JPH0449653B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石油化学工業におけるエチレン製造
用クラツキングチユーブ内面に発生する浸炭部を
外表面から非破壊的に計測する際等に用いる浸炭
計測用プルーブに関するものである。

（従来の技術） 原料ナフサを高温・高圧下に熱分解してエチレ
ン等を回収するための反応管であるエチレン製造
用クラツキングチユーブとしては、ASTM
HK40（0.4％Ｃ−25％Cr−20％Ni）、HP45（0.45
％Ｃ−25％Cr−35％Ni）、又はHP改良材（HP材
にMo，Ｗ，Nb等を単独若しくは複合添加したも
の）等が使用されている。

クラツキングチユーブは、長期間使用されるう
ちに、チユーブ内面に反応に伴つて生成される炭
素が付着し、この付着炭素が高温下において金属
内部に拡散して浸炭が発生する。浸炭により浸入
した炭素は、Cr炭化物を形成し、浸炭が加速さ
れた状態ではCr炭化物が粗大となり、低温域
（約800℃以下）で著しい延性低下を招く。またチ
ユーブの浸炭部の熱膨張係数は、非浸炭部のそれ
より小さいので、急激な加熱・冷却を行うと、引
張・圧縮応力の発生と、前記低温域での延性低下
とが重畳して、チユーブに破壊が生ずることがあ
つた。

従つて、チユーブの破壊を未然に防止し、安全
で円滑な操業を維持するには、浸炭検査を定期的
に実施し、浸炭の有無、及びその進行状況を適確
に把握することが必要である。

浸炭深さを非破壊的に測定する方法としては、
浸炭部の組成変化、即ちCrの欠乏と、Fe及びNi
の相対的増量に伴う磁気特性の変化を利用した各
種の磁気測定法が知られている。例えば、電磁誘
導によりチユーブの浸炭深さを判定する方法、ホ
ール効果を応用したガウスメータを用いる方法等
がある。

ガウスメータを用いる測定方法は、第４図に示
すようにガウスメータ本体１に接続されたホール
素子２を内蔵するプルーブ３を、被検材であるチ
ユーブ４の外表面にあてがい、その内面に浸炭部
５が存在すると、浸炭部５の残留磁気の磁力線が
ホール素子２を横切ることにより生じるホール起
電圧を検出して、浸炭部５の深さを測定するよう
にしたものである。しかしながら、浸炭部の残留
磁束密度はあまりにも小さく、（HP材で２〜３
ガウス程度）地磁気よりわずかに大きい程度であ
り浸炭深さを正確に測定するにはいたらない。

（発明が解決しようとする問題点） 一方、電磁誘導法により得られる浸炭深さを測
定結果と、破壊検査による実測結果とを対比する
と、HK40材チユーブについては比較的良い反応
がえられるものの、HP材やHP改良材のチユー
ブでは、測定値のバラツキが大きく、信頼性に乏
しかつた。

これは、HP材やHP改良材のチユーブ４では、
その外表面に生成した脱炭層（その深さはチユー
ブの使用温度、使用時間に依存し、高温、長時間
となる程、深さが増す）６に脱炭と共に脱Crが
生じ、その部分の透磁率が高くなることによるも
のである。即ち、これらのチユーブにあつては、
高温下で長時間使用されると、チユーブ４内面に
浸炭が生じていなくても、外表面に生じた脱炭層
（層深さ約50〜500μｍ）によりその深さが大きい
場合に高い指示値を示すのでこの指示値部分を浸
炭発生と見誤るためである。

このため従来では、チユーブ４の浸炭部５の有
無及び深さを測定する際には、チユーブ４外表面
の脱炭層６を予めグラインダ等で研削除去した上
で再測定し、評価しなければならないと言うのが
実情である。従つて、測定個所が僅かである場合
はともかく、多数の個所を測定しようとすれば、
多大の時間を費やさなければならず、実用性の点
で問題が多い。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためのものであつて、そのための具体的手段とし
て、磁石１２と、該磁石１２の磁場内には配置さ
れた浸炭部計測用の第１ホール素子１３とを備
え、外表面に脱炭層１７を有する被検材１６内部
の浸炭部１８を、第１ホール素子１３を通る磁力
線の変化によつて計測するようにした浸炭計測用
プルーブにおいて、磁石１２を被検材１６と平行
な棒状に構成し、磁石１２と被検材１６との間で
かつ該磁石１２の長手方向の中央部に、該磁石１
２の長手方向と略直角方向に第１ホール素子１３
を設けると共に、該磁石１２に対して第１ホール
素子１３と略対称に補償用の第２ホール素子１４
を設け、この第２ホール素子１４側の磁場が、被
検材１６の浸炭部１８のない部分での第１ホール
素子１３側の磁場と略等価となるように、磁石１
２に対して被検材１６と略対称にダミー片１５を
設けたものである。

（作用） 浸炭部１８のない部分では、第１ホール素子１
３及び第２ホール素子１４の起電圧を相殺した出
力は、零若しくはそれに近い値を示す。浸炭部１
８に接近すると、それによつて磁石１２の磁力線
が強く引きつけられるため、第１ホール素子１３
の出力は大きく減少し、また第２ホール素子１４
の出力も僅かに減少する。そして端子からの出力
は大となるため、浸炭部１８の存在を判断でき
る。

（実施例） 以下、図示の実施例について本発明を詳述する
と、第１図に示すように、この浸炭計測用プルー
ブ１０は、保護容器１１内に永久磁石１２、浸炭
計測用の第１ホール素子１３、補償用の第２ホー
ル素子１４を設けると共に、この保護容器１１上
にダミー片１５を設けて成る。磁石１２は中実の
棒状であつて、その一対の磁極Ｎ・Ｓ間の中央部
両側に、磁石１２の長手方向に対して直角方向と
された第１ホール素子１３及び第２ホール素子１
４が対称に配置されている。第１ホール素子１３
は被検材たるクラツキングチユーブ１６側に配置
され、第２ホール素子１４はこれと反対側にあ
る。第１ホール素子１３及び第２ホール素子１４
は磁石１２の磁場内にあり、板厚方向に横切る磁
力線に対して直角方向に電流を流した時に、その
磁力線及び電流に直角方向に起電圧が生じるよう
に構成されている。なお、チユーブ１６は外表面
の全域に脱炭層１７を有し、また内部側に浸炭部
１８が発生している。ダミー片１５はチユーブ１
６の浸炭部１８以外の部分と略同等の透磁率を有
するものであり、例えば脱炭層１９を有するクラ
ツキングチユーブの一部を切断して使用すること
も可能であるし、また全くの別部材を使用しても
良い。ダミー片１５は、磁石１２に対してチユー
ブ１６と略対称になる位置で第２ホール素子１４
の近傍に配置され、かつ保護容器１１に取付けら
れている。従つて、第２ホール素子１４側の磁場
は、ダミー片１５があるため、チユーブ１６の浸
炭部１８のない部分での第１ホール素子１３側の
磁場と略等価であり、第１ホール素子１３と第２
ホール素子１４は、通常時には略同レベルの起電
圧を発生するようになつている。そして、第１ホ
ール素子１３と第２ホール素子１４は、その起電
圧が互いに相殺するように逆方向に接続されてい
る。保護容器１１は非磁性材料によつて構成され
ている。

上記構成のプルーブ１０を用いて、クラツキン
グチユーブ１６の浸炭部１８の有無の計測を行う
際には、プルーブ１０をチユーブ１６外表面にあ
てがい、チユーブ１６の軸心方向及び周方向にプ
ルーブ１０を走査する。

チユーブ１６に浸炭部１８がない場合には、磁
石１２の両側に略同等の透磁率を持つたチユーブ
１６とダミー片１５とが対称にあり、第１ホール
素子１３及び第２ホール素子１４部分での磁場が
略等価であるため、磁力線の一部は脱炭層１７，
１９を通るものの、全体的な磁場が乱れることは
なく、第１ホール素子１３及び第２ホール素子１
４にはＮ・Ｓ極間の磁力線が直角方向に横切り、
しかもその磁束密度は略同じである。従つて、第
１ホール素子１３及び第２ホール素子１４の起電
圧は、第３図Ａ，Ｂに示すよう略同レベルを示
し、それを相殺して端子２０から得られる出力は
第３図Ｃの如く零若しくは低レベルとなり、チユ
ーブ１６に浸炭部１８が存在しないことを判断で
きる。このため計測に際しては、プルーブ１０を
チユーブ１６にあてがうだけで良く、零点の調整
等、計測開始前における前調整が不要であり、直
ちに計測できる。

浸炭部１８が存在する場合には、その透磁率が
大であり、しかも断面積が大であるから、磁石１
２のＮ極から出た磁力線は第２図に示すように浸
炭部１８側に強く引きつけられて、この浸炭部１
８を介してＳ極側に入るため、第１ホール素子１
３を通る磁力線の磁束密度は著しく減少し、その
出力する起電圧は低下する。一方、第２ホール素
子１４側でも、浸炭部１８の影響を受けて磁力線
の磁束密度が僅かに減少し、その出力が下がる。
従つて、両者の起電圧を相殺した出力は、浸炭部
１８においては第３図Ｃに示すようになり、これ
から浸炭部１８の存在及びその範囲を判断でき
る。またこの時第２ホール素子１４側の磁束密度
は減少するが、その近傍にはチユーブ１６の脱炭
層１７に相当分の透磁率を持つたダミー片１５が
あるため、端子２０から得られる出力からは、脱
炭層１７による影響を殆んど除去した起電圧が得
られている。つまり、端子２０の出力は浸炭部１
８の深さに依存した値となつており、この出力の
波高値から浸炭部１８の深さも判断できる。

ダミー片１５は、計測すべき被検材の条件、例
えば加熱温度が高くて脱炭深さが大となる場合に
は、それに応じた透磁率のダミーに変更する必要
がある。従つて、保護容器１１に対して着脱自在
にダミー片１５を設けておけば、プルーブ１０の
汎用性が得られる。

また、第１ホール素子１３と第２ホール素子１
４は逆方向に接続する他、夫々の起電圧の出力を
減算器等に入れて電気的に相殺するようにしても
良い。

磁石は永久磁石１２に代替して電磁石を利用し
ても良い。

プルーブ１０はチユーブ１５の周方向に複数個
設けておいても良い。

（発明の効果） 浸炭計測用の第１ホール素子１３とは別に補償
用の第２ホール素子１４を設け、かつ第２ホール
素子１４側の磁場が、被検材１６の浸炭部のない
部分での第１ホール素子１３側での磁場と略等価
となるようにダミー片１５を設けているので、被
検材１６に浸炭部がない場合には、磁石１２の両
側に略同等の透磁率を持つた被検材１６とダミー
片１５とが対称にあり、第１ホール素子１３及び
第２ホール素子１４部分での磁場が略等価である
ため、たとえ被検材１６の外側面に脱炭層１７が
あつても、全体的な磁場が乱れることはなく、第
１ホール素子１３及び第２ホール素子１４には
Ｎ・Ｓ極間の磁力線が直角方向に横切り、しかも
その磁束密度は略同じである。このため、第１ホ
ール素子１３及び第２ホール素子１４の起電圧は
略同レベルを示し、被検材１６に浸炭部１８が存
在しないことを判断できる。また、浸炭部１８が
存在する場合には、その透磁率が大であり、しか
も断面積が大であるから、第１ホール素子１３を
通る磁力線の磁束密度は著しく減少し、その出力
する起電圧は低下する。一方、第２ホール素子１
４側でも、浸炭部１８の影響を受けて磁力線の磁
束密度が僅かに減少し、その出力が下がる。この
ため、浸炭部１８の存在及びその範囲を判断でき
る。従つて、第１ホール素子１３による浸炭部１
８の計測時に、浸炭部１８以外の部分による影響
を除去することが可能であり、例えば、クラツキ
ングチユーブ等の場合、その外表面の脱炭層１７
の除去が不要となり、信頼性のある計測を容易、
迅速に行い得る利点がある。

また浸炭部１８以外の部分による影響を除去で
きるので、計測に際しては、零点調整等、計測前
における前調整が不要であり、直ちに計測を開始
できる。更に磁石１２を被検材１６と平行な棒状
に構成し、この磁石１２に対してダミー片１５を
被検材１６と略対称に設けているため、プルーブ
全体としても構造が簡単で小型になり、計測装置
への取付けを容易にできる。

しかも、磁石１２を棒状に構成する一方、この
磁石１２と被検材１６との間でかつ磁石１２の長
手方向の中央部に、磁石１２の長手方向と略直角
方向に第１ホール素子１３を設けると共に、磁石
１２に対して第１ホール素子１３と略対称に第２
ホール素子１４を設けているので、磁力線が各ホ
ール素子１３，１４に対して略直角方向に通り、
特に浸炭部１８が存在する場合には、第１ホール
素子１３を通る磁力線の磁束密度が極端に著しく
減少することになり、浸炭部１８の存在を明瞭に
検出でき、計測の信頼性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図
は同作用説明図、第３図は同波形図、第４図は従
来例を示す構成図である。 １０……プルーブ、１２……永久磁石、１３…
…第１ホール素子、１４……第２ホール素子、１
５……ダミー片、１６……クラツキングチユー
ブ、１７……脱炭層、１８……浸炭部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁石１２と、該磁石１２の磁場内に配置され
   た浸炭部計測用の第１ホール素子１３とを備え、
   外表面に脱炭層１７を有する被検材１６内部の浸
   炭部１８を、第１ホール素子１３を通る磁力線の
   変化によつて計測するようにした浸炭計測用プル
   ーブにおいて、磁石１２を被検材１６と平行な棒
   状に構成し、磁石１２と被検材１６との間でかつ
   該磁石１２の長手方向の中央部に、該磁石１２の
   長手方向と略直角方向に第１ホール素子１３を設
   けると共に、該磁石１２に対して第１ホール素子
   １３と略対称に補償用の第２ホール素子１４を設
   け、この第２ホール素子１４側の磁場が、被検材
   １６の浸炭部１８のない部分での第１ホール素子
   １３側の磁場と略等価となるように、磁石１２に
   対して被検材１６と略対称にダミー片１５を設け
   たことを特徴とする浸炭計測用プルーブ。