JPH06250998A - 機器の信頼性向上方法およびシステム - Google Patents

機器の信頼性向上方法およびシステム

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JPH06250998A
JPH06250998A JP3205993A JP3205993A JPH06250998A JP H06250998 A JPH06250998 A JP H06250998A JP 3205993 A JP3205993 A JP 3205993A JP 3205993 A JP3205993 A JP 3205993A JP H06250998 A JPH06250998 A JP H06250998A
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equipment
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damage
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JP3205993A
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Kiyoshi Yamauchi
清 山内
Takenori Shindou
丈典 進藤
Shigeo Hattori
成雄 服部
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】機器の予防保全及び信頼性を向上させる。 【構成】機器各部位について、現状適用技術を各影響因
子に分解する技術解析手段２、分解した各影響因子につ
いて現状適用技術の値及び基準技術の値を入力する入力
手段３、基準技術の値を基にして現状適用技術の各影響
因子について細分化指数を求め、該細分化指数の積によ
る損傷寿命指数Ｆ値を機器各部位について求める損傷寿
命指数演算手段４、所定値より小さい損傷寿命指数Ｆ値
を示す機器部位を摘出する現状技術判別手段５、各影響
因子に分解した各種技術を入力手段３で入力し、その細
分化指数の積による機器各部位の損傷寿命指数Ｆ値を所
定値と比較し、所定値以上の損傷寿命指数Ｆ値を取る改
善技術を選択する改善技術判別手段７、並びにコスト等
を考慮して最適技術を求める最適技術評価手段８を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原子力プラント、火力
発電プラント、化学プラント等の機器の信頼性向上方法
およびシステムに係り、特に応力腐食割れ（以下、ＳＣ
Ｃと略記する）環境誘起損傷等の損傷を防止して、既設
プラント機器の予防保全、あるいは機器の信頼性を向上
した新設プラントを建設する機器の信頼性向上方法およ
びシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、工業プラント機器の予防保全方法
としては、特開平３−５５４０３号の如く、機器の余寿
命を求め、その結果により次回の点検項目を決定すると
ともに、補修、部品交換、改造等を行う予防保全方法が
知られている。ここではクリープ、疲労、管内スケール
等の状態を基準として余寿命が求められているが、ＳＣ
Ｃについては考慮されていない。
【０００３】また、特開平３−１４６８９７号には余寿
命を求める方法が示されているが、ＣＲＤのカーボンシ
ールに対するもので、運転データや加速試験データか
ら、温度をパラメータとし、時間に対する曲げ強さを示
す劣化特性を求め、劣化限界値までの時間を求めること
により余寿命を演算している。しかしＳＣＣなどの環境
損傷などについては考慮されていない。
【０００４】一方、本発明者らは別途に、特開平４−３
０５１５５号に示すように、多くの影響因子を取り扱え
る機器材料の評価方法を開発した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の予防保
全でＳＣＣ等の余寿命が考慮されていないのは、予防保
全上問題がある。また、前記特開平３−１４６８９７号
の余寿命を求める方法では、ＳＣＣ等のように多くの影
響因子の組み合せによる複合現象に対しては複雑にな
り、対応できない。
【０００６】一方、本発明者等が開発した評価方法は、
多くの影響因子を取り扱うことができ、従来の余寿命評
価と併せて用いることができる。
【０００７】しかし、多くの影響因子を取り扱うことが
できるこの評価方法を既存機器について検討した結果、
従来の予防保全法を始めとし、新規プラント機器につい
てもより積極的に機器の信頼性を向上する必要を感じ、
また、この評価方法を上手く用いれば、機器の評価が効
率的に行えることが分かった。
【０００８】本発明の目的は、既設機器の予防保全ある
いは新規機器の信頼性を更に向上させる方法およびシス
テムを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、機器各部位について、現状適用技術を損
傷におよぼす各影響因子に分解し、その分解した各影響
因子について、前記現状適用技術の値や基準技術の値を
入力して、その入力した基準技術の値を基にして現状適
用技術の各影響因子について細分化指数を求め、その細
分化指数の積による損傷寿命指数Ｆ値を、機器各部位に
ついてそれぞれ演算し、その機器各部位の損傷寿命指数
Ｆ値を所定値と比較し、所定値より小さい損傷寿命指数
Ｆ値を示す機器各部位を摘出して出力し、その摘出され
た機器部位について、各影響因子に分解した各種技術を
入力し、前記各種技術の各影響因子を用いて細分化指数
を求め、該細分化指数の積によって機器各部位の損傷寿
命指数Ｆ値を求めると共に、この機器各部位の損傷寿命
指数Ｆ値を所定値と比較し、所定値以上の損傷寿命指数
Ｆ値を取る改善技術を選択して、その選択された改善技
術にコスト等を考慮して最適技術を求めて出力すること
を特徴とするものである。
【００１０】前記目的を達成するため、さらに本発明
は、機器各部位について、現状適用技術を各影響因子に
分解する技術解析手段と、その分解した各影響因子につ
いて、前記現状適用技術の値と基準技術の値を入力する
入力手段と、前記入力手段による基準技術の値を基にし
て現状適用技術の各影響因子について細分化指数を求
め、該細分化指数の積による損傷寿命指数Ｆ値を、機器
各部位について求める損傷寿命指数演算手段と、その損
傷寿命指数演算手段からの機器各部位の損傷寿命指数Ｆ
値を所定値と比較し、所定値より小さい損傷寿命指数Ｆ
値を示す機器部位を摘出する現状技術判別手段と、その
現状技術判別手段で摘出された機器各部位について、各
影響因子に分解した各種技術を前記入力手段で入力し、
前記各種技術の各影響因子を用いて細分化指数を求め、
該細分化指数の積によって機器各部位の損傷寿命指数Ｆ
値を求めると共に、この機器各部位の損傷寿命指数Ｆ値
を所定値と比較し、所定値以上の損傷寿命指数Ｆ値を取
る改善技術を選択する改善技術判別手段と、その改善技
術判別手段で選択された改善技術にコスト等を考慮して
最適技術を求める最適技術評価手段と、前記現状技術判
別手段の結果ならびに前記最適技術評価手段の結果を出
力する出力手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００１１】
【作用】前述のように本発明は、現状適用技術を各影響
因子に分解し、損傷寿命指数を求めて評価することによ
り、技術レベルの低い機器部位を摘出し、該部位に各影
響因子に分解した各種技術を適用し、技術レベルの高い
技術を適用、あるいは新規に開発して適用することによ
り、機器全体として損傷寿命指数を引上げることができ
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について図とともに説
明する。
【００１３】図１は、実施例に係る機器信頼性向上シス
テムの系統図である。図中の１は機器に関するデータベ
ースで、例えば機器の設計、製作データ，事例データ，
点検データ，運転データ，損傷特性データ，各技術手段
データなど機器に関する諸種のデータが格納されてい
る。２は技術解析手段、３はキーボードなどの入力手
段、４は損傷寿命演算手段、５は現状技術判別手段、６
はプリンタなどの出力手段、７は改善技術判別手段、８
は最適技術評価手段、９は対策実施技術、１０はフォロ
ーアップデータ、１１は機器損傷相関判別手段である。
【００１４】つぎにこの機器信頼性向上システムの機構
について説明する。
【００１５】（１）前記技術解析手段２により、機器各
部位の現状適用技術を各影響因子に分解する。
【００１６】これは対象機器各部位の材料、製作、構
造、環境などについて分解する。損傷要因により、その
影響する因子を選択すればよい。例えばＳＣＣの場合、
影響因子を抜粋して示すと図２の上欄のようになる。す
なわち、材料因子として機器構成材料中の炭素量（Ｘ
１）ならびに安定化パラメータ値（Ｘ２）が、熱処理因
子として低温時効（Ｘ３）ならびに応力除去焼鈍（Ｘ
４）が、応力因子とて実効応力（Ｘ５）が、環境因子と
して実効酸素量（Ｘ６）、すき間（Ｘ７）ならびに導電
率（Ｘ７）が、それぞれ挙げられる。
【００１７】（２）前記入力手段３により、機器各部位
に関する現状適用技術のデータと基準技術のデータを各
影響因子に対して入力する。設計、製作データ，事例デ
ータ，点検データ，運転データ，損傷特性データなどを
用いて値を決める。
【００１８】すなわち図２に入力例を示すように、各機
器（Ａ〜Ｆ）の対象とする部位（ａ１〜ｆ１）につい
て、それぞれ前記各影響因子（Ｘ１〜Ｘ８）の現状適用
技術の値を入力する。
【００１９】ここで影響因子Ｘ２は安定化パラメータ
（Ｎ）＝０．１３（Ｎｂ＋Ｔｉ）／Ｃの値で、部位名称
ａ２およびｄ２は機器構成材料がインコネル（ニッケル
基合金）、その他はステンレス金属であることを示して
いる。影響因子Ｘ３の低温時効は、実機運転温度で長時
間使用したときの材料の鋭敏化のことである。影響因子
Ｘ４の応力除去焼鈍は、その処理の有無を示している。
影響因子Ｘ５の実効応力は、運転応力と残留応力を考慮
して耐力で割った値のことである。影響因子Ｘ６の実効
酸素量は、酸素量と過酸化水素量の両方から求まる値で
ある。影響因子Ｘ７のすき隙は、すき間の有無を示して
いる。
【００２０】基準値はＳＵＳ３０４鋼溶接継手の値を入
力しており、影響因子の各値は下記の通りである。
【００２１】Ｘ１＝０．０６重量％ Ｘ２＝−１ Ｘ３＝−１ Ｘ４＝−１ Ｘ５＝１．７５ Ｘ６＝８０００ｐｐｂ Ｘ７＝−１ Ｘ８＝０．５μＳ／ｃｍ （３）前述の入力した機器各部位の現状適用技術と基準
技術の影響因子の値から、損傷寿命指数Ｆ値を演算す
る。この損傷寿命指数Ｆ値の演算方法は前記特開平４−
３０５１５５号に詳述されているが、概略は下記の通り
である。
【００２２】基準技術の損傷寿命をｔR 、影響因子ｊの
損傷寿命をｔj とすると、ｎ個の影響因子の場合、損傷
寿命指数Ｆ値は次式で求まる。
【００２３】 Ｆ＝θ・（ｔ1 ／ｔR ）・（ｔ2 ／1 ）・（ｔ3 ／2 ）……・( ｔj ／j-1) ……・( ｔn ／n-1 ） ＝θ・Ｆ1 ・Ｆ2 ・Ｆ3 ……・Ｆj ……・Ｆn （１） ここで、θ：係数 ｔj ：影響因子ｊのみ現状適用技術の影響因子とし、そ
の他はｔj-1 を求めたときの影響因子としたときの損傷
寿命 Ｆj ：ｊの細分化指数〔＝( ｔj ／j-1)〕 すなわち、演算は各影響因子に着目して損傷寿命との関
係を求めた特性曲線により、基準技術の影響因子のうち
ｊ＝１の影響因子のみ現状適用技術の影響因子の値に合
わせ、損傷寿命をｔ1 を求め、それに基づいて損傷寿命
指数Ｆ1 ＝（ｔ1 ／ｔR ）を演算する。
【００２４】次は影響因子ｊ＝２のみ現状適用技術の値
に合わせ、その他は損傷寿命ｔ1 を求めた影響因子値に
合わせ損傷寿命ｔ2 を求め、細分化指数Ｆ2 ＝( ｔ2 ／
ｔ1)を演算し、同様にしてＦn ＝( ｔn ／n-1 ）まで求
める。
【００２５】その後、細分化指数の積を前記（１）式よ
り求め、損傷寿命指数Ｆ値を演算する。なお、基準値を
基にした細分化指数Ｆj を現状適用技術の影響因子の関
数としておけば、現状適用技術の影響因子の値を入力す
るだけで細分化指数Ｆj が演算できる。
【００２６】前記演算手段４で機器各部位について求め
た損傷寿命指数Ｆ値を図２の右欄に示す。
【００２７】（４）図１に示す現状技術判別手段５は、
前記演算手段４で求めた機器各部位の損傷寿命指数Ｆ値
と所定値を比較し、所定値より小さい損傷寿命指数Ｆ値
を示す機器各部位を摘出するものである。
【００２８】（５）この現状技術判別手段５で摘出され
た機器各部位は、その損傷寿命指数Ｆ値と共に出力手段
６によって出力される。
【００２９】この出力手段６による出力状態は図４に示
すように、機器および機器部位に対して損傷ポテンシャ
ル評価欄にＦ値として出力される。また、また同欄の損
傷評価の欄にはＦ値の大きさによって損傷レベルの段階
が数値としても出力される。
【００３０】さらに、これら機器各部位について過去の
事例による評価および点検評価も、データベース１から
抽出されて同時に出力される。ここで点検評価欄のＶＴ
は目視試験、ＥＴはエディカレント試験、ＰＴは液浸透
試験、ＵＴは超音波探傷試験である。
【００３１】この出力された損傷寿命指数Ｆ値、損傷レ
ベル、事例評価、点検評価を見て、予防保全対策を行う
こともできる。なお、事例評価とは、機器の事例の有無
を示したものである。
【００３２】図２ならびに図４から明らかなように、現
状のプラント機器各部位の損傷寿命指数Ｆ値は種々の値
となる。この損傷寿命指数Ｆ値が小さく寿命の短い機器
部位については、監視あるいは寿命を待って対策するこ
ともできる。しかし、本発明の思想は損傷寿命指数Ｆ値
の小さく機器部位は時間の経過と共に事故発生確率は大
きくなるから、むしろ積極的に損傷寿命指数Ｆ値が大き
い技術に変えて行くべきであるとするものである。その
結果、プラント機器の健全性、安全性が向上し、プラン
トの稼働率は向上し、定期点検等の予防保全に要するコ
ストも低減できる。
【００３３】なお、この損傷寿命指数Ｆ値の差は運転初
期から付いている場合が多いため、新規に建設するプラ
ント機器についても言える。更に、適用すべき技術自体
の損傷寿命指数Ｆ値が始めから小さい場合があり、さら
なる技術開発が必要である。
【００３４】この損傷寿命指数Ｆ値が小さい機器部位の
損傷寿命指数Ｆ値を改善する手段として、以下のような
ことが実施される。
【００３５】（６）図１に示す現状技術判別手段５で摘
出された機器各部位に対し、各種予防保全技術が前記入
力手段３で入力される。
【００３６】例えば図５に示す水素ガス注入（ＨＷ
Ｃ）、機器部位の取替、ウオータジェットピーニング
（ＷＪ）、バタリング、高周波加熱による残留応力改善
（ＩＨＳＩ）、低入熱溶融による鋭敏化した熱影響部の
改善（ＳＨＩＦＴ）などの各種予防保全技術が、各影響
因子に置き換えて入力される。この場合、技術の種類、
機器各部位、影響因子の相関関係を求める機器損傷相関
判別手段１１を用いると便利である。
【００３７】（７）前記各種予防保全技術の入力に対
し、図１の改善技術判別手段７により評価を行う。この
方法は前記損害寿命演算手段４と同様にして、各種予防
保全技術の各種影響因子から細分化指数および損傷寿命
指数Ｆ値を求めて行う。
【００３８】例えば図２で損傷寿命指数Ｆ値が１１であ
る機器部位ｄ１の対策について、予防保全技術として水
素ガス注入（ＨＷＣ）技術を評価する場合について述べ
れば、図３のようになる。
【００３９】すなわち、水素ガスを注入した場合は機器
部位ｄ１の影響因子のうち、実効酸素量Ｘ６は同図に示
すような値にすることがてき、その他の影響因子の値は
図２と同じになる。こら影響因子を用いて前記損傷寿命
指数Ｆ値を求めると、その値は２００以上となる。な
お、水素ガスを注入した場合は機器部位ｄ１のみなら
ず、他の機器部位にも影響を及ぼすため、その影響を及
ぼす範囲についても損傷寿命指数Ｆ値を演算して求め
る。いずれも、所定値以上の損傷寿命指数Ｆ値に改善さ
れる。
【００４０】このような手段により、各種予防保全技術
について損傷寿命指数Ｆ値を求めながら評価すると、図
５に示す予防保全技術評価欄のようになる。
【００４１】（８）前記改善技術判別手段７で得られた
予防保全技術は技術的な面から得られたものであるが、
対策はコスト等を含めて総合的に決めなければならな
い。
【００４２】図１の最適技術評価手段８は、前記改善技
術判別手段７で求められた予防保全技術に対し、コス
ト、対策技術の難易度等を考慮して最適予防保全技術を
決定する。すなわち、図５の対策評価欄に示すものであ
るが予防保全技術は必ずしも１つとは限らず、複数の予
防保全技術を組み合わせることもある。
【００４３】（９）以上の予防保全技術の評価結果は図
５に示すように、各機器部位に対する予防保全技術とし
て出力される。
【００４４】ここでは主に機器のＳＣＣの損傷例につい
て説明したが、実際には疲労、クリープ等の強度的損
傷、放射線照射による照射損傷等の損傷要因を加えて評
価する。
【００４５】この損傷要因を複数考慮したときの損傷寿
命指数Ｆは次式で表す。
【００４６】
【数１】
【００４７】ここでＦi ：損傷要因ｉの損傷寿命指数Ｆ
値 前記実施例では予防保全技術について示したが、新規の
プラント機器についても予防保全技術の替わりに改善技
術を導入することができる。またデータベースから、対
応する機器部位に適用されている最新技術を参照するこ
とにより、予防保全結果を新規の機器設計に用いること
がてきる。
【００４８】
【発明の効果】本発明では機器各部位に適用される機器
各部位に適用されている現状技術を各影響因子に分解
し、損傷寿命指数を求め評価することにより技術レベル
の低い機器部位を摘出し、該部位に各影響因子に分解し
た各種技術を適用して評価し、技術レベルの高い技術を
適用、開発適用することにより、プラント機器全体とし
て損傷寿命指数を引き上げて行くため、既設機器及び新
規機器の信頼性を向上することができる。
【００４９】また、新規技術を含め、技術を各種影響因
子に分解して技術評価するため、検討できる技術範囲が
広くなり、長期の時間を要する実験をしなくても評価で
き、新たに検討すべき技術あるいは条件絞り込むことが
できるなどの利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る機器の信頼性向上システ
ムの系統図である。
【図２】各機器部位に対する各種影響因子と損傷寿命指
数Ｆ値を示す表図である。
【図３】各機器部位に対する各種影響因子と損傷寿命指
数Ｆ値を示す表図である。
【図４】各機器部位に対する損傷ポテンシャル評価と点
検評価を示す表図である。
【図５】各機器部位に対する予防保全技術と対策評価を
示す表図である。
【符号の説明】
１ データベース ２ 技術解析手段 ３ 入力手段 ４ 損傷寿命演算手段 ５ 現状技術判別手段 ６ 出力手段 ７ 改善技術判別手段 ８ 最適技術評価手段 ９ 対策実施 １０ フォローアップデータ １１ 機器損傷相関判別手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 成雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 機器各部位について、現状適用技術を損
    傷におよぼす各影響因子に分解し、 その分解した各影
    響因子について、前記現状適用技術の値や基準技術の値
    を入力して、 その入力した基準技術の値を基にして現状適用技術の各
    影響因子について細分化指数を求め、 その細分化指数の積による損傷寿命指数Ｆ値を、機器各
    部位についてそれぞれ演算し、 その機器各部位の損傷寿命指数Ｆ値を所定値と比較し、
    所定値より小さい損傷寿命指数Ｆ値を示す機器各部位を
    摘出して出力し、 その摘出された機器部位について、各影響因子に分解し
    た各種技術を入力し、前記各種技術の各影響因子を用い
    て細分化指数を求め、該細分化指数の積によって機器各
    部位の損傷寿命指数Ｆ値を求めると共に、この機器各部
    位の損傷寿命指数Ｆ値を所定値と比較し、所定値以上の
    損傷寿命指数Ｆ値を取る改善技術を選択して、 その選択された改善技術にコスト等を考慮して最適技術
    を求めて出力することを特徴とする機器信頼性向上方
    法。
  2. 【請求項２】 機器各部位について、現状適用技術を損
    傷におよぼす各影響因子に分解する技術解析手段（２）
    と、 その分解した各影響因子について、前記現状適用技術の
    値や基準技術の値を入力する入力手段（３）と、 前記入力手段（３）による基準技術の値を基にして現状
    適用技術の各影響因子について細分化指数を求め、該細
    分化指数の積による損傷寿命指数Ｆ値を、機器各部位に
    ついて求める損傷寿命指数演算手段（４）と、 その損傷寿命指数演算手段（４）からの機器各部位の損
    傷寿命指数Ｆ値を所定値と比較し、所定値より小さい損
    傷寿命指数Ｆ値を示す機器部位を摘出する現状技術判別
    手段（５）と、 その現状技術判別手段（５）で摘出された機器各部位に
    ついて、各影響因子に分解した各種技術を前記入力手段
    （３）で入力し、前記各種技術の各影響因子を用いて細
    分化指数を求め、該細分化指数の積によって機器各部位
    の損傷寿命指数Ｆ値を求めると共に、この機器各部位の
    損傷寿命指数Ｆ値を所定値と比較し、所定値以上の損傷
    寿命指数Ｆ値を取る改善技術を選択する改善技術判別手
    段（７）と、 その改善技術判別手段（７）で選択された改善技術にコ
    スト等を考慮して最適技術を求める最適技術評価手段
    （８）と、 前記現状技術判別手段（５）の結果ならびに前記最適技
    術評価手段（８）の結果を出力する出力手段（６）とを
    備えたことを特徴とする機器信頼性向上のシステム。
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