JIS Z 2320-1/2準拠：MTにおける磁粉の種類と適用対象の選定基準

JIS Z 2320-1/2準拠：MTにおける磁粉の種類と適用対象の選定基準

磁粉探傷試験（Magnetic Particle Testing: MT）は、強磁性材料の表面およびきわめて表面近傍に存在する開口きず（疲労亀裂、溶接欠陥など）を検出するための非破壊検査法である。液体浸透探傷試験（PT）と比較して、表面の微小なサビや薄い塗膜（数十μm程度）を透過して検出できる優位性を持つ一方、「適切な磁粉および適用方法の選定」が検査の信頼性を左右する決定的な因子となる。

本稿では、JIS Z 2320-1（通則）およびJIS Z 2320-2（磁粉の種類と特性）に基づき、乾式・湿式、蛍光・非蛍光磁粉の冶金学的・物理的特性を再整理し、プラント建設・橋梁・圧力容器などの実施工現場における最適な選定プロセスと擬似模様対策を完全解説する。

1. 磁粉探傷の基礎原理と適用材料の限界

磁粉模様形成のメカニズム

磁気回路を形成した強磁性体（炭素鋼、低合金鋼等）に磁束を通した際、表面または表層直下に亀裂などの不連続部が存在すると、磁束は材料外へ漏洩する。この漏洩磁束（Leakage Magnetic Field）によって形成される局所的な磁気吸引力（マクスウェル応力）により、適用された磁粉が吸着・集積し、「磁粉模様（Indications）」として視覚化される。

適用可能な材料と適用外の材料

• 適用可能材料（強磁性体）： 軟鋼、構造用炭素鋼、合金鋼、マルテンサイト系およびフェライト系ステンレス鋼。
• 適用不可材料（非磁性体・弱磁性体）： オーステナイト系ステンレス鋼（SUS304, SUS316等、ただし加工誘起マルテンサイト変態が生じている場合は磁性を帯びることがある）、アルミニウム合金、チタン合金、銅合金。これらには浸透探傷試験（PT）を適用する。

2. 磁粉の種類と分類（JIS Z 2320-2 準拠）

磁粉は、「分散媒体の違い（乾式・湿式）」、「発色・視認性の違い（非蛍光・蛍光）」、および「材質・粒径・色」によって分類される。

3. 現場環境・表面状態に応じた磁粉選定プロセス

実施工において磁粉を選定する際は、以下のフローおよび技術的パラメーターを検討する必要がある。

[被検体の材質・形状・表面状態]

       ↓

[検査環境（屋内・暗室・屋外・高所）]

       ↓

[要求感度（JIS規格グレード・発注者仕様書）]

       ↓

 ├── 大規模構造物・粗面・高温 → 【乾式・非蛍光磁粉】

 ├── 精密溶接部・一般工場内（視認性重視） → 【湿式・非蛍光磁粉（白下地塗料併用）】

 └── 最高感度要求（機械部品・重要構造物） → 【湿式・蛍光磁粉（ブラックライト使用）】


3.1 乾式法の適用と特性

メリット： 下地処理の簡便さ。凹凸のある表面や粗面（ブラスト処理面や黒皮面）でも磁粉が捕捉されやすい。
デメリット： 湿式法に比べ粒径が大きく（通常50〜150μm）、細かい微小欠陥に対する検出感度は湿式・蛍光に劣る。また、飛散するため防塵マスク等の保護具が必須。
施工上の注意： 吹付圧力が高すぎると、形成された磁粉模様が風圧で吹き飛ばされる。専用のパウダーブロワーを用い、低圧（0.05〜0.1 MPa程度）でふわりと付着させる技術が求められる。

3.2 湿式法の適用と特性

粒子径と濃度管理： 湿式磁粉の粒径は一般に幾分小さく（数μm〜50μm）、分散媒（水または油）への沈降容積管理が必須。JIS Z 2320-2に定められた沈降容積試験（セントリフュュージ管による30分間〜60分間の沈降測定）を実施し、規定値（水系で一般に1.2〜2.4 mL/100 mLなど、製品仕様による）を維持する。
白下地塗装（コントラスト塗料）の併用： 非蛍光の湿式磁粉を使用する場合、母材表面が黒皮やサビ、ダークグレーのままだと磁粉色（黒や赤）とのコントラストが取れず、検出率が低下する。そのため、速乾性の白色コントラスト塗料を膜厚15〜30μm程度で薄く塗布した上で、黒色や赤色の磁粉を適用することがJIS規格上も推奨される。

3.3 蛍光磁粉の優位性と現場制約

感度の優位性： 人間の目は蛍光発光（黄緑色等）に対する感度が高く、非蛍光磁粉と比較して検出感度が数倍高い。
現場制約： 現場施工において蛍光磁粉を使用する場合、「周辺照度を20ルクス以下」に落とす暗幕の設置、および紫外線照度が「検査面において1,000 μW/cm²以上」（ブラックライトからの距離380mm時などの規定値）を確保する電源設備が必要となる。

4. 磁粉探傷における「擬似模様」の発生メカニズムと対策
現場検査員を最も悩ませるのが、欠陥ではないにもかかわらず磁粉が吸着して生じる「擬似模様（Non-relevant indications）」の判別である。これらを正確に見極め、手戻りを防止することが施工管理上極めて重要となる。
4.1 主な発生原因と冶金学的・物理的背景
1.  形状変化（断面急変部）による漏洩磁束

*メカニズム：* 溶接継手の余盛の急激な立ち上がり、フィレット溶接のルート部、キー溝、段差部などでは、磁路の断面積が急変し磁束が飽和・外部へ漏洩する。
*対策：* 磁化電流を適正値（過剰磁化の回避）に調整する。交流（AC）磁化を用いることで、表皮効果により表面近傍のみに磁束を集中させ、内部や形状起因の深部磁束漏洩を抑制する。

2.  磁気書込み（Magnetic Writing）と局所的残留磁気

*メカニズム：* 検査前に鉄製の工具や別の磁石（クランプ等）が母材に強く接触した際、その接触部が局所的に磁化され、磁粉を引き付ける。
*対策：* 検査前の脱磁（Demagnetization）、あるいは交流ヨーク法による再磁化と軽微な打撃による磁区のランダム化。

3.  冶金学的不連続性（材質の不均一性）

*メカニズム：* 異材溶接の境界部、熱影響部（HAZ）における組織の急激な変化（マルテンサイト変態等に伴う透磁率の局所的変動）、あるいは鋼材内部の大きな介在物（インクルージョン）。
*判定基準：* 磁粉模様が直線的でなく、幅広でぼやけた模様を示す傾向がある。必要に応じて表面を軽微にグラインダー手入れするか、超音波探傷（UT）や浸透探傷（PT）を併用して真の欠陥か確認する。

4.  表面の物理的付着物（スケール・油膜）

*メカニズム：* 局所的なサビの堆積部や、油膜が厚く溜まった溝に磁粉が物理的にトラップされる（機械的捕捉）。
*対策：* 前処理段階でのワイヤーブラシ、ケレン、およびアセトン等の溶剤による十分な脱脂洗浄。

5. JIS/ISO規格に基づく数値データと品質管理基準
信頼性の高いMTを実施するためには、規格で定められた品質管理項目の日常点検・定期点検を厳守しなければならない。
5.1 磁化電流と磁界強度の数値基準
JIS Z 2320-1に基づく代表的な磁化方法と規定パラメータ：

電磁石（ヨーク）法：
交流（AC）ヨーク：極間距離 75 mm 〜 200 mm において、持上げ力（リフティングパワー）が 45 N（約4.5 kgf）以上 あることを使用前（または毎日の始業時）に試験片で確認する。
直流（DC/バッテリー）ヨーク：極間距離にかかわらず、持上げ力が 118 N（約12 kgf）以上。
通電法（直角法・円形磁化）：
電流値の算定：母材の直径や接触間隔に応じたアンペアターン（AT）計算を行う。一般に交流定格電流または整流電流を用いるが、表皮効果を考慮した値に設定する。

5.2 性能確認試験片（JIS規格 Test Pieces）
探傷システムの総合的な性能（磁粉の感度、磁化の方向・強さ）を確認するため、JIS型対比試験片（A型：A1-15/30/50, B型等）またはJIS Z 2320-1付属書に規定される人工きず付き試験片を使用する。

合否判定： 試験片に人工的に刻まれた深さ・幅の溝（例：深さ 0.5 mm, 幅 0.1 mm 等）に対し、適用した磁粉が鮮明に吸着・表示されることを目視確認する。

6. 実務における施工管理チェックリスト
現場でMTを実施・立ち会いする際、エンジニアが網羅すべき項目を以下に提示する。
1.  前処理の確認： 検査面から半径25mm以内の汚れ、スパッタ、激しいサビ、厚い塗膜が除去されているか（JIS規格では「非導電性塗膜は原則50μm以下、磁性塗膜や厚膜は磁界強度の減衰を考慮して適用可否を判断」）。

2.  磁化方法の妥当性： 探傷すべき欠陥の想定方向（溶接線に直角方向のきず、平行方向のきず）に対し、磁束が直交するように磁化方法（ヨーク法、プロッド法、コークス法等）が選定されているか。

3.  照度・紫外線の確認：

非蛍光磁粉の場合：検査面における可照度が 1,000ルクス以上 確保されているか。
蛍光磁粉の場合：暗室照度 20ルクス以下、かつブラックライト照射強度が 1,000 μW/cm²以上 かつウォームアップ時間が満たされているか。

4.  残留磁気の除去（脱磁）： 溶接構造物や機械加工品において、溶接後のアーク偏吹きの原因や、後工程（塗装・機械加工）への悪影響を防ぐため、必要に応じて交流消磁（脱磁コイル、逆転減衰回路付き電源等）が実施され、残留磁束密度が規定値（例：2 mT 以下など発注仕様による）まで低下しているか。