紫外色素浸透液を用いたビデオスコープ検査

要約

紫外線（UV）を用いた目視検査は蛍光の原理に依存しています。蛍光物質は可視スペクトル内で蛍光を発しますが、十分なエネルギーを供給する、高周波の波長を持つ光を必要とします。検査員は、人間の目には見えず、ビデオスコープに使用される撮像ユニットには感知できる紫外線を使用します。蛍光物質を使用して小さなヘアラインクラックを強調するためには、正しい紫外線フィルターを選択することが重要です。

はじめに

紫外色素浸透液を使った目視検査を用いると、ユーザーは検査対象の非常に小さなヘアラインクラックを検出できるようになります。検査する表面に、蛍光液体色素が吹き付けます。毛管作用により、液体は非常に小さなクラックの中へと浸透していきます。その後表面をすばやくすすぎ、軽く洗浄します。目視検査を行いながら、検査部分に紫外光源をかざします。蛍光色素は紫外線の下で蛍光を発します。この手順にオリンパスのビデオスコープを使用すると、ユーザーは、人間の目では直に見ることのできない小さなクラックを発見できるようになります。

ソリューション

以下に示すように、蛍光色素を使ってヘアラインクラックを検査する際に考慮すべきポイントがいくつかあります。 

• 多くのアプリケーションには、小さすぎたり細すぎたりして補助なしでは見えないクラックの検査が要求されます。
• 水の表面張力は強いので、これらの小さなクラックに自然に浸透します。
• この毛管作用を利用して、蛍光色素もこれらのクラックに浸透することができます。
• 紫外光源は、クラック内の蛍光色素を蛍光させます。
• 紫外線フィルターは、より効果的な検査画像が得られるよう、撮像ユニットに到達する光の種類を調節するのに役立ちます。

アプリケーション

溶接や鋳造など、高熱が直接金属に適用されるアプリケーションでは、非常に小さなクラックを生じるストレスがかかります。これらのクラックを人間の目で確実に捉えることは非常に困難です。クラックの長さは様々ですが、ほとんどの場合、その幅は非常に狭い状態です。

以下のような場所には、静的ストレスが高いレベルで絶えずかかり、クラックが生じることがあります。 

• 2つの大きな個々の部品間の継手
• 部品に開けられた穴の付近（穴はより多くのストレスが集中する、構造的に弱い箇所を形成する）
• ボルトの頭部とネジ山

蛍光色素浸透液

以下に示すのは、蛍光色素浸透液を構成部品に適用して小さなクラックを探す際に、一般的に用いられるステップです。これらの方法は、アプリケーションによって異なることがあります。

1. 検査場所に蛍光液を吹き付け、約10分間静置します。これにより、液体を毛管作用により、小さなクラック全体にになじませることができます。
2. 被検体をすばやくすすぎ、乾燥させます。この処置は、クラック内の色素が乱れたり抜け出たりしないよう、手早く済ませます。
3. 場合によっては、検査部分に顕色剤を適用します。これにより色素の蛍光がさらに強まり、見つけやすくなります。
4. 必要に応じて部品を再びすすぎます。

蛍光色素浸透探傷検査に関するASTM 規格E1417セクション6.6.1.1（http://www.astm.org/Standards/E1417.htm）に従い、採用されている視距離における紫外線の強度は、最低でも1000 μW/cm2でなければなりません。

蛍光

蛍光は、反射とは異なる種類の発光です。反射は、光が表面に当たったときに発生します。反射した光は跳ね返り、別の方向に進みます。反射の場合、光は、照らされている表面とごくわずかしか相互作用を生じません。

蛍光は、高エネルギーの光が表面に当たったときに生じます。その表面の物質が、光のエネルギーを吸収します。これにより蛍光物質の原子中の電子が励起して不安定になります。電子は安定するために発光して、エネルギーの一部を減らします。放射光線のエネルギーは、最初に物質に当たった光のエネルギーより必ず低くなります。

蛍光色素検査には、紫外光源を備えたビデオスコープが使用されます。最初に、ビデオスコープを使って検査箇所にアクセスします。オリンパスのビデオスコープに搭載されているTrueFeel湾曲機能を使うと、対象部分の位置を容易に特定して到達できるようになります。外部光源を使用する場合もあるため、これは重要です。外部光源を使用する場合、ビデオスコープの挿入部を活用して、ライトガイドを通して外部光源の光を伝達させます。

次に、蛍光色素で処理した部分の表面に紫外線を照射すると、蛍光色素が浸透している場所で蛍光が発生します。紫外線の工業規格は、波長365nmです。最も一般的に使用されている蛍光色素は、波長550nmで発光します。色素は365nmの光が持つ高いエネルギーを吸収し、よりエネルギーが低い550nmの光を発します。

紫外線は私たちの目には見えないので、「ブラックライト」と呼ばれています。しかし、私たちは550nmレンジの蛍光が現れると、黄緑色の光として見ることができます。UV光は物質から反射されますが、私たちには見えません。蛍光の周囲のUV反射を視認できないことが、蛍光が非常に明るく輝いて見える理由です。 

撮像ユニットは、ビデオスコープに使用されているものと同様に、UV光を検出できません。撮像ユニットは蛍光色素とUV反射によって強調されるクラックを検出します。多くの撮像システムは、画像全体が明るすぎる場合に、自動的に画像全体の輝度を下げる機能を搭載しています。ユニットはUV反射を捉えることができるため、UV反射によってイメージングシステムが輝度を下げてしまい、画像は必要以上に暗くなります。

UVフィルターを撮像ユニットの前に配置すると、UV反射が画像を明るくすることはなくなり、蛍光するクラックだけが画像に映し出されます。これにより、撮像ユニットはより人間の目に近い働きをするため、クラックは非常に明るく見えるようになります。

適用できる製品

オリンパスでは、蛍光色素浸透液を使った検査用に、3つの異なるUV光源ソリューションを提供しています。考慮すべき2つの主なポイントは、輝度と携帯性です。

ALS-UV3000

PRIZ UV光源装置

UV光学アダプター

UVフィルター

結論

特定のストレスは、発見が困難な、非常に小さなクラックを生じることがあります。蛍光色素浸透液で前処理した表面に紫外線を当てることにより、検査員はクラックを容易に見つけることができるようになります。下記のリンクから最寄りの代理店を探すことができます。オリンパスUV色素浸透探傷検査ソリューションについてお尋ねください。

別表

液体浸透探傷試験の標準技法: www.astm.org/Standards/E1417.htm