(57)【要約】【課題】損傷しにく、かつ大きなスペースを必要としない、試験体と変位検出器との間の電気的絶縁を確保する手段を提供し、応力腐食割れ試験等の材料試験を容易かつ精度良く行うこと。【解決手段】腐食環境中の材料強度試験で使用する伸び検出器２０と試験体１０の接触部のいずれか一方に、電気絶縁性被覆Ｃ、好ましくはセラミックス溶射を施す。これにより試験体材料、応力条件及び環境に依存する試験体の電位・電流密度分布状態に伸び検出器２０の設置が影響を及ぼさなくなる。また、セラミックス製のナイフエッジのように、破損の心配がないため、試験のセッティングが容易に行える。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位検出器の検出部材を試験体に取り付けた状態で腐食環境中にて材料試験を行う方法において、
変位検出器の検出部材の試験体と接触する部分に電気絶縁性被覆を施すか、
試験体の変位検出器の検出部材と接触する部分に電気絶縁性被覆を施すか、または試験体に固定されて変位検出器の検出部材に接触する部材に電気絶縁性被覆を施す、
ことを特徴とする材料試験方法。
【請求項２】
前記電気絶縁性被覆は、セラミックス材料からなる溶射皮膜であることを特徴とする、請求項１に記載の材料試験方法。
【請求項３】
試験体に取り付けられる検出部材を介して前記試験体の変位量を検出する検出器において、
前記検出部材の前記試験体に接触する部分に電気絶縁性被覆を施したことを特徴とする、検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験体の変位または歪み等を検出するための変位検出器を試験体に設置した状態で応力腐食割れ試験、環境中疲労試験、環境中破壊力学試験などの腐食環境中材料強度試験を行うにあたり、変位検出器と試験体の絶縁を確保する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
腐食環境中において材料強度試験を行う場合、継続的に所望の荷重が試験体に負荷されていることを保証するために、試験体の変位または歪み等を検出する必要がある。従来は、試験体の変位または歪み等に対応して変化する数値を試験容器の外側で検出（試験容器外におけるチャッキングロッドの歪み検出や、試験容器外に置かれたロードセルによる検出等）することにより前記変位または歪み等の検出を行っていた。しかし、近年、試験精度のさらなる向上要求により、このような数値の検出は、所定の試験環境とされた試験容器内に伸び検出器等の検出器を配置し、伸び検出器の検出アームを直接試験体に接触させた状態で行うのが通常となってきている。
【０００３】
図１は、ＣＴ（ＣＯＭＰＡＣＴ　ＴＥＮＳＩＯＮ）試験体を用いて応力腐食割れ試験を行う場合の、試験体および伸び検出器の設置状況を示す図である。図１において、符号１０は試験体であり、この試験体１０の中央部にはスリット１１が形成され、スリット１１の先端は切欠き（Ｖノッチ）１２となっている。試験体１０には、試験体１０に荷重を負荷するピン（図示せず）を通すためのピン受け孔１３が形成されている。また、試験体１０の前面には、ナイフエッジ１４がねじ１５により固定されている。
【０００４】
図１において、符号２０は伸び検出器である。この伸び検出器２０はコの字型の検出部材２１（図２も参照）を有しており、検出部材２１は一対の検出アーム２２を有する。各検出アーム２２には歪みゲージ２３が貼り付けられている。歪みゲージ２３の表面は、歪みゲージ２３を腐食から保護するために図示しないシール材により覆われている。歪みゲージ２３は、公知のブリッジ回路を内蔵し歪みゲージ２３の抵抗変化を歪みに換算する計測器（図示せず）に図示しないケーブルを介して接続されている。両検出アーム２２の先端には、ナイフエッジ１４の先端を受けるＶ溝の形態（図３も参照）のナイフエッジ受け２４が形成されている。このような伸び検出器２０は破壊力学試験用のＣＴ試験体や３ＰＢ（３　ＰＯＩＮＴ　ＢＥＮＤＩＮＧ　三点曲げ）試験体の開口変位を検出するために好適に用いられ、一般にクリップゲージと呼ばれている。
【０００５】
試験を行う際には、ナイフエッジ受け２４をナイフエッジ１４を係合させて検出アーム２２を試験体に取り付ける。このとき、両検出アーム２２を弾性変形させて、検出アーム２２のばね性によりナイフエッジ受け２４とナイフエッジ１４とが常時接触を保つようにする。この状態で、ピン受け孔１３を介して試験体１０に荷重が負荷される。このとき、荷重に応じてナイフエッジ１４が変位し、その変位が伸び検出器２０を介して計測される。
【０００６】
腐食環境下に置かれた材料は、材料組成、応力及び環境に依存する電位・電流密度分布状態を構成し、それにより応力腐食割れ、すなわちき裂の発生と進展が左右される。従って、伸び検出器２０を試験体１０に接触させることにより試験体の切欠き先端部あるいはき裂先端部の電位・電流密度分布状態が変化するならば、試験体の正しい評価はできない。
【０００７】
この問題を解決するため、従来は、耐食性が高く電気絶縁性を有するセラミックス等の材料によりナイフエッジ１４を形成することにより、試験体１０と伸び検出器２０の電気的絶縁を確保している。しかし、セラミックス製のナイフエッジは、破損しやすいため、設置に細心の注意を必要とし、試験従事者に多大な負担がかかっている。
【０００８】
また、さらなる検出精度の向上を図るため、図２に示すように、荷重作用線Ａ上、すなわち両ピン受け孔１３の中心を結ぶ直線上に、ナイフエッジおよびナイフエッジ受けを設けたい場合がある。しかし、応力腐食割れ試験で最もよく使用される１インチサイズのＣＴ試験体の場合、上述したような別体のセラミックス製のナイフエッジを試験体に取り付けることを可能とするようなスペースは存在しない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実状に鑑みなされたものであり、損傷しにく、かつ大きなスペースを必要としない、試験体と変位検出器との間の電気的絶縁を確保する手段を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題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、（１）変位検出器の検出部材の試験体と接触する部分に電気絶縁性被覆を施すか、（２）試験体の変位検出器の検出部材と接触する部分に電気絶縁性被覆を施すか、または（３）試験体に固定されて変位検出器の検出部材に接触する部材に電気絶縁性被覆を施したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図３乃至図５において、図１または図２に示す部材と同一部材については同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、第１の実施形態について説明する。図３は第１の実施形態を示す図であり、ここでは伸び検出器２０の検出アーム２２の先端のナイフエッジ受け２４に電気絶縁性被覆Ｃを施している。本実施形態に係る構成は、試験体１０自体にナイフエッジが加工されている場合、またナイフエッジが図１に示すようにねじ１５等により試験体１０に固着されている場合に有用である。この場合、もちろん、試験体１０のナイフエッジ１６には何らの処置を必要としない。
【００１３】
本実施形態によれば、例えば図２に示すような１インチＣＴ試験体１０自体にの荷重作用線Ａ上に設けられた狭いナイフエッジ１６間の隙間に伸び検出器２０の検出アーム２２を挿入する場合にも、容易に対応することができる。
【００１４】
電気絶縁性被覆Ｃの材料および仕様は、試験環境および接触部の接触条件に応じて、適宜選定することが可能である。ただし、（１）ナイフエッジまたはナイフエッジ受けに電気絶縁性被覆Ｃを施すのであれば、許容面圧が高く耐摩耗性に優れた材料を用いることが好ましい。（２）また、試験環境が厳しい場合、例えば、高温高圧水環境の場合等には、電気絶縁性被覆Ｃ自体の耐環境性（耐食性）も考慮する必要がある。以上の条件（１）（２）を満足することが望まれるなら、電気絶縁性被覆Ｃとしてセラミックス材料を用いるのが好適である。セラミックス材料としては、ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３，Ｃｒ３Ｃ２，Ｃｒ２Ｏ３等のセラミックス材料を用いることできる。また、２種類以上のセラミックス材料を複合したものを用いてもよい。セラミックスからなる電気絶縁性被覆Ｃの厚みは、一例として約０．２ｍｍとすることができるが、試験環境や試験時間に応じて適宜変更することができる。セラミックスをコーティングする場合の方法としては、ガス溶射法、アーク溶射法、プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、減圧プラズマ溶射法、物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、スパッタリングのいずれかの手法を用いることができる。なお、２種以上のコーティング方法を複合的に用いてもよい。特に好適なコーティング方法は溶射法である。
【００１５】
なお、試験環境が常温腐食環境であるならば、硬質プラスチックを電気絶縁性被覆Ｃとして用いてもよい。また、検出部材と試験体とが面接触する場合等の接触面圧が低い場合には、硬質プラスチック等のプラスチックまたは酸化被膜を電気絶縁性被覆Ｃとして用いてもよい。
【００１６】
電気絶縁性被覆Ｃ、新たに伸び検出器２０を製作する場合に限らず、既存の伸び検出器２０の検出アーム２２のナイフエッジ受け２４上にも容易に施すことができる。たとえセラッミクス溶射により電気絶縁性被覆Ｃの施工を行ったとしても、ナイフエッジ受け周辺のみに電気絶縁性被覆Ｃを施すのであれば、伸び検出器２０の受感素子（歪みゲージ２３）に悪影響を与えることはない。むろん、電気絶縁性被覆Ｃとして硬質プラスチックを用いる場合にも同様に、既存の伸び検出器２０にコーティング処理を施すことができる。
【００１７】
なお、図３においては、伸び検出器２０検出アーム２２のナイフエッジ受け２４に電気絶縁性被覆Ｃを施した例を示したが、検出アーム２２にナイフエッジを設けるとともに試験体１０にナイフエッジ受けを設け、検出アーム２２のナイフエッジに電気絶縁性被覆Ｃを施してもよい。
【００１８】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。図４は第２の実施形態を示す図であり、ここでは試験体１０自体に形成されたナイフエッジ１６に電気絶縁性被覆Ｃを施している。本実施形態に係る構成は、伸び検出器２０側に電気絶縁性被覆Ｃができない場合に有用である。なお、伸び検出器２０の検出アーム２２にナイフエッジを設けるとともに試験体１０自体にナイフエッジ受けを設け、ナイフエッジ受けに電気絶縁性被覆Ｃを施してもよい。
【００１９】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。図５は第３の実施形態を示す図であり、ここでは、図１に示すように試験体１０の前面にねじ１５を介して取り付けられる別体型のナイフエッジ１４（図５（ａ））またはナイフエッジ受け１７（図５（ｂ））に電気絶縁性被覆Ｃを施している。ナイフエッジ１４あるいはナイフエッジ受け１７自体は、試験条件に影響を及ぼさない材料、例えば試験体１０と同質材料から構成すればよい。この場合、もちろん、伸び検出器２０の検出アーム２２には何らの処置を必要としない。本実施形態によれば、ナイフエッジ１４あるいはナイフエッジ受け１７自体を靭性の乏しいセラミックスで製作した場合に比べて、取扱いが平易になる。
【００２０】
上記の第１乃至第３の実施形態によれば、試験体１０と伸び検出器２０の少なくともいずれか一方に電気絶縁性被覆Ｃを施すことにより両者を絶縁したため、検出アーム２２の材料の如何に関わらず、伸び検出器２０を試験体１０に接触させても試験体１０の電位・電流密度分布状態に影響を及ぼさなくなる。このため、伸び検出器２０のアーム２２やナイフエッジ１４またはナイフエッジ受け１７を強靱な金属材料により形成することができる。このため、試験体１０への伸び検出器２０の設置を含めた試験のセッティングを容易に行うことができる。
【００２１】
図６は、高温高圧水中における絶縁被膜の耐久性を確認した結果を示すグラフである。試験環境は、温度２８８℃，圧力８ＭＰａの純水中であり、これは、軽水炉の冷却水中の環境を想定したものである。コーティング材料として、（１）ＴＥＴＲＡＢＯＮＤ（登録商標、米国Ｍｕｌｔｉ−Ａｒｃ　Ｉｎｃ．により開発されたアモルファスダイヤモンド薄膜）、（２）アルミナ、（３）ジルコニアを伸び検出器２０のアーム２２のナイフエッジ受け２４に施した。アルミナおよびジルコニアについては溶射法により施行し、その厚さは０．２ｍｍとした。試験は、実際に伸び検出器２０をＣＴ試験体１０に設置し、上記環境下において応力腐食割れ試験を行いながら、アーム２２と試験体１０との間の絶縁抵抗の経時変化を測定することにより行った。
【００２２】
図６に示すように、セラミックスであるアルミナおよびジルコニアをコーティング材料とした用いた場合、絶縁耐久性が高いことが確認できた。また。ジルコニアは絶縁抵抗および絶縁耐久性がともに特に優れていることがわかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、損傷しにく、かつ大きなスペースを必要としない、試験体と変位検出器との間の電気的絶縁を確保する手段を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴ試験体を用いて応力腐食割れ試験を行う場合の、試験体および伸び検出器の設置状況の一例を示す図。
【図２】ＣＴ試験体を用いて応力腐食割れ試験を行う場合の、試験体および伸び検出器の設置状況の他の例を示す図であって、ＣＴ試験体の荷重作用線上の開口変位を計測する場合を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す図であって、図３（ａ）は検出部材の構成を概略的に示す斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う拡大断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図であって、図４（ａ）は試験体の構成を概略的に示す斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿う拡大断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す図であって、図５（ａ）はナイフエッジの構成を示す断面図、図５（ｂ）はナイフエッジ受けの構成を示す断面図。
【図６】高温高圧腐食環境下における絶縁耐久性評価試験結果を示すグラフ図。
【符号の説明】
１０　試験体
１６　試験体の変位検出器の検出部材と接触する部分（ナイフエッジ）
１４，１７　試験体に固定されて変位検出器の検出部材に接触する部材（ナイフエッジ、ナイフエッジ受け）
２０　変位検出器（伸び検出器）
２２　検出部材（検出アーム）
２４　変位検出器の検出部材の試験体と接触する部分（ナイフエッジ）
Ｃ　電気絶縁性被覆
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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