JP7228410B2

JP7228410B2 - 腐食診断システム

Info

Publication number: JP7228410B2
Application number: JP2019040024A
Authority: JP
Inventors: 颯斎藤; 将宏伊藤; 健也大橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2039-03-05
Also published as: WO2020179108A1; JP2020143970A

Description

本発明は、石油化学プラント等の産業プラントにおける被覆材施工の機器・配管の外表面の腐食を診断する腐食診断システムに関する。

産業プラントの機器・配管は、エネルギーロス低減や異物接触防止のため、保温材やコンクリート等の被覆材が施工されている。近年、プラント老朽化に伴い、機器・配管の被覆材と接する外表面の腐食（外面腐食）が問題視されている。特に、保温材施工の配管外面の腐食（保温材下腐食）は発生頻度が高いことから、石油化学プラントを中心に重大な問題となっている。被覆材施工の機器・配管の外面腐食は、外部から直接目視観察することは不可能である。そのため一般的な保守点検は、被覆材の劣化状態、機器・配管形状等から外面腐食発生有無を属人的に判断して、外面腐食有りと判断した位置に対して、被覆材を剥離して目視や超音波検査により減肉検査している。

しかし、属人的判断では、外面腐食未発生位置を腐食位置と誤って判断して、被覆材を剥離してしまう場合が多く、非効率的で保守点検コストが膨大となる。

特開２０１８－２５４９７号公報特開２０１１－５３１６１号公報

被覆材施工の機器・配管における外面腐食の保守点検を高効率化するプログラムとしては特許文献１がある。本プログラムは、温度や稼働期間等の環境情報及び測定による腐食情報から、機器・配管が使用不能状態となる確率を演算して、どの位置から優先的に保守点検を実施するかという意思決定を支援する。しかし本プログラムは、機器・配管の余寿命到達確率の補正はできるが、保守点検する時期を決定できないことの難点がある。

また、特許文献２では、埋設配管のカソード防食設備を対象とし、腐食等の異常をカソード電位、アノード電位、電源電流の変化速度及び加速度から予兆診断して、埋設パイプラインの掘り返し頻度を適正化して、保守点検を効率化しコストを削減するシステムが提案されている。しかし、本システムは、電位や電流を検出するセンサが設置されている配管であれば実施可能であるが、センサが設置されていない配管では実施不可という点に難点がある。

本発明の目的は、プラントが保有する情報を活用して、被覆材施工の機器・配管の外表面腐食位置及び余寿命を予測することができる腐食診断システムを提案する。

前記目的を達成するために、本発明の腐食診断システムは、金属材料と非金属材料との界面での前記金属材料側の腐食を診断する腐食診断システムであって、前記腐食診断システムは、処理装置と、表示装置とを有し、前記処理装置は、外部から取得し、または、自システムの記憶装置に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部と、前記判定された腐食位置について、腐食速度予測式と前記記憶装置の情報を基に腐食速度を算出し、前記腐食速度から減肉量を演算して、前記減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部と、前記第１演算部で前記腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、前記腐食位置は前記第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、前記表示装置に出力する表示処理部と、を有し、前記処理装置は、前記第２演算部で余寿命推定した位置の中で余寿命が所定の閾値以下の位置に対して、減肉量を計測する検査器から減肉量を取得して、前記取得した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部を有することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、プラントが保有する情報を活用して、被覆材施工の機器・配管の外表面腐食位置及び余寿命を予測することができる。

実施形態１に係る腐食診断システムを示す構成図である。実施形態１に係る腐食診断システムの適応配管に対して記憶装置で保有する内容である。実施形態１に係る腐食診断システムの処理を示すフローチャートである。実施形態１に係る第１演算部における腐食診断システムの適応配管外表面の水存在確率リスク判定表である。実施形態１に係る第２演算部の腐食速度予測式における補正係数の算出図である。実施形態１に係る第２演算部の腐食速度予測式における補正係数により補正前腐食速度から補正後腐食速度を算出する図である。実施形態１に係る表示装置における保守点検予定出力例である。実施形態２に係る腐食診断システムを示す構成図である。実施形態２に係る腐食診断システムの処理を示すフローチャートである。実施形態２に係る表示装置における保守点検予定出力例である。実施形態３に係る腐食診断システムの構成図である。実施形態３に係る腐食診断システムの処理を示すフローチャートである。実施形態３に係る腐食位置検査部における腐食有無を再検証した結果である。実施形態４に係る腐食診断システムの構成図である。実施形態４に係る腐食診断システムの処理を示すフローチャートである。実施形態４に係る余寿命補正部における減肉量を評価して余寿命を補正した結果である。実施形態３に係る腐食診断システムの処理の変形例１を示すフローチャートである。実施形態３に係る腐食診断システムの処理の変形例２を示すフローチャートである。実施形態３に係る腐食診断システムの処理の変形例３を示すフローチャートである。実施形態４に係る腐食診断システムの処理の変形例１を示すフローチャートである。実施形態４に係る腐食診断システムの処理の変形例２を示すフローチャートである。実施形態４に係る腐食診断システムの処理の変形例３を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
<<実施形態１>>
本発明の腐食診断システムは、プラントが保有する気象情報（降雨量、湿度等）、設計情報（屋内外、機器・配管形状等）、施工情報（被覆材の巻き方）、及び運転情報（運転温度、稼働年数等）等を活用して、機器・配管の腐食位置及び余寿命を予測することで、保守点検すべき位置と時期の判断を支援する。それにより属人的判断を低減して、保守点検の高効率化と低コスト化を実現する。

図１は、実施形態１に係る腐食診断システム１００を示す構成図である。腐食診断システム１００は、処理装置１０、記憶装置２０、入力装置３１、表示装置３２、通信装置３３を有する。処理装置１０は、外部から取得し、または、自システムの記憶装置２０に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部１１と、判定された腐食位置について、腐食速度予測式と記憶装置２０の情報を基に腐食速度を算出し、腐食速度から減肉量を演算して、減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部１２と、第１演算部１１で腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、腐食位置は第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、表示装置３２に出力する表示処理部１３と、を含んで構成される。

記憶装置２０には、プラントが保有する気象情報２１（例えば、降雨量、湿度等）、設計情報２２（例えば、屋内外、機器・配管形状等）、施工情報２３（例えば、被覆材の巻き方）、及び運転情報２４（例えば、運転温度、稼働年数等）等が記憶されている。なお、プラントが保有する各種の情報は、ネットワークＮＷ、通信装置３３を介して、処理装置１０の取得部（図示せず）がプラントから取得し、記憶装置２０に格納する。

腐食診断システム１００は、記憶装置２０の情報より、第１演算部１１が保守点検が必要な被覆材施工の機器・配管の位置ごとに金属外表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、所定の閾値以上のときの腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する。第２演算部１２は、腐食位置について、腐食速度予測式と記憶装置２０の情報を基に腐食速度を算出し、腐食速度から減肉量を演算して、余寿命を判定する。表示処理部１３は、第１演算部１１で腐食位置以外のものは保守点検不要情報を、腐食位置は第２演算部１２の余寿命結果より保守点検内容を、表示装置３２に表示する。

図２は、実施形態１に係る腐食診断システム１００の適応配管に対して記憶装置２０で保有する内容である。本実施形態において、腐食診断システム１００の実施対象は、保温材及び外装板が施工された保温配管Ａ、保温配管Ｂ、保温配管Ｃ、保温配管Ｄ、保温配管Ｅとする。また、腐食診断システム１００を適応するプラントは、記憶装置２０に次の情報を保有するプラントとする。気象情報２１として平均降水量及び離岸距離、設計情報２２として機器・配管の材質、機器・配管位置が屋内か屋外か、及び保温材密度、施工情報２３として外装板繋ぎ部の施工良否、運転情報２４として稼動年数及び運転温度。保温配管Ａ、保温配管Ｂ、保温配管Ｃ、保温配管Ｄ、保温配管Ｅに関して記憶情報に保有されている。図２には、腐食診断システム１００の各適応配管に対する一覧情報２５を示している。

図３は、実施形態１に係る腐食診断システム１００の処理を示すフローチャートである。適宜図１、図２を参照する。処理装置１０は、記憶装置２０から気象情報２１、設計情報２２、施工情報２３、及び運転情報２４を取得する（ステップＳ１１）。

第１演算部１１は、金属表面の水存在確率が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。所定の閾値以上のとき（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、第１演算部１１は、ステップＳ１３に進み、所定の閾値未満のとき（ステップＳ１２，ＮＯ）、第１演算部１１は、ステップＳ１６に進む。

記憶装置２０の中で水供給に関わるのは、水供給形態が外部からの供給時は降水量と機器・配管の位置が屋内か屋外かであり、水供給形態が結露の時は運転温度である。また、水拡散に関わるのは、保温材密度及び外装板繋ぎ部の施工良否である。これらをリスク判定により、配管外表面の水存在確率（＝腐食発生率）を４段階（最大、大、中、小）評価した。

図４は、実施形態１に係る第１演算部１１における腐食診断システム１００の適応配管外表面の水存在確率リスク判定表２６である。腐食位置と判定する閾値は機器・配管が漏洩事故等を引き起こした際の事故の影響度に依存する。本実施形態は閾値を４段階評価の下から２番目に相当する中レベルと設定して、第１演算部１１は、腐食発生率が所定の閾値以上のときの位置を腐食位置、閾値未満の位置を腐食位置以外と判定した。その結果、保温配管Ａ、保温配管Ｂ、保温配管Ｃは腐食位置、保温配管Ｄ、保温配管Ｅは腐食位置以外と判定された。

図３に戻り、次に、第２演算部１２は、第１演算部１１で腐食位置と判定された保温配管Ａ、保温配管Ｂ、保温配管Ｃを対象として、余寿命推定を実施する。第２演算部１２は、腐食速度を算出し（ステップＳ１３）、減肉量を算出し（ステップＳ１４）、そして余寿命を算出する（ステップＳ１５）。詳細については、後記する。記憶装置２０に保有されている情報の中で、電気化学反応速度に関与するパラメータは、経過年数、運転温度、離岸距離に依存する塩量、機器・配管の材料である。

図５は、実施形態１に係る第２演算部１２の腐食速度予測式における補正係数の算出図である。図５には、文献情報、実機減肉情報または要素試験より算出した前記パラメータと腐食速度の関係を示す。ステップＳ１３の腐食速度予測式において、経過年数に対する腐食速度は補正前腐食速度とする。また、運転温度、塩量、機器・配管の材料は、腐食速度が最低値となる条件を１となるよう標準化した補正係数とする。腐食速度予測式は、補正前腐食速度と補正係数の積である次式で表す。

ここで、M(t)は補正後腐食速度、m(t)は補正前腐食速度、f_Tは運転温度補正係数、f_saltは塩量補正係数、f_materialは機器・配管の材料補正係数である。補正前腐食速度を各補正係数で補正して、補正後腐食速度を算出するイメージを図６に示す。保温配管Ａ、保温配管Ｂ、保温配管Ｃの腐食速度は、稼動年数、運転温度、塩量、機器・配管材料の情報を［数１］の腐食速度予測式に入力して、算出する。

ステップＳ１４の減肉量は次式で算出する。

ステップＳ１５の余寿命算出について、まず次式を満たす年数Ｔを求める。

そして、余寿命を次式から求める。

ここで、αは各機器・配管に設定された安全率である。

図３に戻り、最後に、表示処理部１３において、第１演算部１１で判定した腐食位置、及び第２演算部１２で算出した余寿命を用いて保守点検スケジュールを作成する。

図７は、実施形態１に係る表示装置３２における保守点検予定出力例である。図７に、本実施形態で対象とした保温配管Ａ、保温配管Ｂ、保温配管Ｃ、保温配管Ｄ、保温配管Ｅの保守点検スケジュールを示す。列に機器・配管位置７１、腐食有無７２、減肉量７３、余寿命７４、次回の保守点検予定７５を記す。また行として、機器・配管位置の名称、先に算出した腐食位置か腐食位置以外か、減肉量及び余寿命、さらに、次回の保守点検予定を記す。なお、腐食位置以外の時期は、余寿命を算出しないため、機器・配管納入時に設定された設計寿命を記す。なお、保守点検ごとに減肉検査した位置の最新データを用いて、腐食位置と余寿命の判定が更新されることから、この保守点検スケジュールには、作成年月日の記載が必要である。

このように、腐食診断システム１００は、保守点検スケジュールを作成して、保守点検すべき位置と時期を明確化するため、高効率化と低コスト化に貢献する。

本実施形態の腐食診断システム１００は、雨水等の外部供給または結露により水が機器・配管外表面に存在するまでの腐食発生過程と、水を反応場とする電気化学反応により外表面が減肉する腐食進展過程に分離した腐食診断システムを提案する。

腐食発生過程の影響パラメータは、水供給に関わる降水量、湿度等の気象条件と、水拡散に関わる被覆材劣化度や施工不備等である。前記パラメータは環境の外乱と人的要因が絡むため、物理化学理論に立脚してモデル構築することは困難である。そこで腐食発生過程では、前記パラメータを活用した統計処理、またはリスク判定から腐食位置を特定する。一方、腐食進展過程の影響パラメータは電気化学反応速度に関わる温度や塩量等である。それらのパラメータは、電気化学反応との相関性があるため、物理化学理論に立脚した腐食速度予測式を構築して、余寿命を推定する。

本実施形態の腐食診断システム１００は、プラントの保守点検を必要とする被覆材施工機器・配管の外表面を対象として、プラントが保有する機器・配管の運転情報、設計情報、施工情報及び気象情報を蓄積した記憶装置２０と、記憶装置２０の情報の中で水供給及び水拡散に関わる影響パラメータから機器・配管外表面の水存在確率を算出し、その水存在確率が所定の閾値以上の位置を腐食位置、所定の閾値未満の位置を腐食位置以外と判定する第１演算部１１と、第１演算部１１で腐食位置と判定された位置を対象として、記憶装置２０の中で腐食の電気化学反応速度に関わるパラメータと、それらのパラメータの電気化学反応速度への影響度を重み付けした腐食速度予測式から腐食速度を算出し、腐食速度から減肉量を演算して、余寿命を推定する第２演算部１２と、第１演算部１１で特定した腐食位置以外の位置は保守点検不要情報を、第１演算部１１で特定した腐食位置は第２演算部１２の余寿命推定結果より次回の保守点検時期を表示装置３２に出力する表示処理部１３とを含んで構成される。

記憶装置２０の情報の中で、水供給に関わる影響パラメータは例えば降水量、湿度、機器・配管が屋内か屋外か等であり、水拡散に関わる影響パラメータは例えば外装板隙間有無、保温材種、保温材密度、塗料有無等である。第１演算部１１では、それら影響パラメータを点数化したリスク判定、または過去の腐食発生と影響パラメータの関係に係る統計解析により、機器・配管外表面の水存在確率を算出する。水が存在すれば腐食は発生するため、水存在確率を腐食発生確率と同義とする。各機器・配管の安全基準を基に腐食発生率の閾値を決定して、閾値以上の位置を腐食位置、閾値未満を腐食位置以外とすることで、腐食位置を特定する。

記憶装置２０の中で、電気化学反応速度に関わる影響パラメータは、例えば運転温度、塩量、機器・配管材質、稼動年数である。それら影響パラメータと腐食速度の関係を文献情報、実機減肉検査情報、または要素試験から予め算出する。第２演算部１２の腐食速度予測式は、影響パラメータの積により構築する。記憶装置の影響パラメータの値を腐食速度予測式に入力して、腐食速度を算出する。

第２演算部１２は、減肉量について、経過年数に対する腐食速度の積分値で算出する。さらに、第２演算部１２は、肉厚、減肉量、必要最小肉厚、及び腐食速度を用いて、余寿命を推定する。

表示処理部１３では、プラントの保守点検を必要とする被覆材施工機器・配管外表面に対して、第１演算部１１で判定した腐食位置以外の位置は保守点検不要情報を、第２演算部１２で余寿命推定した腐食位置は余寿命を、表示装置３２に表示する。さらに、次回以降の保守点検推奨日時を出力することにより、保守点検の位置と時期を計画することができる。

<<実施形態２>>
図８は、実施形態２に係る腐食診断システム１００Ａを示す構成図である。実施形態２は、実施形態１の構成に加えて、処理装置１０に減肉情報活用部１８を有することが異なる。図８において、図１に記載の同一構成品については、同一符号を付しており、説明を省略する。

腐食診断システム１００Ａの処理装置１０は、第１演算部１１と、第２演算部１２と、表示処理部１３、及び前回減肉検査結果に基づき、腐食位置か腐食位置以外かを判定する減肉情報活用部１８を含んで構成される。記憶装置２０には、減肉情報２７が記憶されている。そのため、本実施形態では、プラントにおいて、被覆材施工の機器・配管の中で前回の減肉検査データがある位置を対象とする。

図９は、実施形態２に係る腐食診断システム１００Ａの処理を示すフローチャートである。図９において、図３に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。減肉情報活用部１８は、前回減肉検査結果に基づき、腐食位置か腐食位置以外かを判定する（ステップＳ２１）。

減肉情報活用部１８は、前回検査で減肉なしと判定された場合（ステップＳ２１，ＮＯ）、すなわち、減肉情報活用部１８で腐食位置以外と判定された位置は、前回検査以降に腐食が発生している可能性があるため、第１演算部１１で腐食位置か腐食位置以外かを実施形態１と同様に判定する（ステップＳ１２）。

一方、減肉情報活用部１８は、前回検査で減肉有りと判定された場合（ステップＳ２１，ＹＥＳ）、すなわち、減肉情報活用部１８で腐食位置と判定された位置は、第２演算部１２において、減肉量の算出（ステップＳ１４Ａ）と余寿命の算出（ステップＳ１５）を行う。減肉量は次式で求める。

また、余寿命については前記［数５］を基に算出する。

最後に、表示処理部１３において、前記機器・配管を対象とし、腐食位置、及び余寿命を用いて保守点検スケジュールを作成する（ステップＳ１６）。

図１０は、実施形態２に係る表示装置３２における保守点検予定出力例である。本実施形態の保守点検スケジュールは、実施形態１の図７に示した内容の大部分と同様であるが、追加点として、列に前回保守点検日を含む前回減肉量７７を、行に前回保守点検日と前回減肉量の結果を、加える。

実施形態２の腐食診断システム１００Ａは、実施形態１の腐食診断システム１００に減肉情報活用部１８を付与するシステムである。この腐食診断システム１００Ａは、前回の減肉検査情報が保有されている被覆材施工の機器・配管の外表面を対象とする。減肉情報活用部１８では、前回減肉が観察されている位置は、腐食位置と判断して、第２演算部１２で余寿命を推定する。また前回減肉が観察されていない位置は、前回検査から現在までに腐食している可能性があるため、第１演算部１１で腐食有無を判定する。

実施形態２は、前回検査で実測した減肉量の情報を活用できるため、実施形態１と比較して、腐食位置特定と余寿命推定の信頼性がさらに向上する。

<<実施形態３>>
図１１は、実施形態３に係る腐食診断システム１００Ｂを示す構成図である。実施形態３は、実施形態１の構成に加えて、処理装置１０に腐食位置検査部３０を有することが異なる。図１１において、図１に記載の同一構成品については、同一符号を付しており、説明を省略する。

腐食診断システム１００Ｂの処理装置１０は、第１演算部１１と、第２演算部１２と、表示処理部１３、及び第１演算部１１で腐食位置以外と判定された位置を対象として、腐食センサ５１からの情報、または検査器（例えば、中性子水分計５２）からの情報により、真に腐食位置以外かを検査する腐食位置検査部３０とを含んで構成される。腐食センサ５１には直接配管肉厚を測定する超音波測定や、腐食速度を測定するための直流抵抗センサなどを含む。

図１２は、実施形態３に係る腐食診断システム１００Ｂの処理を示すフローチャートである。図１２において、図３に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１２において、腐食位置以外と判定された場合（ステップＳ１２，ＮＯ）、腐食位置検査部３０で、中性子水分計５２などの情報に基づいて保温材中に水を検知があるか否かを判定する（ステップＳ３１）。保温材中に水検知がある場合（ステップＳ３１，ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、保温材中に水検知がない場合（ステップＳ３１，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

本実施形態では、第１演算部１１で腐食位置以外と判定された保温材施工配管の３か所を対象として、腐食位置検査部３０で、中性子水分計５２を用いて、腐食位置を再検証した例を示す。中性子水分計５２とは、中性子線源（カリホルニウム等）から照射された高速中性子が、保温材中の水と衝突して速度の遅い熱中性子に変化する数値をカウントして、保温材中の水を検知する検査器である。腐食有無は、検知した水から間接的に予測する。中性子水分計により、保温材未剥離で、配管外表面の水存在確率を高精度に予測できる。

図１３は、実施形態３に係る腐食位置検査部３０における腐食有無を再検証した結果である。図１３に第１演算部１１で腐食位置以外と判定した位置に中性子水分計５２を適応した結果を示す。保温配管ＹＢと保温配管ＹＣでは水が検知されなかったが、保温配管ＹＡでは水が検知された。そのため、水が検知された位置は、配管外表面に水が高確率で存在すると推定されるため、腐食位置と判定し直した。腐食位置検査部３０で、腐食位置と判定された位置は、第２演算部１２にて実施形態１と同様の手法で余寿命を推定する。

実施形態３の腐食診断システム１００Ｂは、腐食診断システム１００に腐食位置検査部３０を付与するシステムである。この腐食診断システム１００Ｂは、第１演算部１１で腐食位置以外と判断した位置を対象とする。腐食位置検査部３０では、被覆材非破壊または部分破壊で腐食有無を評価可能な中性子水分計５２、アコースティックエミッション計測器等の検査器または腐食センサ５１により、腐食有無を評価して、腐食位置を見落とすリスクを低減する。

本実施形態は、腐食位置検査部３０により腐食位置以外を再検証することで、腐食位置を見逃すリスクが低減するため、実施形態１と比較して安全性が高い腐食診断システムである。

<<実施形態４>>
図１４は、実施形態４に係る腐食診断システム１００Ｃの構成図である。実施形態４は、実施形態１の構成に加えて、処理装置１０に余寿命補正部４０を有することが異なる。図１４において、図１に記載の同一構成品については、同一符号を付しており、説明を省略する。

腐食診断システム１００Ｃの処理装置１０は、第１演算部１１と、第２演算部１２と、表示処理部１３、及び第２演算部１２で算出した余寿命が所定の閾値以下の腐食位置を対象とし、検査器による減肉量の実測値を取得して、余寿命を補正する余寿命補正部４０とを含んで構成される。

図１５は、実施形態４に係る腐食診断システム１００Ｃの処理を示すフローチャートである。ステップＳ１５の余寿命算出後、余寿命補正部４０は、余寿命が所定の閾値以下であるか否かを判定し（ステップＳ４１）、余寿命が所定の閾値以下である場合（ステップＳ４１，ＹＥＳ）、検査器による減肉量の実測値を取得して、余寿命を補正し（ステップＳ４２）、ステップＳ１６に進む。他方、余寿命が閾値を超える場合（ステップＳ４１，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

本実施形態では、第２演算部１２で余寿命推定した保温材施工配管の３か所を対象として、余寿命補正部４０で余寿命が所定の閾値以下の位置は渦電流探傷器５３（図１４参照）を用いて減肉量を評価して、余寿命を補正した例を示す。渦電流探傷器５３とは、金属に磁界により渦電流を発生させて、その渦電流値が減肉部で変化する量を検知して、検出した渦電流値の変化量から減肉量を算出する検査器である。渦電流探傷器５３により、保温材未剥離で、配管外表面の減肉量を高精度に計測できる。

図１６は、実施形態４に係る余寿命補正部４０における減肉量を評価して余寿命を補正した結果である。図１６に第２演算部１２で前記保温材施工配管の３か所に渦電流探傷器５３を適応した結果を示す。本実施形態では余寿命の閾値を５年とした。前記保温材施工配管の３か所の中で、余寿命が所定の閾値以下であったのは、保温配管ＺＡであった。そこで、渦電流探傷器５３により保温配管ＺＡの減肉量を計測した。その結果、第２演算部１２で算出した減肉量よりも０．３ｍｍ深かった。そこで、余寿命補正のため、まず次式を満たす年数Ｔを求めた。

そして［数４］より、補正した余寿命を算出した。

実施形態４の腐食診断システム１００Ｃは、実施形態１の腐食診断システム１００に余寿命補正部４０を付与するシステムである。この腐食診断システム１００Ｃは、第２演算部１２で余寿命推定した位置の中で、余寿命が所定の閾値以下の位置を対象とする。余寿命補正部４０では、減肉量の実測により、もしくは、被覆材非破壊または部分的破壊で腐食の減肉量を評価可能な渦電流探傷器５３（図１４参照）、超音波ガイド波探傷器、放射線センサ及び超音波ピグ等の検査器により、余寿命を補正する。

本実施形態は、余寿命補正部４０により、余寿命が所定の閾値以下の腐食位置を対象として、減肉量を実測して余寿命を補正した。それにより、次回保守点検予定日の前に事故が発生するリスクが低減するため、実施形態１と比較して安全性が高い腐食診断システムである。

≪変形例≫
以上、本発明に係る腐食診断システム１００等について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

実施形態３の腐食位置検査部３０は、中性子水分計５２の情報に基づいて保温材中に水を検知があるか否かを判定する（ステップＳ３１）ことを説明したが、これに限定されるわけではない。

<実施形態３の変形例１>
処理装置１０は、第１演算部１１で腐食位置以外と判断した位置に対して、腐食による錆層から発生する弾性波を検出して腐食有無を判定するアコースティックエミッション検査器による腐食有無情報を取得し、取得した腐食有無情報に基づき腐食位置を再判定する腐食位置検査部３０を有していてもよい。

図１７は、実施形態３に係る腐食診断システム１００Ｂの処理の変形例１を示すフローチャートである。図１７において、図１２に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１２で腐食位置以外と判定した位置について（ステップＳ１２，ＮＯ）、腐食位置検査部３０は、腐食による錆層から発生する弾性波を検出して腐食有無を判定するアコースティックエミッション検査器による腐食有無情報を取得し、腐食が有るか否かを判定する（ステップＳ３１Ａ）。腐食が有ると判定した場合（ステップＳ３１Ａ，ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、腐食が無いと判定した場合（ステップＳ３１Ａ，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

腐食位置検査部３０では、アコースティックエミッション計測器の検査器の情報に基づいて、腐食有無を評価して、腐食位置を見落とすリスクを低減することができる。

<実施形態３の変形例２>
処理装置１０は、第１演算部１１で腐食位置以外と判断した位置に対して、減肉量の直接測定や抵抗値変化、電流値から腐食量を定量化する腐食センサ５１（図１１参照）から腐食有無情報を取得し、取得した腐食有無情報に基づき腐食位置を再判定する腐食位置検査部３０を有していてもよい。腐食センサ５１には、ＡＣＭ（Atmospheric Corrosion Monitor）型腐食センサ（通称ＡＣＭセンサ）がある。

図１８は、実施形態３に係る腐食診断システム１００Ｂの処理の変形例２を示すフローチャートである。図１８において、図１２に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１２で腐食位置以外と判定した位置について（ステップＳ１２，ＮＯ）腐食位置検査部３０は、減肉量の直接測定や抵抗値変化、電流値から腐食量を定量化する腐食センサ５１（図１１参照）から腐食有無情報を取得し、取得した腐食有無情報に基づき腐食が有るか否かを判定する（ステップＳ３１Ｂ）。腐食が有ると判定した場合（ステップＳ３１Ｂ，ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、腐食が無いと判定した場合（ステップＳ３１Ｂ，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

腐食位置検査部３０では、腐食センサ５１の情報に基づいて、腐食有無を評価して、腐食位置を見落とすリスクを低減することができる。

<実施形態３の変形例３>
処理装置１０は、第１演算部１１で腐食位置以外と判断した位置に対して、健全部と減肉部の放射線透過量の差を検知する放射線透過器から腐食有無情報を取得し、取得した腐食有無情報に基づき腐食位置を再判定する腐食位置検査部３０を有していてもよい。

図１９は、実施形態３に係る腐食診断システム１００Ｂの処理の変形例３を示すフローチャートである。図１９において、図１２に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１２で腐食位置以外と判定した位置について（ステップＳ１２，ＮＯ）、腐食位置検査部３０は、健全部と減肉部の放射線透過量の差を検知する放射線透過器から腐食有無情報を取得し、取得した腐食有無情報に基づき腐食が有るか否かを判定する（ステップＳ３１Ｃ）。腐食が有ると判定した場合（ステップＳ３１Ｃ，ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進み、腐食が無いと判定した場合（ステップＳ３１Ｃ，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

腐食位置検査部３０では、放射線透過器の情報に基づいて、腐食有無を評価して、腐食位置を見落とすリスクを低減することができる。

<実施形態４の変形例１>
処理装置１０は、第２演算部１２で余寿命推定した位置の中で余寿命が閾値以下の位置に対して、その位置の機器・配外表面の金属に設置したセンサから放出される超音波の一種であるガイド波を検出して、検出したガイド波の値から前記位置及びその近傍の減肉量を評価する超音波ガイド波探傷器により減肉量を取得して、前記位置の減肉量を評価して、評価した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部４０を有していてもよい。

図２０は、実施形態４に係る腐食診断システム１００Ｃの処理の変形例１を示すフローチャートである。図２０において、図１５に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１５の余寿命算出後、余寿命補正部４０は、余寿命が閾値以下であるか否かを判定し（ステップＳ４１）、余寿命が閾値以下である場合（ステップＳ４１，ＹＥＳ）、超音波ガイド波探傷器の検査器による減肉量の実測値を取得して、余寿命を補正し（ステップＳ４２Ａ）、ステップＳ１６に進む。他方、余寿命が閾値を超える場合（ステップＳ４１，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

本実施形態は、余寿命補正部４０により、演算部の中で余寿命が閾値以下の腐食位置を対象として、減肉量を実測して余寿命を補正した。それにより、次回保守点検予定日の前に事故が発生するリスクが低減するため、実施形態１と比較して安全性が高い腐食診断システムである。

<実施形態４の変形例２>
処理装置１０は、第２演算部１２で余寿命推定した位置の中で余寿命が閾値以下の位置に対して、Ｘ線またはガンマ線源から前記位置の機器・配管に入射したフォトンを、設定されたエネルギー領域に弁別して、弁別されたフォトン数の割合を検出して、検出したフォトン数の割合から減肉量を評価する放射線ラインセンサによる減肉量を取得して、前記位置の減肉量を評価して、評価した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部４０を有していてもよい。

図２１は、実施形態４に係る腐食診断システム１００Ｃの処理の変形例２を示すフローチャートである。図２１において、図１５に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１５の余寿命算出後、余寿命補正部４０は、余寿命が閾値以下であるか否かを判定し（ステップＳ４１）、余寿命が閾値以下である場合（ステップＳ４１，ＹＥＳ）、放射線ラインセンサによる減肉量の実測値を取得して、余寿命を補正し（ステップＳ４２Ｂ）、ステップＳ１６に進む。他方、余寿命が閾値を超える場合（ステップＳ４１，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

本実施形態は、余寿命補正部４０により、余寿命が閾値以下の腐食位置を対象として、減肉量を実測して余寿命を補正した。それにより、次回保守点検予定日の前に事故が発生するリスクが低減するため、実施形態１と比較して安全性が高い腐食診断システムである。

<実施形態４の変形例３>
処理装置１０は、第２演算部１２で余寿命推定した位置の中で余寿命が閾値以下の位置の中の配管を対象として、超音波及び洩磁束の少なくとも一方により前記配管内外の減肉深さを測定する超音波検査ピグによる減肉量の実測値を取得して、前記位置の減肉量を評価して、評価した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部４０を有していてもよい。

図２２は、実施形態４に係る腐食診断システム１００Ｃの処理の変形例３を示すフローチャートである。図２２において、図１５に記載の同一処理については、同一符号を付しており、説明を省略する。ステップＳ１５の余寿命算出後、余寿命補正部４０は、余寿命が閾値以下であるか否かを判定し（ステップＳ４１）、余寿命が閾値以下である場合（ステップＳ４１，ＹＥＳ）、超音波検査ピグによる減肉量の実測値を取得して、余寿命を補正し（ステップＳ４２Ｃ）、ステップＳ１６に進む。他方、余寿命が閾値を超える場合（ステップＳ４１，ＮＯ）、ステップＳ１６に進む。

本腐食診断システムによれば、プラントにおいて、被覆材施工の機器・配管の保守点検が必要な外表面における水存在確率と腐食速度を評価し、機器・配管の腐食位置特定と余寿命推定を算出することができる。これにより、機器・配管に対して、保守点検すべき位置と時期を計画することで、保守点検の高効率化と低コスト化を実現できる。

１０処理装置
１１第１演算部
１２第２演算部
１３表示処理部
１８減肉情報活用部
２０記憶装置
２１気象情報
２２設計情報
２３施工情報
２４運転情報
２５一覧情報
２６水存在確率リスク判定表
２７減肉情報
３０腐食位置検査部
３１入力装置
３２表示装置
３３通信装置
４０余寿命補正部
５１腐食センサ
５２中性子水分計
５３渦電流探傷器
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ腐食診断システム

Claims

金属材料と非金属材料との界面での前記金属材料側の腐食を診断する腐食診断システムであって、
前記腐食診断システムは、処理装置と、表示装置とを有し、
前記処理装置は、
外部から取得し、または、自システムの記憶装置に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部と、
前記判定された腐食位置について、腐食速度予測式と前記記憶装置の情報を基に腐食速度を算出し、前記腐食速度から減肉量を演算して、前記減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部と、
前記第１演算部で前記腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、前記腐食位置は前記第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、前記表示装置に出力する表示処理部と、を有し、
前記処理装置は、前記第２演算部で余寿命推定した位置の中で余寿命が所定の閾値以下の位置に対して、減肉量を計測する検査器から減肉量を取得して、前記取得した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
金属材料と非金属材料との界面での前記金属材料側の腐食を診断する腐食診断システムであって、
前記腐食診断システムは、処理装置と、表示装置とを有し、
前記処理装置は、
外部から取得し、または、自システムの記憶装置に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部と、
前記判定された腐食位置について、腐食速度予測式と前記記憶装置の情報を基に腐食速度を算出し、前記腐食速度から減肉量を演算して、前記減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部と、
前記第１演算部で前記腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、前記腐食位置は前記第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、前記表示装置に出力する表示処理部と、を有し、
前記処理装置は、前記第２演算部で余寿命推定した位置の中で余寿命が所定の閾値以下の位置に対して、減肉量を計測する渦電流探傷器から減肉量を取得して、前記取得した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
金属材料と非金属材料との界面での前記金属材料側の腐食を診断する腐食診断システムであって、
前記腐食診断システムは、処理装置と、表示装置とを有し、
前記処理装置は、
外部から取得し、または、自システムの記憶装置に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部と、
前記判定された腐食位置について、腐食速度予測式と前記記憶装置の情報を基に腐食速度を算出し、前記腐食速度から減肉量を演算して、前記減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部と、
前記第１演算部で前記腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、前記腐食位置は前記第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、前記表示装置に出力する表示処理部と、を有し、
前記処理装置は、前記第２演算部で余寿命推定した位置の中で余寿命が閾値以下の位置に対して、減肉量を計測する超音波ガイド波探傷器から減肉量を取得して、前記取得した減肉量から余寿命補正する余寿命補正部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
金属材料と非金属材料との界面での前記金属材料側の腐食を診断する腐食診断システムであって、
前記腐食診断システムは、処理装置と、表示装置とを有し、
前記処理装置は、
外部から取得し、または、自システムの記憶装置に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部と、
前記判定された腐食位置について、腐食速度予測式と前記記憶装置の情報を基に腐食速度を算出し、前記腐食速度から減肉量を演算して、前記減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部と、
前記第１演算部で前記腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、前記腐食位置は前記第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、前記表示装置に出力する表示処理部と、を有し、
前記処理装置は、前記第２演算部で余寿命推定した位置の中で余寿命が閾値以下の位置に対して、Ｘ線またはガンマ線源から前記位置の機器・配管に入射したフォトンを、設定されたエネルギー領域に弁別して、弁別されたフォトン数の割合を検出して、検出したフォトン数の割合から減肉量を計測する放射線センサから減肉量を取得して、前記取得した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
金属材料と非金属材料との界面での前記金属材料側の腐食を診断する腐食診断システムであって、
前記腐食診断システムは、処理装置と、表示装置とを有し、
前記処理装置は、
外部から取得し、または、自システムの記憶装置に保持している気象情報、設計情報、施工情報、運転情報の情報により、診断対象物の位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合その腐食発生確率の位置を腐食位置と判定する第１演算部と、
前記判定された腐食位置について、腐食速度予測式と前記記憶装置の情報を基に腐食速度を算出し、前記腐食速度から減肉量を演算して、前記減肉量に基づいて余寿命を算出する第２演算部と、
前記第１演算部で前記腐食位置と判定されなかった腐食位置以外は、保守点検不要情報を、前記腐食位置は前記第２演算部で算出された余寿命の結果に基づき保守点検内容を、前記表示装置に出力する表示処理部と、を有し、
前記処理装置は、前記第２演算部で余寿命推定した位置の中で余寿命が所定の閾値以下の位置の中の配管を対象として、減肉量を計測する超音波検査ピグから減肉量を取得して、前記取得した減肉量から余寿命を補正する余寿命補正部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記処理装置は、さらに、前回までの減肉検査情報を所有する被覆材施工の機器・配管の位置を対象として、前記減肉検査情報を基に腐食位置を判定する減肉情報活用部を有し、
前記減肉情報活用部が、
前回検査で減肉なしと判定し、腐食位置以外と判定した位置について前記第１演算部で前回検査以降の腐食発生確率を算出して腐食有無判定を実施し、
前回検査で減肉有りと判定し、腐食位置と判定した位置について前記第２演算部で余寿命を推定する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項６において、
前記処理装置は、前記第１演算部で腐食位置以外と判断した位置に対して、中性子水分計から保温材中の水分量を取得し、前記取得した水分量に基づき、位置ごとの金属表面の水存在確率を補正して、腐食位置を再判定する腐食位置検査部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項６において、
前記処理装置は、前記第１演算部で腐食位置以外と判断した位置に対して、腐食による錆層から発生する弾性波を検出して腐食有無を判定するアコースティックエミッション検査器から腐食有無情報を取得し、前記取得した腐食有無情報に基づき腐食位置か否かを再判定する腐食位置検査部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項６において、
前記処理装置は、前記第１演算部で腐食位置以外と判断した位置に対して、腐食量を定量化する腐食センサから腐食有無情報を取得し、前記取得した腐食有無情報に基づき腐食位置か否かを再判定する腐食位置検査部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項６において、
前記処理装置は、前記第１演算部で腐食位置以外と判断した位置に対して、健全部と減肉部の放射線透過量の差を検知して、検知した放射線透過量の差から腐食有無を判定する放射線透過器から腐食有無情報を取得し、前記取得した腐食有無情報に基づき腐食位置か否かを再判定する腐食位置検査部を有する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記第１演算部は、前記情報の中で水供給と水拡散に関わるパラメータについて、前記パラメータを点数化したリスク判定、または過去の腐食発生と前記パラメータの関係に係る統計解析により、位置ごとに金属表面の水存在確率を算出し、その水存在確率に基づき腐食発生確率を演算し、前記腐食発生確率が所定の閾値以上の場合、腐食発生確率の位置を腐食位置とし、前記腐食発生確率が所定の閾値未満の場合、腐食位置以外とする
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記第２演算部は、腐食速度予測式について、腐食の電気化学反応速度に関わるパラメータと腐食速度の関係を要素試験、文献情報、または実機減肉検査情報から算出して、前記パラメータの積から腐食速度予測式を構築する
ことを特徴とする腐食診断システム。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、
前記表示処理部は、プラントの保守点検が必要な被覆材施工の機器・配管の位置に対して、前記第１演算部で腐食位置以外と判定した位置は保守点検の不要情報を、前記第２演算部で余寿命推定した腐食位置は余寿命を、前記表示装置に表示し、前記被覆材施工の機器・配管の位置に対して、保守点検の位置と時期を計画して前記表示装置に出力する
ことを特徴とする腐食診断システム。