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

脉冲涡流法无损检测技术在复合金属材料中应用的基础研究

• 批准号: 24918006
• 负责人: 板谷 年也
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Suzuka National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24918006/
• 关键词: パルス渦電流; 非破壊検査; 複合金属材

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。

脉冲涡流方法涉及流过线圈的大脉冲电流，导致脉冲诱导的磁场作用于金属材料。这比通常的涡流方法具有几十倍的强磁场，可以立即作用于金属材料，并且众所周知，可以改善磁场渗透性并减少磁噪声，这是涡流方法的技术问题。但是，对金属材料的非破坏性检查，其中两种或多种不同类型的金属（例如复合金属）是通过滚动键进行的，是超声波方法，并且没有脉冲涡流方法的应用。在这项研究中，我们提出了使用脉冲涡流方法在复合金属材料中应用非破坏性检查技术，并从实验和模拟的角度研究了复合金属材料的脉冲涡流响应。实验系统由带有内置功能发生器的示波器组成，双极电源，脉冲产生线圈，反应场检测线圈和复合金属材料（外壳钢）。通过双极电源从振荡器激发脉冲产生的线圈，并将磁场施加到包裹钢上。使用反应磁场检测线圈测量了由外壳钢中产生的脉冲涡流引起的反应磁场。作为模拟，使用FDTD方法（时域差异方法）进行了数值计算，包括瞬态响应。首先，将6.0mm厚的SS400板和2.0mm厚的SUS304板组合用作测试件，以检测脉冲涡流响应。接下来，为了模拟关节表面中的缺陷，将0.5、1.0、2.0、3.0 mm半径的弧形表面缺陷施加到SS400板上，用电机通过电机厚度为6.0 mm，并且将脉冲涡流响应量为6.0 mm，并且将脉冲电流响应置于其厚度为2.0 mm时，则检测到脉冲电流响应。结果表明，与连接表面没有缺陷的情况相比，涡流响应有所不同。数值计算已通过脉冲产生线圈成功地看到了磁场和复合金属材料之间的相互作用，这在实验中很难澄清，并揭示了由于关节表面中缺陷（真空）引起的磁场干扰。从上述结果中可以证实，使用脉冲涡流方法应用非破坏性检查技术的可行性将其用于复合金属材料。