鉄鋼材料におけるき裂発生以前の疲労損傷検出技術の研究(先行基礎工学研究報告)

Study on magnetic property and fracture behavior of magnetic materials

宮 健三; 出町 和之*; 青砥 紀身 ; 永江 勇二 

Miya, Kenzo; Demachi, Kazuyuki*; Aoto, Kazumi; not registered

機器の安全性をより一層高めるためには、き裂発生以前における劣化診断手法の確立が重要である。我々は磁気的手法に注目し、塑性変形と応力腐食割れ(以下SCC)について、劣化と磁気特性の関係を明らかにし、劣化診断手法を開発することを試みた、まず塑性変形について、SUS304に関して塑性変形と漏洩磁束密度の相関があることが報告されている。我々は劣化領域を特定するため磁化分布逆解析手法の開発を行った。さらに劣化程度の定量評価を可能にするため磁化率分布の逆解析を提案し、シミュレーションによりその可能性を示した。次にSCCに関して、模擬SCCき裂を導入したインコネル600の漏洩磁束密度測定を行い、通常、常磁性体であるインコネル600が強磁性を示していること、またき裂部分で磁束密度が大きく変化していることを明らかにした。さらに磁化分布逆解析により、き裂の位置を検出可能であることを示した。最後に、磁気力顕微鏡観察により、磁化の原因が結晶粒界近傍におけるクロム欠乏と関係していること、またき裂近傍で磁化が弱くなっていることがわかった。これらの結果から磁気的手法による劣化診断が有効であることが明らかになった。

Establishment of evaluation methods of material degradation before crack initiation is needed very much to enhance the reliability of structural components. We remark magnetic methods in this report. Our objectives are to reveal the relation between degradation and magnetic property and to develop evaluation methods of material degradation, especially plastic deformation and stress corrosion cracking (SCC). In the former part of this report, evaluation methods for plastic deformation are discussed. At first, the study that shows the relation between the magnetic flux leakage and plastic deformation is reviewed. We developed the inverse analysis method of magnetization to specify the degradation distribution. Moreover, we propose inverse analysis of magnetic susceptibility for quantitative evaluation. In the latter part, the topic is SCC. We measured the magnetic flux leakage from the sample induced a SCC crack (Inconel-600). Inconel-600 is a paramagnetic material at room temperature but the sample shows ferromagnetic and the magnetic flux leakage was changed near the SCC crack. The possibility of detection of a SCC crack is shown by the inverse analysis result from the magnetic flux leakage. Finany, it is recognized by observation of the micro magnetic distributions by using a magnetic force microscope that the magnetization has relation with chromium depletion near grain boundaries and it is weak near the SCC crack. From these results, the magnetic method is very effective for evaluation of degradation.