JPH04218764A

JPH04218764A - 金属材料の劣化損傷検出装置

Info

Publication number: JPH04218764A
Application number: JP23906190A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Otaka; 大高　正廣; Kazuo Takaku; 高久　和夫; Ebanson Suteebun; ステーブン　エバンソン; Kunio Hasegawa; 長谷川　邦夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1992-08-10
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JP2938950B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は金属材料の劣化および損傷を検出する装置に係
り、特に原子力プラントおよび化学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および低合
金鋼等の金属材料の実機部材における高温時効脆化およ
びひずみ損傷等を検知するに好適な金属材料の劣化損傷
検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の金属材料の脆化検出方法の一例としては、特開昭
５４−６１９８１号公報に記載のような方法がある。こ
の方法では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フェライト量が５％以上減少したこと
で判定するとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は高温で使用される金属材料のうちで特に
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既に知られており、
これはおよそ６００℃以上の比較的高温においてはσ相
の析出に起因するσ脆化が生じ、また４００℃から５０
０℃の範囲ではいわゆる４７５℃脆性が生じることによ
るものである。しかし４７５℃脆性が４００℃以下の温
度範囲においても長時間使用中に生じる可能性があるた
め、含フェライト系ステンレス鋼の実機部材の高温での
使用にはさらに十分の配慮が必要であるが、上記従来技
術は５００℃以下の脆化およびひずみがある場合のひず
み時効についての配慮がされておらず、４７５℃脆性の
程度を検出できない問題があった。

上記従来技術はまた実機溶接部の初期フェライト量が溶
接位置で異なるうえばらつきも大きく、さらに実機では
溶接箇所が膨大であるため、全部の溶接部および機器材
料の初期のフェライト量を全て監視することが困難であ
り、したがって上記従来技術は初期フェライト量が不明
な箇所には適用できないため、実機で実用化できないと
いう問題があった。

本発明は高温環境下で使用する含フェライト系ステンレ
ス鋼および低合金鋼等の金属材料の実機部材の脆化およ
びひずみ損傷の程度を非破壊的にかつ精度よく検知でき
る金属材料の劣化損傷検出装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、本発明の金属材料の劣化損
傷検出装置は測定材料の磁気特性を示す磁気ヒステリシ
スループの微小領域の変化を測定し、ΔＢ／ΔＨ量から
測定材料の熱時効劣化やひずみ損傷等を検出し、こうし
た測定材料の磁気特性から材料の劣化および損傷の程度
を判定しようとするものであり、この測定材料の磁気特
性を示す磁気ヒステリシスループのΔＢ／ΔＨを測定す
るために測定材料に直流磁界を印加する直流マグネット
と微小交流磁界を印加する小型交流マグネットと磁気を
測定する差分型等の磁気センサとを組み合せたセンサ部
を備え、さらにセンサ部の測定データから材料の劣化度
および損傷度を判定するために演算処理装置を備えたも
のである。

また実プラントの機器材料の検査のためにはセンサ部を
機器上で走査するために走査装置を含めたシステムにし
たものである。

上記センサ部としては被検体に直流磁界を広範囲で均一
に印加し、微小交流磁界を局所的に印加するために、被
検体側から小型交流マグネットと磁気センサと直流マグ
ネットの順に配置したものである。

また被検体への励磁を効率よく行なうためと横方向励磁
を行うために、馬蹄形ヨークを用いたセンサとしたもの
である。

またセンサ構造を簡略化するために、直流マグネットの
励磁電流に直流成分に加えて微小交流成分を付加したも
のとし、小型交流マグネットを除去したものである。

また微小交流磁界だけを高感度に検出するために、磁気
センサを差動型にしたものである。

また非接触で高感度測定するために磁気センサにＳＱＵ
ＩＤ（超電導量子干渉素子）センサを用い、直流マグネ
ットに超電導マグネットを用いたものである。

上記演算処理装置としては被検材の劣化度および損傷度
を推定するために、磁気ヒステリシスループのΔＢ／Δ
ＨやΔＢ／ΔＨカーブのパラメータを統計的に処理する
ものである。

〔作用〕

上記金属材料の劣化損傷検出装置の動作原理および作用
を第１３図の金属材料のＢ−Ｈカーブを用いて説明する
。金属材料は高温環境中で長時間使用すると、内部組織
に変化を生じて強度が低下する。このとき内部組織の変
化に伴い電気抵抗率ρや透磁率μなどの電磁気的特性も
変化することが知られている。

しかし実プラントでは運転温度が比較的低いため、熱時
効による脆化度が小さく、電磁気的特性の変化も小さい
。そこで発明者らは第１３図に示すように微小磁気ヒス
テリシス量のΔＢｉ−ΔＨｉ特性を測定した結果、特に
材料の時効脆化と直流磁界ＨｉのときのΔＢｉ−ΔＨｉ
特性とがよく対応することを見出した。

また含フェライト系ステンレス鋼や低合金鋼等の金属材
料に加工による塑性ひずみを加えると、その塑性ひずみ
量に依存して材料のΔＢ−ΔＨの磁気特性が変化する。

さらに予めひずみを与えた材料を時効させた場合も同様
にひずみ時効の程度に対応したΔＢ−ΔＨの磁気特性の
変化が得られた。

すなわち、このような現象を利用すれば、含フェライト
系ステンレス鋼および低合金鋼等の金属材料の時効脆化
および加工ひずみの進行程度を精度よく検知することが
できる。

そこで本装置では、直流マグネットは第１３図に示すよ
うにベース磁界Ｈｉを被検材に印加する。

また小型交流マグネットは被検材に微小交流磁界ΔＨｉ
を印加するものである。このときの微小交流磁界ΔＨｉ
による被検材の磁束密度変化ΔＢｉを磁気センサで検出
する。それによって劣化損傷材のΔＢ−ΔＨの微小磁気
ヒステリシス特性が測定できる。演算処理装置は測定し
た磁気特性のデータから被検材の劣化度および損傷度を
予め用意したデータベースと比較して推定できる。それ
らによって被検材の劣化度および損傷度が検出が可能と
なる。

また走査装置は検査対象機器材上でセンサ部を走査する
もので、それによって実プラントでの測定および検査が
可能である。

上記センサ部に馬蹄形ヨークを用いることにより、横磁
界および効率よい磁界の励磁ができる。

また直流マグネットに印加する励磁電流に直流成分と微
小交流成分を重畳することでも同様の作用が得られる。

またセンサ部にＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）セン
サと超電導マグネットと小型交流常電導マグネットを組
み合わせても、同様の作用が非接触で得られる。また磁
気センサを差動型にすることにより、直流成分をキャン
セルして微小交流成分のみを高感度で測定できる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を第１図から第２１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損傷検出装置の一
実施例を示す全体システム構成斜視図である。第１図に
おいて、被検体（パイプ）４０は原子力プラント等に用
いられている配管等の被検体であり、被検体（パイプ）
４０の溶接部４１の劣化損傷状態を検出する。このため
直流マグネット１０と磁気センサ１１と小型交流マグネ
ット１２から構成されるセンサ部７０が溶接部４１の上
に配置される。センサ部７０はセンサ用バー５３を介し
て走査装置５０に取り付けられており、センサ用バー５
３の伸縮によりセンサ部７０はパイプ４０の軸方向へ走
査が可能である。またパイプ４０にはスタンド５２によ
りレール５１が固定されており、走査装置５０はレール
５１上を移動することができる。すなわちセンサ部７０
は走査装置５０によりパイプ４０の軸方向と周方向の走
査が可能である。走査装置５０は走査制御装置６０で位
置制御される。センサ部７０の直流マグネット１０、磁
気センサ１１、小型交流マグネット１２はそれぞれ直流
電源２０、センサコントローラ２１、交流電源２２に接
続される。直流電源２０とセンサコントローラ２１と交
流電源２２はコンピュータ３０に接続され、測定結果は
コンピュータ３０のディスプレー３１および出力装置３
２に表示される。

第１図のセンサ部７０の実施例の詳細を第２図から第１
０図により次に説明する。

第２図は第１図のセンサ部７０の第１の実施例を示す詳
細断面図である。第２図において、同軸型センサ部７０
の実施例を示す。被検体４０の表面近傍に小型交流マグ
ネット１２を配置して被検体４０を励磁する。このとき
被検体４０に渦電流が発生しないように、数Ｈｚ以下の
低周波数で小型交流マグネット１２を駆動する。被検体
（パイプ）４０の劣化損傷に伴う微小磁気変化は小型交
流マグネット１２の上部に配置した磁気センサ１１で検
出する。被検体４０にベース磁界を印加する直流マグネ
ット１０は磁気センサ１１のさらに上部にある。直流マ
グネット１０と磁気センサ１１と小型交流マグネット１
２は非磁性・絶縁材料からなるセンサホルダー１００で
一体化されている。

第３図は第１図のセンサ部７０の第２の実施例を示す詳
細断面図である。第３図において、被検体４０の磁気異
方性を検出するためのセンサ部７０の実施例を示す。馬
蹄形のヨーク１３に直流マグネット１０を巻きつけ、さ
らに小型交流マグネット１２を巻きつけてある。磁気セ
ンサ１１ａはヨーク１３の中央で被検体（パイプ）４０
の漏れ磁界を測定する。また磁気センサ１１ｂはヨーク
１３の一方の端に配置して被検体４０の直接の磁界を測
定する。ヨーク１３と直流マグネット１０と小型交流マ
グネット１２と磁気センサ１１ａ、１１ｂはセンサホル
ダー１００で一体化されている。

第４図は第１図のセンサ部７０の第３の実施例を示す詳
細断面図である。第４図において、直流マグネット１０
と磁気センサ１１からなり、直流マグネット１０の直流
電源２０に交流電源２２の微小交流成分が付加できる機
能をもたせた励磁電源２０′を接続したセンサ部７０の
実施例を示す。

この実施例により小型交流マグネット１２が除去できる
。直流マグネット１０と磁気センサ１１はセンサホルダ
ー１００で一体化されている。

第５図（ａ）、（ｂ）は第２図から第４図の磁気センサ
１１、１１ａ、１１ｂの一実施例を示す詳細配置図およ
び出力波形図である。第５図（ａ）、（ｂ）において、
第５図（ａ）の磁気センサ１１Ａ、１１ＢをＺ軸方向に
距離ΔＺだけ離して配置した差動型磁気センサ１１の実
施例を示す。直流マグネット１０の直流磁界を印加した
状態で小型交流マグネット１２の微小な交流磁界を検出
する場合に、ベース磁界（直流磁界）で磁気センサ１１
の出力が大きくなって微小交流出力が得にくくなるから
、そこで２つの磁気センサ１１Ａ、１１Ｂを逆方向に接
続してその差分量で交流成分だけを検出することにより
、第５図（ｂ）の磁気センサ１１の交流出力波形が得ら
れる。

第６図（ａ）、（ｂ）は第２図から第４図の磁気センサ
１１、１１ａ、１１ｂの他の実施例を示す詳細配置図お
よび出力波形図である。第６図（ａ）、（ｂ）において
、第６図（ａ）の２つの磁気センサ１１Ａ、１１Ｂを用
いて一方の磁気センサ１１Ａで直流磁界および小型交流
マグネツト１２の交流磁界を測定する。そして第６図（
ｂ）の２つの磁気センサ１１ｂ、１１Ａの出力波形Ｂ、
Ａの差から交流成分を検出する。

第７図は第１図のセンサ部７０の第４の実施例を示す詳
細断面図である。第７図において、ＳＱＵＩＤセンサシ
ステムおよび超電導マグネットを用いたセンサ部７０の
実施例を示す。第７図のクライオスタット１１３の内部
には液体ヘリウムが充填されており、４．２Ｋに冷却さ
れている。このクライオスタット１１３の中にＳＱＵＩ
Ｄ１１０とピックアップコイル１１１と超電導マグネッ
ト１０１が納められる。磁界を検出するピックアップコ
イル１１１はＳＱＵＩＤ１１０に接続されており、ＳＱ
ＵＩＤ１１０で磁気量が電気信号に変換され、２．０７
×１０−１５Ｗｂの高感度で検出できる。ＳＱＵＩＤ１
１０の出力はアンプ１１５で増幅され、ＳＱＵＩＤコン
トローラ１１６で処理される。ピックアップコイル１１
１とＳＱＵＩＤ１１０との間にヒートスイッチ１１２が
設けてあり、超電導マグネット１０１の磁界変更時には
ヒートスイッチ１１２をＯＦＦにしてＳＱＵＩＤ１１０
に入る磁界をカットし、ＳＱＵＩＤ１１０を保護する。

クライオスタット１１３の下部には交流磁界を印加する
ための小型常電導マグネット１２が配置される。超電導
マグネット１０１で安定した直流磁界を被検体４０に印
加し、小型交流マグネット１２による交流磁界をＳＱＵ
ＩＤセンサで高感度に検出する。なおクライオスタット
１１３内の上部には液体ヘリウム蒸発を防ぐための熱し
やへい板１１４がある。

第８図は第１図のセンサ部７０の第５の実施例を示す詳
細断面図である。第８図において、第７図のＳＱＵＩＤ
センサを用いたセンサ部７０について超電導マグネット
１０１と交流マグネット１２と磁気検出のピックアップ
コイル１１１の配置を限定した実施例を示す。第８図の
ピックアップコイル１１１は通常に微分型コイルを用い
る。これは外部磁界ノイズや励磁時のマグネット磁界を
キャンセルするためである。従って被検体４０の材料に
よる磁界変化だけを検出するために、超電導マグネット
１０１および交流マグネット１２で生じる磁界について
磁束密度Ｂの変化∂Ｂ／∂ｘ＝０の位置ｘにピックアッ
プコイル１１１を配置するものである。

第９図は第１図のセンサ部７０の第６の実施例を示す詳
細断面図である。第８図において、第７図または第８図
のＳＱＵＩＤセンサを用いたセンサ部７０について、交
流磁界を印加するのに容易な常電導交流マグネット１２
を超電導マグネット１０１の外側に配置した実施例を示
す。

第１０図は第１図のセンサ部７０の第７の実施例を示す
詳細断面図である。第１０図において、第７図または第
８図のＳＱＵＩＤセンサを用いたセンサ部７０において
、第９図の実施例とは逆に常電導交流マグネット１２を
超電導マグネット１０１の内側に配置した実施例を示す
。

第７図から第１０図のＳＱＵＩＤセンサシステムおよび
超電導マグネットを用いたセンサ部７０の実施例につい
て、最近に液体窒素温度で動作する高温超電導材料が開
発されており、この高温超電導材料を応用した高温ＳＱ
ＵＩＤが実現できれば、第７図から第１０図と同様のセ
ンサ部７０を実現することが可能となり、この場合には
冷却に液体窒素が使用できるためＳＱＵＩＤセンサの小
型化が図れる。

第１１図（ａ）、（ｂ）は第１図および第７図から第１
０図の直流電源２０および交流電源２２の出力波形の一
実施例を示す説明図である。第１１図（ａ）、（ｂ）に
おいて、第１１図（ａ）の直流電源２０の直流出力波形
は一定出力を出力する波形Ａの場合と、第１１図（ｂ）
の交流電源２２の交流出力波形の周期に比べてはるかに
長い周期で変化する波形Ｂの場合を設定する。波形Ａの
場合は直流出力をステップ状に変化させて交流出力で微
小ヒステリシスを測定し、波形Ｂの場合はこれを連続的
に行なうものである。

第１２図（ａ）、（ｂ）は第１図および第７図から第１
０図の直流電源２０および交流電源２２の出力波形の他
の実施例を示す説明図である。第１２図（ａ）、（ｂ）
において、第１２図（ａ）の直列電源２０の直流出力波
形は第１１図の実施例と同様であるが、第１２図（ｂ）
の交流電源２２の交流出力波形をパルス状の波形に設定
する。このように交流出力をパルス状にすることにより
、急変する磁気特性（磁区）の変化から被検体４０の材
料の損傷を検出しようとするもので、この交流マグネッ
ト１２と直流マグネット１０、１０１の併用を行うもの
である。これによりバルクハウゼンノイズなどの磁区の
微小な変化にも検出できる。

つぎに第１図から第１２図の実施例の被検体４０の溶接
部４１などの磁気測定および劣化損傷判定方法と動作を
第１３図から第２１図により説明する。

第１３図は第１図の被検体４０の金属材料の磁気ヒステ
リシスループのＢ−Ｈカーブを示す説明図である。第１
３図においてＢ−Ｈカーブの■′→■′→■′の過程で
励磁した後、直流磁界Ｈ１で交流磁界ΔＨ１を印加する
。これにより磁束密度ＢはΔＢ１だけ変化し、その時の
ΔＢｉ−ΔＨｉカーブは図示のようになる。つぎに直流
磁界Ｈ２に変えて同様に測定する。これを、■の飽和磁
界まで行い、さらに■→■と直流磁界を変化させ交流磁
界を印加してΔＢ−ΔＨカーブを測定する。

第１４図は第１３図のＢ−Ｈカーブの微小励磁領域での
ΔＢ−ΔＨカーブを示す説明図である。

第１４図において、第１３図に示した測定方法により得
られるΔＢ−ΔＨカーブを示し、直流磁界Ｈｉ（１＝１
、２、３、…・）に依存してΔＢ−ΔＨカーブが図示の
ように変化する。このΔＢ−ΔＨカーブのパターンが被
検体４０の材料の熱時効やひずみ損傷の程度により変化
するものである。

第１５図は第１回の被検体４０の金属材料の処女材およ
び時効材のΔＢ／ΔＨと直流磁界成分Ｈとの関係を例示
する測定結果の説明図である。第１５図において、被検
体４０の材料の時効劣化度でΔＢ／ΔＨ−Ｈの変化パタ
ーンが矢印で示すように異なったパターンとなるため、
この測定データをデータベースのマスターカーブとして
使用できる。

第１６図は第１図の被検体４０の金属材料の処女材およ
びひずみ損傷材のΔＢ／ΔＨと直流磁界成分Ｈとの関係
を例示する測定結果の説明図である。第１６図において
、被検体４０の材料のひずみ損傷度でΔＢ／ΔＨ−Ｈの
変化パターンが矢印で示すように異なったパターンとな
るため、この測定データをデータベースのマスターカー
ブとして使用できる。

第１７図は第１図の被検体４０の金属材料の直流磁界Ｈ
をパラメータとして時効時間（ａｇｉｎｇ　ｔｉｍｅ）
とＳＱＵＩＤ出力（ΔＢ／ΔＨ■Δμ）の関係を例示す
るＳＱＵＩＤセンサおよび超電導マグネットを用いたセ
ンサ部７０による測定結果の説明図である。第１７図に
おいて、ＳＱＵＩＤ１１０の出方（ΔＢ／ΔＨ■Δμ）
は時効時間の増加に伴って減少する。また直流磁界Ｈ＿
ｉが大きいほど、ＳＱＵＩＤ１１０の出力（ΔＢ／ΔＨ
■Δμ）は小である。

第１８図は第１７図の直流磁界Ｈ＝０のときの時効時間
に伴うΔＢ／ΔＨカーブの変化を例示する測定結果の説
明図である。第１８図において、直流磁界Ｈ＝０のとき
のＳＱＵＩＤ出力のΔＢ／ΔＨカーブは時効時間ｔ＝０
＜ｔ１＜ｔ２の増加に伴って図示のように変化する。

第１９図は第１図の被検体４０の金属材料の直流磁界Ｈ
をパラメータとしてひずみ損傷の負荷ひずみ量εＰ％と
ＳＱＵＩＤ出力（ΔＢ／ΔＨ■Δμ）の関係を例示する
ＳＱＵＩＤセンサおよび超電導マグネットを用いたセン
サ部７０による測定結果の説明図である。第１９図にお
いて、ＳＱＵＩＤ１１０の出力（ΔＢ／ΔＨ■Δμ）は
負荷ひずみ量εｐ％の増加に伴い増加したのち減少する
。

また直流磁界Ｈｉが大きいほど、ＳＱＵＩＤ１１０の出
力（ΔＢ／ΔＨ■Δμ）は小である。

第２０図は第１９図の直流磁界Ｈ＝０のときの負荷ひず
み量εＰによるΔＢ−ΔＨカーブの変化を例示する測定
結果の説明図である。第２０図において、直流磁界Ｈ＝
０のときのＳＱＵＩＤ出力のΔＢ−ΔＨカーブは負荷ひ
ずみ量ε０＝０＜ε１＜ε２の増加に伴って図示のよう
に変化する。

第１７図から第２０図の測定データをデータベースのマ
スターカーブや比較基準のΔＢ−ΔＨカーブとして使用
すれば、被検体４０の実際の測定データの比較演算によ
り被検体４０の金属材料の時効劣化度およびひずみ損傷
度が判定できる。

第２１図は第１図から第１２図の実施例の被検体４０の
溶接部４１の磁気測定および劣化損傷判定の動作手順を
例示するフローチャートである。

第２１図において、第１図に示すような装置を被検体（
パイプ）４０にセットした後、ステップ１で溶接部４１
の検査領域をまず第１３図のＢ−Ｈカーブの飽和磁界ま
で励磁して磁気履歴を除去する。つぎにステップ２で測
定する直流磁界Ｈｉまで直流マグネット１０，１０１の
磁界を減少させる。ついでステップ３で交流マグネット
１２による第１３図のΔＢ−ΔＨカーブをセンサ部７０
の磁気センサ１１，１１０で測定する。このステップ２
，３の過程を逆の飽和磁気に達するまで繰返す。つぎに
ステップ４で逆方向の飽和磁界と判定した場合に、ステ
ップ５に移行して直流磁界Ｈｉ（ｉ＝１、２、３、…）
でのΔＢ−ΔＨカーブの測定データをメモリに保管する
。ついでステップ６でセンサ部７０を移動して、ステッ
プ１から再度測定する。ステップ６ですべての測定位置
での検査が終了した後、ステップ７に移行して第１５図
から第２０図のデータベースによる劣化損傷判定を行う
。ついでステップ８で劣化損傷判定結果を出力装置３２
に表示する。

本実施例によれば、直流磁界に伴う微小交流磁界でのΔ
Ｂ−ΔＨカーブの変化を測定することにより、金属材料
の劣化度および損傷度が検出できる。また変化させる交
流磁界が小さい場合にも差動磁気センサの使用により高
精度の測定ができる。

特にＳＱＵＩＤセンサを用いた場合には非接触で検出で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高温で使用される金属材料の劣化の程
度およびひずみ量を非破壊的にかつ迅速に検知できるの
で、機器の損傷を未然に防ぐことが可能となって実機の
安全性を高めることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による金属材料の劣化損傷検出装置の一
実施例を示す全体システム構成斜視図、第２図は第１図
のセンサ部の第１の実施例を示す詳細断面図、第３図は
第１図のセンサ部の第２の実施例を示す詳細断面図、第
４図は第１図のセンサ部の第３の実施例を示す詳細断面
図、第５図（ａ）、（ｂ）は第２図から第４図の磁気セ
ンサの一実施例を示す詳細配置図および出力波形図、第
６図（ａ）、（ｂ）は第２図から第４図の磁気センサの
他の実施例を示す詳細配置図および出力波形図、第７図
は第１図のセンサ部７０の第４の実施例を示す詳細断面
図、第８図は第１図のセンサ部の第５の実施例を示す詳
細断面図、第９図は第１図のセンサ部の第６の実施例を
示す詳細断面図、第１０図は第１図のセンサ部の第７の
実施例を示す詳細断面図、第１１図（ａ）、（ｂ）は第
１図および第７図から第１０図の直流電源および交流電
源の出力波形の一実施例を示す説明図、第１２図（ａ）
、（ｂ）は第１図および第７図から第１０図の直流電源
および交流電源の出力波形の他の実施例を示す説明図、
第１３図は第１図の被検体の金属材料のＢ−Ｈカーブを
示す説明図、第１４図は第１３図のΔＢ−ΔＨカーブを
示す説明図、第１５図は第１図の被検体の金属材料の処
女材および時効材のΔＢ／ΔＨとＨとの関係を例示する
測定結果の説明図、第１６図は第１図の被検体の金属材
料の処女材およびひずみ損傷材のΔＢ／ΔＨとＨとの関
係を例示する測定結果の説明図、第１７図は第１図の被
検体の金属材料のＨをパラメータとして時効時間とＳＱ
ＵＩＤ出力の関係を例示する測定結果の説明図、第１８
図は第１７図のＨ＝０のときの時効時間に伴うΔＢ−Δ
Ｈカーブの変化を例示する測定結果の説明図、第１９図
は第１図の被検体の金属材料のＨをパラメータとしてひ
ずみ量とＳＱＵＩＤ出力の関係を例示する測定結果の説
明図、第２０図は第１９図のＨ＝０のときのひずみ量ε
ＰによるΔＢ−ΔＨカーブの変化を例示する測定結果の
説明図、第２１図は第１図から第１２図の実施例の被検
体の磁気測定および劣化損傷判定の動作手順を例示する
フローチャートである。１０・直流マグネット、１１…磁気センサ、１２…小型
交流マグネット、１３…ヨーク、２０直流電源、２１…
センサコントローラ、２２…交流電源、３０…コンピュ
ータ、３１…ディスプレイ、３２…出力装置、４０…被
検材、４１…溶接部、５０…走査装置、５１…レール、
５２…スタンド、５３…センサ用バー、６０…走査制御
装置、７０…センサ部、１００…センサホルダ、１０１
…超電導マグネット、１１０…ＳＱＵＩＤ、１１１…ピ
ックアップコイル、１１２…ヒートスイッチ、１１３…
クライオスタット、１１４…しゃへい板、１１５…アン
プ、１１６…ＳＱＵＩＤコントローラ。代理人弁理士　秋本正実

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定体に励磁コイル等により磁界を印加し
、それによって測定体に生じる磁気変化から測定体の劣化
および損傷を検出する金属材料の劣化損傷検出装置にお
いて、測定体に直流磁界を印加する直流マグネットと、
測定体に微小な交流磁界を印加する交流マグネットと、
測定体の磁気変化を検出する磁気センサと、その測定体
の磁気変化の測定データから劣化度および損傷度を判定
する演算処理装置とを備えたことを特徴とする金属材料
の劣化損傷検出装置。
【請求項２】直流マグネットと交流マグネットを磁気セ
ンサ等を一体として、測定体上を走査できる走査装置を設
けたことを特徴とする請求項１記載の金属材料の劣化損
傷検出装置。
【請求項３】測定体表面上に小型の交流マグネットと磁
気センサを配置し、その上部に直流マグネットを配置した
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の金属材
料の劣化損傷検出装置。
【請求項４】直流マグネットに馬蹄形ヨークを備え、測
定体の漏れ磁界を検出するように磁気センサを配置したこ
とを特徴とする請求項２記載の金属材料の劣化損傷検出
装置。
【請求項５】直流マグネットの励磁電源に微小交流成分
を付加して直流・交流マグネットとしたことを特徴とする
請求項１または請求項２記載の金属材料の劣化損傷検出
装置。
【請求項６】直流マグネットに超電導体マグネットを備
え、磁気センサにＳＱＵＩＤセンサを備えたことを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の金属材料の劣化損傷検
出装置。
【請求項７】交流マグネットを銅等の常電導材料で構成
し、クライオスタット外部の室温環境で動作させることを特
徴とする請求項６記載の金属材料の劣化損傷検出装置。
【請求項８】直流マグネットと交流マグネットによって
形成される磁界において磁束密度Ｂが∂Ｂ／∂ｘ＝０とな
る位置ｘに差動型の磁気センサを配置し、励磁コイルの
成分をキャンセルして測定体の磁気変化のみを検出でき
るようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７の
いずれか１項に記載の金属材料の劣化損傷検出装置。
【請求項９】交流マグネットの電源にパルス出力の可能
な電源を用いることを特徴とする請求項１から請求項８の
いずれか１項に記載の金属材料の劣化損傷検出装置。
【請求項１０】直流マグネットの直流磁界をステップ状
または連続的に変えながら、交流マグネットの微小な交流磁
界での測定体の磁気特性を磁気センサで測定し、その測
定値と予め求めておいたデータベースの値との比較から
演算処理装置で測定体の劣化度および損傷度を判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項
に記載の金属材料の劣化損傷検出装置。