(57)【要約】【課題】配管の肉厚管理の省力化に寄与しうる減肉位置予測方法を提供する。【解決手段】本発明の減肉位置予測方法は、内部にオリフィスを有する配管の減肉位置予測方法であって、前記配管内に流通する流体が前記オリフィスを通過する流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする、式（１）の検量線を用いて、前記オリフィスの下流側における最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出することを特徴とする。ｘ＝（α・Ｖｏ＋β）・Ｄ  …（１）、ただし、α、βは定数である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にオリフィスを有する配管の減肉位置予測方法であって、
前記配管内に流通する流体が前記オリフィスを通過する流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする、式（１）の検量線を用いて、前記オリフィスの下流側における最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出することを特徴とする配管の減肉位置予測方法。
ｘ＝（α・Ｖｏ＋β）・Ｄ  …（１）
ただし、α、βは定数である。
【請求項２】
前記流体が純水であり、式（２）の検量線を用いて最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出することを特徴とする請求項１に記載の配管の減肉位置予測方法。
ｘ＝（０．０３５６・Ｖｏ＋１．２７）・Ｄ  …（２）
【請求項３】
前記オリフィスの下流側における減肉範囲Ｌを、前記流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（３）の検量線を用いて算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の配管の減肉位置予測方法。
Ｌ＝（γ・Ｖｏ＋δ）・Ｄ  …（３）
ただし、γ、δは定数である。
【請求項４】
前記流体が純水であり、式（３）の前記オリフィスの下流側における減肉範囲Ｌを、前記配管の内径Ｄのみをパラメータとする検量線Ｌ＝４．６Ｄを用いて算出することを特徴とする請求項３に記載の配管の減肉位置予測方法。
【請求項５】
内部にオリフィスを有する配管の肉厚を測定する配管測定装置であって、
前記配管の肉厚を測定する測定部と、
前記配管内に流通する流体が前記オリフィスを通過する流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（１）の検量線を用いて、前記オリフィスの下流側における最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出する減肉位置予測部と、
を備えることを特徴とする配管測定装置。
ｘ＝（α・Ｖｏ＋β）・Ｄ  …（１）
ただし、α、βは定数である。
【請求項６】
前記流体が純水であり、
前記減肉位置予測部において式（２）の前記検量線が用いられることを特徴とする請求項５に記載の配管測定装置。
ｘ＝（０．０３５６・Ｖｏ＋１．２７）・Ｄ  …（２）
【請求項７】
前記減肉位置予測部は、前記オリフィスの下流側における減肉範囲Ｌを、前記流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（３）の検量線を用いて算出することを特徴とする請求項５に記載の配管測定装置。
Ｌ＝（γ・Ｖｏ＋δ）・Ｄ  …（３）
ただし、γ、δは定数である。
【請求項８】
前記流体が純水であり、
前記減肉位置予測部は、前記減肉範囲Ｌを、前記配管の内径Ｄのみをパラメータとする検量線Ｌ＝４．６Ｄを用いて算出することを特徴とする請求項７に記載の配管測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の減肉位置予測方法、及び配管測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、配管に設置したオリフィスの下流側において配管の減肉が生じやすいことが知られており、超音波厚み計などを行いた定期的な肉厚測定により管理が行われていた。このような肉厚管理を省力化するための方法も種々提案されており、例えば特許文献１記載の差圧式流量計では、配管の外側に歪ゲージを設置して減肉の進行を監視する構成とされていた。また特許文献２には、複数のエロージョン・コロージョン因子をパラメータとする数学モデル式により減肉状態を計算・評価する方法が開示されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４１９２４号公報
【特許文献２】特開平８−１７８１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、歪ゲージを設置して配管の状態を監視する方法や数学モデル式を用いて予測する方法を用いたとしても、配管や流体の条件が変更された場合には、監視システムの再構築（歪ゲージの位置や閾値電圧の設定変更、数学モデル式の修正、再計算など）が必要であり、効果的な省力化は達成されていなかった。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、配管のオリフィス下流部における減肉位置を簡便に予測でき、配管の肉厚管理の省力化に寄与しうる減肉位置予測方法と、最大減肉位置を選択的に測定可能とした配管測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配管の減肉位置予測方法は、内部にオリフィスを有する配管の減肉位置予測方法であって、前記配管内に流通する流体が前記オリフィスを通過する流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする、式（１）の検量線を用いて、前記オリフィスの下流側における最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出することを特徴とする。
ｘ＝（α・Ｖｏ＋β）・Ｄ  …（１）、ただし、α、βは定数である。
【０００７】
この方法によれば、配管及びオリフィスの設計情報から容易に得ることができる流速Ｖｏ（オリフィス流速）と配管の内径Ｄとを用いた検量線によってオリフィスの下流側における最大減肉位置を予測することができる。これにより、配管の肉厚管理において重点的に測定すべき箇所を容易に特定することができ、肉厚管理を大幅に省力化することができる。また、配管や流体の条件が変更された場合にも極めて容易に最大減肉位置を再予測することができる。
【０００８】
前記流体が純水であり、式（２）の検量線を用いて最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出することとしてもよい。
ｘ＝（０．０３５６・Ｖｏ＋１．２７）・Ｄ  …（２）
この方法によれば、純水を流通させる配管における最大減肉位置を極めて容易に予測することができ、配管の肉厚管理を省力化することができる。
【０００９】
前記オリフィスの下流側における減肉範囲Ｌを、前記流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（３）の検量線を用いて算出することとしてもよい。
Ｌ＝（γ・Ｖｏ＋δ）・Ｄ  …（３）、ただし、γ、δは定数である。
この方法によれば、配管の内壁面において流動加速腐食により減肉が生じる範囲（減肉範囲）Ｌを極めて容易に算出することができるので、配管の肉厚管理において監視すべき領域を容易に取得することができ、肉厚管理を大幅に省力化することができる。
【００１０】
前記流体が純水であり、式（３）の前記オリフィスの下流側における減肉範囲Ｌを、前記配管の内径Ｄのみをパラメータとする検量線Ｌ＝４．６Ｄを用いて算出することとしてもよい。
この方法によれば、純水を流通させる配管における減肉範囲を極めて容易に予測することができ、配管の肉厚管理を省力化することができる。
【００１１】
本発明の配管測定装置は、内部にオリフィスを有する配管の肉厚を測定する配管測定装置であって、前記配管の肉厚を測定する測定部と、前記配管内に流通する流体が前記オリフィスを通過する流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（１）の検量線を用いて、前記オリフィスの下流側における最大減肉位置ｘ（ｍｍ）を算出する減肉位置予測部と、を備えることを特徴とする。
ｘ＝（α・Ｖｏ＋β）・Ｄ  …（１）、ただし、α、βは定数である。
【００１２】
この構成によれば、上記構成の減肉位置予測部を備えていることで、オリフィスの下流側における最大減肉位置を極めて容易に予測することができる。これにより、測定部を用いた配管の肉厚測定において重点的に測定すべき箇所を容易に特定することができ、肉厚管理を大幅に省力化することができる。
【００１３】
前記流体が純水であり、前記減肉位置予測部において式（２）の前記検量線が用いられる構成としてもよい。
ｘ＝（０．０３５６・Ｖｏ＋１．２７）・Ｄ…（２）
この構成によれば、上記構成の減肉位置予測部を備えていることで、純水を流通させる配管における最大減肉位置を極めて容易に予測することができ、配管の肉厚管理を省力化することができる。
【００１４】
前記減肉位置予測部は、前記オリフィスの下流側における減肉範囲Ｌを、前記流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、前記配管の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（３）の検量線を用いて算出する構成としてもよい。
Ｌ＝（γ・Ｖｏ＋δ）・Ｄ  …（３）、ただし、γ、δは定数である。
この構成によれば、上記構成の減肉位置予測部を備えていることで、配管の内壁面において顕著に減肉が生じる範囲を極めて容易に算出することができるので、測定部による配管の肉厚測定において測定すべき領域を容易に取得することができ、肉厚管理を大幅に省力化することができる。
【００１５】
前記流体が純水であり、前記減肉位置予測部は、前記減肉範囲Ｌを、前記配管の内径Ｄのみをパラメータとする検量線Ｌ＝４．６Ｄを用いて算出する構成としてもよい。
この構成によれば、上記構成の減肉位置予測部を備えていることで、純水を流通させる配管における減肉範囲を極めて容易に予測することができ、配管の肉厚管理を省力化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、容易に取得可能な情報を用いて簡便に精度よく最大減肉位置を予測することができ、配管の肉厚管理を省力化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の減肉位置予測方法を適用可能な配管の構成を示す図。
【図２】オリフィス流速Ｖｏと無次元化最大減肉位置ｘ／Ｄとの関係を示すグラフ。
【図３】オリフィス流速Ｖｏと無次元化減肉範囲Ｌ／Ｄとの関係を含むグラフ。
【図４】減肉範囲Ｌの説明図。
【図５】実施形態に係る配管測定装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（減肉位置予測方法）
図１は、本実施形態の減肉位置予測方法を適用可能な配管の構成を示す断面図である。
図１に示す配管１０は、ＳＴＢ３４０、ＳＴＢ４１０、ＳＴＢ５１０等の炭素鋼配管であり、その経路中に挿入されたオリフィス１１を備えている。オリフィス１１は径方向中央部に開口径ｄの円形開口部１１ａを有する円盤状であり、配管１０内を流通する純水の流体Ｗを遮るように設置されている。ここで、純水には、不純分が無い水だけでなく、発電プラントの循環水のようにｐＨ調整用や脱酸素用の薬品が微量混入されている場合を含む。オリフィス１１の絞り比は開口径ｄと配管１０の内径Ｄとの比ｄ／Ｄで示される。
【００２０】
配管１０では、図１に示すように、オリフィス１１によって流体Ｗの流路が狭められ、流速が高められた状態でオリフィス１１を通過した流体Ｗが配管１０の内壁面１０ａに向かって広がる流れが形成される。このような配管１０において、オリフィス１１の下流側に位置する内壁面１０ａに局所的な減肉現象が生じることが知られている。この減肉現象は、炭素鋼からなる配管１０の内壁面１０ａに形成される酸化皮膜（Ｆｅ３Ｏ４；マグネタイト）の流体（純水）への溶解が高流速のために加速され、減肉が進行するものであると考えられている（流動加速腐食）。
【００２１】
本実施形態の減肉位置予測方法は、図１に示す配管１０において、配管１０内に流通する流体Ｗのオリフィス１１を通過する位置における流速（オリフィス流速）Ｖｏ（ｍ／ｓ）と、配管１０の内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする式（１）の検量線を用いて、オリフィス１１の下流側において減肉深さが最大となる位置のオリフィス１１からの距離ｘ（ｍｍ）を算出する配管の減肉位置予測方法である。上記の距離ｘを以下では最大減肉位置と称する。
【００２２】
ｘ＝（α・Ｖｏ＋β）・Ｄ  …（１）
ただし、α、βは実測値に基づいて設定される定数である。
【００２３】
すなわち、本実施形態では、オリフィス流速Ｖｏと配管１０の内径Ｄの２つのみをパラメータとする検量線により、最大減肉位置ｘを得られるようにしている。以下、式（１）に示す最大減肉位置ｘを導出する過程について、具体的な試験例に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
表１は、式（１）に示す検量線を作成するために用いることができる試験データである。表１に示す試験例１〜９は、表１に記載の流速でオリフィスを備えた炭素鋼配管に純水を流通させた場合に配管内面に生じる減肉部の最大減肉位置と減肉範囲の実測データである。
【００２５】
【表１】
2011256924.tif 000003
【００２６】
表１において、「配管流速」は、オリフィスから十分遠い位置における流体の流速である。「オリフィス流速」は、オリフィスの開口部を通過する流体の流速である。「最大減肉位置」は、オリフィスの下流側の端部から配管内壁面において減肉深さが最大となる位置までの距離である。
なお、試験例１〜９において試験対象とされた炭素鋼配管のうち、試験例１〜８における炭素鋼配管は、図１に示した配管１０と同様の構成としたが、試験例９における炭素鋼配管では、円盤状のオリフィスに代えて、内径２．７ｍｍ、長さ１０ｍｍの絞り部を配管経路中に設けた構成とした。
【００２７】
表１に示すように、配管流速、オリフィス絞り比、配管の内径Ｄ等の条件が同じであっても、最大減肉位置は異なっており、配管流速やオリフィス絞り比と最大減肉位置との間に一定の傾向は見られない。
これに対して本発明者らは、最大減肉位置ｘを配管の内径Ｄで除して無次元化したｘ／Ｄと、オリフィス流速Ｖｏとの間に一定の傾向があることを見いだした。
【００２８】
図２は、オリフィス流速Ｖｏとｘ／Ｄとの関係を示すグラフである。同図のグラフに示されるように、無次元化した最大減肉位置ｘ／Ｄは、下記式（２Ａ）に示すように、オリフィス流速Ｖｏの一次関数で近似することができる。そして、式（２Ａ）のＤを移項することで、式（２）に示す検量線が得られる。
【００２９】
ｘ／Ｄ＝０．０３６９Ｖｏ＋１．２４  …（２Ａ）
【００３０】
ｘ＝（０．０３６９Ｖｏ＋１．２４）・Ｄ  …（２）
【００３１】
式（２）は先の式（１）において各定数をα＝０．０３６９、β＝１．２４に設定したものである。つまり、本実施形態の減肉位置予測方法では、表１に例示したような実測に基づく試験データを採取し、試験データからオリフィス流速Ｖｏと無次元化最大減肉位置ｘ／Ｄとの関数を導出することで、式（１）における定数α、βを設定し、実機における最大減肉位置の検量線を導出する。
【００３２】
このようにして得られる検量線は、オリフィス流速Ｖｏと配管の内径Ｄとの関数であり、これらの情報は、配管及びオリフィスの設計情報から容易に得ることが可能である。したがって本実施形態の予測方法によれば、容易に得られる情報のみを用いて、オリフィス下流における最大減肉位置を簡便に推定することができる。
【００３３】
次に図３は、配管の内壁面において顕著な減肉が生じる範囲（減肉範囲）Ｌ（ｍｍ）を配管の内径Ｄで除して無次元化したＬ／Ｄと、オリフィス流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）との関係のプロットを追加したグラフである。図３から、無次元化減肉範囲Ｌ／Ｄとオリフィス流速Ｖｏとが直線的な関係にあることが分かる。したがって、減肉範囲Ｌ（ｍｍ）についても、先に記載の最大減肉位置ｘ（ｍｍ）と同様に、オリフィス流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）、配管内径Ｄ（ｍｍ）とをパラメータとする下記の式（３）で表すことができる。
【００３４】
Ｌ＝（γ・Ｖｏ＋δ）・Ｄ  …（３）
ただし、γ、δは実測値に基づいて設定される定数である。
【００３５】
ここで、表１に示す試験データに基づいて定数γ、δを設定すると、図３に示すように、無次元化減肉範囲Ｌ／Ｄは、オリフィス流速Ｖｏによらずほぼ一定値（Ｌ／Ｄ＝４．６）をとる。したがって、表１に示す試験データの場合には、γ＝０、δ＝４．６であり、減肉範囲Ｌ（ｍｍ）を推定するための検量線はＬ＝４．６Ｄである。すなわち、顕著な減肉が生じる減肉範囲Ｌは、配管の内径Ｄが一定であれば、流体やオリフィスの条件によらず一定の範囲（４．６Ｄ）となる。
【００３６】
なお、表１における減肉範囲Ｌは以下のように定義される。図４は減肉範囲Ｌの説明図である。
本実施形態における減肉範囲Ｌは、図４に矢印を付して示す位置のオリフィスからの距離（ｍｍ）に対応する。より具体的には、図４に示すようにオリフィスからの距離に対する肉厚の変化をプロットした図において、オリフィス位置から離れる方向において最初に上に凸となる変曲点ｐ１（ｐ２）を特定し、かかる変曲点ｐ１（ｐ２）における肉厚と同じ肉厚となる点ｑ１（ｑ２）を特定する。かかる点ｑ１（ｑ２）におけるオリフィスからの距離Ｌ１（Ｌ２）が、当該条件における減肉範囲Ｌである。
【００３７】
以上に詳細に説明した本実施形態の減肉位置予測方法によれば、配管の内径Ｄ（ｍｍ）とオリフィス流速Ｖｏ（ｍ／ｓ）のみをパラメータとする検量線を用いて、オリフィス下流側の配管内壁面における最大減肉位置ｘ（ｍｍ）と、顕著に減肉が観測される減肉範囲Ｌ（ｍｍ）とを予測することができる。これにより、配管の肉厚管理において重点的に監視すべき位置及び範囲を容易に得ることができるため、配管の肉厚管理を省力化することが可能である。
【００３８】
なお、本実施形態の減肉位置予測方法は、表面にマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）の酸化皮膜が形成される系において、流動加速腐食によって配管１０の内壁面１０ａに減肉を生じる範囲内であれば、上記試験例に示した以外の流体Ｗの温度範囲や流速範囲においても適用可能である。
【００３９】
例えば、流体Ｗの流速は、試験例では最大４．５ｍ／ｓであるが、酸化皮膜や配管１０の構成金属の機械的な破壊（エロージョン、キャビテーション）が生じる流速に達しない範囲であれば、４．５ｍ／ｓを超える流速であってもよい。また、流体Ｗの温度は、試験例では概ね１００℃〜３００℃の範囲であるが、配管１０の内壁面１０ａにマグネタイトが形成される温度範囲であれば、１００℃未満の温度範囲であってもよい。また、試験例におけるオリフィス絞り比の範囲から、オリフィス絞り比が０．３〜０．７の範囲であれば本実施形態の減肉位置予測方法を適用できると考えられる。
【００４０】
（配管測定装置）
次に図５は、本発明の一実施形態である配管測定装置を示す図である。
配管測定装置１００は、本体部１０１と、測定部１０２と、スケール１０６とを備えている。本体部１０１は、制御部１０３（減圧位置予測部）と、操作部１０４と、表示部１０５とを備えている。制御部１０３は、測定部１０２、操作部１０４、及び表示部１０５と接続されており、配管測定装置１００を総合的に制御する。
【００４１】
測定部１０２は、例えば、音響ガイドバーの内側に超音波圧電素子を配置した超音波検査プローブであり、音響ガイドバーの先端を配管１０表面の測定位置に当接させて使用する。
制御部１０３は、測定部１０２を駆動制御することで配管１０の肉厚測定を行う機能を備えており、さらに本実施形態の場合、操作部１０４を介して入力される情報を演算処理することで、測定対象の配管１０における最大減肉位置ｘと、減肉範囲Ｌとを、液晶パネル等からなる表示部１０５に表示させる機能を備えている。
より詳細には、制御部１０３は、先に記載の式（２）に対応する最大減肉位置ｘの検量線「ｘ＝（０．０３５６・Ｖｏ＋１．２７）・Ｄ」、及び減肉範囲Ｌの検量線「Ｌ＝４．６Ｄ」を保持しており、これらの検量線を用いて先の実施形態に係る減肉位置予測方法を実行可能に構成されている。
【００４２】
上記構成を備えた配管測定装置１００による配管の測定に際して、ユーザーは操作部１０４に設けられた数字ボタン等を操作して、測定対象の配管１０の内径Ｄとオリフィス流速Ｖｏとを入力する。制御部１０３は、操作部１０４から入力される内径Ｄとオリフィス流速Ｖｏとを受け取り、式（２）に示した検量線により最大減肉位置ｘを算出し、表示部１０５に表示させる。また、減肉範囲Ｌの検量線から減肉範囲Ｌの値を算出し、表示部１０５に表示させる。
【００４３】
このように、本実施形態の配管測定装置１００では、測定対象の配管１０における最大減肉位置ｘと減肉範囲Ｌとを表示部１０５を介してユーザーに報知することができる。したがってユーザーは、これらの情報に基づいて重点的に測定すべき位置と範囲を容易に知ることができるので、極めて効率良く配管１０の肉厚測定を実施することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、表示部１０５に最大減肉位置ｘと減肉範囲Ｌとを表示させる構成について説明したが、表示部１０５には、これら以外の情報を表示させてもよい。例えば、制御部１０３において、算出された最大減肉位置ｘに基づいて重点的に測定すべき範囲（例えばｘ±５ｍｍ）を設定し、この測定すべき範囲を表示部１０５に表示させてもよい。
【００４５】
また本実施形態の場合、測定部１０２の位置合わせにスケール１０６を用いることができる。すなわち、配管１０のオリフィス１１の位置にスケール１０６の原点を配置し、かかるスケール１０６に対して表示部１０５の情報を参照しつつ測定部１０２を位置合わせすることで、極めて容易に測定部１０２を適切な測定位置に配置することができる。
【００４６】
また本実施形態の配管測定装置１００において、スケール１０６と測定部１０２とが連結され、スケール１０６上で測定部１０２を摺動可能に構成してもよい。このような構成とすれば、測定部１０２と配管１０との位置合わせをより容易に行うことができ、操作性に優れた測定装置とすることができる。一方、スケール１０６に相当する目盛りが予め配管１０の表面に形成されていれば、配管測定装置１００にスケール１０６は不要である。
【００４７】
さらに、測定部１０２に、スケール１０６の目盛りや配管１０の外面に形成された目盛りを読み取る手段を設けてもよい。配管測定装置１００において目盛りを読み取り可能とすることで、制御部１０３において算出された最大減肉位置ｘや減肉範囲Ｌ、あるいはこれらに基づいて設定された測定位置と、測定部１０２の現在位置とを比較することができる。したがって、配管測定装置１００にこの比較情報を利用した測定位置案内機能を持たせることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  配管、１１  オリフィス、１００  配管測定装置、１０２  測定部、１０３  制御部（減肉位置予測部）、１０４  操作部、１０５  表示部、Ｄ  内径、ｘ  最大減肉位置、Ｌ  減肉範囲、Ｖｏ  オリフィス流速
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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