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非破壊検査

索引 非破壊検査

非破壊検査(ひはかいけんさ、NDI: Non Destructive Inspection, NDT: Non Destructive Testing)とは、機械部品や構造物の有害なきず(デント、ニック、スクラッチ、クラック、ボイドなど)を、対象を破壊することなく検出する技術である。対象内へ放射線や超音波などを入射して、内部きずを検出したり、表面近くへ電流や磁束を流して表面きずを検出する方法に大別される。配管内部の腐食などの検査も非破壊検査に含まれる。 '''きず'''の例1.デント 2.ニック 3.スクラッチ 4.クラック 5.ボイド '''層間剥離'''の例 溶接における'''溶け込み不足'''の例.

31 関係: き裂ひずみゲージ弾性率ミュオグラフィボアスコープアコースティック・エミッションガンマ線コンピュータ断層撮影サーモグラフィーCCDイメージセンサ破壊磁粉探傷試験糖度非破壊評価表面粗さ高張力鋼超音波超音波探傷検査近赤外線分光法赤外線配管腐食酸度電磁誘導毛細管現象渦電流渦電流探傷試験溶接浸透探傷検査放射線放射線透過検査

き裂

材料工学においてき裂(亀裂、Crack)とは、材料に生じた欠陥で、その先端の局所的な領域で原子面の分離が生じた破壊の状態をいう。弾性論の観点からは、先端部の曲率半径が半径0である切り欠きとみなせる。破壊力学においては、原子面間隔を曲率半径の下限値として考察する。 き裂を有する材料に荷重を与えると、き裂の先端近傍には著しく高い応力集中が発生する。先端部は降伏し塑性変形する。グリフィス理論によると、き裂に与えられるエネルギー(エネルギー解放率)が、材料の破壊靱性を上回ると、き裂はその長さを伸ばしていく。これをき裂進展という。き裂進展が始まると、き裂は急速に成長していき、短時間のうちに材料を破壊する。 弾性体を仮定して、き裂周囲の理論的な応力分布を求めると先端に特異点が生じるため、き裂の応力集中係数は評価できない。代わりに塑性変形を考慮した応力拡大係数によって、その応力分布が特徴づけられる。この応力拡大係数を創出したのはであり、流体力学で萌芽した座標変換技術を応用し、簡潔なき裂の進展における式を提示した。 図1に示すようにσはその部材にかかる平均的応力であり、その応力方向に垂直に内包された長さaのき裂がもつ駆動力であるK(応力拡大係数)を示すことで、どのサイズの欠陥を検出すれば強度の安全性が守られるかが理論的に示される。.

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ひずみゲージ

ひずみゲージ()またはストレインゲージは、物体のひずみを測定するための力学的センサである。ひずみ測定を利用して間接的に、応力計測や荷重計にも用いられる。.

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弾性率

弾性率(だんせいりつ、elastic modulus)は、変形のしにくさを表す物性値であり、弾性変形における応力とひずみの間の比例定数の総称である。弾性係数あるいは弾性定数とも呼ばれる。 1807年にトマス・ヤングによって導入された。.

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ミュオグラフィ

ミュオグラフィとはミュー粒子を使用するトモグラフィである。.

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ボアスコープ

ボアスコープ(Borescope)は、直接目視出来ない奥まった部位の観察や検査をする工業用内視鏡。「Bore(銃孔)を覗いて検査するためのScope」が語源とされる。日本語では硬性鏡と訳される場合もある。 金属チューブ内に映像を伝播する光学系と光を伝播するライドガイドの両方を独立して配置した光学製品。スコープの先端から光を出すためには外部の光源装置が必要で、ランプから出る光を集光し、ライトガイドケーブルを通して先端に光を届ける。太さは最も小さいもので1ミリ以下、長さも1mを超えるものがある。視野方向は多様で、チューブから真っ直ぐ先を見る直視スコープ、チューブの斜め前方を見る前方斜視、チューブの横方向を見る側視、チューブの斜め後方を見る後方斜視がある。これらの視野のほとんどを一つのスコープで広範囲にカバーするスイングプリズム・ボアスコープやズームレンズを内蔵したボアスコープもある。.

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アコースティック・エミッション

アコースティック・エミッション(Acoustic Emission, AE)とは、材料が変形あるいは破壊する際に、内部に蓄えていた弾性エネルギーを音波(弾性波、AE波)として放出する現象である。AE波は主に超音波領域(数10kHz~数MHz)の高い周波数成分を持つ。 このAE波を材料表面に設置したAEセンサ(圧電素子センサ)によって電気信号に変換して検出し、 破壊や変形の様子を非破壊的に評価する手法をAE法と呼ぶ。AEは、材料が破壊に至る前の小さな変形や微小クラックの発生に伴って発生するので、 AEの発生挙動を捉えることで、 材料や構造物の欠陥や破壊を発見・予知することができる。.

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ガンマ線

ンマ線(ガンマせん、γ線、gamma ray)は、放射線の一種。その実体は、波長がおよそ 10 pm よりも短い電磁波である。 ガンマ線.

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コンピュータ断層撮影

ンピュータ断層撮影(コンピュータだんそうさつえい、、略称:)は、放射線などを利用して物体を走査しコンピュータを用いて処理することで、物体の内部画像を構成する技術、あるいはそれを行うための機器。 「断層撮影」の名前のとおり、本来は物体の(輪切りなどの)断面画像を得る技術であるが、これらの検査技術は単に断面画像として用いられるのみでなく、画像処理技術向上によって任意断面画像再構成 (Multi-planar Reconstruction, MPR) や曲面を平面に投影するCurved-MPR (またはCurved-planar Reconstruction)、最大値投影像(Maximum Intensity Projection, MIP)、サーフェスレンダリングやボリュームレンダリングなどの3次元グラフィックスとして表示されることも多くなり、画像診断技術の向上に寄与している。 広義の「CT」には、放射性同位体を投与して体内から放射されるガンマ線を元に断層像を得るポジトロン断層法PET)や単一光子放射断層撮影(SPECT)、また体外からX線を照射するものの180度未満のX線管球と同期する検出器の回転、または平行移動によって限られた範囲の断層像を得るX線トモシンセシスなどが「CT」の一種として挙げられる。しかし、一般的に「CT」と言った場合、ほぼ常に最初に実用化されたX線を利用した180度以上のX線管球と検出器の回転によって断層像を得るCTのことを指すようになっている。また、単に「CT」と言った場合には、円錐状ビームを用いるコーンビームCTではなく、扇状ビームを用いるファンビームCTを指す。後述する、1990年台以降発展した多列検出器CTは厳密に言えば、頭足方向に幅を持った角錐状ビームを用いるコーンビームCTであるが、実用上はファンビームCTとして扱う。 本項では主に、被験体の外からX線の扇状ビームを、連続的に回転しながら螺旋状に、もしくは回転しながら断続的に照射することにより被験体の断層像を得る事を目的とした、CT機器およびその検査について記述する。.

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サーモグラフィー

子犬の熱分布画像 サーモグラフィー(thermography)は、物体から放射される赤外線を分析し、熱分布を図として表した画像、またそれを行なう装置。.

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CCDイメージセンサ

CCDイメージセンサ (シーシーディーイメージセンサ、CCD image sensor)は固体撮像素子のひとつで、ビデオカメラ、デジタルカメラ、光検出器などに広く使用されている半導体素子である。単にCCDと呼ばれることも多い神崎 洋治 (著), 西井 美鷹 (著) 「体系的に学ぶデジタルカメラのしくみ 第2版」日経BPソフトプレス; 第2版 (2009/1/29) 安藤 幸司 (著)「らくらく図解 CCD/CMOSカメラの原理と実践 」加藤俊夫 半導体入門講座(Semiconductor JapanのWeb上講義)第16回 イメージセンサ http://www.roper.co.jp/Html/roper/tech_note/html/rp00.htmhttp://www7.ocn.ne.jp/~terl/JTTAS/JTTAS-CMOS.htm。.

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破壊

壊(はかい)とは、物に何らかの力や影響が加わることにより、その物の形状・機能・性質などが失われること。また、それを引き起こす行為のこと。対義語は「製造」や「再生」、「修復」など。 固体材料においては、その材料の強度を上回る外力が加わったときにその材料が2つまたはそれ以上の部分に分離することを破壊(fracture)と呼ぶ。材料の破壊を研究する工学の分野として破壊力学や材料強度学がある。破壊に寄与する外力が人為的に加えられる場合と老朽化や素材の特性による自発的な場合が考えられるが、特に構造物に対しては、自然発生的に構造物がその形状を維持できなくなる現象には崩壊、意図的な破壊には解体と呼び分けることもある。破壊された物に関しては役目を果たせないことから廃棄される場合が多い。逆に不要な物を廃棄する際に処理しやすいよう、小さく分割することを目的として破壊(解体)する場合もある。 また、材料や電気回路に一定以上の電流・電圧を加えたときに材料や回路の特性が損なわれる現象も破壊と呼ばれる。一例として、導体間を隔離している絶縁体を通して放電がおこり絶縁性が永久に失われる現象は特に絶縁破壊と呼ばれる。 コンピュータウイルスなどによるコンピュータ上のデータの書き換えや抹消など、物質的な実体を伴わない場合でも破壊と呼ばれる。 自然環境を自然浄化のサイクルを遥かに超える勢いで変化させたり、生物にとって必要な条件を奪う、もしくは生物にとって有害な条件を与えるなどして大きく変化させる行為を自然破壊あるいは環境破壊と呼び、公害や生物の絶滅、奇形生物の誕生などをもたらす。.

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磁粉探傷試験

磁粉探傷試験(じふんたんしょうしけん)とは、材料の非破壊検査法の一種で、MT(Magnetic Particle Testing)とも呼ばれる。強磁性体の材料のみ検査可能で、材料表面の開口欠陥(クラック)と表面直下の欠陥を探し出すことができる。.

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糖度

糖度(とうど)とは、果実や果実飲料では糖含量、ジャム類では可溶性固形分の含量、または、の指標となる値である。文脈によって定義が違うことがさらにある。 果実やジャムなどの食品の場合、糖度は試料を糖用屈折計で測定したときの示度で与えられる。糖度はBrix値ともいわれ、糖用屈折計をBrix糖用屈折計とも呼ばれている。一方、砂糖の場合、精糖工業会では旋光糖度計の示度を糖度としている場合がある。 「糖度」という言葉はしばしば果物の甘さの指標としても用いられるが、例えばレモンのように糖度が高くても酸度も高ければそれほど甘くは感じないため、必ずしも糖度の高さが味覚としての「甘味」に直結するとは限らない。.

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非破壊評価

非破壊評価(ひはかいひょうか、nondestructive evaluation)とは、機械材料や構造材料において、製造時あるいは供用中の損傷の有無や不具合の発生原因を検査するために、対象物を壊さずに検査することである。 非破壊検査(nondestructive testing, nondestructive inspection)と同じ意味で用いられる場合が多いが、高度な検査技術、数値シミュレーション技術等の介入によって、より定量的に、かつ高精度に対象物の健全性を評価しようとする場合、ニュアンス的に区別するために用いることがある。.

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表面粗さ

表面粗さ(または単に粗さ、surface roughness)とは表面性状の尺度の一つ。物体の表面形状を理想表面と比べたとき、鉛直方向の偏差がどれだけあるかで計られる。偏差が全体に大きければ表面は粗く、小さければ滑らかである。通常、粗さとは測定された表面形状のうち短波長で空間周波数の高い成分を指す()。しかし、実用的には周波数に加え振幅が分からなければ表面を評価することはできない。 現実の物体間の相互作用は粗さに左右される。ふつう粗い表面は滑らかな表面と比べて摩耗が激しく、摩擦係数は大きい(トライボロジーを見よ)。また、表面に不均一な部分があるとクラックや腐食の核生成サイトになりうるため、粗さは機械部品の性能を計る指標ともなる。その一方、表面が粗いと接着性が良くなることもある。 多くの場合表面は滑らかな方が望ましいが、工業的に粗さを制御するのは困難である。表面粗さを低減すると、生産コストはふつう指数関数的に増加する。これが部品の性能と低コストを両立させられない原因となることが多い。 粗さがわかっているサンプル(粗さ比較板)と触って比べるだけでも粗さを測定することはできるが、一般的に表面粗さ測定にはプロファイロメータが用いられる。プロファイロメータには接触式(主にダイヤモンド触針による)および非接触式(白色光干渉計など)がある。 場合によっては、適度な粗さが求められることもある。たとえばタッチパッドのような製品では、光沢表面にしてしまうと反射がまぶしかったり指が滑ったりするので適度な粗さが必要である。このような場合、振幅と空間周波数の両者が重要になる。.

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高張力鋼

張力鋼(こうちょうりょくこう、)は合金成分の添加、組織の制御などを行って、一般構造用鋼材よりも強度を向上させた鋼材。日本ではハイテン『機械材料学』、日本材料学会、太洋堂、2000年、235頁、高抗張力鋼とも呼ばれる。 一般構造用圧延鋼材(JISのSS材 (SS: Steel Structure))は引張強度のみが規定され、最も一般的なSS400材の引張り強度の保証値が400 MPaである。どれだけ強いものを高張力鋼と定義するのかは国や鉄鋼メーカーによって異なっているが、おおむね490 MPa程度以上のものからが高張力鋼と呼ばれる。引張強度が590 MPa、780 MPa程度のものが主流だが、近年は1,000 MPa(1 GPa)以上のものもあり、これは超高張力鋼とも呼ばれる(日立金属安来工場が材料開発上1962年に達成)。一般的には、引張強さが約1,000 MPa以下のものを高張力鋼、約1,300 MPa以下のものを強靱鋼、それ以上のものを超強力鋼とよぶ『機械材料学』、日本材料学会、太洋堂、2000年、247頁。 自動車の部材などを設計する際、同じ強度を確保するに当たって、一般鋼材を用いる場合に比べて薄肉化できるため、シャシやモノコックなどの主要構造部材の軽量化に貢献している。また、1950年代以降の鉄道車両にも多用され、車体の軽量化が図られた。鉄鋼メーカーのシミュレーションの結果では、比強度が一般鋼材よりも大きいため、アルミニウム合金を用いた場合よりも軽量化が可能であり、さらにコストも低いことから、近年の車体のハイテン化率は急速に伸びている。一方で、一般的に強度が高いものほど延性が低下する傾向にあり、板材などをプレス加工した際には「割れ」などの成形不良が発生しやすくなる。このため、各メーカーが成形性と強度を両立させた高張力鋼の開発に尽力している。また、ヤング率は一般鋼と大差無いため、弾性変形によるひずみの発生(剛性低下)が嫌われる部位には、安易に高張力鋼による薄肉化を適用出来ないのが実状である。 炭素をはじめ、シリコン、マンガン、チタンなど、10数種類の元素の配分を0.0001 %単位で管理する技術は門外不出である。日系自動車メーカーの生産工場が多く、高級鋼板の需要が増えている東南アジアや中国の場合も、現地での生産は行われておらず、日本国内の転炉を持つ工場で工程半ばまで受け持ち、半製品の状態で出荷された後、シートメタル化までの下工程のみを現地で行う方法がとられている。.

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超音波

超音波(ちょうおんぱ、 または )とは人間の耳には聞こえない高い振動数をもつ弾性振動波(音波)である。超音波は可聴域の音と物理的特徴は変わらず、人が聴くことができないというだけである。広義の意味では、人が聞くこと以外の目的で利用される音を意味し、人間に聞こえるかどうかは問わない。超音波はさまざまな分野で利用されている。.

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超音波探傷検査

超音波探傷検査の垂直探傷法で表示される探傷図形の例。Epは試材の厚さで画面の横軸の左側を基点として走査する。1個の探触子で送信・受信兼用の場合には、発信器のパルスが直接入る為、左側の内部欠陥が無い場合には、探傷面に送信パルスの波形と底面から反射した反射エコーの波形が現れ、その波形の頂点の間が試材の厚さになる。右側の探傷面からDの距離に内部欠陥がある場合には、送信パルスからDの距離に欠陥の反射エコーの波形が現れる。 超音波探傷検査(ちょうおんぱたんしょうけんさ)とは、非破壊検査の一種で英語でUT(Ultrasonic Testing,Ultrasonic Inspection)と言い、超音波探傷器より高電圧の電気パルスを超音波探触子の振動子に送信させ、超音波のパルス信号として、機械的な振動を金属材料等の表面や内部に伝播させることにより、音響的に不連続な部分からの反射信号や反射強度、伝搬時間などにより、材料内部のきずや長さ、形状などを非破壊で評価し、その良否判定を検査規格などにより良否判定する技術である。 探傷に使用する超音波の周波数は0.1MHz〜25MHzの範囲であり、その範囲の内の1〜5MHzの周波数が最もよく使用される。 超音波探傷検査には3つの方法がある。; パルス反射法; 透過法; 共振法 またパルス反射法には波のモード(種類)により以下の手法が代表的である。;垂直探傷法; 斜角探傷法; 表面波探傷法; 板波探傷法.

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近赤外線分光法

近赤外線分光法 (きんせきがいせんぶんこうほう) は、近赤外線領域での分光法である。測定対象に近赤外線を照射し、吸収された度合い(吸光度)の変化によって成分を算出する。特長として、近赤外線は中赤外線・遠赤外線と比較して吸収が極めて小さいため、切片等を作成することなく、非破壊・非接触での測定が可能なことが挙げられる。 実用化のための難点としては、近赤外線分光法では倍音・三倍音を観測すること、光の吸収は様々な要因が複合しているために成分との直接的な関連付けが困難なことなどがあった。しかし、コンピュータの低価格化と多変量解析(ケモメトリックス)の発達により、定量分析に応用することが可能となった。 上述のように非破壊・非接触測定が可能なこと、化学分析に比べ迅速に測定結果が求められること、マイクロウェーヴなどと比較し装置が安価なことから、幅広い分野で用いられ、以下に示すように様々な応用がなされている。英語 を省略してNIRSとも呼ばれる。.

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赤外線

赤外線(せきがいせん)は、可視光線の赤色より波長が長く(周波数が低い)、電波より波長の短い電磁波のことである。ヒトの目では見ることができない光である。英語では infrared といい、「赤より下にある」「赤より低い」を意味する(infra は「下」を意味する接頭辞)。分光学などの分野ではIRとも略称される。対義語に、「紫より上にある」「紫より高い」を意味する紫外線(英:ultraviolet)がある。.

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配管

配管(はいかん)は、液体・気体・粉体などの流体を輸送・密閉・畜圧することや配線などの保護を目的に管(パイプ)、チューブ、ホースを取り付けることである。また管自体を指していう場合もある。.

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腐食

腐食(ふしょく、腐蝕とも。corrosion)とは、化学・生物学的作用により外見や機能が損なわれた物体やその状態をいう。 金属の腐食とは、周囲の環境(隣接している金属・気体など)と化学反応を起こし、溶けたり腐食生成物(いわゆる「さび」)を生成することを指す。これは、一般的に言われる、表面的に「さび」が発生することにとどまらず、腐食により厚さが減少したり、孔が開いたりすることも含む。;金属以外の腐食;生物学的な腐食 以下、金属の腐食を中心に述べる。.

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酸度

酸度(さんど)は、対象に含まれる酸の質量パーセント濃度である。酸味を示す指標となる。 単に酸度というと有機酸の濃度を指すことが多い。有機酸以外の酸度には、揮発性酸の濃度を示す揮発性酸度(揮発酸度)がある。以下の説明においても、特記がない場合、酸度は「有機酸の濃度」を指す。 果物の甘さを示す指標として糖度があるが、糖度が高くても酸度も高ければそれほど甘くは感じない。そのため、果物の甘さを数値で示す際には、糖度と酸度を併記する方法が好まれる。 ワインの酸味は揮発性酸によるものであるため、揮発性酸度にて酸味の度合いを示す。.

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電磁誘導

電磁誘導(でんじゆうどう、)とは、磁束が変動する環境下に存在する導体に電位差(電圧)が生じる現象である。また、このとき発生した電流を誘導電流という。 一般には、マイケル・ファラデーによって1831年に誘導現象が発見されたとされるが、先にジョセフ・ヘンリーに発見されている。また、が1829年に行った研究によって、既に予想されていたとも言われる。 ファラデーは、閉じた経路に発生する起電力が、その経路によって囲われた任意の面を通過する磁束の変化率に比例することを発見した。すなわち、これは導体によって囲われた面を通過する磁束が変化した時、すべての閉回路には電流が流れることを意味する。これは、磁束の強さそれ自体が変化した場合であっても導体が移動した場合であっても適用される。 電磁誘導は、発電機、誘導電動機、変圧器など多くの電気機器の動作原理となっている。.

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毛細管現象

毛細管現象(もうさいかんげんしょう、capillary action)とは、細い管状物体(毛細管)の内側の液体が管の中を上昇(場合によっては下降)する物理現象である。毛管現象とも呼ばれる。 例えば、現象として壁面のぬれやすさとの兼ね合いで管内の液面は水平ではなく、傾きをもっていることがある(ストローの中の液面を見れば、両端が壁面にそって高くなっている様子がわかる)。また、ガラス管では濡れ性の高い水の場合毛細管の液面は上昇するが、ガラスによってはじかれる、水銀の場合は毛細管の液面は下降する。 表面張力・壁面のぬれやすさ・液体の密度によって液体上昇の高さが決まる。 表面張力を測定する方法の一つとなっている。.

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渦電流

渦電流(うずでんりゅう、eddy current)とは、電気伝導体を磁場内で動かしたり、そのような環境で磁束密度を変化させた際に、電磁誘導により電気伝導体内で生じる渦状の誘導電流である。1855年にレオン・フーコーにより発見された。.

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渦電流探傷試験

渦電流探傷試験(うずでんりゅうたんしょうしけん)あるいは渦流探傷試験(かりゅうたんしょうしけん)は、材料、部品あるいは製品の非破壊検査法の一種であり、英語ではET(Eddy Current Testing/Electromagnetic Testing)という。鉄鋼・非鉄金属・黒鉛などの導電性材料からなる検査対象に適用可能であり、材料表面あるいは表層に誘起される渦電流がクラック(ヒビ)などの欠陥や表面付近の材質の不均一性によって変化する性質を利用して欠陥検出や材質選別を行う検査手法である。表面及び表面近傍の欠陥検出や材質選別には適しているが、表面下の深い位置にある欠陥検出には不適当である。.

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溶接

溶接(ようせつ、英語:welding)とは、2個以上の部材の接合部に、熱又は圧力もしくはその両者を加え、必要があれば適当な溶加材を加えて、接合部が連続性を持つ一体化された1つの部材とする接合方法。更に細かく分類すると、融接、圧接、ろう付けに分けられる。かつては、現在に至るまで一般的な溶接のほかに鎔接や熔接の文字も並んで利用されていたが、「鎔」「熔」ともに当用漢字に入らず、「溶」に統一された。 溶接は青銅器時代(ろう付、メソポタミアのレリーフ)からも見出され、日本では弥生時代の銅鐸にも溶接の跡が発見されている。現代では、建設業、自動車産業、宇宙工学、造船などの先端技術だけでなく生活をささえる基本的な古くて新しい技術である。.

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浸透探傷検査

浸透探傷検査(しんとうたんしょうけんさ、英語:penetrant inspection、略称:PI)は、材料の非破壊検査法の一種。浸透探傷試験(英語:penetrant testing、略称:PT)とも呼ばれる。材料表面に開口した傷(クラック)を探し出すことができる。吸水性の良いものやポーラス(多孔質)なもの以外のほぼ全ての材料に使用できるが、検出できるのは表面の開口している傷のみである。 浸透探傷検査は、以下に挙げる観察方法・余剰浸透液の除去方法・現像方法の組み合わせでひとつの検査方法となる.

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放射線

放射線(ほうしゃせん、radiation、radial rays)とは、高い運動エネルギーをもって流れる物質粒子(アルファ線、ベータ線、中性子線、陽子線、重イオン線、中間子線などの粒子放射線)と高エネルギーの電磁波(ガンマ線とX線のような電磁放射線)の総称をいう。「放射線」に全ての電磁波を含め、電離を起こすエネルギーの高いものを電離放射線、そうでないものを非電離放射線とに分けることもあるが、一般に「放射線」とだけいうと、高エネルギーの電離放射線の方を指していることが多い 。 なお、広辞苑には「放射性元素の放射性崩壊に伴い放出される粒子放射線と電磁放射線(主にアルファ線、ベータ線、ガンマ線)を指す」広辞苑第五版 p.2432【放射線】、とあるが、これは放射性物質の放射能を問題とする文脈ではそれを指す、というくらいの意味である。.

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放射線透過検査

放射線透過検査(ほうしゃせんとうかけんさ)は、非破壊検査の一種で英語でRT(Radiographic Testing)と言い、放射線を材料に照射し材料内部を透過させ、材料背後にある写真用フィルムや蛍光板に感光して投影することにより、内部の欠陥や構造を調べる検査である。.

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NDI非破壊試験

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