JPH01119756A - 金属材料の劣化検査装置 - Google Patents
金属材料の劣化検査装置Info
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- JPH01119756A JPH01119756A JP27744587A JP27744587A JPH01119756A JP H01119756 A JPH01119756 A JP H01119756A JP 27744587 A JP27744587 A JP 27744587A JP 27744587 A JP27744587 A JP 27744587A JP H01119756 A JPH01119756 A JP H01119756A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【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装置に係り、特に、化学
プラント及び原子カプラントの高温環境下で使用される
含フェライト系ステンレス鋼等の金属材料の実機部材に
おける高温時効脆化損傷の検知に好適な測定装置に関す
る。
プラント及び原子カプラントの高温環境下で使用される
含フェライト系ステンレス鋼等の金属材料の実機部材に
おける高温時効脆化損傷の検知に好適な測定装置に関す
る。
従来の脆化測定方法の例は、特開昭５４−６１９８１号
公報に記載のようにオーステナイト系ステンレス溶接金
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いる。
公報に記載のようにオーステナイト系ステンレス溶接金
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いる。
上記従来技術では、高温で使用される金属材料の内で５
特に、含フェライト系ステレンス鋼を例にとれば、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
では、σ相の析出に起因するσ脆化が生じ、また、４０
０℃から５００℃の範囲では、いわゆる、４７５℃脆性
生じることによる。しかし、４７５℃脆性は、４００℃
以下の温度範囲でも長時間使用中に生じる可能性があり
、含フェライト系ステンレス鋼の実機部材の高温での使
用には十分の配慮が必要である。しかし、上記従来技術
は、５００℃以下の脆化については考慮されておらず、
４７５℃脆性の程度を検出できなかった。
特に、含フェライト系ステレンス鋼を例にとれば、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
では、σ相の析出に起因するσ脆化が生じ、また、４０
０℃から５００℃の範囲では、いわゆる、４７５℃脆性
生じることによる。しかし、４７５℃脆性は、４００℃
以下の温度範囲でも長時間使用中に生じる可能性があり
、含フェライト系ステンレス鋼の実機部材の高温での使
用には十分の配慮が必要である。しかし、上記従来技術
は、５００℃以下の脆化については考慮されておらず、
４７５℃脆性の程度を検出できなかった。
また、実機容接部の初期フェ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、全部の溶接部のフェライト量を監視す
ることは困雌である。従って、初期フェライト量の不明
な箇所には従来技術は適用できないという問題があった
。
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、全部の溶接部のフェライト量を監視す
ることは困雌である。従って、初期フェライト量の不明
な箇所には従来技術は適用できないという問題があった
。
一方、渦流検査法（Ｅｄｄｙ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｅ５
ｔ Ｍｅｔｈｏｄ以下ＥＣＴという）の例としては、特
開昭５５−１４１６５３号公報ｒ強析出効果型鉄基合金
の劣化状態判定方法」がある。この従来例は、被測定材
のＥＣＴ値と使用前の被測定体、あるいは、それと同種
材質の材料を被測定体の初期熱処理と同様の熱処理を施
したもののＥＣＴ値を比較し、その値が正か負かによっ
て鉄基合金の劣化状態を判定する方法を示している。
ｔ Ｍｅｔｈｏｄ以下ＥＣＴという）の例としては、特
開昭５５−１４１６５３号公報ｒ強析出効果型鉄基合金
の劣化状態判定方法」がある。この従来例は、被測定材
のＥＣＴ値と使用前の被測定体、あるいは、それと同種
材質の材料を被測定体の初期熱処理と同様の熱処理を施
したもののＥＣＴ値を比較し、その値が正か負かによっ
て鉄基合金の劣化状態を判定する方法を示している。
しかし５正負によって判定するのみであるから、定量的
な測定はできなかった。
な測定はできなかった。
また、金属材料の照射劣化、或いは、放射線環境下での
測定の場合、測定機器の耐放射線対策は考慮されていな
かった。
測定の場合、測定機器の耐放射線対策は考慮されていな
かった。
本発明の目的は、高温環境下、或いは、放射線環境下で
使用する含フェライト系ステンレス鋼等の金属材料の実
機部材の脆化の程度を非破壊的にかつ精度良く検知でき
る装置を提供することにある。
使用する含フェライト系ステンレス鋼等の金属材料の実
機部材の脆化の程度を非破壊的にかつ精度良く検知でき
る装置を提供することにある。
上記目的は、材料の時効劣化に伴って変化する材料の磁
気的な特性を測定することにより材料の劣化の程度を判
定することができる。材料の磁気特性を示す磁気ヒステ
リシスループの形態が材料の劣化の程度とよく対応して
いる。すなわち、この変化から金属材料の劣化の程度を
推定できる。
気的な特性を測定することにより材料の劣化の程度を判
定することができる。材料の磁気特性を示す磁気ヒステ
リシスループの形態が材料の劣化の程度とよく対応して
いる。すなわち、この変化から金属材料の劣化の程度を
推定できる。
この金属材料の磁気特性を高精度に測定するため超電導
量子渉計を用い、劣化に伴う微小な磁気の変化を測定す
る。
量子渉計を用い、劣化に伴う微小な磁気の変化を測定す
る。
本発明の動作原理を以下に述べる。
金属材料は、高温環境中、或いは、放射線環境中で長時
間使用すると、内部組織に変化を生じ。
間使用すると、内部組織に変化を生じ。
機械的強度が低下する。また、これらの時効に伴い、金
属材料の電気抵抗率ρや透磁率μなどの電磁気的特性及
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
かっている。
属材料の電気抵抗率ρや透磁率μなどの電磁気的特性及
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
かっている。
発明者らは、含フェライト系ステレンス鋼等の高温加熱
による脆化について種々検討した結果。
による脆化について種々検討した結果。
材料の脆化と磁化特性の変化がよく対応すること′ を
見出した。この現象を利用すれば、含フェライト系ステ
ンレス鋼等の金属材料の脆化の程度を評価することがで
きる。
見出した。この現象を利用すれば、含フェライト系ステ
ンレス鋼等の金属材料の脆化の程度を評価することがで
きる。
特に、放射線環境の被測定体の測定には、その外側に磁
気シールドと放射線シールドを設けることにより超電導
量子干渉計の適用が可能となる。
気シールドと放射線シールドを設けることにより超電導
量子干渉計の適用が可能となる。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は、本発明による金属材料の劣化検査装置を実施
するための基本のシステムの構成を示す。
するための基本のシステムの構成を示す。
図において、１は原子カプラント等に用いられる機器、
あるいは、配管等の被測定体である。２は被測定体を励
磁するための励磁コイルであり、３は磁気を検出するた
めの超電導量子干渉計、４はも磁化コントローラ、５は
データ処理袋に、６は超電導量子干渉計を動作温度に維
持するための冷却装置である。
あるいは、配管等の被測定体である。２は被測定体を励
磁するための励磁コイルであり、３は磁気を検出するた
めの超電導量子干渉計、４はも磁化コントローラ、５は
データ処理袋に、６は超電導量子干渉計を動作温度に維
持するための冷却装置である。
被測定体１の表面には励磁コイル２．及び、超電導量子
干渉計３を配置しである。励磁コイル２は、磁化コント
ローラ４に接続され、励磁プロセスの制御を受ける。超
電導量子干渉計３、及び、磁化コントローラ４は、デー
タ処理装置ｉ！ｔ５に接続され、励磁及び磁気検出のデ
ータは、データ処理装置５に取り込まれる。このデータ
は、予め求めておいた材料の劣化の半定のマスターカー
ブによって被測定体の劣化度が判定される。
干渉計３を配置しである。励磁コイル２は、磁化コント
ローラ４に接続され、励磁プロセスの制御を受ける。超
電導量子干渉計３、及び、磁化コントローラ４は、デー
タ処理装置ｉ！ｔ５に接続され、励磁及び磁気検出のデ
ータは、データ処理装置５に取り込まれる。このデータ
は、予め求めておいた材料の劣化の半定のマスターカー
ブによって被測定体の劣化度が判定される。
超電導量子干渉計３、及び、データ処理装置５の詳細を
第２図に示す。３０はｒｆｓＱＵＩＤ、 ３１は金。
第２図に示す。３０はｒｆｓＱＵＩＤ、 ３１は金。
銀等の常電導材料のピックアップコイル、３２はｒｆｓ
ＱＵＩＤコントローラである。３３はｒｆｓＱＵＩＤの
磁気シールド及び放射線シールドである。３４は非磁性
断熱材料の容器、 ｒｆｓＱＵＩＤ ３０を動作温度に
維持するための冷却材である。
ＱＵＩＤコントローラである。３３はｒｆｓＱＵＩＤの
磁気シールド及び放射線シールドである。３４は非磁性
断熱材料の容器、 ｒｆｓＱＵＩＤ ３０を動作温度に
維持するための冷却材である。
容器３４の先端は、細い円筒になっており、被測定体１
の表面に押し付けである。容器３４の外側には励磁コイ
ル２が巻いてあり、また、容器３４の内部には、常電導
材料のピックアップコイル３１がある。励磁コイル２に
よって被測定体１は、磁化され、その磁気の変化は、ピ
ックアップコイル３１を介してｒｆｓＱＵＩＤ ３０に
取り込まれる。
の表面に押し付けである。容器３４の外側には励磁コイ
ル２が巻いてあり、また、容器３４の内部には、常電導
材料のピックアップコイル３１がある。励磁コイル２に
よって被測定体１は、磁化され、その磁気の変化は、ピ
ックアップコイル３１を介してｒｆｓＱＵＩＤ ３０に
取り込まれる。
ｒｆｓＱυＩＤ３０で検出した磁気の変化は、ｒｆｓＱ
ＵＩＤコントローラで３２によりデータ処理装置５に送
られる。
ＵＩＤコントローラで３２によりデータ処理装置５に送
られる。
ｒｆｓＱＵＩＤ ３０には、外部からの磁気ノイズ及び
放射線を防ぐため、超電導材料の磁気シールドを鉛で覆
った放射線シールド３３が設けである。
放射線を防ぐため、超電導材料の磁気シールドを鉛で覆
った放射線シールド３３が設けである。
常電４材料のピックアップコイル３１を用いたｒｆＳＱ
ＵＩＤ ３０の測定動作を第３図により説明する。
ＵＩＤ ３０の測定動作を第３図により説明する。
励磁コイル２により、被測定体１を三角波で飽和磁気領
域近くまで励磁する。その結果、第３図に示すような磁
気ヒステリシスループの特性を持つ被測定体１では、磁
束密度Ｂの変化は歪んだ波形を示す。この波形の歪の成
分から材料の劣化度を判定する。ししか、ｒｆＳＱ（Ｊ
ＩＤ ３０ は、高分解能を持つが、材料の飽和磁気領
域程度の大きな磁気の測定はできない。そこで、ピック
アップコイル３１に常電導材料を用いる。このときの信
号は第３図のようになる。すなわち、ｒｆｓＱＵＩＤ
３０には、被８１！！定体１の磁気変化の微分値だけが
入り、大きな磁気は印加されない。
域近くまで励磁する。その結果、第３図に示すような磁
気ヒステリシスループの特性を持つ被測定体１では、磁
束密度Ｂの変化は歪んだ波形を示す。この波形の歪の成
分から材料の劣化度を判定する。ししか、ｒｆＳＱ（Ｊ
ＩＤ ３０ は、高分解能を持つが、材料の飽和磁気領
域程度の大きな磁気の測定はできない。そこで、ピック
アップコイル３１に常電導材料を用いる。このときの信
号は第３図のようになる。すなわち、ｒｆｓＱＵＩＤ
３０には、被８１！！定体１の磁気変化の微分値だけが
入り、大きな磁気は印加されない。
次に、データ処理装置５の詳細を述べる。データ処理装
置５は、第１図に示すように、データ処理ユニット５０
、劣化判定ユニット５１及び表示ユニット５２からなる
。
置５は、第１図に示すように、データ処理ユニット５０
、劣化判定ユニット５１及び表示ユニット５２からなる
。
ｒｆｓＱＵＩＤ ３０ で測定された被測定体１の磁気
信号は、データ処理ユニット５０で処理され、信号の高
調波成分、及び、バルクハウゼンノイズ成分が求められ
る。求められた高調波成分、及び、バルクハウゼンノイ
ズ成分は、第４図、及び、第５図に示すような予め求め
ておいたマスターカーブによって、劣化判定ユニット５
１で材料の劣化度の換算される。この結果は５表示ユニ
ット５２に出力される。
信号は、データ処理ユニット５０で処理され、信号の高
調波成分、及び、バルクハウゼンノイズ成分が求められ
る。求められた高調波成分、及び、バルクハウゼンノイ
ズ成分は、第４図、及び、第５図に示すような予め求め
ておいたマスターカーブによって、劣化判定ユニット５
１で材料の劣化度の換算される。この結果は５表示ユニ
ット５２に出力される。
この実施例によれば、材料の磁気特性の変化を高精度に
検出することができるため、磁場のひずみを精度良く測
定することができ、材料の劣化評価の精度を向上させる
ことができる。
検出することができるため、磁場のひずみを精度良く測
定することができ、材料の劣化評価の精度を向上させる
ことができる。
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できる。
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できる。
第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図は、本発
明の一実施例の詳細システム端成図、第３図は、本発明
の動作原理の説明図、第４図及び第５図は、磁気信号の
高調波成分及びバルクハウゼンノイズ成分と材料の劣化
度の関係を示す特性図である。 １・・・被測定体、２・・・励磁コイル、３・・・超電
導量子干渉計、４・・・磁化コントローラ、５・・・デ
ータ処理装置、６・・・冷却装置。 第； ｌ 訃 Ｚ 囚 第３ の １！Ｆ４目 第 ５ 口 劣化！マウヌータ
明の一実施例の詳細システム端成図、第３図は、本発明
の動作原理の説明図、第４図及び第５図は、磁気信号の
高調波成分及びバルクハウゼンノイズ成分と材料の劣化
度の関係を示す特性図である。 １・・・被測定体、２・・・励磁コイル、３・・・超電
導量子干渉計、４・・・磁化コントローラ、５・・・デ
ータ処理装置、６・・・冷却装置。 第； ｌ 訃 Ｚ 囚 第３ の １！Ｆ４目 第 ５ 口 劣化！マウヌータ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被測定体に磁場を印加し、それによつて前記被測定
体に生じた磁気の変化から劣化を検出する金属材料の劣
化検査装置において、 前記被測定体の磁気特性を高精度に検出するための超電
導量子干渉計を備え、前記超電導量子干渉計のピックア
ップコイルに常電導体のコイルを用いたことを特徴とす
る金属材料の劣化検査装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記超電導量子干渉計によつて測定したデータの周波数
分析により、高調波成分、或いは、バルクハウゼンノイ
ズ成分の変化から前記金属材料の劣化を判定するデータ
処理演算装置を備えたことを特徴とする金属材料の劣化
検査装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記超電導量子干渉計の外側を磁気シールドし、放射線
シールドの構造を設けたことを特徴とする金属材料の劣
化検査装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27744587A JPH01119756A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 金属材料の劣化検査装置 |
| DE3854028T DE3854028T2 (de) | 1987-09-21 | 1988-09-21 | Apparat und Verfahren zur Detektion der Versprödung eines Messobjekts. |
| US07/247,414 US5059903A (en) | 1987-09-21 | 1988-09-21 | Method and apparatus utilizing a magnetic field for detecting degradation of metal material |
| DE3856407T DE3856407T2 (de) | 1987-09-21 | 1988-09-21 | Verfahren und Gerät zur Detektion der Versprödung von Metallen |
| EP94119232A EP0646790B1 (en) | 1987-09-21 | 1988-09-21 | Method and apparatus for detecting embrittlement of metal material |
| EP88115467A EP0308888B1 (en) | 1987-09-21 | 1988-09-21 | Method and apparatus for detecting embrittlement of a measuring object |
| US07/611,426 US5134368A (en) | 1987-09-21 | 1990-11-08 | Apparatus for magnetically detecting degradation of metal material using superconductor sensor system and reference material data comparison |
| US07/738,240 US5414356A (en) | 1987-09-21 | 1991-07-30 | Fluxmeter including squid and pickup coil with flux guiding core and method for sensing degree of deterioration of an object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27744587A JPH01119756A (ja) | 1987-11-04 | 1987-11-04 | 金属材料の劣化検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119756A true JPH01119756A (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=17583672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27744587A Pending JPH01119756A (ja) | 1987-09-21 | 1987-11-04 | 金属材料の劣化検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01119756A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02310462A (ja) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 非破壊検査装置 |
| EP0605811A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-07-13 | SUSPA SPANNBETON GmbH | Überwachungsvorrichtung für Bauelemente, insbesondere für Zugglieder von Erd- bzw. Felsankern, Druckglieder von Pfählen, Spannglieder für Spannbetonbauwerke und Brückenseilen |
| JPH0792139A (ja) * | 1993-09-22 | 1995-04-07 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 材料の疲労損傷度を評価する方法 |
| JP2008196941A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Railway Technical Res Inst | 液体酸素検知システム |
| JP2010230637A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脆化度判定方法 |
-
1987
- 1987-11-04 JP JP27744587A patent/JPH01119756A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02310462A (ja) * | 1989-05-26 | 1990-12-26 | Shimada Phys & Chem Ind Co Ltd | 非破壊検査装置 |
| EP0605811A1 (de) * | 1992-12-23 | 1994-07-13 | SUSPA SPANNBETON GmbH | Überwachungsvorrichtung für Bauelemente, insbesondere für Zugglieder von Erd- bzw. Felsankern, Druckglieder von Pfählen, Spannglieder für Spannbetonbauwerke und Brückenseilen |
| JPH0792139A (ja) * | 1993-09-22 | 1995-04-07 | Nuclear Fuel Ind Ltd | 材料の疲労損傷度を評価する方法 |
| JP2008196941A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Railway Technical Res Inst | 液体酸素検知システム |
| JP2010230637A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脆化度判定方法 |
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