JP2005091029A - 炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法 - Google Patents
炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題手段】運転中に蓄積する硝酸アンモニウムの濃度管理、初期SCCの検出時期及び排ガス中のNO2濃度による解析によって高精度且つ客観的な診断法として(1)炭素鋼などの硝酸アンモニウムによるSCCの発生は、硝酸アンモニウムのある限界濃度以上で生じることから、蓄積硝酸アンモニウムの濃度を排ガス中のNO2濃度、結露湿潤時間および運転中温度の関数とし、SCCが発生する限界の濃度になる運転時間を算出し、寿命を求める。(2)硝酸アンモニウムSCC発生時間のワイブル型累積ハザード式(2)の係数を用い、当該プラントでの初期SCC発生時間から今後のSCC発生時間を算出する。(3)SCC発生時間のワイブル分布累積ハザード式から、現在及び今後のSCC損傷確率指数(DPI)を算定し、RBM診断法での損傷の起こりやすさに用いる。
【選択図】図1
Description
一方、逆にSCCが生じる可能性が低いのにむやみに検査したり、更新することは、経済上好ましいことではない。
(1)前記プラントの前記コールド、ワーム又はホット起動モードの起動停止回数と前記各モードでの湿潤時間及び前記各モードでの排ガス中の窒素酸化物濃度を求め、全湿潤時間中における蓄積硝酸塩の濃度を算定し、該算定された蓄積硝酸塩の濃度が予め決められた応力腐食割れが起こり得る発生限界硝酸塩濃度に達するまでの運転期間を算出し、寿命を求める。
DPI=l−(l/Exp(Exp(Y))
Y=m・ln(t)+m・ln(n)
(a)ボイラ起動時の結露凝縮水中への排ガス中NO2の溶解と硝酸の生成
2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2 (主反応)
3HNO2 → HNO3 + 2NO ↑ + H2O (主反応)
NO + NO2 + H2O → 2HNO2
HNO2 + 1/2O2 → HNO3
(b)前記硝酸と排ガス中のNH3による硝酸アンモニウムの生成
HNO3 + NH3 ←→ NH4NO3
の反応によって生じる。
A:結露水の厚さ、温度の関数になる吸収反応速度係数、
NO2(ppm):排ガス中NO2濃度(ppm)、
h:湿潤時間(h)
各起動モード(コールド(Cold)、ワーム(Warm)、ホット(Hot))別の湿潤時間及び各モードの起動停止回数が分かれば、蓄積硝酸アンモニウム濃度が計算でき、限界濃度に達する運転年数などが算出できることになる。
ここで、F(t):ワイブル分布関数(=1−e−(t/n)^m)、
m:形状パラメータ、
n:尺度パラメータ、
t:硝酸塩応力腐食割れ発生時間である。
年毎の各モード(Cold、Warm、Hot)の起動停止回数、前記各モードの湿潤時間及び排ガス中NO2濃度を入力することにより、蓄積硝酸アンモニウムの濃度が次式のように計算でき、限界硝酸アンモニウム濃度に達する運転年数すなわちSCC寿命を算定できるようにしたものである。
=累積(各モードの起動停止回数×各モードでの運転時間)×NO2濃度
ここで、横軸の影響度合(CF)であり、プラント停止期間、発電出力、売電量、補償費、補修費、労災費、環境対策費及び二次被害対策費を含めた項目の係数と入力値の積の和から得られ、影響度合(CF)のA〜Eの値はそれぞれ0.1〜百万円、1〜1千万円、1千万円〜1億円、1億円〜10億円、10億円〜100億円を表し、縦軸の損傷の起こり易さ(DPI)の100%〜500%はそれぞれ10-5〜10-4、10-4〜10-3、10-3〜10-2、10-2〜10-1、10-1〜1を表す。
なお、B系(CC)とはHRSGの部位をある特定のCCと呼ぶ部位としたという意味で使用した。
Claims (6)
- 炭素鋼及び低合金鋼を装置材料とするプラントをコールド、ワーム又はホット起動モードで起動停止を繰り返しながら、該プラント内にガスを流して前記装置材料の硝酸塩による応力腐食割れの発生寿命や応力腐食割れ損傷度合いを診断する炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法において、
前記プラントの前記各モードの起動停止回数と前記各モードでの湿潤時間及び前記各モードでの排ガス中の窒素酸化物濃度を求め、全湿潤時間中における蓄積硝酸塩の濃度を算定し、該算定された蓄積硝酸塩の濃度が予め決められた応力腐食割れが起こり得る発生限界硝酸塩濃度に達するまでの運転期間を算出して損傷度を評価することを特徴とする炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法。 - 蓄積硝酸塩濃度を湿潤時間、排ガス中の窒素酸化物濃度、及び吸収反応係数Aの積で算出し、蓄積硝酸塩濃度が所定の値以上に達した時間を硝酸塩応力腐食割れ損傷寿命とすることを特徴とする請求項1記載の炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法。
- 縦軸に装置の損傷の起こりやすさ、横軸に装置の配管の損傷が生じた場合の影響度合いをとってリスクを評価するRBM(リスクベースメンテナンス)法を用いる炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷リスクベース診断法において、
縦軸に請求項1の方法で算出した炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷度から損傷の起こりやすさ指数(DPI)をとり、
横軸に得られたプラント停止期間、発電出力、売電量、補償費、補修費、労災費、環境対策費及び二次被害対策費を含めた項目の係数と入力値の積の和からなる炭素鋼及び低合金鋼材料の応力腐食割れ損傷による影響度合(CF)をとって、
4×4又は5×5のますに分けて得られる、前記損傷の起こりやすさ指数(DPI)と損傷による影響度合(CF)の積の大小でリスクを評価する炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷リスクベース診断法。 - 炭素鋼及び低合金鋼を装置材料とするプラントをコールド、ワーム又はホット起動モードで起動停止を繰り返しながら、該プラント内にガスを流して前記装置材料の硝酸塩による応力腐食割れの発生寿命や応力腐食割れ損傷度合いを診断する炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法において、
同類の環境での応力腐食割れ発生時間のワイブル型累積ハザード式(2)
ln(ln(1/(1−F(t))=m・ln(t)−m・ln(n) (2)
ここで、F(t):ワイブル分布関数(=1−e−(t/n)^m)、
m:形状パラメータ、
n:尺度パラメータ、
t:硝酸塩応力腐食割れ発生時間である。
の形状パラメータmを用いて、当該プラントにおける装置材料の初期応力腐食割れ発生時間から尺度パラメータnを求め、今後の装置材料の応力腐食割れ発生時間を算定することを特徴とする炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法。 - 硝酸塩による応力腐食割れ発生時間のワイブル型累積ハザード式での尺度パラメータnの排ガス中の窒素酸化物濃度依存性を求め、排ガス中の窒素酸化物濃度に応じた応力腐食割れ発生時間を算定することを特徴とする請求項4記載の炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷診断法。
- 縦軸に装置の損傷の起こりやすさ、横軸に装置の配管の損傷が生じた場合の影響度合いをとってリスクを評価するRBM(リスクベースメンテナンス)法を用いる炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷リスクベース診断法において、
縦軸に請求項4の方法で算出した炭素鋼及び低合金鋼材料の応力腐食割れ発生時間からから損傷の起こりやすさ指数(DPI)をとり、
横軸に得られたプラント停止期間、発電出力、売電量、補償費、補修費、労災費、環境対策費及び二次被害対策費を含めた項目の係数と入力値の積の和からなる炭素鋼及び低合金鋼材料の応力腐食割れ損傷による影響度合(CF)をとって、
4×4又は5×5のますに分けて得られる、前記損傷の起こりやすさ指数(DPI)と損傷による影響度合(CF)の積の大小でリスクを評価する炭素鋼及び低合金鋼材料の硝酸塩応力腐食割れ損傷リスクベース診断法。
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