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a magnetic fluid applied material inspection apparatus showing one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の記録型磁気センサによる材料表面の磁
気データの採取方法の一例を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing an example of a method for collecting magnetic data on a material surface using the recordable magnetic sensor of the present invention.
【図３】本発明の記録型磁気センサによる材料表面の磁
気データの計測方法の一例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of a method of measuring magnetic data on a material surface using the recordable magnetic sensor of the present invention.
【図４】磁気異方性検出用センサの一例を示す斜視図で
ある。FIG. 4 is a perspective view showing an example of a sensor for detecting magnetic anisotropy.
【図５】本発明の励磁マグネットの一例を示す斜視図で
ある。FIG. 5 is a perspective view showing an example of an exciting magnet of the present invention.
【図６】本発明の磁気センサの他の実施例を示す断面図
である。FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the magnetic sensor of the present invention.
【図７】本発明の乾燥式の記録型磁気センサの一実施例
を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing one embodiment of a dry-type recording magnetic sensor of the present invention.
【図８】本発明の測定体表面処理装置の実施例を示す斜
視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment of the measuring object surface treatment apparatus of the present invention.
【図９】本発明の測定体表面処理装置の他の実施例を示
す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment of the measuring object surface treatment apparatus of the present invention.
【図１０】本発明に係る磁気センサの作用説明のための
斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining the operation of the magnetic sensor according to the present invention.
【図１１】（ａ）は処女材についての図１０の磁性相の
拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。11A is an enlarged view of the magnetic phase of FIG. 10 for a virgin material, and FIG. 11B is an enlarged view of FIG.
【図１２】（ａ）は時効材についての図１０の磁性相の
拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。12A is an enlarged view of the magnetic phase of FIG. 10 for the aging material, and FIG. 12B is an enlarged view of FIG.
【図１３】図１１の磁粉についての拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view of the magnetic powder of FIG.
【図１４】ステンレス鋼の応力腐食割れ鋭敏化度に対す
る磁性相の変化の関係を示した図である。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the degree of sensitization of stainless steel to stress corrosion cracking and the change in magnetic phase.
【図１５】熱時効に伴う磁区の変化を示した図である。FIG. 15 is a diagram showing a change in magnetic domains due to thermal aging.
【図１６】鋭敏化メカニズムと磁気特性の関係を説明す
る説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a sensitization mechanism and magnetic characteristics.
【図１７】鋭敏化メカニズムと磁気特性の関係を説明す
る説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a sensitization mechanism and magnetic characteristics.
【図１８】本発明で測定した結果の表示例を示す図であ
る。FIG. 18 is a diagram showing a display example of a result measured in the present invention.
【図１９】原子炉炉内構造物を対象にした本発明の実施
例を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an embodiment of the present invention for a reactor internal structure.
１ 測定体 ２ 磁気センサ ３ マグネット ４ 観察装置 ５ 励磁電源 ６ 計測装置 ７ 表示装置 ８ 劣化評価装置 ９ 磁粉 １０ 結晶粒界 １１ 低Ｃｒ層 １２ 結晶粒内 １４ 隆起 １５ 傷 ２０ 磁気異方性の感度を持つセンサ ２１０ 磁性流体２２１ 磁性流体供給ノズル ２２２ 透明カバー ２２３ 磁性流体のシールパッキン ２２４ 磁性流体の液逃げ部 ２２５ 透明カバー中央部の観察窓 ２２６ ヒータ ２５０ 磁性相 ２５１ 磁区 ２５２ 磁紛 ２５３ 表面活性剤 ２６０ 非磁性相 ３０１ Ｘ方向コア ３０２ Ｙ方向コアDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring body 2 Magnetic sensor 3 Magnet 4 Observation device 5 Excitation power supply 6 Measuring device 7 Display device 8 Degradation evaluation device 9 Magnetic powder 10 Crystal grain boundary 11 Low Cr layer 12 In a crystal grain 14 Raise 15 Scratches 20 Sensor 210 Magnetic fluid 221 Magnetic fluid supply nozzle 222 Transparent cover 223 Seal packing of magnetic fluid 224 Liquid escape part of magnetic fluid 225 Observation window at the center of transparent cover 226 Heater 250 Magnetic phase 251 Magnetic domain 252 Magnetic powder 253 Surfactant 260 Non Magnetic phase 301 X-direction core 302 Y-direction core
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高久 和夫 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 根本 貞夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 平間 幸夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 林 眞琴 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 河合 末男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−40752（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−36953（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kazuo Takaku 3-1-1, Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Inside the Hitachi Plant (72) Inventor Sadao Nemoto 502, Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Co., Ltd. Hitachi, Ltd.Mechanical Laboratory (72) Inventor Yukio Hirama 502, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Mechanical Laboratory (72) Inventor Makoto Hayashi 502, Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki, Hitachi, Ltd.Mechanical Laboratory ( 72) Inventor Sueo Kawai 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-56-40752 (JP, A) JP-A-3-36953 (JP, U) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 27/72-27/90
Claims (5)
気センサと、前記検査対象を励磁する励磁手段と、励磁
された前記検査対象の磁気的性質に対応した前記磁気セ
ンサの磁性流体の状態を検出する検出手段と、この検出
手段と前記励磁手段からの信号を受けて前記検査対象の
磁気的組織の情報を求める情報処理部と、を備え、前記
磁気センサは、磁性流体の磁粉の分布状態を固定して記
録する記録手段を備えた記録型磁気センサである磁性流
体応用材料検査装置。1. A magnetic sensor including a magnetic fluid and placed on a surface to be inspected, exciting means for exciting the object to be inspected, and a state of the magnetic fluid of the magnetic sensor corresponding to the magnetic properties of the excited object to be inspected comprising a detection means for detecting, and an information processing unit for obtaining the information of the magnetic structure of the test object by receiving a signal from the detection means and the excitation means, the, said
The magnetic sensor records the distribution state of the magnetic powder in the magnetic fluid in a fixed manner.
A magnetic fluid applied material inspection apparatus which is a recording type magnetic sensor provided with recording means for recording .
気センサと、前記検査対象を励磁する励磁手段と、励磁
された前記検査対象の磁気的性質に対応した前記磁気セ
ンサの磁性流体の状態を検出する検出手段と、この検出
手段と前記励磁手段からの信号を受けて前記検査対象の
磁区の大きさを求める情報処理部と、を備え、前記磁気
センサは、磁性流体の磁粉の分布状態を固定して記録す
る記録手段を備えた記録型磁気センサである磁性流体応
用材料検査装置。2. A magnetic sensor including a magnetic fluid and placed on a surface to be inspected, exciting means for exciting the object to be inspected, and a state of the magnetic fluid of the magnetic sensor corresponding to the magnetic properties of the excited object to be inspected Detecting means for detecting the size of the magnetic domain to be inspected by receiving signals from the detecting means and the exciting means ,
The sensor records the distribution state of the magnetic powder in the magnetic fluid in a fixed manner.
A magnetic fluid applied material inspection apparatus, which is a recording type magnetic sensor provided with a recording means .
気センサと、前記検査対象を励磁する励磁手段と、励磁
された前記検査対象の磁気的性質に対応した前記磁気セ
ンサの磁性流体の状態を検出する検出手段と、この検出
手段と前記励磁手段からの信号を受けて前記検査対象面
での前記磁性流体の磁粉の集積による隆起を表面粗さと
して求める情報処理部と、を備え、前記磁気センサは、
磁性流体の磁粉の分布状態を固定して記録する記録手段
を備えた記録型磁気センサである磁性流体応用材料検査
装置。3. A magnetic sensor including a magnetic fluid and placed on a surface to be inspected, exciting means for exciting the object to be inspected, and a state of the magnetic fluid of the magnetic sensor corresponding to the magnetic properties of the excited object to be inspected And a data processing unit that receives a signal from the detection unit and the excitation unit and obtains a bulge due to accumulation of the magnetic powder of the magnetic fluid on the surface to be inspected as surface roughness , The magnetic sensor
Recording means for fixing and recording the distribution state of magnetic powder in a magnetic fluid
A magnetic fluid applied material inspection device, which is a recording type magnetic sensor provided with:
に置き、前記検査対象を励磁し、励磁された前記検査対
象の磁気的性質に対応して前記磁気センサの磁性流体の
磁粉を分布させ、その磁粉の分布状態を検出し、この検
出結果により前記検査対象の磁区の大きさを求め、予め
作成された時効時間あるいは衝撃強度の低下率と磁区の
大きさとの関係に基づいて、前記検査対象の熱時効時間
あるいは衝撃強度の低下率を求めることを特徴とする磁
性流体応用材料検査方法。4. A magnetic sensor including a magnetic fluid is placed on a surface to be inspected, the object to be inspected is excited, and magnetic powder of the magnetic fluid of the magnetic sensor is distributed according to the magnetic properties of the excited object to be inspected. , The distribution state of the magnetic powder is detected, and the size of the magnetic domain to be inspected is obtained from the detection result.
Created aging time or impact strength reduction rate and magnetic domain
Based on the relationship with the size, the thermal aging time of the inspection object
Alternatively , a magnetic fluid applied material inspection method characterized by determining a rate of decrease in impact strength .
が注入される間隙をおいて検査対象面に載置される透明
な観察窓を含んでなるカバーと、このカバーの検査対象
面に対向する面に、前記観察窓の外周側に観察窓を囲む
ように装着さ れたシール部材と、前記観察窓の検査対象
面に対向する側と反対側に設けられてこのカバーと検査
対象面の間に注入された磁性流体を乾燥させるヒータ
と、を含んでなり、磁性流体乾燥後の磁粉は前記観察窓
の検査対象面に対向する側に付着するように構成されて
いることを特徴とする記録型磁気センサ。5. A magnetic fluid containing a magnetic powder between the magnetic fluid and a surface to be inspected.
Is placed on the surface to be inspected with a gap to be injected
Cover that includes a transparent observation window and the object to be inspected by this cover
Surround the observation window on the outer peripheral side of the observation window on the surface facing the surface
And the inspection object of the observation window
This cover and inspection provided on the opposite side to the surface
Heater for drying magnetic fluid injected between target surfaces
And the magnetic powder after drying the magnetic fluid is the observation window
Is configured to adhere to the side opposite to the surface to be inspected
Recording magnetic sensor .
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