JPS6276453A - 浸炭計測用プル−プ - 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ン
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ンキング
チューブとしては、ＡＳＴＭ　　ＩＩＫ４０（０，４％
Ｃ−２５％Ｃｒ　−２０％Ｎｉ）　、ｔ（Ｐｄ２　（０
，４５％Ｃ−２５％Ｃｒ−３５％Ｎｉ）　、又はＩＰ改
良材（１１Ｐ材にｊＯｌＷ　、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
発生ずる。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、デユープ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。例えば、電磁誘汚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５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は浸炭深さを正
確に測定するにはいたらない。

一方、電磁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、Ｉｔ　Ｋ　４
０材チユ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ＨＰ改良材のチューブでは、測定値のバラ
ツキが大きく、信頼性に乏しかった。

これは、ＨＰ材やＨＰ改良材のチューブ４では、その外
表面に生成した脱炭層６　（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）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５０〜５００μｍ）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
なく簡単かつ迅速に浸炭部５の深さ及び範囲を計測でき
るようにした新規なプルーブを特願昭６０−１４５９７
４号により既に提案した。

このプルーブは、第６図に示すように、保護容器７内に
永久磁石８、及び第１〜第３ホール素子９、１０．１１
を設け、磁石８に対してチューブ４と反対側に、チュー
ブ４と同じ脱炭層１２を有するダミー片１３を設け、か
つ第２ホール素子１０と第３ホール素子１１とを、その
出力を互いに相殺すべく接、涜したものである。

上記構成のプルーブを用いて、クランキングチューブ４
の浸炭部５の３１測を行なう際には、プルーブをチュー
ブ４外表面にあてがい、チューブ４の軸心方向及び周方
向にプルーブを走査する。

チューブ４に浸炭部５がない場合には、磁石８の磁界が
乱されることがないため、磁極Ｎ−３間の中央部では磁
石８と略平行に磁束が分布している。従って、第１ホー
ル素子９を横切る磁力線は略平行であるため、その起電
圧の出力は零もしくは低レベルの一定値を示す。一方、
第２ホール素子１０及び第３ホール素子１１側では、そ
の近傍にチューブ４及びダミー片１３の高透磁率の脱炭
層６，１２が存在し、これによって磁石８の磁力線が引
きつけられるが、両者の磁場が略等価であるため、各ホ
ール素子１０．１１を通る磁束密度は共に大であり、そ
の起電圧は略同等のレベルを示す。従って、第２ホール
素子１０と第３ホール素子１１との起電圧を相殺して得
られる端子１４の出力は殆んど零に近い値であり、この
出力と第１ホール素子９の出力とからチューブ４に浸炭
部５が存在しないことが判る。

チューブ４内部に広がりを有する浸炭部５が存在する場
合には、プルーブが接近すると、磁石８の磁力線が浸炭
部５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６図の点線の如く第１ホール素子１０を通る磁力
線に傾きが生しる。このため、第１ホール素子１０の出
力波形は、浸炭部５の両端部において起電圧が立ち上が
ったものとなる。また、浸炭部５で磁力線が強く引きつ
けられると、第２ホール素子１０を通る磁力線の磁束密
度はそれに応じて減少する。例えば、第７図に示すよう
に浸炭部５の丁度中央部にプルーブがある場合を仮定す
ると、磁石８のＮ極から出た磁力線は強く浸炭部５側に
引き付けられて、透磁率の高い浸炭部５を通るようにな
り、この浸炭部５から磁石８のＳ極側に入るため、第２
ホール素子１０を通る磁力線の磁束密度が疎になる。従
って、第２ホール素子１０の起電圧の出力波形は、浸炭
部５の中央部分でレベルが下がるようになる。この場合
、第２ホール素子１０の磁束密度は、主に浸炭部５の深
さに依存する。しかし、浸炭部５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４
側全体としての透磁率は、浸炭部５の端部側程低くなる
ので、第２ホール素子１０の出力波形は、なだらかに変
化する。

一方、第３ホール素子１１側では、ｆ〃磁石の磁力線が
高透磁率で断面積の大きい浸炭部Ｓ側にて強く引き寄せ
られるため、ダミー片工３があるものの、この第３ホー
ル素子１１を通る磁束密度が若干減少することになる。

これによって第２ホール素子１０及び第３ホール素子１
１の起電圧を相殺して得られる端子１４の出力は、チュ
ーブ４の脱炭層６の影響を除去し、浸炭部５が際立った
ものとなる。従って、第１ホール素子９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１
０及び第３ホール素子１１の起電圧を相殺した出力が所
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５が存在することが判かり、またその浸炭部
５の面積も判断できる。この場合の浸炭部５の浸炭深さ
は、第１ホール素子９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。

〈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を使用した場
合、第２ホール素子１０と第３ホール素子１１との出力
波形が第８図に示すようになる場合がある。即ち、実際
のチューブ４において、その外表面に発生している脱炭
層６は必ずしも一定しておらず、その深さにバラツキが
あるため、計測位置によって透磁率が変化し、第２ホー
ル素子１０の出力波形Ａは、浸炭部５のない部分、即ち
、非浸炭部では、第８図に点線で示すように波状になっ
て現われる。一方、第３ホール素子１１はダミー片１３
の影響下にあり、その透磁率が常に一定であるから、こ
の第３ホール素子１１の出力波形Ｂは、第８図に実線で
示すように計測位置の如何に拘らず常に一定値を示す。

従って、浸炭部５を計測した際には、第２ホール素子１
０及び第３ホール素子１１の出力波形Ａ、　　Ｂは、第
９図に示す点線及び実線のようになり、これらホール素
子１０．１１の出力を相殺すれば、第１０図に示すよう
な波形の出力が得られるが、第２ホール素子１０の出力
が脱炭層６の影響を受けて波状に変化しているため、相
殺結果の出力波形は必ずしも浸炭部５を明瞭に示すもの
とはなっておらず、浸炭範囲を明確に判じ難い欠点があ
った。

本発明は、このような問題点に鑑み、被検材表面の脱炭
層のバラツキに影響されずに浸炭部の範囲を正確に計測
し得る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だめの具体的
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、表面の脱炭層を介して被検材内部の浸
炭層を計測するようにした浸炭計測用プルーブにおいて
、被検材の浸炭面側まで磁界をかける第１磁石と、被検
材の脱炭層側にのみ磁界をかける第２磁石とを設け、こ
の各磁石からの磁力線の磁束密度の変化を検出するよう
に、各磁石に対応してホール素子を夫々設け、これらホ
ール素子の出力を相殺するようにしたものである。

〈作　用〉 第１磁石１６の磁界が浸炭部５側までかかつているから
、第２ホール素子１８は浸炭部５のない非浸炭部では脱
炭層６のみを計測し、また浸炭部５のある部分では浸炭
部５と脱炭層６とを計測する。

一方、第３ホール素子２０は、第２磁石１９が脱炭層６
側のみに磁界をかけているため、浸炭部５の有、無に拘
らず、常に脱炭Ｎ６のみを計測し、脱炭層６のバラツキ
を直接反映したものとなる。従って、これらホール素子
１８．２０の出力を相殺すると、第４図に示すような波
形の出力が得られ、浸炭部５を明瞭に捉えることができ
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は、保護容器
１５内に第１磁石１６と第１及び第２ホール素子１７．
１８を設けると共に、第２磁石１９と第３ホール素子２
０を設けたものである。

第１磁石１６及び第２磁石１９は例えば棒状の永久磁石
であって、その第１磁石１６はクラッキングチューブ（
被検材）４内面の浸炭部５側まで磁界をかけるのに対し
、第２磁石１９はチューブ４表面の脱炭層６側にのみ磁
界をかけるべく小型化されている。またこれら磁石１６
．１９は共にチューブ４と平行になるように配置されて
いる。

第１ホール素子１７及び第２ホール素子１８は、第１磁
石１６の一対の磁極Ｎ−３間の中央部にあって、第１ホ
ール素子１７は第１磁石１６と平行に、第２ホール素子
１８は直角方向に配置されている。第３ホール素子２０
は第２磁石１９の一対の磁極Ｎ−３間の中央部に直角方
向に配置されている。そして、第２ホール素子１Ｂと第
３ホール素子２０は、夫々の出力が互いに相殺されるよ
うに接続されている。ホール素子１８．２０は磁石１６
．１９からの磁力線の磁束密度の変化を検出するように
設けられている。

上記構成のプルーブを用いて計測する場合、従来同様、
第１ホール素子１７の出力により浸炭部５の存在が判か
り、また出力のピーク高さから浸炭深さを知ることがで
きる。

第１磁石Ｉ６の磁界は、チューブ４の脱炭層６は勿論の
こと、チューブ４の内面までかかっているため、第２ホ
ール素子１８の出力は、脱炭層６と浸炭部５とを捉えた
出力波形となる。従って、第２ホール素子１８の出力波
形Ａは、浸炭部５のない場合には、第２図に点線で示す
ように脱炭層６のバラツキを反映した波形となる。これ
は、従来のものと同じである。

一方、第２磁石１９に対応して第３ホール素子２０を配
置しているが、この第２磁石１９はチュー１４表面の脱
炭層６例のみに磁界をかけるようになっているから、第
３ホール素子２０の出力は脱炭層６のみを捉えたもので
あり、その出力波形Ｂは第２図に実線で示すように、第
２ホール素子１８の出力波形と殆んど同一波形となる。

従って、これら第２ホール素子１８．第３ホール素子２
０の出力を相殺すれば、出力端２１には出力は現れない
。

チューブ４内面に浸炭部５がある場合には、浸炭部５に
対応する部分で第２ホール素子１８の出力波形Ａが第３
図の点線の如く低下する。これに対して、第３ホール素
子２０の出力波形■３は、第３図の実線のよ・うに浸炭
部５の存否に関係なく、表面の脱炭層６のみを反映した
ものとなっている。便って、出力端２１にはこれらホー
ル素子１８．２０の出力を相殺した結果、即ち第４図に
示すような波形の出力が現われるので、脱炭層６のバラ
ツキに影響されずに浸炭範囲を明瞭に捉えることができ
る。

なお浸炭範囲のみを計測する場合には、第１ホール素子
１７は省けば良い。磁石１６．１９には電磁石を利用す
ることもできる。

〈発明の効果〉 本発明によれば、被検材の浸炭部側まで磁界をかける第
１磁石と、被検材の脱炭層側にのみ磁界をかける第２磁
石とを設け、この各磁石からの磁力線の磁束密度の変化
を検出するように、各磁石に対応してホール素子を夫々
設け、これらホール素子の出力を相殺するようにしてい
るから、被検材表面に存在する脱炭層にバラツキがある
場合でも、それに影響されずに浸炭部の範囲を明瞭に計
測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図乃至第
４図は同波形図、第５図は従来例を示す構成図、第６図
及び第７図は別の従来例を示す構成図、第８図乃至第１
０図はその波形図である。 ４・・・クラッキングチューブ（被検材）、５・・・浸
炭部、６・・・脱炭層、１６・・・第１磁石、１７・・
・第１ホール素子、１８・・・第２ホール素子、１９・
・・第２磁石、２０・・・第３ホール素子。 特　許　出　願　人　　久保田鉄工株式会社第１図 第

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、表面の脱炭層を介して被検材内部の浸炭層を計
   測するようにした浸炭計測用プルーブにおいて、被検材
   の浸炭部側まで磁界をかける第１磁石と、被検材の脱炭
   層側にのみ磁界をかける第２磁石とを設け、この各磁石
   からの磁力線の磁束密度の変化を検出するように、各磁
   石に対応してホール素子を夫々設け、これらホール素子
   の出力を相殺するようにしたことを特徴とする浸炭計測
   用プルーブ。