JPS626156A - 浸炭計測用プル−ブ - Google Patents

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、石油化学工業におけるエチレン製造用クラブ
キングチューブ内面に発生する浸炭部を外表面から非破
壊的に計測する際等に用いる浸炭計測用プルーブに関す
るものである。

（従来の技術） 原料ナフサを高温・高圧下に熱分解してエチレン等を回
収するための反応管であるエチレン製造用タラフキング
チューブとしては、ＡＳＴＭ　　Ｈ）［４０（０，４χ
Ｃ−２５χＣｒ−２０χＮｉ）、ＨＰ４５　（０，４５
χＣ−２５ＸＣｒ−３５χＮｌ）、又はＩＰ改良材（１
１Ｐ材にＭｏ２Ｎ　、Ｎｂ等を単独若しくは複合添加し
たもの）等が使用されている。

タラソキングチューブは、長期間使用されろう　　　　
゛ちに、チューブ内面に反応に伴って生成される炭素が
付着し、この付着炭素が高温下において金属内部に拡散
して浸炭が発生する。浸炭により浸入した炭素は、Ｃｒ
炭化物を形成し、浸炭が加速された状態ではＣｒ炭化物
が粗大となり、低温域゛（約８００℃以下）で著しい延
性低下を招く。またチューブの浸炭部の熱膨張係数は、
非浸炭部のそれより小さいので、急激な加熱・冷却を行
なうと、引張・圧縮応力の発生と、前記低温域での延性
低下とが重畳して、チューブに破壊が生ずることがあっ
た。

従って、チューブの破壊を未然に防止し、安全で円滑な
操業を維持するには、浸炭検査を定期的に実施し、浸炭
の有無、及びその進行状況を適確に把握することが必要
である。

浸炭深さを非破壊的に測定する方法としては、浸炭部の
組成変化、即ちＣｒの欠乏と、Ｆｅ及びＮｉの相対的増
量に伴なう磁気特性の変化を利用した各種の磁気測定法
が知られている。例えば、電磁誘導によりチューブの浸
炭深さを判定する方法、ホール効果を応用したガウスメ
ータを用いる方法等がある。

ガウスメータを用いる測定方法は、第５図に示すように
ガウスメータ本体１に接続されたホール素子２を内蔵す
るプルーブ３を、被検材であるチューブ４の外表面にあ
てがい、その内面に浸炭部５が存在すると、浸炭部５の
残留磁気の磁力線がホール素子２を横切ることにより生
じるホール起電圧を検出して、浸炭部５の深さを測定す
るようにしたものである。しかしながら、浸炭部の残留
磁束密度はあまりにも小さく　　（ＨＰ材で２〜３ガウ
ス程゛度）地磁気よりわずかに大きい程度では浸炭深さ
を正確に測定するにはいたらない。

一方、電磁誘導法により得られる浸炭深さ測定結果と、
破壊検査による実測結果とを対比すると、ＨＫ４０材チ
ューブについては比較的良い対応か得られるものの、Ｉ
ＩＰ材や計数良材のチューブでは、測定値のバラツキが
大きく、信頼性に乏しかった。

これは、ＨＰ材やｌ（Ｐ改良材のチューブ４では、その
外表面に生成した脱炭層（その深さはチューブの使用温
度、使用磁気に依存し、高温、長時間となる程、深さが
増す）６に脱炭と共に脱Ｃｒが生じ、その部分の透磁率
が高くなることによるものである。即ち、これらのチュ
ーブにあっては、高温下で長時間使用されると、チュー
ブ内面に浸炭が生じていなくても、外表面に生した脱炭
層（層深さ約５０〜５００μｍ）によりその深さが大き
い場合に高い指示値を示すのでこの指示値部分を浸炭発
生と見誤るためである。

このためチューブ４の浸炭＠５の存無及び深さを測定す
る際には、チューブ４の外表面の脱炭層６を予めグライ
ンダ等で研削除去した上で再測定し、評価しなければな
らないと云うのが実情である。従って、測定個所が僅か
である場合はともかく、多数の個所を測定しようとすれ
ば、多大の時間を費やさなければならず、実用性の点で
問題が多い。

そこで、出願人は、脱炭層６をグラインダ処理すること
なく簡易かつ迅速に測定できる技術を既に提案した。即
ち、これは、第６図に示すように、永久磁石７と、この
磁石７のＮ極とＳ極との中間部の磁場内に、磁石７と略
平行となるように配置されたホール素子８とを備えたプ
ルーブ９を使用するもであって、プルーブ９が浸炭部５
に接近すれば、磁石７の磁場が浸炭部５による影響を受
けて、その磁力線が点線で示すようにホール素子８を斜
めに横切ることを利用し、その時に発生する起電圧でチ
ューブ４内面の浸炭部５を判断するようにしたものであ
る。

従って、チューブ４の外表面に脱炭層６が部分的に存在
するならば、その脱炭層６の影響により磁石７の磁束分
布に変化が生じるが、脱炭層６はチューブ４の外表面の
全域にわたって存在するため、それによって磁石７の磁
場が変化し、磁力線がホール素子８を斜めに横切るよう
なことはない。

つまり、浸炭部５がない限り、ホール素子８を通る磁力
線は、ホール素子８と平行なままであり、ホール素子８
に起電圧を生じることはなく、従って、脱炭層６を浸炭
部５と誤認することはない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような構成のプルーブ９を使用する
場合、浸炭部５が広がりを持っている部分の中央におい
ては、ホール素子８を通る磁力線は、ホール素子８と平
行になり、出力の起電圧が零となるため、その判断がで
きな（なる問題がある。つまり、浸炭部５の両端部では
磁力線がホール素子８に対して斜め方向に横切るため、
ホール素子８の起電圧の出力波形は、第７図に示すよう
になる。しかし、これは第８図に示すように局部的な浸
炭部５が２個所ある場合の出力波形と同じであり、従っ
て、広がりのある浸炭部５がある場合と局部的な２箇所
の浸炭部５がある場合との区別をすることができなかっ
た。

本発明は、このような問題点に鑑み、浸炭部の深さと範
囲を判断し得る新規な浸炭計測用プルーブを提案するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前述のような問題点を解決するための具体的
手段として、磁石と、該磁石の磁場内に配置されたホー
ル素子とを備え、被検材内部の浸炭部による磁力線の変
化によって該浸炭部を計測するようにした浸炭計測用プ
ルーブにおいて、磁石の被検材側でかつ一対の磁極間の
中央部側に、磁力線の方向と略沿うように第１ホール素
子を設けると共に、浸炭部の近接時に磁束密度が減少す
るように第２ホール素子を設け、磁石に対して第２ホー
ル素子と反対側に第３ホール素子を設け、第３ホール素
子側の磁場が、被検材の浸炭部のない部分での第２ホー
ル素子側の磁場と略等価となるように該第３ホール素子
の近傍にダミー片を設けたものである。

（作　用） チューブ１７の浸炭部１８の計測に際して、第１ホール
素子１３が浸炭部１８に近接すると、磁石１２の磁力線
が第１ホール素子１３に対して斜めに横切り、その出力
として浸炭部１８の深さに相関する起電圧が発生する。

また浸炭部１８が広がりを有する場合には、その両端部
で第１ホール素子１３が出力を発生する。一方、第２ホ
ール素子１４を通る磁力線の磁束密度は、浸炭部１８が
あれば減少するので、その起電圧も小となる。また第３
ホール素子１５においては、その第３ホール素子１５に
脱炭層１９相当分の起電圧が発生しているので、これを
第２ホール素子１４の出力から相殺することにより、脱
炭層１９の影響が少なくなる。

（実施例） 以下、図示の実施例について本発明を詳述すると、第１
図に示すように、この浸炭計測用プルーブ１０は、保護
容器１１内に永久磁石１２と第１ホール素子１３と第２
ホール素子１４と第３ホール素子１５とを設けると共に
、保護容器ｌｌ上にダミー片１６を設けて成る。磁石１
２は棒状であり、この磁石１２のクランキングチューブ
（被検材Ｈ７側において、その磁極Ｎ−Ｓ間の略中央部
に位置するように２個のホール素子１３．１４が設けら
れている。ホール素子１３．１４は偏平な板状であって
、板厚方向の磁界に対して直角方向に電流を流した時に
、その磁界及び電流に対して直角方向に起電圧が生ずる
ようになっている。第１ホール素子１３は磁石１２と平
行であって、浸炭部１８のない通常時に磁石１２の磁力
線と略沿うように設けられている。第２ホール素子１４
は第１ホール素子１３と略直角方向に配置されており、
通常時に磁石１２の磁力線が第２ホール素子１４を直角
に横切り、かつ浸炭部１８の近接時に磁束密度が減少す
るようになっている。

ダミー片１６はチューブ１７の浸炭部１８以外の部分、
即ち脱炭層１９部分と略同等の透磁率を有するものであ
り、例えば脱炭層２０を有するクランキングチューブの
一部を切断して使用することも可能であるし、また全く
別の部材を使用しても良い。このダミー片１６は磁石１
２に対してチューブ１７と略対称になるように、チュー
ブ１７と等距離だけ離れて設けられている。第３ホール
素子１５は第２ホール素子１４と同じものであって、磁
石１２ア一対の磁極間の中央部近傍に、磁石１２に対し
て第２ホール素子１４と略対称となるように配置されて
おり、従って、第３ホール素子１５側の磁場は、ダミー
片１６があるため、浸炭部１８のないチューブ１７の部
分での第２ホール素子１４側の磁場と略等価的である。

この第３ホール素子１５は第２ホール素子１４に対して
起電圧が相殺するように逆方向に接続されている。保護
容器１１は非磁性材料から成り、ダミー片１６と結合さ
れている。

上記構成のプルーブＩＯを用いて、クランキングチュー
ブ１７の浸炭部１６の計測を行なう際には、プルーブｌ
Ｏをチューブ１７外表面にあてがい、チューブ１７の軸
心方向及び周方向にプルーブｌＯを走査する。

チューブ１７に浸炭部１８がない場合には、磁石１２の
磁界が乱されることがないため、磁極Ｎ−５間の中央部
では磁石１２と略平行に磁束が分布している。従って、
第１ホール素子１３を横切る磁力線は略平行であるため
、その起電圧の出力は零もしくは低レベルの一定値を示
す。一方、第２ホール素子１４及び第３ホール素子１５
側では、その近傍にチューブ１７及びダミー片１６の高
透磁率の脱炭層１９１２０が存在し、これによって磁石
１２の磁力線が引きつけられるが、両者の磁場が略等価
であるため、各ホール素子１４．１５を通る磁束密度は
共に大であり、その起電圧は略同等のレベルを示す、従
って、第２ホール素子１４と第３ホール素子１５との起
電圧を相殺して得られる端子２１の出力は殆んど零に近
い値であり、この出力と第１ホール素子１３の出力とか
らチューブ１７に浸炭部１８が存在しないことが判る。

チューブ１７内部に広がりを有する浸炭部１８が存在す
る場合には、プループｌＯが接近すると、磁石１２の磁
力線が浸炭部１８の高い透磁率の影響を受けて強く引き
つけられるため、第１ホール素子１３を通る磁力線に傾
きが生じる。このため、第１ホール素子１３の出力波形
は、第３図りに示す如く浸炭部１８の両端部において起
電圧が立ち上がったものとなる。また、浸炭部１８で磁
力線が強く引きつけられると、第２ホール素子１４を通
る磁力線の磁束密度はそれに応じて減少する。例えば、
第２図に示すように浸炭部１８の丁度中央部にプルーブ
１０がある場合を仮定すると、磁石１２のＮ極から出た
磁力線は強く浸炭部１８側に引き付けられて、透磁率の
高い浸炭部１８を通るようになり、この浸炭部１８から
磁石１２のＳ極側に入るため、第２ホール素子１４を通
る磁力線の磁束密度が疎になる。従っ′て、第２ホール
素子１４の起電圧の出力波形は、第３図Ａに示すように
浸炭部１８の中央部分でレベルが下がるようになる。こ
の場合、第２ホール素子１４の磁束密度は、主に浸炭部
１８の深さに依存する。しかし、浸炭部１８は明瞭に際
立ってできるものとは限らず、また同じ深さであっても
チューブ１７側全体としての透磁率は、浸炭部１８の端
部側程低くなるので、第２ホール素子１４の出力波形は
、第３図Ａの如くなだらかに変化する。

一方、第３ホール素子１５側では、磁石１２の磁力線が
高透磁率で断面積の大きい浸炭部１８側にき強く引き寄
せられるため、ダミー片１６があるものの、この第３ホ
ール素子１５を通る磁束密度が若干減少することになる
。これによって第２ホール素子１４及び第３ホール素子
１５の起電圧は、第３図Ａ、　Ｂのような波形となり、
これら両起電圧を相殺して得られる端子２１の出力は、
第３図Ｃに示すように、チューブ１７の脱炭層１９の影
響を除去し、浸炭部１８゜が際立ったものとなる。

第３図に示すような出力波形が得られると、第１ホール
素子１３の起電圧の立ち上がりが２箇所あり、その間に
おいて第２ホール素子１４及び第３ホール素子１５の起
電圧を相殺した出力が所定レベル以上の値を示す時には
、その位置に広がりを持った浸炭部１８が存在すること
が判かり、またその浸炭部１８の面積も判断できる。な
お、この場合の浸炭部１８の浸炭深さは、第１ホール素
子１３の起電圧の波高値に相関しており、これから浸炭
深さを知ることができる。

第２ホール素子１４及び第３ホール素子１５は、磁石１
２の磁極間の中央部に配置するものに限られず、例えば
第４図に示すように、一方の磁極の磁石長手方向の外方
近傍であっても良い、この場合にも、浸炭部１８に近接
すれば、磁石１２の磁力線が強くチューブ１７側に引、
きよせられるため、第２ホール素子１４及び第３ホール
素子１５を通る磁力線の磁束密度が低くなり、浸炭部１
日の計測が可能である。

なお、上記実施例では、第１ホール素子１３を磁石１２
と平行に、第２ホール素子１４及び第３ホール素子１５
を第１ホール素子１３と略直角に夫々配置しているが、
このように厳密に配置する必要がなく、第１ホール素子
１３は磁力線と沿う方向であり、第２ホール素子１４は
浸炭部１８の近接による磁束密度の減少を検出し得る配
置であれば十分である。

磁石１２は中実状の棒磁石に限らず、角筒状、円筒状等
であっても良いし、また第６図に示すようにコ字状であ
っても良い。

更に磁石としては、実施例に示すように永久磁石１２に
代替して、電磁石を使用することも可能である。

プルーブ１０はチューブ１７の周方向に複数個設けてお
いても良い。

（発明の効果） 本発明によれば、磁石の被検出側でかつ一対の磁極間の
中央部側に、磁力線の方向と略沿うように第１ホール素
子を設ける一方、これとは別の第２ホール素子を、浸炭
部の近接時に磁束密度が減少するように設けているから
、浸炭部の深さのみならず、広がりを有する浸炭部をも
計測でき、その浸炭部の面積の判断が可能となり、従来
に比較して計測精度が著しく向上する。また第２ホール
素子は磁極の近傍に設けて、浸炭部の近接時に第２ホー
ル素子を通る磁力線の磁束密度が増加することも考えら
れるが、本発明では第２ホール素子の磁束密度が減少す
るようにしているから、磁束密度の増減の変化を大きく
でき、浸炭部と非浸炭部との区別が容易になる。しかも
、第２ホール素子とは別に第３ホール素子を設け、かつ
第２ホール素子側の磁場が、被検材の浸炭部のない部分
での第２ホール素子側での磁場と略等価となるようにダ
ミー片を設けているので、第２ホール素子と第３ホール
素子との出力によって浸炭部以外の部分による影響を除
去することが可能であり、信顛性のある計測を容易、迅
速に行ない得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同作
用説明図、第３図は同波形図、第４図は本発明の他の実
施例を示す断面図、第５図は従来例を示す構成図、第６
図は別の従来例を示す構成図、第７図は波形図、第８図
はチューブの断面図である。 １０−・プループ、１２−永久磁石、１３−第１ホール
素子、１４−・第２ホール素子、１５・−・第３ホール
素子、１６−ダミー片、１７・−クラッキングチューブ
、１８−・浸炭部、１９・−脱炭層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁石と、該磁石の磁場内に配置されたホール素子と
   を備え、被検材内部の浸炭部による磁力線の変化によっ
   て該浸炭部を計測するようにした浸炭計測用プルーブに
   おいて、磁石の被検材側でかつ一対の磁極間の中央部側
   に、磁力線の方向と略沿うように第１ホール素子を設け
   ると共に、浸炭部の近接時に磁束密度が減少するように
   第２ホール素子を設け、磁石に対して第２ホール素子と
   反対側に第３ホール素子を設け、第３ホール素子側の磁
   場が、被検材の浸炭部のない部分での第２ホール素子側
   の磁場と略等価となるように該第３ホール素子の近傍に
   ダミー片を設けたことを特徴とする浸炭計測用プルーブ
   。