JP2013044600A - 導電材料製構造物におけるきずの深さ推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複雑形状を呈するきずについて、複数のきずの位置を特定し、該特定された各きずについて、複数の測定用端子2を格子状に配置するとともに、健全部にも測定用端子を配置し参照測定用端子対とし、さらに、それらを挟んで設けられた一対の電極11を介して電流を流し、複数の測定端子対に生じる電位差を測定し、参照測定用端子対に生じる電位差を基準として各測定端子対の電位差変化率を算出し、その最大の電位差変化率を各きずの電位差変化率とする。そして、各きずの電位差変化率からそのきずの深さを推定し、その中から、監視を必要とするきずを選定し、構造物の操業時に電位差法で電位差を測定しながら、マスターカーブを利用してきず深さの進展度合を監視し、補修の要否を検討する。
【選択図】図6
Description
なお、本発明で対象とする「複雑形状を呈するきず」は、上記した「蜘蛛の巣状」あるいは「樹枝状」のようなきず、あるいは、凹凸が激しい腐食など、に限定されるものではなく、破壊試験を行ってはじめてその深さを特定できるきず、あるいは、内部観察を行ってはじめて特定できるきずを言うものとする。
(1)導電材料製構造物に発生する複雑形状を呈するきずの電位差法を用いたきず深さ推定方法であって、
前記導電材料製構造物の前記複雑形状を呈するきずが複数発生した領域を被測定領域とし、該きずの位置を特定し、該特定された各きずの近傍にそれぞれ、複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離間して格子状に配置するとともに、該導電材料製構造物の欠陥が発生しない健全部表面に複数の参照電位差測定用端子を所定の間隔で離間して配置し、さらに、前記複数の電位差測定用端子および前記複数の参照電位差測定用端子を挟んで少なくとも一対の電極を設ける第一の工程と、
前記一対の電極を介して、前記被測定領域表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子のうちの二つを一対として形成される複数の電位差測定端子対について、該複数の測定端子対に生じる電位差を、前記複数の参照電位差測定用端子間に生じる電位差とともに測定し、前記複数の電位差測定端子対の電位差変化率を算出し、そのうちの最大の電位差変化率を当該きずの電位差変化率とする第二の工程と、
前記電位差変化率を求めたきずのうち、高い電位差変化率を示した複数のきずについて、該きずの深さを実測する第三の工程と、
前記深さを実測された複数のきずについて、得られたきずの深さと得られた電位差変化率との相関関係を求め、マスターカーブを作成する第四の工程と、
前記第二の工程で電位差変化率を求めた各きずについて、前記マスターカーブを利用して、前記電位差変化率からそのきずの深さを推定する第五の工程と、
前記推定されたきずの深さから、監視を必要とするきずを選定する第六の工程と、
選定された前記監視を必要とするきずについて、該きずが監視可能な領域を被測定領域として、該領域に、複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離間して格子状に配置するとともに、前記導電材料製構造物の欠陥が発生しない健全部表面に複数の参照電位差測定用端子を所定の間隔で離間して配置し、さらに、前記複数の電位差測定用端子および前記複数の参照電位差測定用端子を挟んで少なくとも一対の電極を設ける第七の工程と、
該第七の工程終了後、
前記一対の電極を介して、前記被測定領域表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子のうちの二つを一対として形成される複数の測定端子対について、該複数の測定端子対に生じる電位差を前記複数の参照電位差測定用端子間に生じる電位差とともに、間歇的または連続的に測定し、当該きずについての電位差変化率を算出する第八の工程と、
算出された前記当該きずについての電位差変化率から、前記マスターカーブを利用して、当該きずの深さを推定する第九の工程と、
前記推定された当該きずの深さときずの進展速度とに基づいて、許容可能な限界きず深さに到達するまでの時間を余寿命として推定し、補修の必要性について判定する第十の工程と、
を順次行うことを特徴とする、導電材料製構造物における複雑形状を呈するきずのきず深さ推定方法。
(3)(1)または(2)において、前記電流が、直流または直流パルスであることを特徴とする導電材料製構造物における複雑形状を呈するきずのきず深さ推定方法。
本発明で、きずの発生・進展に伴うきず深さの推定、監視用として使用する装置は、とくに限定する必要はないが、図3に示すように、電源1と、電源1から被測定領域Wに電流を印加するための少なくとも一対の電極11,11と、さらには印加方向が異なる一対の電極12,12と、複数の電位差測定用端子2と、電位差測定手段3と、演算手段4と、データ保存手段5と、を有する装置とすることが好ましい。
第一の工程では、まず、定期点検など、好ましくは、プラントの操業が一時停止している期間に、複雑形状のきずが発生した導電材料製構造物のきず発生領域を被測定領域とし、該被測定領域で、浸透探傷法等できずの発生位置を特定し、そして、位置を特定されたきず(複数)の周辺に測定端子等を配設する。
なお、電位差測定用端子2は、被測定領域表面に、ばね等を利用した押圧により被測定領域表面に十分に接触させて配設する方式の端子とすることが好ましいが、これに限定されない。圧接、溶接、圧着、接着等の接合手段で、接合し、配設してもよい。なお、接合は、接触抵抗が変化しない方法であればよく、とくに限定されない。
第二の工程では、第一の工程で配設された一対の電極11,11または12,12を介して、被測定領域表面に電流を供給しながら、複数の電位差測定用端子2a,2b‥のうちの二つを一対として形成される複数の測定端子対について、該複数の測定端子対に生じる電位差Aiを、複数の参照電位差測定用端子間(参照電位差測定端子対)に生じる電位差Biとともに測定し、複数の電位差測定端子対について、健全部の電位差を基準にした電位差変化率ΔVをそれぞれ算出する。ここで使用する電位差変化率ΔVは、次(1)式
ΔV=((Ai/Bi)−1)×100 ‥‥(1)
で定義される。
なお、1対の電極11,11または12,12には、電流供給用電源が配線され、電源1から電流が供給可能とされる。なお、電位差測定領域と参照電位差測定領域とが、電気的に直列となるように電極11,11または12,12を配置することは言うまでもない。本発明では印加する電流は、直流或いは直流パルス電流とすることが好ましい。印加する電流は、被測定領域で電位差が測定可能であれば、その値は特に限定されない。
第三の工程では、第二の工程で得られた各きずの電位差変化率のうち、高い電位差変化率を示した複数のきずについて、破壊試験、好ましくは研磨を行い、破壊的にきずの深さをそれぞれ実測する。研磨以外にきずの深さを測定する方法はいくつかあるが、精度よくきず深さを実測することができる、研磨を用いるのが最も好ましい。なお、きず深さを実測することは、電位差変化率との相関関係を確かなものとするうえで有効である。最大電位差変化率を示した測定端子対に挟まれる区間あるいは囲まれる領域できず深さが最大となっていると推定して、当該箇所で、表面から肉厚方向にきず指示模様が消えるまで研磨し、当該きずの深さ(最大深さ)を実測する。
第四の工程では、深さを実測した複数のきずについて、電位差変化率ときずの深さ(実測値)との相関関係を求め、その相関関係に基づき、推定きず深さを電位差変化率から推定する関係式として、マスターカーブを作成する。
マスターカーブは、実測したきず深さと当該きずについての電位差変化率との関係から、単位きず深さ当たりの電位差変化率a(%/mm)を算出し、次(2)式
推定きず深さ={(電位差変化率)/a}×b ‥‥(2)
ここで、a:単位きず深さ当たりの電位差変化率(%/mm)、
b:基準肉厚に対する肉厚変動補正係数(測定部肉厚/基準肉厚)
で表されることになる。なお、マスターカーブは、電流印加方向が異なったり、あるいは対象とする導電材料製構造物が異なれば、別のマスターカーブとなるため、別途、測定して決定しておく必要があることは言うまでもない。また、得られた電位差変化率に対しては、基準肉厚に対する当該電位差変化率が得られた箇所の肉厚の違いを補正係数bで補正しておく必要がある。さらに、きず深さを実測し同時に電位差変化率を求めることを複数の複雑形状を呈するきずについて実施し、マスターカーブの妥当性を検証することにより、精度を高めておくことが好ましい。
第五の工程では、第二の工程で電位差変化率を測定した各きずについて、第四の工程で作成したマスターカーブを利用して、各きずの電位差変化率からそのきずの深さを推定する。
ついで、第六の工程を行う。
すなわち、第七の工程では、監視を必要とするきずの近傍で監視が可能な領域に、複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離間して格子状に配置するとともに、該導電材料製構造物の欠陥が発生しない健全部表面に複数の参照電位差測定用端子を所定の間隔で離間して配置し、さらに、前記複数の電位差測定用端子および前記複数の参照電位差測定用端子を挟んで一対の電極を設ける。なお、複数の電位差測定端子は、作業上、構造物外面側とすることが好ましいが、外面側に設置できない場合には、きずが存在する側(構造物内面側)に設置しても、何ら問題はない。
第八の工程では、第七の工程で設置した一対の電極を介して、被測定領域表面に電流を供給しながら、複数の電位差測定用端子のうちの二つを一対として形成される複数の測定端子対について、複数の電位差測定端子対に生じる電位差を、間歇的または連続的に測定する。そして、同時に測定される複数の参照電位差測定用端子間に生じる電位差を基準として、当該きずについての電位差変化率を算出する。
なお、操業前にきずが認められない領域に、複数の電位差測定用端子を配置しておけば、操業中(あるいは操業後)に得られた電位差変化率から、きずの発生がいつ生じたか、を精度よく判定できる。また、操業前にきずが存在する領域に設置した複数の電位差測定用端子間の電位差の変化から、そのきずの進展状況が容易に把握できる。
第九の工程では、マスターカーブを利用して、電位差測定により得られた電位差変化率から、各測定端子対における推定きず深さをもとめ、測定時刻ごとの被測定領域内の推定きず深さ分布として図示することができる。その一例を図4に示す。図面内で濃い色調で表示された箇所にきずが存在または発生していることになる。このような推定きず深さ分布を測定時刻ごとに作成すれば、被測定領域での推定きず深さの変化状況が明瞭となり、きずの進展状況をより明確に把握することができる。
第十の工程では、第九の工程で得られた推定きず深さに基づいて、寿命に到達するまでの時間、すなわち、許容可能な限界深さ(寿命深さ)に到達するまでの時間を余寿命として推定する。例えば、次回の操業中に寿命深さに到達するきずがあれば、補修または更新を行う必要がある。推定きず深さが浅く、次回の操業が終了するまでは、きずの進展は少なく、寿命深さに到達することがないと確信できれば、補修の必要性なしと判定する。なお、余寿命の推定は、きず深さが明確であれば、例えば、きずの進展速度から推定することができる。また、補修、更新を行う場合、研磨等の破壊試験を行ってきず深さを実測しておくことが重要で、マスターカーブの精度向上につながる。
直流電位差計を使用して、上記した複数の電位差測定端子のうちの二つを一対として電位差測定端子対とし、各電位差測定端子対の電位差Aiを測定した。
ΔV=((Ai/Bi)−1)×100 ‥‥(1)
を用いて算出した(第二の工程)。
特定された7個のきずすべてについて、同様に電位差変化率を得た。
測定された最大きず深さは、きずNo.Aで1.9mm、きずNo.Bで3.1mmであった。一方、表1に示す電位差変化率の最大値は、きずNo.Aで10.1%、きずNo.Bで14.2%であり、これらの結果から、きず深さ1mm当たりの電位差変化率は4.88%となり、なお、基準肉厚:16.8mmであった。これらの結果から、配管長手方向を電流印加方向とした場合の推定きず深さは、肉厚の違いによる電位差変化率に対する補正を加えると、
推定きず深さ(mm)={(電位差変化率)/4.88}×(肉厚/16.8)
となる。この式をマスターカーブと利用する。(第四の工程)
ついで、上記したマスターカーブを利用して、きず深さを実測したNo.A,No.B以外のきずについて、きず深さを推定した(第五の工程)。
選定された監視を必要とするきず(きずNo. F)について、電位差測定のための、測定端子、電極を配設した(第七の工程)。
第七の工程では、選定されたきずが存在する領域に、図6に示すように、格子状に複数の電位差測定用端子(No.1〜25:計25個)設置し、被測定領域Wを形成した。各格子間の間隔は20mmとした。そして、被測定領域Wに電流を印加するために、被測定領域Wの周辺に一対の電極11、11を設置した。なお、電流印加方向は配管の周方向とした。印加する電流は直流パルスとした。電位差測定手段としては、直流電位差計を使用して、複数の電位差測定端子のうちの二つを一対として測定端子対とし、各測定端子対の電位差Aiを、間歇的に測定した。
FC=(Ai/As−1)×100
を算出した(第八の工程)。
得られた推定きず進展深さの分布を、被測定領域について、図7に示す。図面の色調で推定きず進展深さの大きさを表示している。図7から、測定開始時に比較して、0.06mmほどきずが進展している領域が確認された。本発明方法により、確実にきずの進展状況が検出できることがわかる。
11、12 電極
2 電位差測定用端子
3 電位差測定手段
4 演算手段
5 データ保存手段
Claims (4)
- 導電材料製構造物に発生する複雑形状を呈するきずの電位差法を用いたきず深さ推定方法であって、
前記導電材料製構造物の前記複雑形状を呈するきずが複数発生した領域を被測定領域とし、該きずの位置を特定し、該特定された各きずの近傍にそれぞれ、複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離間して格子状に配置するとともに、該導電材料製構造物の欠陥が発生しない健全部表面に複数の参照電位差測定用端子を所定の間隔で離間して配置し、さらに、前記複数の電位差測定用端子および前記複数の参照電位差測定用端子を挟んで少なくとも一対の電極を設ける第一の工程と、
前記一対の電極を介して、前記被測定領域表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子のうちの二つを一対として形成される複数の電位差測定端子対について、該複数の測定端子対に生じる電位差を、前記複数の参照電位差測定用端子間に生じる電位差とともに測定し、前記複数の電位差測定端子対の電位差変化率を算出し、そのうちの最大の電位差変化率を当該きずの電位差変化率とする第二の工程と、
前記電位差変化率を求めたきずのうち、高い電位差変化率を示した複数のきずについて、該きずの深さを実測する第三の工程と、
前記深さを実測された複数のきずについて、得られたきずの深さと得られた電位差変化率との相関関係を求め、マスターカーブを作成する第四の工程と、
前記第二の工程で電位差変化率を求めた各きずについて、前記マスターカーブを利用して、前記電位差変化率からそのきずの深さを推定する第五の工程と、
前記推定されたきずの深さから、監視を必要とするきずを選定する第六の工程と、
選定された前記監視を必要とするきずについて、該きずが監視可能な領域を被測定領域として、該領域に、複数の電位差測定用端子を所定の間隔で離間して格子状に配置するとともに、前記導電材料製構造物の欠陥が発生しない健全部表面に複数の参照電位差測定用端子を所定の間隔で離間して配置し、さらに、前記複数の電位差測定用端子および前記複数の参照電位差測定用端子を挟んで少なくとも一対の電極を設ける第七の工程と、
該第七の工程終了後、
前記一対の電極を介して、前記被測定領域表面に電流を供給しながら、前記複数の電位差測定用端子のうちの二つを一対として形成される複数の測定端子対について、該複数の測定端子対に生じる電位差を前記複数の参照電位差測定用端子間に生じる電位差とともに、間歇的または連続的に測定し、当該きずについての電位差変化率を算出する第八の工程と、
算出された前記当該きずについての電位差変化率から、前記マスターカーブを利用して、当該きずの深さを推定する第九の工程と、
前記推定された当該きずの深さときずの進展速度とに基づいて、許容可能な限界きず深さに到達するまでの時間を余寿命として推定し、補修の必要性について判定する第十の工程と、
を順次行うことを特徴とする、導電材料製構造物における複雑形状を呈するきずのきず深さ推定方法。 - 前記一対の電極に代えて、電流印加方向が異なる複数対の電極とすることを特徴とする請求項1に記載の導電材料製構造物における複雑形状を呈するきずのきず深さ推定方法。
- 前記電流が、直流または直流パルスであることを特徴とする請求項1または2に記載の導電材料製構造物における複雑形状を呈するきずのきず深さ推定方法。
- 前記第九の工程において、前記各測定端子対における前記推定されたきずの深さから、前記被測定領域における推定されたきずの深さの分布を作成し、きずの発生・進展状況を把握することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の導電材料製構造物における複雑形状を呈するきずのきず深さ推定方法。
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