WO2013084611A1 - 天然ガス改質器用触媒管の評価方法 - Google Patents

天然ガス改質器用触媒管の評価方法 Download PDF

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catalyst tube
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真也 森岡
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三菱重工業株式会社
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    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating a catalyst tube for a natural gas reformer.
  • the natural gas reformer for reforming the natural gas includes a plurality of catalyst tubes 14 including a catalyst tube main body 11, a short piece 12, and a pigtail 13, as shown in FIG.
  • the catalyst tube main body 11 is arranged upright so that the axis extends in the vertical direction.
  • the short piece 12 is connected to the lower end portion of the catalyst tube main body 11, and is arranged upright so that the axis extends in the vertical direction.
  • the pigtail 13 is connected to the lower end of the short piece 12, has a smaller diameter than the catalyst tube main body 11, and is bent.
  • the other end of the pigtail 13 is connected to the hot collector 15.
  • the hot collector 15 is arranged such that the axis extends in the horizontal direction (in the illustrated example, the front and back direction on the paper surface).
  • the other end of the pigtail of the catalyst tube (not shown) is connected to the hot collector 15 at a position symmetrical to the catalyst tube 14. Further, a pair of left and right catalyst tubes connected to the hot collector 15 at a predetermined interval in the axial direction of the hot collector 15 are arranged.
  • the natural gas reformer is provided with a plurality of hot collectors 15 to which a plurality of catalyst tubes 14 are connected.
  • the catalyst tube main body 11, the short piece 12, and the pigtail 13 are made of, for example, HP-Nb-Ti (25Cr-35Ni-Nb, Ti) and Alloy 800H (Fe-32Ni-20Cr).
  • the introduced mixed gas (methane gas, water vapor) 21 reacts to generate a product gas (hydrogen, water vapor, carbon monoxide, carbon dioxide) 22.
  • This generated gas 22 is circulated to the hot collector 15 via the short piece 12 and the pigtail 13.
  • the catalyst tube main body 11 is disposed in a furnace at about 900 ° C. or higher.
  • the short piece 12 and the pigtail 13 are arranged outside the furnace, a gas of about 900 ° C. is circulated therein.
  • the catalyst tube 11, the short piece 12, and the pigtail 13 are all devices used in a high-temperature environment, and there is a concern that creep deformation due to the above-described thermal deterioration occurs.
  • the change in the shape of the catalyst tube body is a phenomenon that occurs from the late stage to the end stage of the life when the thermal deterioration has progressed relatively, and the remaining life is evaluated from the early stage to the late stage of the life where the thermal deterioration has progressed. I could't.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is relatively simple for all the catalyst tubes including the catalyst tube main body, the short piece, and the pigtail. It aims at providing the evaluation method of the catalyst pipe
  • a method for evaluating a catalyst pipe for a natural gas reformer according to the present invention that solves the above-described problems includes a catalyst pipe main body, a short piece connected to the catalyst pipe main body, and a pigtail connected to the short piece.
  • a method for evaluating a catalyst pipe for a natural gas reformer according to the present invention that solves the above-described problems includes a catalyst pipe main body, a short piece connected to the catalyst pipe main body, and a pigtail connected to the short piece.
  • the bulging rate of the short piece and the pigtail constituting the catalyst pipe selected as the evaluation target is calculated, the bulging rate of the short piece and the pigtail is equal to or higher than a reference value, and the short piece and the pigtail are When the penetration type flaw detection test is performed and it is determined that there is no crack, the remaining life of the catalyst tube is evaluated by a replica method.
  • a method for evaluating a catalyst pipe for a natural gas reformer according to the present invention that solves the above-described problems is a method for evaluating a catalyst pipe for a natural gas reformer according to the above-described invention, and the evaluation of the catalyst pipe by the replica method.
  • the life evaluation based on the void density, the void density of the catalyst tube is smaller than the reference value, and the oxide layer thickness of the catalyst tube is a reference value.
  • an evaluation object is selected based on the measured temperature, and the bulging rate of the short piece and the pigtail constituting the catalyst pipe selected as the evaluation object is a reference value.
  • the remaining life of the catalyst tube is evaluated by the replica method when the bulge rate of the catalyst tube and the measured value by the eddy current flaw test are both smaller than the reference value or there is no crack in the penetration flaw test. By doing so, the entire catalyst tube can be evaluated relatively easily.
  • FIG. 4 is a view for explaining an evaluation method of an oxide layer thickness used in an evaluation method for a catalyst tube for a natural gas reformer according to a main embodiment of the present invention, and shows a IV-IV cross section of FIG. 4A. It is a figure for demonstrating the relationship between the primary and secondary carbide used by the evaluation method of the catalyst pipe
  • the natural gas reformer catalyst tube evaluation method according to this embodiment is applied to a plurality of, for example, about 500 to 600 catalyst tubes connected to each of a plurality of hot collectors provided in the natural gas reformer. Is done.
  • the catalyst tube includes a catalyst tube body, a short piece, and a pigtail.
  • the temperature is measured, and the evaluation target is selected based on the measured temperature.
  • the temperature of the entire natural gas reformer is measured (first step S1).
  • the temperature of each location is measured with a thermometer provided at a predetermined interval in the axial direction of the hot collector. Thereby, it is possible to specify which part of the plurality of hot collectors is hot.
  • the surface temperature of the catalyst tube is measured from a window through which the inside of the furnace can be observed using infrared thermography.
  • step S2 an area having a relatively high temperature, for example, about 10% of the entire area is selected. That is, the catalyst pipe to be evaluated is selected based on the measurement result obtained in step S1.
  • step S3 the outer diameter of the short piece and the pigtail constituting the catalyst pipe selected in the second step S2 is measured with calipers, for example.
  • the bulging rate is calculated based on the outer diameter (design value) of the short piece and pigtail when installed in the plant.
  • the process proceeds to the fourth step S4, and in this step S4, it is determined whether or not the bulging rate obtained in the third step S3 is a reference value, for example, 3% or more. If the bulge rate is less than 3%, it is determined that the short piece and the pigtail that have been evaluated based on the bulge rate, and the catalyst pipe body to which the short piece is connected, hardly consumes the life. The process proceeds to step S15. On the other hand, when the bulging rate is 3% or more, the process proceeds to the fifth step S5, and the short piece and the pigtail are subsequently tested for cracks, and the process proceeds to the sixth step S6. Evaluation is carried out on the catalyst pipe body connected to the short piece and the pigtail whose bulge rate has been calculated in S3.
  • a reference value for example, 3% or more.
  • the penetration type flaw detection test is performed on the short piece and the pigtail whose bulge rate is determined to be equal to or higher than the reference value in the fourth step S4, and the presence or absence of cracks is determined. If it is determined that there is no crack, the process proceeds to the ninth step S9. If it is determined that there is a crack, the process proceeds to the twentieth step S20, and the short piece and the pigtail to be evaluated are replaced.
  • the outer diameter of the catalyst pipe body connected to the short piece and the pigtail calculated in the third step S3 is measured with calipers, for example, and this measured value and installation in the plant are measured.
  • the bulging rate is calculated based on the outer diameter (design value) of the catalyst tube main body at the time.
  • the seventh step S7 it is determined whether or not the bulging rate obtained in the sixth step S6 is a reference value, for example, 2% or more. If the bulge rate is less than 2%, the process proceeds to an eighth step S8. When the bulging rate is 2% or more, the process proceeds to the twentieth step S20, and the evaluation target catalyst tube body is replaced.
  • an eddy current flaw detection test is performed on the catalyst tube main body that has been evaluated based on the swelling rate in the seventh step S7, and the measured value (number of voids / volume) is obtained. It is determined whether it is smaller than the reference value. If the measured value is greater than or equal to the reference value, the process proceeds to the twentieth step S20, and the evaluation target catalyst tube body is replaced. On the other hand, if the measured value is smaller than the reference value, the process proceeds to a ninth step S9.
  • the replica method is performed on the evaluation target catalyst tube (catalyst tube body, short piece, pigtail). That is, a metal structure is made to appear by polishing / etching on the catalyst tube to be evaluated, and the metal structure is transferred to a film or the like.
  • the process proceeds to the tenth step S10, and in this step S10, it is determined whether or not the void density (number of voids / volume) is smaller than the reference value. If the void density is smaller than the reference value, the life cannot be evaluated based on the void density, and the process proceeds to a twelfth step S12. On the other hand, if the void density is greater than or equal to the reference value, the process proceeds to an eleventh step S11.
  • the lifetime consumption rate is evaluated based on the void density with respect to the evaluation target. For example, as shown in FIG. 2, since the curve indicating the relationship between the life consumption rate and the void density has a slope at a life consumption rate of about 70% to 100%, it is determined that the evaluation target is in the end of life state. The process proceeds to the fifteenth step S15.
  • the twelfth step S12 it is determined whether or not the oxide layer thickness is larger than the reference value.
  • the catalyst tube main body, the short piece, and the pigtail are tube main bodies 30 each having a hole 31a in the shaft center.
  • An oxide layer 32 having a substantially uniform thickness t is generated. If the oxide layer thickness is larger than the reference value, the process proceeds to a fourteenth step S14. If the oxide layer thickness is less than or equal to the reference value, the process proceeds to a thirteenth step S13.
  • the lifetime consumption rate is evaluated based on the oxide layer thickness with respect to the evaluation target. For example, as shown in FIG. 3, since the curve indicating the relationship between the life consumption rate and the oxide layer thickness has an inclination from the life consumption rate of 0% to about 30%, the evaluation object is in the state from the initial stage to the middle stage of the lifetime. It is determined that there is, and the process proceeds to fifteenth step S15.
  • a lifetime is evaluated by primary and secondary carbide.
  • the relationship between the primary and secondary carbides and the lifetime consumption rate will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • T1 indicates the state of the evaluation target at a specific time
  • T2 indicates the state of the evaluation target at a specific time after a certain period of time has elapsed from T1.
  • FIG. 5A and FIG. 5B it is specified whether the primary carbide is cast, continuous (decomposition), fragmentation tendency, or fragmentation, and the secondary carbide is cast, precipitation, agglomeration, coarsening tendency is small. Then, it is specified which state is in a large tendency of aggregation and coarsening. As a result, it is possible to determine in which stage of the life the evaluation target is in a state. Then, it progresses to 15th step S15.
  • step S15 it is determined whether all selected evaluation targets have been evaluated. If all the selected evaluation objects have not been evaluated, the process returns to the third step S3 to evaluate another selected evaluation object. When all the selected evaluation targets are evaluated, the evaluation flow ends.
  • the evaluation object is selected based on the measured temperature, and the short piece and the pigtail constituting the catalyst pipe selected as the evaluation object
  • the catalyst is By evaluating the remaining life of the tube, the entire catalyst tube can be evaluated relatively easily.
  • the life evaluation based on the void density, the void density of the catalyst tube is smaller than the reference value, and the catalyst tube
  • the oxide layer thickness is equal to or less than the reference value
  • the lifetime is evaluated based on the oxide layer thickness, the void density of the catalyst tube is smaller than the reference value, and the oxide layer thickness of the catalyst tube is less than the reference value. If it is large, the life of the catalyst tube can be easily evaluated by either the life evaluation based on the primary or secondary carbide of the catalyst tube.
  • the replica was collected, and the evaluation method for the natural gas reformer in which the evaluation based on the void density, the evaluation based on the oxide layer thickness, the evaluation based on the primary and secondary carbides was described in the order described, but the replica was collected. Later, the roughness is measured, and when the roughness is larger than the reference value, the catalyst tube from which the replica is collected is excluded from the evaluation target. When the roughness is equal to or less than the reference value, the evaluation based on the void density, the oxide layer thickness It is also possible to use a natural gas reformer evaluation method in which evaluation by the above, evaluation by primary and secondary carbides is performed in the order of description. According to such a method for evaluating a natural gas reformer, the evaluation object can be more accurately selected as compared with the above-described evaluation of the natural gas reformer.
  • the present invention is a method for evaluating a catalyst tube for a natural gas reformer, and can appropriately determine non-destructively whether or not the catalyst tube should be replaced. Therefore, a plant in which a natural gas reformer catalyst is installed Can be used beneficially.

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Abstract

　触媒管本体とショートピースとピグテールとで構成される触媒管の全てに対して比較的簡易に、余寿命を評価することができる天然ガス改質器用触媒管の評価方法を提供することにある。複数の触媒管の温度を測定し（Ｓ１）、温度測定結果に基づき評価対象を選定し（Ｓ２）、評価対象に選定された触媒管を構成する前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率を算出し（Ｓ３）、前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率が基準値以上であるとき、前記評価対象の触媒管を構成する前記触媒管本体の膨出率を算出し（Ｓ６）、前記触媒管本体の膨出率が基準値より小さく（Ｓ７）、渦流探傷試験を行って得られた計測値が基準値より小さい場合に（Ｓ８）、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにした（Ｓ９～Ｓ１４）。

Description

天然ガス改質器用触媒管の評価方法
　本発明は、天然ガス改質器用触媒管の評価方法に関する。
　従来、高温および高圧の環境下で使用される各種プラントにおいては、機器を構成する材料が熱劣化によるクリープ変形が余寿命に大きな影響を与えることが知られている。そのため、機器の寿命を評価する手法が種々開発されている（例えば、特許文献１，２など参照）。
　天然ガスを改質する天然ガス改質器は、図６に示すように、触媒管本体１１、ショートピース１２、ピグテール１３で構成される触媒管１４を複数備える。触媒管本体１１は、軸心が上下方向に延在するように立設配置されている。ショートピース１２は、触媒管本体１１の下端部に連結され、軸心が上下方向に延在するように立設配置されている。ピグテール１３は、ショートピース１２の下端部に連結され、触媒管本体１１よりも小径をなし、屈曲配置されている。ピグテール１３の他端部がホットコレクタ１５に連結されている。ホットコレクタ１５は、軸心が水平方向（図示例では紙面表裏方向）に延在するように配置されている。ホットコレクタ１５には、触媒管１４と左右対称の位置に図示しない触媒管のピグテールの他端部が連結されている。さらに、ホットコレクタ１５の軸心方向にて所定の間隔で当該ホットコレクタ１５に連結される左右一対の触媒管が配置されている。天然ガス改質器には、複数の触媒管１４が連結されたホットコレクタ１５が複数配置されている。
　触媒管本体１１、ショートピース１２、ピグテール１３は、例えば、ＨＰ－Ｎｂ－Ｔｉ（２５Ｃｒ－３５Ｎｉ－Ｎｂ、Ｔｉ）およびアロイ８００Ｈ（Ｆｅ－３２Ｎｉ－２０Ｃｒ）で構成されている。触媒管本体１１は、導入された混合ガス（メタンガス、水蒸気）２１が反応して生成ガス（水素、水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素）２２を生成している。この生成ガス２２は、ショートピース１２、ピグテール１３を介してホットコレクタ１５に流通している。
　ところで、触媒管本体１１は、約９００℃以上の炉内に配置されている。ショートピース１２およびピグテール１３は、炉外に配置されるものの、内部を約９００℃のガスが流通している。このように触媒管１１、ショートピース１２、ピグテール１３は何れも高温環境下で使用される機器であり、上述の熱劣化によるクリープ変形が生じることが懸念されている。
　上述の天然ガス改質器を備えたプラントにおいては、定期点検時に稼働プラントから触媒管を抜き取り、当該触媒管に対しクリープ試験（破壊試験）を行って評価する手法が採られていた。また、触媒管に対しては、スキャニング（非破壊試験）により形状変化や欠陥有無などを評価する手法などが開発されていた。
特開２００３－３１５２５１号公報 特開平８－２９４００号公報
　ところが、上述のクリープ試験のみによる評価手法では、試験結果から上述の触媒管における寿命初期から末期の段階にて余寿命を定量的に評価することができるものの、破壊試験であり、稼働プラントから触媒管を抜き取ることから評価できる管数が限られていた。上述のスキャニングのみによる評価手法では、比較的直径の大きい触媒管本体の形状変化や欠陥の有無を検査することができるものの、直径が比較的小さいショートピースやピグテールには計測機器を取付けることができず形状変化や欠陥の有無を検査することができなかった。さらに、触媒管本体の形状変化は、熱劣化が比較的進行した寿命後期から末期の段階に生じる現象であって、熱劣化が進行している寿命初期から後期の段階においては余寿命を評価することができなかった。
　以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、触媒管本体とショートピースとピグテールとで構成される触媒管の全てに対して比較的簡易に、余寿命を評価することができる天然ガス改質器用触媒管の評価方法を提供することを目的としている。
　上述した課題を解決する本発明に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法は、触媒管本体と、前記触媒管本体に連結されるショートピースと、前記ショートピースに連結されるピグテールとで構成される触媒管を複数備える天然ガス改質器を評価する天然ガス改質器用触媒管の評価方法であって、前記複数の触媒管の温度を測定し、温度測定結果に基づき評価対象を選定し、評価対象に選定された触媒管を構成する前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率を算出し、前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率が基準値以上であるとき、前記評価対象の触媒管を構成する前記触媒管本体の膨出率を算出し、前記触媒管本体の膨出率が基準値より小さく、渦流探傷試験を行って得られた計測値が基準値より小さい場合に、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにしたことを特徴とする。
　上述した課題を解決する本発明に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法は、触媒管本体と、前記触媒管本体に連結されるショートピースと、前記ショートピースに連結されるピグテールとで構成される触媒管を複数備える天然ガス改質器を評価する天然ガス改質器用触媒管の評価方法であって、前記複数の触媒管の温度を測定し、温度測定結果に基づき評価対象を選定し、評価対象に選定された触媒管を構成する前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率を算出し、前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率が基準値以上であり、当該ショートピースおよび当該ピグテールに対し浸透式探傷試験を行って割れが無いと判定された場合に、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにしたことを特徴とする。
　上述した課題を解決する本発明に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法は、前述した発明に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法であって、前記レプリカ法による前記触媒管の評価が、前記触媒管のボイド密度が基準値以上である場合に当該ボイド密度に基づく寿命の評価、前記触媒管のボイド密度が前記基準値より小さく、且つ前記触媒管の酸化層厚さが基準値以下である場合に当該酸化層厚さに基づく寿命の評価、前記触媒管のボイド密度が前記基準値より小さく、且つ前記触媒管の酸化層厚さが前記基準値より大きい場合に、前記触媒管の一次、二次炭化物に基づく寿命の評価の何れかであることを特徴とする。
　本発明に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法によれば、測定温度に基づき評価対象を選定し、評価対象に選定された触媒管を構成するショートピースおよびピグテールの膨出率が基準値以上であり、触媒管の膨出率および渦電流探傷試験による計測値がともに基準値より小さいか、または浸透式探傷試験で割れが無い場合に、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにしたことで、比較的簡易に触媒管全体を評価することができる。
本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法による評価フローを示す図である。 本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法で用いられるボイド密度と寿命消費率との関係を示すグラフである。 本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法で用いられる酸化層厚さと寿命消費率との関係を示すグラフである。 本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法で用いられる酸化層厚さの評価方法を説明するための図であって、管本体の断面を示す。 本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法で用いられる酸化層厚さの評価方法を説明するための図であって、図４ＡのＩＶ－ＩＶ断面を示す。 本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法で用いられる一次、二次炭化物と寿命消費率との関係を説明するための図であって、評価値と寿命消費率との関係のグラフを示す。 本発明の主な実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法で用いられる一次、二次炭化物と寿命消費率との関係を説明するための図であって、一次、二次炭化物の評価区分を示す。 天然ガス改質器用触媒管の評価方法の評価対象である触媒管の概略図である。
　本発明に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
［主な実施形態］
　本発明に係る天然ガス改質器触媒管の評価方法の主な実施形態を図１～図６に基づいて説明する。
　本実施形態に係る天然ガス改質器触媒管の評価方法は、天然ガス改質器に設けられる複数のホットコレクタのそれぞれに連結される、複数、例えば５００本から６００本程度の触媒管に適用される。触媒管は、上述した通り、触媒管本体、ショートピース、ピグテールで構成される。
　本実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法では、まず、温度を測定し、測定温度に基づき評価対象を選定する。図１に示すように、天然ガス改質器全体の温度を計測する（第１のステップＳ１）。このステップＳ１においては、ホットコレクタの軸方向にて所定の間隔で設けられている温度計で各箇所の温度を計測する。これにより、複数のホットコレクタのどの箇所が高温であるのかを特定することができる。続いて、赤外線サーモグラフィを用いて炉内を観察可能な窓から触媒管の表面温度を計測する。
　続いて、第２のステップＳ２へ進み、このステップＳ２にて、相対的に高温となっているエリア、例えば全体に対し約１０％程度のエリアを選定する。つまり、ステップＳ１にて得られた測定結果に基づき、評価対象となる触媒管を選定する。
　続いて、第３のステップＳ３へ進み、このステップＳ３にて、第２のステップＳ２により選定された触媒管を構成するショートピースおよびピグテールに対し外径を例えばノギスにより計測し、この計測値とプラントへの設置時のショートピースおよびピグテールの外径の大きさ（設計値）に基づき膨出率を算出する。
　続いて、第４のステップＳ４へ進み、このステップＳ４にて、第３のステップＳ３で得られた膨出率が基準値、例えば３％以上であるかどうかを判定する。前記膨出率が３％より小さい場合には、膨出率に基づく評価を実施したショートピースおよびピグテール、前記ショートピースが連結される触媒管本体は寿命をほとんど消費していないと判定し第１５のステップＳ１５へ進む。他方、膨出率が３％以上である場合には、第５のステップＳ５へ進み、引き続きショートピースおよびピグテールに対し割れの有無を試験すると共に、第６のステップＳ６へ進み、第３のステップＳ３において膨出率を算出したショートピースおよびピグテールに連結される触媒管本体に対し評価を実施する。
　第５のステップＳ５において、第４のステップＳ４にて膨出率が基準値以上と判定されたショートピースおよびピグテールに対し、浸透式探傷試験を実施し、割れの有無を判定する。割れが無いと判定されると、第９のステップＳ９へ進む。割れがあると判定されると、第２０のステップＳ２０へ進み、評価対象のショートピースおよびピグテールを交換する。
　第６のステップＳ６において、第３のステップＳ３において膨出率を算出したショートピースおよびピグテールに連結される触媒管本体に対し、外径を例えばノギスにより計測し、この計測値とプラントへの設置時の触媒管本体の外径の大きさ（設計値）に基づき膨出率を算出する。
　続いて、第７のステップＳ７にて、第６のステップＳ６で得られた膨出率が基準値、例えば２％以上であるかどうかを判定する。前記膨出率が２％より小さい場合には、第８のステップＳ８へ進む。前記膨出率が２％以上である場合には、第２０のステップＳ２０へ進み、評価対象の触媒管本体を交換する。
　続いて、第８のステップＳ８にて、第７のステップＳ７にて膨出率に基づく評価を行った触媒管本体に対し、渦流探傷試験を実施し、計測値（ボイドの個数／体積）が基準値より小さいかどうかを判定する。前記計測値が前記基準値以上である場合には、第２０のステップＳ２０へ進み、評価対象の触媒管本体を交換する。他方、前記計測値が前記基準値より小さい場合には、第９のステップＳ９へ進む。
　続いて、第９のステップＳ９にて、評価対象の触媒管（触媒管本体、ショートピース、ピグテール）に対し、レプリカ法を実施する。つまり、評価対象の触媒管に対し、研磨・エッチングにより金属組織を現出させ、当該金属組織をフィルムなどに転写する。
　続いて、第１０のステップＳ１０に進み、このステップＳ１０にて、ボイド密度（ボイドの個数／体積）が基準値よりも小さいかどうかを判定する。前記ボイド密度が前記基準値よりも小さい場合には、当該ボイド密度に基づいては寿命を評価できず、第１２のステップＳ１２へ進む。他方、前記ボイド密度が前記基準値以上である場合には、第１１のステップＳ１１へ進む。
　第１１のステップＳ１１にて、評価対象に対しボイド密度に基づき寿命消費率を評価する。例えば、図２に示すように、寿命消費率とボイド密度の関係を示す曲線が寿命消費率約７０％から１００％にて傾きを有することから、評価対象が寿命末期の状態であると判定し、第１５のステップＳ１５へ進む。
　第１２のステップＳ１２にて、酸化層厚さが基準値よりも大きいかどうかを判定する。触媒管本体、ショートピース、ピグテールは、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、軸心に穴３１ａを有す管本体３０であって、その外周面全体には、母材３１に対し熱劣化によりほぼ均一の厚さｔの酸化層３２が生成する。この酸化層厚さが前記基準値より大きい場合には、第１４のステップＳ１４へ進む。前記酸化層厚さが前記基準値以下の場合には、第１３のステップＳ１３へ進む。
　第１３のステップＳ１３にて、評価対象に対し酸化層厚さに基づき寿命消費率を評価する。例えば、図３に示すように、寿命消費率と酸化層厚さとの関係を示す曲線が寿命消費率０％から約３０％にて傾きを有することから、評価対象が寿命初期から中期の状態であると判定し、第１５のステップＳ１５へ進む。
　第１４のステップＳ１４にて、評価対象に対し、一次、二次炭化物により寿命を評価する。一次、二次炭化物と寿命消費率との関係について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａにおいて、Ｔ１はある特定の時期の評価対象の状態を示し、Ｔ２はＴ１からさらにある期間が経過したある特定の時期の評価対象の状態を示す。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、一次炭化物が鋳込み、連続（分解）、分断傾向、分断の何れの状態であるのかを特定すると共に、二次炭化物が鋳込み、析出、凝集・粗大化傾向小、凝集・粗大化傾向大の何れの状態であるのかを特定する。これにより、評価対象が寿命のどの段階の状態にあるのかを判定することができる。続いて、第１５のステップＳ１５へ進む。
　第１５のステップＳ１５にて、選定した評価対象全てを評価したかを判定する。選定した評価対象全てを評価していない場合には、第３のステップＳ３へ戻り、別の選定した評価対象を評価する。選定した評価対象全てを評価した場合には、当該評価フローが終了となる。
　以上説明したように、本実施形態に係る天然ガス改質器用触媒管の評価方法によれば、測定温度に基づき評価対象を選定し、評価対象に選定された触媒管を構成するショートピースおよびピグテールの膨出率が基準値以上であり、触媒管の膨出率および渦電流探傷試験による計測値がともに基準値より小さいか、または浸透式探傷試験で割れが無い場合に、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにしたことで、比較的簡易に触媒管全体を評価することができる。
　レプリカ法による触媒管の評価が、前記触媒管のボイド密度が基準値以上である場合に当該ボイド密度に基づく寿命の評価、前記触媒管のボイド密度が前記基準値より小さく、且つ前記触媒管の酸化層厚さが基準値以下である場合に当該酸化層厚さに基づく寿命の評価、前記触媒管のボイド密度が前記基準値より小さく、且つ前記触媒管の酸化層厚さが前記基準値より大きい場合に、前記触媒管の一次、二次炭化物に基づく寿命の評価の何れかであることにより、触媒管の寿命を簡易に評価することができる。
　なお、上記では、レプリカを採取し、ボイド密度による評価、酸化層厚さによる評価、一次、二次炭化物による評価を記載順に行う天然ガス改質器の評価方法について説明したが、レプリカを採取した後に、粗さを計測し、粗さが基準値よりも大きい場合にはレプリカを採取した触媒管を評価対象から外し、粗さが前記基準値以下の場合にはボイド密度による評価、酸化層厚さによる評価、一次、二次炭化物による評価を記載順に行う天然ガス改質器の評価方法とすることも可能である。このような天然ガス改質器の評価方法によれば、上述した天然ガス改質器の評価と比べて評価対象をより正確に選別することができる。
　本発明は天然ガス改質器用触媒管の評価方法であり、触媒管に対し交換すべきか否かを非破壊にて適切に判定することができるため、天然ガス改質器触媒が設置されるプラントで有益に利用することができる。
１１　　　　触媒管本体
１２　　　　ショートピース
１３　　　　ピグテール
１４　　　　触媒管
１５　　　　ホットコレクタ
２１　　　　混合ガス（Ｈ2Ｏ，ＣＨ4）
２２　　　　生成ガス（Ｈ2，Ｈ2Ｏ，ＣＯ，ＣＯ2）
３０　　　　管本体
３１　　　　母材
３２　　　　酸化層

Claims (3)

  1. 　触媒管本体と、前記触媒管本体に連結されるショートピースと、前記ショートピースに連結されるピグテールとで構成される触媒管を複数備える天然ガス改質器を評価する天然ガス改質器用触媒管の評価方法であって、
    　前記複数の触媒管の温度を測定し、温度測定結果に基づき評価対象を選定し、
    　評価対象に選定された触媒管を構成する前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率を算出し、
    　前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率が基準値以上であるとき、前記評価対象の触媒管を構成する前記触媒管本体の膨出率を算出し、前記触媒管本体の膨出率が基準値より小さく、渦流探傷試験を行って得られた計測値が基準値より小さい場合に、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにした
    ことを特徴とする天然ガス改質器用触媒管の評価方法。
  2. 　触媒管本体と、前記触媒管本体に連結されるショートピースと、前記ショートピースに連結されるピグテールとで構成される触媒管を複数備える天然ガス改質器を評価する天然ガス改質器用触媒管の評価方法であって、
    　前記複数の触媒管の温度を測定し、温度測定結果に基づき評価対象を選定し、
    　評価対象に選定された触媒管を構成する前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率を算出し、
    　前記ショートピースおよび前記ピグテールの膨出率が基準値以上であり、当該ショートピースおよび当該ピグテールに対し浸透式探傷試験を行って割れが無いと判定された場合に、レプリカ法により前記触媒管の余寿命を評価するようにした
    ことを特徴とする天然ガス改質器用触媒管の評価方法。
  3. 　請求項１または請求項２に記載された天然ガス改質器用触媒管の評価方法であって、
    　前記レプリカ法による前記触媒管の評価は、
    　前記触媒管のボイド密度が基準値以上である場合に当該ボイド密度に基づく寿命の評価、
    　前記触媒管のボイド密度が前記基準値より小さく、且つ前記触媒管の酸化層厚さが基準値以下である場合に当該酸化層厚さに基づく寿命の評価、
    　前記触媒管のボイド密度が前記基準値より小さく、且つ前記触媒管の酸化層厚さが前記基準値より大きい場合に、前記触媒管の一次、二次炭化物に基づく寿命の評価の何れかである
    ことを特徴とする天然ガス改質器用触媒管の評価方法。
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