(57)【要約】【課題】安定した耐久性を有するように火炉壁を補修できるボイラ補修内容選定方法及びボイラ補修内容選定装置を提供する。【解決手段】ボイラ補修内容選定方法は、ボイラの火炉壁に対する補修内容を選定するための、ボイラ補修内容選定方法であって、前記火炉壁の検査対象箇所における肉厚又は膜厚の初期値及び測定値を用いて前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の減少速度を計算する第１ステップと、前記減少速度を用いることにより前記測定値の取得から所定期間が経過した時点における前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の予測値を計算する第２ステップと、前記予測値と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する第３ステップとを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの火炉壁に対する補修内容を選定するための、ボイラ補修内容選定方法であって、
前記火炉壁の検査対象箇所における肉厚又は膜厚の初期値及び測定値を用いて前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の減少速度を計算する第１ステップと、
前記減少速度を用いることにより、前記測定値の取得から所定期間が経過した時点における前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の予測値を計算する第２ステップと、
前記予測値と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する第３ステップと
を備えるボイラ補修内容選定方法。
【請求項２】
前記第３ステップでは、前記予測値が前記閾値以上を満たす場合には、前記検査対象箇所の補修は不要であると判断する請求項１に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項３】
前記火炉壁は、前記火炉壁の内面に被膜が形成されている被膜形成部と、前記火炉壁の内面に被膜が形成されていない被膜非形成部と、を含み、
前記閾値は、前記膜厚に関する膜厚閾値と、前記肉厚に関する肉厚閾値と、を含み、
前記第３ステップは、
前記検査対象箇所が前記被膜形成部に位置する場合は、前記膜厚の予測値と、前記膜厚閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定し、
前記検査対象箇所が前記被膜非形成部に位置する場合は、前記肉厚の予測値と、前記肉厚閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する請求項１又は２に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項４】
前記検査対象箇所が前記被膜形成部に位置する場合において、
前記第３ステップでは、前記膜厚の予測値が０未満を満たす場合には、前記火炉壁の内面に前記被膜を形成する溶射を前記補修内容として選定する請求項３に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項５】
前記検査対象箇所が前記被膜非形成部に位置する場合において、
前記第３ステップでは、前記肉厚の予測値が最小必要肉厚ｔｓｒ未満を満たす場合には、新管への取換又は肉盛溶接を前記補修内容として選定する請求項３に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項６】
前記第３ステップでは、前記新管への取換又は前記肉盛溶接の後に溶接部を均すスムージング加工を前記補修内容として更に選択する請求項５に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項７】
前記第３ステップでは、前記スムージング加工の後に前記火炉壁の内面に前記被膜を形成する溶射を前記補修内容として更に選定する請求項６に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項８】
前記検査対象箇所に凹凸部が有る場合には、前記第３ステップにおいて選定された前記補修内容とは別に、前記凹凸部を均すスムージング加工を補修内容として選定する第４ステップを更に備える請求項５乃至７の何れか１項に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項９】
前記火炉壁は、複数の蒸発管と、前記複数の蒸発管のうちの隣接する蒸発管の間を接続するシールフィンと、を含む請求項１乃至８の何れか１項に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項１０】
前記ボイラは、循環流動層ボイラからなる請求項１乃至９の何れか１項に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項１１】
前記ボイラの次回の検査予定時までの期間に基づき、前記第２ステップにおける前記所定期間を決定する請求項１乃至１０の何れか１項に記載のボイラ補修内容選定方法。
【請求項１２】
ボイラの火炉壁に対する補修内容を選定するための、ボイラ補修内容選定装置であって、
前記火炉壁の検査対象箇所における肉厚又は膜厚の初期値及び測定値を用いて前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の減少速度を計算する第１装置と、
前記減少速度を用いることにより次回の検査予定時おける前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の予測値を計算する第２装置と、
前記予測値と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する第３装置と
を備えるボイラ補修内容選定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボイラ補修内容選定方法及びボイラ補修内容選定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、陸用ボイラや石炭ガス化複合発電設備、あるいはごみ発電ボイラ等に使用される火炉壁は、燃焼灰や流動材等による機械的な浸食や燃焼ガスに含まれる硫化水素や硫酸塩等による電気化学的な腐食の影響を受ける環境下におかれる。このような浸食や腐食による火炉壁の減肉を補修する方法については、種々の発明がなされている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２には、浸食や腐食による火炉壁の減肉対策として、火炉壁の表面に溶射膜や肉盛溶接層を被覆して補修する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２３５２６号公報
【特許文献２】特開２０１５−５５５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、溶射等の補修内容や補修する火炉壁の部位によって、補修箇所の減肉の仕方に差異が生じるため、補修箇所に応じて適切な補修内容を判断することは非常に難しい。このような補修内容についての判断は、その大部分を習熟者の知見や技量に頼っているのが現状であり、適切な補修内容の選定方法は確立されていない状況にある。この結果、補修する主体によっては、知見や技量が不足しているために補修箇所に適した補修内容を判断できず、火炉壁の耐久性の低下や不要な補修によるコスト増加を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、上記の事情に鑑みて、安定した耐久性を有するように火炉壁を補修できるボイラ補修内容選定方法及びボイラ補修内容選定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係るボイラ補修内容選定方法は、
ボイラの火炉壁に対する補修内容を選定するための、ボイラ補修内容選定方法であって、
前記火炉壁の検査対象箇所における肉厚又は膜厚の初期値及び測定値を用いて前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の減少速度を計算する第１ステップと、
前記減少速度を用いることにより前記測定値の取得から所定期間が経過した時点における前記肉厚又は前記膜厚の予測値を計算する第２ステップと、
前記予測値と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する第３ステップと
を備える。
【０００８】
上記（１）の方法によれば、検査対象箇所における肉厚又は膜厚の減少速度を用いるため、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに、肉厚又は膜厚がどれ程減少するのかを肉厚又は膜厚の予測値として知ることができる。この予測値に対応する閾値を予め設定しておくことで、閾値との比較により検査対象箇所に適した補修内容を選定できる。これにより、補修する主体の技量によらず、安定した耐久性を有するように火炉壁を補修できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記第３ステップでは、前記予測値が前記閾値以上を満たす場合には、前記検査対象箇所の補修は不要であると判断する。
【００１０】
上記（２）の方法によれば、例えば、補修を必要とする厚みの下限値などを閾値として予め設定しておくことで、補修する主体による特別な判断を必要とせずに検査対象箇所の補修要否の判断を行うことができる。これにより、不要な補修によるコスト増加を抑制することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、
前記火炉壁は、前記火炉壁の内面に被膜が形成されている被膜形成部と、前記火炉壁の内面に被膜が形成されていない被膜非形成部と、を含み、
前記閾値は、前記膜厚に関する膜厚閾値と、前記肉厚に関する肉厚閾値と、を含み、
前記第３ステップは、
前記検査対象箇所が前記被膜形成部に位置する場合は、前記膜厚の予測値と、前記膜厚閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定し、
前記検査対象箇所が前記被膜非形成部に位置する場合は、前記肉厚の予測値と、前記肉厚閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する。
【００１２】
火炉壁の減肉の仕方は、膜厚の有無によっても変化するため、適切な補修内容を選択するためには、検査対象箇所における膜厚の有無についても考慮する必要がある。この点、上記（３）の方法によれば、検査対象箇所が被膜形成部の場合には、膜厚の予測値と膜厚閾値との比較により補修内容を選定し、検査対象箇所が被膜非形成部の場合には、肉厚の予測値と肉厚閾値との比較により補修内容を選択できる。この結果、検査対象箇所における膜厚の有無に関わらず適切な補修内容を選択することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の方法において、
前記検査対象箇所が前記被膜形成部に位置する場合において、
前記第３ステップでは、前記膜厚の予測値が０未満を満たす場合には、前記火炉壁の内面に前記被膜を形成する溶射を前記補修内容として選定する。
【００１４】
上記（４）の方法によれば、検査対象箇所が被膜形成部であっても、膜厚の予測値が０未満になる場合には、溶射を補修内容として選定し、さらに被膜を形成することができる。これにより、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに検査対象箇所の耐久性を高く保持できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）の方法において、
前記検査対象箇所が前記被膜非形成部に位置する場合において、
前記第３ステップでは、前記肉厚の予測値が最小必要肉厚ｔｓｒ未満を満たす場合には、新管への取換又は肉盛溶接を前記補修内容として選定する。
【００１６】
上記（５）の方法によれば、被膜非形成部において、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚の予測値が必要最小肉厚ｔｓｒを下回らないように、新管への取換又は肉盛溶接を補修内容とする。このため、測定値の取得から所定期間が経過した時点まで検査対象箇所が強度を保つために必要とされる肉厚を維持でき、火炉壁の強度を向上可能である。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の方法において、
前記第３ステップでは、前記新管への取換又は前記肉盛溶接の後に溶接部を均すスムージング加工を前記補修内容として更に選択する。
【００１８】
新管への取換時の管の溶接部や肉盛溶接部等の凹凸が残ったままであると、凹凸を起点に局所的に減肉が進行してしまう可能性がある。この点、上記（６）の方法によれば、新管への取換又は肉盛溶接を行った後、スムージング加工を補修内容に選択することで溶接箇所の凹凸をなだらかにすることができる。これにより、溶接部の減肉の進行を抑制でき、検査対象箇所の強度維持が可能である。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の方法において、
前記第３ステップでは、前記スムージング加工の後に前記火炉壁の内面に前記被膜を形成する溶射を前記補修内容として更に選定。
【００２０】
検査対象箇所がもともと被膜非形成部であっても、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚の予測値が必要最小肉厚ｔｓｒを下回るような場合には、減肉の進行が早く、厳しい環境下にあると判断可能である。この点、上記（７）の方法によれば、新管への取換又は肉盛溶接の後、スムージング加工を行ったうえで、更に溶射を行うことで被膜を形成することができる。この結果、被膜のコーティングによって厳しい環境下にある検査対象箇所の減肉の進行を好適に抑制することができる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（５）〜（７）の何れか一つの方法において、
前記検査対象箇所に凹凸部が有る場合には、前記第３ステップにおいて選定された前記補修内容とは別に、前記凹凸部を均すスムージング加工を補修内容として選定する第４ステップを更に備える。
【００２２】
溶接部の有無に関わらず、表面に凹凸部がある場合、凹凸部を起点に減肉が進行してしまう可能性がある。この点、上記（８）の方法によれば、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚の予測値が必要最小肉厚ｔｓｒを上回るような場合であっても、検査対象箇所の凹凸部に対してスムージング加工を行う。これにより、凹凸部に起因した減肉の進行を抑制することができ、検査対象箇所の強度を高く維持可能である。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の何れか一つの方法において、
前記火炉壁は、複数の蒸発管と、前記複数の蒸発管のうちの隣接する蒸発管の間を接続するシールフィンと、を含む。
【００２４】
上記（９）の方法によれば、蒸発管とシールフィンとからなる火炉壁に対して、適切な補修内容を選択することができる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（９）の何れか一つの方法において、
前記ボイラは、循環流動層ボイラからなる。
【００２６】
循環流動層ボイラは、粒状の流動材を燃焼室に収納し、炉底から空気を吹き込んで流動材を炉内で循環させることで、固体燃料を効率よく燃焼させるようにしたものである。上記（１０）の方法によれば、火炉壁に流動材がぶつかり続けるような循環流動層ボイラにおいても、検査対象箇所に応じて適切な補修内容を選択することができる。したがって、火炉壁の摩耗による減肉の進行を抑制することができる。
【００２７】
（１１）いくつかの実施形態では、前記ボイラの次回の検査予定時までの期間に基づき、前記第２ステップにおける前記所定期間を決定する。
【００２８】
通常、ボイラに対しては定期的に検査が行われ、火炉壁の減肉状況等の確認が行われる。上記（１１）の方法によれば、ボイラの次回の検査予定時までの期間に基づき第２ステップにおける所定期間を決定することで、次回の検査予定時まで安定した耐久性を有するように火炉壁を補修することができる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態に係るボイラ補修内容選定装置は、
ボイラの火炉壁に対する補修内容を選定するための、ボイラ補修内容選定装置であって、
前記火炉壁の検査対象箇所における肉厚又は膜厚の初期値及び測定値を用いて前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の減少速度を計算する第１装置と、
前記減少速度を用いることにより前記測定値の取得から所定期間が経過した時点における前記検査対象箇所における前記肉厚又は前記膜厚の予測値を計算する第２装置と、
前記予測値と予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて前記検査対象箇所の補修内容を選定する第３装置と
を備える。
【００３０】
上記（１２）の構成によれば、検査対象箇所における肉厚又は膜厚の減少速度を用いることで、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚又は膜厚がどれ程減少するのかを肉厚又は膜厚の予測値として知ることができる。この予測値に対応する閾値を予め設定しておくことで、閾値との比較により検査対象箇所に適した補修内容を選定できる。これにより、補修する主体の技量によらず、安定した耐久性を有するように火炉壁を補修できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、安定した耐久性を有するように火炉壁を補修可能なボイラ補修内容選定方法及びボイラ補修内容選定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】幾つかの実施形態に係る循環流動層ボイラの全体構成を表す図である。
【図２】幾つかの実施形態に係る火炉壁を表す図である。
【図３】図２における火炉壁の断面を真上から見た図である。
【図４】幾つかの実施形態に係るボイラ補修内容選定方法の手順を示す図である。
【図５】幾つかの実施形態に係る検査対象箇所における初期値、測定値及び予測値の関係を表したグラフである。
【図６Ａ】図４における第３ステップＳ３について、例示的な実施形態における具体的な補修内容選定方法のフローを示す図である。
【図６Ｂ】図４における第３ステップＳ３について、特にシールフィンに対する具体的な補修内容選定方法のフローを示す図である。
【図７】幾つかの実施形態に係る蒸発管の溶接部を表す図である。
【図８】幾つかの実施形態に係る補修内容選定装置の内部機能を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３４】
まず、図１〜図３を参照して、幾つかの実施形態に係る補修内容選定方法が適用されるボイラの全体構成について説明する。図１は、一実施形態に係る循環流動層ボイラ１の全体構成を表す模式図であり、図２は幾つかの実施形態に係る火炉壁を表す図である。図３は、図２における火炉壁２０のＡ−Ａ′断面を真上から見た図である。なお、後述の各実施形態においては、本発明が適用されるボイラとして、燃料が流動材と一緒にかきまぜられながら燃焼する循環流動層ボイラを例示するが、本発明はこれに限るものではない。例えば、燃料がバーナ噴流に乗って火炉内で燃焼する噴流床ボイラや、燃料がコンベア上で移動しながら燃焼する移動床ボイラ、及び燃料が炉底で燃焼する固定床ボイラ等にも適用可能である。
【００３５】
図１に示すように、一般的な循環流動層ボイラ１は、火炉３と、火炉３から循環される流動材Ｐ（けい砂などの不活性粒子又は石灰石などの脱硫剤）を分離するサイクロン４と、排ガス熱交換器５と、排ガス中の煤塵を除去するバグフィルタ６とを備える。このような循環流動層ボイラ１は、火炉３の炉底７に空気ａを吹き込み、外部から供給される石炭等の燃料、予め火炉３内に収納された流動材Ｐ、及び炉底７近傍に帰還する未燃灰等の流動粒子を流動化し、循環流動を形成して固形燃料の燃焼を促進するものである。このような循環流動層ボイラ１は、上記の他にも耐火壁９、熱交換器１５、循環ライン１１、誘引ポンプ１３、煙突１７等を備えているが、これらの説明は省略する。
【００３６】
上述した循環流動層ボイラ１の火炉壁２０は、図２に示すように、互いに所定間隔を持って配列された上下方向に沿って延在する複数の蒸発管２１をシールフィン２３により連結することで形成される。
【００３７】
かかる循環流動層ボイラ１において、火炉壁２０の内側は流動材Ｐが衝突し続ける環境下におかれるため、摩耗による減肉が生じやすい。そこで、循環流動層ボイラ１を長期間に渡り安定して運用するために、減肉箇所に肉盛溶接層や溶射被膜を形成する補修方法が従来から採用されている。ここで溶射被膜とは、高硬度物質からなるコーティングであり、例えば図２に例示するように、火炉壁２０の蒸発管２１のうち火力の高い炉底側に溶射被膜が形成される領域（被膜形成部３０）が形成される。また、図２におけるＡ−Ａ′断面は図３に示すようになる。図３において、ｔＡは、蒸発管２１のうち母管２５の厚み（肉厚）であり、ｔＢは、蒸発管２１のうち被膜形成部３０における溶射被膜の厚み（膜厚）である。一方シールフィン２３は、図２に示したように、通常、隣接する蒸発管２１の被膜形成部３０に挟まれた領域は被膜形成部３０に該当し、隣接する蒸発管２１の溶射被膜が形成されていない領域（被膜非形成部４０）に挟まれた領域は被膜非形成部４０に該当する。なお、図３において、シールフィン２３の厚みは図３中ｔＣで示されている。
【００３８】
しかしながら、溶射や肉盛等の補修内容や補修する火炉壁２０の部位によって、補修箇所の減肉の仕方に差異が生じるため、個々の補修技術は確立されていても、補修箇所に応じて適切な補修内容を判断することは非常に難しい。このような補修内容についての判断は、その大部分を習熟者の知見や技量に頼っているのが現状であり、適切な補修内容の選定方法は確立されていない状況にある。この結果、補修する主体によっては、知見や技量が不足しているために補修箇所に適した補修内容を判断できず、火炉壁２０の耐久性の低下や不要な補修によるコスト増加を招いてしまう。このような課題は以下に説明する各実施形態によって好適に解消可能である。
【００３９】
まず、図４及び図５を参照しながら幾つかの実施形態に係るボイラ補修内容選定方法について説明する。図４は、幾つかの実施形態に係るボイラ補修内容選定方法の手順を示す図である。図５は幾つかの実施形態に係る検査対象箇所における初期値、測定値及び予測値の関係を表したグラフである。
【００４０】
幾つかの実施形態に係るボイラ補修内容選定方法では、図４に示すように、火炉壁２０の検査対象箇所における肉厚ｔＡ又は膜厚ｔＢの初期値及び測定値を用いて検査対象箇所における肉厚ｔＡ又は膜厚ｔＢの減少速度ｖ（ｖＡ又はｖＢ）を計算する第１ステップＳ１と、減少速度ｖを用いることにより測定値の取得から所定期間が経過した時点における検査対象箇所における肉厚ｔＡ又は膜厚ｔＢの予測値ｔｐ（ｔＡｐ又はｔＢｐ）を計算する第２ステップＳ２と、予測値ｔｐと予め設定された閾値ｔｘ（ｔＡｘ又はｔＢｘ）とを比較した結果に基づいて検査対象箇所の補修内容を選定する第３ステップＳ３とを備える。
【００４１】
まず、第１ステップＳ１における初期値ｔ０、測定値ｔｍ及び第２ステップＳ２における予測値ｔｐについて、図５を参照しながら説明する。図５に示すように、初期値ｔ０は、肉厚ｔＡ又は膜厚ｔＢに関して、第１時点Ｔ１において取得される値である。また、測定値ｔｍは、第１時点Ｔ１から第１期間ΔＴ１経過後の第２時点Ｔ２において取得される値である。予測値ｔｐは、第２時点Ｔ２から第２期間ΔＴ２経過後の第３時点Ｔ３において、第２ステップＳ２により計算される肉厚ｔＡ又は膜厚ｔＢの値である（後述）。一実施形態では、第１時点Ｔ１を前回の検査時、第２時点Ｔ２を今回の検査時、第３時点Ｔ３を次回の検査予定時としてもよい。一実施形態では、ｔ０は検査において取得された値でなくてもよく、第１時点Ｔ１において予め分かっている値であればよい。
【００４２】
次に、第１ステップＳ１における減少速度及び前述の第２ステップＳ２における予測値ｔｐの算出方法について図５を参照しながら説明する。肉厚ｔＡ又は膜厚ｔＢの減少速度ｖは、初期値ｔ０と測定値ｔｍとの差を第１期間ΔＴ１で割ることによって算出可能である。この関係は数式１で表される。
【数１】
2019066065.tif 000003
【００４３】
この減少速度ｖを用いることで、第２時点Ｔ２から第２期間ΔＴ２経過後の第３時点Ｔ３における予測値ｔｐを、数式２で表すように算出できる。
【数２】
2019066065.tif 000004
【００４４】
ここで、例示的な実施形態における予測値ｔｐの計算例を示す。検査対象箇所において、今回の計測から６か月前に計測した膜厚（初期値ｔＢ０）が３００μｍ、今回の計測による膜厚（測定値ｔＢｍ）が１２０μｍである時、減少速度ｖＢは、３０μｍ／月と算出できる。したがって、次回の計測が今回の計測から６か月後に予定されている場合、第２期間ΔＴ２が６か月であるから、膜厚ｔＢの予測値ｔＢｐは、−６０μｍとなる。つまり、この計算結果からは、次回の計測時までには検査対象箇所の溶射被膜が全て抉れ、溶射被膜の下の母管にまで減肉が及ぶことがわかる。
【００４５】
なお、上記の計算例のように、もともと被膜形成部３０がある箇所において溶射被膜の下の母管２５にまで減肉がある場合であって、所定期間が経過した後の予想残存肉厚を評価する必要がある場合には、一実施形態では母管２５の減少速度ｖＡ′を以下のように算出し、これを用いて予測値ｔＡｐを算出してもよい。
【数３】
2019066065.tif 000005
【００４６】
数式３において、ｔＢ０は検査対象箇所における膜厚の初期値であり、ｔＡ０は同じ箇所における母管２５の肉厚の初期値である。本実施形態では、母管２５の肉厚の減少速度は膜厚の減少速度のＮ倍であると仮定して、膜厚の初期値ｔＢ０のＮ倍と肉厚の初期値ｔＡ０との和から第１期間ΔＴ１の間にどれ程減肉したかを減少速度ｖＡ′とし、予測値ｔＡｐの算出においてはこのｖＡ′を用いる。
本発明者らの検討により、母管２５の肉厚の減少速度ｖＡは溶射膜の膜厚の減少速度ｖＢよりも数倍（Ｎ倍）大きいことが判明した。このため、溶射被膜の下の母管２５にまで減肉がある場合には、本実施形態を用いることによって測定値を取得した時点Ｔ２から所定期間が経過した時点Ｔ３における母管２５の肉厚の正確な予測値ｔＡｐを得ることができる。
【００４７】
以上のようにして算出した予測値ｔｐを用いることによって、第３ステップＳ３（図４参照）では予め設定された閾値ｔｘとの比較を行い、検査対象箇所の補修内容を選定する。
本実施形態によれば、検査対象箇所における肉厚又は膜厚の減少速度ｖ（ｖＡ又はｖＢ）を用いるため、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚又は膜厚がどれ程減少するのかを肉厚又は膜厚の予測値ｔｐ（ｔＡｐ又はｔＢｐ）として知ることができる。この予測値ｔｐに対応する閾値ｔｘを予め設定しておくことで、閾値ｔｘとの比較により検査対象箇所に適した補修内容を選定できる。これにより、補修する主体の技量によらず、安定した耐久性を有するように火炉壁２０を補修できる。
【００４８】
以降では、第３ステップＳ３における補修内容選定の具体例について、図６Ａに示す例示的な実施形態を参照しながら説明する。図６Ａは、図４における第３ステップＳ３について、例示的な実施形態における具体的な補修内容の選定に至るフローチャートを示す図である。
【００４９】
図６Ａに示すフローチャートは、ステップＳ３００から開始し、ステップＳ３００では、検査対象箇所が被膜形成部３０又は被膜非形成部４０のうちどちらに含まれるかの判断を行う。検査対象箇所が被膜形成部３０であれば、ステップＳ３１０に進み、被膜非形成部４０であれば、ステップＳ３２０に進む。
【００５０】
このステップＳ３００のように、幾つかの実施形態では、検査対象箇所が被膜形成部３０であるか被膜非形成部４０であるかによって補修内容選定の処理を変更する。具体的には、後述のステップＳ３１０のように検査対象箇所が被膜形成部３０に位置する場合は、膜厚の予測値ｔＢｐと膜厚閾値ｔＢｘとを比較した結果に基づいて検査対象箇所の補修内容を選定する。一方、後述のステップＳ３２４のように検査対象箇所が被膜非形成部４０に位置する場合は、肉厚の予測値ｔＡｐと肉厚閾値ｔＡｘとを比較した結果に基づいて検査対象箇所の補修内容を選定する。
火炉壁２０の減肉の仕方は、膜厚ｔＢの有無によっても変化するため、適切な補修内容を選択するためには、検査対象箇所における膜厚ｔＢの有無について考慮する必要がある。この点、本実施形態によれば、検査対象箇所が被膜形成部３０の場合には、膜厚の予測値ｔＢｐと膜厚閾値ｔＢｘとの比較により補修内容を選定し、検査対象箇所が被膜非形成部４０の場合には、肉厚の予測値ｔＡｐと肉厚閾値ｔＡｘとの比較により補修内容を選択できる。この結果、検査対象箇所における膜厚ｔＢの有無に関わらず適切な補修内容を選択することができる。
以降では、補修内容の選定に至るステップＳ３００以降のフローについて、まず、検査対象箇所が被膜非形成部４０である場合について説明する。
【００５１】
（被膜非形成部４０）
検査対象箇所が被膜非形成部４０である場合、フローチャートの処理はステップＳ３２０に進み、ステップＳ３２０において検査対象箇所の母管２５の肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒ以上であるかどうかを判断する。肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒ以上であればステップＳ３２２に進む。肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒを満たさない場合はステップＳ３２０Ｂに進み、新管への取換、スムージング加工及び溶射（後述）をこの順で行う。
【００５２】
ここで、必要最小肉厚ｔｓｒとは、ボイラ等の最高使用圧力又は最高使用温度において発生する最大の応力に対して蒸発管２１が安全な強度を保つために必要とされる最も小さい厚さのことである。一実施形態では、必要最小肉厚ｔｓｒは、発電用火力設備の技術基準の解釈（火技解釈）に具体的に規定されている値としてもよい。なお、火技解釈によれば、蒸発管の厚さはＪＩＳＢ８２０１（２００５）「陸用鋼製ボイラ構造」の「６．７．４蒸発管の最小厚さ」に規定の計算式により算出した値によることとしている。
【００５３】
ステップ３２０において母管２５の肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒ以上であればステップＳ３２２に進み、ステップＳ３２２では減肉の仕方が全体的か部分的かを判断する。ここで部分的に減肉している状態とは母管２５の表面に凹凸が生じているような状態を指し、全体的に減肉している状態とは、部分的な減肉に対して母管２５が一様に摩耗している状態を指す。全体的な減肉の場合、処理はステップＳ３２４に進み、部分的な減肉の場合、ステップＳ３２６に進む。
【００５４】
ステップＳ３２２において母管２５の減肉が全体的である場合、ステップ３２４において、肉厚の予測値ｔＡｐが必要最小肉厚ｔｓｒ以上かどうかを判断する。肉厚の予測値ｔＡｐが必要最小肉厚ｔｓｒ以上である場合、ステップＳ３２４Ａに進み、検査対象箇所は補修不要であると判断する。一方、肉厚の予測値ｔＡｐが必要最小肉厚ｔｓｒに満たない場合は、ステップＳ３２４Ｂに進み、新管への取換又は肉盛溶接、スムージング加工及び溶射をこの順で行う。
【００５５】
このステップＳ３２４Ａや後述のステップＳ３１２Ａに例示されるように、幾つかの実施形態では、第３ステップＳ３００において、予測値ｔｐが予め設定された閾値ｔｘ以上を満たす場合には、検査対象箇所の補修は不要であると判断する。
本実施形態によれば、例えば、補修を必要とする厚みの下限値などを閾値ｔｘとして予め設定しておくことで、補修する主体による特別な判断を必要とせずに検査対象箇所の補修要否の判断を行うことができる。これにより、不要な補修によるコスト増加を抑制することができる。
【００５６】
また、ステップ３２４Ｂに例示されるように、幾つかの実施形態では、肉厚の予測値ｔＡｐが最小必要肉厚ｔｓｒ未満を満たす場合には、新管への取換又は肉盛溶接を前記補修内容として選定する。
本実施形態によれば、被膜非形成部４０において、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚の予測値ｔＡｐが必要最小肉厚ｔｓｒを下回らないように、新管への取換又は肉盛溶接を補修内容とする。このため、測定値の取得から所定期間が経過した時点まで検査対象箇所が強度を保つために必要とされる肉厚ｔＡを維持でき、火炉壁２０の強度を向上可能である。
【００５７】
幾つかの実施形態では、新管への取換や肉盛溶接の後に溶接部を均すスムージング加工を行う。このスムージング加工とは、新管への取換や肉盛溶接の後に溶接部をグラインダ等で滑らかにして表面の凹凸を均す加工のことである。
新管への取換時の管の溶接部や肉盛溶接部等の凹凸が残ったままであると、凹凸を起点に局所的に減肉が進行してしまう可能性がある。この点、スムージング加工によれば、新管への取換又は肉盛溶接を行った後、スムージング加工を補修内容に選択することで溶接箇所の凹凸をなだらかにすることができる。これにより、溶接部の減肉の進行を抑制でき、検査対象箇所の強度維持が可能である。
【００５８】
図７は、幾つかの実施形態に係る蒸発管の溶接部を表す図である。
新管への取換を行った場合、図７の（Ａ）に示すように新管２６と旧管２７の溶接部２８は管の外周に沿って炉内外に形成される場合がある。この時、除去が望ましい余盛部２９も炉内外に形成されるが、一実施形態では、この後のスムージング加工において、図７の（Ｂ）に示すように炉内側の余盛部２９のみを加工してもよい。
【００５９】
さらに、幾つかの実施形態では、スムージング加工の後に火炉壁２０の内面に被膜を形成する溶射を補修内容として更に選定する。
検査対象箇所がもともと被膜非形成部４０であっても、肉厚の予測値ｔＡｐが必要最小肉厚ｔｓｒを下回るような場合には、減肉の進行が早く、厳しい環境下にあると判断可能である。この点、本実施形態によれば、新管への取換又は肉盛溶接の後、スムージング加工を行ったうえで、更に溶射を行うことで被膜を形成することができる。この結果、被膜のコーティングによって厳しい環境下にある検査対象箇所の減肉の進行を好適に抑制することができる。
【００６０】
以上に説明したような新管への取換又は肉盛溶接の後のスムージング加工及び溶射は、肉厚の予測値ｔＡｐによる判定以外でも選定可能である。例えば、前述のステップＳ３２０で母管２５の肉厚ｔＡが既に必要最小肉厚ｔｓｒを満たさないような場合の、ステップＳ３２０Ｂの新管への取換後の処理にも適用可能である。このように、適宜スムージング加工及び溶射を選定することで、検査対象箇所における強度を高く維持できる。
【００６１】
図６Ａのフローチャートに戻り、ステップＳ３２２において検査対象箇所が部分的な減肉であると判断された場合、ステップＳ３２６に進み、検査対象箇所に規定値より大きな高さのある凹凸が有るか無いかを判断する。凹凸の高さが規定値よりも大きければ、ステップＳ３２６Ａに進み、肉盛溶接、スムージング加工及び溶射を行う。一方で、凹凸の高さが規定値よりも小さければ、ステップＳ３２６Ｂに進み、スムージング加工のみを行う。
【００６２】
ステップＳ３２６に例示するように、幾つかの実施形態では、検査対象箇所に凹凸が生じるような部分的な減肉が存在する場合、補修内容としてスムージング加工を選定する。これにより、凹凸部に起因した減肉の進行を抑制することができ、検査対象箇所の強度を高く維持可能である。
一実施形態では、凹凸の高さに規定値を設け、凹凸が規定値よりも大きい高さであれば肉盛溶接、スムージング加工、溶射をこの順で行うことを補修内容として選定してもよい。規定値としては、一例では０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ等である。
以降ではフローチャートをステップＳ３００まで戻り、検査対象箇所が被膜形成部３０である場合の処理について説明する。
【００６３】
（被膜形成部３０）
検査対象箇所が被膜形成部３０である場合、フローチャートの処理はステップＳ３００からステップＳ３１０に進み、ここで検査対象箇所に膜厚ｔＢが残存しているかどうかを判断する。膜厚ｔＢが残存している場合はステップＳ３１２に進み、膜厚ｔＢが残存していない場合はステップＳ３１４に進む。
【００６４】
被膜形成部３０に膜厚ｔＢが残存している場合、ステップＳ３１２において、膜厚の予測値ｔＢｐが０より大きいかどうかを判断する。予測値ｔＢｐが０より大きければ、フローチャートの処理はステップＳ３１２Ａに進み、検査対象箇所について補修は不要であると判断する。ｔＢｐが０以下となる場合は、処理はステップＳ３１２Ｂに進み、検査対象箇所に対して溶射を行うことで溶射被膜を形成する。
【００６５】
上記のステップＳ３１２Ｂに例示されるように、幾つかの実施形態では検査対象箇所が被膜形成部３０に位置する場合において、第３ステップでは、膜厚の予測値ｔＢｐが０以下を満たす場合には、火炉壁２０の内面に被膜を形成する溶射を補修内容として選定する。
本実施形態によれば、検査対象箇所が被膜形成部３０であっても、膜厚の予測値ｔＢｐが０以下になる場合には、溶射を補修内容として選定し、さらに被膜を形成することができる。これにより、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに検査対象箇所の耐久性を高く保持できる。
【００６６】
ステップＳ３１０において検査対象箇所に残存する膜厚ｔＢが無いと判断された場合、処理はステップＳ３１４に進み、母管２５の減肉が発生しているかどうかを判断する。母管２５の減肉が発生していない場合、ステップＳ３１４Ｂに進み、検査対象箇所に対して溶射を行う。母管２５に減肉が発生している場合、処理はステップＳ３１６に進む。
【００６７】
ステップＳ３１６では、母管２５の肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒ以上であるかどうかを判断する。母管２５の肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒ以上の場合はステップＳ３１６Ａに進み、肉盛溶接、スムージング加工及び溶射をこの順で行う。母管２５の肉厚ｔＡが必要最小肉厚ｔｓｒを満たさない場合はステップＳ３１６Ｂに進み、新管への取換、スムージング加工及び溶射をこの順で行う。
【００６８】
また、検査対象箇所がシールフィン２３である場合には、凸凹がフィン本体３１にあるのか隅肉溶接部２４（図３参照）にあるのかによっても減肉の仕方が異なる。このため、シールフィン２３については、上述した図６Ａに示した補修内容選定方法に替えて、図６Ｂに示したように凹凸の箇所によって補修内容を選定してもよい。図６Ｂは、図４における第３ステップＳ３について、特にシールフィン２３に対する具体的な補修内容選定方法のフローを示す図である。
【００６９】
一実施形態では、シールフィン２３の表面に凹凸が存在する場合において（Ｓ３３４において「ＹＥＳ」）、凹凸が隅肉溶接部２４に存在する場合には（Ｓ３３６において「ＮＯ」）、肉盛溶接及びスムージング加工を行う（Ｓ３３６Ａ）。また、凹凸がフィン本体３１に存在する場合であって（Ｓ３３６において「ＹＥＳ」）、規定値（例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ）より高い凹凸が有る場合には（Ｓ３３８において「ＹＥＳ」）、肉盛溶接及びスムージング加工を行う（Ｓ３３８Ｂ）。凹凸がフィン本体３１に存在する場合であって（Ｓ３３６において「ＹＥＳ」）、規定値より高い凹凸が無い場合（Ｓ３３８において「ＮＯ」）には、スムージング加工のみを行う。なお、シールフィン２３の表面に凹凸が存在しない場合には（Ｓ３３４において「ＮＯ」）、補修不要であると判断する（Ｓ３３４Ａ）。
【００７０】
以上に説明した補修内容選定方法は、幾つかの実施形態では、図８に示すような補修内容選定装置を用いることによっても実現できる。図８は幾つかの実施形態に係る補修内容選定装置の内部機能を示す図である。
【００７１】
図８における実施形態では、補修内容選定装置１００は、記憶部１０２及び計算部１０４を備え、計算部１０４は、測定値取得部１０６、減少速度算出部１０７、予測値算出部１０８、補修内容選定部１０９を含む。記憶部１０２は、測定値取得部１０７によって得られた検査対象箇所の肉厚及び膜厚の測定値ｔｍ、測定値ｔｍの取得時刻や検査対象箇所の場所、及びユーザが予め設定した閾値ｔｘ等の情報を記憶する。そして、減少速度算出部１０７では、記憶部１０２で呼び出される初期値ｔ０と測定値ｔｍとを用いて肉厚又は膜厚の減少速度ｖを算出する。この減少速度ｖを用いて、予測値算出部１０８では予測値ｔｐを算出する。補修内容選定部１０９は、この予測値ｔｐと記憶部１０２から呼び出される閾値ｔｘとを比較することにより適切な補修内容を選定する。選定された補修内容は、外部の表示部１２０を介してユーザに知らされる。ユーザは入力部１１０を介して閾値ｔｘの設定等を行う。
【００７２】
上述したような補修内容選定装置１００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。
【００７３】
本実施形態によれば、検査対象箇所における肉厚又は膜厚の減少速度ｖを用いることで、測定値の取得から所定期間が経過した時点までに肉厚又は膜厚がどれ程減少するのかを肉厚又は膜厚の予測値ｔｐとして知ることができる。この予測値ｔｐに対応する閾値ｔｘを予め設定しておくことで、閾値ｔｘとの比較により検査対象箇所に適した補修内容を選定できる。これにより、補修する主体の技量によらず、安定した耐久性を有するように火炉壁２０を補修できる。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００７５】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７６】
１      ボイラ
３      火炉
５      熱交換器
６      バグフィルタ
７      炉底
９      耐火壁
１１    循環ライン
１３    誘引ファン
１５    熱交換器
１７    煙突
２０    火炉壁
２１    蒸発管
２３    シールフィン
２４    隅肉溶接部
２５    母管
２６    新管
２７    旧管
２８    溶接部
２９    余盛部
３０    被膜形成部
３２    フィン本体
４０    被膜非形成部
１００  補修内容選定装置
１０２  記憶部
１０４  計算部
１０６  測定値取得部
１０７  減少速度算出部
１０８  予測値計算部
１０９  補修内容選定部
１１０  入力部
１２０  表示部
ａ      空気
Ｐ      流動材
【図１】
2019066065.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2019066065.tif 000012
【図７】
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【図８】
2019066065.tif 000014