JPS626155A - 浸炭計測用プル−ブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石油化学工業におけるエチレン製造用クラッ
キングチューブ内面に発生する浸炭部を外表面から非破
壊的に計測する際等に用いる浸炭計測用プルーブに関す
るものである。

（従来の技術） 原料ナフサを高温・高圧下に熱分解してエチレン等を回
収するための反応管であるエチレン製造用クランキング
チューブとしては、６３７Ｍ　　ＨＫ４０（０，４χＣ
−２５χＣｒ−２０χＮｉ）、ＨＰ４５　（０，４５χ
Ｃ−２５χＣｒ−３５χＮｌ）％又はＩＰ改良材（ＩＰ
材にＭＯ％　Ｗ　、Ｎｂ等を単独若しくは複合添加した
もの）等が使用されている。

クランキングチューブは、長期間使用されるうちに、チ
ェーブ内面に反応に伴って生成される炭素が付着し、こ
の付着炭素が高温下において金属内部に拡散して浸炭が
発生する。浸炭により浸入した炭素は、Ｃｒ炭化物を形
成し、浸炭が加速された状態ではＣｒ炭化物が粗大とな
り、低温域（約８００℃以下）で著しい延性低下を招く
。またチューブの浸炭部の熱膨張係数は、非浸炭部のそ
れより小さいので、急激な加熱・冷却を行なうと、引張
・圧縮応力の発生と、前記低温域での延性低下とが重畳
して、チューブに破壊が生ずることがあった。

従って、チューブの破壊を未然に防止し、安全で円滑な
操業を維持するには、浸炭検査を定期的に実施し、浸炭
の有無、及びその進行状況を適確に把握することが必要
である。

浸炭深さを非破壊的に測定する方法としては、浸炭部の
組成変化、即ちＣｒの欠乏と、Ｆｅ及びＮｉの相対的増
量に伴なう磁気特性の変化を利用した各種の磁気測定法
が知られている。例えば、電磁誘導によりチューブの浸
炭深さを判定する方法、ホール効果を応用したガウスメ
ータを用いる方法等がある。

ガウスメータを用いる測定方法は、第８図に示すように
ガウスメータ本体ｌに接続されたホール素子２を内蔵す
るプルーブ３を、被検材であるチューブ４の外表面にあ
てがい、その内面に浸炭部５が存在すると、浸炭部５の
残留磁気の磁力線がホール素子２を横切ることにより生
じるホール起電圧を検出して、浸炭部５の深さを測定す
るようにしたものである。しかしながら、浸炭部の残留
磁束密度はあまりにも小さく、（ＨＰ材で２〜３ガウス
程度）地磁気よりわずかに大きい程度では浸炭深さを正
確に測定するにはいたらない。

一方、電磁誘導法により得られる浸炭深さ測定結果と、
破壊検査による実測結果とを対比すると、ＨＫ４０材チ
ューブについては比較的良い対応か得られるものの、Ｈ
Ｐ材や■Ｐ改良材のチューブでは、測定値のバラツキが
大きく、信頼性に乏しかった。

これは、ＨＰ材やＨＰ改良材のチューブ４では、その外
表面に生成した脱炭層（その深さはチューブの使用温度
、使用磁気に依存し、高温、長時間となる程、深さが増
す）６に脱炭と共に脱Ｃｒが生じ、その部分の透磁率が
高くなることによるものである。即ち、これらのチュー
ブにあっては、高温下で長時間使用されると、チューブ
内面に浸炭が生じていなくても、外表面に生じた脱炭層
（層深さ約５０〜５００μｍ）によりその深さが大きい
場合に高い指示値を示すのでこの指示値部分を浸炭発生
と見誤るためである。

このためチューブ４の浸炭部５の有無及び深さを測定す
る際には、チューブ４の外表面の脱炭層６を予めグライ
ンダ等で研削除去した上で再測定し、評価しなければな
らないと云うのが実情である。従って、測定個所が僅か
である場合はともかく、多数の個所を測定しようとすれ
ば、多大の時間を費やさなければならず、実用性の点で
問題が多い。

そこで、出願人は、脱炭層６をグラインダ処理すること
なく簡易かつ迅速に測定できる技術を既に提案した。即
ち、これは、第９図に示すように、永久磁石７と、この
磁石７のＮ極とＳ極との中間部の磁場内に、磁石７と路
行となるように配置されたホール素子８とを備えたプル
ーブ９を使用するもであって、プルーブ９が浸炭部５に
接近すれば、磁石７の磁場が浸炭部５による影響を受け
て、その磁力線が点線で示すようにホール素子８を斜め
に゛横切ることを利用し、その時に発生する起電圧でチ
ューブ４内面の浸炭部５を判断するようにしたものであ
る。

従って、チューブ４の外表面に脱炭層６が部分的に存在
するならば、その脱炭層６の影響により磁石７の磁束分
布に変化が生じるが、脱炭層６はチューブ４の外表面の
全域にわたって存在するため、それによって磁石７の磁
場が変化し、磁力線がホール素子８を斜めに横切るよう
なことはない。

つまり、浸炭部５がない限り、ホール素子８を通る磁力
線は、ホール素子８と平行なままであり、ホール素子８
に起電圧を生じることはなく、従って、脱炭層６を浸炭
部５と誤認することはない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような構成のプルーブ９を使用する
場合、浸炭部５が広がりを持っている部分の中央におい
ては、ホール素子８を通る磁力線は、ホール素子８と平
行になり、出力の起電圧が零となるため、その判断がで
きなくなる問題がある。つまり、浸炭部５の両端部では
磁力線がホール素子８に対して斜め方向に横切るため、
ホール素子８の起電圧の出力波形は、第１０図に示すよ
うになる。しかし、これは第１１図に示すように局部的
な浸炭部５が２個所ある場合の出力波形と同じであり、
従って、広がりのある浸炭部５がある場合と局部的な２
箇所の浸炭部５がある場合との区別をすることができな
かった。

本発明は、このような問題点に鑑み、浸炭部の深さと範
囲を判断し得る新規な浸炭計測用プルーブを提案するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前述のような問題点を解決するための具体的
手段として、磁石と、該磁石の磁場内に配置されたホー
ル素子とを備え、被検材内部の浸炭部による磁力線の変
化によって該浸炭部を計測するようにした浸炭計測用プ
ルーブにおいて、磁石の被検材側でかつ一対の磁極間の
中央部側に、磁力線の方向と略沿うように第１ホール素
子を設けると共に、浸炭部の近接時に磁束密度が減少す
るように第２ホール素子を設けたものである。

（作　用） チューブ１５の浸炭部１６の計測に際して、第１ホール
素子１３が浸炭部１６に近接すると、磁石１２の磁力線
が第１ホール素子１３に対して斜めに横切り、その出力
として浸炭部１６の深さに相関する起電圧が発生する。

また浸炭部１６が広がりを有する場合には、その両端部
で第１ホール素子１３が出力を発生する。一方、第２ホ
ール素子１４を通る磁力線の磁束密度は、浸炭部１６が
あれば減少するので、その起電圧も小となる。従って、
これらホール素子１３、１４の出力より、浸炭部１６の
深さのみならず、面積をも判断できる。

（実施例） 以下、図示の実施例について本発明を詳述すると、第１
図に示すように、この浸炭計測用プルーブ１０は、保護
容器ｌｌ内に永久磁石１２と第１ホール素子１３と第２
ホール素子１４とを設けて成る。磁石１２は棒状であり
、この磁石１２のクラッキングチューブ（被検材）１５
側において、その磁極Ｎ−３間の略中央部に位置するよ
うに２個のホール素子１３゜１４が設けられている。ホ
ール素子１３．１４は偏平な板状であって、板厚方向の
磁界に対して直角方向に電流を流した時に、その磁界及
び電流に対して直角方向に起電圧が生ずるようになって
いる。

第１ホール素子１３は磁石１２と平行であって、通常時
に磁石１２の磁力線と略沿うように設けられている。第
２ホール素子１４は第１ホール素子１３と略直角方向に
配置されており、通常時に磁石１２の磁力線が第２ホー
ル素子１４を直角に横切り、かつ浸炭部１６の近接時に
磁束密度が減少するようになっている。保護容器１１は
非磁性材料によって構成されている。

上記構成のプルーブ１０を用いて、クラッキングチュー
ブ１５の浸炭部１６の計測を行なう際には、プルーブ１
０をチューブ１５外表面にあてがい、チューブ１５の軸
心方向及び周方向にプルーブ１０を走査する。

チューブ１５に浸炭部１６がない場合には、磁石１２の
磁界が乱されることがないため、磁極Ｎ−３間の中央部
では磁石１２と略平行に磁束が分布している。従って、
第１ホール素子１３を横切る磁力線は略平行であるため
、その起電圧の出力は零若しくは低レベルの一定値を示
す。一方、第２ホール素子１４に対しては、磁力線が直
角方向に横切り、しかもその磁束密度が大であるから、
この第２ホール素子１４の起電圧は大である。従って、
これらホール素子１３．１４の出力によって、浸炭部１
６が存在しないことが判る。

チューブ１５内部に広がりを有する浸炭部１６が存在す
る場合には、プルーブｌＯが接近すると、磁石１２の磁
界が浸炭部１６の高い透磁率の影響を受けて強（引きつ
けられるため、第１ホール素子１３を通る磁力線に傾き
が生じる。このため、第１ホール素子１３の出力波形は
、第３図Ｂに示す如く浸炭部１６の両端部において起電
圧が立ち上がったものとなる。一方、浸炭部１６で磁力
線が強く引きつけられると、第２ホール素子１４を通る
磁力線の磁束密度は減少する。例えば、第２図に示すよ
うに浸炭部１６の丁度中央部にプルーブ１０がある場合
を仮定すると、磁石１２のＮ極から出た磁力線は強く浸
炭部１６側に引き付けられて、透磁率の高い浸炭部１６
を通るようになり、この浸炭部１６から磁石１２のＳ極
側に入るため、第２ホール素子１４を通る磁力線の磁束
密度が疎になる。従って、第２ホール素子１４の起電圧
の出力波形は、第３図Ａに示すように浸炭部１６の中央
部分でレベルが下がるようになる。

この場合、第２ホール素子１４の磁束密度は、主に浸炭
部１６の深さに依存する。しかし、浸炭部１６は明瞭に
際立ってできるものとは限らず、また同じ深さであって
もチューブ１５側全体としての透磁率は、浸炭部１６の
端部側程低くなるので、第２ホール素子１４の出力波形
は、第３図Ａの如くなだらかに変化する。

第３図Ａ、　Ｂに示すような出力波形が得られると、第
１ホール素子１３の起電圧の立ち上がりが２箇所あり、
その間において第２ホール素子１４の起電圧が所定レベ
ル以下の値を示す時には、その位置に広がりを持った浸
炭部１６が存在することが判かり、またその浸炭部１６
の面積も判断できる。なお、この場合の浸炭部１６の浸
炭深さは、第１ホール素子１３の起電圧の波高値に相関
しており、これから浸炭深さを知ることができる。

第２ホール素子１４は、磁石１２の磁極間の中央部に配
置するものに限られず、例えば第４図に示すように、一
方の磁極の磁石長手方向の外方近傍であっても良い。こ
の場合にも、浸炭部１６に近接すれば、磁石１２の磁力
線が強くチューブ１５側に引きよせられるため、第２ホ
ール素子１４を通る磁力線の磁束密度が低くなり、浸炭
部１６の計測が可能である。

因みに、この場合の第２ホール素子１３及び第１ホール
素子１３の出力波形は、第５図Ａ、Ｂに示す通りである
。

なお、上記実施例では、第１ホール素子１３を磁石１２
と平行に、第２ホール素子１４を第１ホール素子１３と
略直角に夫々配置しているが、このように厳密に配置す
る必要がなく、第１ボール素子１３は磁力線と沿う方向
であり、第２ホール素子１４は浸炭部１６の近接による
磁束密度の減少を検出し得る配置であれば十分である。

磁石１２は中実状の棒磁石に限らず、角筒伏、円筒状等
であっても良いし、また第６図に示すようにコ字状であ
っても良い。

更に磁石としては、実施例に示すように永久磁石１２に
代替して、電磁石を使用するこ゛とも可能である。例え
ば、電磁石１８の場合には、第７図に示すようにコ字状
等の鉄心１９にコイル２ｏを捲周したものが適当である
。

プルーブ１０はチューブ１５の周方向に複数個設けてお
いても良い。

（発明の効果） 本発明によれば、磁石の被検材側でかつ一対の磁極間の
中央部側に、磁力線の方向と略沿うように第１ホール素
子を設ける一方、これとは別の第２ホール素子を、浸炭
部の近接時に磁束密度が減少するように設けているから
、浸炭部の深さのみならず、広がりを有する浸炭部をも
計測でき、その浸炭部の面積の判断が可能となり、従来
に比較して計測精度が著しく向上する。また第２ホール
素子は磁極の近傍に設けて、浸炭部の近接時に第２ホー
ル素子を通る磁力線の磁束密度が増加することも考えら
れるが、本発明では第２ホール素子の磁束密度が減少す
るようにしているから、磁束密度の増減の変化を太き−
くでき、浸炭部と非浸炭部との区別が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は同
作用説明図、第３図は同波形図、第４図は本発明の第２
実施例を示す構成図、第５図は同波形図、第６図及び第
７図は別の実施例を示す構成図・第８図は従来例を示す
構成図・第９図は別　　　　　　：の従来例を示す構成
図、第１０図は波形図、第１１図はチューブの断面図で
ある。 １０−・・プルーブ、１２−・永久磁石、１３−・第１
ホール素子、１４−・第２ホール素子、１５・−・クラ
ッキングチューブ、１６−・−・浸炭部、１７−脱炭層
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、磁石と、該磁石の磁場内に配置されたホール素子と
   を備え、被検材内部の浸炭部による磁力線の変化によっ
   て該浸炭部を計測するようにした浸炭計測用プルーブに
   おいて、磁石の被検材側でかつ一対の磁極間の中央部側
   に、磁力線の方向と略沿うように第１ホール素子を設け
   ると共に、浸炭部の近接時に磁束密度が減少するように
   第２ホール素子を設けたことを特徴とする浸炭計測用プ
   ルーブ。