JPH01169348A

JPH01169348A - 亀裂検出装置

Info

Publication number: JPH01169348A
Application number: JP32872187A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sato; 恭佐藤
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-07-04

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〕本発明は亀裂検出装置に係り、特に金属部材表面の微小
疲労亀裂発生を検出するのに好適な亀裂検出装置に関す
る。

〔従来の技術〕

火力発電プラント、化学装置プラント等において、長期
間使用される金属部材には、プラントの起動・停止に伴
い繰返し応力が作用する場合が多く、疲労損傷によって
亀裂が発生・進展して重大事故に至ることがある。

−ＩＧに、長さ数ｍ以上のマクロ亀裂が生じる以前の疲
労損傷の初期段階において、第８図に示すように部材６
の表面に長さ数ｌＯ〜数１００μｍの微小亀裂９が多数
（数１０〜数１００個）発生する。

この微小亀裂の発生を検知できれば、マクロ亀裂の進展
に至る前の損傷の小さい段階で対策を講じることができ
る。

ところで一般の非破壊検査手法、例えば表面亀裂の検出
に有効な螢光磁粉探傷を用いても、長さ０．５ｍｍ程度
より小さな亀裂の検出はほとんど困難である。このため
上述の微小亀裂発生の有無を調査するには、部材表面を
注意深く鏡面状に研摩し、アセチルセルロース膜等のレ
プリカを採取して、５０〜２００倍程度の顕微鏡観察を
行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術で行っているレプリカによる検査は、１枚のレ
プリカ寸法はたかだか１０１０Ｘ１０程度であり、実機
部材の広範囲な個所を調査するには膨大な工数を要する
ことになる。

また、一般に市販されている電気抵抗または磁気変化を
利用した亀裂検出器は、長さ数ｍ以上の１本のマクロ亀
裂を対象としたものであり、長さ数１０〜数１００μｍ
の微小亀裂が多数発生する場合には適用できない。

以上のように、従来技術では長さ数１０〜数１００μｍ
の微小亀裂を簡単に検出することができなかった。

本発明の目的はこのような微小疲労亀裂発生の有無を簡
単に検知することができる亀裂検出装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、亀裂の有無を検査される部材表面の２つの点において
２つの給電端子を接触させ、上記２つの部材表面接触点
を結ぶ線内の２点において２つの検出端子を部材と接触
させ、定電流装置により上記２つの給電端子に所定電流
を供給し、微小電圧計により上記２つの検出端子間の電
位差を検出して部材表面の亀裂を検出する装置において
、前記部材表面の同一個所で直交する２方向について上
記電位差の測定を実施し、両電位差を比較して亀裂の有
無を判断するようにしたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

微小疲労亀裂は通常、すべて同一方向の亀裂として生じ
るので、亀裂が多数発生している場合、亀裂面と平行な
方向での電位差に比べ、亀裂面と直角な方向での電位差
が大きくなる。したがって、両者の値を比較することに
より、亀裂発生の有無を検知することができる。

なお、本発明の場合、直交する２方向での電位差を測定
、比較するため、部材に作用する応力方向は任意でよい
。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例である亀裂検出装置の系統
を示す図である。この装置は定電流装置２および微小電
圧計１が切替回路３を介してプローブ４に接続されてい
る。

第２図は、プローブ４の基本構造を示すもので、部材６
の表面に接触させた状態を示す。また第３図は、プロー
ブ４を第２図中下側より見た状態を示す。プローブ４に
は、第２図に示す１組４本の端子（給電端子７、検出端
子８）が２組取り付けられている。この２組の端子は、
第３図に示すように各々の軸線が直交するように固定さ
れている。

また給電端子７．７°および検出端子８．８′は各々切
替回路３を介して定電流装置２および微小電圧計１に接
続されている。

このような構成においてまず片方の組の給電端子７−７
間に、定電流装置２から交流定電流を通電し、検出端子
８−８間の電位差■を測定する。

次に他方の組の給電端子７°−７”間に通電し、検出端
子８°−８°間の電位差■１を測定する。

このときの通電条件は、次式で求まる表皮厚さδが微小
亀裂の深さと同程度（数１０〜数１００μｍ程度）とな
るように設定する。

１−′Ａ δ＝（−σωμμ。）−−−−−−−−・−・・・−（
１）ここでσは電気伝導度、ωは周波数、μはその部材
の透磁率、μ。は真空の透磁率である。

通常部材に微小亀裂が発生している場合、疲労亀裂は、
部材に作用する引張応力方向と直角な方向に発生するた
め、第４図のようにほとんど同一方向の亀裂９の集団と
して現れる。第４図中（ロ）−（口“）線上で、電位差
を測定した場合、電流は第５図に示した断面を横切る方
向、すなわち亀裂面を直角に横切る方向に流れる。前述
のように、表皮厚さδを小さくして亀裂深さと同程度と
しであるため、電流が亀裂を迂回し、その電位差Ｖｌは
亀裂がない場合に比べて太き（増加する。

この場合、微小亀裂の数が多いはどＶｌは大きくなる。

一方（ロ）−（口°）方向と直交する（イ）−（イ“）
線上で電位差を測定した場合、電流は第６図に示した断
面を横切り亀裂面と平行な方向に流れるため、その電位
差ｖ２はｖｌはど亀裂の影響を受けない。

したがって亀裂のない場合は■Ｉζ■よとなるが、亀裂
のある場合は、Ｖ、＞Ｖ！となる。

実際に調査する際は、応力方向の判らないことが多いの
で、第２図および第３図で示したプローブ４を任意の方
向で接触させ、２方向の電位差■、ｖｌを測定する。次
にプローブ４を４５度回転させて再測定する。いずれの
測定でもＶＩζ■２であれば亀裂の発生はないと判定し
、ｖ＞ｖ　’またはｖ＜ｖ　’であれば微小亀裂発生と
判定して、詳細なレプリカ観察を行う。

ところで実際の部材の場合、微小亀裂が発生していても
その正確な深さは不明なので、表皮厚さδの最適値を予
め決めることはできない。そこで通電電流の周波数を変
えて、δの値を対象としている亀裂深さをカバーできる
ように１０〜１０００μｍ程度の間で連続的に変化させ
なから■と■。

の比較を行う。

このように本装置を用いれば、容易に微小亀裂発生を検
知することができる。

第７図は、本発明の他の実施例におけるプローブの構成
を示す図である。この実施例は、１組４本の端子を４組
、各々の軸線が中央で交叉するように固定したものであ
る。このプローブは第３図に比べて端子構成はやや複雑
になるが、プローブ４を４５度回転させなくても切替回
路３の切替により、４５度回転した方向でのＶおよび■
１を測定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、部材表面の酸化スケールを除去した後
、レプリカ観察のように鏡面状に仕上げるという必要が
なく、プローブを接触させることによって微小亀裂の有
無を検知することができる。

また電位差の絶対値でなく、同一個所の直交する方向の
電位差を比較して評価するため、部材の材質、表面荒さ
に影響されることがない。このため、従来に比べて効率
よく微小亀裂を検知でき、プラントの安全管理上、大き
な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す亀裂検出装置の系統
を示す図、第２図は、プローブの構成を示す図、第３図
は、第１図の被検材表面のプローブ接触点を示す説明図
、第４図〜第６図は、被検材表面に生じた微小亀裂の発
生状況を示す説明図、第７図は、本発明の他の実施例の
プローブの構成を示す図、第８図は、微小亀裂の発生例
を示す説明図である。１：微小電圧計、２：定電流装置、３：切替回路、４ニ
ブローブ、５：リード線、６：部材、７：給電端子、８
：検出端子。代理人　弁理士　川　北　武　長１：微小電圧計２：定電流装置３：切替回路４ニブローブ７：給電端子８：検出端子６：部材第４図（イ）

Claims

【特許請求の範囲】

　亀裂の有無を検査される部材表面の２つの点において
２つの給電端子を接触させ、上記２つの部材表面接触点
を結ぶ線内の２点において２つの検出端子を部材と接触
させ、定電流装置により上記２つの給電端子に所定電流
を供給し、微小電圧計により上記２つの検出端子間の電
位差を検出して部材表面の亀裂を検出する装置において
、前記部材表面の同一個所で直交する２方向について上
記電位差の測定を実施し、両電位差を比較して亀裂の有
無を判断するようにしたことを特徴とする亀裂検出装置
。