パルス渦電流法による非破壊検査技術の複合金属材への適用に関する基礎的検討

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パルス渦電流法はコイルにパルス大電流を流し,パルス状の誘導磁界を金属材料に作用させる。これにより,瞬間的に通常の渦電流法より数十倍以上の強磁界を金属材料に作用でき,渦電流法の技術課題である磁界浸透性の向上,磁気ノイズの低減ができることが知られている。しかしながら,複合金属材のような二種類以上の異種金属を圧延接合させた金属材の非破壊検査は超音波法のみであり,パルス渦電流法の適用例は見当たらない。本研究では,パルス渦電流法による非破壊検査技術の複合金属材への適用を提案し,実験とシミュレーションの両面から複合金属材のパルス渦電流応答を調査した。実験システムは,ファンクション・ジェネレータ内蔵オシロスコープ,バイポーラ電源,パルス発生コイル,反作用磁界検出コイル,複合金属材(クラッド鋼)から構成した。発振器からバイポーラ電源を介してパルス発生コイルを励磁し,クラッド鋼へ磁界を作用させた。クラッド鋼に生み出されるパルス渦電流による反作用磁界を反作用磁界検出コイルで測定した。シミュレーションとして,FDTD法(時間領域差分法)を用いて,過渡応答を含めた数値計算を行った。はじめに,厚さ6.0mmのSS400平板と厚さ2.0mmのSUS304平板を組み合わせたクラッド鋼を試験片として使用し,パルス渦電流応答を検出した。次に,接合面の欠陥を模擬するために放電加工機により厚さ6.0mmのSS400平板に半径0.5,1.0,2.0,3.0mmの円弧状表面欠陥を付与し,その上に厚さ2.0mmのSUS304平板を置いた場合のパルス渦電流応答を検出した。接合面に欠陥がない場合と比較して渦電流応答が異なることを示した。数値計算では,実験では明らかにすることが難しいパルス発生コイルによる磁界と複合金属材との相互作用の可視化に成功し,接合面の欠陥(空隙)による磁界の乱れを明らかにした。以上の結果より,パルス渦電流法による非破壊検査技術の複合金属材への適用の実現可能性を確認できた。