JPH076950B2 - Device and method for detecting deterioration of metallic material - Google Patents

Device and method for detecting deterioration of metallic material

Info

Publication number
JPH076950B2
JPH076950B2 JP63228738A JP22873888A JPH076950B2 JP H076950 B2 JPH076950 B2 JP H076950B2 JP 63228738 A JP63228738 A JP 63228738A JP 22873888 A JP22873888 A JP 22873888A JP H076950 B2 JPH076950 B2 JP H076950B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
strain
deterioration
damage
aging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63228738A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0278948A (en
Inventor
正廣 大高
和夫 高久
敏彦 吉村
雄一 石川
邦夫 長谷川
邦夫 榎本
翼 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63228738A priority Critical patent/JPH076950B2/en
Publication of JPH0278948A publication Critical patent/JPH0278948A/en
Publication of JPH076950B2 publication Critical patent/JPH076950B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属材料の損傷や劣化の検査方法及び装置に
係り、特に、原子力プラント及び化学プラントの高温環
境下で使用される含フエライト系ステンレス鋼,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,ひず
み損傷等の検知に好適な測定装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a metal material for damage or deterioration, and particularly to a ferrite-containing system used in a high temperature environment of a nuclear plant or a chemical plant. The present invention relates to a measuring device suitable for detecting high temperature aging embrittlement, strain damage, etc. in an actual machine member made of a metallic material such as stainless steel or low alloy steel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の脆化測定方法の例としては、特開昭54−61981号
公報に記載のような方法がある。ここでは、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フエ
ライト量が5%以上減少したことで判定するとしてあ
る。
As an example of a conventional embrittlement measuring method, there is a method described in JP-A-54-61981. Here, the presence or absence of embrittlement of the austenitic stainless weld metal is determined by the fact that the initial amount of δ-ferrite has decreased by 5% or more.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

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、含フエ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、すでに知
られている。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500℃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℃脆性は、400℃以下の
温度範囲においても長時間使用中に生じうる可能性があ
り、含フエライト系ステンレス鋼の実機部材の高温での
使用には十分の配慮が必要である。
In the above conventional technology, among the metal materials used at high temperature,
In particular, it has been already known that aging embrittlement occurs when used at high temperature for a long time, especially when a ferrite-containing stainless steel is taken as an example. This is due to the precipitation of the σ phase at a relatively high temperature of about 600 ° C or higher. This is because σ embrittlement occurs and so-called 475 ° C embrittlement occurs in the range of 400 ° C to 500 ° C. However, 475 ° C brittleness may occur during long-term use even in the temperature range of 400 ° C or lower, and sufficient consideration must be given to the use of high-temperature ferrite-containing stainless steel actual machine parts at high temperatures.

しかしながら、上記従来技術は、500℃以下の脆化及び
予ひずみがある場合のひずみ時効については配慮されて
おらず、475℃脆性の程度を検出できなかつた。
However, the above-mentioned prior art does not consider strain aging when there is embrittlement at 500 ° C. or less and pre-strain, and the degree of 475 ° C. brittleness cannot be detected.

また、実機溶接部の初期フエライト量は溶接位置で異な
り、ばらつきも大きい。さらに、実機では、溶接箇所が
膨大であるため、全部の溶接部及び機器材料の初期のフ
エライト量を全て監視することは困難である。したがつ
て、従来技術は、初期フエ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
つた。
Further, the initial ferrite amount of the actual welded portion varies depending on the welding position, and the variation is large. Furthermore, in an actual machine, since the number of welding spots is enormous, it is difficult to monitor all the initial amounts of ferrite in all welds and equipment materials. Therefore, the conventional technique has a problem that it cannot be put to practical use in an actual machine because it cannot be applied to a portion where the initial ferrite amount is unknown.

一方、渦流検査法(Eddy Current Test Method以下ECT
という)の例としては、特開昭55−141653号公報記載の
「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ECT値と使用前の被測定体、
あるいはそれと同種材質の材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
が正か負かによつて鉄基合金の劣化状態を判定する方法
を示している。
On the other hand, Eddy Current Test Method (ECT)
There is "a method for determining the state of deterioration of a strong precipitation effect type iron-based alloy" described in JP-A-55-141653.
This conventional example, the ECT value of the measured material and the measured object before use,
Alternatively, a method of judging the deterioration state of the iron-based alloy by comparing the ECT value of the same heat-treated material as the initial heat treatment of the measured object and showing whether the value is positive or negative is shown. There is.

しかし、正負によつて判定するのみであるから、定量的
な測定はできない。また、予ひずみがある場合のひずみ
時効については配慮されていない。
However, quantitative determination cannot be performed because the determination is based only on whether the sign is positive or negative. Moreover, no consideration is given to strain aging when there is prestrain.

本発明の目的は、高温環境下で使用する含フエライト系
ステンレス鋼,低合金鋼等の金属材料の実機部材の脆化
及びひずみ損傷の程度を非破壊的にかつ精度良く検知で
きる方法及び装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of nondestructively and accurately detecting the degree of embrittlement and strain damage of an actual machine member made of a metal material such as a ferritic stainless steel used in a high temperature environment or a low alloy steel. To provide.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記目的は、材料の時効劣化に伴つて変化する材料の磁
気的な特性を測定することにより材料の劣化及びひずみ
損傷の程度を判定することができる。材料の磁気特性を
示す磁気ヒステリシスの形態及び磁気バルクハウゼンノ
イズのレベルが材料の劣化の程とひずみ損傷の程度によ
く対応している。すなわち、この変化から金属材料の劣
化及びひずみ損傷の程度を推定できる。
The above-mentioned object can determine the degree of material deterioration and strain damage by measuring the magnetic characteristics of the material that change with aging deterioration of the material. The form of magnetic hysteresis and the level of magnetic Barkhausen noise indicating the magnetic properties of the material correspond well to the degree of material deterioration and the degree of strain damage. That is, the degree of deterioration and strain damage of the metal material can be estimated from this change.

被測定体を局所領域を効率良く強磁場で励磁するのに、
励磁コイルに超電導コイルを採用することも考えられ
る。
In order to efficiently excite the object to be measured in a local region with a strong magnetic field,
It is also possible to adopt a superconducting coil as the exciting coil.

また、磁界の検出には検出コイルと積分器の代わりに高
精度の磁気測定が可能な超電導量子干渉素子(SQUID)
あるいは半導体のホール素子の磁気センサを用いて行う
こともできる。
In addition, a superconducting quantum interference device (SQUID) that enables highly accurate magnetic measurement instead of a detection coil and integrator for magnetic field detection
Alternatively, a magnetic sensor of a semiconductor Hall element can be used.

金属材料の劣化度や損傷度を推定するには、飽和磁気,
残留磁気,保持力,磁気バルクハウゼンノイズ・レベ
ル,材料データ等のパラメータに重回帰分析等の統計的
なデータ処理を加えることにより高い相関性が得られ
る。
To estimate the degree of deterioration and damage of metallic materials, saturation magnetism,
High correlation can be obtained by adding statistical data processing such as multiple regression analysis to parameters such as remanence, coercive force, magnetic Barkhausen noise level, and material data.

本発明の劣化損傷検出装置は、測定体に励磁コイル等に
より磁場を印加し、それによつて前記測定体に生じた磁
気の変化から劣化や損傷を検出する金属材料の検査装置
において、前記測定体の飽和磁気,残留磁気,保持力,
バルクハウゼンノイズ等の磁気特性を検出する磁気測定
装置と数値解析手法により測定領域の磁界の状態を求め
る演算装置を備え、予め求めておいた飽和磁気,残留磁
気,保持力,バルクハウゼンノイズ等の磁気特性の変化
と金属材料の損傷や劣化との関係のデータベースから材
料のひずみ損傷や劣化の程度を判定する演算装置及び出
力する表示装置とを備えてなり、更に、励磁コイルと磁
気センサをアレー方式とし、最外周部に磁界の均一性を
確保するため、最外周部にダミー励磁コイルを設けるこ
とを特徴とする。この場合に、励磁コイルと磁気センサ
の指向性を直交方向に交互に配置することや、磁気セン
サとして超電導量子干渉素子(SQUID)センサを用い
て、磁気異方性を検出できるSQUIDセンサのピックアッ
プコイル構造とすることが好ましい。
The deterioration damage detection device of the present invention is a metal material inspection device that applies a magnetic field to a measurement object by an excitation coil or the like, and detects deterioration or damage from a change in magnetism caused in the measurement object thereby, wherein the measurement object is Saturation magnetism, remanence, coercive force,
It is equipped with a magnetic measurement device that detects magnetic properties such as Barkhausen noise, and an arithmetic unit that obtains the state of the magnetic field in the measurement region by a numerical analysis method. An arithmetic unit for determining the degree of strain damage or deterioration of a material from a database of the relationship between changes in magnetic characteristics and damage or deterioration of a metal material and a display device for outputting the data are further provided, and further, an exciting coil and a magnetic sensor are arranged in an array. The method is characterized in that a dummy exciting coil is provided in the outermost peripheral portion in order to ensure the uniformity of the magnetic field in the outermost peripheral portion. In this case, the directivity of the excitation coil and the magnetic sensor are alternately arranged in the orthogonal direction, and the superconducting quantum interference device (SQUID) sensor is used as the magnetic sensor to detect the magnetic anisotropy. The structure is preferable.

また、測定体を励磁する励磁コイルと測定体の磁気特性
を検出する磁気センサを一体化することが好ましい。ま
た測定体を励磁する励磁コイルと前記測定体の磁気特性
を検出する磁気センサを測定体を挾んで配置し、測定体
の漏れ磁束を測定し、材料のひずみ損傷や劣化を判定
し、或いは励磁コイルを馬蹄形として測定体の磁気異方
性を検出し、材料のひずみ損傷や劣化を判定することも
有効である。
Further, it is preferable to integrate an exciting coil that excites the measuring body and a magnetic sensor that detects the magnetic characteristics of the measuring body. In addition, an exciting coil for exciting the measuring body and a magnetic sensor for detecting the magnetic characteristics of the measuring body are arranged so as to sandwich the measuring body, the leakage magnetic flux of the measuring body is measured, and the strain damage or deterioration of the material is determined, or the excitation is performed. It is also effective to make the coil into a horseshoe shape and detect the magnetic anisotropy of the measurement object to determine strain damage or deterioration of the material.

尚、後者判定方法を採用するなら、磁気異方性を測定す
るため、馬蹄形励磁コイルを回転させ、最大磁気と最小
磁気の方向と値からひずみ損傷や劣化を判定することも
一案である。
If the latter determination method is adopted, in order to measure the magnetic anisotropy, it is also an idea to rotate the horseshoe-shaped excitation coil and determine strain damage or deterioration from the directions and values of the maximum magnetism and the minimum magnetism.

本発明の劣化損傷検出方法は、磁気特性からひずみ損
傷や劣化を判定する方法として、測定されたB−H特性
に対して、あるひずみ量を仮定し、そのひずみ量におけ
る時効のデータベースから測定されたB−H特性に最も
近いB−H特性を選択し、時効時間を決定し、次いでこ
の時効時間を基準に、この時効時間におけるひずみ量の
データベースから測定されたB−H特性に最も近いB−
H特性を選択し、新たにひずみ量を再決定し、ひずみ量
を基準に、同様に上記の方法を繰返し、最終的に収束し
たひずみ量と時効時間を測定体のひずみ損傷や劣化を判
定する方法、または磁気特性からひずみ損傷や劣化を
判定する方法として、測定されたバルクハウゼンノイズ
スペクトルに対して、あるひずみ量を仮定し、そのひず
み量における時効のデータベースから測定されたバルク
ハウゼンノイズスペクトルに最も近いバルクハウゼンノ
イズスペクトルを選択し、時効時間を決定し、次に、こ
の時効時間を基準に、この時効時間におけるひずみ量の
データベースから測定されたバルクハウゼンノイズスペ
クトルに最も近いバルクハウゼンノイズスペクトルを選
択し、新たにひずみ量を再決定し、ひずみ量を基準に、
同様に上記の方法を繰返し、最終的に収束したひずみ量
と時効時間も測定体のひずみ損傷や劣化を判定する方法
を特徴とする。
The deterioration damage detection method of the present invention is a method for determining strain damage or deterioration from magnetic characteristics, assuming a certain strain amount for the measured B-H characteristic, and measuring from a database of aging at that strain amount. B-H characteristic closest to the B-H characteristic determined by selecting the B-H characteristic closest to the B-H characteristic, determining the aging time, and then, based on this aging time, the strain amount database at this aging time. −
Select the H characteristic, re-determine the amount of strain anew, repeat the above method based on the amount of strain, and finally determine the amount of strain and aging time that have converged to determine the strain damage or deterioration of the measurement object. As a method, or as a method of determining strain damage or deterioration from magnetic properties, a certain amount of strain is assumed for the measured Barkhausen noise spectrum, and the Barkhausen noise spectrum measured from the aging database for that strain amount is used. Select the closest Barkhausen noise spectrum, determine the aging time, and then, based on this aging time, find the Barkhausen noise spectrum closest to the Barkhausen noise spectrum measured from the strain amount database at this aging time. Select and re-determine the strain amount anew, based on the strain amount,
Similarly, the above method is repeated, and the finally converged strain amount and aging time are also characterized by determining strain damage and deterioration of the measurement object.

尚、原子炉圧力容器等の壁の磁気特性を測定する場合に
内壁と外壁にそれぞれ励磁コイと磁気センサ走査する駆
動装置を配置し、内壁に励磁コイル,外壁に磁気センサ
あるいは、内壁に磁気センサ,外壁に励磁コイルを配置
することが有効である。配管の磁気特性を測定する場合
に配管内部と配管外部にそれぞれ励磁コイルと磁気セン
サ走査する駆動装置を配置し、配管内部に励磁コイル,
配管外部に磁気センサあるいは、配管内部に磁気セン
サ,配管外部に励磁コイルを配置することが有効であ
る。
When measuring the magnetic characteristics of the wall of a reactor pressure vessel, etc., an exciting coil and a driving device for scanning the magnetic sensor are arranged on the inner wall and the outer wall respectively, and an exciting coil is provided on the inner wall, a magnetic sensor is provided on the outer wall, or a magnetic sensor is provided on the inner wall. , It is effective to place the exciting coil on the outer wall. When measuring the magnetic characteristics of the pipe, an exciting coil and a driving device for scanning the magnetic sensor are arranged inside and outside the pipe, and the exciting coil is placed inside the pipe.
It is effective to dispose a magnetic sensor outside the pipe, a magnetic sensor inside the pipe, and an exciting coil outside the pipe.

更に測定された測定体の損傷と劣化のデータ及び測定体
の機器のデータベースより、将来における測定体の損傷
や劣化の進行を劣化のデータベースから予測する機能を
持たせることや、測定体の損傷や劣化の状態を表示する
表示装置の画面を複数に分割し、測定条件や測定した磁
気特性の表示,測定体の機器の使用環境や材質データ,
判定した損傷や劣化のデータ、及び将来の機器の損傷劣
化の進行予測等を表示し、必要に応じてマウスやキーボ
ード等でデータの入力,修正でき、判定や演算を再修正
できる機能部を具備することも有効である。
Furthermore, from the measured damage and deterioration data of the measured body and the database of the equipment of the measured body, it is possible to provide a function of predicting the future progress of the damage and deterioration of the measured body from the deterioration database, and the damage and deterioration of the measured body. The screen of the display device that displays the deterioration status is divided into multiple parts, and the measurement conditions and measured magnetic properties are displayed, the operating environment and material data of the equipment of the measuring object,
Equipped with a functional unit that displays judged damage and deterioration data, future damage damage and deterioration progress prediction, etc., can input and correct data with a mouse, keyboard, etc. as necessary, and can re-correct judgment and calculation It is also effective to do.

尚、本願明細書において「時効」とは、金属材料がある
温度において、時間の経過に伴なって現われる現象をい
う。室温で起こるものを室温時効或いは自然時効とい
い、加熱によって起こるものを高温時効或いは人工時効
という(以上、岩波理化学辞典より要旨引用。)また本
願明細書において時効時間とは、ある温度で時効に要し
た時間をいい、また時効脆化とは、時効により金属材料
が脆化する現象を意味する。
In the specification of the application, "aging" refers to a phenomenon that occurs over time at a certain temperature of a metal material. What occurs at room temperature is called room temperature aging or natural aging, and what occurs by heating is called high temperature aging or artificial aging (above, quoted from Iwanami Physics and Chemistry Dictionary). In the present specification, aging time means aging at a certain temperature. It means the time required, and the term "aging embrittlement" means a phenomenon in which a metal material becomes embrittled by aging.

〔作用〕[Action]

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、強度が低下する。含フエライト系ステン
レス鋼の475℃熱処理を施した時効材のシヤルピー衝撃
試験結果をみると高温時効の熱処理時間の増加に伴い強
度が低下することがわかる。
When a metal material is used for a long time in a high temperature environment, the internal structure of the metal material changes, and the strength of the metal material decreases. The Sharpy impact test results of the aging material of the ferritic stainless steel containing 475 ° C heat treatment show that the strength decreases as the heat treatment time of high temperature aging increases.

発明者らは、含フエライト系ステンレス鋼等の金属材料
の高温加熱による脆化について種々検討した結果、高温
時効に伴い、金属組織の粒界に他の相が析出したり、炭
化物やS,Pが偏析することにより、硬さや衝撃強度等の
機械的性質の他に電気抵抗率ρや透磁率μなどの電磁気
的特性も変化することがわかつた。特に、材料の高温時
効脆化と磁気特性の変化とがよく対応することを見出し
た。受入れ材と高温熱処理材の磁気ヒステリシスの測定
結果では、被測定体は脆化の程度により磁気ヒステリシ
スループの面積(磁気ヒステリシスロス)、残留磁気や
保磁力等に変化が生じている。また、金属材料を励磁す
る際に発生する磁気バルクハウゼンノイズを測定する
と、受入れ材と高温熱処理材とで磁気バルクハウゼンノ
イズ・レベルの成分に違いがみられる。
As a result of various studies on the brittleness of metallic materials such as ferrite-containing stainless steel by high temperature heating, the inventors have found that other phases are precipitated in the grain boundaries of the metal structure, carbides, S, and P due to high temperature aging. It has been found that the segregation of γ changes not only mechanical properties such as hardness and impact strength, but also electromagnetic properties such as electrical resistivity ρ and magnetic permeability μ. In particular, it has been found that the high temperature aging embrittlement of the material and the change of the magnetic property correspond well. According to the measurement results of the magnetic hysteresis of the receiving material and the high temperature heat-treated material, the area of the magnetic hysteresis loop (magnetic hysteresis loss), the residual magnetism, the coercive force, and the like change depending on the degree of embrittlement of the measured object. In addition, when measuring the magnetic Barkhausen noise generated when a metal material is excited, there is a difference in the components of the magnetic Barkhausen noise level between the receiving material and the high temperature heat-treated material.

また、含フエ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磁気特性が変化する。さらに、予
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磁気特性の変化が得られた。
Further, when a plastic strain due to working is applied to a metal material such as a ferritic stainless steel or a low alloy steel, the magnetic characteristics of the material change depending on the plastic strain amount. Furthermore, when pre-strained material was aged, the change in magnetic properties corresponding to the degree of strain aging was also obtained.

すなわち、このような現象を利用すれば、含フエライト
系ステンレス鋼や低合金鋼等の金属材料の加工ひずみや
時効脆化の進行程度を精度良く検知することができる。
That is, by utilizing such a phenomenon, it is possible to accurately detect the progress of working strain and aging embrittlement of metal materials such as ferritic stainless steel and low alloy steel.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の原理となる測定体1の金属材料のひずみ損傷及
び時効劣化と磁気特性との関係を図面を用いて説明す
る。
The relationship between strain damage and aging deterioration of the metallic material of the measuring body 1 and the magnetic characteristics, which is the principle of the present invention, will be described with reference to the drawings.

第20図は、2相ステンレス鋼について塑性ひずみを与え
たときの磁気ヒステリシスループを示したものである。
塑性ひずみεp=0%とεp=2%を比較すると、塑性
ひずみにより磁気ヒステリシスループの形状が変化し、
最大磁束密度と残留磁束密度に増加が認められる。しか
し、保磁力は、ほとんど変化していない。
FIG. 20 shows a magnetic hysteresis loop when a plastic strain is applied to a duplex stainless steel.
When plastic strain εp = 0% and εp = 2% are compared, the plastic hysteresis changes the shape of the magnetic hysteresis loop,
Increases in maximum magnetic flux density and residual magnetic flux density are observed. However, the coercive force has hardly changed.

第21図は、2相ステンレス鋼CF3M材とCF8M材における塑
性ひずみ量による残留磁束密度の変化を示したものであ
る。図より塑性ひずみの増加に伴い、残留磁束密度は、
急激に増加するが、塑性ひずみが大になるに従い残留磁
束密度は飽和する傾向におる。CF3M材とCF8M材では、塑
性ひずみ量による残留磁束密度の変化の傾向は同じであ
るが、その絶対値には多少違いがある。
FIG. 21 shows changes in residual magnetic flux density depending on the amount of plastic strain in the duplex stainless steel CF3M and CF8M materials. From the figure, as the plastic strain increases, the residual magnetic flux density becomes
Although it increases rapidly, the residual magnetic flux density tends to saturate as the plastic strain increases. The CF3M and CF8M materials have the same tendency of change in residual magnetic flux density due to the amount of plastic strain, but their absolute values are slightly different.

第22図は、上記の材料について塑性ひずみ量と保磁力の
関係を示したものである。図より塑性ひずみ量に無関係
に保磁力は、ほぼ一定の値を示す。すなわち、塑性ひず
みは、保磁力に影響しない。
FIG. 22 shows the relationship between the amount of plastic strain and the coercive force of the above materials. From the figure, the coercive force shows an almost constant value regardless of the amount of plastic strain. That is, plastic strain does not affect the coercive force.

第23図は、上記の材料について塑性ひずみ量と最大磁束
材料密度の関係を示したものである。図より、塑性ひず
みを与えることにより最大磁束密度に僅かの増加が見ら
れるが、最大磁束密度は、塑性ひずみ量によらずほぼ一
定の値を示す。
FIG. 23 shows the relationship between the amount of plastic strain and the maximum magnetic flux material density for the above materials. From the figure, a slight increase in the maximum magnetic flux density can be seen by giving plastic strain, but the maximum magnetic flux density shows a substantially constant value regardless of the plastic strain amount.

第24図は、金属材料に塑性ひずみを与えたときの塑性ひ
ずみ印加方向と平行な方向の磁気特性(B−H特性)と
直交方向の磁気特性(B−H特性)を示したものであ
る、塑性変形により材料中の磁区が塑性ひずみ方向に揃
い、平行な方向と直交方向に磁気の異方性が生じる。こ
のため、塑性ひずみと平行な方向のB−H特性(Bε
p)に対して直交方向のB−H特性(B⊥εp)は、減
少する。
FIG. 24 shows the magnetic characteristics (B-H characteristics) in the direction parallel to the plastic strain application direction and the magnetic characteristics (B-H characteristics) in the orthogonal direction when the plastic strain is applied to the metal material. Due to plastic deformation, magnetic domains in the material are aligned in the plastic strain direction, and magnetic anisotropy occurs in the parallel and orthogonal directions. Therefore, the BH characteristic (Bε in the direction parallel to the plastic strain
The B-H characteristic (B⊥εp) in the direction orthogonal to p) decreases.

第25図は、磁気異方性のデータを最大磁束密度Bp及び残
留磁束密度Brとひずみ量εとの関係で整理したものであ
る。即ち、塑性ひずみと平行な方向と直交する方向の磁
気特性からひずみ状態が判定できる。
FIG. 25 shows magnetic anisotropy data organized by the relationship between the maximum magnetic flux density Bp, the residual magnetic flux density Br, and the strain amount ε. That is, the strain state can be determined from the magnetic characteristics in the direction orthogonal to the direction parallel to the plastic strain.

これらの特性をデータベースとして、金属材料のひずみ
損傷を判定することができる。
Using these characteristics as a database, strain damage of metallic materials can be determined.

次に金属材料の時効劣化と磁気の関係を図面に基づいて
説明する。
Next, the relationship between the aging deterioration of a metal material and magnetism will be described with reference to the drawings.

第26図は、2相ステンレス鋼の時効に伴うシヤルピー吸
収エネルギーの変化を示したものである。時効時間の増
加に伴いシヤルピー吸収エネルギーが小さくなる。そこ
で、この変化を非破壊で測定するために、時効と磁気特
性の関係を調べた。その一例を第27図に示す。処女材の
磁気ヒステリシスループに対して時効材の磁気ヒステリ
シスループでは、最大磁束密度は殆ど変らないが、残留
磁束密度,保磁力と磁気ヒステリシスループ面積が増加
していることがわかる。
FIG. 26 shows the change in shear energy absorbed by aging of duplex stainless steel. As the aging time increases, the Charpy absorbed energy decreases. Therefore, in order to measure this change nondestructively, the relationship between aging and magnetic properties was investigated. One example is shown in FIG. It can be seen that the maximum magnetic flux density is almost unchanged in the magnetic hysteresis loop of the aging material as compared with the magnetic hysteresis loop of the virgin material, but the residual magnetic flux density, coercive force and magnetic hysteresis loop area are increased.

次に、塑性ひずみεp=2%を与えた場合の2相ステン
レス鋼材の処女材及び時効材の磁気特性(B−H特性)
の一例を第42図に示す。塑性ひずみεp=0%と2%の
処女材を比較すると、塑性ひずみにより磁気ヒステリシ
スループの形状が変化し、最大磁束密度と残留磁束密度
に増加が認められる。しかし、保磁力は、ほとんど変化
していない。この塑性ひずみεp=2%材を時効する
と、第27図と同様に、時効により磁気ヒステリシスルー
プの形状に変化が認められ、磁気ヒステリシスループ面
積、残留磁束密度及び保持力が増加している。しかし、
最大磁束密度は、ほとんど変化していない。このことか
ら塑性ひずみによる磁気特性への影響と時効による磁気
特性への影響とは、別のメカニズムによると考えられ
る。すなわち、塑性変形により磁区が塑性ひずみ方向に
異方性を持つために透磁率が増大し、最大磁束密度が増
加する。また、時効では、磁性を持つフエライト相内に
α′相やG相などの析出するために磁区の回転モーメン
トは増加し、残留磁束密度や保持力が増加するものと考
える。
Next, the magnetic characteristics (BH characteristics) of the virgin material and the aged material of the duplex stainless steel material when the plastic strain εp = 2% is given.
An example is shown in FIG. When the virgin materials with plastic strain εp = 0% and 2% are compared, the shape of the magnetic hysteresis loop changes due to the plastic strain, and the maximum magnetic flux density and the residual magnetic flux density increase. However, the coercive force has hardly changed. When this plastic strain εp = 2% material is aged, a change in the shape of the magnetic hysteresis loop is recognized by aging, and the magnetic hysteresis loop area, the residual magnetic flux density and the coercive force are increased, as in FIG. 27. But,
The maximum magnetic flux density has hardly changed. From this, it is considered that the effect of plastic strain on the magnetic properties and the effect of aging on the magnetic properties are due to different mechanisms. That is, since magnetic domains have anisotropy in the plastic strain direction due to plastic deformation, the magnetic permeability increases and the maximum magnetic flux density increases. In addition, it is considered that during aging, the rotational moment of the magnetic domain increases due to the precipitation of α'phase and G phase in the ferrite phase having magnetism, and the residual magnetic flux density and coercive force also increase.

塑性ひずみによる保磁力の変化を第28図に示す、処女材
では、保磁力は塑性ひずみに無関係で一定である。時効
材では、塑性ひずみに増加に伴い保磁力は増加するが、
飽和する傾向にある。また、時効時間が大きいほど、こ
の傾向は大きい。
Fig. 28 shows the change in coercive force due to plastic strain. In the virgin material, the coercive force is constant regardless of plastic strain. In the aged material, the coercive force increases as the plastic strain increases,
Tends to saturate. Also, the greater the aging time, the greater this tendency.

第28図のデータを時効時間で整理したものを第29図に示
す。図より、処女材では、保磁力は、塑性ひずみ量に無
関係にほぼ一定であるが、時効時間の対数に対しては、
ほぼ直線的に増加する傾向を示した。塑性ひずみεp=
0.2%以下では、塑性ひずみの影響は見られない。塑性
ひずみεp=0.2%から2%の範囲では、塑性ひずみが
大きいほど、保磁力の変化が大きくなる傾向を示した。
さらに、塑性ひずみεp=2%以上では、塑性ひずみの
影響が飽和する傾向にあつた。
Figure 29 shows the data in Figure 28 arranged by aging time. From the figure, in the virgin material, the coercive force is almost constant regardless of the amount of plastic strain, but with respect to the logarithm of the aging time,
It showed a tendency to increase almost linearly. Plastic strain εp =
Below 0.2%, the effect of plastic strain is not observed. In the range of plastic strain εp = 0.2% to 2%, the larger the plastic strain, the larger the change in coercive force.
Further, when the plastic strain εp = 2% or more, the influence of the plastic strain tends to be saturated.

塑性ひずみによる残留磁束密度の変化を第30図に示す。
塑性ひずみに増加に伴い残留磁束密度は増加するが、飽
和する傾向にある。また、時効時間が大きいほど、この
傾向は大きい。
Figure 30 shows the change in residual magnetic flux density due to plastic strain.
The residual magnetic flux density increases with increasing plastic strain, but tends to saturate. Also, the greater the aging time, the greater this tendency.

第30図のデータを時効時間で整理したものを、第31図に
示す。図より、時効時間の対数に対して残留磁束密度
は、ほぼ直線的に増加する傾向を示した。また、塑性ひ
ずみ量が大きいほど、残留磁束密度が大きく現われた。
Figure 31 shows the data in Figure 30 arranged by aging time. The figure shows that the residual magnetic flux density tends to increase almost linearly with the logarithm of the aging time. The larger the amount of plastic strain, the larger the residual magnetic flux density.

塑性ひずみによる最大磁束密度の変化を第32図に示す。
最大磁束密度は、塑性ひずみを与えることにより急激に
増加するが、塑性ひずみ量には無関係にほぼ一定の値を
示した。塑性ひずみεp=0%材に対して塑性ひずみを
負荷した試験片では、最大磁束密度が約50%増加した。
また、時効による最大磁束密度の変化は、ほとんど見ら
れなかつた。
Figure 32 shows the change in the maximum magnetic flux density due to plastic strain.
The maximum magnetic flux density increased sharply by applying plastic strain, but showed a constant value regardless of the amount of plastic strain. Plastic strain εp = 0% In the test piece in which plastic strain was applied to the material, the maximum magnetic flux density increased by about 50%.
Moreover, almost no change in the maximum magnetic flux density due to aging was observed.

第32図のデータを時効時間で整理したものを第33図に示
す。時効時間により最大磁束密度が変らないことが分か
る。
Figure 33 shows the data in Figure 32 arranged by aging time. It can be seen that the maximum magnetic flux density does not change depending on the aging time.

第34図は、低合金鋼について塑性ひずみを与えたときの
磁気ヒステリシスループを示したものである。塑性ひず
みεp=0%とεp=4%を比較すると、塑性ひずみに
より磁気ヒステリシスループの形状が変化し、保磁力と
残留磁束密度に増加が認められる。しかし、最大磁束密
度は、ほとんど変化していない。
FIG. 34 shows a magnetic hysteresis loop when low strain alloy steel is subjected to plastic strain. When plastic strain εp = 0% and εp = 4% are compared, the shape of the magnetic hysteresis loop changes due to plastic strain, and increases in coercive force and residual magnetic flux density are observed. However, the maximum magnetic flux density has hardly changed.

本発明の動作原理を第34図を用いて説明する。The operation principle of the present invention will be described with reference to FIG.

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、強度が低下する。第34図に含フエライト
系ステンレス鋼の475℃熱処理を施した時効材のシヤル
ピー衝撃試験結果を示す。高温時効の熱処理時間の増加
に伴い強度が低下している。
When a metal material is used for a long time in a high temperature environment, the internal structure of the metal material changes, and the strength of the metal material decreases. Figure 34 shows the results of the Sharpy impact test of aging-treated stainless steel containing ferritic stainless steel at 475 ° C. The strength decreases as the heat treatment time for high temperature aging increases.

発明者らは、含フエライト系ステンレス鋼等の金属材料
の高温加熱による脆化について種々検討した結果、高温
時効に伴い、金属組織の粒界に他の相が析出したり、炭
化物やS,Pが偏析することにより、硬さや衝撃強度等の
機械的性質の他に電気抵抗率ρや透磁率μなどの電磁気
的特性も変化することがわかつた。特に、材料の高温時
効脆化と磁気特性の変化とがよく対応することを見出し
た。受入れ材と高温熱処理材の磁気ヒステリシスの測定
結果では、被測定体は脆化の程度により磁気ヒステリシ
スループの面積(磁気ヒステリシスロス)、残留磁気や
保磁力等に変化が生じている。また、金属材料を励磁す
る際に発生する磁気バルクハウゼンノイズを測定する
と、受入れ材と高温熱処理材とで磁気バルクハウゼンノ
イズ・レベルの成分に違いがみられる。
As a result of various studies on the brittleness of metallic materials such as ferrite-containing stainless steel by high temperature heating, the inventors have found that other phases are precipitated in the grain boundaries of the metal structure, carbides, S, and P due to high temperature aging. It has been found that the segregation of γ changes not only mechanical properties such as hardness and impact strength, but also electromagnetic properties such as electrical resistivity ρ and magnetic permeability μ. In particular, it has been found that the high temperature aging embrittlement of the material and the change of the magnetic property correspond well. According to the measurement results of the magnetic hysteresis of the receiving material and the high temperature heat-treated material, the area of the magnetic hysteresis loop (magnetic hysteresis loss), the residual magnetism, the coercive force, and the like change depending on the degree of embrittlement of the measured object. In addition, when measuring the magnetic Barkhausen noise generated when a metal material is excited, there is a difference in the components of the magnetic Barkhausen noise level between the receiving material and the high temperature heat-treated material.

また、含フエ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磁気特性が変化する。さらに、予
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磁気特性の変化が得られた。
Further, when a plastic strain due to working is applied to a metal material such as a ferritic stainless steel or a low alloy steel, the magnetic characteristics of the material change depending on the plastic strain amount. Furthermore, when pre-strained material was aged, the change in magnetic properties corresponding to the degree of strain aging was also obtained.

すなわち、このような現象を利用すれば、含フエライト
系ステンレス鋼や低合金鋼等の金属材料の加工ひずみや
時効脆化の進行程度を精度良く検知することができる。
That is, by utilizing such a phenomenon, it is possible to accurately detect the progress of working strain and aging embrittlement of metal materials such as ferritic stainless steel and low alloy steel.

第35図は、低合金鋼における塑性ひずみ量と保磁力の変
化を示したものである。図より塑性ひずみの増加に伴
い、保磁力は、急激に増加するが、塑性ひずみが大にな
るに従い保磁力は飽和する傾向にある。この材料を時効
した場合、保磁力は減少するが、時効時間に無関係に一
定の値になる。
FIG. 35 shows changes in the amount of plastic strain and coercive force in low alloy steel. From the figure, the coercive force rapidly increases with increasing plastic strain, but the coercive force tends to saturate as the plastic strain increases. When this material is aged, the coercive force decreases, but it becomes a constant value regardless of the aging time.

第36図は、低合金鋼における塑性ひずみ量と残留磁束密
度の変化を示したものである。第35図の保磁力と同じ結
果である。
FIG. 36 shows changes in the amount of plastic strain and residual magnetic flux density in low alloy steel. This is the same result as the coercive force in FIG.

第37図は、低合金鋼の時効に伴うシヤルピー吸収エネル
ギーの変化を示したものである。時効時間の増加に伴う
シヤルピー吸収エネルギーの変化は小さい。
FIG. 37 shows the change in the shearpy absorbed energy with aging of low alloy steel. The change in the Charpy absorbed energy with the increase of the aging time is small.

そこで、時効と塑性ひずみ量の変化を非破壊的に測定す
るために、磁気特性の関係を調べた。その一例を第38図
及び第39図に示す。
Therefore, in order to nondestructively measure changes in aging and plastic strain, the relationship between magnetic properties was investigated. One example is shown in FIGS. 38 and 39.

第38図は、時効時間の増加に伴う低合金鋼の保磁力の変
化を示したものである。処女材では、保磁力により塑性
ひずみを判別できる。時効がある場合、塑性ひずみεp
=1%以下は判定可能であるが、塑性ひずみεp=1%
以上では保磁力は、一定値となる。
Fig. 38 shows the change in coercive force of low alloy steel with increasing aging time. In the virgin material, the plastic strain can be identified by the coercive force. If aging, plastic strain εp
= 1% or less can be determined, but plastic strain εp = 1%
With the above, the coercive force becomes a constant value.

第39図は、時効時間の増加に伴う低合金鋼の残留磁束密
度の変化を示したものである。処女材では、残留磁束密
度により塑性ひずみを判別できる。時効がある場合、塑
性ひずみεp=0.2%以下かあるいはεp=0.5%以上か
の判定は可能である。
FIG. 39 shows the change in residual magnetic flux density of low alloy steel with increasing aging time. In the virgin material, the plastic strain can be determined by the residual magnetic flux density. When there is aging, it is possible to judge whether the plastic strain εp = 0.2% or less or εp = 0.5% or more.

このように、2相ステンレス鋼及び低合金鋼において、
塑性ひずみ及び時効と磁気特性の変化には、密接な相関
性が認められた。
Thus, in duplex stainless steels and low alloy steels,
A close correlation was observed between plastic strain and aging and changes in magnetic properties.

次に、本発明のシステムの実施例を図面に用いて説明す
る。
Next, an embodiment of the system of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明による金属材料の劣化検査装置を実施
するためのシステム構成の一例を示したものである。図
において、1は原子力プラント等に用いられる機器ある
いは配管等の測定体である。21は前記測定体1を励磁す
るための励磁コイルで、22は励磁コイル21の磁化装置で
ある。31は前記測定体1の磁気を検出するための磁気セ
ンサで、32は、磁気センサ31のコントローラである。41
は励磁コイル21や磁気センサ31の駆動装置で、42は、駆
動装置41のコントローラである。51は、励磁コントロー
ラ22,磁気センサコントローラ32や駆動コントローラ42
からのデータを入力し、解析する磁気演算装置である。
52は、測定体1の磁気データベースである。61は、磁気
演算装置51で解析したデータを基に測定体の劣化度を判
定する劣化演算装置である。62は、測定体1の磁気と劣
化度の関係を示すデータベースである。71は、測定結果
を出力する表示装置である。
FIG. 1 shows an example of a system configuration for implementing a deterioration inspection apparatus for metallic materials according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a measuring object such as a device or a pipe used in a nuclear power plant or the like. Reference numeral 21 is an exciting coil for exciting the measuring body 1, and 22 is a magnetizing device for the exciting coil 21. Reference numeral 31 is a magnetic sensor for detecting the magnetism of the measuring object 1, and 32 is a controller of the magnetic sensor 31. 41
Is a drive device for the excitation coil 21 and the magnetic sensor 31, and 42 is a controller for the drive device 41. 51 is an excitation controller 22, a magnetic sensor controller 32, and a drive controller 42.
It is a magnetic computing device that inputs and analyzes data from.
52 is a magnetic database of the measuring object 1. Reference numeral 61 is a deterioration calculation device that determines the deterioration degree of the measurement object based on the data analyzed by the magnetic calculation device 51. Reference numeral 62 is a database showing the relationship between the magnetism of the measuring object 1 and the degree of deterioration. 71 is a display device for outputting the measurement result.

本発明のシステムの動作は、先ず、前記測定体1を励磁
コイル21で励磁し、このときの磁気変化を磁気センサ31
で検出する。このセンサ部の実施例の詳細を第2図から
第8図を用いて説明する。
In the operation of the system of the present invention, first, the measuring body 1 is excited by the exciting coil 21, and the magnetic change at this time is detected by the magnetic sensor 31.
Detect with. Details of an embodiment of this sensor unit will be described with reference to FIGS. 2 to 8.

第2図は、同軸構造のコア211内部に励磁コイル210を配
置し、測定体1を励磁する構造のものである。中央のコ
アにはホール素子や検知コイル等の磁気センサ310が配
置してあり、前記測定体1の磁気変化を検出する。
FIG. 2 shows a structure in which the exciting coil 210 is arranged inside the core 211 having the coaxial structure to excite the measuring body 1. A magnetic sensor 310 such as a Hall element or a detection coil is arranged on the central core, and detects a magnetic change of the measuring object 1.

第3図は、第2図の実施例においてホール素子や検知コ
イル等の磁気センサ310を測定体1に対して励磁コイル2
10の反対側に配置したものである。前記測定体1の磁気
変化を漏れ磁束で検出する。
FIG. 3 shows a magnetic sensor 310 such as a Hall element or a detection coil in the embodiment of FIG.
It is located on the opposite side of 10. The magnetic change of the measuring body 1 is detected by the leakage magnetic flux.

第4図及び第5図は、測定体1の磁気異方性を検出する
ためのセンサである。第4図では、馬蹄形のコア212に
励磁コイルを巻きつけ、測定体1を励磁する。この時の
表面での漏れ磁束を磁気センサ310で検出する。第5図
では、第4図の実施例における磁気センサ310を測定体
1に対して励磁コイル210の反対側に配置したものであ
る。前記測定体1の磁気変化を励磁コイル210の反対側
の漏れ磁束から検出する。
4 and 5 show a sensor for detecting the magnetic anisotropy of the measuring body 1. In FIG. 4, an exciting coil is wound around the horseshoe-shaped core 212 to excite the measuring object 1. The magnetic flux on the surface at this time is detected by the magnetic sensor 310. In FIG. 5, the magnetic sensor 310 in the embodiment of FIG. 4 is arranged on the opposite side of the exciting coil 210 with respect to the measuring body 1. The magnetic change of the measuring body 1 is detected from the leakage magnetic flux on the opposite side of the exciting coil 210.

又、測定効率を上げるために、励磁コイル21と磁気セン
サ31をアレー方式とした実施例を第6図及び第7図に示
す。
An embodiment in which the exciting coil 21 and the magnetic sensor 31 are arrayed in order to improve the measurement efficiency is shown in FIGS. 6 and 7.

第6図は、一次元のアレー方式のセンサ部の実施例であ
る。磁気測定方向が互いに直交する励磁コイル213,214
と磁気センサ313,314が一次元に配列されており、最端
部には磁気の拡散による乱れを補正するためのダミー励
磁コイル215がある。このアレー方式のセンサを走査す
ることにより測定体1の磁気特性を高速に検出できる。
FIG. 6 shows an embodiment of a one-dimensional array type sensor unit. Exciting coils 213 and 214 whose magnetic measurement directions are orthogonal to each other
And magnetic sensors 313, 314 are arranged one-dimensionally, and a dummy excitation coil 215 for correcting disturbance due to diffusion of magnetism is provided at the end. By scanning this array type sensor, the magnetic characteristics of the measuring object 1 can be detected at high speed.

第7図は、第6図の一次元のアレー方式のセンサを二次
元に拡張した実施例である。磁気測定方向が互いに直交
する励磁コイル213,214と磁気センサ313,314が二次元に
配列されており、外周部に磁気の拡散による乱れを補正
するためのダミー励磁コイル215がある。この二次元ア
レー方式のセンサを走査することにより測定体1の磁気
特性をさらに高速に検出できる。
FIG. 7 shows an embodiment in which the one-dimensional array type sensor shown in FIG. 6 is expanded two-dimensionally. Exciting coils 213 and 214 and magnetic sensors 313 and 314 whose magnetic measurement directions are orthogonal to each other are two-dimensionally arranged, and a dummy exciting coil 215 for correcting disturbance due to diffusion of magnetism is provided on the outer peripheral portion. By scanning the two-dimensional array type sensor, the magnetic characteristics of the measuring object 1 can be detected at a higher speed.

第8図は、磁気センサに超電導量子干渉素子(SQUID)
センサを利用した実施例である。
Figure 8 shows a magnetic sensor with a superconducting quantum interference device (SQUID).
It is an example using a sensor.

一般に生体検査等に用いられているSQUIDセンサ応用
し、外部磁界を測定できるクライオスツト333の中に液
体Heを注入し、SQUIDセンサ330が動作する温度に保持す
る。SQUIDセンサ330部は、ノイズを遮断する磁気シール
ド334の中にある。磁気信号は、ピツクアツプコイル331
で検出する。ピツクアツプコイル331は、磁気異方性を
検出するため楕円コイルが直交するように配置したもの
で、磁気異方性の差分を検出するようになつている。ま
た、第9図及び第10図は、他のピツクアツプコイルの実
施例である。第9図は、同軸上に二次微分コイルを形成
したものである。磁気分布を高精度に検出できる。第10
図は、微分型コイルを2個以上平行に配列したものであ
り、磁気分布を高精度に検出できる。
By applying a SQUID sensor that is generally used for biological examinations, liquid He is injected into a cryostat 333 that can measure an external magnetic field, and the temperature at which the SQUID sensor 330 operates is maintained. The SQUID sensor 330 section is inside a magnetic shield 334 that blocks noise. Magnetic signal is pick-up coil 331
Detect with. The pick-up coil 331 is arranged such that elliptic coils are orthogonal to each other in order to detect magnetic anisotropy, and is adapted to detect a difference in magnetic anisotropy. 9 and 10 show another embodiment of the pick-up coil. FIG. 9 shows a secondary differential coil formed coaxially. The magnetic distribution can be detected with high accuracy. 10th
In the figure, two or more differential coils are arranged in parallel, and the magnetic distribution can be detected with high accuracy.

第1図における励磁コイル21及び磁気センサ31を走査す
るための駆動装置41の詳細を沸騰水形原子炉に適用した
実施例について第11図から第16図を用いて説明する。
An embodiment in which the driving device 41 for scanning the exciting coil 21 and the magnetic sensor 31 in FIG. 1 is applied to a boiling water reactor will be described with reference to FIGS. 11 to 16.

第11図は、沸騰水形原子炉の断面図である。610は原子
炉圧力容器、611は制御棒、612は制御棒案内管、613は
上部クリツド、614は炉心サポート、615は炉水である。
原子炉圧力容器610の上部にはクレーン617がある。この
クレーン617にケーブル900で駆動装置41aが釣下げられ
てあり、原子炉圧力容器610の炉水中615の内壁に駆動装
置41aが配置されている。駆動装置41aはケーブルで原子
炉圧力容器610の外に配置されたモニター618等に接続さ
れ、遠隔操作で動作する。
FIG. 11 is a sectional view of a boiling water reactor. Reference numeral 610 is a reactor pressure vessel, 611 is a control rod, 612 is a control rod guide tube, 613 is an upper grid, 614 is a core support, and 615 is reactor water.
Above the reactor pressure vessel 610 is a crane 617. The drive device 41a is suspended from the crane 617 by a cable 900, and the drive device 41a is arranged on the inner wall of the reactor water 615 of the reactor pressure vessel 610. The drive unit 41a is connected to a monitor 618 or the like arranged outside the reactor pressure vessel 610 by a cable and operates by remote control.

また、原子炉圧力容器610の外壁に駆動装置41bが配置さ
れて、駆動装置41bは、ケーブル900の代りにレール620
があり、軌道上を移動する。駆動装置41aと41bは遠隔操
作により連動して原子炉圧力容器610の検査をすること
ができる。
In addition, the drive unit 41b is arranged on the outer wall of the reactor pressure vessel 610, and the drive unit 41b uses the rail 620 instead of the cable 900.
And move in orbit. The drive units 41a and 41b can be linked by remote control to inspect the reactor pressure vessel 610.

第12図は、原子炉圧力容器点検X−Y走査型駆動装置の
一例である。駆動装置41は、4本の支柱を持つフレーム
891,原子炉圧力容器610の壁に固定するための吸盤892及
び真空ポンプ893とフレーム891をX軸上に移動するため
のモータ895、ギアボツクス896及び駆動シヤフト898並
びにY軸上に移動するためのモータ897、ギアボツクス
を備えたエアシリンダ899及び駆動シヤフト894からな
り、エアシリンダ899の先端には励磁コイル21及び磁気
センサ31が装備してある。
FIG. 12 is an example of a reactor pressure vessel inspection XY scanning type drive device. The driving device 41 is a frame having four columns.
891, a suction cup 892 for fixing to the wall of the reactor pressure vessel 610, a vacuum pump 893 and a motor 895 for moving the frame 891 on the X axis, a gear box 896 and a drive shaft 898 and for moving on the Y axis. It is composed of a motor 897, an air cylinder 899 having a gear box, and a drive shaft 894. An exciting coil 21 and a magnetic sensor 31 are provided at the tip of the air cylinder 899.

他の実施例として沸騰水形原子炉の配管系に適用した例
について第13図、及び第14図を用いて説明する。
As another example, an example applied to a piping system of a boiling water reactor will be described with reference to FIGS. 13 and 14.

第13図は、原子炉配管系外部点検用駆動装置の一例であ
る。駆動装置41は、2分割可能な固定リング810と配管6
30の周方向に回転可能な回転リング811からなる。固定
リング810には、駆動モータ820、ギヤボツクス821及び
位置検出用エンコーダ827からなる3組の軸方向移動機
構がある。軸方向の移動量は、ローラ824及びエンコー
ダ826で検出し、軸方向移動機構にフイードバツクされ
る。回転リング811は、複数のプーリー825により固定リ
ング810に保持され、周方向の位置検出機能を備えた回
転モータ823で駆動する。回転リング811の一部に励磁シ
ステム2及び磁気センサシステム3が装備したヘツド部
850がある。なお、駆動モータ820,823、エンコーダ826,
827、及びヘツド部850には磁気測定に磁気ノイズが影響
しないように磁気シールドが施されてある。
FIG. 13 is an example of a drive device for external inspection of the reactor piping system. The drive unit 41 includes a fixing ring 810 that can be divided into two and a pipe 6
It consists of a rotating ring 811 that is rotatable in 30 circumferential directions. The fixed ring 810 has three sets of axial movement mechanisms including a drive motor 820, a gear box 821, and a position detection encoder 827. The amount of movement in the axial direction is detected by the roller 824 and the encoder 826, and is fed back to the axial movement mechanism. The rotary ring 811 is held by the fixed ring 810 by a plurality of pulleys 825, and is driven by a rotary motor 823 having a circumferential position detection function. Head part equipped with the excitation system 2 and the magnetic sensor system 3 on a part of the rotary ring 811.
There is 850. Drive motors 820, 823, encoder 826,
827 and the head portion 850 are magnetically shielded so that magnetic noise does not affect the magnetic measurement.

第14図は、原子炉配管系内部点検用駆動装置の一例であ
る。駆動装置41は、配管内を移動するための駆動系とセ
ンサ部を走査する走査系とからなる。
FIG. 14 is an example of a drive device for inspecting the inside of the reactor piping system. The drive device 41 includes a drive system for moving in the pipe and a scanning system for scanning the sensor unit.

駆動系では、ステツピングモータ等910によりタイミン
グベルト922を介して各々の駆動輪に伝達される。装置
の配管内移動を可能とする。
In the drive system, a stepping motor or the like 910 transmits the respective drive wheels via a timing belt 922. Allows the device to be moved within the pipe.

走査系では、ステツピングモータ等925によりプーリー9
24,928とタイミングベルト926を介して、シヤフト923に
伝達される。シヤフト923の先端にある磁気センサ部を
走査する。磁気センサ部は、励磁コイル21と磁気センサ
31からなり、測定に際は、エアシリンダ931等で測定体
に押しつけられる。
In the scanning system, the pulley 9 can be
It is transmitted to the shaft 923 via the 24,928 and the timing belt 926. The magnetic sensor unit at the tip of the shaft 923 is scanned. The magnetic sensor unit includes an exciting coil 21 and a magnetic sensor.
It is composed of 31 and is pressed against the measuring object by the air cylinder 931 or the like at the time of measurement.

尚、第12図から第14図の駆動装置を組合せることにより
第3図及び第5図の測定方法が可能となる。
It should be noted that the measurement method shown in FIGS. 3 and 5 can be realized by combining the driving devices shown in FIGS. 12 to 14.

上記のように、励磁コイル21,磁気センサ31、及び駆動
装置41により、原子力発電プラント等の測定体1の磁気
特性を検出できる。
As described above, the excitation coil 21, the magnetic sensor 31, and the drive device 41 can detect the magnetic characteristics of the measuring object 1 such as a nuclear power plant.

次に、測定方法について2つの実施例について述べる。Next, two examples of the measuring method will be described.

第1の方法は、測定体1の厚さ方向の磁気特性を検出す
るものである。励磁コイルの出力を段階的に上昇させ、
磁束の深さの方向への侵入度を変えて磁気特性の変化を
測定する。深さ方向の情報は、2つの磁気特性データの
差分から求まる。また、励磁コイルの周波数を変化さ
せ、磁場に浸透深さを変えることのより、同様に求める
ことができる。
The first method is to detect the magnetic characteristics of the measuring body 1 in the thickness direction. Increase the output of the exciting coil stepwise,
The degree of penetration of the magnetic flux in the depth direction is changed to measure the change in magnetic characteristics. The information in the depth direction is obtained from the difference between the two magnetic characteristic data. Also, the same can be obtained by changing the frequency of the exciting coil and changing the penetration depth to the magnetic field.

第2の方法は、測定体1の磁気異方性を検出するもので
ある。第4図あるいは第5図の励磁コイルを用いて、測
定体の全角度の磁気特性を測定し、最大感度と最小感度
の方向や、磁気の角度分布から磁気の異方性が判定でき
る。
The second method is to detect the magnetic anisotropy of the measuring object 1. By using the exciting coil shown in FIG. 4 or FIG. 5, the magnetic characteristics at all angles of the measurement object can be measured, and the magnetic anisotropy can be determined from the directions of maximum sensitivity and minimum sensitivity and the angular distribution of magnetism.

第1図において励磁コイル21,磁気センサ31、及び駆動
装置41の測定データは、各々のコントローラ22,32,42を
介して磁気演算装置51に入力される。
In FIG. 1, the measurement data of the exciting coil 21, the magnetic sensor 31, and the driving device 41 are input to the magnetic computing device 51 via the controllers 22, 32 and 42, respectively.

第15図に磁気演算装置51の詳細を示す。FIG. 15 shows the details of the magnetic computing device 51.

測定体1を測定した励磁コイル21,磁気センサ31、及び
駆動装置41のデータは、磁気演算装置51の入力メモリ51
1に取り込まれる。入力メモリ511の測定データは、磁気
データ表示装置512に出力され、測定状態のチエツクを
行う。又、各材料の基本磁気データは、磁気データベー
ス52から取り込まれる。
The data of the exciting coil 21, the magnetic sensor 31, and the driving device 41 that measured the measuring object 1 are stored in the input memory 51 of the magnetic computing device 51.
Captured by 1. The measurement data of the input memory 511 is output to the magnetic data display device 512 to check the measurement state. Further, basic magnetic data of each material is fetched from the magnetic database 52.

測定状態及び測定データのチエツク後、磁界解析演算装
置513により磁場が解析される。解析手法は磁界解析コ
ード514から選択される。
After checking the measurement state and the measurement data, the magnetic field analysis arithmetic unit 513 analyzes the magnetic field. The analysis method is selected from the magnetic field analysis code 514.

磁界の解析の結果から、磁気特性の異方性のデータを分
離する異方性データ処理517と、磁気特性の深さ方向の
データを分離する深さ方向のデータ処理516により、上
記で述べたようにデータ処理される。
From the result of the analysis of the magnetic field, the anisotropic data processing 517 for separating the anisotropic data of the magnetic characteristic and the depth direction data processing 516 for separating the data of the magnetic characteristic in the depth direction are described above. Is processed as follows.

これらのデータは、劣化演算装置に入力される。These data are input to the deterioration calculation device.

第16図に劣化演算装置61の詳細を示す。FIG. 16 shows details of the deterioration calculation device 61.

磁界解析より求めた磁気特性の異方性と深さ方向のデー
タは、それぞれメモリ561,562に取り込まれる。
The anisotropy of magnetic properties and the data in the depth direction obtained by the magnetic field analysis are stored in the memories 561 and 562, respectively.

磁気特性の異方性のデータは、磁気異方性データ前処理
563により劣化判定の前処理が行われ、最も相関性の高
い順にパラメータが選択される。同様に磁気の深さ方向
のデータについても磁気深さデータ前処理564により劣
化判定の前処理が行われ、最も相関性の高い順にパラメ
ータが選択される。これらの劣化パラメータは、劣化判
定演算処理565に取り込まれ、測定体1の劣化度が判定
される。
Magnetic property anisotropy data preprocessed
Pre-processing for deterioration determination is performed by 563, and parameters are selected in the order of highest correlation. Similarly, with respect to the data in the magnetic depth direction, the magnetic depth data preprocessing 564 also performs preprocessing for deterioration determination, and the parameters are selected in the order of highest correlation. These deterioration parameters are taken into the deterioration judgment calculation process 565, and the deterioration degree of the measuring object 1 is judged.

また、劣化判定のデータベースは、第20図から第42図に
示すデータを有している。
Further, the deterioration determination database has the data shown in FIGS. 20 to 42.

劣化判定演算処置565のひずみ時効劣化判定の詳細の一
例を第40図及び第41図を用いて説明する。
An example of details of the strain aging deterioration determination of the deterioration determination calculation procedure 565 will be described with reference to FIGS. 40 and 41.

ある塑性ひずみと時効を受けた材料は、第40図及び第41
図の結果を用いて、塑性ひずみと時効時間を定量的に分
離することができる。例えば、測定された残留磁束密度
Brが450Oeであつたとすると、第48図より塑性ひずみ4
%で時効時間100hr、塑性ひずみ0.5%で時効時間200hr
あるいは塑性ひずみ0.2%で時効時間400hrの種々なケー
スがありうる。ここで、塑性ひずみ4%で時効時間100h
rの場合、保磁力Hcは第49図より37Oeとなる。同様に、
塑性ひずみ0.5%で時効時間200hrの場合、保磁力Hcは43
Oe、塑性ひずみ0.2%で時効時間400hrの場合、保磁力Hc
は54Oeとなる。したがつて、残留磁束密度Brと保磁力Hc
の大きさによつて塑性ひずみと時効時間が分離されるこ
とになる。残留磁束密度と保磁力から2相ステンレス鋼
の塑性ひずみ量と時効時間を判定できる。
Some plastic strained and aged materials are shown in Figures 40 and 41.
Using the results shown in the figure, plastic strain and aging time can be quantitatively separated. For example, the measured residual magnetic flux density
Assuming that Br is 450 Oe, plastic strain 4
% Aging time 100hr, plastic strain 0.5% aging time 200hr
Alternatively, there may be various cases where the plastic strain is 0.2% and the aging time is 400 hours. Here, aging time 100h with 4% plastic strain
In the case of r, the coercive force Hc is 37 Oe from Fig. 49. Similarly,
When the plastic strain is 0.5% and the aging time is 200 hours, the coercive force Hc is 43.
Oe, plastic strain 0.2%, aging time 400hr, coercive force Hc
Is 54 Oe. Therefore, the residual magnetic flux density Br and the coercive force Hc
Depending on the size of the, the plastic strain and the aging time are separated. The amount of plastic strain and aging time of duplex stainless steel can be determined from the residual magnetic flux density and coercive force.

他の判定法の実施例として第17図と第18図の例を示す。Examples of other determination methods are shown in FIGS. 17 and 18.

第17図は、磁気ヒステリシスループの形状からひずみ時
効の劣化度を判定するものである。
FIG. 17 is for judging the degree of deterioration of strain aging from the shape of the magnetic hysteresis loop.

初期ひずみ量を仮定して、そのひずみ量における時効の
程度の中から最も近い磁気ヒステリシスループを見つ
け、時効時間を判定する。
Assuming the initial strain amount, the closest magnetic hysteresis loop is found from the degree of aging at that strain amount, and the aging time is determined.

次に、この時効時間におけるひずみ量の中から最も近い
磁気ヒステリシスループを見つけ、ひずみ量を判定す
る。
Next, the closest magnetic hysteresis loop is found from the strain amounts at this aging time, and the strain amount is determined.

更に、このひずみ量を仮定して、同様の判定を行い、収
束したひずみ量と時効時間を判定する。
Further, assuming this strain amount, the same determination is performed to determine the converged strain amount and aging time.

第18図は、バルクハウゼンノイズスペクトルについて第
17図と同様の判定方法をするものである。
Figure 18 shows the Barkhausen noise spectrum.
The same judgment method as in Fig. 17 is used.

更に、求めたデータから現在の劣化の状態を判定すると
共に、機器のデータベースから使用条件考慮して、例え
ば、第26図,第29図,第30図,第33図あるいは第37図等
をグラフを内挿や外挿することにより、将来の劣化の進
行を予測演算する。
In addition to determining the current state of deterioration from the obtained data and considering the operating conditions from the database of the equipment, for example, graphs of FIG. 26, 29, 30, 33, or 37 are displayed. By predicting the progress of deterioration in the future by interpolating or extrapolating.

このような方法によりひずみ時効を判定と今後の劣化の
進行を推定できる。
With such a method, strain aging can be judged and the progress of future deterioration can be estimated.

第19図に表示装置71の詳細を示す。FIG. 19 shows details of the display device 71.

表示装置71の画面は4分割され、磁気検査測定状態,機
器のデータ,劣化度判定状態及び今後の劣化度進行予測
を表示し、画面の上のマウス72により各々の条件を選
択,修正等ができる。
The screen of the display device 71 is divided into four, and the magnetic inspection measurement status, equipment data, deterioration degree judgment status, and future deterioration degree prediction are displayed, and each condition can be selected and modified with the mouse 72 on the screen. it can.

これらの実施例によれば材料の磁気特性の変化からひず
み時効の程度を高精度に判定できるため材料の劣化評価
を向上させることができる。
According to these examples, the degree of strain aging can be determined with high accuracy from the change in the magnetic properties of the material, so that the deterioration evaluation of the material can be improved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、高温で使用される金属材料の脆化の程
度及び塑性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り、実機
の安全性を高めることができる。
According to the present invention, since the degree of embrittlement and the amount of plastic strain of a metal material used at high temperature can be detected nondestructively and quickly, it becomes possible to prevent damage to the equipment, and the safety of the actual machine. Can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の実施例のシステム構成図、第2図,
第3図,第4図,第5図は、夫々磁気センサ部の詳細を
示す側面図、第6図,第7図は、夫々アレー式磁気セン
サの詳細を示す斜視図、第8図は、磁気センサにSQUID
センサを領した例を示す断面図、第9図,第10図は、夫
々SQUIDセンサのピツクアツプコイルの例を示す斜視
図、第11図は、本発明を原子炉点検装置に応用した場合
の断面模式図、第12図は、第11図の例に用いるX−Y走
査駆動装置の斜視図、第13図は、同じく配管系外部検査
装置の部分斜視図、第14図は、同じく配管系内部検査装
置の側面図、第15図は、磁気演算装置の動作例を示すフ
ロー図、第16図は、劣化演算装置の動作例を示すフロー
図、第17図は、損傷の判定に用いる測定データの関係
図、第18図は劣化の判定に用いる測定データの関係図、
第19図は、表示装置の一例を示す平面図、第20図,第21
図,第22図,第23図,第24図,第25図は、夫々2相ステ
ンレス鋼の塑性ひずみによる磁気特性の変化を示す特性
図、第26図,第27図,第28図,第29図,第30図,第31
図、第32図,第33図は、夫々2相ステンレス鋼のひずみ
時効に関する機械的性質と磁気特性の変化を示す特性
図、第34図,第35図,第36図,第37図,第38図,第39図
は、夫々低合金鋼のひずみ時効に関する機械的性質と磁
気特性の変化を示す特性図、第40図,第41図,第42図
は、夫々ひずみ特性推定法を説明する時効時間に対する
特性図である。 1……原子力プラント等に用いられる機器あるいは配管
等の測定体、21……励磁コイル、22……励磁コントロー
ラ、31……磁気センサ、32……磁気センサコントロー
ラ、41……駆動装置、42……駆動装置コントローラ、51
……磁気演算装置、52……磁気特性データベース、61…
…劣化演算装置、62……測定体1の磁気と劣化度の関係
を示すデータベース、71……表示装置、72……マウス、
210……励磁コイル、211……同軸構造のコア、212……
馬蹄形のコア、213,214……磁気測定方向が互いに直交
する励磁コイル、215……ダミー励磁コイル、310……ホ
ール素子や検知コイル等の磁気センサ、313,314……磁
気測定方向が互いに直交する磁気センサ、330……SQUID
センサ、331……ピツクアツプコイル、332……液体ヘリ
ウム等の冷媒、333……外部磁界を測定できるクライオ
スツト、334……磁気シールド、511……入力メモリ、51
2……磁気データ表示装置、513……磁界解析演算装置、
514……磁界解析コード、516……深さ方向のデータ処
理、517……異方性データ処理、561……異方性のデータ
メモリ、562……深さ方向のデータメモリ、563……磁気
異方性データ前処理、564……磁気深さデータ前処理、5
65……劣化判定演算処置、610……原子炉圧力容器、611
……制御棒、612……制御棒案内管、613……上部グリツ
ド、614……炉心サポート、615……炉水、617……クレ
ーン、618……モニター、620……レール、630……配
管、810……2分割可能な固定リング、810……2分割可
能な固定リング、811……回転リング、820……駆動モー
タ、821……ギヤボツクス、823……位置検出機能を備え
た回転モータ、824……ローラ、825……プーリー、826
……エンコーダ、827……位置検出用エンコーダ、850…
…ヘツド部、891……4本の支柱を持つフレーム、892…
…吸盤、893……真空ポンプ、894……駆動シヤフト、89
5……X軸モータ、896……ギアボツクス、897……Y軸
モータ、898……駆動シヤフト、899……ギアボツクスを
備えたエアシリンダ、900……ケーブル、910……ステツ
ピングモータ等、922……タイミングベルト、923……シ
ヤフト、924……プーリー、925……ステツピングモータ
等、926……タイミングベルト、928……プーリー、931
……エアシリンダ。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG.
FIGS. 3, 4, and 5 are side views showing details of the magnetic sensor unit, FIGS. 6 and 7 are perspective views showing details of the array-type magnetic sensor, and FIG. SQUID for magnetic sensor
Sectional views showing examples of sensors, FIGS. 9 and 10 are perspective views showing examples of pick-up coils of SQUID sensors, and FIG. 11 is a sectional view when the present invention is applied to a reactor inspection device. Schematic diagram, FIG. 12 is a perspective view of the XY scanning drive device used in the example of FIG. 11, FIG. 13 is a partial perspective view of the pipe system external inspection device, and FIG. FIG. 15 is a side view of the inspection device, FIG. 15 is a flow chart showing an operation example of the magnetic calculation device, FIG. 16 is a flow diagram showing an operation example of the deterioration calculation device, and FIG. 17 is measurement data used for judgment of damage. Fig. 18 is a relational diagram of measurement data used for judging deterioration,
FIG. 19 is a plan view showing an example of a display device, FIGS.
Fig. 22, Fig. 23, Fig. 23, Fig. 24, and Fig. 25 are characteristic diagrams showing changes in magnetic properties due to plastic strain of duplex stainless steel, Fig. 26, Fig. 27, Fig. 28, Fig. Figure 29, Figure 30, Figure 31
Figures 32 and 33 are characteristic diagrams showing changes in mechanical properties and magnetic properties related to strain aging of duplex stainless steels, respectively, 34, 35, 36, 37 and 37. 38 and 39 are characteristic diagrams showing changes in mechanical properties and magnetic properties with respect to strain aging of low alloy steels, and FIGS. 40, 41 and 42 explain strain characteristic estimation methods, respectively. It is a characteristic view with respect to aging time. 1 …… Measurement object such as equipment or piping used in nuclear power plants, 21 …… Excitation coil, 22 …… Excitation controller, 31 …… Magnetic sensor, 32 …… Magnetic sensor controller, 41 …… Driving device, 42… ... Drive controller, 51
...... Magnetic computing unit, 52 …… Magnetic property database, 61…
... Deterioration calculation device, 62 ... Database showing relationship between magnetism of measurement object 1 and deterioration degree, 71 ... Display device, 72 ... Mouse,
210 …… Excitation coil, 211 …… Coaxial structure core, 212 ……
Horseshoe-shaped core, 213, 214 ... Exciting coils whose magnetic measuring directions are orthogonal to each other, 215 ... Dummy exciting coil, 310 ... Magnetic sensors such as Hall elements and detection coils, 313, 314 ... Magnetic sensors whose magnetic measuring directions are orthogonal to each other, 330 …… SQUID
Sensor, 331 ... Pickup coil, 332 ... Refrigerant such as liquid helium, 333 ... Cryostat capable of measuring external magnetic field, 334 ... Magnetic shield, 511 ... Input memory, 51
2 ... Magnetic data display device, 513 ... Magnetic field analysis calculation device,
514 ... magnetic field analysis code, 516 ... depth data processing, 517 ... anisotropic data processing, 561 ... anisotropic data memory, 562 ... depth data memory, 563 ... magnetism Anisotropy data preprocessing, 564 ... Magnetic depth data preprocessing, 5
65 ... Deterioration judgment calculation procedure, 610 ... Reactor pressure vessel, 611
...... Control rod, 612 ...... Control rod guide tube, 613 ...... Upper grid, 614 …… Reactor core support, 615 …… Reactor water, 617 …… Crane, 618 …… Monitor, 620 …… Rail, 630 …… Piping , 810 ...... fixable ring that can be split into two, 810 ... fixed ring that can be split into two, 811 ... rotating ring, 820 ... drive motor, 821 ... gear box, 823 ... rotating motor with position detection function, 824 ... Roller, 825 ... Pulley, 826
...... Encoder, 827 ...... Position detection encoder, 850 ...
… Head part, 891 …… Frame with four columns, 892…
… Sucker, 893 …… Vacuum pump, 894 …… Drive shaft, 89
5 …… X-axis motor, 896 …… Gear box, 897 …… Y-axis motor, 898 …… Drive shaft, 899 …… Air cylinder equipped with gear box, 900 …… Cable, 910 …… Stepping motor, etc.922… … Timing belt, 923 …… Shaft, 924 …… Pulley, 925 …… Stepping motor, etc., 926 …… Timing belt, 928 …… Pulley, 931
……Air cylinder.

フロントページの続き (72)発明者 石川 雄一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 長谷川 邦夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 榎本 邦夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 清水 翼 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−277051(JP,A) 特開 昭55−46143(JP,A) 特開 昭60−243526(JP,A) 特開 昭58−60248(JP,A) 特開 昭61−172059(JP,A) 特開 昭59−178356(JP,A) 特開 昭60−147646(JP,A) 実開 昭61−161659(JP,U)Front page continuation (72) Yuichi Ishikawa Yuichi Ishikawa 502 Jintamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Laboratory, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Kunio Enomoto 502 Jinritsu-machi, Institute of Mechanical Research, Tsuchiura-shi, Ibaraki Prefecture, Hiritsu Seisakusho Co., Ltd. Documents JP 61-277051 (JP, A) JP 55-46143 (JP, A) JP 60-243526 (JP, A) JP 58-60248 (JP, A) JP 61- 172059 (JP, A) JP 59-178356 (JP, A) JP 60-147646 (JP, A) Actually opened 61-161659 (JP, U)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定体に励磁コイル等により磁場を印加
し、それによって前記測定体に生じた磁気の変化から劣
化や損傷を検出する金属材料の検査装置において、前記
測定体の飽和磁気、残留磁気、保持力、バルクハウゼン
ノイズ等の磁気特性を検出する磁気測定装置と数値解析
手法により測定領域の磁界の状態を求める演算装置を備
え、予め求めておいた飽和蒸気、残留磁気、保持力、バ
ルクハウゼンノイズ等の磁気特性の変化と金属材料の損
傷や劣化との関係のデータベースから材料のひずみ損傷
や劣化の程度を判定する演算装置及び出力する表示装置
とを備えてなり、励磁コイルと磁気センサをアレー方式
とし、最外周部に磁界の均一性を確保するため、最外周
部にダミー励磁コイルを設けたことを特徴とする金属材
料の劣化損傷検出装置。
1. An inspection apparatus for a metal material, wherein a magnetic field is applied to a measuring body by an exciting coil or the like, and deterioration or damage is detected from a change in magnetism generated in the measuring body thereby, saturation magnetism of the measuring body, residual Magnetic, coercive force, equipped with a magnetic measuring device that detects magnetic properties such as Barkhausen noise, and an arithmetic device that determines the state of the magnetic field in the measurement region by a numerical analysis method. It is equipped with an arithmetic unit for determining the degree of strain damage and deterioration of materials from a database of the relationship between changes in magnetic properties such as Barkhausen noise and damage and deterioration of metal materials, and a display device for outputting, and an exciting coil and a magnetic field. An array type sensor is used, and a dummy excitation coil is provided at the outermost peripheral part to ensure the uniformity of the magnetic field at the outermost peripheral part. .
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、励磁コイ
ルと磁気センサの指向性を直交方向に交互に配置したこ
とを特徴とする金属材料の劣化損傷検出装置。
2. The deterioration detecting device for a metal material according to claim 1, wherein the directivity of the exciting coil and the directivity of the magnetic sensor are alternately arranged in an orthogonal direction.
【請求項3】特許請求の範囲第1項において、磁気セン
サとして超電導量子干渉素子(SQUID)センサを用い
て、磁気異方性を検出できるSQUIDセンサのピックアッ
プコイル構造としたことを特徴とする金属材料の劣化損
傷検出装置。
3. A metal according to claim 1, wherein a superconducting quantum interference device (SQUID) sensor is used as the magnetic sensor to provide a pickup coil structure of the SQUID sensor capable of detecting magnetic anisotropy. Material deterioration and damage detection device.
【請求項4】磁気特性からひずみ損傷や劣化を判定する
方法として、測定されたB−H特性に対して、あるひず
み量を仮定し、そのひずみ量における時効のデータベー
スから測定されたB−H特性に最も近いB−H特性を選
択し、時効時間を決定し、次いでこの時効時間を基準
に、この時効時間におけるひずみ量のデータベースから
測定されたB−H特性に最も近いB−H特性を選択し、
新たにひずみ量を再決定し、ひずみ量を基準に、同様に
上記の方法を繰返し、最終的に収束したひずみ量と時効
時間を測定体のひずみ損傷や劣化を判定することを特徴
とする金属材料の劣化損傷検出方法。
4. A method of determining strain damage or deterioration from magnetic characteristics, assuming a certain strain amount for the measured BH characteristic, and measuring the BH measured from a database of aging at that strain amount. The B-H characteristic closest to the characteristic is selected, the aging time is determined, and then the B-H characteristic closest to the B-H characteristic measured from the strain amount database at this aging time is determined based on this aging time. Selected,
Newly determine the amount of strain, based on the amount of strain, similarly repeat the above method, the finally converged amount of strain and aging time to determine the strain damage and deterioration of the measured metal A method for detecting material deterioration and damage.
【請求項5】磁気特性からひずみ損傷や劣化を判定する
方法として、測定されたバルクハウゼンノイズスペクト
ルに対して、あるひずみ量を仮定し、そのひずみ量にお
ける時効のデータベースから測定されたバルクハウゼン
ノイズスペクトルに最も近いバルクハウゼンノイズスペ
クトルを選択し、時効時間を決定し、次に、この時効時
間を基準に、この時効時間におけるひずみ量のデータベ
ースから測定されたバルクハウゼンノイズスペクトルに
最も近いバルクハウゼンノイズスペクトルを選択し、新
たにひずみ量を再決定し、ひずみ量を基準に、同様に上
記の方法を繰返し、最終的に収束したひずみ量と時効時
間から測定体のひずみ損傷や劣化を判定することを特徴
とする金属材料の劣化損傷検出方法。
5. A Barkhausen noise measured from a database of aging at a certain strain amount assuming a certain strain amount with respect to the measured Barkhausen noise spectrum, as a method for determining strain damage or deterioration from magnetic properties. Select the Barkhausen noise spectrum closest to the spectrum, determine the aging time, and then, based on this aging time, the Barkhausen noise closest to the Barkhausen noise spectrum measured from the strain amount database at this aging time. Select a spectrum, re-determine the strain amount, repeat the above method based on the strain amount, and determine the strain damage or deterioration of the measured object from the finally converged strain amount and aging time. A method for detecting deterioration and damage of a metal material, characterized by:
JP63228738A 1988-09-14 1988-09-14 Device and method for detecting deterioration of metallic material Expired - Fee Related JPH076950B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63228738A JPH076950B2 (en) 1988-09-14 1988-09-14 Device and method for detecting deterioration of metallic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63228738A JPH076950B2 (en) 1988-09-14 1988-09-14 Device and method for detecting deterioration of metallic material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0278948A JPH0278948A (en) 1990-03-19
JPH076950B2 true JPH076950B2 (en) 1995-01-30

Family

ID=16881046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63228738A Expired - Fee Related JPH076950B2 (en) 1988-09-14 1988-09-14 Device and method for detecting deterioration of metallic material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH076950B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10332641A (en) * 1997-06-05 1998-12-18 Shimizu Corp Method for determining plasticization of steel material

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4657193A (en) * 1992-07-02 1994-01-31 Purafil, Inc. Corrosion profiling and diagnostic system
JP3629262B2 (en) * 1993-09-09 2005-03-16 日本原子力研究所 Reactor pressure vessel deterioration verification method and apparatus
JP3648225B2 (en) * 1993-09-09 2005-05-18 日本原子力研究所 Reactor pressure vessel deterioration verification method and apparatus
JP3459506B2 (en) * 1995-11-17 2003-10-20 清水建設株式会社 Method for determining plasticity of steel
JP4277753B2 (en) * 2003-08-13 2009-06-10 株式会社村田製作所 Chip coil for antenna and chip coil antenna
EP3705882A4 (en) 2017-10-30 2021-08-25 Nippon Steel Corporation Device and method for detecting magnetic property changing part of elongated material
CN111344564A (en) * 2017-11-13 2020-06-26 埃克森美孚研究工程公司 Method and system for non-destructive material inspection
CN107860820A (en) * 2017-12-12 2018-03-30 国电锅炉压力容器检验中心 Heat-resisting steel part deterioration appraisal procedure, device and magnetic parameters instrument
JP7338132B2 (en) * 2018-06-01 2023-09-05 富士電機株式会社 Apparatus for evaluating surface stress and/or hardness of magnetic material
SG11202113114RA (en) * 2019-06-14 2021-12-30 Shimadzu Corp Deterioration prediction device for magnetic body and deterioration prediction method for magnetic body

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5546143A (en) * 1978-09-28 1980-03-31 Ono Sokki Co Ltd Measuring method of magnetism anisotropy pattern
JPS5860248A (en) * 1981-10-07 1983-04-09 Hitachi Ltd Life forecast for high temperature apparatus
JPS59178356A (en) * 1983-03-29 1984-10-09 Jeol Ltd Measuring method of distribution of hardness of quenched material
US4588947A (en) * 1983-12-30 1986-05-13 International Business Machines Corporation Integrated miniature DC SQUID susceptometer for measuring properties of very small samples
JPS60243526A (en) * 1984-05-18 1985-12-03 Japanese National Railways<Jnr> Apparatus for measuring axial force of rail
JPS61172059A (en) * 1985-01-28 1986-08-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for nondestructive forecasting of life of turbine
JPS61161659U (en) * 1985-03-28 1986-10-07
JPS61277051A (en) * 1985-05-31 1986-12-08 Sumitomo Metal Ind Ltd Apparatus for measuring magnetic characteristics

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10332641A (en) * 1997-06-05 1998-12-18 Shimizu Corp Method for determining plasticization of steel material

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0278948A (en) 1990-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0308888B1 (en) Method and apparatus for detecting embrittlement of a measuring object
Liu et al. A review of wire rope detection methods, sensors and signal processing techniques
CN101551359B (en) On-line detecting method for three-dimensional force in closed iron magnetic shell
JPH076950B2 (en) Device and method for detecting deterioration of metallic material
Grijalba et al. Non-destructive scanning for applied stress by the continuous magnetic Barkhausen noise method
JPH01245149A (en) Deterioration inspection instrument for metallic material
JP2766929B2 (en) Non-destructive inspection equipment
Krause et al. Micromagnetic techniques
Xie et al. Evaluation of plastic deformation and characterization of electromagnetic properties using pulsed eddy current testing method
Hao et al. Characterization of decarburization of steels using a multifrequency electromagnetic sensor: experiment and modeling
JPH01147360A (en) Method and device for detecting deterioration
Psuj et al. Stress evaluation in non-oriented electrical steel samples by observation of vector magnetic flux under static and rotating field conditions
Psuj et al. Observation of material degradation under fatigue and static loading condition using selected electromagnetic NDT methods
Teng et al. Comprehensive evaluation of damages in ferromagnetic materials based on integrated magnetic detection
JP2713171B2 (en) Metal material deterioration inspection device
JP2938950B2 (en) Deterioration damage detection device for metal materials
JPH01269049A (en) Method of inspecting deterioration of metallic material
JP4109114B2 (en) Detector for nondestructive evaluation of steel structures or components
Stefanita et al. Magnetic nondestructive testing techniques
Yi LIUa et al. Evaluation of Fatigue Damage in 304 Stainless Steel by Measuring Residual Magnetic Field
Chen et al. A novel identification approach for corrosion and gouging of oil and gas pipelines based on low magnetisation level MFL inspection
Zhang et al. Study on stress testing of ferromagnetic materials based on magnetic anisotropy
JPH01119756A (en) Inspecting apparatus for deterioration of metal material
JPS6015020B2 (en) Electromagnetic induction detection device using orthogonal crossed magnetic fields
JPH04125463A (en) Measuring method for change in physical property of metal object

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees