JPS626159A - 浸炭計測用プル−ブ - Google Patents

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、石油化学工業におけるエチレン製造用クラッ
キングチュ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ブキング
チューブとしては、ＡＳＴＭ　　ＨＫ４０（０，４χＣ
−２５χＣｒ−２０χＮｉ）、■Ｐ４５　（０，４５２
Ｇ−２５χＣｒ−３５χＮｌ）、又はＨＰ改良材（ＩＰ
材にＭＯ％　Ｇｌ　、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。

クラッキングチューブは、長期間使用されるうちに、チ
ューブ内面に反応に伴っ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
。またチュ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・冷却を行なうと、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、チューブに破壊が生ずることがあった。

従って、チュ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
量に伴な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０例えば、電磁誘導によりチューブの浸
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６図に示すように
ガウスメータ本体ｌに接続されたホール素子２を内蔵す
るプルーブ３を、被検材であるチューブ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は浸炭深さを正確
に測定するにはいたらない。

一方、磁気誘導法により得られる浸炭深さ測定結果と、
破壊検査による実測結果とを対比すると、ＨＫ４０材・
チューブについては比較的良い対応が得られるものの、
ＨＰ材やＩＰ改良材のチューブでは、測定値のバラツキ
が大きく、信鯨性に乏しがった。

これは、、　ＩＩＰ材や■Ｐ改良材のチューブ４では、
その外表面に生成した脱炭層（その深さはチューブの使
用温度、使用磁気に依存し、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
チューブにあっては、高温下で長時間使用されると、チ
ューブ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５０〜５００μ曙）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。

このためチューブ４の浸炭部５の有無及び深さを測定す
る際には、チューブ４の外表面の脱炭層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
らないと云うのが実情である。従って、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。

そこで、出願人は、脱炭層６をグラインダ処理すること
なく簡易かつ迅速に測定できる技術を既に提案した。即
ち、これは、第７図に示すように、永久磁石７と、この
磁石７のＮ極とＳ極との中間部の磁場内に、磁石７と路
行となるように配置されたホール素子８とを備えたプル
ーブ９を使用するもであって、プルーブ９が浸炭部５に
接近すれば、磁石７の磁場が浸炭部５による影響を受け
て、その磁力線が点線で示すようにホール素子８を斜め
に横切ることを利用し、その時に発生する起電圧でチュ
ーブ４内面の浸炭部５を判断するようにしたものである
。

従って、チューブ４の外表面に脱炭Ｎ６が部分的に存在
するならば、その脱炭層６の影響により磁石７の磁束分
布に変化が住しるが、脱炭層６はチューブ４の外表面の
全域にわたって存在するため、それによって磁石７の磁
場が変化し、磁力線がホール素子８を斜めに横切るよう
なことはない。

つまり、浸炭部５がない限り、ホール素子８を通る磁力
線は、ホール素子８と平行なままであり、ホール素子８
に起電圧を生じることはなく、従って、脱炭層６を浸炭
部５と誤認することはない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような構成のプルーブ９を使用する
場合、浸炭部５が広がりを持っている部分の中央におい
ては、ホール素子８を通る磁力線は、ホール素子８と平
行になり、出力の起電圧が零となるため、その判断がで
きなくなる問題がある。つまり、浸炭部５の両端部では
磁力線がホール素子８に対して斜め方向に横切るため、
ホール素子８の起電圧の出力波形は、第８図に示すよう
になる。しかし、これは第９図に示すように局部的な浸
炭部５が２個所ある場合の出力波形と同じであり、従っ
て、広がりのある浸炭部５がある場合と局部的な２箇所
の浸炭部５がある場合との区別をすることができなかっ
た。

本発明は、このような問題点に鑑み、浸炭部の深さと範
囲を判断し得る新規な浸炭計測用プルーブを提案するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前述のような問題点を解決するための具体的
手段として、磁石と、該磁石の磁場内に配置されたホー
ル素子とを備え、被検材内部の浸炭部による磁力線の変
化によって該浸炭部を計測するようにした浸炭計測用プ
ルーブにおいて、第１磁石の一対の磁極間の中央部に磁
力線と沿うようにホール素子を設けると共に、第１磁石
の一方の磁極の近傍に該一方の磁極と同権の磁極が位置
するように第２６１１石を設け、この第２磁石と被検材
との間に磁気センサを設けたものである。

（作　用） チューブ１６の浸炭部１８の計測に際して、第１ホール
素子１４が浸炭部１８に近接すると、第１磁石１２の磁
力線が第１ホール素子１４に対して斜めに横切り、その
出力として浸炭部１８の深さに相関する起電圧が発生す
る。また浸炭部１Ｂが広がりを有する場合には、その両
端部で第１ホール素子１４が出力を発生する。一方、第
２ホール素子１５を通る磁力線は、第２磁石１３の磁極
が第１磁石１２の磁極と同極であって、浸炭部１８側に
深く入るので、その磁束密度は、浸炭部１８があれば増
大し、起電圧が大となる。従って、これらホール素子１
４．１５の出力より、浸炭部１８の深さのみならず、面
積をも判断できる。

（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ＩＯは、保護
容器１１内に第１及び第２磁石１２．１３と第１及び第
２ホール素子１４．１５とを設けて成る。

第１磁石１２は棒状であって、一対の磁極Ｎ−５が被検
材たるクランキングチューブ１６に近接しかつ長手方向
に位置するように配置されている。第２磁石１３はコ字
状であって、第１磁石１２をチ互−ブ１６と反対側から
取囲むように配置されており、その一対の磁極Ｎ−５は
第１磁石１２の一対の磁極の外方近傍側でチューブ１６
に近接せしめられている。

そして、第１磁石１２の磁極と第２磁石１３の磁極とは
、互いに同極同志が隣合うように設けられている。ホー
ル素子１４．１５は偏平な板状であって、板厚方向の磁
界に対して直角方向に電流を流した時に、その磁界及び
電流に対して直角方向に起電圧が生ずるようになってい
る。第１ホール素子１４は第１磁石１２の一対の磁極Ｎ
−３間の中央部に平行に配置されており、通゛常時に第
１磁石１２の磁力線と沿うようになっている。第２ホー
ル素子１５は磁気センサとしてのものであって、一方の
磁極とチューブ１６との間に設けられており、また磁力
線と直交するようにチューブ１６と平行とされている。

保護容器１１は非磁性材料によって構成されている。

チューブ１６は外表面の全域に脱炭層１７を有し、また
内部に浸炭部１８が発生している。

上記構成のプルーブ１０を用いて、クランキングチュー
ブ１６の浸炭部１８の計測を行なう際には、プルーブ１
０をチューブ１６外表面にあてがい、チューブ１６の軸
心方向及び周方向にプルーブ１０を走査する。

チューブ１６に浸炭部１８がない場合には、第１磁石１
２及び第２磁石１３によって生ずる磁力線は、第１図に
点線で示すように分布する。即ち、第１磁石１２の磁極
Ｎ−５間の中央部では、磁力線は第１磁石１２と略平行
に分布している。従って、第１ホール素子１４を通る磁
力線は略平行であるため、その起電圧の出力は零若しく
は低レベルの一定値を示す。一方、第２ホール素子１５
側では、第２磁石１３の磁極が第１磁石１２の磁極と同
極であるため、第２磁石１３のＮ極から出た磁力線は、
チューブ１６側に大きく迂回してＳ極側に入ることにな
り、第２ホール素子１５に対して直角方向に横切る。し
がもその磁束密度が大であるから、この第２ボール素子
１５の起電圧は大である。従って、これらボール素子１
４．１５の出力によって、浸炭部１８が存在しないこと
が判る。

チューブ１６内部に広がりを有する浸炭部１８が存在す
る場合には、プルーブ１０が接近すると、第１磁石Ｉ２
の磁界が浸炭部１８の高い透磁率の影響を受けて強く引
きつけられるため、第１ホール素子１４を通る磁力線に
傾きが生じる。このため、第１ホール素子１４の出力波
形は、第３図Ｂに示す如く浸炭部１８の両端部において
起電圧が立ち上がったも。

のとなる。

一方、浸炭部１８で磁力線が強く引きつけられると、第
２ホール素子１５を通る磁力線の磁束密度は更に増加す
る。例えば、第２図に示すように浸炭部１８の丁度中央
部にプルーブ１０がある場合を仮定すると、第２磁石１
３のＮ極から出た磁力線は第１磁石１２の影響を受けて
チューブ１６側に迂回する上に、浸炭部１８の高い透磁
率によって強（引きつけられる。従って、磁束密度が非
常に大きくなった状態で浸炭部１８に深く浸入し、第２
図に示すように磁力線は浸炭部１８を集中的に通り、こ
の浸炭部１８から第２　Ｔ１１１石１３のＳ極側に入る
ので、第２ホール素子１５を通る磁力線の磁束密度が更
に大になる。

このため、第２ホール素子１５の起電圧の出力波形は、
第３図Ａに示すように浸炭部１８に対応する部分でレベ
ルが更に上昇する。この場°合、第２ホール素子１５の
磁束密度は、主に浸炭部１８の深さに依存する。しかし
、浸炭部１８は明瞭に際立ってできるものとは限らず、
また同じ深さであってもチューブ１６側全体としての透
磁率は、浸炭部１８の端部側程低（なるので、第２ホー
ル素子１５の出力波形は、第３図Ａの如くなだらかに変
化する。

第３図Ａ−Ｈに示すような出力波形が得られると、第１
ホール素子１４の起電圧の立ち上がりが２箇所あり、そ
の間において第２ホール素子１５の起電圧が所定レベル
以上の値を示す時には、その位置に広がりを持った浸炭
部１８が存在することが判かり、またその浸炭部１８の
面積も判断できる。なお、この場合の浸炭部１８の浸炭
深さは、第１ホール素子１４の起電圧の波高値に相関し
ており、これから浸炭深さを知ることができる。

第２磁石１３は口字状とする他、第４図に示すように棒
状のものを使用しても良い。

また第２ホール素子１５に代えて、第５図に示す如くコ
イル１９を磁気センサとして使用し、これに流れる電流
値の変化で判断するようにしても良い。

磁石１２．１３は中実状でも良いし、角筒状、円筒状等
でも良（、また実施例に示す永久磁石に代えて電磁石を
使用しても良い。

（発明の効果） 本発明によれば、第１ｍ石の一対の磁極間の中央部に、
磁力線の方向と略沿うようにホール素子を設ける一方、
第２磁石と被検材との間に磁気センサを設は浸炭部の近
接時に磁気センサを通る磁力線の磁束密度が増えるよう
にしているから、浸炭部の深さのみならず、広がりを有
する浸炭部をも計測でき、その浸炭部の面積の判断が可
能となり、従来に比較して計測精度が著しく向上する。

また第２磁石の磁極と第１磁石の磁極とを同極としてい
るから、浸炭部の近接時に第２ｍ石の磁力線が浸炭部側
に深く入ることになり、高精度の計測ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一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図及び第５図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第６図は従来例を示す構
成図、第７図は別の従来例を示す構成図、第８図は波形
図、第９図はチューブの断面図である。 １０−・プルーブ、１２−・・−第１磁石、１３・−・
第２磁石、１４−　　第１ホール素子、１５・−第２ホ
ール素子、１６−・タラフキングチューブ、１８・・−
・浸炭部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁石と、該磁石の磁場内に配置されたホール素子と
   を備え、被検材内部の浸炭部による磁力線の変化によっ
   て該浸炭部を計測するようにした浸炭計測用プルーブに
   おいて、第１磁石の一対の磁極間の中央部に磁力線と沿
   うようにホール素子を設けると共に、第１磁石の一方の
   磁極の近傍に該一方の磁極と同極の磁極が位置するよう
   に第２磁石を設け、この第２磁石と被検材との間に磁気
   センサを設けたことを特徴とする浸炭計測用プルーブ。