Passive electromagnetic NDE for mechanical damage inspection by detecting leakage magnetic flux; II An experimental study on the correlation of natural magnetization and mechanical damages in the SUS304 stainless steel

自然磁束漏洩の計測による材料損傷の非破壊評価に関する研究; 第2報 SUS304ステンレス鋼における自然磁化と損傷の相関に関する試験

陳 振茂; 青砥 紀身 ; 加藤 章一 ; 永江 勇二 

not registered; Aoto, Kazumi; not registered; not registered

本研究では、SUS304ステンレス鋼における自然磁化と機械損傷の相関に関する試験研究を実施した。単純引張試験及び両振疲労試験を用いて試験片に機械損傷を与え、フラクスゲートセンサーで試験中及び除荷後の磁化特性を測定した。その結果外部磁場をかけなくても塑性変形や疲労損傷により自然磁化が発生し、損傷の増加と伴い飽和することが明らかにした。切欠試験片に疲労き裂を入れた試験から、自然磁化は特に疲労き裂の検査に有効であることが判った。更に疲労試験中測定した磁場信号の処理により、疲労損傷の検出に適用可能な信号の特微量(磁場・ひずみヒシテリシス曲線の面積)を提案した。最後に塑性変形を与えた試験片に対して永久磁石励磁による残留磁化の分布を測定し、残留磁化は塑性変形が十分大きくなると増加する傾向があると判った。上記内容から、損傷誘起自然磁化は絶対値が小さいものの、特微量の抽出やセンサーの工夫によって損傷状態の監視に十分適用可能であると考えられる。一方、自然磁化の測定は走査検査への適用のためにまた努力する必要があるが、これに対して残留磁化に基づいた手法は有効である可能性が高い。なお、提案手法を実機環境への応用に至るまでは、異なる試験条件下の挙動や実環境ノイズの影響の確認などさらなる研究を重ねる必要があると考えられる。

ln this report, a study on the behaviors of the magnetization induced by mechanical damages is carried out. By introducing mechanical damages to a test-piece with a tension or/and a zero, tension fatigue testing and measuring the corresponding leakage flux signal, natural magnetization change is proved and found increasing with the mechanical damages (viz. plastic deformation or fatigue damages) though a saturation occurs when damage gets too large. From the experimental results of fatigue testing utilizing test-pieces with a central slit, it was verified that observing the natural leakage flux density (leakage flux without applying external magnetic field) is a reasonable way to identify fatigue cracks. A feature parameter (area of the B hysteresis curve) of the in-situ magnetic field signal measured during the fatigue testing is proposed for predicting the fatigue damages, which is found depending on the cyclic number of the applied loading. At last, residual magnetic fields of a magnetized test-piece are also measured and found depending on the applied plastic deformation in case that the plastic strain is not too small. From these experimental results, it is found that the approach detecting natural magnetization is applicable for monitoring the damage status though it may be not efficient for a scanning inspection concerning its small signal magnitude. On the other hand, the method employing permanent magnet is robust against the environment noise but possibly not valid for the ISl of a structural component with a relative low damage level. For practical application, efforts to evaluate the feasibility of the proposed method are necessary for more testing conditions especially its suitability in a practical environment.