(57)【要約】【課題】従来の漏洩磁束法が抱える課題を解決する評価方法を提供する。【解決手段】同一の所定の材料からなり異なる板厚を有する複数の試験片を磁化するステップと、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形に基き、マスターカーブを作成するステップと、前記マスターカーブを使用して、前記所定の材料からなる被検体を評価するステップとを有する、漏洩磁束法における評価方法。【選択図】図８
2017111023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏洩磁束法における評価方法において、
同一の所定の材料からなり異なる板厚を有する複数の試験片を磁化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、
前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形に基き、マスターカーブを作成するステップと、
前記マスターカーブを使用して、前記所定の材料からなる被検体を評価するステップとを有する、評価方法。
【請求項２】
前記評価の内容が、前記所定の材料からなる被検体の板厚に関する、請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記マスターカーブを作成するステップにおいて、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化し、
前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求め、前記初期漏洩抵抗率と前記試験片の板厚の関係を示す前記マスターカーブを作成する、請求項２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記マスターカーブを作成するステップにおいて、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化し、
前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求め、
前記複数の試験片の板厚のうち最大の第一の板厚を有する第一の試験片の初期漏洩抵抗率から、前記第一の試験片以外の他の板厚を有する試験片の各初期漏洩抵抗率をそれぞれ減じることにより、初期漏洩抵抗率の差を求め、
前記第一の板厚から他の板厚の各値をそれぞれ減じることにより、板厚の差を求め、
前記初期漏洩抵抗率の差と前記試験片の板厚の差の関係を示す前記マスターカーブを作成する、請求項２に記載の評価方法。
【請求項５】
前記マスターカーブが、線形関数である、請求項３又は４に記載の評価方法。
【請求項６】
漏洩磁束法における評価方法において、
異なる特性を備える複数の試験片を磁化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、
前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求めるステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形における上部分と下部分が囲む面積を求めるステップと、
前記初期漏洩抵抗率と前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形の前記面積の関係を示すマスターカーブを作成するステップと、
前記マスターカーブを使用して、被検体の前記特性を評価するステップとを有する、評価方法。
【請求項７】
前記被検体の前記特性が、ＰＷＨＴ処理である、請求項６に記載の評価方法。
【請求項８】
前記被検体の前記特性が、磁気特性である、請求項６に記載の評価方法。
【請求項９】
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップにおいて、
計測された前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号に対して所定の平均化プロセスを施し、ノイズ低減を行う、請求項１乃至８の何れか１項に記載の評価方法。
【請求項１０】
前記試験片及び前記被検体が強磁性材料からなる、請求項１乃至９の何れか１項に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、漏洩磁束法における改善された評価方法に関し、より詳細には、低磁化強度漏洩磁束法における改善された損傷評価方法に関する。ここで、低磁化強度とは、「磁性体を磁界の中にいれるとき、弱く磁化され、磁化曲線において磁化曲線の原点付近、磁化強度が小さい」と定義される（以下、同様）。
【背景技術】
【０００２】
強磁性鉄鋼構造物に発生した損傷（腐食等による欠陥（き裂、減肉等を含む）、材質劣化等、以下、同様）の磁気探傷試験における従来の漏洩磁束法は、以下の通りである。すなわち、強磁性の被検体を磁化したとき、表面または表面直下に損傷があると、そこの磁束線の流れが乱され、表面に漏洩磁束が現れる（図１参照）。この漏洩磁束を検知することにより、表面及び表面直下の損傷を検出する。漏洩磁束は被検体の磁化程度に依存する（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３５５３２２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】新非破壊検査便覧  p6-p7、p516-p533、(社)日本非破壊検査協会  編、日刊工業新聞社  発行
【非特許文献２】Non-destructive Testing Handbook 2ndedition, Vol. 4, Electromagnetic Testing, p608-p630, published by The American Society For Nondestructive Testing
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の漏洩磁束法は、表面あるいは表層の欠陥を対象にしており、裏面、深部欠陥には適用困難という問題がある。
従来の漏洩磁束法では、被検体の磁化特性に応じて、数百〜数千Ａ／ｍ程度の磁界を加え、被検体内部の磁束密度を該当材料の飽和磁束密度の約０．７〜０．８倍（図２参照）、通常の鉄鋼材料では１．０ 〜１．４テスラ（ｔｅｓｌａ）程度まで磁化させる必要がある。特に、被検体の内部や裏面の損傷を検出するためには、より強力な磁化が必要になる。
【０００６】
被検体をこのような高磁界・高磁束密度レベルに磁化させるためには、大起電力を提供できる磁化装置（磁化器）と電源が必要である。たとえば、電磁石を用いた極間法で被検体を磁化させる場合、多くの巻き数且つ大電流を流れるコイルと大容量の電源装置が必要である。したがって、磁気ヘッドが大型化、重量化、検出の空間分解能の低下、及びコイルの発熱などの問題、並びに磁化器等の装置が高額化する問題がある。また、装置の大型化のために現場操作の負担が増す問題、ひいては使用場所が制限される問題がある。更に、検査時の高強度磁化によって被検体が磁化され、検査後消磁するプロセスが必要となり、検査効率が低下する問題がある。従来の漏洩磁束法は、漏洩磁束信号自身から損傷を評価するものであるが、漏洩磁束探傷信号から簡易且つ定量的に損傷を評価する方法はいまだ確立されていない。
【０００７】
また、従来の漏洩磁束法を使用して強磁性鉄鋼材料の材質（劣化）評価する場合、次のような問題がある。すなわち、磁気特性は劣化とともに変化することがよく知られている。被検体を磁化するために交流磁化法（例えば、特許文献１参照）を用いる場合、高周波を使うため、表皮効果によって磁束が被検体の表面に集中してしまい、内部の材質変化を把握できない可能性があるという問題がある。また、渦電流に導電率と透磁率両方の影響が現れるため、評価がより複雑になるという問題がある。さらに、材料を強力に磁化させ、磁気特性変化を検知する方法では、飽和など‘組織変化’に不敏感なパラメーターに着目してしまい、‘組織変化’に敏感な透磁率変化を見落とす可能性があるという問題がある。
【０００８】
本願発明は、これらの問題点を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明に係る漏洩磁束法における評価方法の実施形態は、例えば、以下の通りである。
［実施形態１］
漏洩磁束法における評価方法において、同一の所定の材料からなり異なる板厚を有する複数の試験片を磁化するステップと、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形に基き、マスターカーブを作成するステップと、前記マスターカーブを使用して、前記所定の材料からなる被検体を評価するステップとを有する、評価方法。
【００１０】
［実施形態２］
前記評価の内容が、前記所定の材料からなる被検体の板厚に関する、実施形態１に記載の評価方法。
【００１１】
［実施形態３］
前記マスターカーブを作成するステップにおいて、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化し、前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求め、前記初期漏洩抵抗率と前記試験片の板厚の関係を示す前記マスターカーブを作成する、実施形態２に記載の評価方法。
【００１２】
［実施形態４］
前記マスターカーブを作成するステップにおいて、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化し、前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求め、前記複数の試験片の板厚のうち最大の第一の板厚を有する第一の試験片の初期漏洩抵抗率から、前記第一の試験片以外の他の板厚を有する試験片の各初期漏洩抵抗率をそれぞれ減じることにより、初期漏洩抵抗率の差を求め、前記第一の板厚から他の板厚の各値をそれぞれ減じることにより、板厚の差を求め、前記初期漏洩抵抗率の差と前記試験片の板厚の差の関係を示す前記マスターカーブを作成する、実施形態２に記載の評価方法。
【００１３】
［実施形態５］
前記マスターカーブが、線形関数である、実施形態３又は４に記載の評価方法。
［実施形態６］
漏洩磁束法における評価方法において、異なる特性を備える複数の試験片を磁化するステップと、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化するステップと、前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求めるステップと、前記複数の試験片のそれぞれについて、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形における上部分と下部分が囲む面積を求めるステップと、前記初期漏洩抵抗率と前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形の前記面積の関係を示すマスターカーブを作成するステップと、前記マスターカーブを使用して、被検体の前記特性を評価するステップとを有する、評価方法。
【００１４】
［実施形態７］
前記被検体の前記特性が、ＰＷＨＴ処理である、実施形態６に記載の評価方法。
［実施形態８］
前記被検体の前記特性が、磁気特性である、実施形態６に記載の評価方法。
【００１５】
［実施形態９］
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップにおいて、計測された前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号に対して所定の平均化プロセスを施し、ノイズ低減を行う、実施形態１乃至８の何れか１項に記載の評価方法。
【００１６】
［実施形態１０］
前記試験片及び前記被検体が強磁性材料からなる、実施形態１乃至９の何れか１項に記載の評価方法。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明に係る漏洩磁束法における評価方法は、例えば、以下のような有利な効果を奏することができる。
すなわち、本評価方法は、被検体の表面のみならず、裏面（図３参照）、深部欠陥（図示せず）の探傷に適用できる。本評価方法は、低励磁、低磁化において実施可能であるため、強力な磁化が必要な従来の漏洩磁束法が抱える上述した種々の問題点を解決できる。また、本評価方法により、簡易な欠陥評価法を確立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の漏洩磁束法の原理を説明するための模式図である。
【図２】強磁性体の初期磁化曲線、及び従来の漏洩磁束法における動作点（Ｈ０，Ｂ０）の一例を示す。同図中、Ｂは磁束密度（単位：テスラ）、Ｈは磁界強度（単位：Ａ／ｍ）を示す。
【図３】裏面に欠陥を有する被検体を表すための模式図である。同図中、Ｈｌは、試験片の表面近傍における（漏洩した）磁界の強さである(以下、同様)。ＨＴＰは、被検体内の磁界の強さである(以下、同様)。Ｔ、ｔはそれぞれ、被検体の板厚、残肉厚である(以下、同様)。
【図４】図２において、本願発明が着目する低磁化領域を示すための図である。同図中、右の軸は、微分透磁率を示す。
【図５】本願発明の基本理論を説明するための模式図である。同図中「ｃｏｒｅ」、「ｇａｐ」はそれぞれ、磁気コア、電磁石と被検体の間の所定の間隙を示す。
【図６】本願発明の基本理論を説明するための「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を示す図である。同図中、横軸は磁化電流（ｉ）、縦軸は漏洩磁束密度（Ｂｌ）を示す（以下、「磁化電流―漏洩磁束密度」波形について同様）。
【図７】図６中の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を正規化する方法を説明するための図である。同図中、Ｂｌａ、Ｂｌｄはそれぞれ、上記波形の分解された上（ascend）部分、同下（descend）部分を示す。Ｂｌｎは正規化された漏洩磁束密度である。
【図８】本願発明に係る漏洩磁束法における評価方法の手順の概略を示すフローチャートである。
【図９】実施例１−１で求めた「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を示す図である。同図中、横軸は磁化電流（ｉ）、縦軸は漏洩磁束密度（Ｂｌ）を示す（以下、「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図について同様）。
【図１０】実施例１−１で求めた「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図１１】実施例１−１で求めた、板厚３ｍｍの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形（上のグラフ、以下の図１２−１６において同様）及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図（下のグラフ、以下の図１２−１６において同様）を示す図である。
【図１２】実施例１−１で求めた、板厚４ｍｍの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図１３】実施例１−１で求めた、板厚６ｍｍの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図１４】実施例１−１で求めた、板厚８ｍｍの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図１５】実施例１−１で求めた、板厚１０ｍｍの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図１６】実施例１−１で求めた、板厚１２ｍｍの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図１７】実施例１−１で求めた、初期漏洩抵抗率と試験片の板厚の関係を示すマスターカーブ（同図中、破線で示す。）である。同図中、横軸は試験片の板厚、縦軸は初期漏洩抵抗率を示す。
【図１８】実施例１−２で求めた「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を示す図である。
【図１９】実施例１−２で求めた「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図２０】実施例１−２で求めた、初期漏洩抵抗率と試験片の板厚の関係を示すマスターカーブ（同図中、破線で示す。）である。同図中、横軸は試験片の板厚、縦軸は初期漏洩抵抗率を示す。
【図２１】実施例１の[実験結果の利用]で求めた、初期漏洩抵抗率と試験片の減肉量の関係を示すマスターカーブ（同図中、破線で示す。）である。同図中、横軸は試験片の減肉量、縦軸は初期漏洩抵抗率の変化量を示す。
【図２２】実施例２−１で求めた「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を示す図である。
【図２３】実施例２−１で求めた「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図２４】実施例２−１で求めた、As receivedの試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形（上のグラフ、以下の図２５−２８において同様）及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図（下のグラフ、以下の図２５−２８において同様）を示す図である。
【図２５】実施例２−１で求めた、ＰＷＨＴ温度682℃の試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図２６】実施例２−１で求めた、ＰＷＨＴ温度720℃の試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図２７】実施例２−１で求めた、ＰＷＨＴ温度740℃の試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図２８】実施例２−１で求めた、ＰＷＨＴ温度762℃の試験片の「磁化電流―漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図２９】実施例２−１で求めた、初期漏洩抵抗率と「磁化電流−漏洩磁束密度」波形の面積のグラフを示す図である。
【図３０】実施例２−２で求めた「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を示す図である。
【図３１】実施例２−２で求めた「正規磁化電流―漏洩磁束密度」図を示す図である。
【図３２】実施例２−２で求めた、初期漏洩抵抗率と「磁化電流−漏洩磁束密度」波形の面積のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［基本理論］
本願発明の基本理論は、以下の通りである。すなわち、空気の透磁率がゼロではなく、磁束は必ず空気中に‘漏洩’すること、低い磁化領域の透磁率が磁界強度によっては変化せずほぼ一定であること、磁界の接線成分が連続であることに基づき、図４に示すような磁化特性の低磁界領域に着目する。低磁界領域では、レイリーの法則（Rayleigh's law）により、次式が成立する。ここで、低磁界領域とは、「強磁性体の磁気特性を表すＢ−Ｈカーブにおいて、原点付近（磁束密度Ｂ＝０，磁界強度Ｈ＝０）の磁界（Ｈ）の値が小さい領域」と定義される（以下、同様）。なお、Ｈは磁界の強さ、μ（Ｈ）は磁界の強さＨにおける透磁率、μｉ０は磁界の強さＨが０のときの初期透磁率である。
【００２０】
【数１】
2017111023.tif 000003
【００２１】
本願発明では、ゼロ付近で変化する直流或いは低周波交流電流を磁化器の励磁コイルに流して試験片を低強度で磁化させ、好ましくは高感度な磁気センサを用い空気中に漏れる微弱な磁束密度信号を検知することによって、損傷を検知・評価する。
【００２２】
図５に示す所定の縦横寸法及び板厚Ｔの板材である被検体を極間法で磁化した場合を例に説明する。被検体の裏面には減肉部すなわち凹部（減肉部における残肉厚ｔ）が設けられる。同図中「ｃｏｒｅ」と記す磁気コアにコイル巻きの小型ヨーク型電磁石（磁化器）の磁化コイルに対し所定の交流電流を流して、被検体を磁化する。なお、電磁石と被検体との間には所定の間隙（同図中、「ｇａｐ」と記す。）が設けられている。磁気回路各部分の断面積と透磁率は一様である。勿論、極間法以外の磁化方法を採用してもよい。各指標は以下のように定められる。
【００２３】
電磁石、空気間隙及び被検体からなる磁気回路全体の磁気抵抗Ｒ：
【００２４】
【数２】
2017111023.tif 000004
【００２５】
ここで、Ｒｃｏｒｅ、Ｒｇａｐ、ＲＴＰはそれぞれ、磁気回路としての電磁石のコア、上記所定の間隙、試験片の各磁気抵抗である（以下、同様）。μｃｏｒｅ、μ０、μＴＰはそれぞれ、磁気回路としての電磁石のコア、空気（すなわち、上記所定の間隙における）、試験片のそれぞれ透磁率である（以下、同様）。Ａｃｏｒｅ、Ａｇａｐ、ＡＴＰはそれぞれ、磁気回路としての電磁石のコア、上記所定の間隙、試験片の断面積である（以下、同様）。ｌｃｏｒｅ、ｌｇａｐ、ｌＴＰはそれぞれ、磁気回路としての電磁石の コア、上記所定の間隙、試験片のそれぞれの磁路長さである（以下、同様）。
【００２６】
電磁石のコア及び被検体からなる磁気回路に流れる磁束Φ：
【００２７】
【数３】
2017111023.tif 000005
【００２８】
ここで、Φは電磁石のコア、空気間隙及び被検体からなる磁気回路に流れる磁束、ｎは磁化コイルの巻き回数、ｉは磁化コイルに流れる電流である（以下、同様）。
また、磁束は該回路において連続と考えられるから、次式が成り立つ。
【００２９】
【数４】
2017111023.tif 000006
【００３０】
ここで、Φｃｏｒｅ、Φｇａｐ、ΦＴＰはそれぞれ、磁気回路としての電磁石のコア、上記所定の間隙、試験片の各磁束である（以下、同様）。
被検体内の磁束密度ＢＴＰ：
【００３１】
【数５】
2017111023.tif 000007
【００３２】
被検体内の磁界の強さＨＴＰ：
【００３３】
【数６】
2017111023.tif 000008
【００３４】
また、Ｒｇａｐ、Ｒｃｏｒｅは被検体によって変わらないから、その和をＲ０と記述し、次式が成り立つ。
【００３５】
【数７】
2017111023.tif 000009
【００３６】
【数８】
2017111023.tif 000010
【００３７】
【数９】
2017111023.tif 000011
【００３８】
また、磁界の接線成分の連続性を考慮すると、次式が成り立つ。なお、Ｈｌは、試験片の表面近傍における（漏洩した）磁界の強さである（以下、同様）。
【００３９】
【数１０】
2017111023.tif 000012
【００４０】
高感度磁気センサ等の所定の計測器を用い、磁化電流（ｉ）と漏洩磁束密度（Ｂｌ）を記録する。磁化電流と漏洩磁束密度の信号をそれぞれ横軸・縦軸にとり、「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を作る（図６）。その際、同図に示すように、計測器により直接計測された生信号（raw signal）に対して所定の平均化プロセス(averaging process)を施し、ノイズ低減を行ってもよい。
【００４１】
次に、「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を正規化して、「正規磁化電流―漏洩磁束密度」を作る。図７は、「磁化電流―漏洩磁束密度」波形を示す。同図中、縦軸が計測された漏洩磁束密度（Bl signal）、横軸が計測された電流（Current signal）である。上記「磁化電流―漏洩磁束密度」波形において、分解された上（ascend）部分（同図中、上部分の漏洩磁束密度の値を「Ｂｌａ」と記す。）及び下（descend）部分（同図中、下部分の漏洩磁束密度の値を「Ｂｌｄ」と記す。）の同一電流値に対する漏洩磁束密度の各値の平均値「Ｂｌｎ」をトレースした曲線が、「正規磁化電流―漏洩磁束密度」波形である。上記「正規磁化電流―漏洩磁束密度」波形の傾斜に相当し、次式で表される「微分磁気漏洩抵抗率（Differential magnetical leakage reluctivity）γ」を求める。
【００４２】
【数１１】
2017111023.tif 000013
【００４３】
次に、電流が0になる時点、すなわち、印加磁界がほぼ0になる時点の次式で表される「初期磁気漏洩抵抗率（Initial magnetical leakage reluctivity）γ|i→0」を抽出する。
【００４４】
【数１２】
2017111023.tif 000014
【００４５】
Ｂｌ＝μ０Ｈｌであるから、上記［数９］、［数１０］、［数１２］の各式より次式が得られる。
【００４６】
【数１３】
2017111023.tif 000015
【００４７】
［残肉厚さの検知・評価］
上記［数１３］の式において、μｉ０Ｒ０／ｎμ０が一定であって、減肉が十分大きな領域に発生する場合、残肉厚さtは断面積に比例しており、すなわち、
【００４８】
【数１４】
2017111023.tif 000016
【００４９】
したがって、次式が成立する。
【００５０】
【数１５】
2017111023.tif 000017
【００５１】
異なる残肉厚さ（又は減肉量）、或いは健全部の肉厚を有する各被検体に対して上述した手順を行い、「初期漏洩抵抗率−残肉厚さ」関係図を求める。このようにして予め求めた「初期漏洩抵抗率−残肉厚さ」関係図（マスターカーブ）を参照することにより、被検体の残肉厚さ（又は減肉量）、或いは健全部の肉厚を評価することができる。
［材料磁気特性の検知・評価］
また、上記［数１３］の式と同様にして次式が求められる。
【００５２】
【数１６】
2017111023.tif 000018
【００５３】
被検体の裏面に減肉部が設けられておらず厚さが一定、すなわち、ＡＴＰ、Ｒ0，ｎが一定の場合、次式に示す如く、γ|i→0はμｉ０の変化を反映する。
【００５４】
【数１７】
2017111023.tif 000019
【００５５】
このように、γ|i→0とμｉ０の相関関係（線形関係）を利用して、初期漏洩抵抗率や「磁化電流−漏洩磁束密度」波形に囲まれた面積などの解析により、材質の磁気特性を評価し、予め求めた「磁気特性変化―組織や機械特性変化」の関係から、材質の変化を評価することができる。
【００５６】
上述した本願発明に係る漏洩磁束法における評価方法の手順の概略を、図８に示す。
［実施例１］
実施例１は、裏面減肉の検出・評価等に関する実験である。強磁性材料からなる被検体の材料を変更して二種類の実験を行った。ここで、強磁性とは、「鉄のように磁界の中にいれるとき強く磁化して、磁石を強く引き付ける磁性体」と定義される(以下、同様)。
【００５７】
［実施例１−１］
試験片として、縦100mmX横100mmX所定の板厚の寸法を有するSB410鋼板を使用して実験した。各試験片の板厚はそれぞれ、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mmである。本実験においては、小型ヨーク型電磁石（磁化器）の磁化コイルに対して、0.6 Ampere p-p(peak-to-peak)、周波数1Hzの交流電流を流して各試験片を磁化し、試験片の表面の減肉部に対応する所定箇所において、所定の計測器を用い空気中に漏れる磁束密度の信号を計測する。本願発明に係る方法の実際の現場における使用対象である被検体の裏面に減肉部（凹部）が存すると仮定すると、磁化コイルの極間の距離に対して同極間の距離の方向に沿う減肉部の両縁部間の距離が十分に大きい場合、本実験に使用した各試験片の板厚は、被検体の減肉部の残肉厚ｔとみなすことができる。
【００５８】
図９に示すような、各板厚の試験片に対応する「磁化電流−漏洩磁束密度」波形（横軸：磁化電流，縦軸；漏洩磁束密度、同波形について以下同様）を得る。次に、上記「磁化電流−漏洩磁束密度」波形を正規化し、図１０に示すような、一価関数である「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図（横軸：磁化電流，縦軸：正規化した漏洩磁束密度、同図について以下同様）を得る。正規化の方法として、前述の方法を採用したが、他の方法を適宜採用することもできる。図１１−１６のそれぞれは、上記図９，１０のもとになった、各板厚3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mmの各試験片の「磁化電流−漏洩磁束密度」波形及び「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図を示したものである。上記各図において、図中上側に「磁化電流−漏洩磁束密度」波形、図中下側に「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図を図示する。
【００５９】
続いて、図１７に示すように、上記「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図に基づき求めた各試験片の初期漏洩抵抗率をプロットした後、破線で示す初期漏洩抵抗率と板厚の関係を表すマスターカーブ（本実験では、線形関数）を得る。このマスターカーブを用いることによって、同じ試験条件下の測定信号から減肉部の残肉厚、或いは板厚を推定することができる。
【００６０】
［実施例１−２］
同様の実験を、材料を変更して、すなわち、試験片として縦150mmX横150mmX所定の板厚の寸法を有するSM490鋼板を使用して実験した。本実験では、6mm、8mm、9mm、10mmの板厚の試験片を使用した。上記［実施例１−１］と同様に、0.6 Ampere p-p(peak-to-peak)、周波数1Hzの交流電流を流して各試験片を磁化し、試験片の表面の減肉部に対応する所定箇所において、所定の計測器を用い空気中に漏れる磁束密度の信号を計測する。
【００６１】
上記［実施例１−１］と同様に、「磁化電流−漏洩磁束密度」波形（図１８）、「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図（図１９）、初期漏洩抵抗率と板厚のプロット図（図２０）を作成して初期漏洩抵抗率と板厚の関係を表すマスターカーブ（本実験では、線形関数）を得ることができる。このマスターカーブを用いることによって、同じ試験条件下の測定信号から板厚、或いは残肉量を推定することができる。
【００６２】
［実施例１の結論］
以上より、種々の強磁性の被検体について、本願発明を適用して、測定信号から被検体の板厚、或いは残肉量を推定できることが証明された。
【００６３】
［実施例１の応用例］
［理論］
上記［実施例１−１］の実験により、初期磁気漏洩抵抗率が残肉厚ｔの線形関数であることが証明された。この結果を利用して、視点を変えたマスターカーブを求めてみる。この理論的根拠は次の通りである。減肉が無い健全部について、次式が成立する。
【００６４】
【数１８】
2017111023.tif 000020
【００６５】
ここで、ＡＴは、板厚Ｔにおける横断面積である。これを上記[数１３]に代入し、次式を得る。
【００６６】
【数１９】
2017111023.tif 000021
【００６７】
他方、減肉がある減肉部について、次式が成立する。
【００６８】
【数２０】
2017111023.tif 000022
【００６９】
ここで、Ａｔは、減肉部における残肉厚ｔにおける横断面積である。これを上記[数１３]に代入し、次式を得る。
【００７０】
【数２１】
2017111023.tif 000023
【００７１】
Ｔ＝ｄ＋ｔであるからＡＴ−Ａｔ＝ＬXｄ（ここで、ｄは減肉部における減肉量、Ｌは該横断面における幅である。）である。上記[数１９]及び[数２１]を利用し、健全部の初期磁気漏洩抵抗率と減肉部の初期磁気漏洩抵抗率の差をとると、次式のようになる。
【００７２】
【数２２】
2017111023.tif 000024
【００７３】
以上より、Δγｔ|i→0は、減肉量ｄと比例関係にあることが証明された。
［実験結果の利用］
上記［実施例１−１］で求めた板厚12mmを健全部の板厚、板厚10mm、8mm、6mm、4mm、3mmが減肉部の残肉厚ｔ（すなわち、それぞれ、減肉量ｄ=2mm、4mm、6mm、8mm、9mm）と仮定して、上述した理論に則り、図２１を得る。このように事前に求めたマスターカーブを利用して、現場において被検体の減肉量ｄを求めることができる。
［実施例２］
実施例２は、強磁性材料の材質変化（劣化）の検査・評価に関する実験である。被検体の材料を変更して二種類の実験を行った。
【００７４】
［実施例２−１］
本実験は、9Cr-Mo鋼溶接部のＰＷＨＴ（Post Weld Heat Treatmentの略であって、いわゆる「溶接後熱処理」のことである。）の有無・ＰＷＨＴ温度の評価に関する。
本実験では、同じ形状及び寸法（縦60mmX横50mmX厚さ20mm）の9Cr-Mo 溶接材を試験片として使用した。
【００７５】
上述した実施例１で使用した磁化器を9Cr-Mo 溶接材のAs-received（要するに、ＰＷＨＴ処理無し）の試験片、及び、それぞれ682℃, 720℃, 740℃, 762℃ で2.25時間のあいだＰＷＨＴ処理を施した各試験片の表面に置き、各試験片の磁気特性変化を検知・評価する。なお、磁化条件は上記実施例１と同様である。
【００７６】
上記実施例１と同様に、各試験片に対応する「磁化電流−漏洩磁束密度」波形（図２２）、「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図（図２３）を作成する。図２４−２８のそれぞれは、As-received, 682℃, 720℃, 740℃, 762℃の各試験片の「磁化電流−漏洩磁束密度」波形、及び「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図を示したものである。上記各図において、図中上側に「磁化電流−漏洩磁束密度」波形、図中下側に「正規磁化電流−漏洩磁束密度」図を図示する。次に、上記実施例１と同様に、上記「正規磁化電流−漏洩磁束密度」に基づき初期漏洩抵抗率を得る。
【００７７】
続いて、図２９に示すような、マスターカーブとしての「初期漏洩抵抗率と「「磁化電流−漏洩磁束密度」波形の面積」のグラフを得る。ここで、同面積は、「磁化電流−漏洩磁束密度」波形における上（ascend）部分と下（descend）部分が囲む面積のことである。
【００７８】
同図において、As-receivedの試験片の初期漏洩抵抗率の値が約−0.21であるのに対し、ＰＷＨＴ処理を施した各試験片の初期漏洩抵抗率の値が−0.12〜−0.004近傍である点で、As-receivedの試験片の初期漏洩抵抗率の値は、ＰＷＨＴ処理を施した各試験片の初期漏洩抵抗率の値と顕著に相違する。「磁化電流―漏洩磁束密度」波形の面積の値は、同図を参照すれば明らかなように、As-receivedの試験片とＰＷＨＴ処理を施した各試験片とでは顕著に相違する。また、ＰＷＨＴ処理の温度が高いほど、同波形の面積の値は大きくなる。
【００７９】
以上より、事前にこのようなマスターカーブを用意することにより、As-received の試験片とＰＷＨＴ処理を施した試験片を区別することができることが証明された。また、ＰＷＨＴ処理の温度を推定することができることが証明された。
【００８０】
［実施例２−２］
本実験は、磁気特性が異なるSM400A 鋼とSM490YB 鋼の特性評価に関する。本実験では、同じ形状及び寸法（縦60mmX横50mmX厚さ20mm）のSM400A鋼 の試験片、及びSM490YB鋼の試験片を使用した。
【００８１】
上述した実施例１で使用した磁化器をSM400A鋼 とSM490YB鋼の各試験片の表面に置き、それぞれの試験片の磁気特性変化を検知・評価する。なお、磁化条件は上記実施例１と同様である。上記実施例２−１と同様に、各試験片に対応する「磁化電流−漏洩磁束密度」波形（図３０）、「正規磁化電流−漏洩磁束密度」（図３１）を作成し、上記「正規磁化電流−漏洩磁束密度」に基づき初期漏洩抵抗率を得る。続いて、図３２に示すような「初期漏洩抵抗率と「「磁化電流−漏洩磁束密度」波形の面積」のグラフを得る。
【００８２】
同図を参照すれば明らかなように、SM400A鋼とSM490YB鋼の各試験片の初期磁気漏洩抵抗率の値は顕著に相違する。また、SM400A鋼とSM490YB鋼の各試験片の「磁化電流−漏洩磁束密度」波形の面積の値は顕著に相違する。このように、本方法を使用してこれら二種類の鋼材を特性評価できることが証明された。
【００８３】
［実施例２の結論］
以上より、種々の材質の被検体について、本願発明を適用して、測定信号から被検体を特性評価できることが証明された。
【符号の説明】
【００８４】
Ｈｌ  試験片の表面近傍における（漏洩した）磁界の強さ
ＨＴＰ  被検体内の磁界の強さ
Ｂｌ  漏洩磁束密度
Ｔ  試験片／被検体の板厚
ｔ  残肉厚
ｄ  減肉量
γ|i→0  初期磁気漏洩抵抗率
μｉ０  初期透磁率
Δγｔ|i→0  初期磁気漏洩抵抗率の変化量
【図１】
2017111023.tif 000025
【図２】
2017111023.tif 000026
【図３】
2017111023.tif 000027
【図４】
2017111023.tif 000028
【図５】
2017111023.tif 000029
【図６】
2017111023.tif 000030
【図７】
2017111023.tif 000031
【図８】
2017111023.tif 000032
【図９】
2017111023.tif 000033
【図１０】
2017111023.tif 000034
【図１１】
2017111023.tif 000035
【図１２】
2017111023.tif 000036
【図１３】
2017111023.tif 000037
【図１４】
2017111023.tif 000038
【図１５】
2017111023.tif 000039
【図１６】
2017111023.tif 000040
【図１７】
2017111023.tif 000041
【図１８】
2017111023.tif 000042
【図１９】
2017111023.tif 000043
【図２０】
2017111023.tif 000044
【図２１】
2017111023.tif 000045
【図２２】
2017111023.tif 000046
【図２３】
2017111023.tif 000047
【図２４】
2017111023.tif 000048
【図２５】
2017111023.tif 000049
【図２６】
2017111023.tif 000050
【図２７】
2017111023.tif 000051
【図２８】
2017111023.tif 000052
【図２９】
2017111023.tif 000053
【図３０】
2017111023.tif 000054
【図３１】
2017111023.tif 000055
【図３２】
2017111023.tif 000056
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月29日(2016.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
漏洩磁束法における評価方法において、
同一の所定の材料からなり異なる板厚を有する複数の試験片を磁化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、
前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、
マスターカーブを作成するステップであって、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化し、
前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求め、前記初期漏洩抵抗率と前記試験片の板厚の関係を示すマスターカーブを作成するステップと、
前記マスターカーブを使用して、前記所定の材料からなる被検体の板厚を評価するステップとを有する、評価方法。
【請求項２】
漏洩磁束法における評価方法において、
同一の所定の材料からなり異なる板厚を有する複数の試験片を磁化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、
前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、
マスターカーブを作成するステップであって、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化し、
前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求め、
前記複数の試験片の板厚のうち最大の第一の板厚を有する第一の試験片の初期漏洩抵抗率から、前記第一の試験片以外の他の板厚を有する試験片の各初期漏洩抵抗率をそれぞれ減じることにより、初期漏洩抵抗率の差を求め、
前記第一の板厚から他の板厚の各値をそれぞれ減じることにより、板厚の差を求め、
前記初期漏洩抵抗率の差と前記試験片の板厚の差の関係を示すマスターカーブを作成するステップと、
前記マスターカーブを使用して、前記所定の材料からなる被検体の板厚を評価するステップとを有する、評価方法。
【請求項３】
前記マスターカーブが、線形関数である、請求項１又は２に記載の評価方法。
【請求項４】
漏洩磁束法における評価方法において、
異なる特性を備える複数の試験片を磁化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値を計測するステップと、
前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号の値に基き、前記複数の試験片のそれぞれについて、磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップと、
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を正規化するステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて正規化された磁化電流−漏洩磁束密度の波形を使用して各初期漏洩抵抗率を求めるステップと、
前記複数の試験片のそれぞれについて、前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形における上部分と下部分が囲む面積を求めるステップと、
前記初期漏洩抵抗率と前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形の前記面積の関係を示すマスターカーブを作成するステップと、
前記マスターカーブを使用して、被検体の前記特性を評価するステップとを有する、評価方法。
【請求項５】
前記被検体の前記特性が、ＰＷＨＴ処理である、請求項４に記載の評価方法。
【請求項６】
前記被検体の前記特性が、磁気特性である、請求項４に記載の評価方法。
【請求項７】
前記磁化電流−漏洩磁束密度の波形を作成するステップにおいて、
計測された前記磁化電流の値及び漏洩磁束密度信号に対して所定の平均化プロセスを施し、ノイズ低減を行う、請求項１乃至６の何れか１項に記載の評価方法。
【請求項８】
前記試験片及び前記被検体が強磁性材料からなる、請求項１乃至７の何れか１項に記載の評価方法。