专利名称：：钢结构物疲劳寿命诊断方法及带寿命诊断功能的钢铁部件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及其主要结构由钢构成的建筑物、桥梁、构造物等钢结构的疲劳寿命诊断方法及具有寿命诊断功能的钢铁结构部件。由于风、地震等造成的晃动的作用，构成建筑物的结构部件在建成后会受到具有不同程度的疲劳损伤。在桥梁等中，还会因通过车辆造成的反复振动产生疲劳损伤。为了防止该疲劳损伤造成的破坏，过去人们采用的是下述的方法，该方法指预先以结构计算等方式对结构物所产生的变形程度进行计算，之后推测耐用年限，或人们采用下述的方式，该方式为在假定产生由疲劳损伤造成的龟裂的场合，以比色检查等为主，通过目视进行检查。于是，已有技术没有达到可对实际的疲劳损伤的程度进行高精确地诊断，从而作出是否进行修补的判断的程度。虽然最近人们提出了一种下述的减振装置，该减振装置将具有较低屈服点的钢以壁或撑杆式装配于结构部件中，从而具有减振功能，但是即使对于该装置来说，人们仍未开发出可对这些结构部件的疲劳损伤的程度进行高精确地诊断，从而作出是否进行修补的判断的技术。目前人们尝试下述的方法，该方法利用材料的磁性取决于晶粒粒径、析出物等组织或变形程度的情况，以非破坏的方式对待测定物的材质或应力进行检查。比如，作为以非破坏的方式对材质的退化度进行检查的方法，目前公开了下述的方式。其包括根据磁化率计算高温气体炉部件的铁氧体形成量，从而检查退化度的方法(JP特开昭59-135362号文献)、通过涡流对钢管的材质损伤的程度进行诊断的装置(JP特开昭60-257354号文献)、由ECT值与硬度对涡轮机转子材质的退化度进行诊断，从而预知破坏寿命的方法(JP特开昭61-172059号文献)、根据导磁率检测低合金钢的退化度的装置(JP实开昭61-161659号文献)、对随时间变化，强磁性体内部的磁畴壁移动的特性所产生的变化进行测定，将其与预先计算出的校准线进行比较，从而对材质的脆性进行检查的方法(JP特开平1-269049号文献)、通过多个磁性传感器快速对处于放射线环境下的金属材料的退化度进行测定的方法(JP特开平4-125463号文献)等。但是，上述已有技术可对下述的材质退化进行检测，该材质退化是待测定物处于高温状态，或处于暴露于放射线中的状态的相转变等组织变化造成的，上述已有技术不属于下述情况，该情况指本发明将由作为对象的应力，或变形造成的疲劳退化的检测作为对象。此外，上述已有技术中所使用的检测手段为涡流，或导磁率等，而未采用巴克豪森杂波。作为采用巴克豪森杂波的方法，人们提倡采用推测软钢的疲劳退化度的方法(L.P.Karjalainen等人著，IEEETrans.Mag.MAG-16，514(1980))，或工具钢的韧性的推测方法(仲居等人著，铁と钢，75，833(1989))等。但是，在IEEETrans.Mag.MAG-16，514(1980)文献中所描述的，由Karjalainen等人给出的结果表示的是采用软钢薄板小片，以使磁头与该小片的表面紧密贴合方式，疲劳试验中的巴克豪森杂波产生的变化，虽然记录的是在试片断裂前巴克豪森杂波的急剧变化，但是在表面凸凹不平或者表面上有涂料等材料时，会使测定处与磁头不能紧密贴合，上述文献并未就上述的情况进行全面的描述，即在这种场合等，在实结构物中，当在怎样的条件下对巴克豪森杂波进行测定时，才能以较高的精度对疲劳退化度进行检测，从而诊断实际结构物的寿命。按照上述方式，在过去，在对钢结构物中的因应力、变形造成的疲劳损伤进行诊断的场合，由于目视检查占主体，上述检查是在建筑物等中将墙壁或覆盖物剥离掉后进行的，这样会导致成本较高的作业。但是，如果上述目视检查不在发生龟裂等现象的程度增加之后进行，则无法进行检测，此外，由于结构上的问题，在人员不能进入的场所，则不能进行疲劳诊断。如上所述，目前还没有以实际结构物作为对象的疲劳寿命诊断方法和可实现该诊断的钢铁结构部件。本发明的目的在于提供一种在不受诊断场所限制的情况下，在龟裂产生之前可方便地，以较高的精度对因变形而造成的钢结构物的疲劳退化度进行诊断的方法和可实现该诊断的钢铁结构部件。本发明的对待测定部件的疲劳损伤度进行诊断的钢结构物的疲劳寿命诊断方法包括下述步骤按照保持位于5μm～4mm的范围内的距离的方式，将由激励头和检测头构成的磁头设置于对疲劳损伤诊断来说是必要的上述待测定部件上；在通过上述激励头对待测定部位进行交流励磁处理后，在巴克豪森杂波检测深度设定为d的场合，在5μm≤d≤1mm的条件下，通过上述检测头对巴克豪森杂波进行检测；根据上述巴克豪森杂波的有效值电压，或电压振幅值，诊断上述待测定部位的疲劳损伤度。在这里，最好在对疲劳损伤诊断是必要的上述待测定部部件的面积设定为S0，上述待测定部件的厚度设定为t，激励头的宽度设定为w的场合，当以待测定部件的外缘部或焊接部作为基准位置时，通过上述磁头对具有下述面积S的区域的巴克豪森杂波进行测定，该面积S指位于距上述待测定部件的基准位置在w～200t的范围内的、满足0＜S/S0≤10-2的面积。本发明的具有对待测定部件的疲劳损伤度进行诊断功能的钢铁结构部件包括下述的系统，在该系统中，按照保持规定上浮距离的方式，在对疲劳损伤是必要的上述待测定部件上设置有由激励头和检测头构成的磁头；该磁头具有下述的功能，该功能指通过上述激励头对上述待测定部件中的待测定部位进行交流励磁处理，通过上述检测头对巴克豪森杂波进行测定；上述系统根据上述巴克豪森杂波的有效值电压，或电压振幅值，对上述待测定部位的疲劳损伤度进行诊断。在这里，最好上述规定的上浮距离在5μm～4mm的范围内，并且在通过上述磁头对待测定部位进行交流励磁处理时，在巴克豪森杂波的检测深度设定为d的场合，在5μm≤d≤1mm的条件下，对巴克豪森杂波进行测定。在这里，最好上述钢铁结构部件具有下述的功能，该功能指在上述激励头的宽度设定为w，对疲劳损伤是必要的上述待测定部件的面积设定为S0，上述待测定部件的厚度设定为t的场合，当将上述待测定部件的外缘部或焊接部作为基准位置时，对具有下述面积S的区域的巴克豪森杂波进行测定，该面积S指距上述待测定部件的基准位置在w～200t的范围内的、满足0＜S/S0≤10-2的面积。在这里，最好上述钢铁结构部件为下述减振部件，该减振部件具有对上述待测定部件因发生塑性变形而承受外力的能量的吸收功能。在这里，最好上述减振部件为壁式部件。在这里，最好上述减振部件为撑杆状部件。在这里，最好上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。本发明属于下述的技术，该技术是对下述情况进行分析得出的，该情况指采用什么样的手段，在怎样使用该机构时，才能对实际钢结构物的因应力、变形造成的疲劳退化度进行诊断。一般，为了防止钢结构物生锈，或使其保持良好的外观，要对其进行涂敷处理。于是，传感器部件不能与待测定物的表面进行直接接触。本发明人曾发明了一种可以非接触的方式检测巴克豪森杂波的磁头(JP特开平7-174730号文献)，并对可采用该磁头进行方便、高精度的诊断方法进行了分析。最大的问题是对结构物部件的哪个区域进行检测。在设计阶段对作用于各个部件上的应力是可预测的，因而问题在某种程度集中在诊断哪个部件上，但是几乎没有有关描述对每个部件中的哪个部位进行测定的文献等。在这里所谓的“部件”一般指处于在建筑施工现场等地方对其两个端部进行焊接，或通过螺栓方式固定之前的状态的钢材元件等。一般，由疲劳造成的龟裂容易沿钢材的最外表面发生，但是由于存在有氧化层或凹凸部，很难在实际的钢铁结构部件的最外表面对最外表面的巴克豪森杂波进行测定，另外根据本发明人的分析结果可知，也很难在上述表面状态下，以使磁头紧密贴合的方式进行测定。因此，当为了不致因待测定面的凹凸影响而使磁头中的贴靠部产生摇摆，而首先使上浮距离至少在5μm以上，并进一步增加该上浮距离时，则会降低巴克豪森杂波的S/N比，但是根据实际H钢结构物部件试验可发现，如果上述距离在4mm以内，则可得到充分的S/N比。因此规定磁头的上浮距离在5μm～4mm的范围内。下面对下述情况进行分析，该情况指在怎样规定巴克豪森杂波的检测深度时，才能以很高的精度对作为目的的疲劳退化进行诊断。具体来说，使交流电流流过按照位于上述范围内的上浮距离设置的磁头，产生交流磁场，通过该磁场对待测定部位进行激励。接着，根据待测定部位的磁化变化，对检测头中感应产生的交流电压信号进行频率滤波处理，获取巴克豪森杂波。一般当对钢等强磁性体进行激励时，则该巴克豪森杂波是沿该激励的整个区域产生的，但是本发明人发现，为了对疲劳退化度进行诊断，在巴克豪森杂波检测深度设定为d的场合，当在5μm≤d≤1mm的条件下对巴克豪森杂波进行测定时，则可提高诊断精度。当测定深度小于5μm时，由于表面氧化层，或凹凸部的影响，巴克豪森杂波的标准离差增加，从而诊断精度降低，当测定深度大于1mm时，不反映疲劳退化的巴克豪森杂波的比例增加，从而诊断精度降低。于是，通过使测定深度d在40μm≤d≤1mm的范围内，则可进一步减少上述表层部的影响，进一步提高诊断精度。按照上述规定，由于不必在大于1mm的深度位置的内部进行激励处理，还可减小激励头的尺寸。此外，由于将巴克豪森杂波的有效值电压，或电压振幅值作为表示疲劳退化度的参数，显然实际上可确保很高的诊断精度。按照前面描述的方式，虽然由于疲劳造成的微小龟裂很容易沿部件的表面产生，但是即使在这些部件中，特别容易开始沿下述部分产生疲劳退化，该部分指焊接部，或呈产生应力集中的凹口形状的部分。但是，在焊接部，由于焊接金属与基材的材质不同，这样两者的导磁率不同。于是，在这些部件的边界附近激励磁通的流向会产生混乱，从而不能进行相同的激励，进而巴克豪森杂波的检测灵敏度较差。此外，于焊接部产生焊接金属的加厚，或多个板相互按照一定角度焊接的场合是较多的，这样很难以将磁头贴靠于焊接部本身的方式进行测定。由于部件的外缘部很容易在其表面产生凹凸部，这样可事先想到上述外缘部会形成因疲劳造成的微小龟裂发生源。但是，由于基材与空气的导磁率是不同的，这样与焊接部的场合相同，在外缘部，激励磁通的流向也会发生混乱。其结果是，会产生巴克豪森杂波的检测灵敏度降低的问题。另外，由于磁头中的贴靠部会产生晃动等现象，这样不容易以将磁头直接贴靠于外缘部的方式进行测定。在这里，“外缘部”指部件的边缘部。于是，本发明人对下述情况进行了分析，该情况指通过不对外缘部，或焊接部进行直接测定，而是也对这些上述部分的附近进行测定的方式，预测外缘部，或焊接部中产生的疲劳退化度，以便调研在达到破坏之前是否可进行修补。由于当测定面积增加时，可检测其本身的疲劳造成的微小龟裂的概率加大，这样可提高诊断精度。但是由于要花费时间和劳力，这样最好上述面积为可刚好实现诊断的较小面积。因此，还同时对诊断来说是必要的面积进行分析。按照前面所述方式，比如在某一个钢结构物中，可在设计阶段预测作用于构成该钢结构物的每个部件上的应力。于是，可在设计阶段特别指定对诊断来说是必要的部件。该部件的面积(表面积)设定为S0，该部件的厚度设定为t。但是，上述符号S0表示构成部件的每个板材中的至少一侧的面积，而上述符号t表示该板的厚度。一般t在几个mm～200mm左右的范围内。实际上，采用与实际部件相同的部件，在实验室进行疲劳退化的模拟实验，对使磁头贴靠于部件表面中的哪个区域，怎样进行测定是可行的情况进行分析。其结果是，可得出下述结论。即，在将基准位置作为部件的外缘部，或焊接部，采用由其宽度为w的激励头和检测头构成的磁头的场合，如果在位于距这些基准位置，在w～200t范围内的区域中，对具有满足0＜S/S0≤10-2条件的面积S的尺寸的区域进行测定，则即使在不对难于测定的外缘部，或焊接部进行直接测定的情况下，仍可对这些区域的退化度，如果需要的话，还可对整个部件的退化度进行诊断。当可测定的区域相对外缘部，或焊接部保持距离小于w时，则在这些区域中，按照上述方式，由于导磁率不同的材质相邻接，这样的激励磁通的流向会产生混乱，从而不能进行相同的激励。其结果是，巴克豪森杂波的检测灵敏度降低。此外，对磁头中的贴靠部来说，也是困难的。还有，当上述距离超过200t时，则无法捕获外缘部，或焊接部的退化形式。因此，规定按照对距基准位置在w～200t的范围内的区域进行测定方式进行。激励头磁芯的宽度w一般在几个mm～几个cm的范围内。一般该宽度w按照大于检测头的宽度的方式设定。在面积S的部位的板厚较大的场合，也可在板厚方向的区域进行测定。面积S的最小值由构成所使用的磁头的检测头的测定面积确定，但是一般该最小值为几个mm2。如果即使在将S作为满足10-2＜S/S0的面积的情况下，仍无法确认诊断精度提高，则仅仅就花费时间和劳力的方面来说，是无效率的。于是，规定为0＜S/S0≤10-2。在还要优先考虑效率的场合，也要通过测定位于距基准位置，在w～200t的范围内，满足0＜S/S0≤10-2的面积S的区域的方式，才能对疲劳退化度进行诊断。面积S也可为一处的测定部位，另外还可为多处的测定部位的总面积。在对多处部位进行测定的场合，最好采用其中经受最大疲劳退化的部位的结果，对待测定的部件的退化度进行诊断。在对桥梁待钢铁结构部件的疲劳退化度进行诊断的场合，由于还可在施工完毕后很容易地将磁头贴靠于上述部件上，这样可在必要时进行诊断作业。但是在建筑物的结构部件的场合，由于这些部件基本为内部装饰件所覆盖，从而不能方便地将磁头贴靠于该部件上。于是，本发明的一个特征是采用预先将磁头固定于钢铁结构部件的规定位置，使两者成为整体的，即添加有疲劳寿命自诊断功能的钢结构，或钢壁式钢铁结构部件。即，其为包括下述系统的钢结构，或钢壁式钢铁结构部件，在该系统中，按照保持位于5μm～4mm的范围内的上浮距离的方式，在对必须进行疲劳损伤诊断的待测定部件上设置有由激励头和检测头构成的磁头，该磁头具有下述的功能，该功能指对上述待测定部位进行交流励磁处理，在巴克豪森杂波的检测深度设定为d的场合，在5μm≤d≤1mm的条件下对巴克豪森杂波进行测定，上述系统根据上述巴克豪森杂波的有效值电压，或电压振幅值，对上述待测定部位的疲劳损伤度进行诊断。在激励头的宽度设定为w，必须进行疲劳损伤度诊断的部件的面积设定为S0，该部件的厚度设定为t的场合，由于具有下述功能，该功能指对位于距待测定部件的基准位置，在w～200t的范围内的、满足0＜S/S0≤10-2的面积S的区域的巴克豪森杂波进行测定，这样可确保实用精度。在这里，“基准位置”指待测定部件的外缘部，或焊接部。通过设置于墙壁等中的插座形式的可拆卸式输入输出接插件，可方便地供给输入激励头的激励电流，或检测检测头中感应的电压信号。此外，通过在磁头中同时设置无线电装置(无线机)，可在一个地方通过电波，以飞行方式对检测头中的感应的电压进行集中控制。即，在时间上既可连续地进行诊断，也可在某一规定期间进行诊断。在上述磁头和钢铁结构部件成整体连接的具有寿命诊断功能的钢铁结构部件中的磁头的固定必须具有下述的功能，该功能指可在使用期间对通过磁头最初测定的待测定部位中的区域的至少70％进行测定。其原因是如果在使用期间磁头与待测定部位之间的相对位置发生偏移，而只能对小于相同区域的70％的面积进行测定，则该部位的诊断精度会降低。虽然通过将这些具有寿命诊断功能的钢铁结构部件用作一般的钢结构物中的主框架部件，可发挥其作用，但是尤其是通过将钢结构，或钢壁本身用于下述的阻尼件等减振部件，该减振部件指按照可相对其它的钢铁结构部件，大量吸收因风、地震等因素造成的晃动的能量(承受外力的能量)的方式设计的部件，则可特别发挥其作用。其原因是由于这些减振部件按照在有外力作用的场合很容易产生塑性变形的方式设计，这样会在其内集中产生疲劳退化。通过将本发明的具有寿命诊断功能的钢铁结构部件用于减振部件等，则可进行在已有技术中无法实现的高精度的寿命诊断。于是，通过采用本发明的疲劳寿命诊断方法和具有寿命诊断功能的钢铁结构部件，则即使在进行建筑物、桥梁等疲劳寿命诊断的情况下，也不必将墙壁或覆盖物剥离掉。此外，即使在因结构上的原因人员无法进入的地方，仍可方便地，以较高的精度在龟裂发生之前对应力、变形造成的钢结构物的疲劳退化度进行诊断。图1为本发明第1实施例的磁头的一个实例的透视示意图；图2为适用于本发明的一个实例(基准位置为外缘部的场合)的局部透视示意图；图3为适用于本发明的一个实例(基准位置为焊接部的场合)的局部透视示意图；图4为本发明第2实施例的具有寿命诊断功能的钢铁结构部件的一个实例的透视示意图；图5为本发明第2实施例的设置有具有寿命诊断功能的钢铁结构部件的实例的透视示意图；图6为本发明第2实施例的具有寿命诊断功能的钢铁结构部件的其它实例的透视示意图；图7为巴克豪森杂波随着疲劳试验反复进行的次数而变化的形式(在变形为±0.05％的场合)的特性图8为巴克豪森杂波随着疲劳试验反复进行的次数而变化的形式(在变形为±0.5％的场合)的特性图；图9为在疲劳试验前后，通过检测线圈所测定的区域的模式图。下面参照附图对本发明的多个具体实施例进行说明。第1实施例首先，对第1实施例进行说明。该第1实施例给出的是采用磁头对作为待测定物的钢铁结构部件的疲劳寿命进行诊断的方法的一个实例。如图1所示，该第1实施例所采用的磁头1由激励头2和空芯的检测头3构成，该激励头2包括硅钢片、非晶形等软质磁性材料构成的U型磁芯11，以及其上缠绕有漆包线等铜线的激励线圈12。在上述磁头1中，上述检测头3设置于激励头2的U型磁芯11之间，检测头3的底面3a与待测定物4的表面之间的上浮距离D设定在5μm～4mm的范围，从而对巴克豪森杂波进行测定。在采用上述磁头1对巴克豪森杂波进行测定时，在其检测深度设定为d的场合，上述测定是在5μm≤d≤1mm的条件下进行的。具体来说，激励频率与规定值相对应地设定使激励深度在5μm～1mm的范围内。或者，在激励区域延伸到其深度大于1mm的区域的场合，检测频率与规定值相对应，而检测深度可在5μm～1mm的范围内。实际上，可同时采用上述两者或采用其中的一者。上述这些方式是基于下述的事实，即激励频率越高，激励磁场的侵入深度越浅，此外，检测频率越高，则可从更加靠近表层部处对所产生的巴克豪森杂波进行测定。在为钢结构物的场合，可将激励频率设定为几个Hz～数百个Hz，将检测频率设定为数十个Hz～约10MHz。如果通过对巴克豪森杂波进行傅里叶分析的方式计算频谱，则一般会产生频率越大，信号强度越小的倾向。于是，在希望增加S/N比的场合，最好检测频率的最大值约为200kHz。在上述的测定条件下，对如图2所示的区域进行诊断。图2表示构成桥梁、建筑物等钢结构物的钢铁结构部件5的局部。在这里，在该钢铁结构部件5的厚度设定为t和激励头2的宽度设定为w的场合，对位于距作为基准位置的外缘部6在w～200t的范围内的，具有满足0＜S/S0≤10-2的面积S的区域9进行测定。另外，图3为表示待测定物采用钢铁结构部件7，而基准位置为焊接部8的场合的示意图。虽然基准位置可选择外缘部6或焊接部8，但是在具有上述两者的部件的场合，如果将上述两者作为基准位置选择，对多个地方的区域进行测定，则可提高诊断精度。在必须选择其中的一个的场合，则当以焊接部作为基准位置时，可提高诊断概率。但是，在预先了解相对外缘部6，或焊接部8，产生应力或变形集中，从而疲劳退化进一步加剧的部位的场合，则当选择该部位作为基准位置时，可提高诊断精度。按照采用第1实施例的磁头的诊断方法，则可在不受诊断场所的限制的情况下，在产生龟裂之前，方便地，以较高的精度对应力、变形造成的钢结构物的疲劳退化度进行诊断。第2实施例下面对第2实施例进行说明。该第2实施例给出的是设置有用于诊断待测定物的疲劳寿命的磁头1的钢铁结构部件的一个实例。另外，在本实施例中，对于与在第1实施例中已描述的磁头1等相对应的部件等，采用相同的标号。如图4所示，具有寿命诊断功能的钢铁结构部件13为撑杆状减振部件，其按照下述方式构成，该方式为它包括极软钢的板21、设置于该板21的表面上的第1实施例的磁头1，该板21和磁头1埋设于图中虚线所示的砂浆22内部。在这里，磁头1按照相对板21的表面保持上述上浮距离D的方式固定。此外，与磁头1相连接的导线23从砂浆22中引出至外部。图5为钢铁结构部件13设置于墙壁14上的一个实例的示意图。在此场合，通过将导线23与设置墙壁14上的呈插座状的接插件15连接，将具备规定激励电流的电流传送功能以及所检测出的电压信号分析功能的巴克豪森杂波分析装置16的软线24插入接插件15中，则可在向磁头1传送激励电流的同时，对巴克豪森杂波进行检测。图6表示具有寿命诊断功能的钢铁结构部件的其它实例。该钢铁结构部件17为壁式减振部件，按照下述方式构成，该方式为它包括极软钢的板25、设置于该板25的表面上的第1实施例的磁头1、固定于该板25的表面上的格子状的骨架部件26，即由板25、磁头1和骨架部件26构成。同样在此场合，磁头1相对板25的表面保持上述上浮距离D而固定。由于采用第2实施例的具有寿命诊断功能的钢铁结构部件13，17，则即使在对建筑物、桥梁等进行疲劳寿命诊断的情况下，也不必将墙壁或覆盖物剥离掉。此外，即使因结构上的问题，人员不能进入的情况下，仍可方便地，以较高的精度在产生龟裂之前对因应力、变形等造成的钢结构物的疲劳退化度进行诊断。下面通过几个实验例对本发明进行具体描述。第1实验例对应于反复施加应力的次数，了解下述场合中的巴克豪森杂波的变化形式，该场合指沿具有极低的屈服点的钢(屈服点＝约10kg/mm2)的试片(截面为8mm×8mm，长度为50mm)的轴向的平行方向，反复地施加拉应力与压应力。所施加的应力通过变形换算，转换为±0.05％和±0.5％两种。巴克豪森杂波的检测条件为激励频率为100Hz，检测频率为10kHz-100kHz，检测头与待检测部位表面之间的上浮距离D约为1mm。这些条件下的巴克豪森杂波的检测深度d为200μm左右。图7(变形±0.05％的场合)和图8(变形±0.5％的场合)是采用巴克豪森杂波的有效值电压而得出的结果。上述两个图均表示下述情况，即有效值电压在产生龟裂之前急剧下降，之后急剧增加的变化情况。于是，通过把握这些有效值电压的急剧变化，可在马上产生龟裂之前，进行较高精度的疲劳寿命的诊断。此外，同样在对应于应力的反复施加次数，对巴克豪森杂波的电压振幅值进行分析的结果中，上述电压振幅值具有与图7、8相同的变化，这样同样通过把握这些变化，可在产生龟裂之前对疲劳寿命进行诊断。第2实验例采用大型试验机，对下述的试验部件沿其长度方向施加±1％的剪切变形，该试验部件为由具有图2所示形状的焊接结构用轧制钢材SM400(部件的厚度为5mm，长度为300mm，宽度为2500mm)形成的部件，根据反复加载的次数与巴克豪森杂波的变化形式，判断是否可进行疲劳寿命的诊断。如图7或8所示，在产生龟裂之前可把握巴克豪森杂波急剧变化的场合，判断为“可进行诊断”，在非上述场合，则判断为“不可进行诊断”。在上述实验中，对巴克豪森杂波的检测深度产生各种变化的场合进行了分析。但是，采用的是激励头的宽度为10mm，检测头的测定面积为20mm2的磁头1。磁头1的上浮距离D为0.6mm。在测定时，激励频率在2Hz～100Hz的范围变化，检测频率在10Hz～20Hz的范围变化，巴克豪森杂波的检测深度d发生变化。在相对激励磁场的表面的侵入深度，以及巴克豪森杂波的发生源位于沿深度方向的内部的场合，采用表层深度＝(ρ/πfμ)1/2(在这里，f表示频率，μ表示导磁率，ρ表示电阻率)，对从其内部至朝向表面的距离进行评价。即，通过上述表层深度，对巴克豪森杂波的检测深度d进行评价。在各自相应的条件下分别对同一实验进行10次，其中通过可预知的次数对龟裂的发生进行评价。表1表示检测深度d与诊断精度的关系。(表1)</tables>从表1可知，在5μm～1mm范围内的检测深度d中，可以80％以上的较高精度，进行疲劳寿命的诊断。此外，如果检测深度在40μm～0.7mm范围内，则可以90％的较高精度进行疲劳寿命的诊断。第3实验例在图2所示的钢结构物部件中选择任意的场所，在同一场所使磁头1的上浮距离D发生变化，在每个上浮距离D位置分别对巴克豪森杂波测定10次。本实施例中的磁头1与第2实验例中的相同。激励频率设定为100Hz，检测频率设定为10kHz～100kHz。巴克豪森杂波的检测深度约为200μm。表2表示分别按照10次检测的巴克豪森杂波的有效值电压的最大值、最小值、平均值。(表2)根据上述结果可知，当上浮距离D小于5μm(0.005mm)时，由于待测定面呈凹凸状，磁头1中的贴靠部会产生晃动，这样最大值与最小值的差值增加，在以一次的测定结果进行诊断的场合，诊断精度较低。此外，当上浮距离D超过4mm时，由于有效值电压降低而造成S/N比降低，从而诊断精度降低。于是使上浮距离D位于5μm～4mm的范围内，则可提高诊断精度。第4实验例采用与第2实验例相同的部件，进行施加相同的反复变形的试验，根据加载的反复次数与巴克豪森杂波的变化形式，判断是否可进行疲劳寿命的诊断。是否诊断的确定与第2实验例的相同。在此实验中，对以外缘部作为基准位置，多次改变测定部位的位置和测定面积的场合进行分析。激励频率和检测频率与第3实验例的相同。上浮距离D为0.6mm。但是，激励头的宽度w为10mm，可通过磁头1对待测定物测定一次的面积为20mm2。此外，此次使用的部件的整个表面积S0为15×106mm2)(1个钢板的一侧的面积为7.5×106mm2)。在各自相应的条件下对同一实验分别进行10次，其中以可预知的次数对龟裂的产生进行评价。表3和表4表示上述结果。(表3)</tables>(表4)</tables>在表3中，在比距离w更近的部位，巴克豪森杂波的检测灵敏度降低，此外，磁头1中的贴靠部会产生晃动，从而诊断精度降低。另外，在相距200t的部位，基准位置(在这里为外缘部)产生的影响减小，从而诊断精度降低。通过使诊断部位在距基准位置在w～200t的范围内，可以80％以上的概率对疲劳退化度进行诊断。再有，通过使诊断部位在距基准位置w以上而在100t以下的范围内，则可以90％以上的概率对疲劳退化度进行诊断。还有，从表4可知，虽然可在整个S/S0的范围内，以80％的精度对疲劳退化度进行诊断，但是即使在使S/S0大于10-2的情况下，上述精度不会再进一步提高，而会使作业效率降低。通过使测定面积S满足下述关系0≤S/S0≤10-2，则可确保实用的测定效率，并且可以80％以上的概率对疲劳退化度进行诊断。特别是，在10-4≤S/S0≤10-2的条件下，则可基本以90％以上的概率进行诊断。在还优先考虑效率的场合，如果可满足0≤S/S0≤10-4的条件，则即使此情况下，仍可以80～90％的概率对疲劳退化度进行诊断。根据上述结果可知，通过测定具有下述面积S中的区域的巴克豪森杂波，则可对钢结构物的疲劳寿命进行诊断，该面积指以待测定部件的外缘部作为基准位置，位于距该基准位置在w～200t的范围内的满足0≤S/S0≤10-2的面积。此外，当采用具有焊接部的结构部件，而以焊接部作为基准位置时，则可得出相同的实验结果，并且该结果与表3和表4所示的结果相同，通过测定具有下述面积S中的区域的巴克豪森杂波，则可对钢结构物的疲劳寿命进行诊断，上述面积指位于在w～200t的范围内的、满足0≤S/S0≤10-2的面积。第5实验例采用具有寿命诊断功能的钢铁结构部件13，该部件13在图4所示的撑杆状板21中固定有磁头1，进行对地震晃动为假设的模拟实验，直至可看到在钢铁结构部件中产生龟裂。此时，对磁头1的固定方法进行各种改变，对诊断精度进行评价。钢铁结构部件与第1实验例相同，为具有极低的屈服点的钢，其长度为2000mm，宽度为200mm，厚度为15mm。通过改变磁头1的固定方法，在试验过程中，磁头1可产生偏移。在试验前，将磁头1设置于靠近板21的中心处，并且距外缘3t的位置。上浮距离D为0.6mm。如图9所示，在下述场合以(B/A)×100(％)定义磁头1的偏移量，该场合指通过检测头3所测定的区域31，32(区域31为试验前的位置，区域32为试验后的位置。)的面积设定为A，而检测头3偏移后与偏移前之间的重合的区域33的面积设定为B。但是，检测头3的测定面积为20mm2。如图7或8所示，通过是否能够在发生龟裂之前把握巴克豪森杂波的急剧变化，对诊断精度进行评价，在能够把握上述变化的场合，则认为“可诊断”，在不能把握上述变化的场合，则认为“不可诊断”。在此次实验中，急剧变化指巴克豪森杂波的有效值电压在发生龟裂之前减少3％以上的场合。表5表示上述实验的结果。(表5)</tables>作为磁头1的偏移量的(B/A)×100(％)为表示在使用期间对最初测定的部位的区域的百分比的多少进行测定的参数，在其在70％以上的场合，则有效值电压的急剧减少在3％以上，从而可进行诊断。在其在42％以下时，虽然有效值电压增加，但是该情况是下述原因造成的，该原因为检测头产生偏移，新测定的部位的有效值电压增加。在上述的场合，由于不能描绘图7或图8所示的连续的曲线，从而不能对疲劳寿命进行诊断。根据上面所述，如果相对最初固定的位置的测定面积偏移量至少在30％以内，即如果即使在产生测定面积偏移的情况下，仍可对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定，则可很好地诊断疲劳寿命。权利要求1.一种对待测定部件的疲劳损伤度进行诊断的钢结构物的疲劳寿命诊断方法，该方法包括下述步骤按照保持位于5μm～4mm的范围内的悬浮距离，将由激励头和检测头构成的磁头设置于需要疲劳损伤诊断的上述待测定部件上；在通过上述激励头对待测定部位进行交流励磁后，在巴克豪森杂波检测深度为d的场合，在5μm≤d≤1mm的条件下，通过上述检测头对巴克豪森杂波进行检测；根据上述巴克豪森杂波的有效值电压，或电压振幅值，诊断上述待测定部位的疲劳损伤度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法包括下述步骤在需要疲劳损伤诊断的上述待测定部部件的面积设定为S0，上述待测定部件的厚度设定为t，激励头的宽度设定为w的场合，当以待测定部件的外缘部或焊接部作为基准位置时，通过上述磁头对具有下述面积S的区域的巴克豪森杂波进行测定，该面积S指距上述待测定部件的基准位置在w～200t的范围内的、满足0＜S/S0≤10-2的面积。3.一种具有对待测定部件的疲劳损伤度进行诊断功能的钢铁结构部件，该钢铁结构部件包括下述的系统，在该系统中，按照保持规定上浮距离的方式，在对疲劳损伤诊断是必要的上述待测定部件上设置有由激励头和检测头构成的磁头；该磁头具有下述的功能，该功能指通过上述激励头对上述待测定部件中的待测定部位进行交流励磁处理，通过上述检测头对巴克豪森杂波进行测定；上述系统根据上述巴克豪森杂波的有效值电压，或电压振幅值，对上述待测定部位的疲劳损伤度进行诊断。4.根据权利要求3所述的钢铁结构部件，其特征在于在该部件中，上述规定的上浮距离在5μm～4mm的范围内；在通过上述磁头对待测定部位进行交流励磁处理时，在巴克豪森杂波的检测深度设定为d的场合，在5μm≤d≤1mm的条件下，对巴克豪森杂波进行测定。5.根据权利要求3所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的功能，该功能指在上述激励头的宽度设定为w，对疲劳损伤诊断是必要的上述待测定部件的面积设定为S0，上述待测定部件的厚度设定为t的场合，当将上述待测定部件的外缘部或焊接部作为基准位置时，对具有下述面积S的区域的巴克豪森杂波进行测定，该面积S指距上述待测定部件的基准位置在w～200t的范围内的、满足0＜S/S0≤10-2的面积。6.根据权利要求5所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件为下述减振部件，该部件具有上述待测定部件因发生塑性变形而承受外力的能量吸收功能。7.根据权利要求6所述的钢铁结构部件，其特征在于上述减振部件为壁式部件。8.根据权利要求6所述的钢铁结构部件，其特征在于上述减振部件为撑杆状部件。9.根据权利要求7所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。10.根据权利要求8所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。11.根据权利要求4所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的功能，该功能指在上述激励头的宽度设定为w，对疲劳损伤诊断是必要的上述待测定部件的面积设定为S0，上述待测定部件的厚度设定为t的场合，当将上述待测定部件的外缘部或焊接部作为基准位置时，对具有下述面积S的区域的巴克豪森杂波进行测定，该面积S指距上述待测定部件的基准位置在w～200t的范围内的、满足0＜S/S0≤10-2的面积。12.根据权利要求3所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件为下述减振部件，该部件具有上述待测定部件因发生塑性变形而承受外力的能量吸收功能。13.根据权利要求11所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件为下述减振部件，该部件具有上述待测定部件因发生塑性变形而承受外力的能量吸收功能。14.根据权利要求12所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件为壁式部件。15.根据权利要求12所述的钢铁结构部件，其特征在于上述减振部件为撑杆状部件。16.根据权利要求13所述的钢铁结构部件，其特征在于上述减振部件为壁式部件。17.根据权利要求13所述的钢铁结构部件，其特征在于上述减振部件为撑杆状部件。18根据权利要求3所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。19.根据权利要求14所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。20.根据权利要求15所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。21.根据权利要求16所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。22.根据权利要求17所述的钢铁结构部件，其特征在于上述钢铁结构部件具有下述的机构，该机构指在使用期间，可通过上述磁头对最初测定的待测定部位的区域中的至少70％进行测定的机构。全文摘要本发明的钢结构物的疲劳寿命诊断方法采用下述的磁头,该磁头在巴克豪森杂波的检测深度设定为d的场合,在5μm≤d≤1mm的条件下对巴克豪森杂波进行测定,根据该巴克豪森杂波的有效值电压,或电压振幅值对待测定部位的疲劳损伤度进行诊断,可在不受诊断场所的限制的情况下,在发生龟裂之前,方便地以较高的精度对因应力、变形造成的钢结构物的疲劳退化度进行诊断。文档编号G01N3/00GK1194376SQ98103629公开日1998年9月30日申请日期1998年1月9日优先权日1997年1月10日发明者坂本広明,稻雄徹,中田安洋,矢崎光彦申请人:新日本制铁株式会社