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非破壊検査とは?装置の種類や特徴を解説!

 

普段の生活ではあまり耳にしない言葉かもしれない「非破壊検査」ですが、私たちの安心・安全な生活や製品の品質に深く関わる検査です。

今回は、この非破壊検査とは一体なんなのか装置の種類や特徴も解説していきます。

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非破壊検査とは

非破壊検査とは、検査の対象物を壊さずに検査する方法です。

表面や内部きずや欠陥の有無、劣化の状況を調べることが可能です。

大型の設備機械および製造業における検査の手法のひとつとして、広く採用されています。

非破壊検査の特徴

非破壊検査の最大の特徴は、壊さないため検査が終わった対象物をそのまま使用できることです。

そのため、検査後も長期間運用し続ける機器や機械の検査で広く活用されています。

もし傷を検出した場合は、修繕が必要な場所のみを補修できるので、廃棄物排出を削減でき資源を効率的に活用可能です。

また製造時の実施によって、品質の管理や保証を行えます。

非破壊検査の用途・検査対象物

輸送機器 

飛行機や鉄道などの輸送機全般で幅広く活用されています。

特に人をのせて運ぶ輸送機は欠陥や重大な劣化が命に関わる問題につながる可能性があり、高い安全性が必須です。

また、ロケットなど宇宙産業機械や、ジェットコースターなどアミューズメントパークのアトラクションでも保守点検に使用されています。

プラント設備・発電所 

発電設備や石油化学プラントなど、大規模なプラント設備や構造物でも用いられています。

見逃せば大事故につながる劣化や欠陥を見つけるだけでなく、劣化・寿命を評価する際にも使用されます。

橋梁や鉄塔などの構造物 

橋梁や鉄塔など屋外にあり欠陥や劣化が発生しやすい大型の構造物にも用いられています。

高所・地中・水中など場所や素材が多種多様であるため、それぞれに適した手法で検査されます。

ビルなどのコンクリート構造物 

建立されて年月の経つビルの骨組みや鉄骨、コンクリートに劣化や欠陥がないかについても調べられます。

外見だけでは分からない内側の劣化や建物の寿命を知れます。

製造業での製品のバリ検査やエンジンシリンダー内部など

バリ検査は外見検査とも呼ばれ、製品の完成時に外見の欠陥がないか調べる検査です。

製造して販売した製品に欠陥があった場合製造物責任法に関わる重大な問題になります

そのため、製造業にて高品質な部品や製品を作る上で、バリ検査をはじめとした外見検査は重要な検査です。

非破壊検査の目的

寿命の評価や事故の予防保全によるコスト削減

非破壊検査の目的は、劣化や欠陥による事故の予防保全です。

外見からは分からない重大な欠陥を発見し、事故を未然に防止できます。

設備の劣化による急な設備の停止は、生産が止まるといった損害が発生しますし、重大な事故が発生した場合は大きな人的被害が出るだけでなく、多大なコストがかかります。

非破壊検査は事故を未然に防止して、あらゆるリスクの軽減やコストの削減が期待できる検査です。

品質保証や技術改良 

製造業においては品質検査にも用いられています。

検査によって製品のきずや割れなどの不具合の有無を確認し、その製品を取り除くなどして製品の信頼性を担保できます

非破壊検査では製造物を傷つけないため、完成品を無駄せず全数検査も可能です。

非破壊検査の種類

磁粉探傷試験

磁粉探傷試験は、MTまたはMPTとも呼ばれ、磁気を利用して、3mm程度までの表面きずや表面近傍のきずを検出できる検査です。

検出できる欠陥の深さが数ミクロン以上と非常に小さなきずを発見できるのが特徴。また、複雑な形状の部位でも検査できます。

鉄鋼などの強磁性材料の表面や表面のきずを検出するのに適した検査です。

放射線透過試験

放射線透過試験は、放射線が物質を透過してフィルムを感光させる性質を利用して、内部きずの検出や内部構造をX線フィルムに投影する検査です。

金属・非金属を問わずに適用できるほか、内部構造や内部のきずを検知できます。放射線の進行方向に奥行きのあるきずを検出しやすいことが特徴です。

超音波探傷検査

超音波探傷検査は、超音波を試験体内部に伝播させて、反射した超音波の強さと反射する範囲を元に、検査物のきずの大きさや形状を推定する検査です。

鋼やチタンや樹脂など、さまざまな材質に適用できるほか、溶接部検査や接着・剥離検査など幅広い種類の検査ができます。

そのため製鉄や造船、および航空宇宙やエネルギー関係など幅広い分野で材料内部の品質確認に活用されています。

赤外線検査

赤外線検査は、赤外線およびサーモグラフィーを利用して温度変化を検知して、欠陥や構造などを可視化する検査です。

ビルや橋梁などのコンクリート剥離検査や保冷タンクなどの保温材劣化の調査、および配電盤などの異常温度の検査などに活用されています。

過電流探傷検査

過電流探傷検査は、交流を流したコイルを試験体に近づけ、渦電流が誘導する渦電流の変化を利用した検査です。

交流電流を印加したコイルを、金属の検査対象に表面に近づけた際に表面に生じる渦電流の大きさによって、検査対象の欠陥の有無や材質の不均一を発見します。

金属表面の割れといったきずの検出能力に優れた試験方法であり、材料判別や熱処理判定、導電率や膜厚の測定にも適用可能です。

過電流探傷検査はその他、熱交換器や航空・自動車部品、金属棒・ワイヤーなどの検査に使用されています。

浸透探傷検査

浸透探傷検査は、検査液を試験対象に塗布し、液体の毛細管現象によって、試験体表面に開口している割れなどを検出する試験です。

実際のきず寸法よりも拡大したきず模様が形成される為、通常では目で見えない幅のきずも目視確認ができます。

金属・非金属を問わずに表面に開口したきずであれば検出できます。

目視試験

目視試験は、目で見て物体の表面の傷や腐食をはじめとした検査対象の状況を判断する最もシンプルかつ基本的な検査です。

表面の状態やきずを手早く簡単に調べることができる直接目視での検査や、CCDカメラを使った間接目視で検査対象物の表面の異常を検出する検査があります。

スンプ法試験

スンプ法試験は、試験対象の表面をアセチルセルロースのフィルムに転写して顕微鏡で観察する検査方法で、組織や亀裂の観察や破損した状況などを検査できます。

フィルムに転写したレプリカによる検査ですので、構造物から検査用の試料を採取する必要がなく、短期間での検査が可能です。

非破壊検査の装置

磁粉探傷試験の装置

割れなどの欠陥が予想される鉄鋼などの強磁性体を磁石にして、その表面に強磁性体の粉末である磁粉を散布します。

傷の部分に磁粉が吸着されることで、表面の傷や割れが目視できる模様として現れます。

きず部分に付着した磁粉によって、実際のきずの幅と比較して数倍から数十倍の幅の磁粉模様ができるので、容易な目視観察が可能です。

放射線透過試験の装置

放射線は試験体中を透過させると、量が減少していきます。

試験体の中に空洞があると放射線が減少しません。その透過した放射線の「量の差」がフィルムに像として現れることできずが検出されます。

試験結果がフィルムに投影されるので、結果が視覚的にわかりやすく、保存性や記録性にも優れた装置です。

一方で、きずの深さ情報が得られないほか、フィルムへの写真処理が必要なので、結果判明に時間がかかります。

放射線を使用するので、取り扱いには法令に基づいた有資格者による安全管理が必要です。

超音波探傷検査の装置

超音波は異なる物質の境界面で反射や屈折する性質があり、それを利用して試験体内部のきずの位置や大きさを測定します。

超音波の発生には「探触子」というセンサーを使用します。

探触子の内部には超音波の発生や受信を行う振動子が組み込まれており、探触子を検査対象に当てて超音波を発生させることで、試験体の内部を伝搬する仕組みです。

きずが無い場合、超音波は底面で反射し再び探触子に戻ってくるため、きずの有無を調べられます。

赤外線検査の装置

私たちが目視可能な電磁波である可視光線よりも、より大きな波長に属する電磁波である赤外線を使用した検査です。

非接触で外表面の異温部を検出できるので効率よく検査ができるほか、温度分布結果を画像として見られます。

周囲の赤外線反射や日陰により検査が困難な場合があり、日中のみや日没後など検査ができる時間が制限される場合があります。

過電流探傷検査の装置

金属材の表面に交流磁場を発生させるコイルを置くと、金属材の表面には渦電流が流れます。

この渦電流は金属材の透磁率や抵抗率、およびきずの有無などの表面の状況によって変化するので、これを利用して検査します。

浸透探傷検査の装置

開口したきずがある検査対象に検査液を塗布し、きずの内部に浸透させます。

浸透液を毛細管現象できずの中に浸透させた後、表面の浸透液を除去。

残ったきず内の浸透液を、現像剤で吸出して拡大指示模様を形成させて、微細なきずを検出します。

目視試験

設備費用や開発費用などの初期投資がかからず、検査員が確保できれば、その日から目視検査できます。

ヒューマンエラーが発生しやすく、目視検査を行える人材教育にはコストがかかります。

画像センサーなどの装置を活用して自動化すれば、ヒューマンエラーの発生や判定のばらつき、人員確保が解決可能です。

また高速での検査により、品質を保証しながら生産効率も高められます。

スンプ法試験の装置

セルロイド製のスンプ板とスンプ液を使用して、きずのレプリカを作成します。

スンプ板に薄くスンプ液を塗布し、板表面を溶解してから観察したい箇所に素早くスンプ板を押しつけると生地表面の型が取れるので、光学顕微鏡などで観察します。

まとめ:非破壊検査を行う際は目的や用途に合わせて種類を選びましょう

非破壊検査は輸送機器やプラント設備、構造物の予防安全に不可欠な検査です。

活用することでリスクやコストを大幅に下げられます。

一方で用途や向いている素材はさまざまです。

調べたい素材や場所に合わせて検査方法を選ばれることをおすすめします。

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