Construction of quantitative electromagnetic non-destructive inspection technique in complex 3D shape portion with consideration of direction and strength of magnetic field and current

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K03843
• Research Institution: Osaka Sangyo University
• Principal Investigator: 福岡 克弘 大阪産業大学, 工学部, 教授 (40512778)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 非破壊検査 / 磁粉探傷試験 / 渦電流探傷試験 / 磁化 / 回転磁界 / 定量的評価 / 高感度化 / 鉄鋼材

Outline of Annual Research Achievements

プラント構造物や機械部品を安心・安全に使用するためには、検査対象の隅々まで漏れなく検査でき、微小な傷まで発見可能な非破壊検査手法が必須である。しかし、プラント構造物や機械部品は複雑な形状部を有しているのが一般的であり、それらの部位における検査の信頼性向上が喫緊の開発課題となっている。本研究では、立体的で複雑な形状をした部位における効率的で且つ信頼性の高い検査を実現するため、磁気と電流の強度とその方向を3次元的に制御した高速・高精度・高感度な電磁非破壊検査システムの検討を試みた。さらに、探傷結果から傷形状を定量的に評価するのに有利な探傷手法、およびその定量的評価手法を検討し、探傷と評価の両面における高度化を目的とした。以下の3項目の研究内容に取り組んだ。
1. 3次元回転磁界による複雑形状部の全面および全方向磁化…複雑形状部を有する立体形状試験体の磁化の最適化に関する研究に取り組んだ。3次元回転磁界発生磁化器を用いて、試験体の全試験面において、全方向に均一な磁化が可能な磁化システムの最適条件設計を検討した。
2. 磁粉探傷試験による極微小傷の探傷と傷形状の定量的評価…開発した磁化システムを、漏洩磁束探傷試験および磁粉探傷試験に適用し、複雑形状をした被検査体の全面において極微小傷を検出することを検討した。さらに、数値解析による傷からの漏洩磁束密度と磁粉探傷試験結果から、一般的には不可能とされている磁粉探傷試験における傷形状の定量的評価を検討した。
3. 渦電流探傷試験による極微小傷の探傷と傷形状の定量的評価…開発した磁化システムを渦電流探傷試験に適用することにより、鉄鋼材を対象とした渦電流探傷試験の高感度化を検討した。さらに、自然傷の定量的評価に有利な2方向に均一な渦電流を流すプローブを検討した。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究実績の概要の「2. 磁粉探傷試験による極微小傷の探傷と傷形状の定量的評価」および「 3. 渦電流探傷試験による極微小傷の探傷と傷形状の定量的評価」に主眼を置いて、研究を実施した。
令和2年4月より大学を移籍したことにより、前任の大学で使用していた設備が使用できない事態となった。新たな装置を選定しているが、半導体等の部品不足によりその選定に時間を要した。この理由により、実験および解析の実施計画が遅れており、研究期間の1年延長を再度申請した。

Strategy for Future Research Activity

新たな装置の選定が終了したため、早期に発注・入手を行い、実験および解析を実施する。交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」に即した以下の研究を実施する。
1. 3次元回転磁界による複雑形状部の全面および全方向磁化・・・これまでの小形形状の機械部品を模擬した試験体に加えて、電車の台車等の大形構造物への磁化について検討する。
2. 磁粉探傷試験による極微小傷の探傷と傷形状の定量的評価・・・数値解析で得られた磁束密度の方向と、磁粉探傷試験で得られた付着磁粉模様の形状の相関関係を評価する。先行研究で、両者の結果が一致しなかった箇所についてその原因を追究し、磁粉探傷試験の探傷精度向上を目指す。
3. 渦電流探傷試験による複雑形状傷の探傷と傷形状の定量的評価・・・一般的な直流磁気飽和渦電流探傷試験に加えて、本研究でのオリジナルな交流磁気飽和渦電流探傷試験システムを構築する。さらに、本探傷システムの実機への適用を考え、試験条件が最適ではない場合の探傷結果からの傷形状の定量的評価を検討する。

Causes of Carryover

実験および解析を実施するにあたり、新たな装置を選定しているが、新型コロナ禍の影響による半導体等の部品不足により、その選定に時間を要したため。
新たな装置の選定が終了したため、早期に発注・入手を行い、研究を推進する。