JP4053995B2 - 発電機器の表面損傷検査方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発電プラントの発電機器表面の損傷を高効率に、かつ高精度で検査可能な方法及び装置に関するものである。
従来、発電プラントの発電機器、特に火力プラントの蒸気タービン、ガスタービン、ガスタービン圧縮機、発電機、ボイラ等の機器および水力発電プラントの水車ランナや水車ロータ等の表面損傷の目視検査方法の一つとして、化学洗浄や物理的研磨によって発電機器表面の錆や酸化スケールを除去してから、レプリカを取り、そのレプリカを観察することによって、機器表面の損傷の有無を確認する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
アメリカ機械学会（ＡＳＭＥ）編「Boiler and Pressure Vessel Code Section//『Rules for In・service Inspection of Nuclear Power Components "IWA・2215 Replication"』
アメリカ機械学会（ＡＳＭＥ）編「Boiler and Pressure Vessel Code Section//『Rules for In・service Inspection of Nuclear Power Components "IWA・2215 Replication"』
しかしながら、上記の方法において、発電機器表面の錆や酸化スケールを除去した後、レプリカを取るという作業をそれぞれ単独で行っているため、手間と作業時間がかかり、効率が悪いという問題がある。
また、レプリカを実施する際に、微小な損傷領域のレプリカを取ることができないため、例えば孔食内の底や、微細な損傷を検査することは困難である。
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、対象機器表面の錆や酸化スケールの除去を効率良く行うことができるとともに、高精度でレプリカを取ることができる発電機器の表面検査方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するため、次のような方法で発電機器の表面検査を行うものである。
請求項１に対応する発明は、開口部を有し、この開口部を検査対象となる発電機器の表面に向けてレプリカ装置本体を設置し、このレプリカ装置本体の開口部を通して対象機器表面に脱スケール用の洗浄剤とレプリカ採取用材料を混合した特殊なレプリカ材を塗布し、その後前記レプリカ装置本体内を真空状態にすることにより、前記対象機器に付着した錆や酸化スケールを溶解し、これと同時に対象機器表面のレプリカを取ることで微細な腐食損傷や疲労亀裂を検査する。
請求項２に対応する発明は、開口部を有し、この開口部を検査対象となる発電機器の表面に向けてレプリカ装置本体を設置し、このレプリカ装置本体の開口部を通して対象機器表面に脱スケール用の洗浄剤とレプリカ採取用材料を混合した特殊なレプリカ材を塗布し、その後前記レプリカ装置本体内を真空にし、その状態で加熱して脱スケール及び前記レプリカ材の硬化速度を促進させることにより、前記対象機器に付着した錆や酸化スケールを溶解し、これと同時に対象機器表面のレプリカを取ることで微細な腐食損傷や疲労亀裂を検査する。
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の発電機器の表面検査方法において、前記特殊なレプリカ材料は、脱スケールするためのリン酸系化学洗浄剤、レプリカを取るための有機系樹脂剤及び硬化材を含み、これらの材料を脱スケールとレプリカを取ることを行う前に、一定の比率で混合して対象機器表面に塗布し、脱スケールとレプリカを取ることを同時に行う。
請求項４に対応する発明は、脱スケール用の洗浄剤とレプリカ材料を混合し攪拌して特殊なレプリカ材料を搬送する攪拌搬送手段と、開口部を有し該開口部を発電機器の表面に向けて設置されるケース及びこのケースに設けられ前記攪拌搬送手段により搬送されたレプリカ材を前記開口部を通して前記対象機器表面に向けて噴射し塗布する材料噴射手段を備えたレプリカ装置本体と、このレプリカ装置本体の前記ケース内を真空状態にする真空装置とを備える。
請求項５に対応する発明は、請求項４に対応する発明の発電機器の表面検査装置において、前記レプリカ装置本体は、前記ケース内を真空にした状態で加熱する加熱手段が設けられる。
請求項６に対応する発明は、請求項４に対応する発明の発電機器の表面検査装置において、前記レプリカ装置本体は、前記ケースの開口部を対象機器の表面形状に合わせたものであり、対象機器との接触部に密閉用シールが設けられる。
本発明は、高効率で除錆や脱スケールすることが可能で、高精度で表面損傷を測定することが可能で、発電プラントの安全運転に対して多大な効果を発揮させることができる。
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明で用いられる特殊なレプリカ材について図１により説明する。
図１に示すように、特殊なレプリカ材１は使用時に脱スケール用のリン酸系の化学洗浄剤２とレプリカを採取するための有機系の樹脂材３と硬化材４とを一定の比率で混合して得られるもので、この特殊なレプリカ材１を対象機器の表面に塗布するものである。
図２は本発明による発電機器の表面検査方法を説明するためのレプリカ装置システムの一例を示す概略構成図である。
図２において、１１はレプリカ装置本体で、このレプリカ装置本体１１は開口面を下向きにして図示しない対象機器表面（例えば蒸気タービンやガスタービンのロータ）に設置されるケース２０と、このケース２０の開口周縁部に設けられ図示しない対象機器表面との接触部を密閉するシール２１と、ケース２０の開口面と対向する閉塞面の略中央部を密に貫通させて設けられ先端部にノズル２２ａを有するレプリカ材噴射管２２と、このレプリカ材噴射管２２と異なる位置の閉塞面を密に貫通させて設けられたエア流出入管２４及びケース２０の外周面に取付けられた加熱ヒータ２３から構成されている。
ここで、上記レプリカ装置本体１１は、ケース２０の開口面が対象機器の表面形状に合わせて形成され、その開口部周面に設けられた密閉用シール２１により対象機器との接触部が対象機器の表面形状に密着した状態で設置可能になっている。
また、１２はケース２０内のエアを吸引して真空状態にする真空装置で、この真空装置１２はバルブ１７を介して配管１６ａによりエア流出入管２４に接続されている。
さらに、１３は乾燥装置で、この乾燥装置１３はバルブ１８を介して配管１６ａによりエア流出入管２４に共通に接続されている。
一方、１４は通電制御装置で、この通電制御装置１４はケーブル１９を介してヒータ２３に電気的に接続されている。
また、１５は攪拌搬送装置で、この攪拌搬送装置１５は図１に示す各種材料を攪拌して配管１６ｂを通してレプリカ材噴射管２２内に搬送するものである。
さらに、２５はレプリカ材噴射管２２にエアを供給し、先端部のノズル２２ａよりレプリカ材１を噴射させるためのエア供給源である。
これらレプリカ装置本体１１、真空装置１２、エア供給源２５、乾燥装置１３及び通電制御装置１４は、レプリカ装置システムを構成している。
次に上記のように構成されたレプリカ装置システムによる発電機器の表面検査方法を説明する。
図３は本発明による発電機器の表面検査方法を説明するための第１の実施形態を示す工程図である。
いま、図３（ａ）に示すように対象機器３０の表面にレプリカ装置本体１１が設置されているものとする。このような状態にあるとき、攪拌搬送装置１５で脱スケール用のリン酸系の化学洗浄剤２とレプリカとなる有機系の樹脂材３と硬化材４とが一定の比率で混合並びに攪拌された特殊なレプリカ材１が図２に示す攪拌搬送装置１５より配管１６ｂを通してレプリカ材注入管２２に搬送されると同時に、エア供給源２５よりエアがレプリカ材噴射管２２に流入すると、レプリカ材１がノズル２２ａを通してケース２０内に噴射され、図３（ｂ）に示すように特殊なレプリカ材１が対象機器３０の表面に塗布される。
すると、レプリカ材１により対象機器３０の表面に存する錆やスケールが溶解して高効率で除去されると同時に対象機器３０の表面に存する孔食や損傷部にレプリカ材１が浸入してレプリカが取られる。この場合、溶解した錆や酸化スケールは特殊なレプリカ材１中に拡散する。
次いで、図２に示すバルブ１７を開にして真空装置１２によりケース２０内を真空状態にし、レプリカ材１を孔食や損傷部に浸透させる。その後、ケース２０内を真空状態のまま、通電制御装置１４により加熱ヒータ２３を通電制御することにより、ケース２０を加熱して、孔食や損傷部に浸透したレプリカ材１を硬化させる。
最後に、バルブ１７を閉じ、バルブ１８を開にして乾燥装置１３によりケース２０の内部をレプリカを仕上げるための乾燥を行う。
この場合、ケース２０内を真空にすることにより、特殊なレプリカ材１は対象機器表面の微小な腐食損傷や疲労亀裂の内部によく浸透し、また、加熱ヒータ２３によってケース２０を加熱すると対象機器表面に塗布した特殊なレプリカ材１の硬化速度が促進する。
このように除錆や脱スケールとレプリカを行った後、図３（ｃ）に示すようにレプリカ装置本体１１を取外すと、対象機器３０から表面レプリカ３１を取ることができる。そして、この表面レプリカ３１を顕微鏡等によって観察し、対象機器３０の表面の腐食損傷状態や疲労亀裂の大きさを測定する。
このように本実施形態においては、発電機器の検査対象部位にレプリカ装置本体１１を設置し、このレプリカ装置本体１１のケース２０内に特殊なレプリカ材１を噴射して検査対象部位に塗布することにより、高効率で除錆や脱スケールとレプリカ採取作業を同時に行うことができる。また、レプリカ装置本体１１のケース２０内を真空状態にすることにより、特殊なレプリカ材１は対象機器表面の微小な腐食損傷や疲労亀裂の内部によく浸透し、高精度で損傷部位のレプリカを取ることができる。
したがって、高効率で検査対象機器表面の除錆や脱スケールとレプリカ採取作業を同時に行えるので、高精度で損傷部位の形状や寸法を把握することができる。
また、レプリカ材１は、脱スケールするためのリン酸化学洗浄剤、レプリカするための有機系樹脂材及び硬化剤を含み、これらの材料を使用する前に一定の比率で混合し、対象機器の表面に塗布することで、錆や酸化スケールが溶解してレプリカ材料中に拡散するので、レプリカで取った対象機器損傷部位の形状や寸法に影響を与えるようなことがない。
さらに、レプリカ装置本体１１のケース２０と対象機器表面との接触部は、対象機器の表面形状に合わせてシール２１で密閉するようにしているので、脱スケール及びレプリカを取る際に、ケース２０内を真空にしてもその状態を保持することができる。
また、レプリカ装置本体１１に加熱ヒータ２３と乾燥装置１３を備えることにより、対象機器の表面に塗布した特殊なレプリカ材の硬化速度が促進するので、作業時間の短縮を図ることができる。
前述した本発明によるレプリカ装置システムの適用例としては、火力プラントの蒸気タービン、ガスタービン、ガスタービン圧縮機、発電機、ボイラ等の機器及び水力発電プラントの水車ランナや水車ロータ等の表面損傷を検査する場合が挙げられる。
ここで、蒸気タービンを例にして具体的に述べると、図４に示すようにケーシング４１側の静翼４２やロータ４３側の動翼４４を検査部位として、図３に示すような工程にしたがってレプリカ装置本体１１を設置し、このレプリカ装置本体１１のケース２０内に特殊なレプリカ材１を噴射して検査対象部位に塗布することにより、高効率で除錆や脱スケールとレプリカ採取作業を同時に行うことができ、また、レプリカ装置本体１１のケース２０内を真空状態にすることにより、特殊なレプリカ材１は対象機器表面の微小な腐食損傷や疲労亀裂の内部によく浸透し、高精度で損傷部位のレプリカを取ることができる。したがって、静翼４２や動翼４４の表面損傷検査を短時間で、且つ高精度に行うことができる。
この場合、静翼４２又は動翼４４の全ての表面を一度に検査できるわけではなく、検査範囲を定めながら複数回に分けて表面検査が実施される。
１…特殊なレプリカ材、２…化学洗浄剤、３…樹脂剤、４…硬化剤、１１…レプリカ装置本体、１２…真空装置、１３…乾燥装置、１４…通電制御装置、１５…攪拌輸送装置、１６ａ，１６ｂ…配管、１７，１８…バルブ、２０…ケース、２１…シール、２２…レプリカ材噴射管、２２ａ…ノズル、２３…加熱ヒータ、２４…エア流出入管、２５…エア供給源、３０…対象機器、３１…表面レプリカ。
Claims (6)
- 開口部を有し、この開口部を検査対象となる発電機器の表面に向けてレプリカ装置本体を設置し、このレプリカ装置本体の開口部を通して対象機器表面に脱スケール用の洗浄剤とレプリカ採取用材料を混合した特殊なレプリカ材を塗布し、その後前記レプリカ装置本体内を真空状態にすることにより、前記対象機器に付着した錆や酸化スケールを溶解し、これと同時に対象機器表面のレプリカを取ることで微細な腐食損傷や疲労亀裂を検査することを特徴とする発電機器表面の検査方法。
- 開口部を有し、この開口部を検査対象となる発電機器の表面に向けてレプリカ装置本体を設置し、このレプリカ装置本体の開口部を通して対象機器表面に脱スケール用の洗浄剤とレプリカ採取用材料を混合した特殊なレプリカ材を塗布し、次いで前記レプリカ装置本体内を真空にし、しかる後真空状態のまま加熱して脱スケール及び前記レプリカ材の硬化速度を促進させることにより、前記対象機器に付着した錆や酸化スケールを溶解し、これと同時に対象機器表面のレプリカを取ることで微細な腐食損傷や疲労亀裂を検査することを特徴とする発電機器表面の検査方法。
- 請求項１又は請求項２記載の発電機器の表面検査方法において、前記特殊なレプリカ採取用材は、脱スケールするためのリン酸系化学洗浄剤、レプリカを取るための有機系樹脂剤及び硬化材を含み、これらの材料を脱スケールとレプリカを取ることを行う前に、一定の比率で混合して対象機器表面に塗布し、脱スケールとレプリカを取ることを同時に行うことを特徴とする発電機器の表面検査方法。
- 脱スケール用の洗浄剤とレプリカ採取用材料を混合し攪拌して特殊なレプリカ材を搬送する攪拌搬送手段と、開口部を有し該開口部を発電機器の表面に向けて設置されるケース及びこのケースに設けられ前記攪拌搬送手段により搬送されたレプリカ材を前記開口部を通して前記対象機器表面に向けて噴射し塗布する材料噴射手段を備えたレプリカ装置本体と、このレプリカ装置本体の前記ケース内を真空状態にする真空装置とを備えたことを特徴とする発電機器の表面検査装置。
- 請求項４記載の発電機器の表面検査装置において、前記レプリカ装置本体は、前記ケース内を真空にした状態で加熱する加熱手段が設けられたことを特徴とする発電機器の表面検査装置。
- 請求項１記載の発電機器の表面検査方法において、前記レプリカ装置本体は、前記ケースの開口部を対象機器の表面形状に合わせたものであり、対象機器との接触部に密閉用シールが設けられたことを特徴とする発電機器の表面検査装置。
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