WO2016151953A1 - 管の余寿命評価方法 - Google Patents

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真也 森岡
修吾 岩▲崎▼
博一 堤
哲司 片山
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三菱重工業株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20—Metals

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating the remaining life of a pipe.
  • the hardness distribution in the axial direction of the heating tube is measured over time to estimate the temperature distribution and aging degree in the heating tube, and the dimensions of the heating tube are measured based on the hardness distribution.
  • the amount of creep deformation in the heating tube is obtained, and the remaining life of the heating tube is determined by measuring the remaining life of the heating tube at the time of measurement by comparing the hardness and deformation amount with a predetermined judgment value according to the material of the heating tube.
  • the above-described method for managing the remaining life of the heating tube can evaluate the remaining life of the heating tube, when estimating the temperature distribution and the degree of aging in the heating tube, the hardness in the axial direction of the heating tube over time Since the distribution is measured, there is a problem that the operation is complicated. For example, when evaluating the remaining life of a catalyst tube used in a reformer for reforming natural gas, it has been desired that measurement and evaluation work be simple and rapid.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a remaining life evaluation method for a tube that can evaluate the remaining life of a tube with a simple and quick operation.
  • the purpose is to do.
  • the method for evaluating the remaining life of a pipe according to the first aspect of the invention for solving the above-described problem is a pipe inner diameter derivation step for deriving the inner diameter D of the pipe, and the inner diameter from the difference between the inner diameter D of the pipe and the initial inner diameter D0 of the pipe.
  • Deformation prediction diagram creation that creates a deformation prediction diagram under the condition that the inner diameter deformation amount deriving step for deriving the deformation amount ⁇ D and the condition that the bulging rate of the tube becomes the life limit elongation X with an arbitrary evaluation remaining life T
  • a determination reference deformation amount acquisition step for acquiring a deformation amount A when the inner diameter D of the tube is derived in the inner diameter derivation step of the tube based on the deformation prediction diagram
  • An accumulated error calculating step for calculating an accumulated error B when the inner diameter D of the pipe is derived; an inner diameter deformation amount ⁇ D of the pipe; and the deformation amount A and the accumulated error B which are determination criteria for the evaluation remaining life.
  • a remaining life judging step for judging the remaining life of the pipe based on It is characterized by.
  • the pipe remaining life evaluation method according to the second invention for solving the above-mentioned problem is a pipe remaining life evaluation method according to the first invention, wherein the deformation prediction diagram is created by an improved ⁇ method.
  • a pipe remaining life evaluation method for solving the above-described problem is a pipe remaining life evaluation method according to the first or second invention, wherein the inner diameter derivation step of the pipe An outer diameter measurement value acquisition step for measuring an outer diameter and acquiring an outer diameter measurement value, a wall thickness measurement value acquisition step for measuring a wall thickness of the pipe and acquiring a wall thickness measurement value, and the outer diameter measurement value And an inner diameter calculating step of calculating an inner diameter of the tube based on the measured thickness value.
  • a pipe remaining life evaluation method that solves the above-described problem is a pipe remaining life evaluation method according to the third aspect of the present invention, wherein the accumulated error B occurs when measuring the outer diameter of the pipe. It is derived on the basis of an outer diameter measurement error, a wall thickness measurement error that occurs when measuring the thickness of the pipe, and a processing error that occurs when the pipe is manufactured.
  • the remaining life evaluation method for a pipe according to a fifth invention for solving the above-described problem is a remaining life evaluation method for a pipe according to any one of the first to fourth inventions, wherein the remaining life determination step includes: When the inner-diameter deformation amount ⁇ D derived in the inner-diameter deformation amount deriving step of the tube is smaller than the difference between the deformation amount A and the accumulated error B, which is a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life, It is determined that the remaining life is longer than the evaluation remaining life T.
  • the remaining life evaluation method for a pipe according to a sixth invention that solves the above-described problem is a remaining life evaluation method for a pipe according to any one of the first to fifth inventions, and the remaining life determination step includes: When the tube inner diameter deformation amount ⁇ D derived in the tube inner diameter deformation amount deriving step is equal to or larger than the sum of the deformation amount A and the accumulated error B, which is a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life, the remaining amount of the tube It is determined that the life is equal to or less than the evaluation remaining life T.
  • a remaining life evaluation method for a pipe according to a seventh invention for solving the above-described problem is a remaining life evaluation method for a pipe according to any one of the first to sixth inventions, wherein the pipe is made of natural gas.
  • the catalyst tube is used for reforming.
  • the remaining life of the pipe can be evaluated with simple and quick work.
  • a method for evaluating the remaining life of a pipe according to the main embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the tube remaining life evaluation method according to the present embodiment will be described with respect to a case where it is applied to a plurality of hundreds of catalyst tubes connected to a plurality of hot collectors provided in a natural gas reformer.
  • the natural gas reformer includes, for example, 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 body 11 is placed in a furnace at about 900 ° C. or higher. Although the short piece 12 and the pigtail 13 are arranged outside the furnace, a gas of about 900 ° C. is circulated therein.
  • the tube remaining life evaluation method includes a tube inner diameter derivation step S1, a tube inner diameter deformation amount derivation step S2, a threshold value derivation step S3, and a remaining life determination step S4.
  • the current inner diameter D of the catalyst tube main body 11 (tube) described above is derived.
  • the outer diameter of the catalyst tube body 11 is measured over the entire longitudinal direction of the catalyst tube body 11 using a jig (outer diameter measurement value acquisition step S1a).
  • the bulging part can be specified in the extending direction of the catalyst tube main body 11.
  • the thickness of the catalyst tube main body 11 is measured, for example, at two locations using a measuring instrument such as an ultrasonic measuring instrument (thickness measurement value acquisition step S1b).
  • the catalyst is obtained by subtracting the measured thickness value of the catalyst tube main body 11 obtained in the thickness measurement value acquisition step S1b from the measured outer diameter value of the catalyst tube main body 11 obtained in the outer diameter measurement value acquisition step S1a.
  • the current inner diameter D of the tube body 11 is calculated (inner diameter calculation step S1c).
  • the deformation amount ⁇ D from the initial inner diameter D0 of the catalyst tube main body 11 (tube) described above is derived.
  • the initial inner diameter D0 of the catalyst tube main body 11 is derived in the same procedure as the above-described tube inner diameter deriving step S1 before being mounted on the natural gas reformer.
  • An inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube body 11 is derived from a difference between the initial inner diameter D0 of the catalyst tube body 11 and the current inner diameter D of the catalyst tube body 11 derived in the above-described tube inner diameter derivation step S1.
  • a threshold used when evaluating the remaining life of the catalyst tube main body 11 (tube) is derived.
  • the catalyst tube main body 11 (tube) is cleaved and stretched after T years, that is, on the condition that the bulging rate after T years (with an evaluation remaining life) becomes the life limit elongation X, (Deformation prediction diagram creation step S3a).
  • the deformation prediction diagram is preferably created using, for example, an improved ⁇ method.
  • a curve L1 in which the bulging rate becomes the life limit elongation X is obtained at the sum t2 of the time t1 (when the inner diameter of the catalyst tube main body 11 is derived) and the evaluation remaining life T1. Further, when the bulging rate reaches the life limit elongation X after T2 (> T1), which is the evaluation remaining life, the sum t3 of t1 at the time of measurement (when the inner diameter of the catalyst tube body 11 is derived) and the evaluation remaining life T2 A curve L2 in which the bulging rate becomes the life limit elongation X is obtained.
  • the deformation amount A at the time of measurement (at the time of deriving the inner diameter of the catalyst tube body 11) is acquired as a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life ( Determination reference deformation amount acquisition step S3b).
  • the bulging rate A1 at the measurement time t1 is acquired as a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life based on the curve L1.
  • the bulging rate A2 at the measurement time t1 is acquired as a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life.
  • a cumulative error B when deriving the inner diameter is calculated (cumulative error calculation step S3c).
  • the accumulated error B at the time of deriving the inner diameter is an error that occurs when measuring the outer diameter of the catalyst tube body 11 (outer diameter measurement error), an error that occurs when measuring the thickness of the catalyst tube body 11 (thickness measurement error), and the catalyst tube body. It is preferable to calculate based on an error (processing error) that occurs when 11 is manufactured (for example, when the inner diameter of the catalyst tube main body 11 is processed).
  • processing error processing error
  • As the accumulated error B when deriving the inner diameter it is preferable to square the outer diameter measurement error, the wall thickness measurement error, and the machining error, and use the square root of these sums.
  • the remaining life of the catalyst tube main body 11 is determined.
  • the inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube main body 11 derived in the inner diameter deformation amount deriving step S2 of the tube is determined based on the deformation amount A of the catalyst tube main body 11 at the time of measurement (when the inner diameter of the catalyst tube body 11 is derived) and when the inner diameter is derived. It is determined whether it is smaller than the difference from the accumulated error B (remaining life lower limit evaluation step S4a).
  • the remaining life of the catalyst tube body 11 is evaluated. It is determined that the lifetime is longer than the lifetime T (remaining lifetime lower limit determination step S4c). On the other hand, when the condition (the inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube body 11 is smaller than the difference between the deformation amount A of the catalyst tube body 11 at the time of measurement and the accumulated error B when the inner diameter is derived) is measured.
  • the remaining life of the catalyst tube body 11 is evaluated based on the sum of the deformation amount A of the catalyst tube body 11 at the time and the accumulated error B when the inner diameter is derived (remaining life upper limit value evaluation step S4b).
  • the inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube body 11 is equal to or greater than the sum of the deformation amount A of the catalyst tube body 11 at the time of measurement and the accumulated error B when the inner diameter is derived, the remaining life of the catalyst tube body 11 is evaluated. It determines with it being below the lifetime T (remaining life upper limit determination process S4d).
  • the presence / absence of the remaining life T of the tube body 11 is determined to be undecidable (remaining lifetime presence / absence determination step S4e). In this case, the presence or absence of the remaining life of the catalyst tube body 11 is evaluated by another method.
  • the determination reference deformation amount acquisition step S3b for acquiring the deformation amount A at the time of inner diameter derivation (measurement) as a determination criterion for the presence / absence of the remaining life based on the deformation prediction diagram, Based on the accumulated error calculating step S3c for calculating the accumulated error B, the inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube main body 11, the deformation amount A which is a criterion for the presence / absence of the evaluation remaining life, and the accumulated error B, the catalyst tube body.
  • Judge 11 remaining life By having the remaining life determination step S4 to be performed, the remaining life of the catalyst tube main body 11 can be accurately evaluated by simple and quick work based on the evaluation remaining life T. Therefore, it is possible to determine whether or not the continuous operation can be performed based on the evaluation remaining life T.
  • the inner diameter derivation step S1 of the pipe has an outer diameter measurement value acquisition step S1a, a wall thickness measurement value acquisition step S1b, and an inner diameter calculation step S1c.
  • the remaining life of the catalyst tube main body 11 can be accurately evaluated by a relatively simple operation.
  • the cumulative error B is derived based on the outer diameter measurement error, the wall thickness measurement error, and the processing error, so that the remaining life of the catalyst tube main body 11 can be more accurately evaluated.
  • the deformation amount A and the accumulated error B in which the inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube main body 11 derived in the inner diameter deformation amount deriving step S2 of the tube is a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life.
  • the remaining life of the catalyst tube body 11 is longer than the evaluation remaining life T, it is possible to accurately evaluate the remaining life of the catalyst tube body 11 with a relatively simple operation. it can. Therefore, it is possible to determine whether or not the continuous operation can be performed based on the evaluation remaining life T.
  • the deformation amount A and the accumulated error B in which the inner diameter deformation amount ⁇ D of the catalyst tube main body 11 derived in the inner diameter deformation amount deriving step S2 of the tube is a criterion for determining whether there is an evaluation remaining life.
  • the remaining life of the catalyst tube body 11 is determined to be equal to or less than the evaluation remaining life T, the upper limit value of the remaining life of the catalyst tube body 11 can be specified. Therefore, it is possible to determine whether or not the continuous operation can be performed based on the evaluation remaining life T.
  • the pipe is a catalyst pipe (catalyst pipe main body 11) used for reforming natural gas, it is possible to determine whether continuous operation is possible based on the evaluation remaining life T.
  • the remaining life evaluation target is the catalyst tube (catalyst tube body 11)
  • the remaining life evaluation can be applied to a tube that is used in a high temperature environment and creeps at the end of the life. It is. Even in such a case, the same effects as the above-described method for evaluating the remaining life of a pipe are obtained.

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Abstract

　簡易、かつ、迅速な作業で管の余寿命を評価することができる管の余寿命評価方法を提供することにある。管の内径（Ｄ）を導出する管の内径導出工程（Ｓ１）と、管の内径と当該管の初期内径（Ｄ０）の差から内径変形量（ΔＤ）を導出する管の内径変形量導出工程（Ｓ２）と、前記管の膨出率が任意の評価余寿命（Ｔ）で寿命限界伸び（Ｘ）となる条件にて変形予測線図を作成する変形予測線図作成工程（Ｓ３ａ）と、前記変形予測線図に基づき前記管の内径導出工程にて前記管の内径を導出したときの変形量（Ａ）を評価余寿命有無の判定基準として取得する判定基準変形量取得工程（Ｓ３ｂ）と、管の内径を導出したときの累積誤差（Ｂ）を算出する累積誤差算出工程（Ｓ３ｃ）と、前記管の内径変形量と前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量と前記累積誤差とに基づき前記管の余寿命を判定する余寿命判定工程（Ｓ４）とを有するようにした。

Description

管の余寿命評価方法
　本発明は、管の余寿命評価方法に関する。
　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、運転時間の経過に伴いクリープ損傷が進行し、寿命が消費されることが知られている。そのため、機器の余寿命を評価する手法が種々開発されている。
　例えば、下記特許文献１には、経時的に加熱管の軸線方向における硬度分布を測定して当該加熱管における温度分布と時効程度を推定するとともに、硬度分布に基づいて加熱管の寸法測定を行って当該加熱管におけるクリープ変形量を得、硬度と変形量とを加熱管の素材に応じた所定の判断値と比較することにより、測定時における加熱管の余寿命を判断する加熱管の余寿命管理方法が開示されている。
特開平９－１５９５８２号公報
　しかしながら、上述の加熱管の余寿命管理方法では、加熱管の余寿命を評価することができるものの、加熱管における温度分布と時効程度を推定するときに、経時的に加熱管の軸線方向における硬度分布を測定することから、作業が煩雑であるという課題があった。例えば、天然ガスを改質する改質器で用いられる触媒管の余寿命を評価する場合、測定及び評価作業が簡易、かつ、迅速であることが望まれていた。
　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、簡易、かつ、迅速な作業で管の余寿命を評価することができる管の余寿命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第１の発明に係る管の余寿命評価方法は、管の内径Ｄを導出する管の内径導出工程と、前記管の内径Ｄと当該管の初期内径Ｄ０の差から内径変形量ΔＤを導出する管の内径変形量導出工程と、前記管の膨出率が任意の評価余寿命Ｔで寿命限界伸びＸとなる条件にて変形予測線図を作成する変形予測線図作成工程と、前記変形予測線図に基づき前記管の内径導出工程にて前記管の内径Ｄを導出したときの変形量Ａを評価余寿命有無の判定基準として取得する判定基準変形量取得工程と、前記管の内径Ｄを導出したときの累積誤差Ｂを算出する累積誤差算出工程と、前記管の内径変形量ΔＤと前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとに基づき前記管の余寿命を判定する余寿命判定工程とを有する、ことを特徴とする。
　上述した課題を解決する第２の発明に係る管の余寿命評価方法は、第１の発明に係る管の余寿命評価方法であって、前記変形予測線図を改良θ法により作成することを特徴とする。
　上述した課題を解決する第３の発明に係る管の余寿命評価方法は、第１または第２の発明に係る管の余寿命評価方法であって、前記管の内径導出工程は、前記管の外径を計測して外径計測値を取得する外径計測値取得工程と、前記管の肉厚を測定して肉厚測定値を取得する肉厚測定値取得工程と、前記外径計測値および前記肉厚測定値に基づき前記管の内径を算出する内径算出工程とを有する、ことを特徴とする。
　上述した課題を解決する第４の発明に係る管の余寿命評価方法は、第３の発明に係る管の余寿命評価方法であって、前記累積誤差Ｂは、前記管の外径計測時に生じる外径計測誤差と、前記管の肉厚測定時に生じる肉厚測定誤差と、前記管の作製時に生じる加工誤差とに基づき導出されることを特徴とする。
　上述した課題を解決する第５の発明に係る管の余寿命評価方法は、第１から第４の何れか一つの発明に係る管の余寿命評価方法であって、前記余寿命判定工程は、前記管の内径変形量導出工程で導出した前記管の内径変形量ΔＤが、前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとの差よりも小さいとき、前記管の余寿命が前記評価余寿命Ｔよりも長いと判定することを特徴とする。
　上述した課題を解決する第６の発明に係る管の余寿命評価方法は、第１から第５の何れか一つの発明に係る管の余寿命評価方法であって、前記余寿命判定工程は、前記管の内径変形量導出工程で導出した前記管の内径変形量ΔＤが前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとの和以上であるとき、前記管の余寿命が前記評価余寿命Ｔ以下であると判定することを特徴とする。
　上述した課題を解決する第７の発明に係る管の余寿命評価方法は、第１から第６の何れか一つの発明に係る管の余寿命評価方法であって、前記管は、天然ガスの改質に用いられる触媒管であることを特徴とする。
　本発明によれば、簡易、かつ、迅速な作業で管の余寿命を評価することができる。
本発明の主な実施形態に係る管の余寿命評価方法の手順を説明するためのフローチャートである。 前記管の余寿命評価方法で作成した管の変形予測線図の一例を示す図である。 前記管の余寿命評価方法の評価対象の一例である触媒管の概略図である。
　本発明に係る管の余寿命評価方法の主な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
　［主な実施形態］
　本発明の主な実施形態に係る管の余寿命評価方法について、図１から図３に基づいて説明する。
　本実施形態に係る管の余寿命評価方法では、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、数１００本から成る複数の触媒管に適用した場合について説明する。
　前記天然ガス改質器は、例えば、図３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。
　触媒管本体１１は、約９００℃以上の炉内に配置される。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。
　本実施形態に係る管の余寿命評価方法は、図１に示すように、管の内径導出工程Ｓ１と、管の内径変形量導出工程Ｓ２と、閾値導出工程Ｓ３と、余寿命判定工程Ｓ４とを有する。
　管の内径導出工程Ｓ１にて、上述した触媒管本体１１（管）の現在の内径Ｄが導出される。まず、治具を用いて触媒管本体１１の外径を当該触媒管本体１１の長手方向全体に亘って計測する（外径計測値取得工程Ｓ１ａ）。これにより、触媒管本体１１の延在方向にて膨出箇所を特定することができる。続いて、超音波計測器などの計測器を用いて触媒管本体１１の肉厚を例えば２箇所測定する（肉厚測定値取得工程Ｓ１ｂ）。続いて、外径計測値取得工程Ｓ１ａで得られた触媒管本体１１の外径計測値から、肉厚測定値取得工程Ｓ１ｂで得られた触媒管本体１１の肉厚測定値を引くことにより触媒管本体１１の現在の内径Ｄを算出する（内径算出工程Ｓ１ｃ）。
　管の内径変形量導出工程Ｓ２にて、上述した触媒管本体１１（管）の初期内径Ｄ０からの変形量ΔＤが導出される。触媒管本体１１の初期内径Ｄ０は、前記天然ガス改質器に搭載される前に、上述の管の内径導出工程Ｓ１と同様な手順にて導出される。この触媒管本体１１の初期内径Ｄ０と、上述した管の内径導出工程Ｓ１で導出された触媒管本体１１の現在の内径Ｄとの差から触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが導出される。
　閾値導出工程Ｓ３にて、触媒管本体１１（管）の余寿命を評価するときに用いる閾値が導出される。まず、触媒管本体１１（管）がＴ年後に打ち切り伸びとなる、すなわち、Ｔ年後（評価余寿命で）の膨出率が寿命限界伸びＸとなることを条件として、触媒管本体１１（管）の変形予測線図を作成する（変形予測線図作成工程Ｓ３ａ）。前記変形予測線図は、例えば、改良θ法を用いて作成することが好ましい。横軸を時間とし縦軸を膨出率とした変形予測線図にて、評価余寿命であるＴ１年後に膨出率が寿命限界伸びＸとなるとき、例えば、図２に示すように、計測時（触媒管本体１１の内径導出時）ｔ１と評価余寿命Ｔ１との和ｔ２にて膨出率が寿命限界伸びＸとなる曲線Ｌ１が得られる。また、評価余寿命であるＴ２（＞Ｔ１）年後に膨出率が寿命限界伸びＸとなるとき、計測時（触媒管本体１１の内径導出時）ｔ１と評価余寿命Ｔ２との和ｔ３にて膨出率が寿命限界伸びＸとなる曲線Ｌ２が得られる。
　続いて、変形予測線図作成工程Ｓ３ａで得られた変形予測線図に基づき、計測時点（触媒管本体１１の内径導出時点）での変形量Ａを評価余寿命有無の判定基準として取得する（判定基準変形量取得工程Ｓ３ｂ）。例えば、評価余寿命Ｔ１にて膨出率が寿命限界伸びＸとなる場合には、曲線Ｌ１に基づき計測時点ｔ１での膨出率Ａ１を評価余寿命有無の判定基準として取得する。評価余寿命Ｔ２にて膨出率が寿命限界伸びＸとなる場合には、曲線Ｌ２に基づき、計測時点ｔ１での膨出率Ａ２を評価余寿命有無の判定基準として取得する。
　続いて、内径導出時の累積誤差Ｂを算出する（累積誤差算出工程Ｓ３ｃ）。内径導出時の累積誤差Ｂは、触媒管本体１１の外径計測時に生じる誤差（外径計測誤差）と、触媒管本体１１の肉厚測定時に生じる誤差（肉厚測定誤差）と、触媒管本体１１の作製時（例えば、触媒管本体１１の内径などの加工時）に生じる誤差（加工誤差）とに基づき算出することが好ましい。内径導出時の累積誤差Ｂとして、外径計測誤差と肉厚測定誤差と加工誤差とをそれぞれ二乗し、これらの和の平方根を用いることが好ましい。
　余寿命判定工程Ｓ４にて、触媒管本体１１（管）の余寿命が判定される。まず、管の内径変形量導出工程Ｓ２で導出した触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが、計測時点（触媒管本体１１の内径導出時点）での触媒管本体１１の変形量Ａと内径導出時の累積誤差Ｂとの差よりも小さいか判定する（余寿命下限値評価工程Ｓ４ａ）。前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが、計測時点での触媒管本体１１の変形量Ａと内径導出時の累積誤差Ｂとの差よりも小さいときには、触媒管本体１１の余寿命が評価余寿命Ｔより長いと判定する（余寿命下限値判定工程Ｓ４ｃ）。他方、前記条件（前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが、計測時点での触媒管本体１１の変形量Ａと内径導出時の累積誤差Ｂとの差よりも小さい）を満たさないときには、計測時点での触媒管本体１１の変形量Ａと内径導出時の累積誤差Ｂとの和を基準にして触媒管本体１１の余寿命を評価する（余寿命上限値評価工程Ｓ４ｂ）。前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが、計測時点での触媒管本体１１の変形量Ａと内径導出時の累積誤差Ｂとの和以上であるときには、触媒管本体１１の余寿命が評価余寿命Ｔ以下であると判定する（余寿命上限値判定工程Ｓ４ｄ）。他方、前記条件（前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが、計測時点での触媒管本体１１の変形量Ａと内径導出時の累積誤差Ｂとの和以上である）を満たさないときには、触媒管本体１１の余寿命Ｔの有無について判定不可と判定する（余寿命有無判定不可工程Ｓ４ｅ）。この場合、前記触媒管本体１１の余寿命の有無を別の方法で評価することになる。
　したがって、本実施形態によれば、前記触媒管本体１１の内径Ｄを導出する管の内径導出工程Ｓ１と、触媒管本体１１の内径Ｄと当該触媒管本体１１の初期内径Ｄ０の差から内径変形量ΔＤを導出する管の内径変形量導出工程Ｓ２と、前記触媒管本体１１の膨出率が任意の評価余寿命Ｔで寿命限界伸びＸとなる条件にて変形予測線図を作成する変形予測線図作成工程Ｓ３ａと、前記変形予測線図に基づき、内径導出（計測）時点での変形量Ａを評価余寿命有無の判定基準として取得する判定基準変形量取得工程Ｓ３ｂと、内径導出時の累積誤差Ｂを算出する累積誤差算出工程Ｓ３ｃと、前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤと前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとに基づき前記触媒管本体１１の余寿命を判定する余寿命判定工程Ｓ４とを有することにより、評価余寿命Ｔを基準にして触媒管本体１１の余寿命を簡易、かつ、迅速な作業で正確に評価することができる。よって、評価余寿命Ｔを基準にして継続運転の可否を判定することができる。
　前記変形予測線図を改良θ法により作成することにより、変形予測線図の作成が比較的容易であり、作業の煩雑化を抑制することができる。
　前記管の内径導出工程Ｓ１は、外径計測値取得工程Ｓ１ａと肉厚測定値取得工程Ｓ１ｂと内径算出工程Ｓ１ｃとを有することにより、触媒管本体１１におけるクリープ変形量の最も大きい箇所にて、触媒管本体１１の余寿命を比較的簡易な作業で正確に評価することができる。
　前記累積誤差Ｂが、外径計測誤差と肉厚測定誤差と加工誤差とに基づき導出されることにより、触媒管本体１１の余寿命をより正確に評価することができる。
　前記余寿命判定工程Ｓ４は、前記管の内径変形量導出工程Ｓ２で導出した前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとの差よりも小さいとき、前記触媒管本体１１の余寿命が評価余寿命Ｔよりも長いと判定することにより、比較的簡易な作業で触媒管本体１１の余寿命を正確に評価することができる。よって、評価余寿命Ｔを基準にして継続運転の可否を判定することができる。
　前記余寿命判定工程Ｓ４は、前記管の内径変形量導出工程Ｓ２で導出した前記触媒管本体１１の内径変形量ΔＤが前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとの和以上であるとき、前記触媒管本体１１の余寿命が評価余寿命Ｔ以下であると判定することにより、触媒管本体１１の余寿命の上限値を特定することができる。よって、評価余寿命Ｔを基準にして継続運転の可否を判定することができる。
　前記管は、天然ガスの改質に用いられる触媒管（触媒管本体１１）であることにより、評価余寿命Ｔを基準として継続運転の可否を判定することができる。
　なお、上記では、余寿命の評価対象を触媒管（触媒管本体１１）とした場合について説明したが、高温環境で用いられて寿命末期にクリープ変形する管の余寿命評価に適用することも可能である。このような場合であっても、上述の管の余寿命評価方法と同様な作用効果を奏する。
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）

Claims (7)

  1. 　管の内径Ｄを導出する管の内径導出工程と、
    　前記管の内径Ｄと当該管の初期内径Ｄ０の差から内径変形量ΔＤを導出する管の内径変形量導出工程と、
    　前記管の膨出率が任意の評価余寿命Ｔで寿命限界伸びＸとなる条件にて変形予測線図を作成する変形予測線図作成工程と、
    　前記変形予測線図に基づき前記管の内径導出工程にて前記管の内径Ｄを導出したときの変形量Ａを評価余寿命有無の判定基準として取得する判定基準変形量取得工程と、
    　前記管の内径Ｄを導出したときの累積誤差Ｂを算出する累積誤差算出工程と、
    　前記管の内径変形量ΔＤと前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとに基づき前記管の余寿命を判定する余寿命判定工程と
    を有する、ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
  2. 　請求項１に記載された管の余寿命評価方法であって、
    　前記変形予測線図を改良θ法により作成する
    ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
  3. 　請求項１または請求項２に記載された管の余寿命評価方法であって、
    　前記管の内径導出工程は、前記管の外径を計測して外径計測値を取得する外径計測値取得工程と、前記管の肉厚を測定して肉厚測定値を取得する肉厚測定値取得工程と、前記外径計測値および前記肉厚測定値に基づき前記管の内径を算出する内径算出工程と
    を有する、ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
  4. 　請求項３に記載された管の余寿命評価方法であって、
    　前記累積誤差Ｂは、前記管の外径計測時に生じる外径計測誤差と、前記管の肉厚測定時に生じる肉厚測定誤差と、前記管の作製時に生じる加工誤差とに基づき導出される
    ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
  5. 　請求項１から請求項４の何れか一項に記載された管の余寿命評価方法であって、
    　前記余寿命判定工程は、前記管の内径変形量導出工程で導出した前記管の内径変形量ΔＤが、前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとの差よりも小さいとき、前記管の余寿命が前記評価余寿命Ｔよりも長いと判定する
    ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
  6. 　請求項１から請求項５の何れか一項に記載された管の余寿命評価方法であって、
    　前記余寿命判定工程は、前記管の内径変形量導出工程で導出した前記管の内径変形量ΔＤが前記評価余寿命有無の判定基準である前記変形量Ａと前記累積誤差Ｂとの和以上であるとき、前記管の余寿命が前記評価余寿命Ｔ以下であると判定する
    ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
  7. 　請求項１から請求項６の何れか一項に記載された管の余寿命評価方法であって、
    　前記管は、天然ガスの改質に用いられる触媒管である
    ことを特徴とする管の余寿命評価方法。
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