欠陥にはさまざまな形や大きさがあります

欠陥検出は非常に幅広いテーマです。 2022 年 6 月の品質に関する記事「欠陥検出 101」でこれについて書いたとき、私は欠陥とは何かを定義することに重点を置き、その後、欠陥の検出に使用される一般的な非破壊検査 (NDT) 手法の多くについて説明しました。 私が以前に使用した定義は、「不連続であると判断されるが、拒絶限界を超えない兆候」でした。 この定義は、許容値と許容限界が定義されている NDT プログラムの範囲内で簡単に解釈できます。 ただし、使用される検査が亀裂、収縮、気孔などの一般的な種類の欠陥を検出しようとしていない場合には、異なる解釈が行われる可能性もあります。

欠陥にはさまざまな形、方向、サイズがあります。 それらは、小さな材料の違い、表面の欠陥、またはコンポーネント上またはコンポーネント内にあると想定されていないものである可能性があります。 欠陥の発生源もさまざまであり、部品内のどこにでも発生する可能性があります。 このため、欠陥を見つけるためにさまざまな検査が開発されてきました。 欠陥の検出は非常に難しい場合があるため、部品を完全にカバーするには、いくつかの検査の組み合わせ、または非常に特殊な検査が必要になる場合があります。

場合によっては、特定のタイプの欠陥が発生することがわかっている場合、数種類のそれほど一般的ではない規定の検査方法が使用されます。 この記事では、これらの種類の検査に焦点を当てます。 たとえば、中性子ラジオグラフィー (N 線) は、タービン部品内の残留セラミックコアと、砲弾内の内部爆発性物質の適切な分布と密度の両方を検出するために使用されます。 別の方法は X 線回折 (XRD) です。 XRD は、部品の結晶方位と、製造部品およびサービス部品の固有応力レベルおよび残留応力レベルを測定するために使用されます。 これらの特定の欠陥タイプは、現在、他に標準化され検証された欠陥を検出する方法がないため、これらの方法を使用して検査する必要があります。

中性子ラジオグラフィーは、標準的な X 線 NDT 法の基本特性の多くを共有していますが、コンポーネントとの相互作用に X 線を使用する代わりに、高エネルギー中性子を使用します。 中性子は X 線とはまったく異なる方法で物質と相互作用するため、この違いにより X 線では特定できない欠陥の検出が可能になります。 簡単に言うと、密度が高く厚い物質の多くは X 線を阻止して吸収しますが、N 線はこれらの物質を容易に透過します。 一方、X線はプラスチックを容易に透過しますが、N線は透過できません。 これらの吸収の違いを有利に利用することができる。

タービン部品内にセラミックコアが残留すると、エンジンに致命的な損傷を与える可能性があります。 セラミック コアは、多くのタービン部品の内部寸法を定義するもので、金属合金を鋳造して部品を形成した後も、セラミック コアは内部に残ります。 その後、コアは化学処理によって除去されますが、完全に除去されたことを確認する必要があります。 N-ray はこの確認を提供できます。 これを行うには、ガドリニウムと呼ばれる材料を含む溶液で部品の外側と内側を徹底的に洗浄します。 ガドリニウムは中性子をほぼ完全に吸収できるため使用されます。 ガドリニウム洗浄は、存在する可能性のある残留セラミックコアを完全に覆い、含浸させます。 次に部品は乾燥され、中性子ビームの前に配置され、フィルムまたはデジタル検出器が中性子 X 線写真またはデジタル画像を捕捉します。 残留コア材料は、N 線画像上で簡単に識別できます。 N 線でセラミック コア材料が見つかった場合は、そのシリアル番号を再処理できます。 図 1 は、タービン部品の内部キャビティ内のセラミック コア材料を示しています。

検出に N 線に依存するもう 1 つの特有の欠陥は、砲弾や弾薬の内部爆発性物質の適切な分布と密度です。 この検査では、弾薬を中性子線の中に入れて画像化するだけで検査が行われます。 中性子はコンポーネント内のさまざまな要素と相互作用し、N 線画像上で解釈および識別できます。