JP3472826B2 - 強磁性構造材の経年劣化の非破壊検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、強磁性構造材ま
たはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化による材料強
度の劣化を非破壊的に検査する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な非破壊検査方法は全て、
亀裂の発生とその進展を調べることを目的としていた。
その結果、現在の非破壊検査方法の発展の方向はできる
限り小さい亀裂の発生を発見することにあり、かかる従
来の非破壊検査方法では、亀裂が発生する前の段階での
強磁性構造材の経年劣化を非破壊的に評価をすることは
できなかった。

【０００３】ところで、強磁性構造材またはそれを用い
た強磁性構造体の経年による材料強度劣化を非破壊的に
測定する方法として従来、被測定対象の強磁性構造材料
または強磁性構造体の保磁力および飽和磁化領域におけ
る帯磁率を測定する方法も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
被測定対象の強磁性構造材料等の保磁力および飽和磁化
領域における帯磁率を測定する従来の方法では、保磁力
を正確に測定する必要性があることから、測定の際に、
被測定対象の強磁性構造材料等を、磁気ヨーク或いは巻
線を用いて磁気飽和の段階まで磁化したのちに、その被
測定対象の強磁性構造材料等を、内部の磁束密度がゼロ
にまるまで減磁しなければならない。そのため、磁気飽
和するまで磁化するのにその材料の保磁力よりもはるか
に大きい起磁力を必要とすることから、大型の磁気ヨー
クを用いて励磁巻線に大きな励磁電流を流す必要があ
る。

【０００５】従って、そのような大型の磁気ヨークを有
する測定装置や大容量の励磁用電源を必要とすることか
ら、コストが嵩んでしまうという問題がある。さらに、
大型の磁気ヨークを有する測定装置などにより測定系の
重量が重くなってしまうとともに、その測定装置を設置
するための場所も設けなければならないという問題があ
る。

【０００６】そこで、本願発明者は、被測定強磁性構造
材またはそれを用いた強磁性構造体の経年劣化による材
料強度の劣化を非破壊的に測定する方法として、所定の
磁界強度Ｈで測定した帯磁率χ_cとその磁界強度Ｈとに
より次式の関係式 ｃ＝χ_c・Ｈ³ ・・・（１） から帯磁率係数ｃを求め、その帯磁率係数ｃが含まれた
関係式から経年劣化後の実質的な応力を得て、その実質
的な応力と劣化前の初期の応力とを比較する方法に想到
した。なお、この帯磁率係数ｃからは、転位密度の変化
を知ることもできる。

【０００７】上記方法において帯磁率係数ｃを求めるに
際しては、ヒステリシス磁化曲線（ヒステリシスルー
プ）からその勾配として表される帯磁率χ_cを求める必
要がある。ところで、従来一般的に行なわれている隣接
データを用いての数値解析によって帯磁率を求め、その
帯磁率から帯磁率係数ｃを求めることによって、経年劣
化のパラメータである転位密度の変化を捕らえることも
可能である。しかし、上記従来の一般的な数値解析によ
り求められる帯磁率は、バルクハウゼンノイズの影響に
より局所的に大きな値となる帯磁率と、上記（１）式の
関係を満たす帯磁率χ_cとを両方とも含んでおり、かか
るバルクハウゼンノイズの影響による帯磁率と、上記
（１）式の関係を満たす帯磁率χ_cとは、発生機構が根
本的に異なっている。即ち、バルクハウゼンノイズによ
る帯磁率は、鉄鋼材料等の強磁性構造材の磁区を構成す
る個々の磁壁の不連続な移動に伴う磁化の増加によって
生じるものである。これに対して、上記（１）式の関係
を満たす帯磁率χ_cは、磁気モーメントの回転に伴う磁
化の増加によって生じるものである。

【０００８】このことから、先に述べた（１）式を用い
る方法により強磁性構造材又はそれを用いた強磁性構造
体の経年劣化をより正確に評価するためには、その
（１）式の関係を満たす（（１）式に収束する）帯磁率
χ_cを正確に求める必要があるが、上記従来の一般的な
数値解析により求めた帯磁率では、上述のようにバルク
ハウゼンノイズの影響による帯磁率を含んでいるため
に、実験で得られた上記（１）式で示される関係から外
れてばらついてしまうという問題があった。また、数値
解析を行なう際に解析範囲の分割数が少ないと解析精度
が悪くなってしまう一方、統計的に精度を上げるべく磁
界強度Ｈの分割数をできるだけ大きくして数値解析を行
うと、前述したバルクハウゼンノイズの影響により、
（１）式で示される関係からのばらつきがさらに大きく
なってしまうという不都合があった。そして、かかるば
らつきの大きな帯磁率からでは（１）式の関係が成り立
つ磁界強度Ｈの範囲を特定するのも困難であった。

【０００９】従って、バルクハウゼンノイズの影響によ
る帯磁率の値の変化分を完全に取り除くことができれ
ば、（１）式の関係を完全に満たす帯磁率χ_cひいては
その帯磁率χ_cから定まる真の帯磁率係数ｃ^＊（本件明
細書では誤差が全くないと考えた場合の帯磁率係数をい
う）を求めることができるはずであるが、従来このノイ
ズの影響を取り除く簡易な解析方法は見出されていなか
った。

【００１０】そこで、本発明は、上記課題を有利に解決
するため、ヒステリシス磁化曲線から、（１）式の関係
をより正確に満たすような帯磁率ひいては真の帯磁率係
数ｃ ^*の値により近い帯磁率係数ｃを容易に求めること
ができる方法を提供することにより、強磁性構造材やそ
れを用いた強磁性構造体の経年劣化をより精度良く非破
壊的に捕らえることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊検査方法は、強
磁性構造材を対象として測定した、磁界強度Ｈと磁化Ｍ
とで表されるヒステリシス磁化曲線に基づき、前記強磁
性構造材の経年劣化を非破壊的に検査する方法におい
て、前記ヒステリシス磁化曲線を複数に分割し、各分割
点における前記曲線の勾配を、任意の分割点とその分割
点から自然数ｋ個離れた隣り合わない分割点との間を結
ぶ直線の勾配によって求める、という作業を複数種類の
自然数ｋの値について行い、各自然数ｋの値に関し、全
ての前記分割点について求めた前記勾配から、磁界強度
Ｈ，帯磁率χ_cおよび前記強磁性構造材の経年劣化の程
度を表す帯磁率係数ｃを含む関係式である以下に示す
（１）式 ｃ＝χ_c・Ｈ³ ・・・（１） への前記勾配の収束の程度を調べて最も良く収束する前
記自然数ｋの値を最適値として得るとともに、前記最適
値における帯磁率χ_cから前記帯磁率係数ｃを求め、前
記帯磁率係数ｃに基づいて前記強磁性構造材の経年劣化
の程度を非破壊検査することを特徴とする。

【００１２】この発明の強磁性構造材の経年劣化の非破
壊検査方法にあっては、強磁性構造材を対象として測定
した、磁界強度Ｈと磁化Ｍとで表されるヒステリシス磁
化曲線に基づき、ヒステリシス磁化曲線を複数に分割
し、各分割点におけるその曲線の勾配を、任意の分割点
とその分割点から自然数ｋ個離れた隣り合わない分割点
との間を結ぶ直線の勾配によって求める。そして、かか
る作業を複数種類の自然数ｋの値について行い、各自然
数ｋの値に関し、全ての分割点について求めた勾配か
ら、磁界強度Ｈ，帯磁率χ_cおよび強磁性構造材の経年
劣化の程度を表す帯磁率係数ｃを含む上記（１）式の関
係式への収束の程度を調べて最も良く収束する自然数ｋ
の値を最適値として得るとともに、その最適値における
帯磁率χ_cから帯磁率係数ｃを求めて、その帯磁率係数
ｃに基づいて、測定対象である強磁性構造材の経年劣化
の程度を非破壊検査する。

【００１３】従って、上記操作により得られる自然数ｋ
の最適値における帯磁率は、分割されたヒステリシス磁
化曲線の全ての分割点について求めた勾配から、磁界強
度Ｈ，帯磁率χ_cおよび強磁性構造材の経年劣化の程度
を表す帯磁率係数ｃを含む関係式への収束の程度を調べ
て最も良く収束する自然数ｋの値を最適値として得てい
る。このことから、その最適値における帯磁率χ_cは、
かかる関係式をより正確に満たすような帯磁率として得
ることができる。それゆえ、この発明の方法によれば、
磁界強度Ｈ，帯磁率χ_cおよび強磁性構造材の経年劣化
の程度を表す帯磁率係数ｃを含む上記（１）式の関係式
への収束の程度を調べて最も良く収束する自然数ｋの値
を最適値として得ることにより、帯磁率からバルクハウ
ゼンノイズの影響による帯磁率の変化分を簡易な方法に
より容易に取り除くことができ、先に述べた関係式をよ
り正確に満たすような帯磁率χ_cを容易に求めることが
できる。そして、その帯磁率から帯磁率係数ｃを求める
ことにより、真の帯磁率係数ｃ^＊により近い帯磁率係数
ｃを容易に求めることができ、その帯磁率係数ｃに基づ
いて、強磁性構造材又はそれを用いた強磁性構造体の経
年劣化を評価することで、かかる強磁性構造材又はそれ
を用いた強磁性構造体の経年劣化の非破壊的な検査をよ
り正確かつ精度良く行なうことができる。

【００１４】そして、この発明の強磁性構造材の経年劣
化の非破壊検査方法は、前記ｎ番目の分割点における磁
界強度Ｈおよび磁化Ｍの値をそれぞれＨ_n，Ｍ_nとすると
ともに、前記ｎ番目の分割点から前記自然数ｋ個離れた
分割点における磁界強度Ｈおよび磁化Ｍの値をそれぞれ
Ｈ_n+k，Ｍ_n+kとして、次式 χ_nk＝（Ｍ_n+k−Ｍ_n）／（Ｈ_n+k−Ｈ_n） ・・・（２） から、前記任意の分割点とその分割点から自然数ｋ個離
れた隣り合わない分割点との間を結ぶ直線の勾配χ_nkを
求めても良い。

【００１５】このようにすれば、上記（１）式から求め
られる帯磁率係数ｃの値を求めるに際して、自然数ｋの
値をパラメータとして、解析の対象となるヒステリシス
磁化曲線における磁界強度Ｈおよび磁化Ｍについて
Ｈ_n，Ｍ_n，Ｈ_n+k，Ｍ_n+kを上記（２）式に代入して帯磁
率χ_nkを求めて、その求めた帯磁率χ_nkの値の結果か
ら、（１）式の関係へ最も良く収束する自然数ｋの最適
値における帯磁率χ_nkを帯磁率χ_cとして具体的に決定
することができる。なお、個々のヒステリシス磁化曲線
および磁界強度の分割数ｎに応じて、自然数ｋの最適値
が定数として得られる。

【００１６】そして、この発明の強磁性構造材の経年劣
化の非破壊検査方法では、前記自然数ｋは、前記勾配χ
_nkの、以下に示す前記（１）式 ｃ＝χ_c・Ｈ³ を変形して得られる以下に示す（３）式 ｌｏｇ（χ_c）＝ｌｏｇ（ｃ）−３ｌｏｇ（Ｈ） ・・・（３） で示される関係式からの誤差が最小の時の値としても良
い。

【００１７】このようにすれば、（１）式の関係式へ最
も良く収束する自然数ｋの最適値を求めるに際して、ｌ
ｏｇ(Ｈ)とｌｏｇ（χ_c）とを対数目盛りで図示するこ
とで、（１）式への各分割点における勾配の収束の程度
が、（３）式で示される傾き（ｌｏｇ（Ｈ）の増分に対
するｌｏｇ（χ_c）の増分）−３の直線に、各分割点に
おける勾配の値がのっているか否かによって視覚的にも
判断することができるので、（１）の関係式へ最も良く
収束する自然数ｋの最適値における帯磁率χ_nkの値を容
易に求めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施例の形態
を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。図１
は、この発明の強磁性構造材の経年劣化の非破壊検査方
法の一実施例により得られた帯磁率係数ｃに対応する変
形応力の相関を、従来の一般的な数値解析により得られ
た帯磁率係数と比較して示す説明図である。図２（ａ）
はこの実施例において引張試験を行なう強磁性構造材の
形状を示す正面図であり、図２（ｂ）は、ヒステリシス
磁化特性を得るために測定した強磁性構造材の試験片の
形状を示す正面図である。

【００１９】図１に示すような、帯磁率係数ｃに対する
変形応力の相関関係の図を得るために、この実施例にお
ける強磁性構造材の経年劣化の非破壊検査方法を以下に
説明する。

【００２０】まず、この実施例の強磁性構造材の経年劣
化の非破壊検査方法により、強磁性構造材の経年劣化の
程度を表す帯磁率係数ｃを求めるに際し、予め、経年劣
化の被測定対象である強磁性構造材についてヒステリシ
ス磁化特性試験を行なって、磁界強度Ｈと磁化Ｍとで示
されるヒステリシス磁化曲線（ヒステリシスループ）を
得る。ここでは、鉄鋼材料の機械的性質と磁気的性質と
の相関関係を明らかにするとともに図３に示すようなヒ
ステリシス磁化曲線（ヒステリシスループ）を得るため
に、図２（ａ）に示す板状の引張試験用試験片１を用い
て引張試験を行い、応力負荷を加える前の応力（０ＭＰ
ａ）および、前述の引張試験の結果から、０ＭＰａから
破断直前の応力までの間で適当な応力の値（この実施例
では４７６ＭＰａ）を選んでいる。そして、その選んだ
それぞれの応力の値（この実施例では０ＭＰａおよび４
７６ＭＰａ）について、図２（ｂ）に示す通常の磁化測
定用試験片２に応力負荷した後、通常のヒステリシス磁
化特性試験を行なうことにより、図３に示す、それぞれ
の応力負荷の値（０ＭＰａ，４７６ＭＰａ）による変形
を伴うヒステリシス磁化曲線が得られる。

【００２１】なお、この実施例における引張試験用試験
片１および磁化測定用試験片２は、原子炉圧力容器の材
料である低合金鋼Ａ５３３Ｂと同じ組成をもつ圧力容器
用調質型合金鋼鍛鋼品であるＳＦＶＱ−１Ａを用いてい
る。また表１は、試験に用いたＳＦＶＱ−１Ａ鋼の化学
組成を示すものである。そして、ここでは、図２（ａ）
に示す引張試験用試験片１に、両端部分の長さがそれぞ
れ２０ｍｍ、中央部分の長さが６０ｍｍ、中央部分から
両端部分への遷移部分はＲ４０ｍｍ、両端部分の幅４０
ｍｍ、中央部分の幅２０ｍｍ、厚さ２ｍｍのものを使用
し、図２（ｂ）に示す磁化測定用試験片に、厚さ２ｍｍ
の中央部のくりぬかれた枠形の板状部材であって、内側
は横１５ｍｍ，縦５ｍｍの長方形、外側は横２０ｍｍ，
縦１０ｍｍの長方形のものを使用している。

【００２２】

【表１】

【００２３】図３に示すヒステリシス磁化曲線に基づ
き、磁性構造材の経年劣化の程度を表す帯磁率係数ｃを
求める手順を以下に説明する。

【００２４】図３に示すヒステリシス磁化曲線は、磁界
強度Ｈを横軸に磁化Ｍを縦軸にそれぞれとって示してお
り、図３に示す磁化曲線の傾きから保磁力以上の磁界強
度Ｈに於ける帯磁率χ_cを求めることができる。そし
て、ここにおける磁界強度Ｈは−１００Ｏe（エルステ
ッド）〜１００Ｏeの範囲で示されているので、まず、
応力負荷０ＭＰａ及び応力負荷４７６ＭＰａのそれぞれ
の磁化曲線について、磁界強度Ｈの測定範囲−１００Ｏ
e〜１００Ｏeの間で磁化曲線を４００等分して、即ち
０．５Ｏｅごとに分割して、図中左側から順番に番号を
付けていく。

【００２５】そして、左側からｎ番目の磁界強度の値を
Ｈ_nとして、その磁界強度Ｈ_nに対応する磁化の値をＭ_n
とする。また、左側からｎ＋ｋ番目の磁界強度Ｈおよび
磁化Ｍの値をそれぞれＨ_n+k，Ｍ_n+kとして、それら値Ｈ
_n，Ｍ_n，Ｈ_n+k，Ｍ_n+kおよび任意に選んだ自然数ｋの値
を以下に示す（２）式 χ_nk＝（Ｍ_n+k−Ｍ_n）／（Ｈ_n+k−Ｈ_n） ・・・（２） に代入することにより、その自然数ｋについて、ｎ番目
の分割点とその分割点から自然数ｋ個離れた隣り合わな
い分割点（ｋ＝２以上）との間を結ぶ直線の勾配χ_nkを
得ることができる。そして、ｎ番目の分割点における磁
界強度H_nの値に対応させてχ_nkをχ_cとして、磁界強度
Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）や、ｌｏｇ（Ｈ）に対するｌ
ｏｇ（χ_c）の関係をプロットすることで、前記（１）
式 ｃ＝χ_c・Ｈ³ ・・・（１） を変形して得られる以下に示す（３）式 ｌｏｇ(χ_c)＝ｌｏｇ(ｃ)−３ｌｏｇ(Ｈ) ・・・（３） で示される関係式からの誤差が最小の時の値を自然数ｋ
の最適値として得る。

【００２６】図４は、図３に示すヒステリシス磁化曲線
のうちの応力負荷前（０ＭＰａ）のヒステリシス磁化曲
線に基づいて、自然数ｋ＝３とした場合における保磁力
以上の磁界強度Ｈでの帯磁率χ_c、それを磁界強度Ｈに
対するｌｏｇ（χ_c）の値をプロットしたものである。
ここでは、自然数ｋ＝１とした場合、従来一般的に行な
われている数値解析によって帯磁率χ_cを求めるのと同
様の方法で求めたことになる。従って、図４では、自然
数ｋ＝３とした場合の磁界強度Ｈに対するｌｏｇ
（χ_c）の値をプロットするとともに、この実施例の方
法による結果と従来の方法による結果とを比較するため
に、自然数ｋ＝１とした場合の磁界強度Ｈに対するｌｏ
ｇ（χ_c）の値もプロットしている。なお、自然数ｋ＝
１については●（黒丸）で、自然数ｋ＝３については△
（三角）でそれぞれプロットしている。

【００２７】また図５は、図３に示すヒステリシス磁化
曲線のうちの応力負荷４７６ＭＰａを加えた時のヒステ
リシス磁化曲線に基づいて、自然数ｋ＝３とした場合に
おける保磁力以上の磁界強度Ｈでの帯磁率χ_cを求め
て、磁界強度Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）の値をプロット
したものである。ここでも、図４に示すものと同様にこ
の実施例の方法により得られた結果と従来の数値解析と
同様の方法により得られた結果との比較のために自然数
ｋ＝１とした場合の磁界強度Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）
の値もプロットしている。なお、自然数ｋ＝１について
は●（黒丸）で、自然数ｋ＝３については□（四角）で
それぞれプロットしている。

【００２８】そして、図６は、図４において自然数ｋ＝
３を自然数ｋ＝５に変えた場合、即ち図３に示すヒステ
リシス磁化曲線のうちの応力負荷を０ＭＰａとした時の
ヒステリシス磁化曲線に基づいて、自然数ｋ＝５として
帯磁率χ_cを求めて、磁界強度Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）
の値としてプロットしたものである。ここでも、この実
施例方法により得られた結果と従来の数値解析により得
られた結果との比較のために、上記図４に示すものと同
様に自然数ｋ＝１とした場合の磁界強度Ｈに対するｌｏ
ｇ（χ_c）の値をプロットしている。なお、自然数ｋ＝
１については●（黒丸）で、自然数ｋ＝５については△
（三角）でそれぞれプロットしている。

【００２９】また図７は、図５において自然数ｋ＝３を
自然数ｋ＝５に変えた場合、即ち、図３に示すヒステリ
シス磁化曲線のうちの応力負荷４７６ＭＰａとした時の
ヒステリシス磁化曲線に基づいて、自然数ｋ＝５とした
場合における帯磁率χ_cを求めて、磁界強度Ｈに対する
ｌｏｇ（χ_c）の値としてプロットしたものである。こ
こでも、この実施例の方法により得られた結果と従来の
数値解析により得られた結果との比較のために、上記図
５に示すものと同様に自然数ｋ＝１とした場合の磁界強
度Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）の値もプロットしている。
なお、自然数ｋ＝１については●（黒丸）で、自然数ｋ
＝５については□（四角）でそれぞれプロットしてい
る。

【００３０】そして、上記図４〜図７においてそれぞれ
の自然数ｋの値についてプロットした結果に基づき、
（１）式を対数をとることにより変形して得られる以下
に示す（３）式 ｌｏｇ（χ_c）＝ｌｏｇ（ｃ）−３ｌｏｇ（Ｈ） ・・・（３） で表されるｌｏｇ（Ｈ）とｌｏｇ（χ_c）との関係を対
数目盛りで示した直線の傾き−３（ｌｏｇ（Ｈ）の増分
に対するｌｏｇ（χ_c）の増分）と同様の傾きの直線か
らのばらつきが最も小さくなると共に、傾き−３の直線
にのるｌｏｇ（Ｈ）の範囲が最も広い自然数ｋの値を決
定する。そして、決定した自然数ｋの値における磁界強
度Ｈ_nと帯磁率χ_cとの関係を対数目盛りで示した図から
上記（３）式に基づいて、帯磁率係数ｃを決定する。な
お、自然数ｋの値を大きくすると、（１）式で示される
直線からの値のばらつきが小さくなる一方、傾き−３の
直線上にのるｌｏｇ（Ｈ）の範囲が狭くなることが分か
っている。

【００３１】ところで、図８は、図４で得られた自然数
ｋ＝１の場合における応力負荷前（０ＭＰａ）の、磁界
強度Ｈに対する帯磁率χ_cの対数ｌｏｇ（χ_c）に基づい
てｌｏｇ（Ｈ）に対するｌｏｇ（χ_c）の関係を求めて
示すとともに、実験値から推定される（１）式の関係を
示す帯磁率χ_cについてのｌｏｇ（Ｈ）に対するｌｏｇ
（χ_c）の関係を示す説明図である。ここでは、実験値
から上記（１）式を想定して得られる帯磁率χ_cについ
ては直線L1で示し、また、自然数ｋ＝１の場合における
応力負荷前（０ＭＰａ）の帯磁率χ_cについては、●
（黒丸）でプロットしている。

【００３２】また、図９は、図５で得られた自然数ｋ＝
１の場合における応力負荷４７６ＭＰａの、磁界強度Ｈ
に対する帯磁率χ_cの対数ｌｏｇ（χ_c）に基づいてｌｏ
ｇ（Ｈ）に対するｌｏｇ（χ_c）の関係を求めて示すと
ともに、実験値から推定される（１）式の関係を示す帯
磁率χ_cについてのｌｏｇ（Ｈ）に対するｌｏｇ（χ_c）
の関係を示す説明図である。ここでは、実験値から上記
（１）式を想定して得られる帯磁率χ_cについて直線L2
で示し、また、自然数ｋ＝１の場合における応力負荷４
７６ＭＰａの帯磁率χ_cについて●（黒丸）でプロット
している。

【００３３】そして、図１０は、図６で得られた自然数
ｋ＝１および自然数ｋ＝５の場合における応力負荷前
（０ＭＰａ）の、磁界強度Ｈに対する帯磁率χ_cの対数
ｌｏｇ（χ_c）に基づいてｌｏｇ（Ｈ）に対するｌｏｇ
（χ_c）の関係を求めて示している。なお、自然数ｋ＝
１については●（黒丸）で、自然数ｋ＝５については△
（三角）でそれぞれプロットしている。またここでは、
自然数ｋ＝５について、傾きが−３の直線であって、そ
の直線上に△（三角）でプロットした点が最も多くのる
ような直線L3を示している。

【００３４】さらに図１１は、図７で得られた自然数ｋ
＝１および自然数ｋ＝５の場合における応力負荷４７６
ＭＰａの、磁界強度Ｈに対する帯磁率χ_cの対数ｌｏｇ
（χ_c）に基づいてｌｏｇ（Ｈ）に対するｌｏｇ（χ_c）
の関係を求めて示している。なお、自然数ｋ＝１につい
ては●（黒丸）で、自然数ｋ＝５については□（四角）
でそれぞれプロットしている。またここでは、自然数ｋ
＝５について、傾きが−３の直線であって、その直線上
に□（四角）でプロットした点が最も多くのるような直
線L4を示している。

【００３５】従って、上記図１０および図１１では自然
数ｋ＝５以外の自然数ｋの値については示していない
が、この実施例の非破壊検査方法では、図１０および図
１１に示す自然数ｋ＝５のときのｌｏｇ（Ｈ）に対する
ｌｏｇ（χ_c）の値が、傾き−３の直線からのばらつき
が最も小さくなると共に、傾き−３の直線にのるｌｏｇ
（Ｈ）の範囲が最も広くなった。従って、自然数ｋ＝５
における磁界強度Ｈ_nと帯磁率χ_cとの関係を対数目盛り
で示した図１０および図１１に基づいて、応力負荷を加
える前（０ＭＰａ）については図１０に示す直線L3から
帯磁率係数ｃを求めることができ、一方、応力負荷４７
６ＭＰａを加えた時については、図１１に示す直線L4か
らそれぞれ帯磁率係数ｃを求めることができる。

【００３６】さらに、応力負荷４７６ＭＰａ以外の複数
の応力負荷について、上記した非破壊検査方法により同
様にして帯磁率係数ｃを求めることにより、先に示した
図１のような、変形応力（応力負荷）に対応する帯磁率
係数ｃの関係が得られる。また、ここでは、比較のた
め、自然数ｋ＝１および自然数ｋ＝３とした場合につい
ても示している。なお、ここでの自然数ｋ＝１について
は●（黒丸）で、自然数ｋ＝３については□（四角）
で、自然数ｋ＝５については△（三角）でそれぞれ示し
ている。また、ここでは、それぞれの自然数ｋの値につ
いてプロットした点から得られる直線を、自然数ｋ＝１
については実線で、自然数ｋ＝３については一点鎖線
で、自然数ｋ＝５については破線でそれぞれ示してい
る。

【００３７】この図１によれば、各直線の傾きによって
示されるように、自然数ｋ＝１、自然数ｋ＝３および自
然数ｋ＝５のいずれの場合の直線についても、変形応力
の増加に対して帯磁率係数ｃが増加していることが分か
る。しかも、この実施例の非破壊検査方法による結果
（自然数ｋ＝３および自然数ｋ＝５）の方が従来の数値
解析と同様である自然数ｋ＝１よりも直線の勾配が大き
くなっていることが分かる。従って、従来の方法と同様
の方法（自然数ｋ＝１）により得られた結果よりも、こ
の実施例の方法により得られた結果の方が、同一範囲内
の変形応力に対応する帯磁率係数ｃが広くなっているこ
とが分かる。

【００３８】このことから、帯磁率係数ｃを用いて経年
劣化を調べる際の感度は、従来の数値解析と同様の方法
により求めた帯磁率係数ｃよりもこの実施例の非破壊検
査方法により得られた帯磁率係数ｃを用いた方が高くな
る。また、この実施例の非破壊検査方法により求めた帯
磁率係数ｃにおいては、自然数ｋ＝３の場合より自然数
ｋ＝５の場合の方がさらに感度が高くなるので、自然数
ｋ＝５の時の帯磁率係数ｃを用いて強磁性構造材の経年
劣化の非破壊検査を行なうことで、より精度良く測定す
ることができる。

【００３９】従って、この実施例の強磁性構造材の経年
劣化の非破壊検査方法では、強磁性構造材を対象として
測定した、磁界強度Ｈと磁化Ｍとで表されるヒステリシ
ス磁化曲線に基づき、ヒステリシス磁化曲線を複数に分
割し、各分割点におけるその曲線の勾配を、任意の分割
点とその分割点から自然数ｋ個離れた隣り合わない分割
点との間を結ぶ直線の勾配χ_nkによって求めている。そ
して、かかる作業を複数種類の自然数ｋの値について行
い、各自然数ｋの値に関し、全ての分割点について求め
た勾配からχ_nk、磁界強度Ｈ，帯磁率χ_cおよび強磁性
構造材の経年劣化の程度を表す帯磁率係数ｃを含む関係
式である以下に示す（１）式 ｃ＝χ_c・Ｈ³ ・・・（１） への収束の程度を調べて最も良く収束する自然数ｋの値
を最適値として得るとともに、その最適値における帯磁
率χ_cから帯磁率係数ｃを求めて、その帯磁率係数ｃに
基づいて、測定対象である強磁性構造材の経年劣化の程
度を非破壊検査している。

【００４０】このことから、この実施例で上記操作によ
り得られる自然数ｋの最適値における帯磁率は、分割さ
れたヒステリシス磁化曲線の全ての分割点について求め
た勾配χ_nkから、磁界強度Ｈ，帯磁率χ_cおよび強磁性
構造材の経年劣化の程度を表す帯磁率係数ｃを含む上記
（１）式の関係式への収束の程度を調べて最も良く収束
する自然数ｋの値を最適値として得ている。このことか
ら、その最適値における帯磁率χ_cは、かかる関係式を
より正確に満たすような帯磁率として得ることができ
る。

【００４１】それゆえ、この実施例の方法によれば、磁
界強度Ｈ，帯磁率χ_cおよび強磁性構造材の経年劣化の
程度を表す帯磁率係数ｃを含む上記（１）式の関係式へ
の収束の程度を調べて最も良く収束する自然数ｋの値を
最適値として得ることにより、帯磁率からバルクハウゼ
ンノイズの影響による帯磁率の変化分を簡易な方法によ
り容易に取り除くことができ、先に述べた関係式をより
正確に満たすような帯磁率χ_cを容易に求めることがで
きる。そして、その帯磁率から帯磁率係数ｃを求めるこ
とにより、真の帯磁率係数ｃ^＊により近い帯磁率係数ｃ
を容易に求めることができ、その帯磁率係数ｃに基づい
て、強磁性構造材やそれを用いた強磁性構造体の、劣化
前の初期の応力と経年劣化後の実質的な応力とを定量的
に求めてそれらを比較することにより、強磁性構造材や
それを用いた強磁性構造体の経年劣化をより精度良く非
破壊的に捕らえることができる。

【００４２】しかも、この実施例の強磁性構造材の経年
劣化の非破壊検査方法は、ヒステリシス磁化曲線を分割
した時のｎ番目の分割点における磁界強度Ｈおよび磁化
Ｍの値をそれぞれＨ_n，Ｍ_nとするとともに、そのｎ番目
の分割点から前記自然数ｋ個離れた分割点における磁界
強度Ｈおよび磁化Ｍの値をそれぞれＨ_n+k，Ｍ_n+kとし
て、以下に示す（２）式 χ_nk＝（Ｍ_n+k−Ｍ_n）／（Ｈ_n+k−Ｈ_n） ・・・（２） から、前記任意の分割点とその分割点から自然数ｋ個離
れた隣り合わない分割点との間を結ぶ直線の勾配χ_nkを
求めている。

【００４３】従って、上記（１）式から求められる帯磁
率係数ｃの値を求めるに際して、自然数ｋの値をパラメ
ータとして、解析の対象となるヒステリシス磁化曲線に
おける磁界強度Ｈおよび磁化ＭについてＨ_n，Ｍ_n，Ｈ
_n+k，Ｍ_n+kを上記（２）式に代入して帯磁率χ_nkを求
め、その求めた帯磁率χ_nkの値の結果から、（１）式の
関係へ最も良く収束する自然数ｋの最適値における帯磁
率χ_nkを帯磁率χ_cとして具体的に決定することができ
る。

【００４４】従って、ヒステリシス磁化曲線から、
（１）式ｃ＝χ_c・Ｈ³が成り立つような帯磁率χ_cから
得られる真の帯磁率係数ｃ^*の値に近い帯磁率係数ｃを
容易に求めることができる。そして、かかる帯磁率係数
から、強磁性構造材やそれを用いた強磁性構造体の、劣
化前の初期の応力と経年劣化後の実質的な応力とを定量
的に求めてそれらを比較することにより、強磁性構造材
やそれを用いた強磁性構造体の経年劣化をより精度良く
非破壊的に捕らえることができる。

【００４５】また、この実施例の強磁性構造材の経年劣
化の非破壊検査方法では、自然数ｋの最適値が、上記
（２）式χ_nk＝（Ｍ_n+k−Ｍ_n）／（Ｈ_n+k−Ｈ_n）により
求められる勾配χ_nkの、上記（１）式ｃ＝χ_c・Ｈ³を変
形して得られる以下に示す（３）式ｌｏｇ（χ_c）＝ｌ
ｏｇ（ｃ）−３ｌｏｇ（Ｈ）で示される関係式からの誤
差が最小の時の値として得られる。

【００４６】これにより、図８〜図１１に示すように、
（１）式の関係を示す帯磁率χ_cに最も近い値を示す自
然数ｋを、（３）式で示される直線からの値のばらつき
が最も少ない自然数ｋの値を視覚的に容易に判断するこ
ともできる。

【００４７】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものではなく、例えば、上記
実施例の非破壊検査方法と同様の方法により帯磁率係数
ｃを求める処理を行なうようにプログラムを構成して一
連の工程をコンピュータにより処理することもできる。
また、上記実施例の非破壊検査方法によって経年劣化の
測定を行なう経年劣化測定装置を構成することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 変形応力を加えた後のSFVQ-1A鋼の帯磁率係
数ｃと、その変形応力との相関関係を従来の数値解析に
よる方法と同様の方法により得られた結果（自然数ｋ＝
１）と本願発明の非破壊検査方法により得られた結果
（自然数ｋ＝３，５）とを比較して示す説明図である。

【図２】 上記実施例における引張試験およびヒステリ
シス磁化特性試験に用いた試験片の形状を示す正面図で
ある。

【図３】 応力負荷前（０ＭＰａ）と応力負荷４７６Ｍ
Ｐａを加えた後のSFVQ−１Ａ鋼のヒステリシス磁化曲線
を示す説明図である。

【図４】 保磁力以上の磁界強度Ｈでの、自然数ｋ＝
１，３の場合における応力負荷前（０ＭＰａ）の磁界強
度Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）の値をプロットして示す説
明図である。

【図５】 保磁力以上の磁界強度Ｈでの、自然数ｋ＝
１，３の場合における応力負荷４７６ＭＰａの磁界強度
Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）の値をプロットして示す説明
図である。

【図６】 保磁力以上の磁界強度Ｈでの、自然数ｋ＝
１，５の場合における応力負荷前（０ＭＰａ）の磁界強
度Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）の値をプロットして示す説
明図である。

【図７】 保磁力以上の磁界強度Ｈでの、自然数ｋ＝
１，５の場合における応力負荷４７６ＭＰａの磁界強度
Ｈに対するｌｏｇ（χ_c）の値をプロットして示す説明
図である。

【図８】 保磁力以上の磁界強度Ｈでの実験値から想定
して得られる帯磁率χ_cおよび自然数ｋ＝１の場合にお
ける応力負荷前（０ＭＰａ）の帯磁率χ_cについて、ｌ
ｏｇＨに対するｌｏｇ（χ_c）として示す説明図であ
る。

【図９】 保磁力以上の磁界強度Ｈでの実験値から推定
される理想の帯磁率χ_cおよび自然数ｋ＝１の場合にお
ける応力負荷４７６ＭＰａの帯磁率χ_cを、ｌｏｇＨに
対するｌｏｇ（χ_c）として示す説明図である。

【図１０】 保磁力以上の磁界強度Ｈについて、自然数
ｋ＝１の場合および自然数ｋ＝５の場合における応力負
荷前（０ＭＰａ）の帯磁率χ_cについて、ｌｏｇＨに対
するｌｏｇ（χ_c）を示す説明図である。

【図１１】 保磁力以上の磁界強度Ｈについて、自然数
ｋ＝１の場合および自然数ｋ＝５の場合における応力負
荷４７６ＭＰａの帯磁率χ_cについて、ｌｏｇＨに対す
るｌｏｇ（χ_c）を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 引張試験用試験片 ２ 磁化測定用試験片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−258259（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−119756（ＪＰ，Ａ) 特開2001−133440（ＪＰ，Ａ) 特開2001−21538（ＪＰ，Ａ) Ｓ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ．ａ ｌ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉ ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，2000年 １月15 日，Ｖｏｌ．87，Ｎｏ．２，第805−813 頁 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性構造材を対象として測定した、磁
   界強度Ｈと磁化Ｍとで表されるヒステリシス磁化曲線に
   基づき、前記強磁性構造材の経年劣化を非破壊的に検査
   する方法において、前記ヒステリシス磁化曲線を複数に
   分割し、各分割点における前記曲線の勾配を、任意の分
   割点とその分割点から自然数ｋ個離れた隣り合わない分
   割点との間を結ぶ直線の勾配によって求める、という作
   業を複数種類の自然数ｋの値について行い、各自然数ｋ
   の値に関し、全ての前記分割点について求めた前記勾配
   から、磁界強度Ｈ，帯磁率χ_cおよび前記強磁性構造材
   の経年劣化の程度を表す帯磁率係数ｃを含む関係式であ
   る次式 ｃ＝χ _c ・Ｈ ³ への前記勾配の収束の程度を調べて最も良く収束する前
   記自然数ｋの値を最適値として得るとともに、前記最適
   値における帯磁率χ_cから前記帯磁率係数ｃを求め、前
   記帯磁率係数ｃに基づいて前記強磁性構造材の経年劣化
   の程度を非破壊検査することを特徴とする、強磁性構造
   材の経年劣化の非破壊検査方法。
2. 【請求項２】 前記ｎ番目の分割点における磁界強度Ｈ
   および磁化Ｍの値をそれぞれＨ_n，Ｍ_nとするとともに、
   前記ｎ番目の分割点から前記自然数ｋ個離れた分割点に
   おける磁界強度Ｈおよび磁化Ｍの値をそれぞれＨ_n+k，
   Ｍ_n+kとして、次式 χ_nk＝（Ｍ_n+k−Ｍ_n）／（Ｈ_n+k−Ｈ_n） から、前記任意の分割点とその分割点から自然数ｋ個離
   れた隣り合わない分割点との間を結ぶ直線の勾配χ _nk を
   求めることを特徴とする、請求項１記載の強磁性構造材
   の経年劣化の非破壊検査方法。
3. 【請求項３】 前記自然数ｋは、前記勾配χ_nkの、次式 ｃ＝χ_c・Ｈ³ を変形して得られる次式 ｌｏｇ(χ_c)＝ｌｏｇ(ｃ)−３ｌｏｇ(Ｈ) で示される関係式からの誤差が最小の時の値とすること
   を特徴とする、請求項２記載の強磁性構造材の経年劣化
   の非破壊検査方法。