JP4980245B2 - プロセス容器のライニングの非破壊試験 - Google Patents

Description

本発明はプロセス容器のライニングの一体性の試験に関するものであり、さらに詳細には、本発明はプロセス容器のライニングの非破壊試験のためのプロセスに関するものである。

耐熱コンクリート、れんがおよび他のセラミック材料により内張りされたプロセス容器は、セメント産業、石油産業、石油−化学産業、選鉱産業、アルミ産業および他の産業に含む複数の用途において用いられている。ライニングは、損傷し、交換または修理する必要が生じる場合がある。プロセス容器のライニングの損傷には、耐熱層の分離、固定支持部材の損傷、層間剥離、隙間形成、耐熱層内での亀裂形成またはハチの巣状化などが含まれる。

耐熱部材により内張りされたプロセス容器を保守するためには、プロセス容器をラインから分離し、耐熱ライニングを検査することが通常必要となる。耐熱ライニングが良い状態にある場合、耐熱ライニングの検査のためにプロセス容器をラインから分離することは、不必要であり、生産性に損害を与えることになる場合がある。プロセス容器によっては、十分に冷却されるためまたは検査状態になるために、数時間または数日必要とする場合もある。また、耐熱ライニングの検査は危険な作業となりかねない。オペレータは、ライニングの状態を検査および判定するためにプロセス容器に入ることになる。オペレータがプロセス容器内にいる時点において、ライニングがプロセス容器から落下する出来事が発生する場合がある。

プロセス容器内部からの外観検査に加えて、耐熱ライニングの一体性を判定するために、さまざまな破壊試験を用いることが可能である。たとえば、耐熱ライニングの一体性を評価する目的で、コア採取のための穿孔（ｃｏｒｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ）がなされてきた。一般的に、破壊試験は、試験自体がライニングの一体性を危うくする場合があるので望ましくない。

ここで、出願人は、上述の問題のうちの少なくとも１つを克服するもしくは改善するまたは有用な選択肢もしくは商業的な選択肢をユーザに提供する、耐熱ライニングにより内張されたプロセス容器の非破壊的な試験のための方法を見出した。

本発明の第一の実施形態によれば、耐熱ライニングにより内張されたプロセス容器の非破壊的な試験のための方法は、
（ａ）耐熱部材により内張されたプロセス容器の外壁をインパルスハンマーで打つステップと、
（ｂ）耐熱部材により内張されたプロセス容器の選択された周波数持性を測定するステップと、
（ｃ）測定された周波数持性を分析し、当該測定された周波数持性から、耐熱部材の内張りの一体性を判定するステップとを有している。

有利なことには、本発明のプロセスを用いることにより、容器がオンライン状態にある間にまたは保全作業員がプロセス容器内に入るまえに、耐熱部材により内張されたプロセス容器の耐熱部材の内張の一体性を試験することができるようになる。このことにより、定期保全のニーズを回避し必要なときのみ保守のために容器をオフライン状態にすることができることによって、耐熱部材の内張のより効率的な修復が可能となる。これに加えて、容器をオフライン状態にするまえに内張の一体性を判定することができるため耐熱部材の内張の修復をより良く計画することができるので、容器がオフライン状態になっている期間であるダウンタイムを削減することが可能となる。プロセス容器の中へオペレータが入ることに伴う危険性は、突発的な障害およびプロセス容器のシェルから落下する恐れがある耐熱部材の部分を特定することにより有利に縮小されうる。また、容器がオンライン状態またはオフライン状態である間に耐熱部材の内張にアクセスすることができることによって、突発的な障害が起こる可能性のあるポイントにまで劣化が進むまえに耐熱ライニングの修復を行うことがさらに可能となる。

本発明にかかる方法では、プロセス容器の外壁はインパルスハンマーを用いて打たれる。本発明において用いられるインパルスハンマーは、プロセス容器の外壁に衝撃を加え、この衝撃の力を測定するために必要とされる。このハンマーは、広域な周波数範囲にわたってほぼ一定の力を加える衝撃を提供する。通常、力が加えられる周波数範囲はハンマーのチップにより決まる。一般的に、インパルスハンマーには、最大２０００Ｈｚまでの周波数を生成することができるさまざまなチップが設けられるようになっている。また、一般的に、加えられる力は、ハンマーの打撃端部に搭載される一体式のクオーツフォーストランスデューサ（または、ロードセル）を用いて測定される。トランスデューサは、加えられた衝撃力を電気信号に変換するようになっている。

本発明において用いられるインパルスハンマーは、モーダルチューン（ｍｏｄａｌｌｙ ｔｕｎｅｄ）インパルスハンマー、すなわち跳ね返り（多重の衝撃）を排除するように設計されたインパルスハンマーであることが好ましい。また、本発明で用いられるインパルスハンマーは、プロセス容器内において所望の周波数応答を提供するために、相互変換可能な柔らかいハンマーチップおよび硬いハンマーチップを備えている。これに加えて、ハンマーの質量を増大または減少させることにより、衝撃の期間を増大または減少させるとともに、衝撃により与えられる信号の低周波数範囲のエネルギを増大または減少させるために、エキステンダ（ｅｘｔｅｎｄｅｒｓ）を用いることができる。

衝撃に対する圧力容器の反応は、ジオフォン（ｇｅｏｐｈｏｎｅｓ）の如き一または複数の加速度計により測定されうる。この加速度計は、ある範囲の周波数にわたるプロセス容器の応答を測定し、耐熱部材により内張されたプロセス容器の選択された周波数持性を求めるために、測定データを提供する。

通常、この加速度計は、一つの自由度を有するジオフォンであり、このジオフォンの出力は、コイルが磁界を通って移動することにより生成される。コイル内の電圧は、コイルと磁界との間の相対速度に正比例している。

インパルスハンマーの加速度計およびフォーストランスデューサからの出力は、耐熱部材の内部ライニングの一体性を判定するために、さまざまな周波数持性の周波数範囲にわたって分析される。

通常、耐熱部材により内張りされたプロセス容器は外側シェルを備えている。外側シェルは、鋼あるいは他の都合の良い材料から一般に形成される。この外側シェルに、耐熱ライニングが取り付けられている。プロセス容器を絶縁するためにさまざまな耐熱ライニングが用いられるが、便宜上、本発明を、絶縁層と、密度の高い「高温面」層とを備えている耐熱ライニングついて記載する。 いうまでもなく、他の構造を有する耐熱ライニングが、本発明の適用可能なさまざまな用途において用いられてもよい。

絶縁層と密度の高い「高温面」層とを備えている耐熱ライニングにおいては、通常、耐熱部材は、シェルへ取り付けられているアンカーにより適切な位置に保持されている。ステンレススチールまたはスチール合金から通常形成されているアンカーが、容器のシェルの内面に溶接されており、また、絶縁層がアンカーによりシェルの内面に固定されている。つい最近では、セラミック製のアンカーが用いられている。また、密度の高い「高温面」層も、アンカーを用いて固定され、絶縁層と当接した状態で保持されている。構築または保守の容易さのために、絶縁層および密度の高い高温面の層は複数のれんがまたは他のセグメントから通常形成されている。

耐熱ライニングの損傷は、耐熱ライニングの層の一方または両方の除去、耐熱ライニングの個々の層の間の層間剥離、圧力容器の耐熱ライニングとシェルとの間の層間剥離、耐熱ライニングにおける空洞の形成、耐熱ライニングの亀裂または他の損傷などにより引き起こされる。

耐熱ライニングは、セラミック材料から通常形成されているので、その分、比較的に脆弱であり、脆性破壊を受け、耐熱ライニングがプロセス容器のシェルの内面から完全に除去されることにより、突発的な破壊が発生する可能性がある。

耐熱部材によるライニングの一体性を判定するために選択される耐熱部材により内張されたプロセス容器の周波数持性は、動剛性、平均可動性、平均可動性の傾き、平均値に対する最大値の比およびこれらを組み合わせたものからなる一群から選択しうる。

耐熱部材により内張された圧力容器のｍ／ｓｅｃ／Ｎの単位で測定される可動性は、加速度計により測定されうるような応答速度をフォーストランスデューサにより測定されうるようなインパルスハンマーにより加えられる力で除算して求められる。可動性の測定は各選択された周波数ポイントについて計算される。選択される周波数ポイントは、所定の周波数間隔におけるポイントでありうる。可動性を測定するために用いられる装置は、パラメータの測定値の精度を検証するために校正されうる。

耐熱部材により内張されたプロセス容器の動剛性は、低い周波数範囲における可動性の傾斜から求められる。通常、動剛性は０Ｈｚと２００Ｈｚとの間の可動性の傾斜から求められる。ただし、０〜５０Ｈｚの如き低い範囲を用いてもよい。

動剛性の傾斜により、耐熱部材の耐熱品質、耐熱部材の厚さおよび／または支持状態を求めることが可能となる。０〜２００Ｈｚまでの範囲における可動性プロットの傾斜部分により、試験ポイントのまわりの耐熱ライニングの動剛性が定義される。動剛性はコンプライアンスの逆数から求められる。ここで、コンプライアンスとは、低い周波範囲における可動性のプロットの傾斜のことである、
平均可動性は、１００〜１５００Ｈｚまたはこれに代えて１００〜８００Ｈｚの如き高い周波数範囲にわたって通常求められる。

平均可動性は、試験ポイントのまわりの耐熱ライニングの密度および厚みと関連している。容器の既知の音領域（元のままの）の平均可動性が、容器の他の領域と比較される。選択された周波数範囲にわたって安定した可動性（比較的一定の値）は、ライニングの中実のセクションを通常示している。板厚の減少または界面における分離は、平均可動性の増加に対応する。たとえば、耐熱部材の層の完全な分離が生じるとき、耐熱ライニングの可動性が大きくなる。平均可動性は、上側の分離された層の厚みを反映している。これに加えて、耐熱層がいかに亀裂しまたは蜂の巣状であっても減衰を小さくするため、平均可動性は、周波数が高くなるにつれて大きくなる。

平均可動性に対する最大値の比（ｐｅａｋ ｔｏ ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｒａｔｉｏ）は、耐熱部材の分離（ｄｅ−ｂｏｎｄｉｎｇ）または剥離（ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）に関連している。プロセス容器のシェル間または耐熱部材の各層間のような耐熱ライニングの支持に不良がある部位では、平均可動性の増加が認められる。

理論により拘束されるわけではないが、応力波（ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ）がインパルスハンマーにより表面に生成されると、圧縮帯が形成され、当該圧縮帯が反射板に到達するまで構造体を通って移動する応力波を生じると考えられている。通常、反射板は、機械的インピーダンスが変化する構造を有している。機械的インピーダンスを誘導するような構造配置の具体例としては、材料の変化、断面積の変化および他の不連続な形態が挙げられる。

応力波がインピーダンス変化に遭遇すると、波のうちの一部は、反射されて構造物の表面まで戻り、加速度計に記録され、また、波のうちの一部は、インピーダンスの変化箇所を通り抜け透過するようになっている。

ここで、添付の図面および実施形態を参照して本発明を記載する。これらの実施形態は、本発明を説明することを意図したものであり、開示された発明を限定することを意図したものではない。

図１は、プロセス容器のライニングの典型的な構成を示している。 容器は、アンカー（Ａｎｃｈｏｒ）を取り付けた外側シェル（Ｓｈｅｌｌ）を備えている。 シェルには、アンカーにより絶縁層（Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）が取り付けられている。また、絶縁層には、アンカーにより、密度の高い高温面層（Ｄｅｎｓｅ “ｈｏｔ ｆａｃｅ” ｌａｙｅｒ）がさらに固定されている。

図２は、プロセス容器のライニングの非破壊試験に用いられる装置を示している。 この装置は、ＩＣＰ電源（利得なし）に接続されているモーダルハンマー（Ｍｏｄａｌ ｈａｍｍｅｒ）を備えている。また、ＩＣＰからの出力はデータロガー（Ｄａｔａ ｌｏｇｇｅｒ）のチャンネルＡに接続されている。 ジオフォン（Ｇｅｏｐｈｏｎｅ）がＩＣＰ（利得あり）に接続されている。利得は、１０倍に通常セットされる。 このＩＣＰからの出力部はデータロガーのチャネルＢに接続されている。 データの処理を可能とするために、パラレルケーブルが、データロガーからラップトップコンピュータまで接続されている。

図３には、材料の剛性（Ｒｉｇｉｄ）の変化が示され、理想化された可動性（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ）のプロットが示されている。

図４は、動剛性および可動性の傾斜（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｓｌｏｐｅ）の決定方法が示されている。 動剛性は、０〜５０Ｈｚの周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）範囲における可動性の傾斜からＭＮ／ｍｍの単位で求められる。１００から８００Ｈｚまでの平均可動性は部材の厚みおよびコンクリートの品質を表す尺度である。１００〜１０００Ｈｚの範囲にわたる平均可動性の傾斜は、コンクリートの連結の程度および構造物形状の変化の接近の程度を示している。 平均可動性に対する最大可動性の比（ｐｅａｋ ｔｏ ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｒａｔｉｏ）は、スラブオングレード（ｓｌａｂ ｏｎ ｇｒａｄｅ）下の支持、空洞化などを示している。

図５は、コンクリートスラブの剥離が生じたコンクリートの典型的な応答を示している。

図６は、分離の存在およびその程度を示す、平均可動性（Ｍｅａｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）に対する最大可動性（Ｐｅａｋ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の比の測定結果を示している。

図７は、平均可動性に対する最大可動性の比（ｐｅａｋ ｔｏ ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｒａｔｉｏ）が大きいことによりコンクリートがスラブの下に空洞（ＶＯＩＤ ＵＮＤＥＲ ＳＬＡＢ）を有していることを示す比較結果が示されている。

図８は、耐熱ライニングを欠いている（Ｍｉｓｓｉｎｇ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ）ライニングの部分の応答を示している。平均可動性（Ａｖｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の差が重要であることを理解することができる。

図９は、空洞を含んでいるライニングの可動性を示した、耐熱部材により内張された垂直なダクトからの典型的な応答である。

図１０は、新しいライニングと分離したライニングとを備えた耐熱部材により内張されたダクトの典型的な応答が示されている。あるプラントの試験では、セメントプラントの容器の耐熱ライニング（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ）が評価され、高温面のうちの一部が欠け、ライニングのうちのある領域は正常であったが、ライニングうちのその他の領域は存在してはいるものの正常ではなかったことが見つかっている。

図１１は、試験ポイントと損傷領域の位置とを示した、試験されたサイクロンの屋根（ＲＯＯＦ）の図が示されている。

図１２は、良い箇所と悪い箇所を示したサイクロンの屋根のグラフ図（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｃｌｏｎｅ ｒｏｏｆ ｓｈｏｗｉｎｇ ｇｏｏｄ ａｎｄ ｂａｄ ａｒｅａｓ）が示されている。

おおむね平坦な可動性応答曲線は中実な構造物を示している（ポイントを参照。４ｏｎ１ ｒｏｏｆｌ２ｎｌ３）。平均可動性の上昇は、耐熱部材が薄いかまたは分離していることを示している（表１、ポイント２、３を参照）。

平均可動性は、０．２と０．７（×１０⁻７ｍ／ｓ／Ｎ）との間で測定された。

表１は、ある容器、この場合、修理前後のサイクロンの屋根の平均可動性が示されている。

平均可動性は、０．２〜０．７ｋＨｚの範囲にわたって測定された。 平均可動性の範囲の上限は、力周波数（ｆｏｒｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が０．７ｋＨｚ近傍で零に近づき始めるという事実により制限されている。 平均可動性範囲が０．７ｋＨｚを超えると、結果に重大な誤差を生じさせる場合がある。

好ましい実施形態では、本発明にかかる方法は、試験される部材を通して応力波を送るために、低ひずみ衝撃を用いている。この部材が圧縮および剪断において屈曲し、衝撃ポイントに隣接して配置される速度トランスデューサがこの振動を受ける。衝撃により生成される弾性波に対する部材の応答は、ボディ減衰（ｂｏｄｙ ｄａｍｐｉｎｇ）としても公知となっている板固有の剛性によって減衰される。

ハンマーの力および速度トランスデューサの時間トレースは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用いて、周波数に変換される。速度スペクトルは力によって規格化される。このパラメータが「可動性」と名付けられる。複合板の可動性の変動は、異なる密度および厚みの材料が異なる可動性を有しているという事実に基づくものである。

理論によって拘束されわけではないが、出願人の研究から、厚い中実な板が非常に小さい可動性の値、１×１０^−７ｍ／ｓ／Ｎ未満を有していることが分かっている。薄いまたは損傷している板は、高いまたは非常に高い可動性の値で、１×１０^−７ｍ／ｓ／Ｎより大きい。層間の界面に複数の損傷したアンカーがあると、そのポイントの可動性は大きくなる。

容器の調査には、ライニング構築の一般的な理解、すなわち厚み、密度、アンカーによる固定についての理解が必要となる。試験ポイントは、格子状パターンで区画されており、ここで可能ならば、各ポイントには標識が付与され、その位置が記録される。容器は、外側が鋼鉄の梁で硬くなしてあってもよいが、試験は開口領域において行われる。

各ポイントは、モーダルハンマー（ｍｏｄａｌ ｈａｍｍｅｒ）により表面に衝撃を与えることにより試験され、振動はジオフォンにより記録される。電圧信号が、高速データロガーにより取得され、速度と力とに変換される。取得されたデータポイントの数は、データロガーのサンプルの数と期間とを調節することにより、最大限に増大される。

耐熱部材により内張りされている容器が外側の鋼製のシェルと一緒に構築されている場合、シェルが、アンカーの存在しない部位で分離しうることが、試験により見出されている。このことが生じた場合、そのポイントにおける可動性が大きくなる（すなわち、通常アンカー間のポイント）。この問題を克服するために、局所的に可動性が大きくなりうるもののその構造の全体的な一体性が依然として正常な場所では、２つのジオフォンが同時に用いられる。これらのジオフォンは、１５０ｍｍまたは３００ｍｍの設定距離でクレードル（ｃｒａｄｌｅ）に配置され、衝撃ポイントは、２つのジオフォンの中心から２５０〜５００ｍｍの距離だけ離れて設定される。ジオフォンの位置は、アンカー間に位置するようにまたはアンカーの隣に位置するように設定される。このようにして、構造物の全体的な一体性を評価することが可能となる。

本発明の方法は、コンクリート構造物および耐熱物を内張りした容器の評価のための比較テストを含んでいる。すなわち、既知の良好なポイントが、評価される格子中の他のポイントと比較される。

出願人がこの実施形態で用いている容器構造物の評価に用いるパラメータが以下に記載されている：
平均可動性（Ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）が１００〜６００Ｈｚの範囲である（部材の厚みおよびコンクリート層の硬さの関数）。しかしながら、高周波数範囲は、衝撃周波数に依存して最大２０００Ｈｚまで変化することができる。

分離可動性（ｄｅｂｏｎｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）とは０〜１００Ｈｚの間のピーク可動性のことである。これは、鋼鉄製のシェル、空洞または剥離の下における支持程度を示している。

また、周波数曲線も評価において用いられる。同一の衝撃チップが用いられる場合、周波数が約６００Ｈｚにおいて零に接近するような力周波数の急激な減少は、表面が柔軟であること示す。速度周波数最大ピークの低い値に向かう変化は、板がより曲がりやすいことを示す。

可動性の比較（Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）
０．１〜１．５ｋＨｚの範囲の可動性の平均値は、板の密度および厚みと直接的な関係がある。板の厚みの減少は平均可動性の上昇に対応する。たとえば、スラブの上層（つまり鋼鉄製のシェル）が完全に剥離しているとき、可動性は非常に高く、通常５０×１０⁻７ｍ／ｓ／Ｎより大きい。コンクリート層または耐熱層の内部の亀裂またはハチの巣状化は、減衰を小さくするので、試験が行われる周波数の範囲にわたる可動性の値が大きくなる傾向がある。

出願人は、５００ｋｇ／ｍ^３未満の低い密度を有しているシェルの下の絶縁材料は、可動性を、０．１〜０．５×１０⁻７ｍ／ｓ／Ｎの範囲の値にまで上昇させうることを試験から見出している。

分離可動性（Ｄｅｂｏｎｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）
鋼鉄製のシェルとコンクリートとの間に分離または剥離が存在する場合、コンクリートスラブまたはシェルの下の支持がなくなってしまう。最上部の層（鋼鉄製のシェル）の応答の挙動は衝撃応答結果を制御する。分離可動性とは、１００Ｈｚ未満の最大可動性のことである。分離可動性が平均可動性より大きい場合、そのポイントにおけるシェルが耐熱コンクリートから分離しており、衝撃ポイントまたは速度測定ポイントがアンカーの隣に位置していないということを結論づけすることができる。

速度周波数のピークのシフト（Ｓｈｉｆｔ ｉｎ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｐｅａｋｓ）
出願者は、研究により、速度スペクトルのピークのシフトが構造物の可撓性に起因して生じうることを見出している。この場合、平均可動性は同一のまま留まるが、ピーク周波数がシフトする。主要周波数のピークが低ければ低いほど、構造物の可撓性が低くなる。

したがって、このパラメータから、相対的な構造物の可撓性を求めることが可能となる。

図１３は、サイクロンの屋根（ｃｙｃｌｏｎｅ ｒｏｏｆ）の非常に薄い（ｖｅｒｙ ｔｈｉｎ）部分に対するＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅコンピュータ出力と可動性曲線（下側の曲線）とが示されている。０〜０．２ｋＨｚの範囲の平均可動性は、鋼鈑のようであるが耐熱部材が存在しない非常に薄い部分を示すピークを有している。

図１４は、耐熱部材が存在しているものの界面において分離している（すなわち、耐熱部材用のアンカーが損傷している）サイクロンの部分に対するＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅコンピュータ出力と可動性曲線（下側の曲線）とが示されている。着目すべき点は、この曲線の平均可動性（Ａｖｇ Ｍｏｂｉｌｉｙ）の最大値（ｙ軸）が０．２であるのに対して、図３のそれは、５ｍ／ｓ／Ｎ×１０⁻７であるということである。

図１５は、修理されたサイクロンの屋根に対する可動性が示されている。この平均可動性（Ａｖｇ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ）は、損傷している屋根と比較して非常に小さく、この可動性曲線は、比較的に平坦である（０．７ｋＨｚを上回る値を無視）。

図１６は、試験ポイントと損傷領域の位置を示した、サイクロのン屋根の図が示されている。

この容器の屋根はＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ手法を用いて試験された。図１６には、各試験ポイントのおおよその位置が示されている。最初の試験が実行されたあと、屋根のうちのほとんどの部分が不安定（ＵＮＳＴＡＢＬＥ）であることが見出された。屋根は、支柱により固定され、徐々に破壊されていた。したがって、Ｐ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅの結果をあとで評価できるように、破壊の間、耐熱（ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＹ）ライニングの状態が記録された。図１６には、ライニングの状態の図が示されている。

可動性の応答曲線は、おおむね平坦である場合には、構造物が中実であることを示している。平均可動性が上昇している場合には、耐熱部材が空洞を有しているまたは分離されていることを示している。大きな空洞比は、非常に薄い部分を示すか、または、耐熱ライニングが鋼鉄製のシェルから分離されていることを示している。

表２には、修理の前後における耐熱ライニングの平均可動性および分離可動性が示されている。耐熱ライニングが損傷を受けている場合、平均可動性および分離可動性が著しく上昇することは明らかである。

図１７は、前もって修理されているポイント１、４ に対する可動性曲線（下側の曲線）が示されている。ポイント４では、可動性および分離可動性のピークが高くなっており（１．７５×１０⁻７および１．４６×１０⁻７ｍ／ｓ／Ｎ）、このことは、「高温面」を欠いている場合または界面に空洞が存在している場合の特徴である。それに対して、ポイント１では、可動性が比較的に安定しており、平均可動性の値が小さく（０．０６８×１０⁻７ｍ／ｓ／Ｎ）、このことは、ライニングが安定していることを示している。

図１８は、修理の前後のポイント１におけるサイクロンの屋根の可動性を記録したものが示されている。修理前の赤線では、可動性が上昇しており、これは、界面において分離が発生している場合の特徴である。修理後の紫線は、非常に平坦であり、平均可動性が非常に低い。これは、空洞または積層のない正確に取り付けられた新しい耐熱ライニングの特徴である。

以上の発明が、本明細書に記載された発明の精神および範疇から逸脱することなく、明白な改善および変形を受けうることは当業者にとって明らかである。

プロセス容器のライニングの典型的な構成を示す図面である。 プロセス容器のライニングの非破壊試験に用いられる装置を示す図面である。 材料の剛性（Ｒｉｇｉｄ）の変化が示され、理想化された可動性（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ）のプロットが示す図面である。 動剛性および可動性の傾斜（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｓｌｏｐｅ）の決定方法が示された図面である。 コンクリートスラブの剥離が生じたコンクリートの典型的な応答を示す図面である。 分離の存在およびその程度を示す、平均可動性（Ｍｅａｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）に対する最大可動性（Ｐｅａｋ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の比の測定結果を示す図面である。 平均可動性に対する最大可動性の比（ｐｅａｋ ｔｏ ａｖｅｒａｇｅ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｒａｔｉｏ）が大きいことによりコンクリートがスラブの下に空洞（ＶＯＩＤ ＵＮＤＥＲ ＳＬＡＢ）を有していることを示す比較結果が示された図面である。 耐熱ライニングを欠いている（Ｍｉｓｓｉｎｇ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ）ライニングの部分の応答を示す図面である。 空洞を含んでいるライニングの可動性を示した、耐熱部材により内張された垂直なダクトからの典型的な応答の図面である。 新しいライニングと分離したライニングとを備えた耐熱部材により内張されたダクトの典型的な応答が示された図面である。 試験ポイントと損傷領域の位置とを示した、試験されたサイクロンの屋根（ＲＯＯＦ）の図が示された図面である。 良い箇所と悪い箇所を示したサイクロンの屋根のグラフ図（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｃｌｏｎｅ ｒｏｏｆ ｓｈｏｗｉｎｇ ｇｏｏｄ ａｎｄ ｂａｄ ａｒｅａｓ）が示された図面である。 サイクロンの屋根（ｃｙｃｌｏｎｅ ｒｏｏｆ）の非常に薄い（ｖｅｒｙ ｔｈｉｎ）部分に対するＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅコンピュータ出力と可動性曲線（下側の曲線）とが示された図面である。 耐熱部材が存在しているものの界面において分離している（すなわち、耐熱部材用のアンカーが損傷している）サイクロンの部分に対するＰ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅコンピュータ出力と可動性曲線（下側の曲線）とが示された図面である。 修理されたサイクロンの屋根に対する可動性が示された図面である。 試験ポイントと損傷領域の位置を示した、サイクロのン屋根の図が示された図面である。 前もって修理されているポイント１、４ に対する可動性曲線（下側の曲線）が示された図面である。 修理の前後のポイント１におけるサイクロンの屋根の可動性を記録したものが示された図面である。

Claims (29)

1. 耐熱部材により内張されたプロセス容器の非破壊試験の方法であって、
   (a) 耐熱部材で内張りされたプロセス容器の外壁をインパルスハンマで打つ工程と、
   (b) 耐熱部材で内張りされたプロセス容器の選択された周波数特性を測定する工程と、
   (c) 測定された周波数特性を分析し、測定された周波数特性から少なくとも平均可動性及び分離可動性を決定して、測定された周波数特性から耐熱性材料の内張りの一体性を決定する工程を有する方法。
2. 衝撃に対するプロセス容器の応答は１又は２以上の加速度計によって測定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記インパルスハンマは広域な周波数範囲に亘って、略一定の力が加えられる衝撃を提供する、請求項１に記載の方法。
4. 前記インパルスハンマに、最大２０００Ｈｚまでの周波数を生成することができるチップが設けられている、請求項３記載の方法。
5. 前記インパルスハンマが、衝撃を受ける該ハンマの端部に加えられる力を測定する一体式のクオーツフォーストランスデューサを有している、請求項１記載の方法。
6. 前記インパルスハンマが、モーダルチューンインパルスハンマである、請求項１記載の方法。
7. 前記インパルスハンマが、前記プロセス容器において所望の周波数応答を得るために、交換可能な柔らかなおよび堅いハンマチップを有している、請求項１記載の方法。
8. 前記インパルスハンマが、ハンマ質量を増やすためのエクステンダを有している、請求項１記載の方法。
9. 加速度計はジオフォンである、請求項２に記載の方法。
10. 前記ジオフェンの自由度が１であり、前記ジオフェンの出力が、磁界を通って移動するコイルにより生成される、請求項９に記載の方法。
11. インパルスハンマはフォーストランスデューサを有して、加速度計からの出力及びインパルスハンマのフォーストランスデューサは種々の周波数特性について周波数範囲に亘って分析されて、耐熱材の内張りの一体性を決定する、請求項２に記載の方法。
12. 耐熱部材による内張の一体性を判定するために選択され、前記耐熱部材により内張されたプロセス容器の周波数持性が、動剛性、平均可動性、平均可動性の傾斜、平均可動性に対する最大可動性の比およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、請求項１記載の方法。
13. 耐熱部材で内張りされた圧力容器の可動性は、前記応答速度をインパルスハンマによって付加される力で除算することにより決定される、請求項１に記載の方法。
14. 耐熱部材で内張りされた圧力容器の動的剛性は、低周波数範囲における可動性の傾斜から求められる、請求項１に記載の方法。
15. 前記動剛性が、０Ｈｚと２００Ｈｚの間の可動性の傾斜から決定され、又は０Ｈzと１０００Ｈｚの間の傾斜から決定される、請求項１４に記載の方法。
16. 選択された周波数特性は、振幅を含む、請求項１に記載の方法。
17. 耐熱部材により内張されたプロセス容器の非破壊試験のための装置であって、
    （ａ）耐熱部材により内張されたプロセス容器の外壁を打つためのインパルスハンマと、
    （ｂ）前記耐熱部材により内張されたプロセス容器の選択された周波数持性を測定するための一または複数の加速度計と、
    （ｃ）測定された前記周波数持性を分析し、測定された前記周波数持性から少なくとも平均可動性及び分離可動性を決定して、測定された周波数特性から前記耐熱部材による内張の一体性を判定するコンピュータとを備えてなる、装置。
18. 前記インパルスハンマが、広域の周波数範囲にわたって加えられるほぼ一定の力からなる衝撃を提供するように構成されてなる、請求項１７記載の装置。
19. 前記インパルスハンマに、最大２０００Ｈｚまでの周波数を生成することができるチップが設けられてなる、請求項１７記載の装置。
20. 前記インパルスハンマが、衝撃を受ける該ハンマの端部に加えられる力を測定するための一体式のクオーツフォーストランスデューサを有してなる、請求項１７記載の装置。
21. 前記インパルスハンマが、モーダルチューンインパルスハンマである、請求項１７記載の装置。
22. 前記インパルスハンマが、前記プロセス容器において所望の周波数応答を得るために、交換可能な柔らかいおよび堅いハンマーチップを有してなる、請求項１７記載の装置。
23. 前記加速度計がジオフォンである、請求項１７記載の装置。
24. 前記ジオフォンの自由度が１であり、前記ジオフォンの出力が、磁界を通って移動するコイルにより生成されてなる、請求項２３記載の装置。
25. 前記耐熱部材による内張の一体性を判定するために、前記インパルスハンマの前記加速度計および前記フォーストランスデューサからの出力が、さまざまな周波数持性の周波数範囲にわたって分析されてなる、請求項１７記載の装置。
26. 耐熱部材による内張の一体性を判定するために選択され、前記耐熱部材により内張されたプロセス容器の周波数持性が、動剛性、平均可動性、平均可動性の傾斜、平均可動性に対する最大可動性の比およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択されてなる、請求項１７記載の装置。
27. コンピュータが、前記応答速度を前記インパルスハンマにより加えられた力で除算することにより、前記耐熱部材により内張された圧力容器の前記可動性を決定し、且つコンピュータは、低い周波範囲における可動性の傾斜から、前記耐熱部材により内張されたプロセス容器の前記動剛性を決定する、請求項２６記載の装置。
28. 前記動剛性は、０Ｈｚと２００Ｈｚとの間の可動性の傾斜から決定され、又は動剛性は０Ｈzと１０００Ｈｚの間の傾斜から決定される、請求項２６記載の装置。
29. 選択された周波数特性は、振幅を含む、請求項１に記載の方法。

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