JP2001141683A - 亀裂モニタリング方法および亀裂モニタリング装置 - Google Patents

亀裂モニタリング方法および亀裂モニタリング装置

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JP2001141683A JP32527399A JP32527399A JP2001141683A JP 2001141683 A JP2001141683 A JP 2001141683A JP 32527399 A JP32527399 A JP 32527399A JP 32527399 A JP32527399 A JP 32527399A JP 2001141683 A JP2001141683 A JP 2001141683A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温環境下であっても、配管の内部の亀裂を
正確且つ簡単にモニタリングできる亀裂モニタリング方
法および亀裂モニタリング装置を提供する。 【解決手段】 配管１００の亀裂１００ｂを間に挟むよ
うに一対の耐熱性の電流入出力電極１２ａ，１２ｂを配
管１００の外周面に取り付けると共に、二対の耐熱性の
亀裂用電位差計測電極１２ｃ〜１２ｆを電流入出力電極
１２ａ，１２ｂの間に位置するように配管１００の外周
面に取り付ける電極取付工程と、電流入出力電極１２
ａ，１２ｂ間に交流電流を流すと共に、亀裂用電位差計
測電極１２ｃ〜１２ｆ間の電位差を計測する亀裂間電位
差計測工程と、亀裂用電位差計測電極１２ｃ〜１２ｆ間
の電位差を補正する亀裂間電位差補正工程と、亀裂間電
位差補正工程で得られた電位差に基づいて、亀裂１００
ｂの長さを求める亀裂長さ算出工程とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの高温厚
肉配管の溶接部の内部に生じた亀裂の長さをプラントを
運転しながらモニタリングする亀裂モニタリング方法お
よび亀裂モニタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電所等においては、プラントの高温厚
肉配管（例えば主蒸気管（肉厚：１００ｍｍ程度）や高
温再熱蒸気管（肉厚：３０〜４０ｍｍ程度））の溶接部
などを超音波探傷試験（Ultrasonic test:ＵＴ）法やＴ
ＯＦＤ（Time of Flight Diffraction）法などのような
非破壊検査法により定期的に点検し、亀裂の有無やその
長さなどをチェックしている。
【０００３】定期点検により亀裂を発見した場合には、
亀裂を生じた上記配管を即時に交換するのは非常に難し
いため、当該亀裂の長さやプラントの運転条件等に基づ
いて、当該配管の使用可能時間を算出して補修計画を立
て、補修するまで当該配管をそのままの状態で使用して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、亀裂
を生じた配管においては、亀裂の大きさやプラントの運
転条件等に基づいて、当該配管の使用可能時間を算出し
ているため、この使用可能時間内であれば、特に問題な
く使用を継続することができるものの、何らかの原因に
より、亀裂の成長速度に変化を生じて使用可能時間が変
化してしまう虞がある。そこで、安全性を確保するた
め、プラントの運転中でも上記亀裂の状態をモニタリン
グできるようにすることが強く求められている。しかし
ながら、上述したようなＵＴ法やＴＯＦＤ法において
は、その探子が高温環境下（５００〜６００℃）で使用
することができないため、上述したようなモニタリング
に適用することができなかった。
【０００５】このようなことから、本発明は、プラント
運転中の高温環境下であっても、配管の内部に生じてい
る亀裂を常にモニタリングすることが正確且つ簡単にで
きる亀裂モニタリング方法および亀裂モニタリング装置
を提供することを目的とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、第一番目の発明による亀裂モニタリング方法
は、配管の内部に生じている亀裂をモニタリングする亀
裂モニタリング方法であって、位置をあらかじめ特定さ
れた前記亀裂を間に挟むように一対の耐熱性の電流入出
力電極を前記配管の外周面に取り付けると共に、少なく
とも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を当該電流入
出力電極の間に位置するように当該配管の外周面に取り
付ける電極取付工程と、前記電流入出力電極間に交流電
流を流すと共に、前記亀裂用電位差計測電極間の電位差
を計測する亀裂間電位差計測工程と、前記亀裂用電位差
計測電極間の電位差を補正する亀裂間電位差補正工程
と、前記亀裂間電位差補正工程で得られた前記電位差に
基づいて、前記亀裂の長さを求める亀裂長さ算出工程と
を行うことを特徴とする。
【０００７】第二番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一番目の発明の亀裂モニタリング方法におい
て、前記配管の前記亀裂の成長時に電位差を最も感度よ
く計測できるように前記電極取付工程での前記電流入出
力電極および前記亀裂用電位差計測電極の取り付け位置
を前記亀裂の周辺の電場解析に基づいて設定することを
特徴とする。
【０００８】第三番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第二番目の発明の亀裂モニタリング方法におい
て、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当
該亀裂の中心側を挟むように前記電極取付工程で一対の
前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付けること
を特徴とする。
【０００９】第四番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第三番目の発明の亀裂モニタリング方法におい
て、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当
該亀裂の成長方向先端側を挟むように前記取付工程で他
の対の前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付け
ることを特徴とする。
【００１０】第五番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から四番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記電極取付工程で前記電流入出力
電極および前記亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周
面に対して着脱可能に取り付けるようにしたことを特徴
とする。
【００１１】第六番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から五番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差計測工程で前記電
流入出力電極間に１０Ｈｚ以下の交流電流を流すことを
特徴とする。
【００１２】第七番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から五番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差計測工程で前記電
流入出力電極間に５０Ｈｚ以上の交流電流を流すことを
特徴とする。
【００１３】第八番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から五番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差計測工程で前記電
流入出力電極間に１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以
上の交流電流とを交互に流すことを特徴とする。
【００１４】第九番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から八番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差補正工程が、前記
配管の外周面に取り付けた一対の耐熱性の補正用電位差
計測電極間の電位差に基づいて、前記亀裂用電位差計測
電極間の前記電位差を補正することを特徴とする。
【００１５】第十番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から九番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差補正工程が、前記
配管の温度に基づいて、前記亀裂用電位差計測電極間の
前記電位差を補正することを特徴とする。
【００１６】第十一番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、第一から十番目のいずれかの発明の亀裂モニタ
リング方法において、前記亀裂間電位差補正工程が、前
記配管の内部の圧力に基づいて、前記亀裂用電位差計測
電極間の前記電位差を補正することを特徴とする。
【００１７】第十二番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、第一から十一番目のいずれかの発明の亀裂モニ
タリング方法において、前記亀裂長さ算出工程が、前記
配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実験により
得られる当該亀裂の長さと当該亀裂間の電位差との相関
関係に基づいて、前記亀裂間電位差補正工程で得られた
前記電位差から当該亀裂の長さを求めることを特徴とす
る。
【００１８】第十三番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、第一から十二番目のいずれかの発明の亀裂モニ
タリング方法において、前記亀裂長さ算出工程が、前記
配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実験に基づ
いて、応力変化量ごとの前記亀裂の最大亀裂長さと当該
亀裂間の電位差変化量との相関関係を求める第一のステ
ップと、前記配管の温度および圧力に基づいて、当該配
管における高負荷時と低負荷時との二時点間での応力変
化量を求める第二のステップと、上記二時点間の電位差
変化量より、応力変化量に対応する前記亀裂の長さ２ａ
を求める第三のステップとを行うことを特徴とする。
【００１９】一方、前述した課題を解決するための、第
十四番目の発明による亀裂モニタリング装置は、配管の
内部に生じている亀裂をモニタリングする亀裂モニタリ
ング装置であって、前記配管の外周面に取り付けられる
耐熱材料製の一対の電流入出力電極と、前記電流入出力
電極の間に位置するように前記配管の外周面に取り付け
られる耐熱材料製の少なくとも一対の亀裂用電位差計測
電極とを備えてなるセンサヘッドと、前記センサヘッド
の前記電流入出力電極間に交流電流を流す交流電源と、
前記センサヘッドの前記亀裂用電位差計測電極間の電位
差を計測する亀裂用電位差計測手段と、前記亀裂用電位
差計測手段で計測した前記センサヘッドの前記亀裂用電
位差計測電極間の電位差を補正する亀裂間電位差補正手
段と、前記亀裂間電位差補正手段で得られた前記電位差
に基づいて、前記亀裂の長さを求める亀裂長さ算出手段
とを備えてなることを特徴とする。
【００２０】第十五番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四番目の発明の亀裂モニタリング装置にお
いて、前記配管の前記亀裂の成長時に電位差を最も感度
よく計測できるように前記センサヘッドの前記電流入出
力電極および前記亀裂用電位差計測用電極の位置が前記
配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析に基づいて設定さ
れていることを特徴とする。
【００２１】第十六番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十五番目の発明の亀裂モニタリング装置にお
いて、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で
当該亀裂の中心側を挟むように前記センサヘッドの一対
の前記亀裂用電位差計測電極が当該配管に取り付けられ
ることを特徴とする。
【００２２】第十七番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十六番目の発明の亀裂モニタリング装置にお
いて、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で
当該亀裂の成長方向先端側を挟むように前記センサヘッ
ドの他の対の前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取
り付けることを特徴とする。
【００２３】第十八番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂モ
ニタリング装置において、前記センサヘッドを前記配管
の外周面に着脱可能に取り付ける取付手段を設けたこと
を特徴とする。
【００２４】第十九番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂モ
ニタリング装置において、前記交流電源が１０Ｈｚ以下
の交流電流を流すことを特徴とする。
【００２５】第二十番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂モ
ニタリング装置において、前記交流電源が５０Ｈｚ以上
の交流電流を流すことを特徴とする。
【００２６】第二十一番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂
モニタリング装置において、前記交流電源が１０Ｈｚ以
下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す
ことを特徴とする。
【００２７】第二十二番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十一番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差補正手
段が、前記配管の外周面に取り付けられるように前記セ
ンサヘッドに設けられた耐熱材料製の一対の補正用電位
差計測電極と、前記補正用電位差計測電極間の電位差を
計測する補正用電位差計測手段とを備えてなることを特
徴とする。
【００２８】第二十三番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十二番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差補正手
段が、前記配管の温度を計測する配管温度計測手段を備
えてなることを特徴とする。
【００２９】第二十四番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十三番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差補正手
段が、前記配管の内部の圧力を計測する配管圧力計測手
段を備えてなることを特徴とする。
【００３０】第二十五番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十四番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂長さ算出手段
が、前記配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実
験により得られる当該亀裂の長さと当該亀裂間の電位差
との相関関係に基づいて、前記亀裂間電位差補正手段で
得られた前記電位差から当該亀裂の長さを求めることを
特徴とする。
【００３１】第二十六番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十五番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂長さ算出手段
が、前記配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実
験に基づいて、応力変化量ごとの前記亀裂の最大亀裂長
さと当該亀裂間の電位差変化量との相関関係を求める第
一のステップと、前記配管の温度および圧力に基づい
て、当該配管における高負荷時と低負荷時との二時点間
での応力変化量を求める第二のステップと、上記二時点
間の電位差変化量より、応力変化量に対応する前記亀裂
の長さを求める第三のステップとを行うことを特徴とす
る。
【００３２】第二十七番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十六番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記センサヘッドが複数
設けられ、前記亀裂間電位差計測手段が複数の前記セン
サヘッドの前記亀裂用電位差計測電極間の電位差をそれ
ぞれ計測し、前記亀裂間電位差補正手段が前記亀裂用電
位差計測手段で計測した複数の前記センサヘッドの各前
記亀裂用電位差計測電極間の電位差をそれぞれ補正し、
前記亀裂長さ算出手段が前記亀裂間電位差補正手段で得
られた各電位差に基づいて、各前記亀裂の長さをそれぞ
れ求めることを特徴とする。
【００３３】第二十八番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十七番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差計測手
段、亀裂間電位差補正手段および前記亀裂長さ算出手段
が前記配管から離れた遠隔地に配備されていることを特
徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明による亀裂モニタリング方
法および亀裂モニタリング装置の実施の形態を以下に説
明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるも
のではない。
【００３５】［第一番目の実施の形態］本発明による亀
裂モニタリング方法および亀裂モニタリング装置の第一
番目の実施の形態を図１〜５を用いて説明する。図１
は、亀裂モニタリング装置の配管側での概略構成図、図
２は、図１の矢線II部の抽出拡大図、図３は、図１の要
部の他の例の概略構成図、図４は、各電極の配置状態の
説明図、図５は、亀裂モニタリング装置の集中管理室側
での概略構成図である。
【００３６】図１，２，４に示すように、本実施の形態
における亀裂モニタリング装置は、発電所等におけるプ
ラントの高温厚肉配管１００（例えば主蒸気管（肉厚：
１００ｍｍ程度）や高温再熱蒸気管（肉厚：３０〜４０
ｍｍ程度））の溶接部１００ａの内側に生じた亀裂１０
０ｂをモニタリングする場合に適用される。
【００３７】図１，２，４に示すように、保護ボックス
１１の内部には、交流電流を入力する耐熱材料製（例え
ばインコネル等）の電流入力電極１２ａと、交流電流を
取り出す耐熱材料製（例えばインコネル等）の電流出力
電極１２ｂと、耐熱材料製（例えばインコネル等）の二
対の亀裂用電位差計測電極１２ｃ〜１２ｆと、耐熱材料
製（例えばインコネル等）の一対の補正用電位差計測電
極１２ｇ，１２ｈとが配設されている。これら電極１２
ａ〜１２ｈは、高温厚肉配管１００の亀裂１００ｂの成
長時に電位差を最も感度よく計測できるように当該配管
１００の亀裂１００ｂの周辺部分の電場解析に基づいて
その位置が設定されている。
【００３８】すなわち、図４に示すように、高温厚肉配
管１００の亀裂１００ｂの成長方向（長さ方向）と交差
する方向（幅方向）で亀裂１００ｂの中心側を挟めるよ
うに亀裂用電位差計測電極１２ｃ，１２ｄを保護ボック
ス１１に取り付け、亀裂１００ｂの成長方向（長さ方
向）と交差する方向（幅方向）で亀裂１００ｂの成長方
向先端側を挟めるように亀裂用電位差計測電極１２ｅ，
１２ｆを保護ボックス１１に取り付けるのである。
【００３９】具体的には、電流入出力電極１２ａ，１２
ｂは、直線的に配設され、その間隔が規定の長さＬ（例
えば１５０ｍｍ）となっている。一方の対をなす亀裂用
電位差計測電極１２ｃ，１２ｄは、電流入出力電極１２
ａ，１２ｂ間の中央部に同一直線上で配設され、その間
隔が規定の長さＷ（例えば４０ｍｍ）となっている。他
方の対をなす亀裂用電位差計測電極１２ｅ，１２ｆは、
上述した一方の対をなす亀裂用電位差計測電極１２ｃ，
１２ｄと隣り合うように所定の間隔（例えば１５ｍｍ）
をあけて配設されている。補正用電位差計測電極１２
ｇ，１２ｈは、電流入出力電極１２ａ，１２ｂ間の電流
入力電極１２ａ寄りに同一直線上で配設され、その間隔
が規定の長さ（例えば２０ｍｍ）となっている。このよ
うな保護ボックス１１、各電極１２ａ〜１２ｈなどによ
り、本実施の形態ではセンサヘッド１０を構成してい
る。
【００４０】ここで、センサヘッド１０の取り付けは、
上記配管１００の外周面に保護ボックス１１を溶接で固
定することも可能であるが、着脱に問題を生じるため、
例えば、図３に示すように、取付手段である鋼製のベル
ト２４を用いて保護ボックス１１を当該配管１００の外
周面に着脱可能に縛り着けるとよい。なお、図１中、１
０１は保温材である。
【００４１】図１，２に示すように、保護ボックス１１
には、引出管２１の一端が連結されている。引出管２１
の他端には、端子ボックス２２が取り付けられている。
端子ボックス２２には、シールド線２３の一端が接続さ
れている。センサヘッド１０の上記各電極１２ａ〜１２
ｈは、前記引出管２１の内部に配線された図示しない導
線を介して上記端子ボックス２２内で上記シールド線２
３の一端に接続している。シールド線２３の他端は、中
継器２４を介して前記配管１００から離れた遠隔地の集
中管理室３０にまで電気的に連絡している。
【００４２】図５に示すように、集中管理室３０には、
前記センサヘッド１０の電流入出力電極１２ａ，１２ｂ
間に所定の周波数の交流電流を流す交流電源３１と、亀
裂計測用電極１２ｃ，１２ｄ間および亀裂計測用電極１
２ｅ，１２ｆ間の電位差をそれぞれ計測する亀裂用電位
差計測手段である亀裂用電位差計３２と、補正用電位差
計測電極１２ｇ，１２ｈ間の電位差を計測する補正用電
位差計測手段である補正用電位差計３３とが設けられて
おり、上記中継器２４を介して上記シールド線２３にそ
れぞれ電気的に接続している。
【００４３】また、集中管理室３０には、前記配管１０
０の内部の圧力を検知する図示しない圧力センサに接続
された圧力計３４および前記補正用電位差計３３での計
測結果に基づいて、亀裂用電位差計３２で得られた電位
差を補正する補正演算装置３５が設けられている。この
ような前記圧力センサ、圧力計３４などにより、本実施
の形態では配管圧力計測手段を構成し、当該配管圧力計
測手段、前記補正用電位差計測電極１２ｇ，１２ｈ、補
正用電位差計３３、補正演算装置３５などにより、本実
施の形態では亀裂間電位差補正手段を構成している。
【００４４】さらに、集中管理室３０には、補正演算装
置３５で補正された前記電位差に基づいて、前記配管１
００の亀裂１００ｂの長さを求める亀裂長さ算出手段で
ある亀裂長さ算出装置３６が設けられている。
【００４５】このような亀裂モニタリング装置を使用し
た亀裂モニタリング方法を次に説明する。
【００４６】＜亀裂位置の特定＞発電所等のプラントの
ボイラの高温厚肉配管１００（例えば主蒸気管（肉厚：
１００ｍｍ程度）や高温再熱蒸気管（肉厚：３０〜４０
ｍｍ程度））の溶接部１００ａなどにおいて、定期点検
時に従来から行われている非破壊検査法（ＴＯＦＤ法な
ど）により亀裂１００ｂの有無やその長さなどの確認を
行う。
【００４７】＜電極取付工程＞亀裂１００ｂの位置や長
さ等を確認したら、高温厚肉配管１００の外周面にセン
サヘッド１０を規定位置に固定する。この規定位置は、
亀裂１００ｂが成長したときに、電気抵抗（電位差）を
最も感度よく計測できる箇所であり、当該亀裂１００ｂ
の周辺の電位分布を電算機等で電場解析して選定する。
なぜなら、この亀裂１００ｂの成長に伴う電圧変化の量
が非常に小さく（１０-3〜１０-6Ｖ）、高い精度が要求
されるからである。
【００４８】このような電場解析によると、図４に示し
たように、亀裂用電位差計測電極１２ｃ，１２ｄ間の中
心位置で亀裂１００ｂの成長方向（長さ方向）と交差す
る方向（幅方向）から亀裂１００ｂの中心側を挟むと共
に、亀裂用電位差計測電極１２ｅ，１２ｆ間の中心位置
で亀裂１００ｂの成長方向（長さ方向）と交差する方向
（幅方向）から亀裂１００ｂの成長方向先端側を挟むよ
うにセンサヘッド１０を高温厚肉配管１００に取り付け
ると好ましい。特に、前記電流入出力電極１２ａ，１２
ｂ間の長さＬが高温厚肉配管１００の肉厚の約３．５倍
以上になると、亀裂１００ｂの周辺の電位分布が一様に
なるため、肉厚３０〜４０ｍｍ程度の高温厚肉配管１０
０においては、電流入出力電極１２ａ，１２ｂ間の長さ
Ｌを１５０ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【００４９】また、図６に示すように、亀裂用電位差計
測電極１２ｃ，１２ｄ間および亀裂用電位差計測電極１
２ｅ，１２ｆ間の長さＷと電圧変化量との関係を亀裂１
００ｂの長さごとに求めると、電圧変化の最も大きい上
記長さＷは上記亀裂１００ｂの長さに関係なく図６より
算出される。
【００５０】よって、通常、高温厚肉配管１００の肉厚
や亀裂１００ｂの長さはある一定の範囲内であるので、
電流入出力電極１２ａ，１２ｂ間の長さＬや亀裂用電位
差計測電極１２ｃ，１２ｄ間の長さＷなど各電極１２ａ
〜１２ｈ等の位置関係を固定しても、常に最適な状態に
なるのである。このため、上述した各種条件を満たすよ
うに上記各電極１２ａ〜１２ｈ等を保護ボックス１１に
位置決め固定して当該保護ボックス１１の規定位置に亀
裂１００ｂが位置するようにセンサヘッド１０を高温厚
肉配管１００に取り付ければ、上記各電極１２ａ〜１２
ｈを規定位置に容易に取り付けることができる。
【００５１】また、上述した電場解析または実験によ
り、図７に示すように、亀裂１００ｂの長さと亀裂１０
０ｂ間の電位差との関係を表す亀裂成長評価線を予め求
めておく。
【００５２】＜亀裂間電位差計測工程＞以上のように定
期点検時にセンサヘッド１０を取り付け、プラント等の
運転を開始したら、交流電気抵抗法により、交流電源３
１から電流入出力電極１２ａ，１２ｂ間に交流電流を流
して、亀裂用電位差計測電極１２ｃ，１２ｄ間および亀
裂用電位差計測電極１２ｅ，１２ｆ間の電位差を亀裂用
電位差計３２で計測する。
【００５３】なお、これと同時に、補正用電位差計測電
極１２ｇ，１２ｈ間の電位差を補正用電位差計３３で計
測すると共に、高温厚肉配管１００の内部圧力を前記圧
力センサから圧力計３４で計測する。
【００５４】ここで、上記電極１２ａ，１２ｂに加える
電流の周波数が１０Ｈｚよりも大きいと、高温厚肉配管
１００の表面側の電気抵抗しか計測することができない
ため、高温厚肉配管１００の内側にある亀裂１００ｂを
計測する場合には、１０Ｈｚ以下の周波数の交流電流を
加える必要がある。このような交流電気抵抗法は、ノイ
ズ処理が容易であるため、亀裂１００ｂのわずかな変化
を確認するのに非常に好都合である。
【００５５】＜亀裂間電位差補正工程＞このようにして
計測した亀裂１００ｂ部分の電圧およびプラント運転出
力（高温厚肉配管１００の温度、圧力）の時間に対する
変化を図８に示す。図８からわかるように、プラント運
転時（高温厚肉配管１００の温度、圧力が高い場合）に
は、電圧が大きくなり、プラント停止時（高温厚肉配管
１００の温度、圧力が低い場合）には、電圧が小さくな
る。
【００５６】つまり、温度の変化に伴って、高温厚肉配
管１００自身の電気抵抗が変化してしまうと共に、圧力
の変化に伴って、亀裂１００ｂの大きさが変化してしま
い、電圧が変化するのである。
【００５７】そこで、補正用電位差計測電極１２ｇ，１
２ｈ間の電位差に基づいて、亀裂用電位差計測電極１２
ｃ，１２ｄ間および亀裂用電位差計測電極１２ｅ，１２
ｆ間の電位差を補正演算装置３５により補正して、温度
因子による誤差を取り除くと共に、上記圧力計３４での
計測結果に基づいて、亀裂用電位差計測電極１２ｃ，１
２ｄ間および亀裂用電位差計測電極１２ｅ，１２ｆ間の
電位差を補正演算装置３５により対応する圧力ごとに補
正するのである。
【００５８】このようにして補正された亀裂１００ｂ間
の電位差と高温厚肉配管１００の内部圧力との関係を図
９に示す。図９からわかるように、プラントの運転時間
ごとに圧力との相関関係が得られ、運転時間が多くなっ
て、亀裂１００ｂが成長すると、当該亀裂１００ｂ間の
電位差が上昇する。
【００５９】＜亀裂長さ算出工程＞続いて、補正演算装
置３５で補正された亀裂１００ｂ間の電位差から、亀裂
長さ算出装置３６が前述した亀裂成長評価線（図７）に
基づいて亀裂１００ｂの長さを求める。この長さをプラ
ント運転時間ごとにプロットしていくことにより、図１
０に示すように、限界値を求めることができる。
【００６０】したがって、このような亀裂モニタリング
方法および亀裂モニタリング装置によれば、プラントの
運転中であっても、亀裂１００ａの長さをモニタリング
することができるので、従来のように定期点検時の結果
から予測をたてるだけの場合よりも、正確性および安全
性を大幅に向上させることができる。
【００６１】また、センサヘッド１０を複数設け、これ
らセンサヘッド１０を各高温厚肉配管１００の各亀裂１
００ｂの周辺部分にそれぞれ取り付け、これらセンサヘ
ッド１０を前記中継器２４等を介して集中管理室３０の
各電位差計３２，３３にそれぞれ接続することにより、
これら各電位差計３２，３３で各センサヘッド１０の各
電極１２ｃ〜１２ｈ間の電位差をそれぞれ計測し、これ
ら計測結果を補正演算装置３５で各センサヘッド１０ご
とにそれぞれ補正し、補正演算装置３５で得られた各セ
ンサヘッド１０ごとの電位差に基づいて亀裂長さ算出装
置３６が各センサヘッド１０ごとに各亀裂１００ｂの長
さをそれぞれ算出すれば、複数の高温厚肉配管１００の
複数の亀裂１００ｂを一括して同時にモニタリングする
ことが容易にできる。
【００６２】なお、本実施の形態では、一方の亀裂用電
位差計測電極１２ｃ，１２ｄで亀裂の中心側を挟むと共
に、他方の亀裂用電位差計測電極１２ｅ，１２ｆで亀裂
１００ｂの成長方向先端側を挟むことにより、亀裂１０
０ｂの成長をより正確に把握できるようにしたが、一対
の亀裂用電位差計測電極１２ｃ，１２ｄだけであっても
亀裂１００ｂの長さをモニタリングすることができる。
【００６３】また、本実施の形態では、交流電源３１か
らセンサヘッド１０の電流入出力電極１２ａ，１２ｂ間
に１０Ｈｚ以下の交流電流を流すことにより、高温厚肉
配管１００の内部にある亀裂１００ｂをモニタリングす
るようにしたが、例えば、交流電源３１からセンサヘッ
ド１０の電流入出力電極１２ａ，１２ｂ間に５０Ｈｚ以
上の交流電流を流すようにすれば、クリープボイド等に
よる高温厚肉配管１００の表面側の材料劣化の状態をモ
ニタリングすることができる。さらに、１０Ｈｚ以下の
交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流すよう
にすれば、高温厚肉配管１００の内部にある亀裂１００
ｂをモニタリングしながら、クリープボイド等による高
温厚肉配管１００の表面側の材料劣化の状態も同時にモ
ニタリングすることができるので、安全性をより向上さ
せることができる。
【００６４】また、本実施の形態では、補正用電位差計
測電極１２ｇ，１２ｈ間の電位差に基づいて、亀裂用電
位差計測電極１２ｃ，１２ｄ間および亀裂用電位差計測
電極１２ｅ，１２ｆ間の電位差を補正して、温度因子に
よる誤差を取り除くようにしたが、これらの補正用電位
差計測電極１２ｇ，１２ｈや補正用電位差計３３などに
代えて、例えば、高温厚肉配管１００の温度と電位差と
の相関関係を予め求めておき、高温厚肉配管１００に熱
電対などの耐熱性の温度センサを取り付けて、前記温度
センサで測定した温度に基づいて、亀裂１００ｂ間の電
位差を補正することにより、温度因子による誤差を取り
除くことも可能である。また、これら両者共に併用する
ことにより、より正確な測定を行うことも可能である。
なお、上記例では、温度センサなどにより配管温度計測
手段を構成している。
【００６５】また、本実施の形態では、圧力計３４での
計測結果に基づいて、亀裂用電位差計測電極１２ｃ，１
２ｄ間および亀裂用電位差計測電極１２ｅ，１２ｆ間の
電位差を補正演算装置３５により対応する圧力ごとに補
正したが、圧力変動が比較的小さい場合には、省くこと
も可能である。
【００６６】［第二番目の実施の形態］本発明による亀
裂モニタリング方法および亀裂モニタリング装置の第二
番目の実施の形態を次に説明する。
【００６７】本実施の形態における亀裂モニタリング装
置は、以下の構成以外は前述した第一番目の実施の形態
の亀裂モニタリング装置と同一である。 （１）高温厚肉配管１００の温度を計測する熱電対がセ
ンサヘッド１０内に設けられている。 （２）上記熱電対および圧力計３４は、集中管理室３０
の亀裂長さ算出装置３６に電気的に接続されている。
【００６８】次に、このような亀裂モニタリング装置を
使用した亀裂モニタリング方法を説明する。
【００６９】＜亀裂位置の特定＞前述した第一番目の実
施の形態と同様である。
【００７０】＜電極取付工程＞前述した第一番目の実施
の形態と同様である。ただし、亀裂１００ｂの長さと亀
裂１００ｂ間の電位差との関係を表す亀裂成長評価線は
不要である。
【００７１】＜亀裂間電位差計測工程＞前述した第一番
目の実施の形態と同様である。ただし、熱電対により高
温厚肉配管１００の温度を計測しておく。
【００７２】＜亀裂間電位差補正工程＞前述した第一番
目の実施の形態と同様である。ただし、前述した圧力に
よる補正は行わない。
【００７３】＜亀裂長さ算出工程＞亀裂１００ｂ部分の
電圧およびプラント運転出力（高温厚肉配管１００の温
度、圧力）の時間に対する変化を図１１に示す。図１１
からわかるように、プラント運転時（高温厚肉配管１０
０の温度、圧力が高い場合）には、電圧が大きくなり、
プラント停止時（高温厚肉配管１００の温度、圧力が低
い場合）には、電圧が小さくなる。
【００７４】つまり、温度の変化に伴って、高温厚肉配
管１００自身の電気抵抗が変化してしまうと共に、圧力
の変化に伴って、亀裂１００ｂの大きさが変化してしま
い、電圧が変化するのである。
【００７５】ここで、圧力変動に伴う電圧の変化につい
てさらに説明する。プラント運転時などのように高温厚
肉配管１００の内部の圧力が高い場合には、高温厚肉配
管１００に大きな応力σ1 が加わって亀裂１００ｂの幅
（開口量）δ1 が大きくなる。一方、プラント停止時な
どのように高温厚肉配管１００の内部の圧力が低い場合
には、高温厚肉配管１００に加わる応力σ2 は小さく、
亀裂１００ｂの幅（開口量）δ2 も小さくなる。
【００７６】これを平板状として考えると、上記応力と
上記開口量との間には、下記の式（１），（２）に示す
ような関係が成り立つ。 δ1 ＝（４σ1 ａ／Ｅ´）Ｖ1 （ａ／ｂ） （１） δ2 ＝（４σ2 ａ／Ｅ´）Ｖ1 （ａ／ｂ） （２） ただし、ａは亀裂１００ｂの長さの半分値、ｂは平板の
亀裂１００ｂの長さ方向の長さ（無限大）の半分値、Ｅ
´はヤング率、Ｖ1 は修正係数である。
【００７７】上記（１）式から上記（２）式を引くと、
下記の式（３）となる。 δ1 −δ2 ＝（σ1 −σ2 ）（４ａ／Ｅ´）Ｖ1 （ａ／ｂ） Δδ＝Δσ（４ａ／Ｅ´）Ｖ1 （ａ／ｂ） （３）
【００７８】ここで、亀裂１００ｂの開口量の変化量Δ
δは、亀裂１００ｂの断面積の変化量と略等しく、この
断面積の変化量は、亀裂１００ｂ間の電位差変化量ΔＶ
と比例関係にあることから、ΔＶからΔδを求めると共
に、高温厚肉配管１００の温度および圧力から応力変化
量Δσを求めれば、上記（３）式より亀裂１００ｂの長
さ２ａを求めることができる。
【００７９】具体的には、亀裂長さ算出装置３６が以下
のような各ステップに基づいた演算を行う。
【００８０】《第一のステップ》高温厚肉配管１００の
亀裂１００ｂの周辺部分の電場解析または実験に基づい
て、応力変化量Δσごとの亀裂１００ｂの最大亀裂長さ
２σと亀裂１００ｂ間の電位差変化量ΔＶとの相関関係
を求める。
【００８１】《第二のステップ》前記熱電対で計測され
た高温厚肉配管１００の温度および前記圧力計３４から
の高温厚肉配管１００の圧力に基づいて、当該配管１０
０における高負荷時と低負荷時との二時点間での応力変
化量Δσを求める。
【００８２】《第三のステップ》上記二時点間の電位差
変化量ΔＶより、応力変化量Δσに対応する亀裂１００
ｂの長さ２ａを求める。
【００８３】すなわち、開口変化量Δδと亀裂１００ｂ
の長さの半分値ａとは、図１２に示すように、各応力変
化量Δσごとに相関関係が得られ、この相関関係に基づ
いて、亀裂１００ｂの長さ２ａが求められるのである。
【００８４】したがって、このような亀裂モニタリング
方法および亀裂モニタリング装置によれば、前述した第
一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることがで
きるのはもちろんのこと、前述した第一番目の実施の形
態の場合よりも短時間で計測することができる。
【００８５】また、前述した第一番目の実施の形態の場
合と組み合わせれば、亀裂１００ｂの長さをより精度よ
く計測することができる。
【００８６】なお、本実施の形態では、前記熱電対で計
測された高温厚肉配管１００の温度および前記圧力計３
４からの高温厚肉配管１００の圧力に基づいて、当該配
管１００に加わっている応力σを求めたが、これら熱電
対や圧力計に代えて、応力センサなどをセンサヘッド１
０の内部に取り付けて高温厚肉配管１００の亀裂１００
ｂ周辺の応力を直接計測し、その結果を亀裂長さ算出装
置３６に送るようにすることも可能である。
【００８７】
【発明の効果】第一番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、配管の内部に生じている亀裂をモニタリングす
る亀裂モニタリング方法であって、位置をあらかじめ特
定された前記亀裂を間に挟むように一対の耐熱性の電流
入出力電極を前記配管の外周面に取り付けると共に、少
なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を当該電
流入出力電極の間に位置するように当該配管の外周面に
取り付ける電極取付工程と、前記電流入出力電極間に交
流電流を流すと共に、前記亀裂用電位差計測電極間の電
位差を計測する亀裂間電位差計測工程と、前記亀裂用電
位差計測電極間の電位差を補正する亀裂間電位差補正工
程と、前記亀裂間電位差補正工程で得られた前記電位差
に基づいて、前記亀裂の長さを求める亀裂長さ算出工程
とを行うので、配管が高温であっても、亀裂の長さをモ
ニタリングすることができる。このため、従来のような
定期点検時の結果から予測をたてるだけの場合よりも、
正確性および安全性を大幅に向上させることができる。
【００８８】第二番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一番目の発明の亀裂モニタリング方法におい
て、前記配管の前記亀裂の成長時に電位差を最も感度よ
く計測できるように前記電極取付工程での前記電流入出
力電極および前記亀裂用電位差計測電極の取り付け位置
を前記亀裂の周辺の電場解析に基づいて設定するので、
亀裂の成長に伴う電位差が非常に小さくても、高い精度
で測定することができる。
【００８９】第三番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第二番目の発明の亀裂モニタリング方法におい
て、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当
該亀裂の中心側を挟むように前記電極取付工程で一対の
前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付けるの
で、亀裂の成長に伴う電位差が非常に小さくても、高い
精度で測定することができる。
【００９０】第四番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第三番目の発明の亀裂モニタリング方法におい
て、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当
該亀裂の成長方向先端側を挟むように前記取付工程で他
の対の前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付け
るので、亀裂の成長をより正確に把握することができ
る。
【００９１】第五番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から四番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記電極取付工程で前記電流入出力
電極および前記亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周
面に対して着脱可能に取り付けるようにしたので、上記
電極の着脱を容易に行うことができる。
【００９２】第六番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から四番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差計測工程で前記電
流入出力電極間に１０Ｈｚ以下の交流電流を流すので、
配管の内部側にある亀裂を確実に計測することができ
る。
【００９３】第七番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から四番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差計測工程で前記電
流入出力電極間に５０Ｈｚ以上の交流電流を流すので、
配管の表面側のクリープボイド等による材料劣化等の状
態もモニタリングすることができる。
【００９４】第八番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から四番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差計測工程で前記電
流入出力電極間に１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以
上の交流電流とを交互に流すので、配管の内部にある亀
裂をモニタリングしながら、配管の表面側のクリープボ
イド等による材料劣化等の状態もモニタリングすること
ができる。これにより、安全性をより向上させることが
できる。
【００９５】第九番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から八番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差補正工程が、前記
配管の外周面に取り付けた一対の耐熱性の補正用電位差
計測電極間の電位差に基づいて、前記亀裂用電位差計測
電極間の前記電位差を補正するので、亀裂用電位差計測
電極間の電位差を正確に補正することがでる。
【００９６】第十番目の発明による亀裂モニタリング方
法は、第一から九番目のいずれかの発明の亀裂モニタリ
ング方法において、前記亀裂間電位差補正工程が、前記
配管の温度に基づいて、前記亀裂用電位差計測電極間の
前記電位差を補正するので、亀裂用電位差計測電極間の
電位差を正確に補正することがでる。
【００９７】第十一番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、第一から十番目のいずれかの発明の亀裂モニタ
リング方法において、前記亀裂間電位差補正工程が、前
記配管の内部の圧力に基づいて、前記亀裂用電位差計測
電極間の前記電位差を補正するので、亀裂用電位差計測
電極間の電位差を正確に補正することがでる。
【００９８】第十二番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、第一から十一番目のいずれかの発明の亀裂モニ
タリング方法において、前記亀裂長さ算出工程が、前記
配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実験により
得られる当該亀裂の長さと当該亀裂間の電位差との相関
関係に基づいて、前記亀裂間電位差補正工程で得られた
前記電位差から当該亀裂の長さを求めるので、亀裂の長
さを正確に求めることができる。
【００９９】第十三番目の発明による亀裂モニタリング
方法は、第一から十二番目のいずれかの発明の亀裂モニ
タリング方法において、前記亀裂長さ算出工程が、前記
配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実験に基づ
いて、応力変化量ごとの前記亀裂の最大亀裂長さと当該
亀裂間の電位差変化量との相関関係を求める第一のステ
ップと、前記配管の温度および圧力に基づいて、当該配
管における高負荷時と低負荷時との二時点間での応力変
化量を求める第二のステップと、上記二時点間の電位差
変化量より、応力変化量に対応する前記亀裂の長さ２ａ
を求める第三のステップとを行うので、亀裂の長さを正
確に求めることができる。
【０１００】一方、前述した課題を解決するための、第
十四番目の発明による亀裂モニタリング装置は、配管の
内部に生じている亀裂をモニタリングする亀裂モニタリ
ング装置であって、前記配管の外周面に取り付けられる
耐熱材料製の一対の電流入出力電極と、前記電流入出力
電極の間に位置するように前記配管の外周面に取り付け
られる耐熱材料製の少なくとも一対の亀裂用電位差計測
電極とを備えてなるセンサヘッドと、前記センサヘッド
の前記電流入出力電極間に交流電流を流す交流電源と、
前記センサヘッドの前記亀裂用電位差計測電極間の電位
差を計測する亀裂用電位差計測手段と、前記亀裂用電位
差計測手段で計測した前記センサヘッドの前記亀裂用電
位差計測電極間の電位差を補正する亀裂間電位差補正手
段と、前記亀裂間電位差補正手段で得られた前記電位差
に基づいて、前記亀裂の長さを求める亀裂長さ算出手段
とを備えてなるので、配管が高温であっても、亀裂の長
さをモニタリングすることができる。このため、従来の
ような定期点検時の結果から予測をたてるだけの場合よ
りも、正確性および安全性を大幅に向上させることがで
きる。
【０１０１】第十五番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四番目の発明の亀裂モニタリング装置にお
いて、前記配管の前記亀裂の成長時に電位差を最も感度
よく計測できるように前記センサヘッドの前記電流入出
力電極および前記亀裂用電位差計測用電極の位置が前記
配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析に基づいて設定さ
れているので、亀裂の成長に伴う電位差が非常に小さく
ても、高い精度で測定することができる。
【０１０２】第十六番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十五番目の発明の亀裂モニタリング装置にお
いて、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で
当該亀裂の中心側を挟むように前記センサヘッドの一対
の前記亀裂用電位差計測電極が当該配管に取り付けられ
ているので、亀裂の成長に伴う電位差が非常に小さくて
も、高い精度で測定することができる。
【０１０３】第十七番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十六番目の発明の亀裂モニタリング装置にお
いて、前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で
当該亀裂の成長方向先端側を挟むように前記センサヘッ
ドの他の対の前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取
り付けているので、亀裂の成長をより正確に把握するこ
とができる。
【０１０４】第十八番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂モ
ニタリング装置において、前記センサヘッドを前記配管
の外周面に着脱可能に取り付ける取付手段を設けたの
で、センサヘッドの着脱を容易に行うことができる。
【０１０５】第十九番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂モ
ニタリング装置において、前記交流電源が１０Ｈｚ以下
の交流電流を流すので、配管の内部側にある亀裂を確実
に計測することができる。
【０１０６】第二十番目の発明による亀裂モニタリング
装置は、第十四から十七番目のいずれかの発明の亀裂モ
ニタリング装置において、前記交流電源が５０Ｈｚ以上
の交流電流を流すので、配管の表面側のクリープボイド
等による材料劣化等の状態もモニタリングすることがで
きる。
【０１０７】第二十一番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から十九番目のいずれかの発明の亀裂
モニタリング装置において、前記交流電源が１０Ｈｚ以
下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す
ので、配管の内部にある亀裂をモニタリングしながら、
配管の表面側のクリープボイド等による材料劣化等の状
態もモニタリングすることができる。これにより、安全
性をより向上させることができる。
【０１０８】第二十二番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十一番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差補正手
段が、前記配管の外周面に取り付けられるように前記セ
ンサヘッドに設けられた耐熱材料製の一対の補正用電位
差計測電極と、前記補正用電位差計測電極間の電位差を
計測する補正用電位差計測手段とを備えてなるので、亀
裂用電位差計測電極間の電位差を正確に補正することが
でる。
【０１０９】第二十三番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十二番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差補正手
段が、前記配管の温度を計測する配管温度計測手段を備
えてなるので、亀裂用電位差計測電極間の電位差を正確
に補正することがでる。
【０１１０】第二十四番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十三番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差補正手
段が、前記配管の内部の圧力を計測する配管圧力計測手
段を備えてなるので、亀裂用電位差計測電極間の電位差
を正確に補正することがでる。
【０１１１】第二十五番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十四番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂長さ算出手段
が、前記配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実
験により得られる当該亀裂の長さと当該亀裂間の電位差
との相関関係に基づいて、前記亀裂間電位差補正手段で
得られた前記電位差から当該亀裂の長さを求めるので、
亀裂の長さを正確に求めることができる。
【０１１２】第二十六番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十五番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂長さ算出手段
が、前記配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実
験に基づいて、応力変化量ごとの前記亀裂の最大亀裂長
さと当該亀裂間の電位差変化量との相関関係を求める第
一のステップと、前記配管の温度および圧力に基づい
て、当該配管における高負荷時と低負荷時との二時点間
での応力変化量を求める第二のステップと、上記二時点
間の電位差変化量より、応力変化量に対応する前記亀裂
の長さを求める第三のステップとを行うので、亀裂の長
さを正確に求めることができる。
【０１１３】第二十七番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十六番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記センサヘッドが複数
設けられ、前記亀裂間電位差計測手段が複数の前記セン
サヘッドの前記亀裂用電位差計測電極間の電位差をそれ
ぞれ計測し、前記亀裂間電位差補正手段が前記亀裂用電
位差計測手段で計測した複数の前記センサヘッドの各前
記亀裂用電位差計測電極間の電位差をそれぞれ補正し、
前記亀裂長さ算出手段が前記亀裂間電位差補正手段で得
られた各電位差に基づいて、各前記亀裂の長さをそれぞ
れ求めるので、複数の配管の複数の亀裂を一括して同時
にモニタリングすることが容易にできる。
【０１１４】第二十八番目の発明による亀裂モニタリン
グ装置は、第十四から二十七番目のいずれかの発明の亀
裂モニタリング装置において、前記亀裂間電位差計測手
段、亀裂間電位差補正手段および前記亀裂長さ算出手段
が前記配管から離れた遠隔地に配備されているので、配
管から離れた場所であってもモニタリングすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による亀裂モニタリング装置の第一番目
の実施の形態の亀裂モニタリング装置の配管側での概略
構成図である。
【図２】図１の矢線II部の抽出拡大図である。
【図３】図１の要部の他の例の概略構成図である。
【図４】各電極の配置状態の説明図である。
【図５】亀裂モニタリング装置の集中管理室側での概略
構成図である。
【図６】亀裂の各長さごとにおける電力入出力電極間の
距離と電圧変化量との関係を表すグラフである。
【図７】亀裂長さと電位差との関係を表すグラフであ
る。
【図８】亀裂間の電圧およびプラント運転出力の時間に
対する変化を表すグラフである。
【図９】亀裂間の電位差と配管の内部圧力との関係を表
すグラフである。
【図１０】プラントの運転時間と亀裂長さとの関係を表
すグラフである。
【図１１】亀裂間の電圧およびプラント運転出力の時間
に対する変化を表すグラフである。
【図１２】各応力変化量ごとの開口変化量と亀裂の長さ
の半分値との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０ センサヘッド １１ 保護ボックス １２ａ 電力入力電極 １２ｂ 電力出力電極 １２ｃ〜１２ｆ 亀裂用電位差計測電極 １２ｇ，１２ｈ 補正用出に差計測電極 １３ ベルト ２１ 引出管 ２２ 端子ボックス ２３ シールド線 ２４ 中継器 ３０ 集中管理室 ３１ 交流電源 ３２ 亀裂用電位差計 ３３ 補正用電位差計 ３４ 圧力計 ３５ 補正演算装置 ３６ 亀裂長さ算出装置 １００ 高温厚肉配管 １００ａ 溶接部 １００ｂ 亀裂 １０１ 保温材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 宣彦 長崎県長崎市深堀町５丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 馬田 政寛 長崎県長崎市深堀町５丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 2G060 AA10 AE04 AF03 AF09 AG11 EB02 EB06 HC01 HC10

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配管の内部に生じている亀裂をモニタリ
    ングする亀裂モニタリング方法であって、 位置をあらかじめ特定された前記亀裂を間に挟むように
    一対の耐熱性の電流入出力電極を前記配管の外周面に取
    り付けると共に、少なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位
    差計測電極を当該電流入出力電極の間に位置するように
    当該配管の外周面に取り付ける電極取付工程と、 前記電流入出力電極間に交流電流を流すと共に、前記亀
    裂用電位差計測電極間の電位差を計測する亀裂間電位差
    計測工程と、 前記亀裂用電位差計測電極間の電位差を補正する亀裂間
    電位差補正工程と、 前記亀裂間電位差補正工程で得られた前記電位差に基づ
    いて、前記亀裂の長さを求める亀裂長さ算出工程とを行
    うことを特徴とする亀裂モニタリング方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の亀裂モニタリング方法
    において、 前記配管の前記亀裂の成長時に電位差を最も感度よく計
    測できるように前記電極取付工程での前記電流入出力電
    極および前記亀裂用電位差計測電極の取り付け位置を前
    記亀裂の周辺の電場解析に基づいて設定することを特徴
    とする亀裂モニタリング方法。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の亀裂モニタリング方法
    において、 前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当該亀
    裂の中心側を挟むように前記電極取付工程で一対の前記
    亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付けることを特
    徴とする亀裂モニタリング方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の亀裂モニタリング方法
    において、 前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当該亀
    裂の成長方向先端側を挟むように前記取付工程で他の対
    の前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付けるこ
    とを特徴とする亀裂モニタリング方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の亀裂
    モニタリング方法において、 前記電極取付工程で前記電流入出力電極および前記亀裂
    用電位差計測電極を前記配管の外周面に対して着脱可能
    に取り付けるようにしたことを特徴とする亀裂モニタリ
    ング方法。
  6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の亀裂
    モニタリング方法において、 前記亀裂間電位差計測工程で前記電流入出力電極間に１
    ０Ｈｚ以下の交流電流を流すことを特徴とする亀裂モニ
    タリング方法。
  7. 【請求項７】 請求項１から５のいずれかに記載の亀裂
    モニタリング方法において、 前記亀裂間電位差計測工程で前記電流入出力電極間に５
    ０Ｈｚ以上の交流電流を流すことを特徴とする亀裂モニ
    タリング方法。
  8. 【請求項８】 請求項１から５のいずれかに記載の亀裂
    モニタリング方法において、 前記亀裂間電位差計測工程で前記電流入出力電極間に１
    ０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交
    互に流すことを特徴とする亀裂モニタリング方法。
  9. 【請求項９】 請求項１から８のいずれかに記載の亀裂
    モニタリング方法において、 前記亀裂間電位差補正工程が、前記配管の外周面に取り
    付けた一対の耐熱性の補正用電位差計測電極間の電位差
    に基づいて、前記亀裂用電位差計測電極間の前記電位差
    を補正することを特徴とする亀裂モニタリング方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の亀
    裂モニタリング方法において、 前記亀裂間電位差補正工程が、前記配管の温度に基づい
    て、前記亀裂用電位差計測電極間の前記電位差を補正す
    ることを特徴とする亀裂モニタリング方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれかに記載の
    亀裂モニタリング方法において、 前記亀裂間電位差補正工程が、前記配管の内部の圧力に
    基づいて、前記亀裂用電位差計測電極間の前記電位差を
    補正することを特徴とする亀裂モニタリング方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれかに記載の
    亀裂モニタリング方法において、 前記亀裂長さ算出工程が、前記配管の前記亀裂の周辺部
    分の電場解析または実験により得られる当該亀裂の長さ
    と当該亀裂間の電位差との相関関係に基づいて、前記亀
    裂間電位差補正工程で得られた前記電位差から当該亀裂
    の長さを求めることを特徴とする亀裂モニタリング方
    法。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれかに記載の
    亀裂モニタリング方法において、 前記亀裂長さ算出工程が、 前記配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実験に
    基づいて、応力変化量ごとの前記亀裂の最大亀裂長さと
    当該亀裂間の電位差変化量との相関関係を求める第一の
    ステップと、 前記配管の温度および圧力に基づいて、当該配管におけ
    る高負荷時と低負荷時との二時点間での応力変化量を求
    める第二のステップと、 上記二時点間の電位差変化量より、応力変化量に対応す
    る前記亀裂の長さを求める第三のステップとを行うこと
    を特徴とする亀裂モニタリング方法。
  14. 【請求項１４】 配管の内部に生じている亀裂をモニタ
    リングする亀裂モニタリング装置であって、 前記配管の外周面に取り付けられる耐熱材料製の一対の
    電流入出力電極と、前記電流入出力電極の間に位置する
    ように前記配管の外周面に取り付けられる耐熱材料製の
    少なくとも一対の亀裂用電位差計測電極とを備えてなる
    センサヘッドと、 前記センサヘッドの前記電流入出力電極間に交流電流を
    流す交流電源と、 前記センサヘッドの前記亀裂用電位差計測電極間の電位
    差を計測する亀裂用電位差計測手段と、 前記亀裂用電位差計測手段で計測した前記センサヘッド
    の前記亀裂用電位差計測電極間の電位差を補正する亀裂
    間電位差補正手段と前記亀裂間電位差補正手段で得られ
    た前記電位差に基づいて、前記亀裂の長さを求める亀裂
    長さ算出手段とを備えてなることを特徴とする亀裂モニ
    タリング装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の亀裂モニタリング
    装置において、 前記配管の前記亀裂の成長時に電位差を最も感度よく計
    測できるように前記センサヘッドの前記電流入出力電極
    および前記亀裂用電位差計測用電極の位置が前記配管の
    前記亀裂の周辺部分の電場解析に基づいて設定されてい
    ることを特徴とする亀裂モニタリング装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の亀裂モニタリング
    装置において、 前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当該亀
    裂の中心側を挟むように前記センサヘッドの一対の前記
    亀裂用電位差計測電極が当該配管に取り付けられること
    を特徴とする亀裂モニタリング装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の亀裂モニタリング
    装置において、 前記配管の前記亀裂の成長方向と交差する方向で当該亀
    裂の成長方向先端側を挟むように前記センサヘッドの他
    の対の前記亀裂用電位差計測電極を当該配管に取り付け
    ることを特徴とする亀裂モニタリング装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１４から１７のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記センサヘッドを前記配管の外周面に着脱可能に取り
    付ける取付手段を設けたことを特徴とする亀裂モニタリ
    ング装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１４から１８のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記交流電源が１０Ｈｚ以下の交流電流を流すことを特
    徴とする亀裂モニタリング装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１４から１８のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記交流電源が５０Ｈｚ以上の交流電流を流すことを特
    徴とする亀裂モニタリング装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１４から１８のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記交流電源が１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上
    の交流電流とを交互に流すことを特徴とする亀裂モニタ
    リング装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１４から２１のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記亀裂間電位差補正手段が、前記配管の外周面に取り
    付けられるように前記センサヘッドに設けられた耐熱材
    料製の一対の補正用電位差計測電極と、前記補正用電位
    差計測電極間の電位差を計測する補正用電位差計測手段
    とを備えてなることを特徴とする亀裂モニタリング装
    置。
  23. 【請求項２３】 請求項１４から２２のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記亀裂間電位差補正手段が、前記配管の温度を計測す
    る配管温度計測手段を備えてなることを特徴とする亀裂
    モニタリング装置。
  24. 【請求項２４】 請求項１４から２３のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記亀裂間電位差補正手段が、前記配管の内部の圧力を
    計測する配管圧力計測手段を備えてなることを特徴とす
    る亀裂モニタリング装置。
  25. 【請求項２５】 請求項１４から２４のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記亀裂長さ算出手段が、前記配管の前記亀裂の周辺部
    分の電場解析または実験により得られる当該亀裂の長さ
    と当該亀裂間の電位差との相関関係に基づいて、前記亀
    裂間電位差補正手段で得られた前記電位差から当該亀裂
    の長さを求めることを特徴とする亀裂モニタリング装
    置。
  26. 【請求項２６】 請求項１４から２５のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記亀裂長さ算出手段が、 前記配管の前記亀裂の周辺部分の電場解析または実験に
    基づいて、応力変化量ごとの前記亀裂の最大亀裂長さと
    当該亀裂間の電位差変化量との相関関係を求める第一の
    ステップと、 前記配管の温度および圧力に基づいて、当該配管におけ
    る高負荷時と低負荷時との二時点間での応力変化量を求
    める第二のステップと、 上記二時点間の電位差変化量より、応力変化量に対応す
    る前記亀裂の長さを求める第三のステップとを行うこと
    を特徴とする亀裂モニタリング装置。
  27. 【請求項２７】 請求項１４から２６のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記センサヘッドが複数設けられ、 前記亀裂間電位差計測手段が複数の前記センサヘッドの
    前記亀裂用電位差計測電極間の電位差をそれぞれ計測
    し、 前記亀裂間電位差補正手段が前記亀裂用電位差計測手段
    で計測した複数の前記センサヘッドの各前記亀裂用電位
    差計測電極間の電位差をそれぞれ補正し、 前記亀裂長さ算出手段が前記亀裂間電位差補正手段で得
    られた各電位差に基づいて、各前記亀裂の長さをそれぞ
    れ求めることを特徴とする亀裂モニタリング装置。
  28. 【請求項２８】 請求項１４から２７のいずれかに記載
    の亀裂モニタリング装置において、 前記亀裂間電位差計測手段、亀裂間電位差補正手段およ
    び前記亀裂長さ算出手段が前記配管から離れた遠隔地に
    配備されていることを特徴とする亀裂モニタリング装
    置。
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