JP3553439B2 - 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
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Description
【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ＴＯＦＤ（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、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスの内部に取り付けられた一対の耐熱性の電流入出力電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付けると共に、前記電流入出力電極の間に位置して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に取り付けられた少なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付ける電極取付工程と、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、一対の前記亀裂用電位差計測電極が、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を挟むように、前記電極取付工程で前記保護ボックス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、他の対の前記亀裂用電位差計測電極が、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、前記電極取付工程で前記保護ボックス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保護ボックス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。
【００１４】
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】
第七番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から六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】
第八番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から七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。
【００１９】
一方、前述した課題を解決するための、第十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスと、前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設され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して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設されて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１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す交流電源と、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】
第十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十三番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十二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】
第十四番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十三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】
第十五番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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。
【００２７】
第十六番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十七番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十八番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十九番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から十八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】
第二十番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第二十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から二十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】
第二十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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：３０〜４０ｍｍ程度））の溶接部１００ａの内側に生じた亀裂１００ｂ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１２ａ〜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，１２ｂ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１２ａ，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１２ｇ，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、１０１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〜１２ｈ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２３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１２ｅ，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１００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１００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：３０〜４０ｍｍ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，１２ｂ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１００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１２ｅ，１２ｆ間の長さＷと電圧変化量との関係を亀裂１００ｂ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〜１２ｈ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１００ｂ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３１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，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，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１０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１００ｂ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１００ｂ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１００ｂ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，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。
【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。
【００７８】
ここで、亀裂１００ｂの開口量の変化量Δδ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１００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１００ｂ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３４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１０の内部に取り付けて高温厚肉配管１００の亀裂１００ｂ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、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスの内部に取り付けられた一対の耐熱性の電流入出力電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付けると共に、前記電流入出力電極の間に位置して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に取り付けられた少なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付ける電極取付工程と、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。また、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。
【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、一対の前記亀裂用電位差計測電極が、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を挟むように、前記電極取付工程で前記保護ボックス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、他の対の前記亀裂用電位差計測電極が、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、前記電極取付工程で前記保護ボックス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保護ボックス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。
【００９５】
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】
第七番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から六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】
第八番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から七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、第十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスと、前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設され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して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設されて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１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す交流電源と、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。また、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。
【０１０１】
第十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十三番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十二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】
第十四番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十三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】
第十五番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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。
【０１０８】
第十六番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十七番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十八番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十九番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から十八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】
第二十番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第二十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から二十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】
第二十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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
【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ＴＯＦＤ（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、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスの内部に取り付けられた一対の耐熱性の電流入出力電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付けると共に、前記電流入出力電極の間に位置して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に取り付けられた少なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付ける電極取付工程と、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、一対の前記亀裂用電位差計測電極が、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を挟むように、前記電極取付工程で前記保護ボックス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、他の対の前記亀裂用電位差計測電極が、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、前記電極取付工程で前記保護ボックス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保護ボックス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。
【００１４】
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】
第七番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から六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】
第八番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から七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。
【００１９】
一方、前述した課題を解決するための、第十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスと、前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設され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して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設されて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１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す交流電源と、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】
第十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十三番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十二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】
第十四番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十三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】
第十五番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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。
【００２７】
第十六番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十七番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十八番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十九番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から十八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】
第二十番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第二十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から二十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】
第二十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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：３０〜４０ｍｍ程度））の溶接部１００ａの内側に生じた亀裂１００ｂ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１２ａ〜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，１２ｂ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１２ａ，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１２ｇ，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、１０１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〜１２ｈ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２３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１２ｅ，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１００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１００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：３０〜４０ｍｍ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，１２ｂ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１００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１２ｅ，１２ｆ間の長さＷと電圧変化量との関係を亀裂１００ｂ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〜１２ｈ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１００ｂ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３１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，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，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１０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１００ｂ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１００ｂ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１００ｂ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，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。
【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。
ここで、亀裂１００ｂの開口量の変化量Δδ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１００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１００ｂ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３４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１０の内部に取り付けて高温厚肉配管１００の亀裂１００ｂ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、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスの内部に取り付けられた一対の耐熱性の電流入出力電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付けると共に、前記電流入出力電極の間に位置して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に取り付けられた少なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付ける電極取付工程と、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。また、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。
【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、一対の前記亀裂用電位差計測電極が、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を挟むように、前記電極取付工程で前記保護ボックス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、他の対の前記亀裂用電位差計測電極が、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、前記電極取付工程で前記保護ボックス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保護ボックス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。
【００９５】
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】
第七番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から六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】
第八番目の発明による亀裂モニタリング方法は、第一から七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、第十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスと、前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設され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して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設されて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１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す交流電源と、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。また、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。
【０１０１】
第十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十三番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十二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】
第十四番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十三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】
第十五番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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。
【０１０８】
第十六番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十七番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から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】
第十八番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第十九番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から十八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】
第二十番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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】
第二十一番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一から二十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】
第二十二番目の発明による亀裂モニタリング装置は、第十一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
Claims (22)
- プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスの内部に取り付けられた一対の耐熱性の電流入出力電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付けると共に、前記電流入出力電極の間に位置して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に取り付けられた少なくとも一対の耐熱性の亀裂用電位差計測電極を前記配管の外周面に当該保護ボックスと共に取り付ける電極取付工程と、
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。 - 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。 - 請求項２に記載の亀裂モニタリング方法において、
一対の前記亀裂用電位差計測電極が、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を挟むように、前記電極取付工程で前記保護ボックス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。 - 請求項３に記載の亀裂モニタリング方法において、
他の対の前記亀裂用電位差計測電極が、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、前記電極取付工程で前記保護ボックス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。 - 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保護ボックス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。 - 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。 - 請求項１から６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。 - 請求項１から７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。 - 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。 - 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。 - プラントを運転しながら当該プラントの高温厚肉配管の溶接部の内部に生じている亀裂の長さ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保護ボックスと、前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設され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して前記亀裂を挟むように前記保護ボックスの内部に配設されて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１０Ｈｚ以下の交流電流と５０Ｈｚ以上の交流電流とを交互に流す交流電源と、
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。 - 請求項１１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。 - 請求項１２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。 - 請求項１３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。 - 請求項１１から１４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。 - 請求項１１から１５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。 - 請求項１１から１６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。 - 請求項１１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。 - 請求項１１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。 - 請求項１１から１９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。 - 請求項１１から２０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。 - 請求項１１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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