JP2005283413A - Method and device for monitoring cracking of plant member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子力プラント、火力発電プラント等のプラントを構成する配管、容器等の部材(便宜上、プラント部材という)における応力腐食割れ(SCC)等のき裂をオンラインで監視するプラント部材のき裂監視方法および装置に関する。 The present invention relates to a crack in a plant member that monitors cracks such as stress corrosion cracking (SCC) in a member (such as a plant member for convenience) such as piping and containers constituting a plant such as a nuclear power plant and a thermal power plant online. The present invention relates to a monitoring method and apparatus.
原子力プラントで運転中に高温水にさらされる部位の材料には、耐食性のすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼が主に用いられている。プラント部材の溶接部において引張方向の残留応力が存在し、高温水と接するプラント部材の表面に加工硬化層が存在すると、応力腐食割れが発生する可能性があることが報告されている。原子力プラントでは年一回定期的に運転を停止し、高温水と接する再循環配管や炉内構造物の溶接部に対して応力腐食割れの発生有無を目視等により検査し、プラントの健全性を確認している。 Austenitic stainless steel with excellent corrosion resistance is mainly used as a material for parts exposed to high-temperature water during operation in a nuclear power plant. It has been reported that there is a possibility that stress corrosion cracking may occur when residual stress in the tensile direction exists in the welded part of the plant member and a work hardened layer exists on the surface of the plant member in contact with high-temperature water. Nuclear power plants are periodically shut down once a year, and the presence of stress corrosion cracks is visually inspected for welds of recirculation pipes and furnace structures that come into contact with high-temperature water to check the soundness of the plant. I have confirmed.
仮に応力腐食割れが発生し、補修対策が必要と判断された場合、早急に補修対策を行い、プラントを再稼動することが稼働率向上の点で重要である。このため、溶接部等に対して定期検査時のみならず、プラント運転中に応力腐食割れの発生を監視する技術のニーズが大きい。運転中に応力腐食割れの発生を検知すれば、補修対策が必要かどうかを検討し、補修対策が必要と判断された場合には次回定期検査までに当該部の補修工事を準備することにより、当該部を早急に補修することができる。 If stress corrosion cracking occurs and it is determined that repair measures are necessary, it is important to improve the operating rate by taking repair measures immediately and restarting the plant. For this reason, there is a great need for a technique for monitoring the occurrence of stress corrosion cracking during plant operation as well as during periodic inspection of welds and the like. If the occurrence of stress corrosion cracking is detected during operation, it will be examined whether repair measures are necessary, and if it is determined that repair measures are necessary, by preparing repair work for the relevant part by the next periodic inspection, The part can be repaired immediately.
プラントの水系配管の応力腐食割れを常時検知する方法はすでに提案されており、下記特許文献1に記載の腐食検知システムの様に、配管の腐食監視部に複数の参照電極を挿入し、監視部と参照電極との電位差を監視することにより腐食の発生を検知する方法がある。しかしこの方法は、配管内側の水中に参照電極とリード線を設置するとともに、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設ける必要がある。
本発明は、配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けたりすることなく、簡易な構成によってプラントの配管等の部材における応力腐食割れ等のき裂の発生もしくは進展をオンラインで監視することのできるプラント部材のき裂監視方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a simple structure for a member such as a pipe of a plant without installing a reference electrode, a lead wire or the like in the water inside the pipe or providing a pressure-resistant flange portion for taking out the lead wire to the outside of the pipe. It is an object of the present invention to provide a crack monitoring method and apparatus for plant members that can monitor on-line the occurrence or propagation of cracks such as stress corrosion cracking.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、プラント部材の表面に圧電性皮膜を設け、前記圧電性皮膜に生じる電圧変化を計測して運転中の前記プラント部材におけるき裂の発生もしくは進展を監視する方法とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is provided with a piezoelectric film on the surface of a plant member, and a voltage change occurring in the piezoelectric film is measured to generate cracks in the plant member during operation or A method of monitoring progress.
請求項2の発明は、前記圧電性皮膜の電圧変化をプラント運転中に電源とトランスミッターからなるテレメトリー部を介して外部に設置したレシーバーに送信する方法とする。
The invention of
請求項3の発明は、前記圧電性皮膜の電圧変化を電源と時計とメモリからなる記憶部にとりこみ、プラント停止期間中に前記記憶部に記憶されている電圧変化の情報を抽出してプラント運転中のき裂の発生もしくは進展を評価する方法とする。 According to a third aspect of the present invention, the voltage change of the piezoelectric film is taken into a storage unit including a power source, a clock, and a memory, and information on the voltage change stored in the storage unit is extracted during a plant stop period to operate the plant. It is a method for evaluating the occurrence or propagation of cracks in the inside.
請求項4の発明は、前記圧電性皮膜の電圧変化をコンデンサーにとりこみ、プラント停止期間中に前記コンデンサーに保存されている電圧変化の情報を抽出してプラント運転中のき裂の発生もしくは進展を評価する方法とする。 According to a fourth aspect of the present invention, a voltage change of the piezoelectric film is taken into a capacitor, information on the voltage change stored in the capacitor is extracted during a plant shutdown period, and cracks are generated or propagated during plant operation. It is a method to evaluate.
請求項5の発明は、プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、電源とトランスミッターを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられたテレメトリー部と、外部に設けられたレシーバーとを備えている構成とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric film provided on a surface of a plant member, an electrode provided on each of the plant member and the voltage film, a power source and a transmitter, and connected to the electrode. A telemetry unit provided on or near the surface of the member and a receiver provided outside are provided.
請求項6の発明は、プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、電源と時計とメモリを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられた記憶部とを備えている構成とする。 The invention of claim 6 includes a piezoelectric film provided on the surface of the plant member, electrodes provided on the plant member and the voltage film, a power source, a clock, and a memory, and is connected to the electrode. It is set as the structure provided with the memory | storage part provided in the surface or the vicinity of the said plant member.
請求項7の発明は、プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、ダウントランスと整流器とコンデンサを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられた蓄電回路とを備えている構成とする。
The invention of
請求項8の発明は、前記圧電性皮膜は、エポキシ樹脂中に炭素繊維複合強化プラスチック粉末を混合した材料、または、エポキシ樹脂中にチタン酸ジルコネート微粉末を混合した材料、または、圧電性高分子材料からなる構成とする。 The invention according to claim 8 is that the piezoelectric film is made of a material in which a carbon fiber composite reinforced plastic powder is mixed in an epoxy resin, a material in which a fine powder of zirconate titanate is mixed in an epoxy resin, or a piezoelectric polymer. The composition is made of material.
本発明によれば、配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けたりすることなく、簡易な構成によってプラントの配管等の部材における応力腐食割れ等のき裂の発生もしくは進展をオンラインで監視することのできるプラント部材のき裂監視方法および装置を提供することができる。 According to the present invention, without installing a reference electrode, a lead wire, or the like in the water inside the pipe, or providing a pressure-resistant flange portion for taking out the lead wire to the outside of the pipe, a simple structure such as a pipe of a plant can be used. It is possible to provide a plant member crack monitoring method and apparatus capable of monitoring on-line the occurrence or propagation of a crack such as stress corrosion cracking in a member.
以下、図面を参照して本発明の第1および第2の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本実施の形態に係るプラント部材のき裂監視方法および装置を示す図である。監視装置は、プラント部材1上に設けられた圧電性皮膜2、電極3、記憶部4およびテレメトリー部5と、プラント部材1から離れた場所あるいは安全な場所に設けられたレシーバー6から成る。
Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a plant member crack monitoring method and apparatus according to the present embodiment. The monitoring device includes a
配管等のプラント部材1の応力腐食割れが生じる可能性がある溶接部、曲げ加工部等の外面に圧電塗料を塗布して圧電性皮膜2を形成し、プラント部材1のひずみに対応して生じるプラント部材1と圧電性皮膜2の間の電位差を電極3を介して記憶部4に記録する。あるいは、テレメトリー部5に電位差情報を取り込む。
A
記憶部4には、時計7、電池8、メモリ9が内蔵されており、時間経過とともに変化する圧電性皮膜2からの電位差情報をメモリ9上に保存し、定期検査時にデータ収録装置にメモリ情報を吸い上げて、運転中の応力腐食割れの発生有無を評価する。このように、プラント運転中にリアルタイムで監視する必要のない部材については、プラント停止中にき裂の発生若しくは進展に関する情報を取得することができる。
The storage unit 4 includes a
テレメトリー部5は、電池15とトランスミッター10を内蔵し、圧電性皮膜2からの電位差情報を、運転中にレシーバー6まで無線送信する。テレメトリー部5を用いることによって、プラント運転中に応力腐食割れの発生もしくは進展をリアルタイムで監視することができる。
The telemetry unit 5 includes a
圧電性皮膜2としては、エポキシ樹脂中に炭素繊維複合強化プラスチック粉末を混合した材料、もしくはエポキシ樹脂中にチタン酸ジルコネート(PZT)微粉末を混合した材料を使用する。あるいはふっ化ビニリデン(PVDF)のような圧電性高分子材料を用いてもよい。
As the
以上に述べた構成をとることにより、配管等のプラント部材1の内面における応力腐食割れの発生もしくは進展に伴う配管等の外面のひずみに応じて圧電性皮膜2がひずみ、このひずみに応じて圧電性皮膜2に生じる電位差を電極3によって検出して、記憶部4もしくはテレメトリー部5を介してモニターすることができる。したがって、配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けることなく、配管等のプラント部材におけるき裂の発生・進展をプラント運転中に検出することができる。
By adopting the above-described configuration, the
(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、図1における記憶部4およびテレメトリー部5の代わりに蓄電回路11を圧電性皮膜2の近傍に設け、蓄電回路11内のダウントランス12およびダイオード13を介して圧電性皮膜2に生じた電位差を電荷としてコンデンサ14に蓄積する。この蓄電回路11は外部電源や電池が不用であるため、装置は簡素であり安価かつ信頼性が高い。プラント運転中あるいは定期検査中に、コンデンサー14に保存された電荷情報を定期的に計測することにより、応力腐食割れの発生あるいは進展の有無を検知することができる。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a power storage circuit 11 is provided in the vicinity of the
しがたって、本実施の形態によれば、原子力プラント等における部材に発生しうる応力腐食割れをオンラインでモニターすることができ、プラントの長寿命化や保全対策に有効であり、プラントの信頼性を向上させることができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to monitor stress corrosion cracking that may occur in members in a nuclear power plant or the like on-line, which is effective for extending the life of the plant and for maintenance measures. Can be improved.
1…プラント部材、2…圧電性皮膜、3…電極、4…記憶部、5…テレメトリー部、6…レシーバー、7…時計、8…電池、9…メモリ、10…トランスミッター、11…蓄電回路、12…ダウントランス、13…ダイオード、14…コンデンサ、15…電池。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plant member, 2 ... Piezoelectric membrane, 3 ... Electrode, 4 ... Memory | storage part, 5 ... Telemetry part, 6 ... Receiver, 7 ... Clock, 8 ... Battery, 9 ... Memory, 10 ... Transmitter, 11 ... Power storage circuit, 12 ... down transformer, 13 ... diode, 14 ... capacitor, 15 ... battery.
Claims (8)
The piezoelectric film is made of a material obtained by mixing a carbon fiber composite reinforced plastic powder in an epoxy resin, a material obtained by mixing a zirconate titanate powder in an epoxy resin, or a piezoelectric polymer material. A plant member crack monitoring apparatus according to any one of claims 5 to 7.
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JP2004099547A JP2005283413A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Method and device for monitoring cracking of plant member |
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Cited By (3)
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KR100750895B1 (en) | 2005-12-20 | 2007-08-22 | 삼성중공업 주식회사 | Method and apparatus for testing of stress corrosion cracking on aluminum-brass heating coil tube by local deforming technique |
JP2015087125A (en) * | 2013-10-28 | 2015-05-07 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Damage determination device and damage determination method |
CN112213361A (en) * | 2020-09-04 | 2021-01-12 | 国网浙江省电力有限公司丽水供电公司 | Device and method for monitoring corrosion and looseness of bolt of power transmission tower |
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- 2004-03-30 JP JP2004099547A patent/JP2005283413A/en active Pending
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