JP2013117459A

JP2013117459A - 配管の損傷検知方法

Info

Publication number: JP2013117459A
Application number: JP2011265516A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Tochigi; 邦裕都知木; Akiyoshi Otoyo; 晃祥大豊; Hirosuke Iwamoto; 浩祐岩本; Tomoki Sakurai; 朋樹桜井; Akihito Otani; 章仁大谷
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-13

Abstract

【課題】非破壊検査や硬さ計測と比較して極めて低いコストで、短時間に損傷評価することができ、且つ省エネルギの観点からも有効となる配管の損傷検知方法を提供する。
【解決手段】構造解析により損傷が予想される配管の管継手としてのエルボ１の表面部位に歪検知手段２を貼り付けると共に、該歪検知手段２に対し検査必要時にのみ導通チェックを実施することにより、前記エルボ１の損傷の有無を検知する導通チェック手段３を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管の損傷検知方法に関するものである。

一般に、各種プラントにおいては、配管途中にエルボ等の管継手が多数設けられている。

従来、前記配管の健全性を評価する手法としては、例えば、超音波探傷検査をはじめとする非破壊検査によって配管の亀裂進展や板厚の減肉を検出する方法、或いは配管の表面の硬さ計測を行うことによってその塑性歪を確認する方法がある。

尚、配管の損傷検知と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１があり、これは、歪ゲージを配管途中のエルボ等の管継手に貼り付けるようにしたものである。

特開昭６１−１７８６４０号公報

しかしながら、前述の如き非破壊検査や硬さ計測は、配管途中の管継手一箇所の検査につき多くの手間と時間を必要とするため、そのコストが問題となっており、特に原子力発電プラントに適用した場合、地震発生後の健全性評価において、運転を停止して手間と時間のかかる検査を実施しなければならず、プラントの運転停止による損害も大きくなるという欠点を有していた。

又、特許文献１に記載のものは、歪ゲージを配管途中のエルボ等の管継手に貼り付けて、常時、通電を行うものであり、省エネルギの観点から改善の余地が残されていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、非破壊検査や硬さ計測と比較して極めて低いコストで、短時間に損傷評価することができ、且つ省エネルギの観点からも有効となる配管の損傷検知方法を提供しようとするものである。

本発明は、配管の表面部位に歪検知手段を配置し、該歪検知手段に対し検査必要時にのみ導通チェックを実施することにより、前記配管の損傷の有無を検知することを特徴とする配管の損傷検知方法にかかるものである。

前記管継手の損傷検知方法においては、前記歪検知手段を、前記配管の歪により破断するよう疲労強度を段階的に変化させた複数の導電体で構成することができる。

この場合、前記導電体として金属箔を用い、該疲労強度を段階的に変化させた複数の金属箔を配管に対しその歪に応じて破断するよう貼り付け、該各金属箔の両端部で且つ配管歪に応じて破断すると予想される分断片の各端部に対し導通チェック時に通電を行い、予め各金属箔が破断する疲労強度を確認しておくことで、通電が遮断される金属箔に基づき、損傷の程度を段階的に把握することが好ましい。

又、前記管継手の損傷検知方法においては、前記歪検知手段が配置される配管の表面部位は構造解析により損傷が予想される部位であるようにすることが有効となる。

更に、前記管継手の損傷検知方法においては、前記歪検知手段を配管の管継手の表面部位に配置することもできる。

本発明の配管の損傷検知方法によれば、非破壊検査や硬さ計測と比較して極めて低いコストで、短時間に損傷評価することができ、且つ省エネルギの観点からも有効となるという優れた効果を奏し得る。

本発明の配管の損傷検知方法の第一実施例を示す側面図である。本発明の配管の損傷検知方法の第一実施例における金属箔を示す拡大図である。本発明の配管の損傷検知方法の第一実施例における管継手を示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面相当図であり、（ａ）は管継手の周方向の塑性歪を検知するための金属箔を貼り付ける位置を示す図、（ｂ）は管継手の管軸方向の塑性歪を検知するための金属箔を貼り付ける位置を示す図である。本発明の配管の損傷検知方法の第二実施例における歪ゲージを示す図であって、（ａ）は歪ゲージの平面図、（ｂ）は歪ゲージの断面図である。本発明の配管の損傷検知方法の第三実施例を示す側面図であって、（ａ）は管継手の周方向の塑性歪を検知するために貼り付けた導電性ラインを示す図、（ｂ）は管継手の管軸方向の塑性歪を検知するために貼り付けた導電性ラインを示す図、（ｃ）は管継手の周方向の塑性歪を検知するために巻き付けた導電性ラインを示す図、（ｄ）は管継手の周方向及び管軸方向の塑性歪を検知するために貼り付けた導電性ラインを示す図である。本発明の配管の損傷検知方法の参考例を示す図であって、（ａ）は液体を内包した袋を管継手に巻いた例の側面図、（ｂ）は液体を内包し且つ歪方向と直角方向へミシン目を入れた袋を管継手に貼り付けた例の側面図、（ｃ）は液体を内包したカプセルを管継手に取り付けた例の側面図である。（ａ）は配管の管継手としてのティーを示す側面図、（ｂ）は配管の管継手としてのレデューサを示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の配管の損傷検知方法の第一実施例であって、構造解析により損傷が予想される配管の管継手としてのエルボ１の表面部位に歪検知手段２を配置すると共に、該歪検知手段２に対し検査必要時にのみ導通チェックを実施することにより、前記エルボ１の損傷の有無を検知する導通チェック手段３を設けたものである。

本第一実施例の場合、前記歪検知手段２は、図２に示す如く、前記エルボ１の歪（配管歪）により破断するよう疲労強度を段階的に変化させた複数の導電体である金属箔４によって構成してある。該金属箔４は、矩形形状を有し、その長手方向中間部にそれぞれ長さ（切込み深さ）を変えた切欠部４ａを形成してある。そして、配管の管継手がエルボ１の場合、変形に関しては、その周方向歪又は管軸方向歪が支配的であり、該周方向歪が最大となる位置は、エルボ１の中央部断面において、図３（ａ）に示す如く、９０°と２７０°の位置となるため、該９０°と２７０°の位置に、周方向と直角方向に切欠部４ａが延びて破断しやすくなるよう金属箔４を貼り付けてある（図１参照）。一方、前記管軸方向歪が顕著となる位置は、エルボ１の中央部断面において、図３（ｂ）に示す如く、０°と１８０°の位置となるため、該０°と１８０°の位置に、管軸方向と直角方向に切欠部４ａが延びて破断しやすくなるよう金属箔４を貼り付けてある（図１参照）。尚、前記エルボ１に減肉がある場合、中央部から下流方向位置に最大塑性歪発生位置がずれるため、前記金属箔４を貼り付ける位置を下流側へずらすようにすれば良い。又、前記切欠部４ａの長さを変えた金属箔４を用いる代わりに、厚さや材料を変えて疲労強度を段階的に変化させた複数の金属箔４を使用しても良いことは言うまでもない。

前記導通チェック手段３は、前記各金属箔４の両端部で且つエルボ１の歪（配管歪）に応じて破断すると予想される分断片４ｂ，４ｃ（図２参照）の各端部に対し接続されるリード線５と、該リード線５に対し導通チェック時に通電を行い、予め各金属箔４が破断する疲労強度を確認しておくことで、通電が遮断される金属箔４に基づき、損傷の程度を段階的に把握する制御器６とによって構成してある。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

先ず、構造解析により損傷が予想される配管の管継手としてのエルボ１の表面部位に歪検知手段２の金属箔４を貼り付けておく。

ここで、前記金属箔４の長手方向中間部にはそれぞれ長さ（切込み深さ）を変えた切欠部４ａを形成し且つ予め各金属箔４が破断する疲労強度を確認してあり、更に、エルボ１の中央部断面において、図３（ａ）に示す如く、９０°と２７０°の位置に、周方向と直角方向に切欠部４ａが延びて破断しやすくなるよう金属箔４を貼り付けると共に、前記エルボ１の中央部断面において、図３（ｂ）に示す如く、０°と１８０°の位置に、管軸方向と直角方向に切欠部４ａが延びて破断しやすくなるよう金属箔４を貼り付けてある。

そして、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けると、金属箔４が繰り返し変形により損傷して破断し分断片４ｂ，４ｃ（図２参照）となるため、導通チェック手段３の制御器６にてリード線５に対し地震発生後等の導通チェック時に通電を行い、どの長さのものまで破断したかを通電が遮断される金属箔４に基づいて確認することにより、その損傷レベルが把握される。

尚、図１に示すエルボ１が複数ある場合に、同じ長さの切欠部４ａが形成された金属箔４をリード線５により直列に接続して制御器６につなぐようにすれば、一度に複数のエルボ１の損傷チェックを行うことも可能となる。

この結果、配管の管継手一箇所の検査につき多くの手間と時間を必要とする従来の非破壊検査や硬さ計測に比べ、特に原子力発電プラントに適用した場合、地震発生後の健全性評価において、運転を停止して手間と時間をあまりかけずに効率良く検査を実施でき、プラントの運転停止による損害も最小限に抑えることが可能となる。

又、特許文献１に記載のもののように、歪ゲージをエルボ等の管継手に貼り付けて、常時、通電を行うものとは異なり、歪検知手段２の金属箔４に対し検査必要時にのみ通電を行って導通チェックを実施するため、無駄な電力を消費しなくて済み、省エネルギ化が可能となる。

こうして、非破壊検査や硬さ計測と比較して極めて低いコストで、短時間に損傷評価することができ、且つ省エネルギの観点からも有効となる。

図４は本発明の配管の損傷検知方法の第二実施例であって、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１〜図３に示すものと同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、前記歪検知手段２としての金属箔４に代え、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す如く、歪ゲージ７を用いるようにした点にある。

前記歪ゲージ７は、裏面側に接着面７ａが形成されたベース材７ｂの表面に、ジクザグ状の金属箔パターンからなる歪受感部７ｃを配置し、該歪受感部７ｃにリード線５をはんだ７ｄにて接続すると共に、前記ベース材７ｂの表面をラミネートフィルム７ｅでコーティングしたものであり、測定レンジが異なって破断する疲労強度の異なる歪ゲージ７を複数、図１の第一実施例の金属箔４と同様に配管のエルボ１に貼り付けることができる。

本第二実施例においては、先ず、構造解析により損傷が予想される配管の管継手としてのエルボ１の表面部位に歪検知手段２の歪ゲージ７を貼り付けておく。

ここで、予め各歪ゲージ７が破断する疲労強度を確認してあり、更に、エルボ１の中央部断面において、図３（ａ）に示す如く、９０°と２７０°の位置に、周方向と直角方向に歪受感部７ｃが延びて破断しやすくなるよう歪ゲージ７を貼り付けると共に、前記エルボ１の中央部断面において、図３（ｂ）に示す如く、０°と１８０°の位置に、管軸方向と直角方向に歪受感部７ｃが延びて破断しやすくなるよう歪ゲージ７を貼り付けてある。

そして、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けると、歪ゲージ７が繰り返し変形により損傷して破断するため、導通チェック手段３の制御器６（図１参照）にてリード線５に対し地震発生後等の導通チェック時に通電を行い、どの測定レンジのものまで破断したかを通電が遮断される歪ゲージ７に基づいて確認することにより、その損傷レベルが把握される。

この結果、第一実施例の場合と同様、配管の管継手一箇所の検査につき多くの手間と時間を必要とする従来の非破壊検査や硬さ計測に比べ、特に原子力発電プラントに適用した場合、地震発生後の健全性評価において、運転を停止して手間と時間をあまりかけずに効率良く検査を実施でき、プラントの運転停止による損害も最小限に抑えることが可能となり、又、特許文献１に記載のもののように、歪ゲージをエルボ等の管継手に貼り付けて、常時、通電を行うものとは異なり、歪検知手段２の歪ゲージ７に対し検査必要時にのみ通電を行って導通チェックを実施するため、無駄な電力を消費しなくて済み、省エネルギ化が可能となる。

こうして、第二実施例においても、第一実施例と同様、非破壊検査や硬さ計測と比較して極めて低いコストで、短時間に損傷評価することができ、且つ省エネルギの観点からも有効となる。

尚、第二実施例の場合、前記歪ゲージ７の代わりに光ファイバ型の歪センサを用いることも可能となる。

図５は本発明の配管の損傷検知方法の第三実施例であって、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１〜図３に示すものと同様であるが、本第三実施例の特徴とするところは、前記歪検知手段２としての金属箔４に代え、図５に示す如く、配管のエルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けた際に切断される導電性ライン８を用いるようにした点にある。

本第三実施例の場合、前記導電性ライン８は、例えば、図５（ａ）に示す如く、配管の管継手としてのエルボ１の周方向に沿うようジクザグ状に貼り付けたり、図５（ｂ）に示す如く、配管の管継手としてのエルボ１の管軸方向に沿うようジクザグ状に貼り付けたり、図５（ｃ）に示す如く、配管の管継手としてのエルボ１の外周に巻き付けたり、或いは、図５（ｄ）に示す如く、配管の管継手としてのエルボ１の周方向及び管軸方向に沿うようジクザグ状に貼り付けたりすることができる。尚、線径が異なって切断する疲労強度の異なる導電性ライン８を複数、図１の第一実施例の金属箔４と同様にエルボ１に貼り付けることもできる。

本第三実施例においては、先ず、構造解析により損傷が予想される配管の管継手としてのエルボ１の表面部位に歪検知手段２の導電性ライン８を、図５（ａ）、図５（ｂ）又は図５（ｄ）の如く、貼り付けるか、或いは図５（ｃ）の如く、巻き付けておく。

ここで、予め各導電性ライン８が切断する疲労強度を確認してある。

そして、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けると、導電性ライン８が繰り返し変形により損傷して切断するため、導通チェック手段３の制御器６（図１参照）にてリード線５に対し地震発生後等の導通チェック時に通電を行い、どの線径のものまで切断したかを通電が遮断される導電性ライン８に基づいて確認することにより、その損傷レベルが把握される。

この結果、第一実施例の場合と同様、配管の管継手一箇所の検査につき多くの手間と時間を必要とする従来の非破壊検査や硬さ計測に比べ、特に原子力発電プラントに適用した場合、地震発生後の健全性評価において、運転を停止して手間と時間をあまりかけずに効率良く検査を実施でき、プラントの運転停止による損害も最小限に抑えることが可能となり、又、特許文献１に記載のもののように、歪ゲージをエルボ等の管継手に貼り付けて、常時、通電を行うものとは異なり、歪検知手段２の導電性ライン８に対し検査必要時にのみ通電を行って導通チェックを実施するため、無駄な電力を消費しなくて済み、省エネルギ化が可能となる。

こうして、第三実施例においても、第一実施例及び第二実施例と同様、非破壊検査や硬さ計測と比較して極めて低いコストで、短時間に損傷評価することができ、且つ省エネルギの観点からも有効となる。

図６は本発明の配管の損傷検知方法の参考例であって、図６（ａ）は、液体を内包した袋９を配管の管継手としてのエルボ１に巻いた参考例、図６（ｂ）は、液体を内包し且つ歪方向と直角方向へミシン目１０ａを入れた袋１０を配管の管継手としてのエルボ１に貼り付けた参考例、図６（ｃ）は、液体を内包したカプセル１１をワイヤ或いはバンド等の固定具１２により配管の管継手としてのエルボ１に取り付けた参考例である。

図６（ａ）に示す参考例では、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けると、液体を内包した袋９が繰り返し変形により破れ、液体が漏出するため、通電を行わなくても、エルボ１の損傷が検知される。

図６（ｂ）に示す参考例では、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けると、液体を内包し且つ歪方向と直角方向へミシン目１０ａを入れた袋１０が繰り返し変形により破れ、液体が漏出するため、通電を行わなくても、エルボ１の損傷が検知され、しかも、ミシン目１０ａにより袋１０の疲労強度を調整し検出レベルを調整することも可能となる。尚、前記ミシン目１０ａはあくまでも袋１０の破れやすさを調整するものであって、該袋１０が破れない限り、ミシン目１０ａから液体は漏れないようになっている。

図６（ｃ）に示す参考例では、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けると、液体を内包したカプセル１１が繰り返し変形により開き、液体が漏出するため、通電を行わなくても、エルボ１の損傷レベルが検知される。

因みに、前記袋９、袋１０、カプセル１１の中身は液体でなく匂い検出が容易な気体であっても良い。

又、前記構造解析により損傷が予想される配管の管継手としてのエルボ１の表面部位に色付きのテープを貼っておき、地震の発生等によって前記エルボ１が損傷を受ける程度の歪を受けた際に、前記テープが伸展し、色が変化することでエルボ１の損傷を判断しても良い。

一方、上述の各例においては、前記配管の管継手としてエルボ１を挙げているが、エルボ１に限らず、例えば、図７（ａ）に示す如く、ティー１３のクロス部における表と裏の二箇所に歪検知手段２としての金属箔４を貼り付けたり、或いは図７（ｂ）に示す如く、レデューサ１４の縮径部における複数箇所に歪検知手段２としての金属箔４を貼り付けたりすることも可能である。又、配管の管継手に限らず、配管自体の損傷を検知するために配管の直管部に歪検知手段２を配置することも可能である。

尚、本発明の配管の損傷検知方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１エルボ（管継手）
２歪検知手段
３導通チェック手段
４金属箔（導電体）
４ａ切欠部
４ｂ分断片
４ｃ分断片
５リード線
６制御器
７歪ゲージ（導電体）
８導電性ライン（導電体）
１３ティー（管継手）
１４レデューサ（管継手）

Claims

配管の表面部位に歪検知手段を配置し、該歪検知手段に対し検査必要時にのみ導通チェックを実施することにより、前記配管の損傷の有無を検知することを特徴とする配管の損傷検知方法。
前記歪検知手段を、前記配管の歪により破断するよう疲労強度を段階的に変化させた複数の導電体で構成した請求項１記載の配管の損傷検知方法。
前記導電体として金属箔を用い、該疲労強度を段階的に変化させた複数の金属箔を配管に対しその歪に応じて破断するよう貼り付け、該各金属箔の両端部で且つ配管歪に応じて破断すると予想される分断片の各端部に対し導通チェック時に通電を行い、予め各金属箔が破断する疲労強度を確認しておくことで、通電が遮断される金属箔に基づき、損傷の程度を段階的に把握するようにした請求項２記載の配管の損傷検知方法。
前記歪検知手段が配置される配管の表面部位は構造解析により損傷が予想される部位である請求項１〜３のいずれか一つに記載の配管の損傷検知方法。
前記歪検知手段を配管の管継手の表面部位に配置するようにした請求項１〜４のいずれか一つに記載の配管の損傷検知方法。