浸透探傷試験
加藤光昭「磁粉探傷試験及び浸透探傷試験適用時の留意点(その3)」『溶接学会誌』第54巻第3号、溶接学会、1985年、149-153頁、doi:10.2207/qjjws1943.54.149、ISSN 0021-4787、NAID 130003763713。
横野泰和「実用講座 非破壊検査の種類と特徴」『溶接学会誌』第59巻第6号、溶接学会、1990年、410-413頁、doi:10.2207/qjjws1943.59.410、ISSN 0021-4787、NAID 130003933598。
横野泰和「非破壊検査による表面欠陥の検出と評価」『溶接学会誌』第66巻第2号、溶接学会、1997年、86-89頁、doi:10.2207/qjjws1943.66.86、ISSN 0021-4787、NAID 130003764073。
横野泰和「溶接・接合部の非破壊試験法と検査」『溶接学会誌』第78巻第3号、溶接学会、2009年4月、213-223頁、doi:10.2207/jjws.78.213、ISSN 00214787、NAID 10025074412。
横野泰和「溶接構造物の非破壊試験技術」『溶接学会誌』第79巻第8号、溶接学会、2010年、717-732頁、doi:10.2207/jjws.79.717、ISSN 0021-4787、NAID 130004561435。
津村俊二, 谷峰「溶接部の浸透探傷試験方法」『溶接学会誌』第80巻第8号、溶接学会、2011年、709-712頁、doi:10.2207/jjws.80.709、ISSN 0021-4787、NAID 130004561534。
水洗性浸透探傷試験と染色浸透液を組み合わせた試験法。湿式現像法と組み合わせられることが多い。
本試験法は試験体の数や表面粗さを問わず、ねじやキー溝などの鋭角な隅部の探傷も可能とする。検出できるきずは溶剤除去性染色浸透探傷試験と同様であるが、大型部品や構造物に対しては、全面または広範囲の探傷が適する。水洗性のため、水道設備や乾燥設備がない場合は適用できない。余剰浸透液の除去は容易だが、水洗性蛍光浸透探傷試験に比べればきずの検出感度はやや低い。
除去もしくは乾燥処理まで済ませても、特に微小なきずの場合、きずの中に浸み込んだ浸透液は肉眼では判別できない場合が多い。この浸透液を表出かつ拡大して判別可能な状態にすることを現像処理という。無現像法を除き、現像処理は一般的に試験体表面に現像剤を適用することによってきず指示模様を形成させる。具体的には、きず表面に極めて微細な現像剤粉末の薄層を作ることで、毛管現象によってきず内部の浸透液を吸い出し、なおかつ拡大して現像剤層表面に表出させる。これによりきず指示模様が発生した箇所には何かしらのきずがあるということが確認できる。
現像処理の目的は、染色浸透探傷試験と蛍光浸透探傷試験で異なる。染色浸透探傷試験の場合は、きず内の浸透液を表出および拡大させて観察可能な状態にするとともに、きず部を含めた周辺部に白色のバックグラウンドを形成させることで、浸透液の赤色を視認しやすくする。一方、蛍光浸透探傷試験は暗所で紫外線を照射して浸透液を光らせる試験であるため、現像剤に蛍光物質が含まれていないという条件付きだが、暗所での作業のためバックグラウンドは必要とせず、もっぱら浸透液の表出と拡大の機能だけが求められる。
試験体にはきず内外に油脂や水分、また錆やほこり、糸くずなどの汚れ、異物が存在している場合がある。この状態で浸透液を塗布すると、浸透液がきずの中に十分に浸み込まない、試験面上に広がらないなどの問題が発生することがある。これを防ぐため、塗布前に試験体を清浄にし、きずの中を空洞にする必要があり、これを前処理という。試験体表面およびきず内の異物を取り除く方法として表面洗浄と表面処理がある。
表面洗浄は試験体表面やきず内部の油脂類や水分などの汚れを溶剤や乾燥等で除去するもので、一般的に油脂類などによる汚れの除去には有機溶剤が、湿気を帯びている際には乾燥処理が、その他の汚れには水や適切な薬剤が用いられる。表面処理は金属表面の一部を機械的または化学的に削り取る。この2種の方法の大きな違いは、前者は表面の汚れのみを除去し、試験体本体には変形を加えない一方、後者は金属表面を削るため、新しい金属表面が露出する点にある。このため表面処理は、浸透探傷試験の技術者ではなく、切削・研削等の専門の技術者が行うこともあり、この場合は試験準備もしくは試験前準備と呼ばれ、前処理とは区別される。
上述した試験法を組み合わせると、以下のようになる。
溶剤除去性染色浸透探傷試験
溶剤除去性蛍光浸透探傷試験
水洗性染色浸透探傷試験
水洗性蛍光浸透探傷試験
後乳化性染色浸透探傷試験
後乳化性蛍光浸透探傷試験
これらは検査対象、検査目的、検査環境によって適用の可否が分かれる。以下に解説する。
なお、4種類の現像法については、染色浸透探傷試験には速乾式現像法と湿式現像法が、蛍光浸透探傷試験には全ての現像法が適用可能であり、適用には各試験法の違いによるところがあるため、以下には最も多く適用されている現像法のみ述べる。
浸透探傷試験で検出できるきずは、試験体表面に開口しているものであり、試験体内部に存在する傷は検出できない。しかし表面きずは内部に存在するきずよりも有害性が高く、破壊に直結しやすいため、検出の必要性が高いものといえる。
表面きずの中で最も有害なものが割れであり、多くの場合は線状(直線とは限らない)に発生する。割れはその成長方向と直交する方向に引っ張り応力が加わることで、割れ先端で応力集中が起こり、割れが進展して破壊に至る。浸透探傷試験はこの割れを検出する能力が他の非破壊検査に比べて優れており、割れを検出することが試験の第一目的であるとされている。一般に割れは表面に近いほど、また深さが深いほど有害性が増し、きずの検出力も高い。開口部が広く浅いきずは逆に有害性は低くなるが、浸透液が滞留しにくいため検出も難しくなる。
浸透探傷試験の起源は“oil and whiting試験”という19世紀後半に行われていた試験とされている。この試験は灯油や、アルコールに希釈したエンジンオイルや軽油などを塗布した試験体に、チョークの粉をアルコールに混ぜて塗布し、乾燥後に割れなどを模様として検出するもので、主に鉄道車輛の検査に使用されていた。しかしこの方法で検出できるきずは大きな割ればかりで、しかも試験結果が技術者によって大きくばらつくなど、精度、品質ともに問題があった。
1930年代後半に入ると、感度の高い、安定した検出力を有する探傷剤と、様々な非破壊検査技術の開発が進んだ。1937年に蛍光塗料が用いられた浸透液が開発され、1942年に商品化されると、同年に蛍光浸透探傷試験が開発され、非破壊検査として実用された。浸透探傷試験が最初に定着したのは航空機産業であった。軽くて強い材料のアルミ合金に生じた割れを高感度で検出できる検査方法として重宝され、米軍のリードのもとで広がった。1946年には水洗性浸透探傷試験が、1957年には後乳化性浸透探傷試験が開発され、特許が認められた。浸透探傷試験は1930年代にはすでに考案されてはいたものの、特許が認められたのは1958年と蛍光浸透探傷試験に大きく後れを取った。この理由として、当時は蛍光浸透探傷試験の検出感度の高さに力点が置かれ、蛍光に比べ感度は低いが応用分野があるという特徴が認識されるまでに時間がかかったことが挙げられる。
現像処理後、試験体表面には表出した浸透液によるきず指示模様が現れる。これを観察し、きずの有無やその合否をチェックする。観察は染色浸透探傷試験の場合はきず指示模様の赤色が明瞭に視認できる明るさの自然光、または白色光の下で実施し、蛍光浸透探傷試験の場合はできるだけ暗い環境かつできるだけ明るい紫外線照射灯の下で実施する。