| 研究概要 |
近年、原子炉の高経年化などに伴って構造用金属材の疲労の蓄積状態を確実に把握し余寿命を推定しようとする技術の開発が急がれている。我々は、オーステナイト系ステンレス鋼のマルテンサイト変態を利用して渦電流型に分類される励磁型磁気センサによるオーステナイト系ステンレス鋼の疲労蓄積量推定法の研究を行い以下に述べるような結果を得た。
渦電流を用いた疲労蓄積量推定用に励磁差動型磁気センサを試作した。この磁気センサは、周波数特性の良いMn-Zn系のフェライトコアを中核に製作された。SUS304を疲労試験材としロックインアンプと組み合わせ磁気センサによる疲労蓄積量計測実験を行った。その実験は、励磁の最適条件を求めることなどやFG型磁気センサを使った残留磁化法との比較などを行って磁気センサの疲労蓄積量の検出特性を評価した。その結果、励磁周波数では、10kHzから40kHzが、励磁電流では10mA程度が良い結果をもたらすことがわかった。この磁気センサからの信号の大きさは、疲労蓄積量と良く比例し、今回提案した磁気センサはオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304の疲労蓄積量の評価に利用できることがわかった。なお、この磁気センサは、差動型なので局所的な疲労の集中部を検出するのに有効だということもわかった。
しかし、この励磁差動型磁気センサで疲労蓄積量の分布を求めるためには,平面的な走査と組合せる必要があり,疲労蓄積量の定点観測型としては使用しにくいことがわかった。また,試料端部効果や亀裂の影響が大きい不利な点があることがわかった。そこで,デジタル信号処理と組み合わせてノイズの低減を図った。さらに,励磁差動型磁気センサの出力を空間的に積分することによって求める数値処理の方法も提案し,励磁差動型磁気センサによるSUS304の疲労蓄積量推定システムを各種学会報告等を通して提案し,研究を終了した。
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