JPH0457223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、配管の内側表面に形成されたフエラ
イト系酸化物皮膜の厚さを磁性体量の測定に基づ
いて測定する方法に関する。

［従来の技術］ 従来、試料中の磁性体量（例えば強磁性体量）
の測定は、特開昭57−70449号に記載のように、
所定形状の試験片を作製し、磁気回路内に試験片
を置いて、磁気回路中に生じる磁束の変化を検出
して、磁性体量を求めていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術は、所定形状の試料を作製する必
要があり、従つて、非破壊によりある物体中の磁
性体の量を測定することができなかつた。

また、配管の内側表面に形成されたフエライト
系酸化物皮膜の厚さを磁性体量の測定に基づいて
測定することについては、従来、考慮されていな
かつた。

本発明の目的は、配管の内側表面に形成された
フエライト系酸化物皮膜の厚さを非破壊、非接触
で測定する方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、配管のあ
る領域を配管の外側から磁化する工程、該磁化さ
れた領域の磁化量を測定する工程、の各工程を領
域を変えながら繰返して行ない、前記測定された
磁化量及び予め求めておいた磁化量とフエライト
系酸化物量との関係に基づいて前記配管の内側表
面に形成されたフエライト系酸化物の量を求め、
該フエライト系酸化物の量に基づいて前記配管の
内側表面に形成されたフエライト系酸化物皮膜の
厚さを求めることを特徴とすることものである。

［作用］ 磁性体には、大別して、弱磁性体、強磁性体、
フエリ磁性体があるが、これらの磁性体を磁化す
る場合、同じ磁界の強さで磁化させても、磁性体
の種類により磁化量の大きさが異なる。同一磁界
強さで同一量の磁性体を磁化した場合、強磁性体
やフエリ磁性体の磁化量は弱磁性体の磁化量より
約２桁以上大きい。また、磁化した場合の磁性体
の磁化量は、同一の磁性体では磁性体量と１：１
の対応がある。それ故、求める磁性体の磁化量と
磁性体量の関係を予め求めておけば、磁化量を測
定することにより、非破壊により求める磁性体の
量（例えば弱磁性体中の強磁性体の量など）を求
めることができ、磁化と測定を、領域を変えて繰
り返せば物体中のある種の磁性体量の面分布を容
易に求めることが出来る。また、磁化される領域
の面積と測定される領域の面積をほぼ同一とする
ことが望ましいが、これは磁化した面積が測定の
面積より大きいと磁化した磁性体量を過小評価す
るし、磁化した面積が測定の面積より小さいと別
の磁化した領域の磁性体量も検出するので、磁性
体量の面分布を精度良く求めることが出来ないか
らである。

上記のようにして磁性体量を求めることができ
れば、配管の内側表面に形成されたフエライト系
酸化物皮膜の厚さを求めることできる。

即ち、配管内側表面には、腐食によりヘマタイ
トを主成分とする鉄酸化物の皮膜が形成される
が、このヘマタイトは、時間の経過と共にフエラ
イト系酸化物となる。このフエライト系酸化物
は、フエリ磁性体であるので、上記方法を適用す
ることによりその磁性体量を求めることができ、
そして、次式によりこの磁性体量に基づいてフエ
ライト系酸化物皮膜の厚さを求めることができ
る。

フエライト系酸化物皮膜の厚さ＝Ｇ／ρS（ここ
で、Ｇは磁性体量、ρは磁性体の密度、Ｓは磁化
量検出器面積である。） 尚、磁化する場合には測定する際に磁化量が判
別できる程度に磁界を印加する必要がある。これ
は磁化量の測定器の検出感度により変わるが、一
般的には、強磁性体若しくはフエリ磁性体の飽和
磁化以上印加すれば検出感度が多少悪くとも問題
は無い。

［実施例］ 発明者等は、弱磁性体であるヘマタイト（α−
Fe₂O₃）粒子中に混在するフエリ磁性体であるコ
バルトフエライト（CoFe₂O₄）粒子の量と磁化量
の関係を、第２図に示す自作の検出コイル振動型
磁力計を用いて測定した。第２図において、５は
電磁石、６は電磁石用電源、７は検出コイル、８
はコイルホルダー、９は加振器、１０はロックイ
ンアンプ、１１は記録計、１２は試料を示す。

実験は、石英硝子管にヘマタイト粒子１ｇとコ
バルトフエライト粒子１〜10mgとを入れ、電磁石
により磁化させた後、電磁石の電源を切るか、あ
るいは、他の磁場の存在しない所に磁化させた試
料の入つた硝子管を設置する。そして、硝子管か
ら距離ｒだけ離れた１個、又は、複数個の検出コ
イルを一定振幅ａ、一定周波数ωで加振させる。
磁化させた試料の作る磁場中を検出コイルが動く
ので、検出コイルには誘導電圧が発生する。検出
コイル一個当りに発生する誘導電圧Ｖは周波数ω
の正弦波となり、その振幅V₀は V₀＝kafM (1) で表わせるように、コイルの振動数（＝ω／
2π）、加振振幅ａ、試料の磁気モーメントの和Ｍ
に比例する。比例定数は ｋ＝NSx／r⁵ (2) で与えられる。ここに、Ｎは検出コイルの巻き
数、Ｓは検出コイルの面積、ｒは検出コイルと試
料との距離、ｘは試料の座標を原点としたときの
検出コイルのｘ座標である。検出コイルの加振周
波数と同一の誘導電圧のロックインアンプを用い
て検出することにより、誘導電圧を高感度で測定
できる。

コバルトフエライト試料を磁化させるときの電
磁石の磁界の強さと誘導電圧振幅との関係を第３
図に示す。磁界の強さの増加と共に誘導電圧振
幅、即ち、磁化量は増加し、磁界の強さが4kOe
以上では飽和し、一定値になつた。この結果か
ら、コバルトフエライトのようなフエリ磁性体を
磁化するには4kOe以上の磁界の強さが必要なこ
とが分かる。

磁性体は、磁性体の種類により同じ磁界の強さ
で磁化させても、磁化量の大きさが異なる。弱磁
性体では磁化量の大きさは磁界の強さに比例し、
強磁性体やフエリ磁性体では上述のコバルトフエ
ライトのようにある磁界の強さ以上で飽和する。
また、同一磁界強さで同一量の磁性体を磁化した
場合、強磁性体やフエリ磁性体の磁化量は弱磁性
体の磁化量より約２桁以上大きい。従つて、ある
領域の磁化量を測定すれば、その領域に存在する
ある種の磁性体の量、即ち、弱磁性体中の強磁性
体やフエリ磁性体の量を測定できる（又、その逆
も可能である。）。

弱磁性体中のフエリ磁性体量を測定した結果を
次に示す。

加振周波数80Hz、加振振幅1.1mmの場合の誘導
電圧振幅とコバルトフエライト量の関係を第４図
に示す。コバルトフエライト量と誘導電圧振幅、
即ち、磁化量がよく対応することが分つた。これ
から、磁化量測定により磁性体量を非接触で求め
られることが分かる。

次に、直径10mmの検出コイルを直径10mmの範囲
に磁化させた試料の２mm上方にセット、試料を検
出コイルからずらしたとき、検出コイルに生じる
誘導電圧と検出コイルの中心から試料中までの距
離との関係を第５図に示す。誘導電圧は、検出コ
イルの真下に試料がある場合を１とした。このよ
うに、試料が検出コイルからはずれると、誘導電
圧は減少する。この結果から、磁化した試料の磁
性体量を精度よく測定するには、試料の磁化する
領域と同一、或いは、それより大きい検出コイル
を、試料の磁化した領域の真上にセットしなけれ
ばならないことが分かる。

次に、第６図に示すように、10φの銅管１３に
弱磁性体であるヘマタイト粒子１４を１ｇ添加
し、両端にフイルタを設けて、285℃のゴバルト
含有水１５を通水させ、フエリ磁性体であるコバ
ルトフエライトの生成過程を調べた。その結果を
第７図に示す。横軸は通水時間であり、縦軸は誘
導電圧振幅の値を示している。これにより、ヘマ
タイト粒子がコバルトフエライト粒子に相変換す
る模様、即ち、弱磁性体中における強磁性体やフ
エリ磁性体の生成過程を、非接触、非破壊でその
場で測定できることが分かつた。

以上の実験結果から、物体中のある領域を磁化
量が判別できるように磁化し、その磁化量を測定
することにより、その領域にある任意の磁性体量
を非接触、非破壊で測定できることが分かつた。

つぎに、本発明に用いられる磁性体量を求める
方法について説明する。第１図は、試料中の磁性
体量の面分布を求める手順を示したものである。
第１図において、１は磁化器、２は磁化量検出
器、３は試料中の磁性体層を示し、４は磁化され
た領域を示す。

第１図において、１の磁化器は永久磁石、電磁
石等の磁石により、又は、コイルに電流を通すこ
とにより磁界をつくり、磁性体を磁化させるもの
である。２の磁化量検出器は、磁性体の磁化によ
つて生ずる磁界の測定や電磁誘導法により磁性体
の磁化量を測定するものである。

本測定方法においては、以下の手順で試料中の
磁性体量の分布が求まる。まず、第１図ａに示す
ように試料の任意の領域を磁化器１により磁化
し、ｂに示すようにその磁化した磁化量を磁化量
検出器２により測定する。次にｃに示すように別
の領域を磁化器１により磁化し、その磁化した磁
化量をｄに示すように磁化量検出器２により測定
する。これを繰り返す。あらかじめ、第４図に示
すような対象とする磁性体量と磁化量の関係を調
べておけば、磁化量測定から対象とする磁性体量
の面分布が求まる。

磁性体量の面分布を求める場合、磁化器１によ
り磁化される領域の面積と磁化量検出器２により
測定される領域の面積は同一であること、即ち、
磁化器１と磁化検出器２との面積が等しいことが
望ましい。磁化器１の面積が磁化量検出器２の面
積より大きいと、磁化した磁性体量が過小評価す
るし、磁化器１の面積が磁化量測定器２の面積よ
り小さいと、別の磁化した領域の磁性体量も検出
するので、磁性体量の面分布を精度良く求めるこ
とが出来ない。

上記測定方法を実施する場合の装置の一例を第
８図に示す。

第８図において、１はコイルの磁化器、７は検
出コイル、８はコイルホルダー、９は加振器、１
６は磁化器と検出コイルの回転装置、１７はｙ方
向移動装置、１８はｘ方向移動装置、１９は支
柱、２０は制御器を示す。

本装置を試料の上に設置し、ｙ方向移動装置１
７及びｘ方向移動装置１８を制御器２０により駆
動し、試料の任意の位置に移動させる。先ず、磁
化器１のコイルに電流を流し試料を磁化量が判別
できるように磁化する。次にコイルの電流を切つ
た後、回転装置１６により磁化器１の位置に検出
コイル７を移動させる。加振器９により検出コイ
ル７をｘ方向に振動させて磁性体量を測定する。
次に、ｘ、ｙ方向移動装置１７，１８により別の
位置に回転装置１６を移動させ、磁化、磁化量測
定の工程を繰り返す。これらの制御、測定、デー
タ処理はマイコンにより自動的に行なわれる。
又、磁化器１のコイルの大きさと検出コイル７の
大きさは同一とする、本装置によれば、このよう
にして、試料中の磁性体量の面分布を非破壊で測
定することができる。

装置の別の例を第９図に示す。

本装置において、複数個の磁化器コイル１と検
出コイル７を同一の大きさにして回転装置１６に
つけたもので、第８図に示したようなｘ、ｙ方向
移動装置１７，１８により試料の任意の位置に移
動した後、２つの磁化器１のコイルに電流を流
し、２つの領域を同時に磁化量が判別できるよう
に磁化する。その後、電流を切り、回転装置１６
により磁化器１の位置に検出コイル７を移動さ
せ、加振器９により検出コイル７を振動させて２
つの領域の磁化量を同時に測定する。

本装置によれば、２つの領域を同時に測定する
ことが出来、より効率的に磁性体量を面分布を求
めることが出来る。更に、磁化器と検出コイルの
数を増やせば、より測定効率は向上する。

装置の別の例を第１０図に示す。

本装置を第８図に示した磁化器、検出コイル、
回転装置を替わりに用いる。本装置においては、
磁化器１の磁化領域と検出コイル７の測定領域と
を同一にし、回転装置１６を不要にした。

本装置をｘ、ｙ移動装置１７，１８により試料
の任意の位置に移動し、ある領域を磁化器１のコ
イルに電流を流して磁化量が判別出来るように磁
化する。次に、コイルの電流を切つた後、磁化器
コイルと同一サイズの検出コイル７を加振させて
磁化量を測定する。次に、別の領域を移動させ、
磁化、磁化量測定の工程を繰り返す。このように
して、より簡単な装置で磁性体量の面分布を求め
ることが出来る。

又、本装置を試料の任意の位置に設置し、その
領域を磁化量が判別出来るように磁化し、その磁
化量を測定し、又、別の位置に本装置を設置し、
その領域を磁化量が判別出来るように磁化し、そ
の磁化量を測定し、という工程を繰り返すことに
よつても、磁性体量の面分布を求めることが出来
る。

こうして、上記の測定方法により試料中の磁性
体量の面分布を非接触、非破壊で求めることがで
きる。

本発明に用いられる他の磁性体量の測定方法を
第１１図により説明する。

上記第１の測定方法では、ある領域を磁化し、
磁化量測定後別の領域を磁化しその磁化量を測定
するが、第５図に示したようにある領域の磁化量
測定の際、前に磁化した磁性体により磁化測定量
が影響され、磁化量面分布、即ち、磁性体量面分
布測定の精度が悪くなるため、本測定方法では、
磁化量測定後、磁化した部分を消磁することによ
り測定精度を向上させた。

第１１図において、２１の消磁器は、永久磁
石、電磁石の磁界により、又は、コイルに電流を
通すことにより、磁性体を消磁させるものであ
る。

本測定方法においては、以下の手順で試料中の
磁性体量の面分布がより精度よく求まる。ａに示
すように試料の任意の領域を磁化器１により磁化
し、ｂに示すような磁化量検出器２による磁化量
測定の後、ｃに示すように消磁器２１により、磁
化した磁性体を消磁する。次に、ｄ，ｅ，ｆに示
すように別の領域で磁化、磁化量測定、消磁の工
程を繰り返す。

こうして、試料中の磁性体量の面分布を実施例
１より高精度に求めることができる。

更に高精度に試料中の磁化量の面分布を測定す
るには、第１２図に示すような磁化器を用いれば
よい。これは、通常の磁化器の回りに複数個の消
磁器を設置し、任意の領域の限られた部分だけを
磁化させるものである。即ち、任意の領域を磁化
させるとその回りの領域も多少磁化されるので、
消磁器を磁化器の回りに設置し、磁化と同時に任
意の領域の回りの領域の磁化を消磁させるもので
ある。

これにより、試料中の磁化量面分布の測定精度
は更に向上する。

第１３図により本発明の一実施例を説明する。

第１３図において、２２は配管、２３は磁性体
皮膜を示す。

本実施例においては、配管中に生成、あるい
は、存在する磁性体皮膜の厚さ分布を非接触、非
破壊で測定するものである。

鉄成分を含む配管内側表面には、腐食により鉄
酸化物の皮膜を生成する。これの主成分はヘマタ
イトであるが、第７図に示すようにフエライト系
の酸化物が時間と共に生成する。このフエライト
系酸化物が生成すると耐食性がよくなることが知
られている。本実施例によれば、配管中に生成す
るフエライト量の面分布、及び、長さ方向の分布
を非破壊、非接触で測定でき、その厚さ分布を測
定できる。

測定方法は、上記の２つの測定方法を適用で
き、それらの測定方法と同様に磁性体量の面分布
を測定する。長さ方向の分布は、磁化器、磁化量
検出器を長さ方向に移動させることにより得られ
る。第１３図において、磁性体量から皮膜厚さの
変換は、測定領域における皮膜の厚さが一定であ
ることを仮定し、磁性体測定量Ｇ、磁化量検出器
面積Ｓ、磁性体の密度ρ（フエライトの場合種類
に依らず５±0.4）を用いて以下のように行なう。

ｄ＝Ｇ／ρS (3) これにより、10μｍ以上の磁性体皮膜の厚さを
精度±10％で非破壊、非接触で測定でき、又、そ
の厚さの面分布、及び、長さ方向の分布も測定で
きる。

フエライトの組成が分かれば、更に高精度で皮
膜厚さ、及び、その分布を測定できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、配管の内側表面に形成された
フエライト系酸化物皮膜の厚さを非破壊、非接触
で測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第８図〜第１２図は、本発明に用いら
れる磁性体量の測定手法を示す図、第２図〜第７
図は、本発明に用いられる磁性体量の測定手法の
原理を示す図、第１３図は本発明の実施例を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配管の内側表面に形成されたフエライト系酸
   化物皮膜の厚さを測定する方法であつて、 前記配管のある領域を配管の外側から磁化する
   工程、該磁化された領域の磁化量を測定する工
   程、の各工程を領域を変えながら繰返して行な
   い、 前記測定された磁化量及び予め求めておいた磁
   化量とフエライト系酸化物量との関係に基づいて
   前記配管の内側表面に形成されたフエライト系酸
   化物の量を求め、 該フエライト系酸化物の量に基づいて前記配管
   の内側表面に形成されたフエライト系酸化物皮膜
   の厚さを求めることを特徴とする配管内面のフエ
   ライト系酸化物皮膜の厚さ測定方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記磁化量
   を測定する工程の後に、前記磁化する工程で磁化
   された領域を消磁する工程を有することを特徴と
   する配管内面のフエライト系酸化物皮膜の厚さ測
   定方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記磁化す
   る工程における磁化する領域と、前記磁化量を測
   定する工程における測定する領域を略等しくした
   ことを特徴とする配管内面のフエライト系酸化物
   皮膜の厚さ測定方法。