JP5930891B2 - ポリマー碍管の劣化診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）筒の両端に、金属製のフランジが取り付けられ、ＦＲＰ筒の外周がシリコーン製の外被で覆われた構造のポリマー碍管の外被とＦＲＰ筒との界面の劣化診断方法に関するものである。

ポリマー碍管は、磁器碍管に比較して、耐震性、防爆性などの機械的性能に優れており、また、シリコーン外被材の撥水性により、耐汚損特性にも優れていることから、世界的に適用が拡大されている。

一方、ポリマー碍管は、有機材料により構成されていることから、適用寿命、長期信頼性などが懸念されている。特に、中空のＦＲＰ芯材（ＦＲＰ筒）と外被ゴムとの界面の接着力の信頼性については評価が進んでいない。

経年によってＦＲＰ筒と外被ゴムとの界面の接着強度が低下し、さらに強制的な外力が加えられると、界面に剥離が発生する。その後外部よりイオン性物質を含む水が浸入することで、界面絶縁性能が低下すると、地絡などの重大な事故に繋がるため、外被とＦＲＰ筒との界面の劣化を把握することは重要である。

特許文献１では、碍子の汚損時に発生する電磁波を検出することで、碍子の汚損状況を常時監視可能な汚損検出装置が記載されている。

特許文献２では、ポリマー碍管と超音波プローブとを水中に浸漬し、超音波プローブにより外被ゴム側からポリマー碍管に超音波を照射し、その反射波を求め、求めた反射波に基づき、界面の剥離を検査するポリマー碍管の界面剥離検査方法が記載されている。

特開２０００−３５２５７１号公報 特開平１０−２６７９００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の汚損検出方法では、ポリマー碍管の絶縁特性を、部品全体の特性としてオンタイムで知る上では効果的であるが、外被とＦＲＰ筒との界面についての経年性の劣化の進行状況を把握することは難しいという問題があった。

また、特許文献２に記載の界面剥離検査方法は、外被とＦＲＰ筒との界面の劣化に特化した評価方法ではあるが、検査に要する装置構成が大掛かりであることに加え、外被とＦＲＰ筒との界面についての経年性の劣化の進行状況を把握することは難しいという問題があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、外被とＦＲＰ筒との界面の劣化進行を推定でき、余寿命評価が可能なポリマー碍管の劣化診断方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るポリマー碍管の劣化診断方法は、ＦＲＰ筒とこのＦＲＰ筒の外周面を覆うシリコーンゴムから成る外皮とを備えたポリマー碍管の前記ＦＲＰ筒と前記外皮との界面強度の劣化を診断するポリマー碍管の劣化診断方法であって、前記ＦＲＰ筒を模擬するＦＲＰ部材とこのＦＲＰ部材に接着され前記外皮を模擬するシリコーンゴム部材とから構成され、前記ＦＲＰ部材と前記シリコーンゴム部材との界面が露出した複数個の試験片を、前記ポリマー碍管が設置された電気所内に設置する第１のステップと、所定期間経過するごとに少なくとも１個以上の前記試験片を前記電気所から回収する第２のステップと、回収された前記試験片に前記シリコーンゴム部材の表面から前記ＦＲＰ部材の表面に達する碁盤目状の切り込みを入れて前記シリコーンゴム部材に複数個の分割片を形成し、これらの分割片をそれぞれ前記シリコーンゴム部材側から引っ張ることで引き剥がし試験を実施する第３のステップと、前記引き剥がし試験の結果に基づき、界面破壊が発生した前記分割片の個数と前記分割片の総数との比として界面破壊率を求める第４のステップと、前記ＦＲＰ部材と前記シリコーンゴム部材とについて界面強度と界面破壊率との理論的関係を与える界面強度−界面破壊率曲線を用いて、前記第４のステップにて求めた前記界面破壊率に相当する界面強度値を求めるとともに、前記試験片の設置時から当該回収時までの経過時間を求める第５のステップと、前記第５のステップにて求めた界面強度値及び経過時間に関するデータと、当該回収時以前の過去の回収時に求めた界面強度値及び経過時間に関するデータとに基づき、時間経過とともに指数関数的に減衰する界面強度の減衰曲線を求める第６のステップと、前記界面強度−界面破壊率曲線及び前記界面強度の減衰曲線を用いて、界面破壊率の経時変化曲線を求める第７のステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、ポリマー碍管の外被とＦＲＰ筒との界面の劣化進行を推定でき、余寿命評価が可能になる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態におけるポリマー碍管の構成例を示した縦断面図である。 図２は、試験片の一例を示した斜視図である。 図３は、試験片に碁盤目状の切り込みを入れた様子を示した斜視図である。 図４は、劣化の進行度合いを評価する方法を示した概念図である。 図５は、凝集破壊及び界面破壊の概念を示した図である。 図６は、界面強度と界面破壊率との関係（界面強度−界面破壊率曲線）を理論的に求めた結果を示した図である。 図７は、加速劣化試験に基づく界面破壊率の測定結果を示した図である。 図８は、加速劣化試験に基づいて求めた界面強度の減衰曲線の一例を示した図である。 図９は、加速劣化試験に基づいて求めた界面破壊率の経時変化曲線の一例を示す図である。 図１０は、実器設置環境から回収された試験片に対する界面破壊率の測定結果の一例を示した図である。 図１１は、図１０に基づいて求めた界面強度の減衰曲線の一例を示した図である。 図１２は、図１０に基づいて求めた界面破壊率の経時変化曲線の一例を示す図である。 図１３は、実施の形態に係るポリマー碍管の劣化診断方法を示すフローチャートである。 図１４は、界面破壊率の経時変化曲線を直線で近似した例を示す図である。

以下に、本発明に係るポリマー碍管の劣化診断方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態におけるポリマー碍管の構成例を示した縦断面図である。図１に示すように、ポリマー碍管１１は、例えば円筒状のＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）筒１２と、ＦＲＰ筒１２の軸方向の両端に設けられた金属製のフランジ１５ａ，１５ｂと、ＦＲＰ筒１２の外周面を覆うポリマー（シリコーンゴム）から成る外被１３とを備えている。なお、外被１３には、軸方向に複数個のひだが設けられている。

ポリマー碍管１１は、ＦＲＰ筒１２の外周面をシリコーンゴムで一体的にモールド成形して得られ、ＦＲＰ筒１２と外被１３との界面は接着されている。しかし、変電所等における例えば野外での長期運用により、温度や雨水等の影響により、ＦＲＰ筒１２と外被１３との接着力が低下し、これらの界面に剥離が発生することがある。ＦＲＰ筒１２と外被１３との界面の劣化進行の度合いを的確に把握することは、ポリマー碍管１１の絶縁性能の信頼性を確保する上で重要である。本実施の形態は、ＦＲＰ筒１２と外被１３との界面強度の劣化進行を診断する方法に関する。

本実施の形態では、ポリマー碍管１１の実器（変電所等の電気所において実際に設置された機器）を直接の診断対象とはせずに、ＦＲＰ筒１２と外被１３との界面を模擬した試験片であって、実器と同じ環境下に設置した試験片について定期的に診断を行うものである。ここで、試験片は、ＦＲＰ筒１２を模擬するＦＲＰ部材と外皮１３を模擬するシリコーンゴム部材との界面（接着面）が外部に露出しているものであれば任意の形状のものでよい。図２は、試験片２０の一例を示した斜視図である。この試験片２０は、例えば矩形のＦＲＰ部材３を同じく矩形のシリコーンゴム部材２で挟み込む形で形成したものであり、ＦＲＰ部材３とシリコーンゴム部材２との界面が露出している。この試験片２０は、例えばエポキシ樹脂から成るＦＲＰ部材３にシリコーンゴムをモールドした後、端部のシリコーンゴムを切り落とし、ＦＲＰ部材３とシリコーンゴムとの界面を露出させることで作製することができる。なお、ＦＲＰ部材３の片面のみにシリコーンゴム部材２が接着した試験片を使用してもよい。

試験片２０は、実器と同じ環境下、具体的には実器が設置された変電所等の敷地内に設置され、温度、湿度、降雨条件等が略同じ環境下に置かれる。なお、試験片２０は、好ましくは実器の近傍に設置する。また、試験片２０は、経年の劣化診断に必要な個数分複数個用意してこれらを実器と同じ環境下に設置し、試験を行うたびにその都度試験に使用する個数を回収する。例えば、３０年にわたって５年ごとに定期的に劣化診断を行う場合には、少なくとも６個の試験片２０を最初にまとめて設置しておき、５年ごとに１つずつ回収して劣化診断に使用するようにする。なお、１回の劣化診断で、複数個の試験片２０を回収して診断に用いてもよい。

試験片２０は、劣化診断のために定期的に回収された後、引き剥がし試験が実施される。図３は、試験片２０に碁盤目状の切り込みを入れた様子を示した斜視図、図４は、劣化の進行度合いを評価する方法を示した概念図である。

引き剥がし試験を実施するために、図３に示すように、まず、試験片２０上に例えばカッターナイフで数ｍｍ角の碁盤目状の切込み１ａを入れる。切込み１ａは、シリコーンゴム部材２の表面からＦＲＰ部材３の表面に到るように入れられる。この切込み１ａにより、側面が互いに分割された複数個の角状部分である分割片１が形成される。なお、図示例では、分割片１は例えば９個形成されている。

次に、図示しない引っ張り試験機（例えばオートグラフ）により分割片１をシリコーンゴム部材２側から一定速度で引っ張る。これにより、分割片１の一部が引き剥がされる。この引き剥がし試験をすべての分割片１に対して実施する。

図４では、図３の９個の分割片１について引き剥がし試験を実施した結果を示したものであり、界面破壊４又は凝集破壊５のいずれかが発生した様子を示している。界面破壊４は、シリコーンゴム部材２がＦＲＰ部材３との界面から引き剥がされて生ずる破壊である。これは、ＦＲＰ部材３とシリコーンゴム部材２との界面の界面強度（接着強度）がシリコーンゴム部材２の結合強度よりも低下した場合に発生するもので、界面の劣化が進行していることを示すものである。凝集破壊は、シリコーンゴム部材２の一部が断裂して生ずる破壊である。これは、ＦＲＰ部材３とシリコーンゴム部材２との界面の界面強度（接着強度）がシリコーンゴム部材２の結合強度よりも大きい場合に発生するもので、界面の劣化が進行していないことを示すものである。図示例では、９個の分割片１のうち、５個について界面破壊４が発生し、４個について凝集破壊５が発生している。

引き剥がし試験を実施することにより、この試験結果に基づいて界面破壊率を求めることができる。ここで、界面破壊率は（界面破壊した分割片１の個数）／（分割片１の総数）で与えられる。したがって、図示例では、界面破壊率＝５／９〜０．５６である。分割片１の総数を増やすことで統計的信頼性は向上する。

一方、界面破壊率は、理論的には、次のようにして求められる。すなわち、シリコーンゴム部材２とＦＲＰ部材３との界面の強度分布をｆ（ｘ）、シリコーンゴム部材２の強度分布をｇ（ｘ）としたときに、界面破壊率は、次式で表される。

ここで、界面の強度分布ｆ（ｘ）は界面の強度ｘに対する確率密度を表し、シリコーンゴム部材２の強度分布ｇ（ｘ）はシリコーンゴム部材２の強度ｘに対する確率密度を表す。ｆ（ｘ），ｇ（ｘ）はそれぞれ例えば正規分布で近似することができる。

図５は、凝集破壊及び界面破壊の概念を示した図である。上記のように、凝集破壊は、界面の強度（単に、「界面強度」ともいう。）がシリコーンゴムの強度（単に、「ゴム強度」ともいう。）よりも大きいときに生ずる。同図中の上段左側には、凝集破壊のイメージを示している。凝集破壊は、シリコーンゴム部材２の一部が引き剥がされて生ずる。

図５の上段右側には、横軸を強度とし縦軸を確率密度として、界面の強度分布（単に、「界面強度分布」ともいう。）ｆ（ｘ）、シリコーンゴムの強度分布（単に、「ゴム強度分布」ともいう。）ｇ（ｘ）を記載している。ただし、ｆ（ｘ）とｇ（ｘ）とでは縦軸の向きが互いに反対になるように記載している。なお、ゴム強度分布ｇ（ｘ）の強度の平均値をｍで表す。シリコーンゴムについては、経年劣化がほぼ無視できることが判明しており、その強度分布は時間経過によらず不変であると仮定してもよい。すなわち、ゴム強度分布ｇ（ｘ）については、平均値ｍは経年によらず一定とみなすことができ、その分散も一定とみなすことができる。したがって、平均値ｍとその分散を実験データ等に基づいて与えておけば、ｇ（ｘ）は既知である。他方、界面強度分布ｆ（ｘ）は、界面強度の経年劣化により変化する。特に、界面強度分布ｆ（ｘ）の平均値ｎは経年により減少し、同図中、ｆ（ｘ）は経年により左側へ移動する。なお、図示例では、ｎ＜ｍの時の一例を示している。この場合でも、界面強度ｘ１＞ゴム強度α１（ｘ１＞α１）を満たすｆ（ｘ１）＞０，ｇ（α１）＞０が存在するので、凝集破壊が生じ得る。

図５の下段左側には、界面破壊のイメージを示している。界面破壊は、シリコーンゴム部材２が界面から引き剥がされて生ずる。上記のように、界面破壊は、界面の強度がシリコーンゴムの強度よりも小さいとき（ゴム強度＞界面強度）に生ずる。

図５の下段右側には、上段右側と同様に、横軸を強度とし縦軸を確率密度として、界面強度分布ｆ（ｘ）、ゴム強度分布ｇ（ｘ）を記載している。併せて、界面破壊率の計算式をｆ（ｘ）及びｇ（ｘ）と対応させて示している。ゴム強度αよりも小さい界面強度に対して界面破壊が発生するので、ｆ（ｘ）を０〜αの範囲で積分したものにゴム強度αのときの確率密度ｇ（α）を乗じ、これをαについてさらに積分することで界面破壊率が得られる。なお、本実施の形態では、界面強度分布ｆ（ｘ）の分散は例えばゴム強度分布の分散と同じ値であると仮定する。

図６は、界面強度と界面破壊率との関係（界面強度−界面破壊率曲線）を理論的に求めた結果を示した図である。上記（１）式によれば、界面強度分布ｆ（ｘ）の平均値ｎを与えることにより、界面破壊率が計算できるので（ゴム強度分布ｇ（ｘ）は既知であり、界面強度分布ｆ（ｘ）の分散はゴム強度分布ｇ（ｘ）の分散に等しい）、この平均値ｎを縦軸（界面強度[ＭＰａ]）とし、この平均値ｎに対応する界面破壊率を横軸（界面破壊率[％]）としてプロットしたものが図６である。なお、図６では、一例として、シリコーンゴムの強度の平均値ｍを５ＭＰａ、シリコーンゴム及び界面の各強度分布の標準偏差を１．２５ＭＰａとした場合について、界面強度と界面破壊率との関係を理論的に求めたものである。

次に、図６の界面強度−界面破壊率曲線を利用した界面強度の劣化診断方法の原理について説明する。以下では、複数個の試験片２０に対して加速劣化試験を実施し、これらの試験片２０の界面を強制的に劣化させたサンプルを用意し、これらのサンプルに対して界面強度の劣化診断方法を適用することにより、その内容及び有効性を説明する。

加速劣化試験の条件は、試験片２０を塩水（イオン性物質を含む水を模擬）の入った密閉容器に入れて１００℃で煮沸するものである。加速劣化時間である煮沸時間は、２００時間、５００時間、８００時間の三通りとし、それぞれ２個の試験片２０を試験に用いた。各加速劣化時間の経過後に、２個の試験片２０を密閉容器から取り出し、上記の引き剥がし試験を実施し、界面破壊率を求めた。

図７は、加速劣化試験に基づく界面破壊率の測定結果を示した図である。図７において、経過時間（ｈ）は加速劣化時間を表す。経過時間が２００時間の場合は、２個のサンプル（試験片２０）について、引き剥がし試験の結果、いずれの界面破壊率も０％となった。界面破壊率＝０[％]に対する界面強度は１０．４[ＭＰａ]である。これは、図６の界面強度−界面破壊率曲線から求められたものであるので、図７では「界面強度理論値」と記載している。経過時間が５００時間の場合は、２個のサンプル（試験片２０）について、引き剥がし試験の結果、界面破壊率は１１％及び２２％となった。界面破壊率＝１１[％]に対する界面強度は７．２[ＭＰａ]であり、界面破壊率＝２２[％]に対する界面強度は６．４[ＭＰａ]である。これらは、図６の界面強度−界面破壊率曲線から求められたものである。経過時間が８００時間の場合は、２個のサンプル（試験片２０）について、引き剥がし試験の結果、いずれも界面破壊率が３３％となった。界面破壊率＝３３[％]に対する界面強度は５．８[ＭＰａ]である。これは、図６の界面強度−界面破壊率曲線から求められたものである。このように、加速劣化時間とともに、界面が劣化して界面破壊率が上昇し及び界面強度が低下していることがわかる。

界面強度の劣化のメカニズムは、次のようなものである。シリコーンゴムとＦＲＰはプライマーにより接着されており、シリコーンゴムとプライマーは共有結合で、ＦＲＰとプライマーは水素結合で繋がっており、外部からの水分や熱により、これらの結合が徐々に切断されることで、界面強度が低下する。界面強度は、結合の数に比例し、時間経過とともに指数関数的に減衰していく。

図８は、加速劣化試験に基づいて求めた界面強度の減衰曲線の一例を示した図である。図８では、図７の界面強度理論値を経過時間（加速劣化時間）ごとにプロットした後（４点）、上述のように界面強度は時間経過とともに指数関数的に減衰するとの仮定のもと、その減衰形状をＡ・ｅｘｐ（−Ｂ・ｔ）のように仮定し、実測点としての４点にこの減衰曲線を当てはめることにより係数Ａ，Ｂを決定し、これを実測点に併せて点線で示したものである。なお、ｅｘｐは指数関数を、ｔは時間を表す。

次に、図６の界面強度−界面破壊率曲線を再度利用することにより、図８の界面強度の減衰曲線から、界面破壊率の経時変化曲線を求める。すなわち、図６の界面強度−界面破壊率曲線を参照することにより、界面強度の減衰曲線の各界面強度に対応する界面破壊率が得られるので、加速劣化時間に対する界面破壊率の変化を表す曲線（界面破壊率の経時変化曲線）を得ることができる。図９は、このようにして求めたもので、加速劣化試験に基づいて求めた界面破壊率の経時変化曲線の一例を示す図である。図９では、図７で得られた実測点（４点）とともに界面破壊率の経時変化曲線を示している。実測点は、加速劣化時間が２００時間、５００時間、８００時間の各時点で与えられるが、界面破壊率の経時変化曲線を求めることにより、加速劣化時間が８００時間以降の界面破壊率を推定することが可能となる。そして、界面破壊率の経時変化曲線により、界面の余寿命を評価することが可能となる。例えば、界面破壊率がある一定値（図示例では例えば８８％）に達した時を界面寿命と定義した場合は、界面破壊率の経時変化曲線から当該一定値に対応する加速劣化時間を界面寿命として求めることができ、現時点を基準に界面寿命までの余時間として余寿命を評価することができる。

以上の界面の劣化診断方法は、加速度劣化時間を実際の経過時間（実器の使用年数）に置き換えることにより、実器と同じ設置環境から回収された試験片２０に対しても同様に適用することができる。これは、図６の界面強度−界面破壊率曲線が時間要素を含まない一般的特性であること、図８のような界面強度の減衰特性は加速劣化時間に対してのみならず実際の経過時間（実器の使用年数）に対しても成立すると推定されることによる。

図１０〜図１２は、実器と同じ設置環境から回収された試験片２０（経過年数ｔ１，ｔ２，ｔ３の各２個の試験片２０）に対して上記界面の劣化診断方法を適用した場合に予測される結果の例を示したものであり、それぞれ加速劣化試験により得られた図７〜図９に対応する図である。すなわち、図１０は、実器設置環境から回収された試験片２０に対する界面破壊率の測定結果の一例を示した図、図１１は、図１０に基づいて求めた界面強度の減衰曲線の一例を示した図、図１２は、図１０に基づいて求めた界面破壊率の経時変化曲線の一例を示す図である。なお、図１０〜図１２は、図７〜図９との対応を明らかにするための例示であり、数値自体は加速劣化試験と同じものを経過時間ｔ１〜ｔ３を明示しないで示している。

以上の説明に基づき、本実施の形態に係るポリマー碍管の劣化診断方法について説明する。図１３は、本実施の形態に係るポリマー碍管の劣化診断方法を示すフローチャートである。図１３は、これまでの説明を時系列的な処理としてまとめたものである。

まず、実器であるポリマー碍管１１（図１）の設置場所の例えば近傍に複数個の試験片２０（図２）を設置する（Ｓ１）。上述のように、ポリマー碍管１１は例えば変電所等に設置され、複数個の試験片２０はポリマー碍管１１と略同じ設置環境に設置される。

次に、所定経過年ごとに試験片２０を変電所内の設置個所から回収する（Ｓ２）。回収の個数は以下の引き剥がし試験に使用する個数であり、少なくとも１以上である。なお、回収は、年単位で行わなくとも所定期間ごとに定期的に行うものであればよい。

回収した試験片２０に碁盤目状の切込み１ａを入れた後（Ｓ３、図３）、試験片２０に対して引き剥がし試験を実施する（Ｓ４、図４）。引き剥がし試験は、例えばオートグラフにより行う。

次に、引き剥がし試験の結果に基づいて、界面破壊率を求める（Ｓ５）。界面破壊率の計算は、（界面破壊した分割片１の個数）／（分割片１の個数）による。

次に、予め求めた界面強度−界面破壊率曲線（図６）を用いて、Ｓ５で求めた界面破壊率に相当する界面強度値を求め、この界面強度値を試験片２０設置後から当該回収時までの経過時間及びＳ５で求めた界面破壊率とともに記憶部（図示せず）に保存する（Ｓ６）。保存されたデータは、次回収時以降の劣化診断に使用される。

次に、過去の界面強度値及び当該界面強度を求めた時の経過時間のデータが記憶部に保存されているか否かを調べる（Ｓ７）。すなわち、前回以前の試験片回収時においてＳ３〜Ｓ６と同様の処理により求めた界面強度値、界面破壊率及び当該回収時の経過時間が記憶部に記憶されているか否かを調べる。

Ｓ７の判定の結果、過去の界面強度値及びその時（当該界面強度を求めた時）の経過時間のデータが保存されている場合は（Ｓ７，Ｙｅｓ）、過去の界面強度値及びその時の経過時間のデータに今回得られた界面強度値及び当該回収時における経過時間のデータをもとに、指数関数的な減少特性の仮定のもと、界面強度の減衰曲線を求める（Ｓ８，図１１）。なお、上述のように界面強度の減衰曲線をＡ・ｅｘｐ（−Ｂ・ｔ）のように仮定した場合は、２時点以上のデータが得られれば、Ａ，Ｂの値を求めることができる。Ａ，Ｂの算出方法（曲線当てはめ）には種々の方法を適用することができる。Ｓ７の判定の結果、過去の界面強度値及びその時の経過時間のデータが保存されていない場合は（Ｓ７，Ｎｏ）、Ｓ２に戻る。

次に、界面強度−界面破壊率曲線（図６）及び界面強度の減衰曲線（図１１）を用いて、界面破壊率の経時変化曲線を求める（Ｓ９、図１２）。そして、得られた界面破壊率の経時変化曲線に基づいて、界面強度の余寿命を診断する（Ｓ１０、図１２）。余寿命は、界面破壊率が当該回収時の値から界面寿命を定める予め設定された一定値に達するまでの時間を求めることにより評価することができる。Ｓ２〜Ｓ１０の処理を所定経過年ごとに繰り返す。界面破壊率の経時変化曲線は、試験片２０を回収し劣化診断を行うたびに最新のデータにより更新される。

なお、Ｓ５〜Ｓ１０の処理は例えば所定のプログラムに従って動作するコンピュータで行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ポリマー碍管１１の設置環境と同様の設置環境に置かれた試験片２０について図１３に示すような界面強度の劣化診断を実施することにより、ポリマー碍管１１のＦＲＰ筒１２と外被１３との界面の劣化進行を推定でき、その余寿命評価が可能となる。

なお、従来のように、実器について劣化診断を行う場合には、実器を停止する等の制約があり、メンテナンスコストの面からも、診断の間隔は長期に及ぶ場合もある。これに対し、本実施の形態では、複数の試験片を実器と同じ又は類似の環境下において劣化診断を行うようにしたので、より短い間隔で定期的に診断を行うことも可能である。

また、本実施の形態では、余寿命の推定は、界面破壊率の経時変化曲線そのものを用いて行うとしたが、例えば界面破壊率の経時変化曲線を直線近似したものを用いて行ってもよい。図１２に示すように、界面破壊率の経時変化曲線はある範囲（図示例では、経過時間が１０〜２５の範囲）では直線的に振る舞う。そこで、当該範囲で界面破壊率の経時変化曲線を近似する直線を求め、この直線を当該範囲から外挿することによっても、界面の劣化の傾向を把握でき、界面強度の余寿命評価が可能となる（図１４参照）。例えば、この直線により、界面破壊率が１００[％]になるまでの余寿命を推定することができる。この場合の余寿命の評価は実際よりも厳し目の評価を与えると推定される。

また、余寿命がわずかであると判断された場合には、アラームを発するなどの設定を行ってもよい（例えば、図１３のＳ５〜Ｓ１０の処理を行うコンピュータにて設定する）。界面破壊率約９０％は界面剥離するような領域にあるので、界面破壊率９０％までの余寿命がわずかになった時にアラームを発するようにすることもできる。

本発明は、ポリマー碍管の外皮とＦＲＰ筒との界面の劣化診断方法として好適である。

１ 分割片
２ シリコーンゴム部材
３ ＦＲＰ部材
４ 界面破壊
５ 凝集破壊
５ 凝集破壊
１１ ポリマー碍管
１２ ＦＲＰ筒
１３ 外被
１５ａ，１５ｂ フランジ
２０ 試験片

Claims (4)

1. ＦＲＰ筒とこのＦＲＰ筒の外周面を覆うシリコーンゴムから成る外皮とを備えたポリマー碍管の前記ＦＲＰ筒と前記外皮との界面強度の劣化を診断するポリマー碍管の劣化診断方法であって、
   前記ＦＲＰ筒を模擬するＦＲＰ部材とこのＦＲＰ部材に接着され前記外皮を模擬するシリコーンゴム部材とから構成され、前記ＦＲＰ部材と前記シリコーンゴム部材との界面が露出した複数個の試験片を、前記ポリマー碍管が設置された電気所内に設置する第１のステップと、
   所定期間経過するごとに少なくとも１個以上の前記試験片を前記電気所から回収する第２のステップと、
   回収された前記試験片に前記シリコーンゴム部材の表面から前記ＦＲＰ部材の表面に達する碁盤目状の切り込みを入れて前記シリコーンゴム部材に複数個の分割片を形成し、これらの分割片をそれぞれ前記シリコーンゴム部材側から引っ張ることで引き剥がし試験を実施する第３のステップと、
   前記引き剥がし試験の結果に基づき、界面破壊が発生した前記分割片の個数と前記分割片の総数との比として界面破壊率を求める第４のステップと、
   前記ＦＲＰ部材と前記シリコーンゴム部材とについて界面強度と界面破壊率との理論的関係を与える界面強度−界面破壊率曲線を用いて、前記第４のステップにて求めた前記界面破壊率に相当する界面強度値を求めるとともに、前記試験片の設置時から当該回収時までの経過時間を求める第５のステップと、
   前記第５のステップにて求めた界面強度値及び経過時間に関するデータと、当該回収時以前の過去の回収時に求めた界面強度値及び経過時間に関するデータとに基づき、時間経過とともに指数関数的に減衰する界面強度の減衰曲線を求める第６のステップと、
   前記界面強度−界面破壊率曲線及び前記界面強度の減衰曲線を用いて、界面破壊率の経時変化曲線を求める第７のステップと、
   を含むことを特徴とするポリマー碍管の劣化診断方法。
2. 前記第７のステップ後、前記界面破壊率の経時変化曲線を用いて、界面破壊率が前記回収時の値から予め定めた一定値に達するまでの時間を求めることにより前記界面強度の余寿命を評価することを特徴とする請求項１に記載のポリマー碍管の劣化診断方法。
3. 前記界面破壊率の経時変化曲線を直線で近似した後に、前記余寿命の評価を行うことを特徴とする請求項２に記載のポリマー碍管の劣化診断方法。
4. 前記界面強度−界面破壊率曲線は、前記ＦＲＰ部材と前記シリコーンゴム部材との界面の強度分布と、前記シリコーンゴム部材の強度分布とに基づいて求められたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリマー碍管の劣化診断方法。

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