JP5481699B1 - 配管評価方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サンプル配管の内表面における腐食状況を検査する(S5)と共に、配管内を流通する水の水質も分析する(S5)。次に、サンプル配管の内表面の腐食状況を検査した結果と水質分析の結果とを照合し、腐食状況の検査が、サンプル配管を含む評価対象範囲の全体における劣化度合いの評価に十分であるか否かを判定する(S6)。例えば、水質分析によると配管表面に孔食が発生していることが強く示唆されているにもかかわらず、腐食状況の検査において孔食の発生が認められない場合には、腐食状況の検査が十分でないと判定する。一方、腐食状況の検査結果と水質分析の結果とが十分に整合している場合には、腐食状況の検査が十分であると判定する。そして、腐食状況の検査結果に基づいて、評価対象範囲の全体に関する劣化度合いを評価する(S7、S8)。
【選択図】図1
Description
外観観察では、目視や外観の写真チェックなどにより、配管の防食塗膜、亜鉛メッキ等、配管内からの流体の漏洩、断熱材の状況等を検査する。配管の外観を把握できる限り、外観観察は必ず行われる。
X線検査の方法は以下のとおりである。図3に示すように、X線照射装置100からサンプルSに向かってX線を照射する。その透過光を検出することにより、配管の透過画像を取得する。または、透過光により感光フィルムを感光させた後に現像し、現像結果をスキャナで取り込んでもよい。図3には、透過X線と撮像結果との関係の一例が模式的に示されている。X線検査によって取得される撮像画像の各画素は、透過X線の経路と対応している。各経路に沿った配管の肉厚に応じて、その経路に対応する透過X線の強度が変化する。一方、撮像画像における各画素の画素値は、その画素に対応する透過X線の強度に応じて異なったものとなる。したがって、撮像画像は、サンプルSの各部の肉厚に応じた画像となる。例えば、X線撮像がグレースケールで表現されると共に、各画素の明暗が、その画素に対応する透過X線の強度を示すとする。具体的には、明度が高いほど透過X線が弱く、明度が低いほど透過X線が強いとする。この場合、ある画素の明度が高いことは、その画素に対応する経路に沿った配管の肉厚が大きいことを示すことになる。また、ある画素の明度が低いことはその逆を示すことになる。図5は、グレースケールで表現されたX線撮像の一例である。
内視鏡検査は、内視鏡カメラによりサンプル内を撮像することにより行う。撮像した画像を官能評価又はコンピュータ解析により評価する。内視鏡検査の選択基準は以下のとおりである。本検査は、サンプル内に内視鏡を通すため、配管内を排水した後でなければ実施できない。一方、配管の使用状況によっては排水が困難である場合もあり、そのような場合は本検査に適さない。
超音波検査の方法は以下のとおりである。サンプルの外表面から配管内へと超音波を放射する。配管の内表面で反射した反射波を捉えることにより、その伝搬時間に基づいて配管の肉厚を計測する。このような超音波を用いた厚さ測定器は多数存在しており、いずれの測定器を使用してもよい。配管の外表面が保温材等で被覆されている場合、その保温材等を除去してから測定しなければならない場合が多い。本検査の選択基準は以下のとおりである。配管径がある程度大きい場合であって水が内部にほぼ満ちた状態で検査する際には、上記の通りX線検査ではなく、超音波検査が選択される。また、配管の素材によっては超音波検査を使用できないことがある。さらに、超音波検査は、比較的幅が狭い孔食の状況を把握するのが困難である。例えば、検査装置の分解能より幅が狭い孔食の深さを正確に把握できないためである。また、比較的幅が広い孔食を検出する場合、検査位置を少しずつずらしつつ複数回計測することにより孔食の全体像を把握しなければならない。このように、超音波検査は、配管内面の状況を局所的に把握することができるが、広い範囲で状況を把握することが困難である。
水質分析では、配管内を流通する水質に関する以下の項目を検査、算出する。(基準項目)溶存酸素、pH、電気伝導率、塩化物イオンの濃度、硫酸イオンの濃度、酸消費量、全硬度、カルシウム硬度、イオン状シリカの濃度、濁度。(参考項目)鉄イオンの濃度、亜鉛イオンの濃度、銅イオンの濃度、化学的酸素要求量、硫化物イオンの濃度、アンモニウムイオンの濃度、残留塩素の濃度、遊離炭酸の濃度、飽和指数(ランゲリア指数)、マットソン比。水質分析は、排水管以外のあらゆる分類に採用できる。
肉眼・顕微鏡検査では、サンプルを部分的に取り出し、その内表面を肉眼や顕微鏡で観察する。特に銅管に関しては、肉眼で把握できない微小な腐食が配管機能低下の主要な原因となる場合があるため、顕微鏡観察が有効である。肉眼・顕微鏡観察に当たっては、配管内表面へのスケール等の付着物をあらかじめ除去するため、希硫酸などの強酸で表面を洗浄しておくこともある。これにより、付着物の下に形成されている孔食や潰食をはっきりと観察できるようになる。
劣化ランクの決定について説明する。図4に示す方法は、X線検査、超音波検査又は内視鏡検査の結果に基づき、所定の基準を使用して行う。これ以外の方法については後述する。まず、ランクを決定する際に配管の肉厚及び閉塞率のどちらに基づいて決定するかを選択する(S21)。X線検査や超音波検査など、配管の肉厚を導出するための検査を行っている場合は肉厚を優先して選択する。一方、サンプルによっては配管の肉厚を導出するための検査を行っていない場合がある。このような場合には閉塞率に基づくこととする。肉厚に基づいてランクを決定する場合(S21、“肉厚”)には、X線検査及び超音波検査のいずれの結果に基づいてランクを決定するかを選択する(S22)。
[数式1]F(x)=exp[−exp{−(x−λ/α)}]
[数式2]S=λ+α*ln(T)
[数式3]m−δn−1*ta/√N<μ<m+δn−1*ta/√N
[数式4]S=m+δn−1*ta/√N
耐用年数は、通常、配管の残存肉厚を算出した結果と、配管設備の使用開始時からの経過年数とに基づいて算出される。基本的に、耐用年数は、各サンプル中の最小の残存肉厚を腐食の速さで割ったものとなる。腐食の速さは、腐食量の最大値を経過年数で割った値である。
[数式5]Y=(tm−t0)/σ*Z
[数式6]Z=1−(x1+x2+x3+x4)
以下、上述の実施形態に基づいて配管を評価した一実施例について、図7及び図8を参照しつつ説明する。なお、図7及び図8において、大きさを示す値の単位はすべてミリメートルであり、率(割合)を示す値の単位はすべてパーセントである。
11a-13a ねじ部
21 継手部
100 X線照射装置
S サンプル
Claims (10)
- 配管内を流通する水の水質を分析する水質分析ステップと、
肉眼観察、光学観察、X線検査及び超音波検査の少なくともいずれかの方法に基づいて、複数種類のサンプル配管の内表面における腐食状況を検査する腐食検査ステップと、
前記水質分析ステップにおける分析結果に基づいて、前記腐食検査ステップにおける前記腐食状況の検査が、当該サンプル配管を含む評価対象範囲の全体における劣化度合いの評価に十分であるか否かを判定する腐食検査判定ステップと、
前記腐食検査判定ステップにおいて前記腐食状況の検査が前記劣化度合いの評価に十分であると判定された場合に、前記腐食検査ステップにおける検査結果に基づいて、前記評価対象範囲の全体に関する劣化度合いを評価する劣化評価ステップとを備えており、
前記劣化評価ステップが、
前記腐食検査ステップの検査結果に基づいて前記サンプル配管における腐食量を導出する腐食量導出ステップと、
前記腐食量導出ステップで導出された腐食量に基づいて、配管の最小の肉厚を評価する最小肉厚評価ステップと、
前記複数種類のサンプル配管のそれぞれに関して、前記最小肉厚評価ステップにおける評価結果が示す劣化度合いに応じた劣化ランクを決定するランク決定ステップとを含んでおり、
前記劣化ランクのランク数が、前記サンプル配管の種類に関わらず共通であり、
前記最小肉厚評価ステップにおける評価結果に基づくランク分けの基準が、少なくとも2種類の前記サンプル配管同士で異なっていることを特徴とする配管評価方法。 - 前記ランク分けの基準が、内圧による負荷がある前記サンプル配管と内圧による負荷がない前記サンプル配管との間で異なっていることを特徴とする請求項1に記載の配管評価方法。
- 前記ランク分けの基準が、ねじ部を含む前記サンプル配管とねじ部を含まない前記サンプル配管との間で異なっていることを特徴とする請求項1又は2に記載の配管評価方法。
- 前記腐食検査ステップにおいて、前記サンプル配管として樹脂ライニングが施された配管とその配管を他の配管と繋ぐ継手部とが含まれ、
前記ランク分けの基準が、前記継手部とその他の配管との間で異なっており、
前記ランク決定ステップにおいて、前記樹脂ライニングが施された配管の劣化ランクを決定する際に、前記継手部に係る前記ランク分けの基準に基づくことを特徴とする請求項1又は2に記載の配管評価方法。 - 前記サンプル配管内に形成されるスケールによる閉塞度合いを評価する閉塞評価ステップをさらに備えており、
前記ランク分けの基準が、前記最小肉厚評価ステップにおける評価結果に基づいて前記劣化ランクを決定する場合の第1の基準と、前記閉塞評価ステップにおける評価結果に基づいて前記劣化ランクを決定する場合の第2の基準とを含んでおり、
前記劣化ランクのランク数が、前記第1の基準と前記第2の基準とで共通であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の配管評価方法。 - 前記腐食検査判定ステップにおいて、
前記水質分析ステップにおける分析結果が腐食の傾向を示しているにも関わらず、前記腐食検査ステップにおける検査結果が当該腐食の傾向を示していない場合に、前記評価対象範囲の全体における劣化度合いの評価に十分でないと判定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の配管評価方法。 - 前記水質分析ステップにおいて、
配管が設置されている地域と腐食性を示す成分との関連付けに基づいて、当該腐食性を示す成分に関する水質分析を実施するか否かを決定することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の配管評価方法。 - 前記評価対象範囲内に銅管が含まれており、
前記水質分析ステップにおいて、
イオン状シリカの濃度及び硫酸イオンの濃度を導出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の配管評価方法。 - 前記肉厚導出ステップにおいて、公称厚みが異なる2つの部分を含む前記サンプル配管の公称厚みが大きい方の部分に関して肉厚を導出し、
前記最小肉厚評価ステップにおいて、前記サンプル配管の公称厚みが小さい方の部分に関して前記腐食量導出ステップで導出された最大の腐食量と同程度の腐食が発生したと想定した場合に残存する肉厚を最小の肉厚とすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に配管評価方法。 - 配管内を流通する水の水質を分析する水質分析ステップと、
肉眼観察、光学観察、X線検査及び超音波検査の少なくともいずれかの方法に基づいて、サンプル配管の内表面における腐食状況を検査する腐食検査ステップと、
前記水質分析ステップにおける分析結果に基づいて、前記腐食検査ステップにおける前記腐食状況の検査が、当該サンプル配管を含む評価対象範囲の全体における劣化度合いの評価に十分であるか否かを判定する腐食検査判定ステップと、
前記腐食検査判定ステップにおいて前記腐食状況の検査が前記劣化度合いの評価に十分であると判定された場合に、前記腐食検査ステップにおける検査結果に基づいて、前記評価対象範囲の全体に関する劣化度合いを評価する劣化評価ステップとを備えており、
前記劣化評価ステップが、
前記腐食検査ステップの検査結果に基づいて前記サンプル配管における腐食量を導出する腐食量導出ステップと、
前記腐食量導出ステップで導出された腐食量に基づいて、配管の最小の肉厚を評価する最小肉厚評価ステップと、
前記サンプル配管ごとに耐用年数の推定値Yを導出するステップとを含んでおり、
前記耐用年数の推定値Yが、前記腐食量導出ステップにおいて導出された最大の腐食量と配管設備の経過年数とに基づく1年あたりの腐食量をσとし、前記最小肉厚評価ステップにおける評価結果が示す最小の肉厚をtmとし、配管の最低必要厚をt0とするときに、補正係数Zを用いてY=(tm−t0)/σ*Zと表され、
前記補正係数Zが、
前記耐用年数の推定値Yに影響を与えると想定される複数の要因のそれぞれに、影響度合いを示す0より大きく1より小さい数値を割り当てると共に、それらの数値の合計を1から減算することにより、0<Z<1の範囲で設定され、
配管の経過年数が大きいほど大きい第1の数値、前記水質分析ステップの分析結果に基づき腐食の進行度が大きいと評価された場合ほど大きい第2の数値、並びに、配管の使用状況及び設置環境に基づき腐食の進行度が大きいと評価された場合ほど大きい第3の数値の少なくともいずれか2つの数値を前記複数の要因の少なくとも2つに係る数値として割り当てることを特徴とする配管評価方法。
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