学校法人近畿大学


産業プラントに最適な保守検査装置を開発 検査作業に要する労力と時間、コストを大幅に削減



図1 本研究に係る超音波探傷試験の結果

図1 本研究に係る超音波探傷試験の結果

近畿大学工学部(広島県東広島市)准教授の廿日出 好(はつかで よしみ)らの研究グループは、工場や各種プラントの配管など、過酷な環境条件下にある構造物の欠陥部位や劣化状況を、高精度かつ高効率に探知する検査方法及び装置を開発しました。
この方法を用いれば、探傷試験※1 の熟練者を必要とせず、従来に比べて検査作業に要する労力と時間、コストを大幅に削減することが可能です。

【本件のポイント】
●配管全周を高い均一性で磁化※2 し、保護部材で覆われた配管でも探傷試験が可能に
●化学や石油等のプラント設備における運転開始後の保守検査として最適
●従来の方法に比べ、検査作業に要する労力と時間、コストを大幅に削減

【研究の背景】
工場やプラント施設で使用されている配管などの構造物は、使用環境の影響を受けながら時間経過とともに内外面から腐食や浸食による劣化が進行し、内容物の漏洩・破断にいたる事故原因となるため、定期的に検査を行いながら構造物の健全性を確保しています。
従来の検査方法として、超音波の一種であるガイド波※3 を用いた「超音波探傷試験」があります。この試験は、磁性材料を配管に貼り付けて、磁性材料の磁歪効果※4 とコイルによる磁場とを組み合せて被試験体内にガイド波を送信し、傷などで反射する波を受信して欠陥部位を特定する方式です。しかし、高温環境で使用される配管の場合、その表面は保護部材で覆われ、磁性材料を配管表面に直接接触させることができないため、必要な磁歪効果が期待できず、有効な検査結果を得られないという問題を抱えていました。

【研究の概要】
このたび開発した技術は、磁性配管全周を高い均一性で磁化し、その磁化部を用いて探傷試験にとって最適なガイド波を発生・検出します。そのため、従来の磁性材料を必要とせず、保護部材の影響を受けずに配管表層部や内部の欠陥を高精度に探知することができます。また、磁気センサ※5(例えば、高感度磁気センサSQUID)との有用な組み合せによって、配管深部に生じた遠方の微小欠陥を探知することができます。
今後の展開としては、大規模プラントである製鉄をはじめ、自動車、機械装置、航空・宇宙、エネルギー関係、建設・土木の分野への応用を視野に、さらなる研究を進めます。なお、本発明は、研究成果として特許申請しています。

【研究の詳細(実施例)】
外径34mm、厚み0.8mmからなるニッケル配管を被試験体として、本発明に係る超音波探傷試験を行いました。図2は、本発明に係る超音波探傷試験の様子を示した写真であり、配管外周位置に回動自在に配置した磁化手段に、制御ユニットで所定条件に設定した磁力を発生させ、配管全周に検査に必要な磁化部を形成しています。当該磁化部は、同時にガイド波発生部、ガイド波検出部として機能します。図1は、当該探傷試験の結果を画像化したものです。図1及び図2の画像写真から明らかなように、磁界変化を的確に検出しており、配管の欠陥部位を高い感度で探知していることがわかります。

【用語説明】
※1 探傷試験 :構造物に超音波等を当て、中に生じた傷や亀裂等の欠陥を探知する試験。
※2 磁   化:磁性体に外部磁場をかけたとき、その磁性体が磁気的に分極して磁石となる現象。
※3 ガイド波 :長距離伝播性の超音波。金属などの物質中で強い伝播力を発揮する。
※4 磁歪効果 :磁性体が磁化するときに弾性変形する効果。
※5 磁気センサ:磁場の大きさ、方向を計測するためのセンサ。

【研究者プロフィール】
工学部電子情報工学科 准教授 廿日出 好(はつかで よしみ)
学  位:博士(工学)
専門分野:計測工学
受  賞:平成28年(2016年)3月 電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ、
     平成27年度エレクトロニクスソサイエティ活動功労表彰、
     平成25年(2013年)4月 日本学術振興会第146委員会、
     平成24年度日本学術振興会第146委員会賞、
     平成21年(2009年)6月 ISEC2009 Committee Young Researcher Award Study of
     Robustness of HTS-SQUID Magnetometer Covered by Superconducting Shield
     in AC Magnetic Field、
     平成20年(2008年)6月 日本生体磁気学会 若手研究者奨励賞
     微小生体磁気計測用マルチチャンネル高温超伝導SQUIDシステムの高感度化と性能評価、
     平成20年(2008年)5月 低温工学協会 奨励賞 他多数。

【関連リンク】
工学部 電子情報工学科 准教授 廿日出 好(ハツカデ ヨシミ)
https://www.kindai.ac.jp/meikan/1252-hatsukade-yoshimi.html

関連URL:https://www.kindai.ac.jp/engineering/


  • 図1 本研究に係る超音波探傷試験の結果 図1 本研究に係る超音波探傷試験の結果
  • 図2 本研究に係る超音波探傷試験の様子 図2 本研究に係る超音波探傷試験の様子



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