JPH04125463A - 金属物体の物理特性変化の測定方法 - Google Patents
金属物体の物理特性変化の測定方法Info
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- JPH04125463A JPH04125463A JP24399990A JP24399990A JPH04125463A JP H04125463 A JPH04125463 A JP H04125463A JP 24399990 A JP24399990 A JP 24399990A JP 24399990 A JP24399990 A JP 24399990A JP H04125463 A JPH04125463 A JP H04125463A
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
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〕
軽水炉発電プラントの長期間運転するためには機器材料
の劣化を定量的に把握し、残存寿命を確定しなければな
らない。このため、放射線下で材料に作用しているひず
みや劣化の程度を非破壊的に検出する装置が必要である
。本発明は機器の劣化を検出する方法に係り、特に、放
射線下で劣化検出に好適な方法に関する。
の劣化を定量的に把握し、残存寿命を確定しなければな
らない。このため、放射線下で材料に作用しているひず
みや劣化の程度を非破壊的に検出する装置が必要である
。本発明は機器の劣化を検出する方法に係り、特に、放
射線下で劣化検出に好適な方法に関する。
従来の材料の脆化測定方法は、特開昭５４６１９８１号
公報に記載のような方法がある。ここては、オーステナ
イＩ・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であ
る。
公報に記載のような方法がある。ここては、オーステナ
イＩ・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であ
る。
また、機器に作用しているひずみを非破壊的に検出する
従来の方法については「非破壊検査、昭和６２年度秋季
大会講演概要、６９０頁から６９１頁において論じられ
ている。すなわち、疲労による累積塑性ひずみを磁気セ
ンサて計測している。
従来の方法については「非破壊検査、昭和６２年度秋季
大会講演概要、６９０頁から６９１頁において論じられ
ている。すなわち、疲労による累積塑性ひずみを磁気セ
ンサて計測している。
この塑性ひずみと磁気センサで得られた磁気ひずみ感度
の関係は鋼種により相関のあるものと相関のないものが
あったと述べている。
の関係は鋼種により相関のあるものと相関のないものが
あったと述べている。
上記従来技術では、高温で使用される金属材料の内で、
特に、含フェライト系ステンレス鋼を例にとれば、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、４００℃から
５００ ’Ｃの範囲では、いわゆる、４７５℃脆性が生
じることによる。しかし、４７５°Ｃ脆性は、４００
’Ｃ以下の温度範囲でも長時間使用中に生じうる可能性
があり、含フェライト系ステンレス鋼の構造物の高温で
の使用には十分の考慮が必要である。
特に、含フェライト系ステンレス鋼を例にとれば、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、４００℃から
５００ ’Ｃの範囲では、いわゆる、４７５℃脆性が生
じることによる。しかし、４７５°Ｃ脆性は、４００
’Ｃ以下の温度範囲でも長時間使用中に生じうる可能性
があり、含フェライト系ステンレス鋼の構造物の高温で
の使用には十分の考慮が必要である。
しかし、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。
慮されておらず、４７５℃脆性の程度を検出できなかっ
た。
また、構造物溶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、一般の構造物では、
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難である。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。
なり、ばらつきも大きい。さらに、一般の構造物では、
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難である。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）の例は、特開昭５
５−１４１６５３号公報「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ＥＣ
Ｔ値と使用前の被測定体、あるいは、それと同種材質の
利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）の例は、特開昭５
５−１４１６５３号公報「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ＥＣ
Ｔ値と使用前の被測定体、あるいは、それと同種材質の
利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、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。
測定はできなかった。
また、機器に作用しているひずみを磁気ひずみを用いて
計測すると、同し炭素鋼でも、ＳＮ４１ Ｂ材では、疲
労過程の磁気ひずみ感度は塑性υ・ずみの発生により変
化し、５Ｍ５１Ｂ材では、塑性ひずみの発生に磁気ひず
み感度は顕著な感度で示さないことがあり、磁気ひずみ
感度からひずみを計測することは困難である。
計測すると、同し炭素鋼でも、ＳＮ４１ Ｂ材では、疲
労過程の磁気ひずみ感度は塑性υ・ずみの発生により変
化し、５Ｍ５１Ｂ材では、塑性ひずみの発生に磁気ひず
み感度は顕著な感度で示さないことがあり、磁気ひずみ
感度からひずみを計測することは困難である。
また、原子力発電プラントにおいて、上記述べたような
材料の磁気変化の測定に際し、検出するセンサの出力に
放射線の影響を受けないような手段を講じなければなら
ない。すなわち、センサ出力は放射線の影響をキャンセ
ルする方法により、材料中の物性変化の定量的測定が達
成される。
材料の磁気変化の測定に際し、検出するセンサの出力に
放射線の影響を受けないような手段を講じなければなら
ない。すなわち、センサ出力は放射線の影響をキャンセ
ルする方法により、材料中の物性変化の定量的測定が達
成される。
本発明の目的は、原子炉発電プラントで使用されている
含フェライト系ステンレス鋼炭素鋼等の金属材料の構造
部材の脆化の程度を放射線の影響を受けずに非破壊的に
、かつ、簡単に検知できる装置を提供することにある。
含フェライト系ステンレス鋼炭素鋼等の金属材料の構造
部材の脆化の程度を放射線の影響を受けずに非破壊的に
、かつ、簡単に検知できる装置を提供することにある。
上記目的は、被測定体を飽和磁界まで励磁を繰返す磁気
ヒステリシス過程で、磁気センサを二個以上もち、１つ
以上をもって磁気ヒステリシス検知として被測定体の磁
気特性を測定する。この磁気特性の変化量から金属材料
の劣化の程度を推定する。残りの磁気センサは被測定体
の磁気ヒステリシスの影響をうけないところに設置する
。複数個のこれら磁気センサは放射線環境下にあり、放
射線の影響は同時に同じ量だけうけるため金属材料の磁
気特性を放射線の影響から分離でき、磁気特性から材料
の靭性劣化を把握することができる。
ヒステリシス過程で、磁気センサを二個以上もち、１つ
以上をもって磁気ヒステリシス検知として被測定体の磁
気特性を測定する。この磁気特性の変化量から金属材料
の劣化の程度を推定する。残りの磁気センサは被測定体
の磁気ヒステリシスの影響をうけないところに設置する
。複数個のこれら磁気センサは放射線環境下にあり、放
射線の影響は同時に同じ量だけうけるため金属材料の磁
気特性を放射線の影響から分離でき、磁気特性から材料
の靭性劣化を把握することができる。
ここで、被測定体を飽和磁界まで効率よく励磁するには
、励磁コイルに超電導材料によるコイルを採用するとよ
い。
、励磁コイルに超電導材料によるコイルを採用するとよ
い。
また、放射能の影響を軽減するために、出来るだけ磁気
センサの周囲を放射能遮蔽板でおおうとよい。
センサの周囲を放射能遮蔽板でおおうとよい。
被１’ｌ定体の磁気検出には高精度の磁気測定が可能な
超電導量子干渉素子、あるいは、半導体のホール素子を
用いるとよい。
超電導量子干渉素子、あるいは、半導体のホール素子を
用いるとよい。
本発明の動作原理を第２図を用いて説明する。
金属材料は、高温環境下で長時間使用すると、金属内部
の組織変化が起り、強度が低下する。これを時効による
劣化という。この時効劣化は金属材料の電気抵抗ρや透
磁率μなどの電気的特性、硬さや機械的性質の変化を伴
うことがわかっている。
の組織変化が起り、強度が低下する。これを時効による
劣化という。この時効劣化は金属材料の電気抵抗ρや透
磁率μなどの電気的特性、硬さや機械的性質の変化を伴
うことがわかっている。
発明者らは、二相ステンレ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、脆化の程度と磁気特性の間
に相関関係があることを見い出した。この現象を利用す
れば、二相ステンレス鋼やフェライトを含むステンレス
溶接部等の金属の材料の脆化の程度を評価できる。
について種々検討した結果、脆化の程度と磁気特性の間
に相関関係があることを見い出した。この現象を利用す
れば、二相ステンレス鋼やフェライトを含むステンレス
溶接部等の金属の材料の脆化の程度を評価できる。
すなわち、第２図に示すように、二相ステンレス鋼を４
７５℃で長時間時効すると、残留磁束密度が増加する。
７５℃で長時間時効すると、残留磁束密度が増加する。
二相ステンレス鋼を最大に磁化して磁化装置を取りはず
し、残った磁束の大きさを最大磁束密度で無次元化した
ものが第２図の縦軸である。この残留磁束密度を求めれ
ば、時効された時間がわかる。また、第３図は残留磁束
密度のかわりに、二相ステンレス鋼に磁気ヒステリシス
を描かせ、この磁気ヒステリシスループ（Ｂ−Ｈ特性）
の面積と時効時間の関係を示したものである。時効時間
の増加とともにヒステリシスループの面積が増加してゆ
く。このヒステリシスループの面積から逆に時効がどの
程度であるかがわかることになる。
し、残った磁束の大きさを最大磁束密度で無次元化した
ものが第２図の縦軸である。この残留磁束密度を求めれ
ば、時効された時間がわかる。また、第３図は残留磁束
密度のかわりに、二相ステンレス鋼に磁気ヒステリシス
を描かせ、この磁気ヒステリシスループ（Ｂ−Ｈ特性）
の面積と時効時間の関係を示したものである。時効時間
の増加とともにヒステリシスループの面積が増加してゆ
く。このヒステリシスループの面積から逆に時効がどの
程度であるかがわかることになる。
時効時間を判定するには、残留磁束密度やヒステリシス
ループの面積の他に、保磁力を用いてもよい。
ループの面積の他に、保磁力を用いてもよい。
ここで、磁気特性を請訓する場合、周囲の磁気の影響を
少なくするように磁気遮蔽をするとよい。
少なくするように磁気遮蔽をするとよい。
また、磁気センサが超電導体や半導体の場合、α線、β
線、中性子線等の放射線を受けると磁気センサの特性が
変化することが十分ある。放射線による電磁波で磁気セ
ンサの出力が変化することと、センサ自身の物質が劣化
を生じて出力が変化することが十分考えられる。そこで
、放射線により磁気センサが影響を受けないように、放
射線遮蔽をするとともに、磁気センサに影響を与える放
射線は磁気センサ自身によってキャンセルさせる。
線、中性子線等の放射線を受けると磁気センサの特性が
変化することが十分ある。放射線による電磁波で磁気セ
ンサの出力が変化することと、センサ自身の物質が劣化
を生じて出力が変化することが十分考えられる。そこで
、放射線により磁気センサが影響を受けないように、放
射線遮蔽をするとともに、磁気センサに影響を与える放
射線は磁気センサ自身によってキャンセルさせる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図は本発明による金属材料の劣化検出装置を実施す
るための装置の一例である。第１図の１は経年劣化度を
求めるための被測定体で、二相ステンレス鋼等からなる
配管を例にとったものである。２は被測定体に磁場を負
荷する磁気コントローラ、３は磁化コントローラからコ
ンピュータ４へもってゆくところのインターフェース、
５は磁気測定装置、６はディジタル計、７は超電導量子
干渉素子を用いたときの冷却装置、８は磁気センサを配
管上に駆動させる駆動制御装置、９はその駆動ローラで
ある。１２は被測定体を励磁するための励磁コイルであ
る。
るための装置の一例である。第１図の１は経年劣化度を
求めるための被測定体で、二相ステンレス鋼等からなる
配管を例にとったものである。２は被測定体に磁場を負
荷する磁気コントローラ、３は磁化コントローラからコ
ンピュータ４へもってゆくところのインターフェース、
５は磁気測定装置、６はディジタル計、７は超電導量子
干渉素子を用いたときの冷却装置、８は磁気センサを配
管上に駆動させる駆動制御装置、９はその駆動ローラで
ある。１２は被測定体を励磁するための励磁コイルであ
る。
磁気センサ１０は磁気遮蔽と放射線遮蔽を備えたクライ
オスタット１１に収められており、磁気センサは二個あ
る。磁気センサ１０−１は被測定体の磁気を測定するも
のであり放射線の環境下にある。他の磁気センサ１０−
２は被測定体の磁気を測るものではない。放射線環境下
では１０−１と１０−２のセンサは同一環境下においで
ある。
オスタット１１に収められており、磁気センサは二個あ
る。磁気センサ１０−１は被測定体の磁気を測定するも
のであり放射線の環境下にある。他の磁気センサ１０−
２は被測定体の磁気を測るものではない。放射線環境下
では１０−１と１０−２のセンサは同一環境下においで
ある。
磁気センサ１０−１．１０−２は放射線の影響を同時に
、しかも同じ量だけうけるため、磁気センサ１０−１の
出力信号から放射線の影響を削除することができ、被測
定体１の磁化量を計測することが可能となる。
、しかも同じ量だけうけるため、磁気センサ１０−１の
出力信号から放射線の影響を削除することができ、被測
定体１の磁化量を計測することが可能となる。
被測定体１から放射線を発するときの本発明の応用例を
第４図に示す。第４図は磁気センサ二個を被１ｌＩｌｌ
定休１に接するように配置した例である。
第４図に示す。第４図は磁気センサ二個を被１ｌＩｌｌ
定休１に接するように配置した例である。
磁気センサ１０−１及び１０−２は同じ量の放射線を被
測定体１から受ける。ここで、被測定体１は磁気センサ
１０−１の方の励磁コイル１２により局部的に励磁され
、残留磁気、保磁力等が磁気センサ１０−１により計測
される。局部的に励磁された部分を１−Ａとして示す。
測定体１から受ける。ここで、被測定体１は磁気センサ
１０−１の方の励磁コイル１２により局部的に励磁され
、残留磁気、保磁力等が磁気センサ１０−１により計測
される。局部的に励磁された部分を１−Ａとして示す。
このように、被測定体から発する放射線は磁気センサ１
０−１゜１０−２ともに受け、かつ、１０−１は放射線
に加えて被測定体１から発する磁場の影響をうける。
０−１゜１０−２ともに受け、かつ、１０−１は放射線
に加えて被測定体１から発する磁場の影響をうける。
従って、磁気センサ１０−１は放射線の影響を分離し、
被測定体上の磁場のみの出力を得ることができ、被測定
体１の時効劣化の程度を定量的に得ることができる。
被測定体上の磁場のみの出力を得ることができ、被測定
体１の時効劣化の程度を定量的に得ることができる。
また、磁気センサ１０−１と１０−２を同しフライオス
タラ１−１１の中に設けたが、これを別々に切離しても
よい。
タラ１−１１の中に設けたが、これを別々に切離しても
よい。
放射線下で被ｉ１＋１１定休の磁気センサを二個用いた
例を示したが、磁気センサは二個以−ヒであってよい。
例を示したが、磁気センサは二個以−ヒであってよい。
本発明によれば、高温で長時間使用される金属材料の劣
化の程度を放射線環境下で非破壊的に、かつ、迅速に検
知することができる。
化の程度を放射線環境下で非破壊的に、かつ、迅速に検
知することができる。
第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は材料が高
温で保持されたときに変化する残留磁束密度の時間変化
の特性図、第３図は材料が高温で保持されたときに変化
する磁気ヒステリシスループ面積の時間変化説明図、第
４図は磁気センサを被測定体に並べて劣化度を検知する
本発明の応用例を示す説明図である。 １・・・被測定体、１０ ・磁気センサ、１トクライオ
スタット。 第 図 持効時間 （／′Ｌ）−〕 第 図 ／Ｄ−７
温で保持されたときに変化する残留磁束密度の時間変化
の特性図、第３図は材料が高温で保持されたときに変化
する磁気ヒステリシスループ面積の時間変化説明図、第
４図は磁気センサを被測定体に並べて劣化度を検知する
本発明の応用例を示す説明図である。 １・・・被測定体、１０ ・磁気センサ、１トクライオ
スタット。 第 図 持効時間 （／′Ｌ）−〕 第 図 ／Ｄ−７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属物体に磁場を印加し、物性特性の変化に伴う磁
気特性の変化を測定し、予め求めておいた前記磁気特性
と前記金属物体の物性変化から、前記金属物体の物性変
化を測定する方法において、 複数の磁気測定用の磁気センサを用い、前記磁気センサ
を放射線下で前記金属物体の磁気特性を測定し、残りの
前記磁気センサを放射線下のみで作動させて、前記放射
線による前記磁気センサのノイズを除去したことを特徴
とする金属物体の物性変化の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24399990A JPH04125463A (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | 金属物体の物理特性変化の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24399990A JPH04125463A (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | 金属物体の物理特性変化の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04125463A true JPH04125463A (ja) | 1992-04-24 |
Family
ID=17112211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24399990A Pending JPH04125463A (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | 金属物体の物理特性変化の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04125463A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6073493A (en) * | 1997-01-10 | 2000-06-13 | Nippon Steel Corporation | Method of diagnosing fatigue life of structural steelwork and a member of steelwork having life diagnostic function |
| JP2003215104A (ja) * | 1993-09-09 | 2003-07-30 | Japan Atom Energy Res Inst | 原子炉圧力容器劣化検定方法及び装置 |
| JP2019012742A (ja) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 住友電気工業株式会社 | 超電導マグネットおよび検査装置 |
-
1990
- 1990-09-17 JP JP24399990A patent/JPH04125463A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003215104A (ja) * | 1993-09-09 | 2003-07-30 | Japan Atom Energy Res Inst | 原子炉圧力容器劣化検定方法及び装置 |
| US6073493A (en) * | 1997-01-10 | 2000-06-13 | Nippon Steel Corporation | Method of diagnosing fatigue life of structural steelwork and a member of steelwork having life diagnostic function |
| JP2019012742A (ja) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 住友電気工業株式会社 | 超電導マグネットおよび検査装置 |
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