ＳＭレベル２

一次試験のポイント問

縦弾性係数 200GPa の構造部材が 100MPa の圧縮応力を受けていた。この場合のひずみはいくらになってい2003 年春期より JIS Z 2305 に基づいた非破壊試験

るか。次のうちから選び，記号で答えよ。

技術者の資格試験が実施されている。ここでは，この試（ａ） −500×10−6

験のひずみ測定（ＳＭ）部門レベル２の一次試験の概要（ｃ）について紹介をする。さらに，これまでに出題されたも正答（ａ）のを参考にした，主に数値計算を伴う類似問題により解400×10−6（ｂ）

200×10−6（ｄ） −100×10−6

一般に構造物は使用部材が弾性限度内の荷重を受けるとして設計されている。このような場合は，垂直応力σ

答にあたってのポイントの解説をする。

は垂直ひずみ ε に比例し，縦弾性係数をＥとすると次の１. ＳＭレベル２一次試験の概要ような関係になっている。

σ = Eε
レベル２の一次試験は，一般試験と専門試験の問題でしたがって， ε = σ/E に与えられた数値を代入すれば構成され，いずれも 30 問で，四者択一の形式である。

ひずみが求められるが，この問では圧縮ひずみになるの試験時間は両方を合わせて 120 分（２時間）であるが，で，負の値で表示されることに注意をする。

合格基準は各々 70％ 以上である。一般試験の問題はひ図に示す寸法の片持はりの自由端ＢにＷ＝ 80 N のずみ測定の基礎的な知識に関するもので，ひずみ測定の問

目的，測定に必要な単位系，ひずみや応力の定義と計算荷重が加えられている。幅がｂ，高さがｈの長方形断面

方法，荷重を受けている構造部材の変形，電磁気学の基のはりでは断面係数Ｚがｂｈ２ ／６で与えられる。この礎，ひずみ測定関連の規格などについてのものである。

はりの固定端Ａの上面に生じる曲げ応力をつぎのうちか一方，専門試験の問題は現在最も広くひずみ測定に適ら選び，記号で答えよ。

用されている電気抵抗ひずみ測定法に関するものが主で，この方法の原理，ひずみゲ−ジの構造や特性，測定用の機器，トランスジュ−サ（ロ−ドセル），測定の実施に際ＷＡしての注意などに関するものである。

Ｂ

12mm

200mm
10mm

２. 一般試験の類似問題
問

直径 14mm の丸棒試験片の引張試験を実施した。この試験片が 27kN の引張荷重を受けているときの応力を（ａ） 17 MPa（ｂ） 34 MPa（ｃ） 67 MPa（ｄ） 84 MPa

正答（ｃ）
このようなはりが曲げモ−メントＭを受けている場合次のうちから選び，記号で答えよ。
（ａ） 450 MPa（ｂ） 203 MPaの表面に生じる曲げ応力σは次の式で与えられる。

（ｃ） 184 MPa（ｄ） 175 MPa

σ = ± M/Z

正答（ｄ）

また，このときのはり固定端Ａにおける曲げモ−メン

まず，国際（ＳＩ）単位系のことを知っておく必要がトは，はりの長さをＬとすると， M = WL になる。したある。本単位系では，力または荷重が N（ニュ−トン），がって，荷重および図で与えられている各数値からＭお応力が Pa（パスカル：N／m2）で表示される。また，よびＺの値を求めれば応力σの値が得られるが，このよ荷重をＰ，試験片の断面積をＡとすると，応力σは次のうな場合の曲げ応力は，はり上面で引張（＋），下面で圧式で与えられ，各値を代入すればσが求められる。

縮（−）になる。

σ = P/A

なお，はりの曲げに関する問題とともに軸などの丸棒

なお，国際単位系では一般に数値を３桁毎に区切り，Ｇ（109ギガ），Ｍ（106メガ），ｋ（103キロ），がねじりを受けたときのねじりモ−メントとせん断応力の関係についての問題もよく出題される。丸棒のねじり

ｍ（10−3 ミリ），μ（10−6 マイクロ）などの接頭語が用については参考書「ひずみ測定Ⅱ」に詳しく述べられていられるので，これを覚えておくことも重要である。

いるので，これを勉強しておくことも重要である。

み ε を求めるのには次の式を用いる。

３. 専門試験の類似問題
問

r Kmε = 1 +  εm

次の記述は広く使用されている銅・ニッケルはくひR  Kg

したがって，これに与えられた各値を代入すれば真のずみゲ−ジの特性と注意事項についてのものである。この記述で正しいものを一つ選び，記号で答えよ。

ひずみが求められるが，３線結線法では１本のリ−ド線（ａ）ゲ−ジ率は 0.1 程度，常温で測定可能なひずみ量の抵抗しか関係しないことに注意をする。

は約 10％ で，ゲ−ジに流す電流は 100 mA 以下にしたほうがよい。

問

縦弾性係数が 204GPa，ポアソン比が 0.3 の材料で（ｂ）ゲ−ジ率は 0.5 程度，常温で測定可能なひずみ量

直径 12mm の円筒にゲ−ジ率 2.00 の４枚のひずみゲ−は約 0.1％ で，ゲ−ジに流す電流は 50 mA 以下

ジＧ1，Ｇ2，Ｇ3，Ｇ4 を図のように接着し，４アクチブゲにしたほうがよい。

−ジ法の結線によるロ−ドセルを作った。このロ−ドセ（ｃ）ゲ−ジ率は１程度，常温で測定可能なひずみ量は約 20％ で，ゲ−ジに流す電流は 1 mA 以下にしルが 19.6kN の引張荷重を受けたときの出力を次のうちから選び，記号で答えよ。

たほうがよい。
（ｄ）ゲ−ジ率は２程度，常温で測定可能なひずみ量は2〜3 ％ で，ゲ−ジに流す電流は 10 mA 以下にしたほうがよい。
正答（ｄ）
銅・ニッケルはくひずみゲ−ジについては参考書「ひずみ測定Ⅰ」あるいは「ひずみ測定Ⅱ」に詳しく述べられているので参照してもらうが，特にこのひずみゲ−ジは構造物などのひずみ測定に広く使用されているものな（ａ） 0.433 mV／V（ｂ） 0.575 mV／Vので，ゲ−ジ率，測定範囲などの特性や使用するときの（ｃ） 1.10 mV／V（ｄ） 5.75 mV／V注意事項などは知っておく必要がある。

正答（ｃ）
縦弾性係数Ｅ，ポアソン比ν，断面積Ａの円筒によるゲ−ジ抵抗 350Ω，ゲ−ジ率 2.10 のひずみゲ−ジロ−ドセルが長手方向の荷重Ｐを受けたとき，この方向を用い，３線結線法により 1400×10−6 の静ひずみが測のひずみ ε は P/(AE) になる。また，ゲ−ジを図のように定された。この測定では静ひずみ測定器の設定ゲ−ジ率接着したひずみゲ−ジによる４アクチブゲ−ジ法の等価が 2.00 になっていて，100ｍ のリ−ド線を使用した。

ひずみ εe は次の式で示される。

問

このリ−ド線は 10ｍ 当たりの往復の抵抗が 1.19Ω のものであった。ここで測定されたひずみの真の値を次ぎ

εe = 2(1 + v)εさらに，このときの出力は出力電圧 e とブリッジ電源のうちから選び，記号で答えよ。

電圧 e0 の比 e/e0 として表され，ひずみゲ−ジのゲ−ジ率（ａ） 1265×10−6（ｂ） 1356×10−6をＫとすると次の式で与えられる。

（ｃ） 1400×10−6（ｄ） 1424×10−6

正答（ｂ）
測定器の設定ゲ−ジ率 Km ，使用したひずみゲ−ジのゲ−ジ率 Kg とすると，これが異なっているときの修正係数は Km/Kg で示される。さらに，長いリ−ド線を使用しているので，このリ−ド線の抵抗による修正が必要になるが，ゲ−ジ抵抗Ｒ，１本のリ−ド線の抵抗ｒとすると２線結線法では往復の抵抗が関係してくるので修正係数が (1 + 2r/R ) になる。しかし，この場合は３線結線法を適用しているので，測定されたひずみ εm から真のひずe 1= Kεee0 4したがって，ここで与えられている値を各式に代入すればこの場合の出力が求められる。
一次試験の数値計算を伴う問題では，ここでの類似問題と同様なものであってもその都度数値は変えられている。このため，解答にあたってはまず参考書に示された数式を理解し，これを適切に使用して桁などを間違えなく計算できるよう心掛けておくことが重要である。

ＭＴレベル１（ＭＣ，ＭＥ）一次試験のポイント

質の相違等を確認しておくと，より理解が深まる。
問 2 次の文は，小形機械部品を探傷する際における連続JIS Z 2305 による資格試験について，今月から２回に法及び残留法と磁化電流の通電時間との関係について述

亘って MT-1 及び限定資格である MY-1，MC-1，ME-1

べたものである。正しいものを一つ選び記号で答えよ。の新規一次試験の概要とポイントを解説する。各資格の(a) 連続法で湿式蛍光磁粉を用いた場合，通電時間は一次試験は，それぞれ一般と専門の二つの筆記試験からなり，試験時間は両者で計 120 分で行われる。一般試験
では，MT 及び MY，MC，ME ともレベル１としての磁粉探傷試験の一般的知識（原理，各磁化方法の特徴や各操作手順の内容等を含む）について，専門試験では各種試験体への適用の実際，器材及びその調整，対象とする少なくとも３秒間が必要である。
(b) 連続法で湿式非蛍光磁粉を用いた場合，通電時間は少なくとも３秒間が必要である。
(c) 残留法の場合，湿式法であれば通電時間は少なくとも３秒間は必要である。
(d) 残留法の場合，電流貫通法とコイル法とでは通電きずの種類等について問われ，特に各限定資格の専門試時間を変える必要がある。

験ではそれぞれの限定された磁化方法の適用についてこ正答れらの内容が問われる。採点は一般・専門各々70％以上

連続法では，検査液の流れが止まるのを確認してからが合格点である。今月は MC，ME の専門試験問題に関通電を停止する必要がある。この時間は蛍光磁粉では最して，過去の正答率の低い問題に類似した例題のポイン低３秒，非蛍光磁粉では５秒以上が必要である。残留法

トを解説する。また，一般試験問題は各資格とも類似しの場合，通電時間は一般に１秒以下である。また磁化方た内容であり，MY の専門試験問題と共に次回で解説す法が異なっても，特に通電時間を変える必要はない。

(a)る。
問 3 次の文は，磁粉探傷試験の対象となる鋳造品及び鍛専門問題

例題

造品と，それらに発生するきずについて述べたものであ

問 1 次の文は，JIS G 0565 に規定されたＡ形標準試験片る。誤っているものを一つ選び記号で答えよ。

について述べたものである。正しいものを一つ選び記号(a) 鋳造品は嵌合部や摺動部を除いて，通常は鋳肌ので答えよ。
(a) Ａ形標準試験片は，人工きずのある側が表面になるように，試験体に貼り付けて使用する。
(b) Ａ形標準試験片には，同じ材料を焼き戻ししたものと圧延のままのものとの２種類の材質がある。
(c) Ａ形標準試験片に表示された数値は，明瞭な磁粉模様が現れる磁界の強さを表している。
(d) 試験体を残留法により探傷する場合は，磁化後に検査液をＡ形標準試験片に適用する。
正答(b)

ままで使用される。
(b) 鋳造品で嵌合部や摺動部等の機械加工面には，内部に発生する砂かみが表面に現れることがある。
(c) 鍛造品は繰り返し応力が作用する回転体やボルト等の力の伝達部品に多く使用される。
(d) 鍛造品で検出される非金属介在物は，比較的寸法の大きい一本の線状の磁粉模様として現れる。
正答(d)

鋳造品とは溶解した金属材料を鋳型に注入し凝固させたもので，普通は鋳肌のままで使用され，機械加工されJIS G 0565 に規定されたＡ形標準試験片は，人工きずる部分は嵌合部，摺動部，構造溶接部及び合せ面程度でのある面が試験面と良く密着するように適当なテープである。鋳造品に現れるきずのうち，砂かみは鋳造品の表貼付けて使用する。また磁粉の適用は必ず連続法で行わ面または内部に炉や鋳型の耐火砂粒を巻き込んで発生すなければならない。Ａ形標準試験片の材質及び板厚と人るもので比較的小さいきずである。

工きずの深さとの分数比により，明瞭な磁粉模様が現れ鍛造品とは鋳込んだ鋼塊をプレス，ハンマーなどによる限界の磁界の強さは異なる。材質は２種類あり，同じって鍛練整形し，熱処理を施して所定の機械的性質を与材質であれば，板厚と人工きずの深さとの分数比が大きえるものである。鍛造品は回転体や力の伝達に使用されいほど，低い磁界の強さで明瞭な磁粉模様が現れる。こるので一般には全面機械加工される。鍛造品に現れるきれらのことについて，実技参考書等を参考にして実際にずのうち非金属介在物は，精練時に発生する酸化物や硫何種類かのＡ形標準試験片を探傷し，その使用方法や性化物などの残存により集団で発生する。個々の大きさは1〜 2mm 程度の微細なもので鍛造により細長く延ばされている。
例題のように，製造時（圧延材，鋳鍛造品，溶接部等）に発生するきずや，保守検査時に対象となるきずの名称や発生原因，特徴等をよく理解しておくとよい。

(d) 電流貫通法も軸通電法も磁化電流の方向と同じ方向のきずが検出できる。
正答(d)電流貫通法も軸通電法もＩ＝２πｒＨの式により，磁化電流値を算出できる。ここで，ｒは試験体の半径であり，電流値は試験体の太さに比例し，長さには関係し

問 4 次は，直径が 150mm，長さが 250mm，巻数が６巻のないことが分かる。また，軸通電法の場合，鋼管内壁面コイルを用いて，熱処理された鍛造ボルト(M20) ，長さの磁界の強さは０になる。電流貫通法の場合には試験体80mm のもの，10 本をコイル法・残留法で磁化する手順にに直接電流を流さず，鋼管を貫通させた電流貫通棒に電ついて述べたものである。最適なものを一つ選び記号で流を流すため，鋼管内壁面にも磁界が作用し探傷が可能答えよ。

である。両磁化方法とも磁化電流と平行な方向（軸方向）(a) コイルの中央部にボルト３本を束ねて配置し，磁のきずの検出に優れている。

化電流は直流を用いて磁化する。
(b) コイルの中央部にボルトを１本だけ配置し，磁化電流は衝撃電流を用いて磁化する。
(c) コイルの中央部にボルト３本を長手方向につなげて配置し，磁化電流は直流を用いて磁化する。
(d) コイルの中央部にボルト３本を長手方向につなげて配置し，磁化電流は交流を用いて磁化する。
正答 (c)
コイル法では常に反磁界を考慮して探傷作業を進めなければならない。コイル内の試験体の L/D に着目すると，

問 6 次の文は，鋼溶接部をプロッド法で探傷する場合の磁化の特徴について述べたものである。誤っているものを一つ選び記号で答えよ。
(a) 両電極を結ぶ線上では，両電極の付近が最も磁界の強さが強い。
(b) 両電極を結ぶ線上では，両電極の中央が最も磁界の強さが弱い。
(c) 磁束の方向は，両電極を結ぶ直線と平行である。
(d) 磁束の方向は，両電極を結ぶ直線の垂直２等分線(c)，(d) が他より反磁界係数が小さいことが分かる。ま

上では２等分線の方向と平行になる。

た，残留法を適用することから，直流（または衝撃電流）正答で磁化する必要がある。(b) も磁化は十分可能であるが，最近はプロッド法の経験がない受験者が増えていると(c)

継鉄棒として同じ試験体を使用する(c) の方がより優る。

思われるが，プロッド法での電極間の電流分布状態が，実際の探傷に当たっては，これら以外にも試験体をコイ

極間法での磁極間の磁束分布状態とよく似ているので，ル内のどこに配置するかなど，コイル内の磁界の分布に両者を対比して考えると理解しやすい。両プロッド電極も留意する必要がある。

を結ぶ線上では両電極付近が最も磁界の強さが強く，両以上は MC 及び共通する専門問題の例である。MC で電極の中央が最も弱い。磁束の方向は両電極を結ぶ直線はこれらに加えて，コイル法における磁界や磁化の特徴，に対し垂直であり，これはこの直線の垂直２等分線と平反磁界の影響，探傷の手順なども学習しておいて欲しい

行方向である。

ポイントである。次に ME 専門問題の例題を示す。

以上に解説した例題は，MC，ME 及び共通のものを集めた。MT-1 を受験する方は，これらに加え極間法に問 5 次の文は，機械部品の探傷における電流貫通法及びおける適用の実際や特有の操作手順等についても参考書軸通電法について述べたものである。正しいものを一つ等で学習して欲しい。また，紙面の都合で割愛せざるを選び記号で答えよ。

得なかったが，磁粉や検査液に関する問題及び磁化装置(a) 電流貫通法も軸通電法も試験体の直径及び長さにに関する問題は比較的正答率が低い傾向にあり，参考書により磁化電流値を調整する。
(b) 電流貫通法も軸通電法も試験体に直接電流を流す方法である。
(c) 電流貫通法も軸通電法も鋼管の内壁面の軸方向のきずが検出できる。

を熟読されることをお薦めする。なお，ここで解説を加えた例題はあくまで類似問題であり，今後このまま出題されることはないものと考えて頂きたい。また，本解説についての問い合わせには応じていないのでご了承願いたい。