機械の研究 2022年4月1日発売 第74巻 第4号

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「広範囲の寸法の表面き裂の直流電位差法評価（１）」

機器・構造物の安全な使用にはき裂の非破壊検査が不可欠である。そのための手法の1つに直流電位差法があり、これに関する多くの先駆的な研究がなされてきた。

従来の研究の中で、直流電位差法で表面き裂とよばれる被検査物表面に突き出たき裂を高感度に計測し評価する手法として、近接端子を導入した手法（Closely Coupled Probes Potential Drop Technique；CCPPD法）の提案がある。この手法は、電流入出力と電位差計測の合計4本の端子を近接させて設置したセンサを被検査物表面に接触させることにより、極めて高感度に小さい表面き裂の寸法（被検査物表面からの奥行深さ）を評価することを実現したものである。長方形板状の2次元き裂のみならず半だ円板状3次元き裂まで対象とできる。またこの手法はき裂の非破壊評価においてしばしば問題となるき裂閉口に鈍感であり、影響されにくいことが示されている。

ところで近接端子直流電位差法は、小さい表面き裂を高感度に計測して評価することを目的として開発されたものであるため、き裂が大きくなり、その奥行深さが大きくなると、計測される電位差の値がき裂深さに対して飽和傾向を示すようになり、電位差計測から き裂寸法を精度よく評価することが困難となる。これを踏まえ一例として、電流入出力端子間隔が6  mmで電位差計測端子間隔が3  mmなるセンサを使用した場合には、き裂深さが目安として5  mm程度より小さいき裂への適用が推奨されている。また、大きなき裂評価にともなうこのような問題点を解決するために、大きなき裂に対して端子間隔を広げる手法が提案された。そこでは2次元き裂を対象として先駆的な手法が示されている。

本稿は以上に鑑み、2次元のみならず3次元の表面き裂をも対象とし、はじめに当該センサにおいて端子間隔とき裂寸法の比を保ったとき、電位差とき裂寸法との間の無次元関係式（き裂評価式）はき裂寸法の大小によらず不変であることを示す。つぎにこれを踏まえて、大きいき裂に対しては端子間隔を広げるが、ただし端子間隔を比例的に、すなわち電位差計測端子間隔に対する電流入出力端子間隔の比は保ったまま端子間隔を広げるという工夫を新たに導入し、近接端子直流電位差法を き裂評価式は生かしたままで大きいき裂に拡張する方法を提案する。これにより小さいき裂から大きい き裂まで広範囲の表面き裂の寸法（奥行深さ）評価を可能にする。

電子磁気工業（株） 顧問
東北大学 名誉教授
坂　眞澄

電子磁気工業（株） 開発部 次長
岩田成弘

電子磁気工業（株） 代表取締役
児島隆治