JP3650822B2 - オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーステナイト系ステンレス鋼構造材またはそれを用いたオーステナイト系ステンレス鋼構造体の経年による材料強度の劣化を非破壊的に測定し、定量的に求める方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オーステナイト系ステンレス鋼は塑性変形により常磁性から強磁性に変態する事が半世紀以上前から知られている。この現象を利用した非破壊測定方法が米国、ドイツ、日本等で試みられている。その結果、オーステナイト系ステンレス鋼構造材またはそれを用いたオーステナイト系ステンレス鋼構造体の経年の金属疲労による材料強度の劣化（以下、強度の経年劣化という。）を非破壊的に測定する方法として、従来、オーステナイト系ステンレス鋼の塑性変形により変化したマルテンサイト相についてフェライトメータ等の測定器を用いて飽和磁化を測定することにより、強度の経年劣化を測定する方法が一般的に知られている。また、オーステナイト相から塑性変形によりマルテンサイト相へ変化するのに伴って測定対象の透磁率も変化することからその透磁率の変化に基づいて材料の疲労度（強度の経年劣化）を測定する方法も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２４８００４号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の、飽和磁化や透磁率等の磁気特性からオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を測定する方法によると、一義的に内部要因（内部応力）の情報を得ることはできなかった。即ち、上記従来の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法では、加工によりマルテンサイト変態が起こることを利用して、オーステナイト相から変化するマルテンサイト相の量を変化させるために、マルテンサイト変態を起こす外部要因（外部応力、温度）の量（例えば上記特許文献１では繰り返し負荷の回数）を変化させて磁化測定を行って基準データを得て、その基準データに基づいて被測定対象の強度の経年劣化を非破壊的に評価するものであった。
【０００５】
上記マルテンサイト変態は色々な要因によって起こり、外部要因（外部応力、温度）だけでなく内部要因（内部応力、化学組成）もマルテンサイト変態が起きる要因となる。しかし、経年劣化を評価するパラメータとして従来用いられてきた飽和磁化や透磁率等の磁気特性は、上記外部要因の量の変化に伴って変化するマルテンサイト相の量に応じて変化するものであり、強度の経年劣化の原因となる内部要因（内部応力）と必ずしも一対一の関係にならない。従って、上記従来の飽和磁化や透磁率等の磁気特性によるオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法では、材料内部の転位などの格子欠陥の情報を正確に得ることは出来なかった。
【０００６】
そこで、本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の原因となる転位などの格子欠陥を、定量的かつ非破壊的に測定する測定方法を提案することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の使用当初から経年劣化して亀裂が発生するまでの間の非破壊検査を行うことができ、しかも亀裂発生時及び亀裂発生箇所等を詳細に特定することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を定量的かつ非破壊で測定する非破壊測定方法において、評価情報取得工程と、測定工程と、評価工程とを具えてなる。
【０００８】
上記評価情報取得工程は、あらかじめ、測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼と同種のオーステナイト系ステンレス鋼について、引張試験を行い応力と歪との関係を得て、前記同種のオーステナイト系ステンレス鋼に、前記応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力σを与えて測定して得た基準ヒステリシス・マイナーループから、オーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の評価情報となる物理量の相関関係（例えば、後述する、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Hc^＊と材料に印加する磁界強度Ｈの最大値Ｈ_MAXとの関係である第1の関係および、飽和磁化Msと擬保磁力Hc^＊における基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率χ_H ^＊との第１の比Ms／χ_H ^＊と、磁界強度Ｈの最大値Ｈ_MAXとの関係である第２の関係）を得ておくものである。
【０００９】
上記測定工程は、前記測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼について測定にて対象ヒステリシス・マイナーループを得て、このヒステリシス・マイナーループから、上記物理量の測定値（例えば、後述する、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Hc^＊及び上記第１の比Ms／χ_H ^＊との値）を得るものである。
【００１０】
上記評価工程は、前記評価情報取得工程で得た上記物理量の相関関係（例えば先に例示した、第１の関係及び第２の関係）に基づいて、前記測定工程で得られた、上記物理量の測定値（先に例示した、擬保磁力Hc^＊および第１の比Ms／χ_H ^＊の値）から前記測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を評価するものである。
【００１１】
なお、上記工程における各ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい前記磁界強度Ｈの範囲内で、材料に印加する前記磁界強度Ｈの最大値Ｈ_MAXを段階的に変化させてオーステナイト系ステンレス鋼の磁束密度Ｂを測定することにより得られた前記磁界強度Ｈと前記磁束密度Ｂとの関係から、前記磁界強度Ｈの最大値Ｈ_MAXごとに得るものである。
【００１２】
この発明の測定方法を実際に行った試験データをもとに説明する。オーステナイト系ステンレス鋼の機械的性質と磁気的性質との相関関係を明らかにするため、原子炉配管や化学プラントで一般的に使用されているオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４を用い、高いニッケル成分のオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４（以下、Ｈ−ＳＵＳ３０４という。）と、標準のオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４（以下、Ｓ−ＳＵＳ３０４という。）とのそれぞれについて、引張試験を行った後にヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行った。なお、ここでは、上記Ｈ−ＳＵＳ３０４としてＪＩＳ Ｇ４３０５に規定されるＳＵＳ３０４Ｌを、上記Ｓ−ＳＵＳ３０４としてＪＩＳ Ｇ４３０５に規定されるＳＵＳ３０４をそれぞれ使用した。
【００１３】
図１（ａ）は、上記引張試験に用いた試料の形状を示し、図１（ｂ）は、上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験に用いた試料の形状を示す。図２は、図１（ａ）に示す形状の試料について引張試験を行って得られたH−ＳＵＳ３０４についての応力−歪特性を示す説明図であり、図３は、図１（ａ）に示す形状の試料について引張試験を行って得られたＳ−ＳＵＳ３０４についての応力−歪特性を示す説明図である。また表１に、試験に用いたＨ−ＳＵＳ３０４及びＳ−ＳＵＳ３０４の化学組成を示す。なお、それぞれの試料について引張試験を行った結果、負荷応力σを、Ｈ−ＳＵＳ３０４については５３４[MPa]よりも大きくしたときに（図２参照）、Ｓ−ＳＵＳ３０４については６０８[MPa]よりも大きくしたときに（図３参照）それぞれ破断した。
【００１４】
【表１】

【００１５】
なお、上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験とは、材料に印加する磁界強度Ｈの最大値（以下、「最大磁界」という。）Ｈ_MAXが飽和磁化よりも小さい磁界（保磁力の２倍程度の磁界強度）を材料に加えて測定することにより、例えば図４に示すような、ヒステリシスループに相当する曲線（以下、「ヒステリシス・マイナーループ」という。）を得るために行う試験をいう。このヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験は、本願発明者が、一般的に磁界を飽和する（保磁力の数倍から数十倍程度の磁界強度）まで加えて測定することによりヒステリシスループを得るために行うヒステリシス磁化特性試験と区別するために便宜的に用いたものである。
【００１６】
また本明細書では、ヒステリシスループから求められる保磁力および磁化率との区別のため、ヒステリシス・マイナーループにおいて、保磁力に相当するもの、即ち、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値を擬保磁力Hc^＊といい、磁化率に相当するもの、即ち、擬保磁力Hc^＊におけるヒステリシス・マイナーループの傾きを擬磁化率χ_H ^＊（＝ΔＢ／ΔＨ）という（図４参照）。なお、擬保磁力及び擬磁化率は、磁界強度Ｈの関数で磁界強度Ｈが十分大きい場合はそれぞれヒステリシスループから求められる保磁力、磁化率と一致する。
【００１７】
さらに、本明細書では、図５に示すように、ヒステリシス・マイナーループにおいて、そのヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積を擬ヒステリシス損失W_Fと、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積のうち、磁束密度Ｂ＞０かつ磁界強度Ｈ＜０の部分の面積を擬レマネンス損失W_Rといい、磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値を擬残留磁束密度Br^＊、擬残留磁束密度Br^＊におけるヒステリシス・マイナーループの傾きを擬磁化率χ_r ^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおける磁束密度Ｂの値を擬磁束密度Ｂm^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおけるヒステリシス・マイナーループの傾きのうち、小さいものを擬磁化率χ_rev ^＊、大きいものを擬磁化率χ_max ^＊とそれぞれいう。
【００１８】
そして、先に行った引張試験の結果に基づいて、上記図１（ｂ）に示す形状の試料について所定の応力を負荷した後、その負荷を取り除き、その変形した試料について、最大磁界Ｈ_MAXを段階的に変化させて上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、その都度ヒステリシス・マイナーループを得る。本試験では、最大磁界Ｈ_MAXを０[Oe]から１００[Oe]程度までの範囲で段階的に増加させてその都度測定することにより、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性を得た。その得られたヒステリシス・マイナーループから、後述するような物理量を求めてそれら物理量の値をプロットすることで、後述する図６〜図３２に示すような物理量の相関関係を得ることができる。
【００１９】
なお、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法によれば、５０[Oe]程度の最大磁界Ｈ_MAXで測定することにより、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に関するより詳細な情報が得られることを後で説明する。また、ここでの測定では最大磁界Ｈ_MAXの段階を１[Oe]にしたが、さらに細かく分けるとそれだけ情報量が多くなることはもちろんである。
【００２０】
図６〜図３２のうち、Ｈ−ＳＵＳ３０４について示す、図６，８，１０，１２，１５，１７，１９，２１，２３，２５，２７，２９，３１は、負荷応力σ＝３５１[MPa]，４３８[MPa]，４９５[MPa]，５３４[MPa]を、またＳ−ＳＵＳ３０４について示す、図７，９，１１，１３，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２は、負荷応力σ＝３７５[MPa]，４８８[MPa]，５５７[MPa]，６０８[MPa]）をそれぞれ加えた後に、オーステナイト系ステンレス鋼についてのヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行うことで得られた、物理量の相関関係（試料の変形に伴うヒステリシス・マイナーループ磁化特性の変化に基づき得られる関係）である。なお、物理量の相関関係に示された負荷応力σの値は、先に引張試験を行った結果をもとにして、破断直前および応力を加える前からその破断直前までの間で選んでいる。
【００２１】
従って、Ｈ−ＳＵＳ３０４については、図６，８，１０，１２，１５，１７，１９，２１，２３，２５，２７，２９，３１に示すように、負荷応力σ＝３５１[MPa]，４３８[MPa]，４９５[MPa]，５３４[MPa]の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。また、Ｓ−ＳＵＳ３０４については、図７，９，１１，１３，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２に示すように、負荷応力σ＝３７５[MPa]，４８８[MPa]，５５７[MPa]，６０８[MPa]の順に、黒正方形，白丸，上向き白三角，下向き黒三角でそれぞれプロットしている。
【００２２】
なお、上記負荷応力σの値に、応力を加える前の値σ＝０[MPa]が無いのは、応力を加える前のオーステナイト系ステンレス鋼の試料は常磁性であって強磁性でないために、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性が得られないからである。それゆえ、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性から求める値（例えば、後述する、第１の比Ms／χ_H ^＊，第２の比Ｗ_R／Ｗ_F，第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊，第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊，第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊）も応力を加える前のオーステナイト系ステンレス鋼では得られない。
【００２３】
ここに、図６及び図７は、擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係についての変形応力依存性を示し、図８及び図９は、第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係についての変形応力依存性を示す。また、図１０及び図１１は、図６〜図９に示す関係から得られた、擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示し、図１２，図１３は、図１０，図１１に示す関係を、擬保磁力Hc^＊が０〜２０[Oe]の範囲で拡大して示す部分拡大図である。
【００２４】
上記図１２及び図１３の関係線図に示すように、擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係は、負荷応力（変形応力）σの増加とともに変化することが分かる。なお、図１２に示すＨ−ＳＵＳ３０４における負荷応力σ＝５３４[MPa]の場合と、図１３に示すＳ−ＳＵＳ３０４における負荷応力σ＝６０８[MPa]の場合とはそれぞれ、試料が破断する寸前の擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示している。
【００２５】
このことから、上記負荷応力σは、オーステナイト相がマルテンサイト相に変化する要因となる内部要因（内部応力）に置き換えることができることから、擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係と、内部要因（内部応力）との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。しかも、第１の比Ms／χ_H ^＊は飽和磁化Msで規格化しているのでマルテンサイト相の量には依存しない。
【００２６】
なお、上記第１の比Ms／χ_H ^＊の値を求めるためには、飽和磁化Msの値を求めることが必要とされ、オーステナイト系ステンレス鋼中に塑性変形によって導入されたマルテンサイト相の飽和磁化Msを求めるためには、３Ｔ（＝３×１０^４[Oe]）程度の磁界強度Ｈが必要となる。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼構造材の実際の測定では、そのような強い磁界強度Ｈを加えるための測定装置を構成することは困難である。それゆえ、かかる強い磁界強度Ｈの磁界をオーステナイト系ステンレス鋼構造材に加えることは非常に難しく、高々１００[Oe]程度の磁界強度Ｈで磁化測定を行うことができるのが限度であると考えられる。そこで、以下に、１００[Oe]程度の磁界強度Ｈで飽和磁化Msを簡便的に求める方法を示す。
【００２７】
図１４には、塑性変形を加えたオーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４及びＨ−ＳＵＳ３０４の試料について、３Ｔ（＝３×１０^４[Oe]）の強い磁界強度Ｈで測定して得られた飽和磁化Ms[gauss]と、１００[Oe]の磁界強度Ｈで測定して得られた磁化Ｍ₁₀₀[gauss]との関係を示す。なお、図１４中、飽和磁化Msと磁化Ｍ₁₀₀との関係を黒丸でプロットし、また、後述する飽和磁化Msと磁化Ｍ₅₀との関係を黒正方形でプロットしている。ここでは、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性を測定する際に、最大磁界Ｈ_MAXを１００[Oe]にして測定し、最大磁界Ｈ_MAXのときの磁化の値を磁化Ｍ₁₀₀として求めている。図１４に示す飽和磁化Msと磁化Ｍ₁₀₀との関係から、３Ｔの強い磁界強度Ｈで測定しなくても、最大磁界Ｈ_MAXを１００[Oe]にして測定して磁化Ｍ₁₀₀を得ることにより、３Ｔの強い磁界強度Ｈで測定した場合に得られる飽和磁化Msと同様の飽和磁化Msの値を求めることができることが分かる。
【００２８】
さらに、図１４には、塑性変形を加えたオーステナイト系ステンレス鋼の試料について、３Ｔの強い磁界強度Ｈで測定して得られた飽和磁化Msの値と、５０[Oe]の磁界強度Ｈで測定して得られた磁化Ｍ₅₀との関係も示した。図１４に示す結果から、最大磁界Ｈ_MAXを５０[Oe]として測定して得られた関係は、最大磁界Ｈ_MAXの値を１００[Oe]として測定して得られた上記関係と比較すると感度がやや低下するものの、最大磁界Ｈ_MAXの値を５０[Oe]として得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性からも飽和磁化Msの値を得ることができることが分かる。
【００２９】
なお、上記した図１０〜図１３に示した擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係全体を測定により求めなくとも、以下に示すようにして、擬保磁力Hc^＊の値が小さい部分の関係から、オーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の進行状況が分かり、経年劣化を評価することができる。
【００３０】
即ち、例えば、図１０〜図１３に示す関係は、最大磁界Ｈ_MAXを１００[Oe]まで加えて求めたものであるが、最大磁界Ｈ_MAXを例えば５０[Oe]まで加えて得られる結果によっても、例えば図１２及び図１３では擬保磁力Hc^＊＝４[Oe]以下での第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（図１２及び図１３中、破線より左側の部分）が得られる。従って、この関係から、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の評価を十分に行うことができる。
【００３１】
さらに、図１５は、図１２に示すＨ−ＳＵＳ３０４についての、擬保磁力Hc^＊＝４[Oe]における公称応力（変形応力σ）と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示し、図１６は、図１３に示すＳ−ＳＵＳ３０４についての、擬保磁力Hc^＊＝４[Oe]における公称応力（変形応力σ）と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示す。これら図１５及び図１６に示すように、小さな磁界により計測して得られた関係線図からでも、測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼についてヒステリシス・マイナーループ磁化測定試験により測定を行って第１の比Ms／χ_H ^＊の値を得ることにより、経年劣化の程度や後述するように転位密度の変化を知ることができる。つまり、このことは小さな磁界により計測した情報からでもオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を十分に評価できることを意味する。
【００３２】
ところで、オーステナイト系ステンレス鋼は常磁性であるが、塑性変形によって導入されたマルテンサイト相は強磁性である。このマルテンサイト相内では金属疲労が進むに従い転位密度が高くなる。そしてマルテンサイト相内での磁壁移動も転位密度の増加に伴い動き難くなる。第１の比Ms／χ_H ^＊の値は磁壁の動き難さを表しており、転位密度が高くなると共に増加する。また、擬保磁力Hc^＊は最大磁界Ｈ_MAX以内で擬磁化率χ_H ^＊が最大になる磁界強度である。それゆえ、最大磁界Ｈ_MAXを変化させることにより、磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００３３】
従って、上記構成の本発明の測定方法によれば、評価情報取得工程で得た、物理量の相関関係として例えば、擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係である第1の関係（例えば上記図６，図７に示す関係）及び、第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係である第２の関係（例えば上記図８，図９に示す関係）に基づいて、マルテンサイト相の磁壁が受ける力の大きさ及びその分布を求めることができる。このことから、強度の経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化できる。
【００３４】
これにより、測定工程で得られた、測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼の第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係と、上記第１の関係及び第２の関係とを評価することで、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の原因であってその経年劣化の状態を評価する上で重要である格子欠陥の種類及びその量をより詳しく計測させ得て、より詳細かつ正確にオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の状態の総合的な評価をすることができる。
【００３５】
また、本発明の測定方法では、例えば上記図１０〜図１３に示すように、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第２の関係から、前記第１の比Ms／χ_H ^＊と前記擬保磁力Hc^＊との関係である第３の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から、前記オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の状態を評価しても良い。このようにすれば、この関係により示される関係線図（例えば図１０〜図１３に示す関係線図）が磁壁移動のポテンシャルエネルギーの形状及び大きさを示すので、この関係線図に基づいて測定対象であるオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００３６】
なお、第１の比Ms／χ_H ^＊及び擬保磁力Hc^＊はどちらも材料の特性に関する磁気的な量であるので、第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊とで表される関係は、最大磁界Ｈ_MAXのような外部変数が陽に（直接）含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊とで表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。
【００３７】
また、本発明の測定方法では、前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び第２の関係、または第３の関係から、前記第１の比Ms／χ_H ^＊と前記負荷応力σとの関係である第４の関係（例えば図１５，図１６に示す関係線図）を得て、前記評価工程で、前記第４の関係から、前記オーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の状態を評価しても良い。
【００３８】
このようにすれば、測定対象の第１の比Ms／χ_H ^＊の値を測定により求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、負荷応力σの値から転位密度の変化を知ることができる。
【００３９】
ところで、擬保磁力Hc^＊以外の物理量はマルテンサイト相の量に依存する。そのマルテンサイト相の量は飽和磁化Msに比例するが、必ずしも転位などの格子欠陥の量には依存しない。従って、かかる物理量を用いて経年劣化を評価するためには、擬保磁力Hc^＊以外の物理量を飽和磁化Msで規格化しなければならない。しかし、マルテンサイト相の飽和磁化Msを直接求めるためには、前述したように１０^４[Oe]以上の磁界強度Ｈが必要であり、このことは、非破壊検査を利用する際には困難な条件である。
【００４０】
また、擬保磁力Hc^＊以外の物理量、W_F，W_R，Br^＊，Bm^＊，χ_r ^＊，χ_H ^＊，χ_rev ^＊，χ_max ^＊は、マルテンサイト相の量に比例する。これらの物理量を飽和磁化で規格化する代わりに、これらの物理量の比をとることにより、マルテンサイト相の量に依存しない量を作ることができる。具体的には以下で説明する。
【００４１】
図１７及び図１８は、第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fと擬保磁力Hc^＊との相関関係（第５の関係）についての変形応力依存性を示し、図１９及び図２０は、擬保磁力Hc^＊と第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊との相関関係（第６の関係）についての変形応力依存性を示す。また、図２１及び図２２は、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第７の関係）についての変形応力依存性を示し、図２３及び図２４は、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第８の関係）についての変形応力依存性を示す。
【００４２】
上記図１７〜図２４に示すように、第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fと擬保磁力Hc^＊との相関関係（第５の関係）、第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第６の関係）、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第７の関係）及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第８の関係）はいずれも、変形応力σに敏感であり、それら相関関係により、オーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化を評価できることが分かる。
【００４３】
しかも、上記した第２の比Ｗ_R／Ｗ_F、第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊および第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊のような物理量の比は、マルテンサイト相の量に依存しない。従って、マルテンサイト相の飽和磁化Msを直接求めるための１０^４[Oe]以上の磁界強度Ｈを必要とせず、上述したような簡便的な方法によらなくても非破壊検査の行う際の困難性を伴うことがない。
【００４４】
さらに、図１７〜図２４に示した、第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fと擬保磁力Hc^＊との相関関係（第５の関係）、第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第６の関係）、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第７の関係）及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係（第８の関係）の関係線図から分かるように、図示の関係線図全体を測定により求めなくとも、以下に示すようにして経年劣化を評価することができる。
【００４５】
即ち、図２５，図２６は、上記図１７，図１８において、擬保磁力Hc^＊＝一定としたときの、第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fと変形応力σとの関係（第９の関係）を示す。図２７，図２８は、上記図１９，図２０において、擬保磁力Hc^＊＝一定としたときの、第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊と変形応力σとの関係（第１０の関係）を示す。図２９，図３０は、上記図２１，図２２において、擬保磁力Hc^＊＝一定としたときの、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と変形応力σとの関係（第１１の関係）を示す。図３１，図３２は、上記図２３，図２４において、擬保磁力Hc^＊＝一定としたときの、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と変形応力σとの関係（第１２の関係）を示す。
【００４６】
上記図２５及び図２６では、擬保磁力Hc^＊＝１０又は２０[Ｏｅ]のときの関係線図から、例えば破断直前の変形応力σ（図２５ではσ＝５４３[ＭＰａ]、図２６ではσ＝６０８[ＭＰａ]）における第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fの値と、被測定対象について測定して求めた第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fの値とを比較することで、オーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の状態を知ることができる。
【００４７】
また、上記した第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fと同様に、図２７及び図２８に示した関係線図から第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊の値を比較することで、図２９及び図３０に示した関係線図から第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊を比較することで、図３１及び図３２に示した関係線図から第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊を比較することで、いずれもオーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の状態を知ることができる。
【００４８】
このことから、上記負荷応力σは、オーステナイト相がマルテンサイト相に変化する要因となる内部要因（内部応力）に置き換えることができることから、先に説明した第１の比Ms／χ_H ^＊と同様に、擬保磁力Hc^＊と第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fとの相関関係、擬保磁力Hc^＊と第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊との相関関係、擬保磁力Hc^＊と第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊との相関関係及び擬保磁力Hc^＊と第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊との相関関係と、内部要因（内部応力）との間には密接な相関があることが本願発明者の研究により明らかになった。
【００４９】
また、第２の比Ｗ_R／Ｗ_Fと擬保磁力Hc^＊との相関関係、第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊と擬保磁力Hc^＊との相関関係、擬保磁力Hc^＊と第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊との相関関係及び擬保磁力Hc^＊と第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊との相関関係は、材料の化学組成によっても異なることから、かかる相関関係によって材料の種類を識別することもできる。
【００５０】
さらに、前述したように、オーステナイト系ステンレス鋼の塑性変形によって導入されたマルテンサイト相内では金属疲労が進むに従い転位密度が高くなり、マルテンサイト相内での磁壁も転位密度の増加に伴い動き難くなる。ヒステリシス・マイナーループの解析から得られる物理量は全て磁壁移動に関係した量であることから、これらの物理量から転位密度などの金属疲労の程度の情報を得ることができる。
【００５１】
ここに、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失W_Fは、磁壁移動が非可逆的に起こるときに仕事が熱エネルギーに変化した量を表し、先の第１の比Ms／χ_H ^＊と同様に、磁壁移動の障害物となる転位に関係した量である。また、ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積のうち、磁束密度Ｂ＞０かつ磁界強度Ｈ＜０の部分の面積である擬レマネンス損失W_Rは、磁界強度Ｈがゼロから擬保磁力Hc^＊までの間で磁壁が移動する際に、仕事が熱エネルギーに変化した量を表す。それゆえ、最大磁界Ｈ_MAXを変化させて第２の比W_R／W_Fの値を求めることにより得られた相関関係により磁壁移動のポテンシャルエネルギーの全体像を捕らえることができる。
【００５２】
また、擬残留磁束密度Br^＊は磁壁が最大磁界Ｈ_MAX以内で移動する際に、磁界強度Ｈがゼロのときの磁壁が障害物によって止められることによる残留磁化を表し、その擬残留磁束密度Br^＊における磁化率χ_r ^＊は磁壁を止めている力を表す。また、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率χ_rev ^＊、χ_max ^＊のうち、前者であるχ_rev ^＊は、可逆磁化率と呼ばれ、磁界を減少させたときの磁化率を表し、後者であるχ_max ^＊は、磁界を増加させたときの磁化率を表す。これら磁化率χ_rev ^＊、χ_max ^＊は、最大磁界Ｈ_MAX付近で磁壁が移動する際に受ける力を表し、磁界強度Ｈを増加させる際の力は磁化率χ_max ^＊に対応し、磁界強度Ｈを減少させる際の力は磁化率χ_rev ^＊に対応する。
【００５３】
従って、評価情報取得工程で、第２の比W_R／W_Fと擬保磁力Hc^＊との関係である第５の関係（図１７，１８参照）、第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第６の関係（図１９，２０参照）、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第７の関係（図２１，２２参照）及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第8の関係（図２３，２４参照）の少なくとも一つを得る。そして、評価情報取得工程で得られた相関関係に基づいて、測定工程で、擬保磁力Hc^＊の値と、第２の比W_R／W_F、第３の比Br^＊／Bm^＊、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊のうち、評価情報取得工程で得た物理量の相関関係に用いられる物理量の値とを物理量の測定値として求める。そして、評価情報取得工程で得た物理量の相関関係に基づいて、測定工程で得られた、物理量の測定値から、測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を評価することにより、マルテンサイト相での磁壁が受ける力の大きさ及びその分布を求めることができる。このことから、経年劣化の原因である様々な格子欠陥の形態を識別し、それらの量を定量化することができる。従って、かかる測定方法によれば、物理量の相関関係の関係線図に基づいて、オーステナイト系ステンレス鋼構造材の経年劣化の状態としてその経年劣化の原因である格子欠陥の種類とその量とをより詳しく計測し得て、より詳細に材料の経年劣化を正確かつ総合的に評価することができる。
【００５４】
なお、擬保磁力Hc^＊、擬ヒステリシス損失W_F、擬レマネンス損失W_R、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、擬残留磁束密度Br^＊、擬残留磁束密度Br^＊における擬磁化率χ_r ^＊、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率χ_rev ^＊，χ_max ^＊は、すべて材料の特性に関する磁気的な量であるので、これら物理量で表される関係は、最大磁界Ｈ_MAXのような外部変数が陽に含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、かかる物理量で表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。
【００５５】
さらに、上記した測定方法から、例えば、上記図２５〜図３２に示すように、上記第５の関係、第６の関係、第７の関係、第８の関係及び第９の関係の少なくとも一つの物理量の相関関係から、さらに、或一定の前記擬保磁力Hc^＊における、第２の比W_R／W_Fと負荷応力σとの関係である第９の関係、或一定の擬保磁力Hc^＊における、第３の比Br^＊／Bm^＊と負荷応力σとの関係である第１０の関係、或一定の擬保磁力Hc^＊における、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と負荷応力σとの関係である第１１の関係、及び或一定の擬保磁力Hc^＊における、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と負荷応力σとの関係である第１２の関係の少なくとも一つの関係を得る。そして、評価工程で、評価情報取得工程関係で得た関係から、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の状態を評価することとしても良い。
【００５６】
このようにすれば、測定工程で、測定対象の、第２の比W_R／W_F、第３の比Br^＊／Bm^＊、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊の値を測定により求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、負荷応力σの値から転位密度の変化を知ることができる。
【００５７】
加えて、擬保磁力Hc^＊、擬ヒステリシス損失W_F、擬レマネンス損失W_R、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、擬残留磁束密度Br^＊、擬残留磁束密度Br^＊における擬磁化率χ_r ^＊、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率χ_rev ^＊，χ_max ^＊は、転位などの格子欠陥に敏感な物理量であり、それらいずれの物理量も測定にて得られるヒステリシス・マイナーループから求めることができる。又同時に、これらの物理量はマルテンサイト相の量にも依存するが、マルテンサイト相の量に関する効果はこれらの物理量の比を取ることで取り除くことができる。
【００５８】
従って、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法によれば、従来から一般的に行われているヒステリシスループは磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要があるのに対して、本発明において行われる測定では、磁化が完全に飽和するまで磁界を外部から加える必要がなく、小さな外部磁界でヒステリシス・マイナーループを得ることができる。その上、測定装置を構成する観点からも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行う本発明の測定方法の方が、ヒステリシスループ磁化特性試験を行う従来の一般的な測定方法よりも、測定装置を簡易に構成することができて有利である。
【００５９】
なお、ヒステリシスループを得るためには、磁化が完全に飽和するまで外部から磁界を加えるため、これにより得られる物理量は外部磁界に依存しない量である。これに対して、本発明の測定方法では、外部磁界の強さの変化に伴い変化するヒステリシス・マイナーループを得る。従って、これにより得られる物理量（擬保磁力Hc^＊、擬ヒステリシス損失W_F、擬レマネンス損失W_R、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、擬残留磁束密度Br^＊、擬残留磁束密度Br^＊における擬磁化率χ_r ^＊、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率χ_rev ^＊，χ_max ^＊）は外部磁界に応じて変化する。
【００６０】
このため、ヒステリシス・マイナーループを測定する際に、反磁界や漏れ磁場の効果を考慮し、内部磁界の値を正確に求める必要がある。しかし、それら物理量の相関関係である、第２の比W_R／W_Fと擬保磁力Hc^＊との関係である第５の関係（図１７，１８参照）、第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第６の関係（図１９，２０参照）、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第７の関係（図２１，２２参照）及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第8の関係（図２３，２４参照）は、先に述べたように、外部磁界の強さＨは直接入っておらず、材料特有のものである。それゆえ、本発明の非破壊検査に適用する場合には、必ずしも内部磁界の値が必要となるわけではない。
【００６１】
従来のヒステリシスループにより得られる飽和磁化、保磁力、残留磁束密度、磁化率はマルテンサイト相の量及び形状に大きく依存し、材料内部の格子欠陥に関する情報を取り出すことができない。それに対して、ヒステリシス・マイナーループから得られる、第２の比W_R／W_Fと擬保磁力Hc^＊との関係（第５の関係）、第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（第６の関係）、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（第７の関係）及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（第8の関係）を用いた、本発明の測定方法は従来の測定方法において飽和磁化等の値を比較するよりも、情報の質及び量、感度や精度の面で優れていることが本願発明者の研究により分かった。
【００６２】
このように、第２の比W_R／W_Fと擬保磁力Hc^＊との関係（第５の関係）、第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（第６の関係）、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（第７の関係）及び第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係（第8の関係）は、飽和磁化Msの値を必要としないため、先に説明したように、第１の比Ms／χ_H ^＊において説明したような簡便的な方法によらなくても非破壊検査の行う際の困難性を伴うことがない。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を、実施例によって図面に基づき詳細に説明する。図３３は、この発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法の第１実施例を示す説明図である。図中符号１は、何らかの材料の劣化が存在しているオーステナイト系ステンレス鋼構造材によって構成された被測定オーステナイト系ステンレス鋼構造体（以下、被測定構造体という。）、２は励磁巻線、３は磁束検出巻線、４はそれらの巻線が巻かれた磁気ヨークである。ここでは、図３３に示すように、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを直接巻けない形状の被測定構造体１に対し、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを有する磁気ヨーク４を密着させ、磁気閉回路５を形成する。６は、上記励磁巻線２と磁束検出巻線３とが接続されたヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置であり、このヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、一般の市販品を用いることができる。また７は、この実施例を実施した結果として、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に表示される、被測定構造体１のヒステリシス・マイナーループ磁化特性である。
【００６４】
なお、本実施例で測定する被測定構造体１は、２００℃以下の温度での使用により経年劣化したものであり、その経年劣化によりマルテンサイト変態を起こしてオーステナイト相の一部がマルテンサイト相に変化している。
【００６５】
上記ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６によれば、測定工程で被測定構造体１を測定するに際しては、励磁巻線２に励磁電流が供給され、このとき磁束検出巻線３に誘起した電圧が、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に導かれて増幅積分され、その結果ヒステリシス・マイナーループ磁化特性７が得られる。このヒステリシス・マイナーループ磁化特性７を対象ヒステリシス・マイナーループとしてこれから、擬保磁力Ｈ_C ^＊およびその点での擬磁化率χ_H ^＊を求めることができる（上記図４参照）。
【００６６】
上述した測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７は、被測定構造体１の内部での３次元的磁路の広がりや反磁界係数の影響による誤差を含んだものである。ゆえに、この誤差を除去したヒステリシス・マイナーループ磁化特性を得るための補正係数を求める必要があるが、この補正係数は、既知の静磁界解析手法を用いた計算機実験あるいは実測定体系を模擬したモックアップ実験により前もって求めておくことができる。
【００６７】
上記測定工程で求めた擬保磁力Hc^＊及び第１の比Ms／χ_H ^＊の値から被測定構造体１の強度の経年劣化を評価するに際しては、評価情報取得工程で、あらかじめ、被測定構造体１と同じ材料のテストピースについて、２００℃以下の温度で引張試験を行い応力と歪との関係を得る。そのテストピースに、得られた応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力σを与えて、磁界強度Ｈが５[Oe]から１００[Oe]までの間で、最大磁界Ｈ_MAXを１[Oe]毎に段階的に変化させて測定する。その測定の都度得られた基準ヒステリシス・マイナーループから、第１の関係である擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係（上記図６，図７参照）および、第２の関係である第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係を求め（上記図８，図９参照）、それら関係から、第３の関係の関係である、例えば図３４に示すような擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係をプロットして求めておく。
【００６８】
そして、評価工程で、測定工程で得られた被測定構造体１の擬保磁力Hc^＊及び第1の比Ms／χ_H ^＊の値と、図３４に示す第３の関係とを比較することで、被測定構造体１の強度の経年劣化の状態が定量的に調べられる。なお、図３４では、変形応力σの増加とともに、曲線ａ→曲線ｂ→曲線ｃ→曲線ｄと関係が変化し、最終的に曲線ｄで破断する。
【００６９】
さらに、上記で求めた被測定構造体１の擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係と、被測定構造体１の初期状態及び、亀裂発生時又は破壊時の擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を比較するために、例えば上記図１５及び図１６でHc^＊＝４[Oe]として求めたのと同様にして、図３５に示すように、Hc^＊＝一定での変形応力（負荷応力）σと第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を求める。そして、被測定構造体１についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行って求めておいた、所定の擬保磁力Hc^＊における第１の比Ms／χ_H ^＊の値を測定値として図３５中にプロットすることで、経年劣化を受けている被測定構造体１の実質的な内部応力（変形応力σ）を求めることができる。
【００７０】
即ち、上記図３５の関係線図に測定値をプロットすることにより、始点（初期状態）及び亀裂発生点との差δ_i，δ_fを求めることができる。ここでのδ_iは初期状態から測定時点までの第１の比Ms／χ_H ^＊の変化量であって、材料がこれまでに受けた経年劣化の度合いを表す。またここでのδ_fは測定時点から亀裂発生までに見込まれる第１の比Ms／χ_H ^＊の変化量であって余寿命、即ち、現状(測定時点)から材料に亀裂が発生するまでの期間を表す。それらδ_i，δ_fは被測定構造体１の強度の経年劣化の程度を示すパラメータとなることから、それらの値により、被測定構造体１の強度の経年劣化の程度を非破壊的に測定することができる。
【００７１】
上述したように、本実施例のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の非破壊測定方法にあっては、評価情報取得工程で、被測定構造体１と同種のオーステナイト系ステンレス鋼の試料について得た、擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係である第1の関係（例えば上記図６，図７に示す関係）及び、第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係である第２の関係（例えば上記図８，図９に示す関係）から、第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である図１７に示す第３の関係を得ている。そして、評価工程で、その第３の関係から、第１の比Ms／χ_H ^＊と負荷応力（変形応力）σとの関係である図３５に示す第４の関係を得て、その第４の関係から、被測定構造体１の経年劣化の状態を評価している。
【００７２】
これにより、測定工程で得られた、測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼構造材の第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係と、上記第１の関係及び第２の関係とを評価することで、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の原因であってその経年劣化の状態を評価する上で重要である格子欠陥の種類及びその量をより詳しく計測させ得て、より詳細かつ正確に材料の強度の経年劣化の状態の総合的な評価をすることができる。
【００７３】
従って、本実施例のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法によれば、小さい磁界強度Ｈの範囲内で測定するヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７を計測して上記第１の関係及び第２の関係を得ることにより、オーステナイト系ステンレス鋼構造材で構成される、原子炉配管や化学プラントなど全ての構造物の強度の経年劣化の程度を、亀裂が発生する前段階での転位密度及びその分布の変化から非破壊的に正確に検査でき、なおかつ、小型の磁気ヨークと励磁電源とを具える簡易な装置を構成することで、試料及び被測定構造体１の測定を行うことができる。
【００７４】
さらに本実施例の測定方法では、前述したように、評価情報取得工程で、第１の関係および第２の関係から、第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である図３４に示す第３の関係を得ている。これにより、この第３の関係で表された図３４に示す関係線図が磁壁移動のポテンシャルエネルギーの形状及び大きさを示すので、この関係線図に基づいて測定対象の経年劣化をより正確かつ容易に評価することができる。
【００７５】
なお、第１の比Ms／χ_H ^＊及び擬保磁力Hc^＊はどちらも材料の特性に関する磁気的な量であるので、第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊とで表される関係は、最大磁界Ｈ_MAXのような外部変数が含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、第１の比Ms／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊とで表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数やマルテンサイト相の量に依らない。
【００７６】
しかも、本実施例の測定方法では、前述したように、評価情報取得工程で、図３４に示す第３の関係から、第１の比Ms／χ_H ^＊と負荷応力σとの関係である図３５に示す第４の関係を得て、評価工程で、その第４の関係から、被測定構造体１の経年劣化の状態を評価している。
【００７７】
これにより、第１の比Ms／χ_H ^＊の値を測定により求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での負荷応力σの値を定量的かつ容易に求めることができるので、経年劣化の進行の程度や寿命予測をさらに正確にできる。また、情報取得工程において、負荷応力σと転位密度の変化との相関関係を得ておくことにより、負荷応力σの値から転位密度の変化を知ることもできる。
【００７８】
また、図３６は、第１実施例の第１変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第２の比W_R／W_Fと変形応力（負荷応力）σとの関係（第９の関係）を例示する説明図である。この変形例では、上記第１実施例の物理量の相関関係に変えて、基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失W_Fと基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失W_Rとの第２の比W_R／W_Fと、磁束密度Ｂの値がゼロのときの磁界強度Ｈの値である擬保磁力Hc^＊との関係である第５の関係とする。そして、測定工程にて測定される物理量の測定値を、擬保磁力Hc^＊の値と、第２の比W_R／W_Fとする。さらにその第５の関係から、例えば図３６に示すような、或一定の擬保磁力Hc^＊における、第２の比W_R／W_Fと負荷応力σとの関係である第９の関係を得る。そして、その関係線図に基づいて、先に説明した図３５に示す関係線図を用いた場合と同様にして、被測定構造体１の強度の経年劣化の情報を評価することができる。
【００７９】
また、図３７は、第１実施例の第２変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第３の比Br^＊／Bm^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第１０の関係）を例示する説明図である。この変形例では、上記第１実施例の物理量の相関関係に変えて、磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Br^＊と最大磁界Ｈ_MAXのときの磁束密度Ｂの値である擬磁束密度Bm^＊との第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第６の関係とする。そして、測定工程にて測定される物理量の測定値を、擬保磁力Hc^＊の値と、第３の比Br^＊／Bm^＊とする。さらにその第６の関係から、例えば図３７に示すような、或一定の擬保磁力Hc^＊における、第３の比Br^＊／Bm^＊と負荷応力σとの関係である第１０の関係を得る。そして、その関係線図に基づいて、先に説明した図３５に示す関係線図を用いた場合と同様にして、被測定構造体１の強度の経年劣化の情報を評価することができる。
【００８０】
図３８は、第１実施例の第３変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第１１の関係）を例示する説明図である。この変形例では、上記第１実施例の物理量の相関関係に変えて、磁界強度Ｈの値がゼロのときの磁束密度Ｂの値である擬残留磁束密度Br^＊における擬磁化率χ_r ^＊と擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊との比である第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係である第７の関係とする。そして、測定工程にて測定される物理量の測定値を、擬保磁力Hc^＊の値と、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊とする。さらにその第７の関係から、例えば図３８に示すような、或一定の擬保磁力Hc^＊における、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と負荷応力σとの関係である第１１の関係を得る。そして、その関係線図に基づいて、先に説明した図３５に示す関係線図を用いた場合と同様にして、被測定構造体１の強度の経年劣化の情報を評価することができる。
【００８１】
図３９は、第１実施例の第４変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第１２の関係）を例示する説明図である。この変形例では、上記第１実施例の物理量の相関関係に変えて、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率のうちの小さい磁化率χ_rev ^＊と二つの磁化率のうちの大きい磁化率χ_max ^＊との比である第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力（Hc^＊）との関係である第８の関係とする。そして、測定工程にて測定される物理量の測定値を、擬保磁力Hc^＊の値と、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊とする。さらにその第８の関係から、例えば図３９に示すような、或一定の擬保磁力Hc^＊における、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と負荷応力σとの関係である第１２の関係を得る。そして、その関係線図に基づいて、先に説明した図３５に示す関係線図を用いた場合と同様にして、被測定構造体１の強度の経年劣化の情報を評価することができる。
【００８２】
上記第１変形例、第２変形例、第３変形例及び第４変形例によれば、第２の比Ｗ_R／Ｗ_F、第３の比Ｂr^＊／Ｂm^＊、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊および第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊のような物理量の比は、マルテンサイト相の量に依存しない。従って、マルテンサイト相の飽和磁化Msを直接求めるための１０^４[Oe]以上の磁界強度Ｈを必要とせず、前述したような、１００[Oe]程度の磁界強度Ｈで飽和磁化Msを簡便的に求める方法によらなくても非破壊検査の行う際の困難性を伴うことがない。
【００８３】
しかも、擬保磁力Hc^＊、擬ヒステリシス損失W_F、擬レマネンス損失W_R、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、擬残留磁束密度Br^＊、擬残留磁束密度Br^＊における擬磁化率χ_r ^＊、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率χ_rev ^＊，χ_max ^＊は、すべて材料の特性に関する磁気的な量であるので、これら物理量で表される関係は、最大磁界Ｈ_MAXのような外部変数が陽に含まれておらず、材料の内部因子だけの関係である。従って、かかる物理量で表される関係は格子欠陥を含めた材料内部の物性の情報を与えるもので外部変数に依らない。さらにこれらの物理量の比を取ることによりマルテンサイト相の量がこれらの物理量に与える効果を取り除き、材料内部の情報のみを得ることができる。
【００８４】
さらに、図３６〜図３９の関係線図を用いることにより、測定工程で、測定対象の、第２の比W_R／W_F、第３の比Br^＊／Bm^＊、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊の値を測定により求めることで、経年劣化前の状態と亀裂発生時の状態との間での負荷応力σの値を定量的に求めることができるので、経年劣化の進行の程度や寿命予測がさらに正確にできる。また、先に説明した情報取得工程により、負荷応力σの値から転位密度の変化を知ることができる。
【００８５】
加えて、擬保磁力Hc^＊、擬ヒステリシス損失W_F、擬レマネンス損失W_R、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、擬残留磁束密度Br^＊、擬残留磁束密度Br^＊における擬磁化率χ_r ^＊、擬保磁力Hc^＊における擬磁化率χ_H ^＊、最大磁界Ｈ_MAXにおける二つの磁化率χ_rev ^＊，χ_max ^＊は、転位などの格子欠陥に敏感な物理量であり、それらいずれの物理量も測定にて得られるヒステリシス・マイナーループから求めることができる。
【００８６】
ところで、マルテンサイト相の量の変化に基づく従来の飽和磁化の測定では、２００℃以下の温度範囲でも温度の上昇とともに、変態して生じるマルテンサイト相の量が急速に減少するため、転位などの格子欠陥により材料の強度の経年劣化を評価することは困難であった。これに対して、本実施例のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法では、変態により生じるマルテンサイト相の量に基づかない第１の比Ms／χ_H ^＊，第２の比W_R／W_F、第３の比Br^＊／Bm^＊、第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊、第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊を用いた関係で評価ができる。従って、マルテンサイト変態が温度の影響を受ける場合には、本実施例の測定方法による材料の評価が不可欠である。
【００８７】
図４０は、この発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法の第２実施例を示す説明図である。この実施例では、第１実施例と異なり、何らかの経年劣化を受けている被測定構造体１が、励磁巻線２と磁束検出巻線３とを直接巻ける形状を有していることから、その被測定構造体１に、励磁巻線２と磁束検出巻線３とが直接巻かれている。ここでも、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６には、先の第１実施例と同様に、一般の市販品を用いることができる。また、７は、この実施例を実施した結果として、ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置６に表示されるヒステリシス・マイナーループ磁化特性である。
【００８８】
この実施例では、先の第１実施例と同様にして、測定工程で、測定により得られたヒステリシス・マイナーループ磁化特性７を対象ヒステリシス・マイナーループとしてこれから擬保磁力Hc^＊及び第１の比Ms／χ_H ^＊の値を求め、評価情報取得工程で、あらかじめ、被測定構造体１と同種の材料のテストピースについて求めておいた、基準ヒステリシス・マイナーループから、先の第１実施例と同様にして、第１の関係である擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係および、第２の関係である第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係を求め、それら関係から第３の関係である擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係（先の第１実施例の図３４参照）を求めておく。そして、評価工程で、評価情報取得工程で求めておいた擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊と被測定構造体１の擬保磁力Hc^＊及び第１の比Ms／χ_H ^＊の値とを比較することにより、被測定構造体１の実質的な経年劣化の程度を評価できる。
【００８９】
さらに、先の第１実施例における図３５に示すものと同様に、Hc^＊＝一定での変形応力（負荷応力）σと第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を得て、経年劣化の度合いδ_i及び余寿命δ_fを求めることにより、被測定構造体１の強度の経年劣化の程度を非破壊的に測定することができる。
【００９０】
従って、第２実施例のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法によれば、先の第１実施例と同様の効果が得られることに加えて、磁気ヨークを使用しなくても済むことから、測定装置の単純化及び軽量化を図ることができる。
【００９１】
ところで、本願発明者は、研究過程において、転位や結晶粒界がマルテンサイト変態を阻止することを見出した。このことから、転位密度の高いところでは外部から大きな変形応力を加えないとマルテンサイト変態を起こし難い一方、転位密度の比較的低いところでは、外部から大きな変形応力を加えなくてもマルテンサイト変態を起こし易いこととなる。しかも、塑性変形が進むに従い、マルテンサイト相内でも転位密度が増加することが分かった。従って、飽和磁化の測定等によるマルテンサイト相の量から経年劣化を求める従来の方法では、転位密度等の経年劣化の内部要因とマルテンサイト相の量とが対応せずに、マルテンサイト相内の転位密度等の測定が困難であることから、正確な経年劣化の測定を行うことはできなかった。
【００９２】
これに対して、本発明の上記実施例のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法によれば、得られた情報はマルテンサイト相の量には依存せず、マルテンサイト相以外の部分の転位密度等の内部要因を測定でき、かつ、マルテンサイト相内の転位密度その他格子欠陥を測定することができるので、より正確にオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の測定を行うことができる。
【００９３】
また、オーステナイト系ステンレス鋼は、前述のように、塑性変形によりマルテンサイト変態し、常磁性から強磁性に遷移することが知られている。しかし、本願発明者の研究過程において、２００℃以上で材料に塑性変形を加えてもマルテンサイト変態を起こさないことが分かった。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼を２００℃以上で熱間圧延した場合には、材料内に転位密度の高い状態が存在していてもマルテンサイト変態を起こさないために、塑性変形を加える前と区別が付かなくなってしまう。それゆえ、従来の飽和磁化等による測定方法では２００℃以上で使用した材料の強度劣化を評価することができない。また、本発明の上記実施例の方法でもマルテンサイト相が全く存在しなければ評価できないことが考えられる。
【００９４】
そこで、２００℃以上の温度で使用したオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の測定に上記実施例の測定方法を適用できるようにするための方法を以下に説明する。
【００９５】
オーステナイト系ステンレス鋼のマルテンサイト変態は、例えば、室温から液体窒素温度（７７Ｋ）に急冷しても起こる。その際、オーステナイト相及びマルテンサイト変態により生じたマルテンサイト相では転位密度の増加は殆ど見られない。従って、変態により生じるマルテンサイト相の量の変化に伴って飽和磁化は増加するところ、上記実施例における第１の比Ms／χ_H ^＊の関係は変化しない。一方、室温から液体窒素温度（７７Ｋ）に急冷することにより変態して生じるマルテンサイト相の量はマルテンサイト変態を起こす前のオーステナイト相内の転位密度に大きく関係する。そこで、図４１に、オーステナイト系ステンレス鋼に２００℃で塑性変形を加えた後に、室温から液体窒素温度（７７Ｋ）に急冷後、２分間保持したものについてマルテンサイト相の量を測定しその値を示す。横軸は２００℃での変形量（歪み）を示す。なお、図４１中、白丸でプロットしたものは２００℃以上で塑性変形を加えたものについて示し、白正方形でプロットしたものは、２００℃以上で塑性変形を加えた後、室温から液体窒素温度（７７Ｋ）に急冷し、その後２分間保持したものについて示している。なお、図４１では、飽和磁化Msの単位を[emu／ｇ（イーエムユー／グラム）]として示し、塑性歪及びマルテンサイト相の量の単位を[%]として示している。
【００９６】
図４１に示すように、２００℃以上で塑性変形を加えた場合、急冷をしないものについてはマルテンサイト変態を殆ど起こさない（図４１中、白丸参照）。この一方、２００℃以上で塑性変形を加えた後、室温から液体窒素温度（７７Ｋ）に冷却して２分間保持したものについては、マルテンサイト変態を起こし塑性変形が進み転位密度が高くなるに従い（塑性歪が大きくなるに従い）、変態により生じるマルテンサイト相の量が急激に減少する（図４１中、白正方形参照）。これは、転位がマルテンサイト変態を邪魔するように作用するからである。
【００９７】
それゆえ、図４１に示す関係を利用することにより、２００℃以上で使用したオーステナイト系ステンレス鋼構造材及びそれを用いた構造体についての経年劣化の非破壊検査を行うことが可能である。具体的には、測定工程を行う前に、２００℃以上で使用した被測定構造体１の測定部分を液体窒素温度（７７K）に急冷するという急冷工程を行う。そして測定工程で、先の第１及び第２実施例と同様に、被測定構造体１についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験を行い、得られた対象ヒステリシス・マイナーループから第１〜第４の関係を適宜得るとともに、急冷工程での急冷により変態して生じたマルテンサイト相の量を測定してそのマルテンサイト相の量からオーステナイト相内の転位密度を計算する。なお、転位密度が比較的小さいときには、急冷により変態して生じるマルテンサイト相の量は比較的大きいが、塑性変形が進み転位密度が高くなると、急冷により変態して生じるマルテンサイト相の量が少なくなる。
【００９８】
なお、被測定構造体１の測定部分を液体窒素温度に急冷するという急冷工程を行い、図４１の関係から飽和磁化Msを測定しても内部応力（転位密度）が求まる。その場合、飽和磁化Msは１０^４[Oe]の磁界を加えなくても図１４の関係から簡易的に求めることができる。
【００９９】
このことから、上記実施例の測定方法において２００℃以上で使用した被測定構造体１の経年劣化を測定する場合には、その被測定構造体１の測定部分を室温から液体窒素温度（７７K）に急冷してマルテンサイト変態によりマルテンサイト相を生じさせ、そのマルテンサイト相についてヒステリシス・マイナーループ磁化測定試験を行う。そしてこれにより得られた対象ヒステリシス・マイナーループから先の第１及び第２実施例と同様にして、変形応力σと第１の比Ms／χ_H ^＊との関係等を得て、その関係に基づき材料の経年劣化を評価することができる。
【０１００】
なお、急冷により変態して生じるマルテンサイト相の量は、転位密度、結晶粒界等の格子欠陥のほかにニッケルやクロムのような化学成分に依存する。従って、この方法を実施する際には、予め被測定構造体１と同種のテストピースを用いて、急冷により変態して生じるマルテンサイト相の量と歪（又は応力）との関係のデーターベースを求めておくことが必要となる。
【０１０１】
また、オーステナイト系ステンレス鋼を急冷してマルテンサイト変態によりマルテンサイト相を生じさせることは、厳密な意味では非破壊検査方法の理念から反するようにも思われる。しかし、経年劣化の測定後に、６００℃〜７００℃程度の温度で短時間（数分間）熱処理をすることにより、マルテンサイト相をオーステナイト相に回復させることができる。従って、２００℃以上で使用したオーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の測定においても、材料の熱処理による影響が無視できるような場合には上記熱処理を行うことで先の第１及び第２実施例の測定方法が適用でき、非常に有効である。
【０１０２】
なお、材料の経年劣化は、一般的に、構造材全体について巨視的な意味で均一に進行すると考えられている。それゆえ、経年劣化の測定は被測定構造体１全体の経年劣化を測定することは一般的に必要とされず、部分的に経年劣化を測定すれば十分である。従って、２００℃以上で使用した被測定構造体１の強度の経年劣化の測定においては、部分的に急冷、測定及び回復を行えば十分である。しかし、負荷応力が部分的に大きくなる場合もあり得る。そのような場合にも適用可能なように、いくつかの観測点を決め、それらの観測点を局部的に急冷して測定し、測定後にその部分を回復させることで、構造材全体の経年劣化の情報を得ることができる。
【０１０３】
従って、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法における上記第１及び第２実施例の構成によれば、磁気ヨークと励磁電源とで非破壊測定が可能であって、しかもオーステナイト系ステンレス鋼構造材の強度の経年劣化の高感度な非破壊測定を行うことができる。
【０１０４】
なお、本実施例においても、先の第１実施例で説明した第１変形例、第２変形例、第３変形例及び第４変形例における関係線図を適用することができる。
【０１０５】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、オーステナイト系ステンレス鋼としてＳＵＳ３０４を用いたが、本発明の測定方法で経年劣化を測定できるオーステナイト系ステンレス鋼はＳＵＳ３０４に限られるものではなく、例えばＳＵＳ３１６についても、ＳＵＳ３０４と同様にして実験を行った結果、本発明の測定方法で経年劣化を測定できることが確認できた。また、上記実施例では構造体について測定したが、構造体用の構造材料についても測定し得ることは言うまでもない。さらに、この発明の方法の各工程を実施する手段を組み合わせて、経年劣化測定装置を構成することができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は引張変形を加えた試料の形状を示す斜視図であり、（ｂ）はヒステリシス・マイナーループ磁化特性を測定した際の試料の形状を示す斜視図である。
【図２】 高いニッケル成分のオーステナイト系ステンレス鋼Ｈ−ＳＵＳ３０４の引張試験の結果を例示する応力−歪特性を示す説明図である。
【図３】 標準のオーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の引張試験の結果を例示する応力−歪特性を示す説明図である。
【図４】 ヒステリシス・マイナーループにおいて、擬保磁力Hc^＊、最大磁界Ｈ_MAX、擬磁化率χ_H ^＊を例示して説明する説明図である。
【図５】 ヒステリシス・マイナーループにおいて、擬ヒステリシス損失W_F、擬レマネンス損失W_R、擬磁化率χ_r ^＊，χ_rev ^＊，χ_max ^＊を例示して説明する説明図である。
【図６】 負荷応力（変形応力）σ＝３５１，４３８，４９５，５３４［ＭＰａ］を加えた後のＨ−ＳＵＳ３０４についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られた擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係を示す説明図である。
【図７】 負荷応力（変形応力）σ＝３７５，４８８，５５７，６０８［ＭＰａ］を加えた後のＳ−ＳＵＳ３０４についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られた擬保磁力Hc^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係を示す説明図である。
【図８】 負荷応力（変形応力）σ＝３５１，４３８，４９５，５３４［ＭＰａ］を加えた後のＨ−ＳＵＳ３０４についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られた第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係を示す説明図である。
【図９】 負荷応力（変形応力）σ＝３７５，４８８，５５７，６０８［ＭＰａ］を加えた後のＳ−ＳＵＳ３０４についてヒステリシス・マイナーループ磁化特性試験により得られた第１の比Ms／χ_H ^＊と最大磁界Ｈ_MAXとの関係を示す説明図である。
【図１０】 上記図６及び図８に示す関係から得られた、Ｈ−ＳＵＳ３０４についての擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示す説明図である。
【図１１】 上記図７及び図９に示す関係から得られた、Ｓ−ＳＵＳ３０４についての擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示す説明図である。
【図１２】 上記図１０に示す、Ｈ−ＳＵＳ３０４についての擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を、擬保磁力Hc^＊が０〜２０[Oe]の範囲で拡大して示す部分拡大図である。
【図１３】 上記図１１に示す、Ｓ−ＳＵＳ３０４についての擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を、擬保磁力Hc^＊が０〜２０[Oe]の範囲で拡大して示す部分拡大図である。
【図１４】 塑性変形を加えたオーステナイト系ステンレス鋼Ｈ−ＳＵＳ３０４及びＳ−ＳＵＳ３０４の試料について、３Ｔ（＝３×１０^４[Oe]）の強い磁界強度Ｈで測定して得られた飽和磁化Ms[gauss]と、１００[Oe]，５０[Oe]の磁界強度Ｈで測定して得られた磁化Ｍ₁₀₀[gauss]，磁化Ｍ₅₀[gauss]との関係を示す説明図である。
【図１５】 上記図１２に示すＨ−ＳＵＳ３０４についての、擬保磁力Hc^＊＝４[Oe]における公称応力（負荷応力σ）と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示す説明図である。
【図１６】 上記図１３に示すＳ−ＳＵＳ３０４についての、擬保磁力Hc^＊＝４[Oe]における公称応力（負荷応力σ）と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を示す説明図である。
【図１７】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の第２の比W_R／W_Fと擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図１８】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の第２の比W_R／W_Fと擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図１９】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図２０】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の第３の比Br^＊／Bm^＊と擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図２１】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図２２】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図２３】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図２４】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と擬保磁力Hc^＊との関係についての変形応力依存性を示す関係線図である。
【図２５】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第２の比W_R／W_Fと変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図２６】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第２の比W_R／W_Fと変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図２７】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第３の比Br^＊／Bm^＊と変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図２８】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第３の比Br^＊／Bm^＊と変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図２９】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝２０[Oe]における第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図３０】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図３１】 オーステナイト系ステンレス鋼H−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図３２】 オーステナイト系ステンレス鋼Ｓ−ＳＵＳ３０４の擬保磁力Hc^＊＝１０及び２０[Oe]における第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と変形応力σとの関係を示す関係線図である。
【図３３】 本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法の第１実施例を示す説明図である。
【図３４】 上記第１実施例において得られる、擬保磁力Hc^＊と第１の比Ms／χ_H ^＊との関係を例示する説明図である。
【図３５】 上記第１実施例において得られる、Hc^＊＝一定での第１の比Ms／χ_H ^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第４の関係）を例示する説明図である。
【図３６】 上記第１実施例の第１変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第２の比W_R／W_Fと変形応力（負荷応力）σとの関係（第９の関係）を例示する説明図である。
【図３７】 上記第１実施例の第２変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第３の比Br^＊／Bm^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第１０の関係）を例示する説明図である。
【図３８】 上記第１実施例の第３変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第４の比χ_r ^＊／χ_H ^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第１１の関係）を例示する説明図である。
【図３９】 上記第１実施例の第４変形例において得られる、Hc^＊＝一定での第５の比χ_rev ^＊／χ_max ^＊と変形応力（負荷応力）σとの関係（第１２の関係）を例示する説明図である。
【図４０】 本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法の第２実施例を示す説明図である。
【図４１】 ２００℃で塑性変形を加えたオーステナイト系ステンレス鋼を、室温から液体窒素温度（７７Ｋ）に急冷後２分間保持したものについて、塑性歪[％]と飽和磁化Ms[emu／ｇ]とマルテンサイト相の量[％]との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 被測定構造体
２ 励磁巻線
３ 磁束検出巻線
４ 磁気ヨーク
５ 磁気閉回路
６ ヒステリシス・マイナーループ磁化特性測定装置
７ ヒステリシス・マイナーループ磁化特性

Claims (6)

1. オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を定量的かつ非破壊で測定する非破壊測定方法において、
   あらかじめ、測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼と同種のオーステナイト系ステンレス鋼について、引張試験を行い応力と歪との関係を得て、前記同種のオーステナイト系ステンレス鋼に、前記応力と歪との関係に応じて値を変化させた負荷応力（σ）を与えて測定して得た基準ヒステリシス・マイナーループから、前記オーステナイト系ステンレス鋼の経年劣化の評価情報となる物理量の相関関係を得ておく評価情報取得工程と、
   前記測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼について測定にて対象ヒステリシス・マイナーループを得て、このヒステリシス・マイナーループから、前記物理量の測定値を得る測定工程と、
   前記評価情報取得工程で得た物理量の相関関係に基づいて、前記測定工程で得られた、前記物理量の測定値から、前記測定対象のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化を評価する評価工程と、を具えてなり、
   前記各ヒステリシス・マイナーループは、飽和磁界強度よりも小さい前記磁界強度（Ｈ）の範囲内で、材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（Ｈ_MAX）を段階的に変化させてオーステナイト系ステンレス鋼の磁束密度（Ｂ）を測定することにより得られた前記磁界強度（Ｈ）と前記磁束密度（Ｂ）との関係から、前記磁界強度（Ｈ）の最大値（Ｈ_MAX）ごとに得るものである、オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法。
2. 前記物理量の相関関係が、
   磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Hc^＊）と材料に印加する前記磁界強度（Ｈ）の最大値（Ｈ_MAX）との関係である第1の関係および、飽和磁化（Ms）と前記擬保磁力（Hc^＊）における前記基準ヒステリシス・マイナーループの傾きである擬磁化率（χ_H ^＊）との第１の比（Ms／χ_H ^＊）と、前記磁界強度（Ｈ）の最大値（Ｈ_MAX）との関係である第２の関係であって、
   前記測定工程にて測定される物理量の測定値は、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Hc^＊）と、前記第１の比（Ms／χ_H ^＊）との値であることを特徴とする、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法。
3. 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係および前記第２の関係から、前記第１の比（Ms／χ_H ^＊）と前記擬保磁力（Hc^＊）との関係である第３の関係を得て、前記評価工程で、前記第３の関係から、前記オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法。
4. 前記評価情報取得工程で、前記第１の関係及び前記第２の関係、または前記第３の関係から、或一定の前記擬保磁力（Hc^＊）における、前記第１の比（Ms／χ_H ^＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第４の関係を得て、前記評価工程で、前記第４の関係から、前記オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法。
5. 前記物理量の相関関係が、
   前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積である擬ヒステリシス損失（W_F）と前記基準ヒステリシス・マイナーループで囲まれた部分の面積より求めた擬レマネンス損失（W_R）との第２の比（W_R／W_F）と、磁束密度（Ｂ）の値がゼロのときの磁界強度（Ｈ）の値である擬保磁力（Hc^＊）との関係である第５の関係と、
   前記磁界強度（Ｈ）の値がゼロのときの磁束密度（Ｂ）の値である擬残留磁束密度（Br^＊）と前記磁界強度（Ｈ）の最大値（Ｈ_MAX）のときの磁束密度（Ｂ）の値である擬磁束密度（Bm^＊）との第３の比（Br^＊／Bm^＊）と前記擬保磁力（Hc^＊）との関係である第６の関係と、
   前記磁界強度（Ｈ）の値がゼロのときの磁束密度（Ｂ）の値である擬残留磁束密度（Br^＊）における擬磁化率（χ_r ^＊）と前記擬保磁力（Hc^＊）における擬磁化率（χ_H ^＊）との比である第４の比（χ_r ^＊／χ_H ^＊）と前記擬保磁力（Hc^＊）との関係である第７の関係と、
   前記磁界強度（Ｈ）の最大値（Ｈ_MAX）における二つの磁化率のうち小さい方の磁化率（χ_rev ^＊）と前記二つの磁化率のうち大きい方の磁化率（χ_max ^＊）との比である第５の比（χ_rev ^＊／χ_max ^＊）と前記擬保磁力（Hc^＊）との関係である第８の関係との少なくとも一つの関係であって、
   前記測定工程にて測定される物理量の測定値は、前記擬保磁力（Hc^＊）の値と、前記第２の比（W_R／W_F）、前記第３の比（Br^＊／Bm^＊）、前記第４の比（χ_r ^＊／χ_H ^＊）及び前記第５の比（χ_rev ^＊／χ_max ^＊）のうち前記物理量の相関関係に対応する物理量の値とであることを特徴とする、請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法。
6. 前記評価情報取得工程で、前記物理量の相関関係から、或一定の前記擬保磁力（Hc^＊）における、前記第２の比（W_R／W_F）と前記負荷応力（σ）との関係である第９の関係、或一定の前記擬保磁力（Hc^＊）における、前記第３の比（Br^＊／Bm^＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第１０の関係、或一定の前記擬保磁力（Hc^＊）における、前記第４の比（χ_r ^＊／χ_H ^＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第１１の関係、及び或一定の前記擬保磁力（Hc^＊）における、前記第５の比（χ_rev ^＊／χ_max ^＊）と前記負荷応力（σ）との関係である第１２の関係の少なくとも一つの関係を得て、前記評価工程で、前記評価情報取得工程関係で得た関係から、前記オーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化の状態を評価することを特徴とする、請求項５に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の強度の経年劣化に対する非破壊測定方法。

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