JPH0399257A - 磁界強度指示装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気タービンの構成要素にある冶金的傷もし
くは欠陥を見付けるための磁気探傷技術に関し、特に、
磁気探傷を行う前に磁界強度及び方向を試験するための
磁界強度指示装置に関するものである。

１１挟亙り１泗 磁気探傷作業には、試験すべき部品を磁化し、次にこの
部品に小さな磁性粒子をスプレーもしくは噴射すること
が含まれる。磁気探傷作業を実施する背景にある基本は
、傷を見付けるための適正な方向に指向された十分な強
度の磁界もしくは磁場をもつことである。試験部品にお
ける磁界（磁束）は表面の傷のところで破壊され不連続
になるので、磁気探傷が可能になる。この磁界の破壊に
より、傷を横断する部品の表面外に磁束の経時漏洩（Ｎ
ｕｘ　ａｇｅ　１ｅａｋｓ）が起こる、即ち、不連続部
で、表面上に噴射された非常に小さな磁性粒子を捕捉す
る。従って、磁気探傷は、検査中の部品が磁性であるこ
と、そして同部品が、偽の印もしくはマークの周りでは
なく真の傷及び不連続部の周りに十分な磁束の漏洩を許
容するに足るレベルまで磁化されることを必要とする。

このために採択された術語が磁界強度である。磁界強度
は、傷のない領域を磁気的に飽和することなく、傷の周
りの漏洩を許容するために、この部品を完全に磁化する
のに十分でなければならない。

磁界強度は、弱すぎるとマークを示さず、強すぎると偽
のマークを示すという結果になるので、磁気探傷に際し
ては重要である。また、磁界の方向も重要であり、磁界
は傷の方向に対してできるだけ垂直に指向していること
が必要である。これ等の理由により、磁気探傷の前に、
磁界の強度と方向とが磁界強度指示装置によりチエツク
される。

磁界強度指示装置は、幾つかの異なる方向にあると予期
される傷をシミュレートしなければならない点で、磁気
探傷作業の重要な一部となっている。このシミュレーシ
ョンは、磁界の強度及び方向を同時に評価できるように
するために必要である。代表的な磁気探傷のための磁界
強度指示装置は、幾つ力枢通常８個）のパイ形の炭素鋼
片を円形もしくはへ角形状に接続することにより製作さ
れている。その後薄い非磁性材料片（通常、約０．２５
４ｍａ＋＝　０．０１０ｉｎの銅板）が円形もしくはへ
角形に接続された炭素鋼片の一方の側に結合される。接
続もしくは結合は全てろう付けにより行われる。

第１図及び第２図は、上述したようなパイ形の代表的な
磁界強度指示装置を示している。第１図を見ると分かる
ように、磁界強度指示袋ＷＩＯは８個の炭素鋼製パイ形
部分１２を有しており、該パイ形部分１２が相互にろう
付けにより接続されて、それ等の接続部間に人為的な傷
１４を形成している。

このようにして組み立てられたパイ形部分１２は約２．
５４ｃｎ＋＝　１　ｉｎの最大直径と約３．１７＋ｎ＋
ｎ＝　１／８ｉｎの厚さとを有する。１対の非鉄製ｌ・
ラニオン１６．１８が直径方向に対峙した部位において
ろう付けその他の機械的手段により取着されていて、そ
れに適当な長さの非鉄製ハンドル２０が取り付けられて
いる。第２図に示すように、パイ形部分の一方の表面に
は、厚さ約０．２５４ｍｍ（０，０１ｉｎ）の銅板２１
が接続されている。

このパイ形の磁界強度指示装置の欠点の１つは、炭素鋼
製パイ形部分間の接続部が０．２５４〜０．７６２ｍｎ
＋（０，０１０〜０．０３０ｉｎ）というように比較的
に幅広なことである。このような幅広の人為的な傷は磁
化が容易ではあるが、真の傷を代表していない。これは
、パイ形のマークを示すのに十分な磁界強度は使用によ
り生ずる真の傷及び割れを示すのには十分ではないから
である。標準のパイ形磁界強度指示装置に関連したこれ
等の問題のため、真の傷をもっと近似して表す磁界強度
指示装置を開発する必要がある。

また、上述のパイ形磁界強度指示装置の別の欠点は、他
の服用指示装置と同様に、それを形成している材料にあ
る。それ等は一般に炭素鋼から形成されているが、炭素
鋼は、蒸気タービン構成要素のために使用されている種
々の合金鋼のような材料とは磁気特性が非常に異なって
いる。炭素鋼は高い透磁率を有するので、他の材料より
も多くの磁束を受は入れる。その結果、合金鋼において
はマークを示さない磁界強度でも、炭素鋼製磁界強度指
示装置においてはマークを示すことがありうる。

＾曹し１１ス 本発明の目的は、真の傷と偽の傷とを識別するために磁
気探傷に使用される磁界強度指示装置を提供することで
ある。

本発明の別の目的は、発電設備において検出を必要とす
る真の傷に似ている、非常に小さな人為的な傷を有する
磁界強度指示装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、磁性粒子の機械的保持が最小
であり、従って、偽の磁界測定を防止する、人為的な傷
を有する磁界強度指示装置を提供することである。

また、本発明の別の目的は、検査されているものと同一
の材料からなる磁気探傷用磁界強度指示装置を提供する
ことである。

好適な実施例においては、磁気探傷と関連して磁界の強
度及び方向を測定する磁界強度指示装置は、平らで平行
な表面を有するシムと、検査すべき部品の標準寸法の傷
に対応する少なくとも１組の標準寸法のマークとを含ん
でおり、各マークは人為的な傷である。各人為的な傷は
、特定の長さ及び深さを形成するが可能な限り小さい幅
を形成する方法によって製作しなければならない。放電
加工がかかる方法の一つであるが、エツチングのような
他の方法も使用しうる。

・ｔ；−の１　ｆ０口 次に、本発明の好適な実施例について添付図面を参照し
て詳細に説明するが、図中、同一符号は同−又は対応部
分を示すものとする。

周知のように、磁気探傷は濡れ方式又は乾き方式で実施
することができる。濡れ方式では、蛍光磁性粒子を油又
は水のような媒体に懸濁させておき、次いで、磁化され
ている試験片上にスプレーする。商業的に入手しうるス
プレー溶液は、マグナフラックス（Ｍａｇｎａｆ　１ｕ
ｘ）社によりマグナノラックス１４Ａ１４調整懸濁液と
して販売されている。この溶液をスプレーすると、磁性
粒子を捕捉する不連続の箇所で磁界が漏洩する。これ等
の粒子は黒い線で見ることができ、試験片における傷の
存在を示す。

磁界強度指示装置は、磁界の強度を測定するために、磁
気探傷の前に較正目的で一般に使用される。

新しい磁界強度指示装置を開発するために、磁気探傷の
全ての側面と、検出を必要とする傷及び不連続部の種類
とに考慮が払われた。運転により将来される典型的な傷
もしくはマークは非常に短く且つ密である。これ等は、
パイ形のゲージで測定するような従来の磁気探傷の磁界
強度指示装置で見付けるには特に難しいが、その理由は
、傷を横切る漏洩磁束の量が非常に少ないからである。

理想的な観察条件においては、これ等のマークを見るこ
とが可能であるが、実際の状況では検出されない。蒸気
タービン構成要素の磁気探傷での経験から、磁界強度指
示装置に関しては非常に小さな人為的な傷が必要である
。

本発明は、真の傷及び不連続部の特性を考慮に入れてい
る。この開発過程で重要なことは、蒸気タービン構成要
素において検出することが必要な真のマークに類似する
大きさの標準マークを有する磁界強度指示装置を得るこ
とである。本発明は、真のマークに類似する大きさの標
準マークを含んでおり、このマークは放電加工により形
成されている。この方法によると、蒸気タービン構成要
素において検出する必要がある真の傷によく適合した非
常に小さな浅い人為的な傷が得られる。

第３図は、０．００２ｉｎの深さの切欠きもしくは刻み
目がある゛°シム式”指示装置を示している０本発明に
到達する際に、シムによって切欠きの深さが０．００２
．０．００５、及び０　、０１０　ｉ　ｎの間で変化す
るが各シム毎には一定に機械加工されているプロトタイ
プのシムが製作された。切欠きの長さは、容易に分かる
ように代表的な報告データレベル及び寸法に基づいて選
択された。

これ等の３つの“シム式”指示装置は、ヘッドショット
（ｈ　ｅ　ａ　ｄ　ｓ　ｈ　ｏ　ｔ　）を使用してロー
タを磁化することにより、即ちロータに電流を直接通し
、コイルトレーピング（ｃｏｉｌ　ｄｒａｐｉｎｇ）す
ると共に電磁ヨークを使用することにより評価した。ヘ
ッドショット及びコイルトレーピングのために全波整流
したＤＣ電流を使用した。電磁ヨークではＡＣ及びＤＣ
電流を使用した。電磁ヨークの胛部の間隔は約２０．３
ｃｍ（８ｉ口）であった。

試験を始めるために、全ての３つのパシム式”指示装置
に、磁界の印加前に、マグナフラックス１４＾Ｍ調整懸
濁液をスプレーした。０．００５及び０．０１０ｉｎの
゛シム式”指示装置については、マークは目視可能であ
る。これは、刻み目により粒子が機械的に保持されるた
めと思われる。０．００２ｉｎの゛シム式”指示装置に
ついては、３／３２及び１／８ｉｎの長さのマークのみ
磁界を印加することなく見ることができた。０．００５
及び０．０１０ｉｎの“シム弐°′指示装置については
機械的な保持効果が非常に強いので、深さはより浅いこ
とが好ましいことが分かった。

第３図は、水平な刻み目としてマークを示したもので、
長さの範囲は１／６４ｉｎから１７８ｉｎに及んでいる
。各刻み目は、上下方向に１／１６ｉｎ離間しており、
また、水平方向については、各刻み目の始点が３７３２
ｉｎの刻み目までは０．１２５ｉｎｌｆｆ！れるように
離間している。

０．００２ｉｎの指示装置についての機械的保持は他の
ものよりも小さかったが、最初の一連の試験中に、それ
は依然として望ましくない程度に起こることが分かった
。清浄と磁化の消去とによっては機械的保持を完全に排
除できない。機械的保持を克服するために、刻み目を有
する表面を薄いプラスチック板でコーティングもしくは
被覆した。このプラスチック板は、指示装置の特性を最
上とするために、０．０００２５〜０．００１ｉｎ程度
の非常に薄いものでなければならない。プラスチックが
剥がれ去る傾向を克服するために、指示装置に透明もし
くはクリヤラッカーをスプレーして必要なコーティング
を行うことが好ましい。

コーティングしたシムを試験したところ、望ましい結果
が得られた。適切な強度の磁気探傷磁界が印加された時
に、マークを容易に見ることができた。

磁界を消磁した時に、マークが所定位置において短時間
保持され、次に指示装置を排水した。かかる挙動は、部
品を磁化し過ぎることなく磁界強度を適切に設定するこ
とを可能にする点で、磁界強度指示装置のために非常に
適切なことである。

第４図及び第５図は、２つの平らな平行な表面２６及び
２８を有する矩形のシム２４を含む磁界強度指示装置２
２の好適な実施例を示している。このシム式指示装置を
第３図に関連して説明したように試験する場合、同指示
装置は、非常に薄い鋼から製１ヤした。そのため、同指
示装置を取り扱い試験片上で位置決めすることが難しか
った。従って、第４図及び第５図の好適な実施例によれ
ば、シム２４は、ボルダ−（図示せず）に置くことがで
きるように、より厚い寸法を有する。シム２４の対峙す
る端壁には１対の穴３０及び３２が長手方向に形成され
ていて、−船釣に第１図に示した形式のホルダーを受は
入れるようになっている。

人為的な傷は、複数組の標準マークとして表されている
。符号３４で示した第１組のマークは３つの平行な水平
の刻み目であり、これ等の刻み目は長さが異なるが、深
さ（０，００２ｉｎ）と幅（０，０Ｏ１５ｉｎ）は同じ
である。刻み目の長さは、１／６４．１／３２及び１／
１６ｉｎである。刻み目の幾何学的形状は、適切且つ正
確な磁界強度の読みを得るために重要であると考えられ
る。また、コーティングの厚さも重要であって、非常に
薄くしなければならず、マークが適切に磁化されるよう
に非磁性材料から製作されている。

２組目のマーク３６は、第１組のマーク３４と同一寸法
の３つの刻み目からなるが、最初のマーク３４とは４５
°の角度をなしている。３組目のマーク３８は２組目の
マーク３６に対しては４５°、第１組のマーク３４に対
しては９０°傾いている。

本発明を実施するためには、−度に少なくとも１組のみ
の刻み目を用意する必要がある。しかし、最初の１組の
刻み目は一方向における磁界強度の指示を発生するが、
他の方向における磁界強度を指示するために装置を移動
させなければならない。

従って、異なる方向に指向した複数組の刻み目を設ける
ことにより、多方向の磁界強度を一度に測定することが
できる。

各組の刻み目は人為的な傷であり、これは、非常に小さ
くて、蒸気タービン構成要素において検出を必要とする
真のマークに似ている。本発明により提供されるマーク
は、第１図に示したパイ形の指示装置のような従来の磁
界強度指示装置に見られるものよりも実質的に小さい。

刻み目がこのような大きさであるために、該刻み口は、
真のマークに磁気的にシミュレートする。このようなシ
ミュレーションは、最上の感度の磁気探１５を可能にす
るように磁界強度及び方向を測定することを可能にする
。

また、部品表面上の磁界強度指示装置２２の位置決めも
重要である。磁界強度指示装置は、磁界強度の適切な測
定のために、同表面と直接接触するように配置する必要
がある。指示装置の構造にホルダーを合体させておけば
、指示装置を所望の位置で表面に当接させ保持しておく
ことができる。

他の薄箔式指示装置は表面に貼着もしくはテープ止めす
る必要があり、これは、部品が汚れていれは、困難であ
る。

上述したシム式指示装置においては、刻み目のコーティ
ングが重要である。刻み目が磁性粒子を機械的に保持し
ないように確実にする必要がある。

コーティングが厚過ぎると、刻み目からの漏洩磁束は、
磁性粒子を適切に閉じ込めるのに十分でない。コーティ
ング厚さは最小で０．０００５〜Ｏ，０Ｏ１ｉｎ程度に
保持する必要がある。また、コーティングは非磁性であ
り、且つ磁気探傷中に使用されるどんな溶剤もしくはビ
ヒクルに対しても耐性があることが重要である。

シム指示装置は、化学的に不活性の薄層で被覆もしくは
コーティングされるように改変もしくは変更しうる。非
磁性顔料を有するエポキシ系塗料でかかるｎ１ＮＩを形
成できる。

ｉ＆後に、本発明のシム式指示装置は、試験中の部品と
同一材料から製作することができ、高炭素鋼から製作す
る必要は必ずしもない。試験中の部品と同一材料を使用
することにより、指示装置及び試験片間の透磁率差にま
つわる問題を解消することができる。

本発明の別の側面は、磁界強度指示装置内に人為的な傷
を形成する方法を提供することにある。

この方法は、放電加工により少なくとも１組の平行な刻
み目を形成することを含んでいる。各組の刻み目は、同
一の幅及び深さを有することが好ましいが、長さは異な
っている。また、好適な実施例においては、１組以上の
刻み目が使用された時に、各組の刻み目を異なる角度で
配置しである。

上述した構造から当業者は種々の変形及び改変について
示唆を受けるであろうが、本発明の好適な実施例は、単
に本発明の説明を目的として開示されたものであり、本
発明を限定するものと解釈すべきではないので、本発明
の精神から逸脱しない上述の変形及び改変の全ては本発
明の範囲内に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁気探傷検査に使用される既知の磁界強度指
示装置の平面図、第２図は、第１図の磁界強度指示装置
の側面図、第３図は、本発明の磁界強度指示装置を展開
した平面図、第４図は、本発明による磁界強度指示装置
の第１の好適な実施例を示す平面図、第５図は、第４図
の磁界強度指示装置の端面図である。 ２２・・・磁界強度指示装置 ２４・・シム ２６．２８・・・平らな表面 ３４．３６．３８・・・標準マーク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁気探傷作業に関連して磁界強度及び方向を測定するた
   めの磁界強度指示装置であって、 対峙した２つの平行な平らな表面を有するシムと、 該シムの前記平らな表面の一方に形成されると共に、同
   一方向に配置され、大きさが、検査すべき部品にあると
   予測される傷の大きさに対応する、少なくとも１組の標
   準マークと、 を備え、前記標準マークの各々が人為的な傷である、磁
   界強度指示装置。