磁粉探傷試験 vs 浸透探傷試験：クレーン溶接検査における適切な方法の選択

溶接面検査は、天井クレーン、ガントリークレーン、ジブクレーン、その他の鋼構造物にとって不可欠です。磁粉探傷試験（MT）と浸透探傷試験（PT）は、一般的に用いられる2つの方法です。MTは磁場を利用するのに対し、PTは毛細管現象を利用します。MTは強磁性材料に限定されますが、PTは磁性材料の制約を受けません。誤った方法を選択すると、欠陥を見逃してしまう可能性があります。

1. 磁粉探傷試験と浸透探傷試験では何を検出するのですか？

どちらの方法も表面の欠陥を検査するが、検出範囲と必要な材料が異なる。

簡単に言うと、MTは表面から少し下の欠陥を検出できますが、強磁性体に限られます。PTは表面に接続された欠陥のみを検出しますが、より幅広い種類の材料に使用できます。

注：MT法による表面近傍の検出深度は、一般的に表面から約1～2mm下とされています。実際の深度は磁化方法と欠陥サイズによって異なり、統一された国家的な定義はありません。適用される検査手順に従う必要があります。より深い欠陥については、UT法またはRT法を用いて検査する必要があります。

2. 原理：磁束漏洩と毛細管現象

磁粉探傷試験：磁束漏れが粒子を引き寄せる

強磁性体を磁化すると、磁束は特定の方向に流れます。表面またはその近傍に亀裂、細孔、その他の欠陥が存在する場合、磁束は曲がって材料から漏れ出し、漏洩磁場が発生します。磁性粒子はこの漏洩磁場に集まり、欠陥の位置を明らかにします。

欠陥が磁束と平行な場合、漏洩磁場が弱すぎて明確な検出結果が得られないことがあります。そのため、MT検査では通常、互いに直交する2つの磁化方向を用います。クレーン溶接部では、ヨーク法を溶接部に沿って1回、そして溶接部を横切るように1回適用するのが一般的です。クロスヨークを用いることで、異なる方向の欠陥も検出できます。

浸透探傷試験：浸透液が欠陥部に浸透し、現像液がそれを引き出す。

浸透探傷試験では、ワークピース表面に浸透液を塗布し、毛細管現象によって表面を突き出た欠陥に浸透させます。その後、余分な浸透液を除去し、現像液を塗布します。欠陥内部の浸透液が表面に引き戻され、目に見える指示が現れます。

欠陥は表面に露出していなければなりません。亀裂が酸化スケール、溶接スラグ、塗料、その他の汚染物質によって塞がれている場合、浸透液が浸透できず、浸透探傷試験で欠陥が発見されない可能性があります。

3．材料選定：最初の決定ポイント

磁粉探傷試験は強磁性体に限定される。

炭素鋼やQ235、Q355、Q390などの低合金鋼は強磁性体であり、磁粉探傷試験（MT）で検査できます。一方、304系や316系などのオーステナイト系ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンは非強磁性体であり、MTによる検査はできません。

浸透探傷試験は非多孔質材料に適しています

PT検査は磁性材料を必要としませんが、表面は非多孔質でなければなりません。ステンレス鋼、アルミニウム、銅、セラミック、プラスチック、炭素鋼、低合金鋼はすべてPT検査で検査可能です。鋳鉄や粉末冶金部品などの多孔質材料は、浸透液が細孔に入り込み、誤った指示値を示す可能性があるため、一般的にPT検査には適していません。

構造溶接部の選定原則

GB 50661-2011の8.2.6項によれば、強磁性材料の表面欠陥検査には磁粉探傷試験（MT）を用いるべきである。MTが使用できない場合は、浸透探傷試験（PT）を用いるべきである。一般的な天井クレーンおよび冶金用クレーン構造においては、炭素鋼および低合金鋼の溶接部には通常MTが第一選択として用いられるが、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接部およびアルミニウム構造にはPTが用いられる。

4．利点と限界

5. クレーン溶接検査の実践的なポイント

磁粉探傷試験

• 方向依存性の亀裂を見落とすリスクを減らすため、少なくとも互いに直交する2つの磁化方向を使用してください。
• 油、錆、溶接スパッタを除去します。手順に応じて、連続式または残留式のいずれかを選択してください。
• 必要に応じて、試験後に脱磁してください。蛍光粒子を観察する場合は紫外線を、非蛍光粒子を観察する場合は適切な白色光を使用してください。

浸透探傷試験

• 欠陥部の開口部が塞がれないように、油、錆、コーティング、溶接スラグを除去してください。
• 製品の説明書および手順書に従って、保持時間を設定してください。一般的には5～60分ですが、室温での溶接検査では10～30分がよく用いられます。メーカー推奨の時間よりも短く設定してはなりません。
• 乾燥工程を除き、加工対象物、試験面、および周囲温度は、一般的に10～50℃であるべきである。条件がこの範囲外となる場合は、GB/T 18851.5およびGB/T 18851.6の関連規定を適用する。
• 洗浄しすぎたり、洗浄不足になったりしないようにしてください。現像液は薄く均一に塗布し、検査後は残留浸透液と現像液を拭き取ってください。

6．よくある誤解

磁粉探傷試験と浸透探傷試験は互換性がある

両者は異なります。MTは強磁性体に限定されるのに対し、PTは表面破壊欠陥にのみ感度があります。

浸透探傷試験は、表面近傍の欠陥を検出できる。

それは不可能です。表面付近の欠陥は一般的にMT（磁粉探傷法）で検査されますが、より深い内部欠陥はUT（超音波探傷法）またはRT（放射線透過法）で検査する必要があります。

磁粉探傷試験は浸透探傷試験よりも常に感度が高い。

必ずしもそうとは限りません。PTは表面亀裂に非常に敏感ですが、MTは表面近傍の欠陥も検出できます。実際の結果は、検査手順、表面状態、および欠陥の特性によって異なります。

磁粉探傷試験または浸透探傷試験により、内部検査の必要性がなくなります。

そうではありません。MTとPTは内部検査の代わりにはなりません。内部の気孔、スラグ介在物、溶融不良、内部亀裂は、UTまたはRTを使用して検査する必要があります。

ステンレス鋼の溶接部はすべて浸透探傷試験を実施しなければならない。

グレードが重要です。304系および316系オーステナイト系ステンレス鋼は一般的に非磁性であるため、PTを使用する必要があります。410系および420系マルテンサイト系ステンレス鋼と430系フェライト系ステンレス鋼は強磁性であるため、MTを使用できます。2205二相ステンレス鋼も多少の磁気反応を示しますが、その感度は一般的に炭素鋼よりも低いです。ステンレス鋼はグレードを確認せずにPTに割り当ててはいけません。

結論

MTとPTの違いは、以下の3点に要約できます。

• 検出範囲：MTは表面および表面近傍の欠陥を検出するのに対し、PTは表面に現れる欠陥のみを検出します。
• 適用可能な材料：MTは強磁性材料に限定されますが、PTは非多孔質材料に適しています。
• 選択原則：強磁性材料にはまずMT法を用い、MT法が適用できない場合はPT法を用いる。

一般的な鋼溶接の場合 天井クレーンガントリークレーン、ジブクレーンなどの構造物については、炭素鋼および低合金鋼にはまずMT検査を検討し、オーステナイト系ステンレス鋼およびアルミニウム構造物にはPT検査を使用してください。どちらの方法も、内部溶接欠陥の検査におけるUT検査またはRT検査に取って代わるものではありません。

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