色であぶり出す浸透探傷、音で聴き取る超音波探傷、電気の渦で読む渦流探傷——鋼の探傷ファミリーを紹介してきて、あと一人、大切なメンバーが残っていました。磁気の担当、磁粉探傷試験（じふんたんしょうしけん）です。英語のMagnetic Particle Testingから、MT（エムティー）と呼ばれます。
「磁石の力で傷を見つける」と聞くと不思議に感じるかもしれませんが、実は、小学校の理科室でおなじみのあの実験と、地続きの話です。ここでは、磁粉探傷試験とは何かから、砂鉄の実験に通じる原理、検査の流れ、この検査ならではの「向き」の妙、得意と苦手、そして鋼橋のどこで働いているかまでを、基礎から解説します。
磁粉探傷試験とは——磁石に付く材料の、表面の割れを探す
磁粉探傷試験とは、鉄や鋼のような磁石に引きつけられる材料——強磁性体（きょうじせいたい）を対象に、表面や表面のすぐ下にある割れなどのきずを検出する非破壊検査です。
橋の鋼材に生じるきずの中でも、とくに見逃したくないのが割れです。割れは小さくても、荷重の繰り返しを受けて少しずつ進行し、部材の強さを損なうおそれがあります。ところが、細い割れは目で見ただけでは気づきにくく、汚れや塗装のひびに紛れてしまうことも珍しくありません。人の目の限界を、磁石の力で補う——それが磁粉探傷試験の役どころです。
原理——砂鉄の実験を、傷探しに応用する
原理は、身近な実験を思い浮かべると一気に分かります。磁石の上に紙を置いて砂鉄をまくと、砂鉄が磁力の流れに沿って並び、目に見えない磁界が模様として浮かび上がる——理科室のあの光景です。磁粉探傷試験は、あの現象を傷探しに応用した検査です。
検査では、まず調べたい鋼材に磁気を流します。鋼材の中を磁気の流れ——磁束（じそく）が通っているとき、途中に割れがあると、磁束はそこでせき止められます。行き場を失った磁気は、割れのところで材料の表面へ漏れ出します。これを漏洩磁束（ろうえいじそく）といいます。
そこへ、砂鉄のように細かい磁粉（じふん）と呼ばれる粉をまくと、漏れ出した磁気に磁粉が吸い寄せられ、割れの場所に沿って集まります。目に見えない細い割れが、磁粉の集まった模様——指示模様として、くっきり浮かび上がるのです。しかもこの模様は、実際の割れの幅よりも太く現れます。漏れた磁気が割れの周囲にまで広がって磁粉を集めるためで、髪の毛より細い割れが、目で追える線に「拡大」される。見える化と拡大を同時にやってのける、それが磁粉の模様なのです。
磁粉には、黒や赤などの色付きのもの（非蛍光磁粉）に加えて、蛍光磁粉（けいこうじふん）という、紫外線を当てると光るタイプもあります。暗くした場所でブラックライトを当てると、傷に集まった磁粉が黄緑色に輝いて見えるため、より細かい傷まで見つけやすくなります。明るい現場では色付きの磁粉を、感度を上げたいときは暗所で蛍光磁粉を——観察の条件に応じた使い分けです。
検査の流れ——磁化して、まいて、読む
実際の検査は、次の流れで進みます。
| ステップ | やること | その意味 |
|---|---|---|
| ①前処理 | 検査面の油・錆・汚れなどを落とす | 磁粉の動きを妨げず、きずと紛らわしい模様を防ぐ |
| ②磁化 | 鋼材に磁気を流す | 漏洩磁束を生む土台。向きと強さを、想定するきずに合わせる |
| ③磁粉の適用 | 磁粉をまくか、磁粉を混ぜた液をかける | 漏れた磁気に磁粉を吸い寄せさせ、模様を描かせる |
| ④観察・記録 | 磁粉模様を観察し、写真などで記録する | 模様ができた直後に観察し、乱れないうちに記録する |
| ⑤後処理 | 磁気と磁粉を取り除き、表面を元に戻す | 残った磁気は後の作業に影響することがあるため、必要に応じて脱磁する |
磁化のしかたには、いくつかの方法があります。橋のような現場でよく使われるのが、極間法（きょっかんほう）。可搬式の電磁石——ヨークと呼ばれる、コの字形の磁石で検査箇所を挟み、その間に磁束を通す方法です。装置が持ち運びやすく、電流を試験体に直接流さないため対象を傷めにくいのが持ち味で、溶接部の試験では通常この極間法が用いられます。電極から試験体に直接電流を流す方法もありますが、接触部を焼損させるおそれがあるため、溶接部には用いないこととされています。
この検査ならではの妙——磁気の「向き」で、見え方が変わる
磁粉探傷試験には、ひとつ面白い性質があります。磁気を流す向きによって、見つけやすい傷の向きが変わるのです。
漏洩磁束は、磁束の流れが割れに「せき止められる」ことで生まれます。だから、割れに対して直角に磁気が流れるとき、流れは最も強くせき止められ、磁気がよく漏れて、模様がくっきり出ます。逆に、割れと平行に磁気が流れると、流れは割れに沿ってすんなり通り抜けてしまい、磁気はほとんど漏れません。つまり、同じ割れでも、磁気の向きしだいで、見えたり見えなかったりするのです。
川の流れを思い浮かべてください。流れに直角に置かれた堰は水をせき止めますが、流れと平行な仕切りは、水をほとんど妨げません。磁束と割れの関係も、これと同じです。
そのため実際の検査では、磁気を流す向きを変えて複数回探傷し、どの向きの割れも取りこぼさないようにします。一度あてて終わり、ではない。向きを変えてもう一度——この作法こそ、原理を理解した者の仕事なのです。
塗膜はどうする？——渦流探傷との分かれ道
探傷ファミリーの前回、渦流探傷試験の最大の売りは「塗膜の上から探傷できる」ことでした。では、磁粉探傷はどうでしょうか。
規格のうえでは、密着した薄い塗膜——目安としておよそ50マイクロメートル（0.05mm）まで——であれば、通常は検出感度に影響しないとされています。磁気は薄い塗膜なら透過できるからです。ただし、橋の塗装は防食のために何層も重ねられ、厚さはこの目安を大きく超えるのがふつうです。厚い塗膜は感度を低下させるおそれがあるため、実務では、塗膜を除去してから探傷するのが基本になります。
塗膜を剥がしてでも、磁粉の模様で確実に描き出したいとき——MT。塗膜を守ったまま、広くあたりを付けたいとき——渦流探傷。この分かれ道が、ファミリー内の使い分けの一つの軸になっています。
【渦流探傷試験（ET）とは？｜塗膜の上から亀裂を探す渦電流のしくみを解説】 https://hashiwatashi.com/eddy-current-testing/
得意なこと・苦手なこと
磁粉探傷試験には、はっきりした得意・不得意があります。
得意なのは、表面と、表面のすぐ下にある割れの検出です。表面の細かい割れへの感度はとても高く、模様として直感的に見えるため判定がしやすく、比較的広い範囲を効率よく調べられます。装置は現場へ持ち込みやすく、橋のような屋外の構造物にも適用しやすい手法です。そして、表面に口を開けていない、ごく浅い直下のきずまで捉えられる——これは、開口したきずにしか液が入れない浸透探傷試験（PT）にはない強みです。
一方で、苦手なこともあります。まず、磁石に引きつけられる材料にしか使えません。鉄や鋼には使えますが、アルミニウムやステンレスの多く、ましてコンクリートには適用できないのです。磁性のない金属の表面の傷には、材質を選ばない浸透探傷試験が使われます。また、深い内部にある傷は、漏洩磁束が表面まで届かないため検出できません。内部は、音で潜り込める超音波探傷試験（UT）の領分です。
【超音波探傷試験（UT）とは？｜音のエコーで鋼の中の亀裂を見つけるしくみを解説】 https://hashiwatashi.com/ultrasonic-testing/
万能な検査はひとつもなく、「どこの、どんな傷を探したいか」に応じて使い分け、組み合わせる。探傷ファミリー共通のこの原則は、磁気の担当にもそのまま当てはまります。
【非破壊検査とは？｜壊さずに橋の中を診る11の方法を解説】 https://hashiwatashi.com/non-destructive-testing/
橋のどこで使われているか
橋の世界で磁粉探傷試験が活躍するのは、おもに鋼橋の溶接部です。
鋼の部材どうしをつなぐ溶接部は、力の流れが集中しやすく、きずの生まれやすい場所です。造るときの品質確認はもちろん、完成して何十年も働いている橋の点検でも、疲労によって生じる割れ——荷重が繰り返しかかることで少しずつ進む割れ——を見つけるために使われます。
点検の現場から見ると、磁粉探傷試験は「目視で怪しいと感じた箇所を、確かめる」ための心強い道具です。定期点検はまず目で見ることが基本ですが、それが塗装のひびなのか、鋼材まで達した割れなのか、目視だけでは判断に迷う場面があります。そんなとき、塗膜を除去し、磁気を流し、磁粉をまく。割れであれば、模様がはっきりと答えを描いてくれる——白黒をつける確認の検査として、浸透探傷と並ぶ存在です。
なお、磁粉探傷試験のやり方はJIS（JIS Z 2320シリーズ）に定められており、磁化の方法から観察の条件までが規格化されています。検査を行うのは、非破壊試験の資格（JIS Z 2305に基づき、日本非破壊検査協会が認証する技術者資格）を持つ専門家たち。橋の安全を支える検査もまた、決められた手順と、訓練を積んだ人によって支えられています。
【鋼橋の点検・補修・補強｜鋼材の損傷の種類と防食・補強の方法】 https://hashiwatashi.com/steel-bridge-maintenance/
まとめ
この記事では、磁粉探傷試験（MT）を解説しました。
磁粉探傷試験とは、強磁性体の鋼材に磁気を流し、割れでせき止められて表面に漏れ出す漏洩磁束に磁粉を吸い寄せさせることで、見えない割れを模様として描き出す非破壊検査です。原理は理科室の砂鉄の実験と地続きで、模様は実際の割れより太く「拡大」されて浮かびます。割れと直角に磁気を流すと最もよく見え、平行だと見逃す——だから向きを変えて複数回。塗膜は薄ければ透かせるものの、橋の厚い塗装では除去が基本。表面から表面直下までを受け持ち、内部は超音波に、非磁性材は浸透探傷に、塗膜上のスクリーニングは渦流探傷にゆだねます。
これで、色のPT、磁気のMT、電気のET、音のUT——探傷ファミリーの単独記事が出そろいました。見えない割れひとつを相手に、これだけの物理が動員されている。橋の溶接部の静かな検査風景の裏には、砂鉄の実験から続く、科学の系譜が流れているのです。
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