JPH0511575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 3.1 概要 電位差法を用いてデータを収集し、金属を代表
とする導電体からなる構造物中に存在する各種欠
陥の位置、外表面から欠陥までの深さ、欠陥寸
法、欠陥の傾き角などの欠陥に関するすべての情
報を簡便かつ定量的に評価する非破壊検査方法で
ある。 3.2 産業上の利用分野 本発明は、金属円管等の構造物の非破壊検査方
法に関するものであり、特に電位差法を用いて埋
没欠陥や内外表面に露れた欠陥を検出し、欠陥の
状態を定量化する非破壊検査方法に関する。 3.3 従来の技術 原子力、火力発電設備、あるいは化学プラン
ト、石油プラント等における圧力容器ならびに配
管等の重要機器について破壊力学に基づく健全性
評価を行うには、欠陥の非破壊検査が不可欠であ
る。この他にも製鉄ならびに各種機械の製造にお
いては、品質管理上欠陥の非破壊検査が重要であ
る。 これらの産業上、とりわけ評価のむずかしい埋
没欠陥の簡便な定量的評価手法の開発が切に望ま
れている。 非破壊検査のために従来から広く用いられてい
る手法として、放射線（Ｘ線およびγ線など）に
よる方法と超音波法がある。このうち放射線によ
る方法は、以下に示す問題点に起因して取扱いに
熟練を要するという短所がある。 すなわち非検査物の種類、厚さによつて放射線
のエネルギーまたは種類を変えなければならな
い。 またフイルムの種類によつて放射線に対する感
度が異なり、さらにフイルムの感度を上げるため
に用いる増感度の種類によつても感度が異なる。 また、感度がよくなる程、フイルムの解像力が
低下するので、使用する目的によつて、線源の種
類、エネルギー、フイルムおよび増感紙を選択し
なければばならない。 さらに欠陥寸法の評価精度に影響を与えるもの
として、欠陥の端における散乱線およびフイルム
の現像による濃度の流れ等、一般にボケと呼ばれ
る現象がある。 また欠陥の奥行き寸法は、欠陥のフイルム上の
濃度差によつて測定しようとされるが、濃度はフ
イルムの種類、増感紙の種類および現像条件によ
つて異なる。そのためペネトラメータなどを用い
た較正が不可欠である。 次に超音波法について考える。産業上、広く使
用されている部材の１つにオーステナイト系ステ
ンレス鋼があり、本材の溶接部の非破壊検査は、
実際上特に重要なものとなつている。 これに対する超音波法の適用は種々試みられて
いるが、同銅の溶接部では結晶粒が粗大化してお
り、そのために顕著な音響異方性を示し、減衰が
大きくなるなど測定上問題点が多い。 また超音波法探傷器や探触子は、一般にほぼ−
10℃〜＋40℃の範囲で使用さされる。100℃前後
で超音波法を適用しようとする場合には、温度に
共に超音波の音速と減衰量が変化することに注意
しなければならない。 したがつてこの温度範囲での超音波法の使用に
際しては、感度の調整ならびに探触子の較正が不
可欠である。 さらにこれ以の高温領域での超音波法の適用
は、探触子の特性、すなわち媒体（アクリルな
ど）と被検査物の間に接触媒質（水、オイル、グ
リス、グリセリンなど）を使用するという条件に
より困難である。 この他に超音波法は、表面の曲率半径が約125
mm以下の被検査物へ適用した場合には、欠陥の評
価精度が低下するという短所を有する。これは被
検査物表面の曲率半径が小さい場合には、媒体と
被検査物表面との境界上で、場所による入射角と
反射角の関係が異なることによる。 また超音波法は雑音をきらうために、負荷が作
用している実嫁動状態におけるオンラインでの使
用に適さないという、現場での適用上、重大な短
所も有する。さらに被検査物の表面が粗い場合
（粗さが6μを越える場合）には、音波の透過を減
少させるだけでなく、音波の回折や音束のゆがみ
を生じさせ、ビームの方向が大きく変わり、欠陥
位置決めを正確に行うことが困難となる。 これらに対し、電位差法は、被検査物中に一定
電流を流したとき、欠陥が存在する部位において
表面電位分布に乱れが生じることを利用するもの
で、原理が簡単であること、計測装置が低価格で
あること、環境（温度、腐食流体・ガスなど）に
対して鈍感であること、直接電気信号で出力が得
られるためデータ処理が容易であることなどの長
所を有する。 また高温における欠陥寸法の測定についても、
たとえば破壊靭性試験片を用いた高温疲労試験
（550℃）に電位差法を適用した報告がある。 従来の典型的な電位差法による欠陥検出方法
は、予め何らかの手法で欠陥位置が同定されてい
る構造物表面に突き出た欠陥（表面欠陥）、中で
も構造物表面に対し垂直に突き出た表面欠陥のみ
を評価の対象としている。 この場合には、非破壊検査により評価されるべ
き欠陥の情報は、欠陥寸法のみである。そこで従
来の電位差法では、表面欠陥の寸法を評価するた
めに、構造物に直流電流を流し、表面欠陥をはさ
んで特定距離だけ離れて位置する構造物表面上の
２点間の電位差が計測されるる。そして予め用意
される任意寸法の表面欠陥に対する構造物表面上
の特定の２点間の電位差を算出する解析手段を用
い、上記測定電位差をもたらす表面欠陥の寸法を
評価する。 第１表に、従来の主な非破壊検査技術である放
射線法および超音波法と比較した従来の電位差法
の特徴を示す。同表より電位差法の長所が容易に
理解できよう。しかしながら非破壊検査への電位
差法の適用は、従来、表面欠陥に限られており、
埋没欠陥の位置、深さ、傾き角などの定量的評価
への電位差法の適用手法は未だ開発されていな
い。 3.4 発明が解決しようとする問題点 従来の電位差法に基づく非破壊検査法では、構
造物の表面、特に外表面に欠陥の一部が垂直に突
き出している表面欠陥が対象となつており、外部
から直接観察することが不可能な埋没欠陥を代表
とする外表面に突き出ていない欠陥については、
位置や外表面から欠陥までの深さ、寸法、傾き角
などの定量的評価を行うことができなかつた。 このため、構造物に関する健全性評価は限定さ
れたものとなり、十分に信頼性のあるしかも定量
的な評価ができないという問題があつた。 3.5 問題点を解決するための手段 電位差法を用して埋没欠陥の評価を行う場合、
評価されるべき欠陥の情報は、構造物内に存在す
る埋没欠陥の位置、外表面から欠陥までの深さ、
欠陥寸法、欠陥の傾き角など、表面欠陥の場合に
比べてはるかに多くなる。 したがつて表面欠陥の場合のように、構造物表
面上で表面欠陥をはさんで特定距離だけ離れて位
置する２点間の電位差を計測するのみでは、埋没
欠陥に関する全ての情報を引き出すことはできな
い。 そこで本発明の方法では、構造物表面上で表面
欠陥をはさんで特定距離だけ離れて位置する２点
間の電位差を計測するのではなく、予め評価され
る埋没欠陥の概略位置の近傍における構造物外表
面上の電位分布に埋没欠陥に関する全ての情報が
含まれていることを有効に利用し、同近傍におけ
る数箇所の電位差を計測する。 解析手段についても表面欠陥の場合とは異な
り、外表面から欠陥までの深さ、欠陥寸法、欠陥
の傾き角などが任意の埋没欠陥に対する構造物外
表面上の電位分布を簡便にかつ精度よく算出する
解析手段を予め用意しておき、これを用いて上記
数個の計測電位差をもたらす埋没欠陥を定量的に
評価する。 第１図は、本発明の原理を示す概念図である。 図中、１は検査対象の構造物であり、１例とし
て金属円管の断面を示したものである。 ２は埋没欠陥（埋没き裂）を示す。 ３は定電流発生装置著、そして４および５はそ
の電流入出力端子であり、構造物１の外表面上の
任意の位置に設置される。 ６および７は電位差測定端子であり、電流入出
力端子４および５と組になつて使用される。なお
電位差測定端子６，７は、電流入出力端子４およ
び５間の任意の位置に設置可能にされる。また電
位差測定端子６，７は、多数の端子の中から２個
の端子を適当に選択可能にしてもよい。 ８は電位差計測装置であり、電位差測定端子６
および７により順次検出される所定の位置の電位
差を計測し、デジタルデータ化して収集する。 ９はデータ解析装置であり、電位差計測装置８
により収集された電位差データを所定の演算式に
基づいて解析し、欠陥２の位置、深さ、寸法、傾
き角などを求め、出力する。 3.6 作用 第１図に示すように、構造物１内に欠陥２が存
在するとき、外表面上の２点間で直流電流を流せ
ば、欠陥の存在により電位場が乱される。このと
き外表面上の電位分布は、第２図に示す構造物内
の欠陥の位置、外表面から欠陥までの深さ、欠陥
寸法、欠陥の傾き角などの埋没欠陥に関するすべ
ての情報と一対一の対応関係にある。以下、第３
図にしたがつて本発明による非破壊検査方法の手
順を説明する。 はじめに第３図ａに例示するように、電流入出
力端子４，５および電位差測定端子６，７を組に
して、構造物１の外表面の検査対象領域における
任意複数の位置で２点間の電位差Δφを計測すれ
ば、第３図ｂに示すような電位差分布曲線が得ら
れる。分布曲線の矢印で示す極大値Δφmの位置
は、欠陥２の外表面側の先端の外表面に沿う位置
にほぼ一致する。 次に第３図ｃに示すように、外表面に沿う上記
極大値の位置をｂ中心にはさんで流入出力端子
４，５を設定し、同端子位置を固定した状態で、
外表面上の上記極大値Δφmの位置の近傍におけ
る複数の位置yi（ｉ＝１，２，…）で、端子間隔
を固定した電位差測定端子６，７を介して、電位
差（Δφmiで表す）を電位差計測装置８で計測す
る。 次に第３図ｄに示すように、得られた計測値を
データ解析装置９へ入力する。データ解析装置９
へ入力する。データ解析装置９では、対象とする
被検査構造物の形状・寸法に応じた解析処理プロ
グラムを選択し、入力された計測値、すなわち測
定電位差データに基づいて、たとえば最適化手法
を適用した数値計算により、入力した数個の計測
電位差に最も近い電位差を生み出す埋没欠陥の理
論探索を行い、その結果を出力する。なお、値が
収束しない場合には、測定電位差数を増やして再
実行する。 これにより構造物内の欠陥の位置のより正確な
評価および外表面から欠陥までの深さ、欠陥寸
法、欠陥の傾き角などの埋没欠陥に関するすべて
の情報の定量的な評価を行うことができる。 第４図は上述した手順における評価処理をフロ
ーで示したものである。 3.7 実施例 3.7.1 非破壊検査システムの実施例構成 第５図は、本発明による非破壊検査システムの
１実施例構成を示す図である。 図において、１１は検査対象の構造物、１２は
欠陥（き裂）、１３はセンサ、１４，１５は電流
入出力端子、１６は電位差測定端子列、１７はセ
レクタ、１８はセンサ制御装置、１９は定電流回
路、２０は測定端子選択制御回路、２１は増幅
器、２２はＡ／Ｄ変換器、２３はデータ解析装
置、２４はキー入力装置、２５は表示装置、２６
はデータ入力制御部、２７は電位差データ記憶
部、２８は概略見積り処理部、２９は欠陥評価処
理部、３０は評価データ記憶部、３１はデータ出
力制御部、３２はキー入力制御部を表す。 はじめに全体の概略的な動作機能を説明する。 センサ１３は構造物１１から電位差データを収
集するためのプローブ機構である。本実施例で
は、１対の電流入出力端子１４，１５の間に１列
に電位差測定端子列１６を配設し、セレクタ１７
を制御することにより、任意の２個の電位差測定
端子を選択している。しかし、これらの端子を複
数列、すなわちマトリクス状に配列し、各列をセ
レクタにより順次指定するようにして、検査能率
を一層高めることもできる。 また、他の実施例として、電流入出力端子間に
直線状の案内みぞを設け、その中へ２個の電位差
測定端子を移動可能に挿入した構造のセンサを用
いてもよい（第３図ａはセンサに案内みぞを設け
た例である）。同様な方法であるが逆に構造物に
案内みぞを設ける方法もある。さらに特別なセン
サを用いずに、予め構造物自体に多数の端子を直
接取り付けておき、それぞれ引き出し線を用いて
装置と接続し、セレクタにより任意の端子を選択
し、使用することも可能である。 センサ制御装置１８は、センサ１３を制御して
電位差を測定するための機構であり、第１図に示
されている定電流発生装置３および電位差計測装
置８を包含したものである。 定電流回路１９は、センサ１３の電流入出力端
子１４，１５に対して適当な大きさの定電流を供
給する。 測定端子選択制御回路２０は、センサ１３のセ
レクタ１７に制御信号を送り、電位差測定端子列
１６の中から指定した１対の電位差測定端子を選
択させる。 測定端子選択制御回路２０は、データ解析装置
２３からの指示にしたがつて動作する。 センサ１３の選択された電位差測定端子から取
り出された電位差Δφ（第３図ｂ参照）は、増幅器
２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２でアナログ・
デジタル変換され、データ解析装置２３に送られ
る。なおＡ／Ｄ変換器２２は、オフセツト調整機
能を有しているものが便利であり、その場合に
は、電位差間の偏差量を取り出すことができる。 データ解析装置２３は、構造物１１内に存在す
る埋没欠陥等の概略的な位置を検出する概略見積
り処理部２８と、さらに欠陥の具体的な状態を評
価する欠陥評価処理部２９とをそなえている。 センサ制御装置１８から順次出力される電位差
データは、データ入力制御部２６により電位差デ
ータ記憶部２７に格納される。 概略見積り処理部２８あるいは欠陥評価処理部
２９は、それぞれの動作時に電位差データ記憶部
２７に格納されているデータに基づいて所定の処
理を行い、結果を評価データ記憶部３０に格納す
る。 評価データ記憶部３０に格納されたデータは、
次にデータ出力制御部３１により読み出され、所
定の形式で表示装置２５に出力表示される。 各処理の操作に必要な指示や制御データは、キ
ー入力装置２４からキー入力制御部３２を介して
与えられる。 3.7.2 非破壊検査の処理方法 次に、第５図に示された実施例システムによる
非破壊検査の処理方法を、埋没欠陥の例を用いて
詳しく説明する。 第６図Ａおよびび第６図Ｂはその処理フローで
あり、ないしは手順を示す。 まず、第５図の概略見積り処理部２８を起動
し、円管あるいは平管などの検査対象の構造物
１１の外表面上でセンサ１３を自由に移動させ
る。ただし、センサ１３の電流入出力端子１
４，１５と選択された電位差測定端子との位置
関係は固定したままとする。このとき得られる
電位差データを、位置情報に対応させて電位差
データ記憶部２７に格納する。 概略見積り処理部２８は、電位差データ記憶
部２７の電位差データを調べ、極大値Δφmを
もつ亮位置を埋没欠陥位置の概略値αmと見積
り、評価データ記憶部３０に格納するととも
に、データ出力制御部３１を介して表示装置２
５に表示させる。 作業者は、埋没欠陥の概略位置αmの表示か
ら、埋没欠陥の存在を仮定し、欠陥評価処理部
２９を起動する。 欠陥評価処理部２９は、欠陥の種類、たとえ
ば外表面欠陥、埋没欠陥、内表面欠陥などの別
にしたがつてそれぞれの評価を行う解析処理プ
ログラムをそなえており、この場合は、埋没欠
陥処理プログラムが作業者により実行を指示さ
れる。 作業者は、センサ１３をその電流入出力端子
１４，１５の中央に概略位置αmがくるように、
構造物１１の外表面上に固定し、また電位差測
定端子間隔を一定に保つて、電流入出力端子１
４，１５を結ぶ線上のαmの近傍における複数
の位置で、電位差を計測する。 １例として第７図の場合には、概略位置αm
を中心に９個の位置y₁，y₂，…，y₉をとり、
（y₁，y₃），（y₂，y₄），…（y₇，y₉）のように、
２つの点（y_i，y_i+2）の７つの組合わせ位置で
電位差Δφm₁，Δφm₂，…，Δφm₇を計測して
いる。 このようにして収集された複数個の電位差デ
ータΔφmiは、位置情報y_iと対応づけて、デー
タ解析装置の電位差データ記憶部２７に格納さ
れる。 欠陥評価処理部２９は、収集された電位差デ
ータに基づいて、より正確な埋没欠陥の位置、
深さ、傾き角、寸法等を評価する解析処理を実
行する。 本実施例では、解析手段として、位置、構造
物の外表面からの深さ、傾き角、寸法等が任意
の埋没欠陥（き裂）を、電位のくい違いの連続
分布で表現する、いわゆる特異点を分布させる
方法を一例として採用している。なお従来の電
位差法では解析手段として有限要素法がよく用
いられている。 本実施例では、上記した特異点分布法に最適
化手法を適用して、埋没欠陥の状態を表す位
置、深さ、傾き角、寸法などの各パラメータを
定量化する理論探索処理を行つている。すなわ
ち ｋ：電位差の総測定数 α^*：（理論探索の途中で仮定される埋没欠陥位
置の値）−αm β：理論探索の途中で仮定される埋没欠陥の傾
き角 ｄ：被検査構造物外表面から理論探索の途中で
仮定される埋没欠陥までの深さ 2l：理論探索の途中で仮定される埋没欠陥の長
さ Δφi（α^*，β，ｄ，2l）：特異点分布法などの適
用により被検査構造物の形状、寸法、電流
入出力端子の位置および理論探索の途中で
仮定される埋没欠陥の情報の関数として与
えられる被検査構造物外表面上の位置y_iに
おける理論電位差 としたとき、次の関数Ｆを最小にするような
（α^*，β，ｄ，2l）の値の組合わせを求めるもの
である。 Ｆ＝_k 〓ⁱ⁼¹ ｛Δφmi（α^*，β，ｄ，2l）−Δφmi｝² で行つた理論探索の結果の評価値の収束判
定を行い、収束しなければを実行し、収束す
ればを実行する。 測定電位差数ｋを増やし、からやり直す。 得られた埋没欠陥の評価値に基づいて埋没欠
陥の二次元情報（断面像）を作成し、評価デー
タ記憶部３０およびデータ出力制御部３１を介
して表示装置２５へ出力表示する。 埋没欠陥の三次元情報を得るために、新しい
検査対象断面を現在の検査対象断面の近傍に設
定して、からの処理を繰り返す。 検査対象構造物に関する以上の処理を欠陥の状
態に応じた必要な範囲の領域上で実行し、終了す
る。 3.7.3 欠陥の評価処理方式 本実施例で欠陥の評価処理に用いられている特
異点分布法は、有限要素法に比べより精度良くか
つ少ない計算書で任意の埋没欠陥に対し所要の構
造物の外表面上の電位分布を得ることができる。
これは以下の理由による。 まず計算精度については、有限要素法では対象
となる構造物領域を有限個の要素に分割近似し、
これらの要素内における電位分布を各要素の節点
座標の特定な関数形で近似するのに対し、特異点
を分布させる方法ではこのような近似を使用しな
いことによる。 さらに計算量については、構造物の外表面上の
電位分布を得るために有限要素法では欠陥の理論
探索の途中で埋没欠陥の情報（位置、深さ、傾き
角、寸法等）が変わるたびに、基礎式となるラプ
ラスの方程式を構造物の外表面上のみではなく構
造物の全域にわたり解かなければならない。これ
に対し、特異点を分布させる方法では構造物の外
表面上の電位分布と埋没欠陥の情報（位置、構造
物の外表面からの深さ、傾き角、寸法等）、構造
物形状および構造物の外表面上の電流入出力端子
位置との関係式が予め与えられるために、埋没欠
陥の情報が変化しても構造物全域にわたる計算を
することなくこの関係式により所要の構造物外表
面上の電位分布を得ることができる。そのために
計算時間が短くてすむ。 以上の理由により、特異点を分布させる方法
は、表面欠陥に比べ未知量の多い埋没欠陥の理論
探索に特に有用である。また実施例で採用してい
る解析手段は、任意の内外径比を有する円管およ
び任意の肉厚の平板を対象としたものである。し
たがつて産業上、圧力容器ならびに配管等の重要
機器において多くみられる円管（円筒）あるいは
平板とみなされる箇所の非破壊検査に直接適用で
きる。 なお形状が複雑であり円管あるいは平板とはみ
なし難い箇所への本発明の方法の適用にあたつて
は、解析手段として有限要素法を用いる。この場
合には埋没欠陥の理論探索の途中で仮定される任
意の埋没欠陥に対する有限要素分割の際のデータ
作成の省力化のために、自動要素分割の機能を導
入する。また計算精度を上げるために要素分割を
細かくすればよい。 次に、本実施例の特異点分布法による埋没欠陥
評価の解析処理で使用される特異積分方程式の１
例について説明する。 第８図に示す円管内埋没き裂において、円管外
壁上の電位φ（γ＝γ₀，θ）は次式により求めら
れる。 φ（γ＝γ₀，θ）＝f₁（θ，θ_f，ζ，ρ，ｍ） ＋∫¹ _-1ｇ（ｓ）・f₂（θ，τ（ｓ）， λ（ｓ），η（ｓ），ζ，ρm）ds ここに （γ，θ）：円管の中心に原点を有する極座標
系 γ_i：円管内壁の半径 γ₀：円管外壁の半径 ρ：抵抗率 ｍ：入出力される電流量 θ_f：電流入力位置の角度 （なお電流出力位置の角度は−θ_f） ζ：γ_i／γ₀ ｈ：（γ，θ）座標で表されたき裂上任意点の
座標系 η：ｈ／γ₀ τ：ηの絶対値 λ：ηの偏角 ｌ：き裂半長 f₁（θ，θ_f，ζ，ρ，ｍ）：外壁上で電流の入出
力を受ける円管にき裂が存在しない場合の外
壁上の電位分布 ｇ（ｓ）：き裂を表現する電位のくい違いの連続
分布密度関数 ｓ：き裂の中心を原点としき裂に沿つてとつた
座標をｌで規格化した値 ∫¹ _-1ｇ（ｓ）・f₂（θ，τ（ｓ），λ（ｓ），η（ｓ
），
ζ，ρ，ｍ）ds ：外壁上で電流の入出力がない円管内のき裂
を電位のくい違いの連続分布で表現すること
により外壁上に現れる電位分布 なおｇ（ｓ）は次の特異積分方程式を数値計算
で解くことにより定まる。 ∫¹ _-1ｇ（ｓ）／Ｘ−ｓds＋∫¹ _-1ｇ（ｓ）f₃（η（ｓ）
， ζ，ξ（Ｘ），Ｒ，β₀）ds ＋f₄（θ_f，ζ，ξ（Ｘ），Ｒ，β₀）＝０ ただし補足の条件として ∫¹ _-1ｇ（ｓ）gs＝０ ここに Ｘ ：ｘ／ｌ Ｒ ：γ₀／ｌ ｘ ：−ｌ≦ｘ≦ｌを満たすき裂上の任意点の
位置を表す座物 Ｚ ：（γ，θ）座標で表されたき裂中心の極
座標 β ：き裂とθ＝０なる直線とのなす角 ξ ：１／γ₀（Xeⁱ〓₀＋Ｚ） ∫¹ _-1ｇ（ｓ）f₃（η（ｓ），ζ，ξ（Ｘ），Ｒ，β₀
）
ds ：外壁上で電流の入出力がない円管上のき裂
を電位のくい違いの連続分布で表現すると
き、円管内外壁で電流の入出力がないという
条件を満足させることによりき裂に垂直方向
に生じる電流密度分布 f₄（θ_f，ζ，ξ（Ｘ），Ｒ，β₀） ：外壁上で電流の入出力を受ける円管にき裂
が存在しない場合、仮想き裂位置に生じる垂
直方向の電流密度分布 以上に基づき本実施例では、円管外壁上の電位
φ（γ＝γ₀，θ）として次式を導き、埋没き裂の
評価処理を行つている。 φ（γ＝γ₀，θ）＝ρm／2πln｛１−cos（θ＋θ_f）
／１−cos（θ−θ_f）｝ ＋Re［ρm／π_∞ 〓 〓^k=1 ｛ζ^2ke^ik〓／ｋ（１−ζ^2k）−ζ^2ke^-ik〓／ｋ（１
−ζ^2k）｝ （e^ik〓^f−e^ik〓^f）］ ＋Re［iρm／π∫¹ _-1ｇ（ｓ）ln（eⁱ〓−τeⁱ〓）d
s］ ＋Re［iρm／π∫¹ _-1ｇ（ｓ） ｛_∞ 〓^k=1 η^k−η^-kη^2k／ｋ（１−ζ^2k）e^ik〓 ＋_∞ 〓^k=1 η^-k−η_k）ζ_2k／ｋ（１−ζ^2k）e^ik〓｝ds］ ここで、ｇ（ｓ）は次式を解くことにより求め
る。 ∫¹ _-1ｇ（ｓ）／Ｘ−２ds ＋Im［ieⁱ〓₀∫¹ _-1ｇ（ｓ）_∞ 〓^k=1 η^k−η^-kζ^2k／Ｒ（１−ζ^2k）ξ^k-1ds ＋ieⁱ〓₀∫¹ _-1ｇ（ｓ）_∞ 〓^k=1 η^k−η^-k）ζ^2k／Ｒ（１−ζ^2k）ξ^-k-1ds］ ＝Im［eⁱ〓⁰１／Ｒ｛１／_iθ_f−１／_-iθ_f｝］ ＋Im［eⁱ〓⁰ _∞ 〓^k=1 ｛ζ^2k／Ｒ（１−ζ^2k） （e^ik〓^f−e^-ik〓^f）（ξ^k-1＋ξ^-k-1）｝］ ∫¹ _-1ｇ（ｓ）ds＝０ 3.7.4 検査適用例 次に本発明の方法により円管内埋没き裂に関す
る４個の未知量、すなわちき裂先端の周方向位
置、き裂長さ、円管外壁からき裂先端までの距離
およびき裂の傾き角を評価した例を示す。 使用した金属円管は、抵抗率＝1.37×10^-7Ωｍ
なる熱間圧延鋼（JIS SCM3）であり、内半径＝
42mm、外半径＝90mmを有する。 ここでは本評価手法の有効性を確認するため、
欠陥として第９図イ，ロに示す２種類のスリツト
を放電加工により人工的に導入している。また、
電流は、48Aを流している。 第９図イ，ロの埋没き裂に対し、外壁側のき裂
先端の周方向位置の概略値を見積もつた電位差計
測結果をそれぞれ第１０図イ，ロに示す。同図よ
り電位差曲線の極大値の位置は、き裂先端の周方
向位置にほぼ対応していることがわかる。 またこの結果に基づき、最適化手法の適用によ
り周方向位置のより正確な評価ならびに残り３個
の未知量を決定した結果を第１１図に示す。 第１１図において実線が実際のき裂を、また１
点鎖線が測定電位差数を７として、２点鎖線が測
定電位差数を９として評価されたき裂を表してい
る。同図より第９図イに示したき裂では測定電位
差数＝７で、また第９図ロに示したき裂では測定
電位差数＝９で埋没き裂を十分精度良く評価でき
ていることがわかる。 なお測定電位差数を効率的に決定するには、測
定電位差数を小さい数より徐々に増やし、き裂の
評価値の収束をみるという方法を採用すればよ
い。 3.8 発明の効果 本発明の方法によると、対象となる構造物に負
荷が作用している実稼動状態においてもオンライ
ンで簡便に非破壊検査ができ、埋没欠陥の定量的
評価が可能である。これにより構造物の健全性評
価に資する。すなわち現状態の構造物が最終破断
に致るまでの安全率の破壊力学に基づく評価に有
用である。 この他、本発明は導電体からなる各種機械部材
の品質管理においても有用である。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図
は埋没欠陥の牢情報を示す図、第３図は本発明に
よる非破壊検査方法の手順概要を示す図、第４図
は本発明による非破壊検査の評価処理フロー図、
第５図は本発明による非破壊検査システムの１実
施例構成を示す図、第６図Ａおよび第６図Ｂは実
施例システムの評価処理フローを示す図、第７図
は埋没欠陥の概略位置と電位差測定点を示す図、
第８図は円管内埋没き裂に関する諸量を示す図、
第９図イ，ロは、円管内埋没き裂の実際例を示す
図、第１０図イ，ロは第９図イ，ロの例について
の電位差計測結果を示す図、第１１図イ，ロは第
９図イ，ロの電位差計測結果に基づいて評価され
た結果と実際例との比較を示す図である。 第１図において、１……構造物、２……欠陥、
３……定電流発生装置、４，５……電流入出力端
子、６，７……電位差計測装置、９……データ解
析装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 定電流源と、電流入出力端子と、電位差計測
   装置と、電位差測定端子と、データ解析装置とを
   そなえ、電位差法を用いて検査対象の構造物から
   データを収集する際、 第１の段階として、電流入出力端子と電位差測
   定端子との間の位置関係を定め構造物の外表面上
   の複数の位置で電位差を計測し、電位差計測装置
   により表面電位分布の異常部位を探索し、 構造部外表面に電位分布の異常部位が検出され
   たとき、第２の段階として、その部位の近傍に電
   流入出力端子の位置を定め、かつ位置を定められ
   た電流入出力端子の端子間を最短距離で結ぶ線上
   の複数の位置で、電位差測定端子を介し、電位差
   計測装置により電位差を計測し、 第３の段階として、第２の段階で得られた構造
   物外表面上の複数の位置の各電位差の値と、構造
   物中に仮想的に存在させたき裂等の欠陥の位置、
   深さ、寸法、傾き角などに基づき、構造物外表面
   上の上記複数の各位置に現れる電位差の値との差
   の自乗和が最小となるように、上記仮想的なき裂
   等の欠陥の位置、深さ、寸法、傾き角などの値を
   決定する最適化処理をデータ解析装置により実行
   し、 上記第２の段階における電流入出力端子の位置
   を僅かずつ横方向にずらした各位置ごとに上記第
   ２の段階と第３の段階とを複数回繰り返し、構造
   物中に存在する外表面につき出しているき裂等の
   欠陥はもちろん外表面につき出していないき裂等
   の欠陥の３次元的状態を定量的に評価することを
   特徴とする電位差法による非破壊検査方法。