(57)【要約】【課題】スラッジが沈殿しても腐食の診断に影響がなく信頼性が保持できるようにしたタンク腐食診断方法を提供すること。【解決手段】円筒形の胴部１Ａと円板形の底部１Ｂからなる鋼製のタンク１の内面に防錆被膜を施した上で縦にして液体Ｗを貯蔵するようにしたタンクの腐食診断方法において、底部１Ｂの外面に振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃを設け、錆４で発生し、底部１Ｂに伝播したラム波７を検出して、腐食を診断するようにしたもの。【効果】液体Ｗから沈殿し、スラッジＳが底部１Ｂの上に堆積しても確実に腐蝕と漏洩を検出し、診断することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形の胴部と略円板形の底部からなる鋼製の容器の内面に防錆被膜を施した上で縦にして液体を貯蔵するようにしたタンクの腐食診断方法において、
前記鋼製容器の底部の外面に、当該底部を構成する部材の厚み方向を加速度検出方向とする振動検出手段を設け、
前記鋼製容器に発生した腐食を、当該腐食が発生した部位から前記底部を介して前記振動検出手段に伝播したラム波に基づいて診断することを特徴とするタンク腐食診断方法。
【請求項２】
請求項１のタンク腐食診断方法において、
前記ラム波が、Ａ０  モードのラム波であることを特徴とするタンク腐食診断方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のタンク腐食診断方法において、
前記振動検出手段は、前記底部の外面で相互に離れた位置に少なくとも３個設置され、
前記鋼製容器に発生した腐蝕部位の位置の特定を、前記少なくとも３個の振動検出手段により検出されるラム波の検出時間の差に基づいて得るようにしたことを特徴とするタンク腐蝕漏洩診断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を貯蔵するタンクの腐蝕を診断する方法に係り、特に、スラッジや粉末状固形物が沈殿し易い液体を貯蔵するタンクの腐蝕診断に好適なタンク腐蝕診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントや原子力発電プラント、化学プラントなどでは、例えば水などの液体を貯蔵するため、各種のタンクが必要であるが、このようなタンクの場合、通常は、縦型で略円筒形をした鋼製の容器が多く用いられている。
【０００３】
ところで、このような鋼製のタンクの場合、防錆が不可欠であり、このため、容器の内面には、例えばエポキシ樹脂などの防錆被膜を施こしておくのが通例である。
【０００４】
しかし、このような防錆被膜が施されていたとしても、使用期間が長期にわたる場合には、その健全性の確認が必要であり、このため、従来から各種の非破壊検査技法によるタンク腐食診断方法が適用されており、その代表的なものに、いわゆる超音波診断方法がある。
【０００５】
そこで、この超音波診断方法の従来技術について、図７により説明すると、ここに示したタンク１は、略円筒形の胴部１Ａと、ドーム状に外側に膨らんだ円板形の底部１Ｂからなる鋼製の容器で作られている。
【０００６】
そして、タンク１の内面、つまり胴部１Ａと底部１Ｂの内面には、この図には現れていないが、エポキシ樹脂の防錆被膜が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さで施され、図示のように、底部１Ｂを下にして、支持部材１０により縦に据付けられている。
【０００７】
ここで、腐食診断に際しては、まず、振動計２を、図示のように、タンク１の胴部１Ａの外周部に取付ける。このとき、この振動計２としては、通常、加速度を圧電素子（圧電セラミック素子）により検出する方式の振動検出器が用いられ、取付けには、例えば永久磁石の吸着力が利用される。
【０００８】
この従来技術は、タンク１に錆が発生したとき現われるアコースティックエミッションと呼ばれる弾性波（例えば、特許文献１参照。）を検出して錆による腐食を診断するもので、このためタンク１内の液体中を伝播して振動計２に到達した弾性波を検出し、その検出信号をケーブル１２によりオシログラフ１３とパソコン１４に取り込むようになっている。
【０００９】
そして、パソコン１４でデータ処理し、錆の発生と、それによる腐食の程度を診断するようになっており、このとき検出信号の波形はオシログラフ１３により表示され、処理された診断結果はパソコン１４のモニタに表示されるようになっている。
【００１０】
なお、錆の発生とは特に関係はないが、ラム波を利用して物体内にある欠陥を検出する技術も知られている（特許文献２参照。）。ここで、このラム波とは物体を伝播する弾性波のことで、このとき、伝播速度が最も遅いのが板状の物体の屈曲振動として伝播される、いわゆるＡ０  モードのラム波である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平３−２４３８４６号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００２−１９５９８７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、タンク内に沈殿するスラッジについて配慮がされておらず、当該タンクの使用期間が永くなるにつれて腐食診断が困難になってしまうという問題があった。
【００１４】
ここで、スラッジとは、固体粉末状沈殿物と粘稠な液体沈殿物の混合体からなるのが通例で、タンクの使用期間が永くなるにつれて多く沈殿され、やがてはタンクの底部からかなりの厚さに達してしまう。
【００１５】
このとき、従来技術では、タンク内の液体を伝播した弾性波を検出しているので、スラッジが沈殿したとすると、タンク内の錆が発生した場所によっては、弾性波がスラッジ内を伝播してからタンク胴部に設けてある振動計に到達することになる。
【００１６】
ところが、液中でもスラッジが沈殿している部分では、そこを伝播する弾性波が大きな減衰を受けてしまう。そこで、この結果、従来技術では、たとえ万一、錆が発生した場合でも、スラッジの沈殿により、当該錆の検出ができなくなってしまう虞れがあり、従って、腐食診断が困難になってしまうのである。
【００１７】
ここで、このようなタンクに予想される腐蝕や漏洩の発生確率も、タンクの使用期間が永くなるにつれて高くなるので、腐食診断の必要性も増してくるが、従来技術では、ＳＮ比が低下してしまうことから、肝心なとき役に立たなくなってしまい、信頼性が保てない。
【００１８】
本発明の目的は、スラッジが沈殿しても腐食の診断に影響がなく信頼性が保持できるようにしたタンク腐食診断方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、略円筒形の胴部と略円板形の底部からなる鋼製の容器の内面に防錆被膜を施した上で縦にして液体を貯蔵するようにしたタンクの腐食診断方法において、前記鋼製容器の底部の外面に、当該底部を構成する部材の厚み方向を加速度検出方向とする振動検出手段を設け、前記鋼製容器に発生した腐食を、当該腐食が発生した部位から前記底部を介して前記振動検出手段に伝播したラム波に基づいて診断するようにして達成される。
【００２０】
このとき、前記ラム波が、Ａ０  モードのラム波であるようにしても上記目的が達成でき、更に、前記振動検出手段は、前記底部の外面で相互に離れた位置に少なくとも３個設置され、前記鋼製容器に発生した腐蝕部位の位置の特定を、前記少なくとも３個の振動検出手段により検出されるラム波の検出時間の差に基づいて得るようにしても上記目的が達成できる。
【００２１】
上記手段によれば、鋼製タンクの腐蝕部位から発生したラム波が、タンク底部に設置した振動検出手段（圧電セラミック振動計）で検出され、これにより腐蝕と漏洩の検査が実施される。
【００２２】
鋼製タンク内表面には、防錆コートとして、例えばエポキシ樹脂が０．５から１．０ｍｍの厚さで塗布されており、このとき腐蝕はエポキシ樹脂コートと鋼板の隙間に発生成長する。この錆の成長により数１０μｍの樹脂コートの剥離や錆そのものの自壊により微小振動が発生し、ラム波が生成されて伝播する。
【００２３】
このときの錆の成長により発生するラム波の周波数は数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚであり、その周波数帯域は、タンク鋼板と防錆コートの材質や、錆の状態により異なる。また、腐蝕した部位で腐食が貫通して、中にある液体が漏洩した場合には、この貫通した部位からの液体流出に伴う流力振動により、微小ではあるがラム波が発生する。
【００２４】
これらのラム波はタンクの底板を伝播する。タンク内に停留している液体から底部にスラッジが堆積した場合、液体中を伝播する音波（縦波）は１ｍでマイナス２０ｄＢ以上と大きく減衰し、従って、直径が数ｍのタンクの場合は検出が不可能になるる。
【００２５】
一方、ラム波は底部の部材（鏡板ともいう）を伝播するので減衰が少なく、検出が可能である。つまり、ラム波はタンク内沈殿物による減衰を受けにくく、単位長さ当りの減衰が小さいことから計測が可能になる。
【００２６】
このときのラム波の振動モードはＡ０  モードが主で、面外振動で伝播し、従って、タンク底部の鏡板に設置した振動検出手段により効率良く検出が可能になるのである。
【００２７】
また、振動検出手段をタンク底板の外周部に３個以上設置することにより、腐蝕が進展する部位から各振動検出手段に到達するまでの時間差からラム波が発生した位置を同定することができる。更に腐蝕部位からのラム波の発生が頻発しているとき、各位置でのラム波到達回数を積算表示することにより、腐蝕発生部位と漏洩部位が特定できる。
【００２８】
上記の手段による作用は、スラッジが沈殿する液体を貯蔵する鋼製タンクにおいて、腐蝕進展部位及び漏洩部位から発生するラム波がタンク底部鏡板を伝播して、タンク底部に設置した振動検出手段により検出することにより鋼製タンクの腐蝕部位及び漏洩部位の検出と位置特定が可能となることである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるタンク腐食診断方法について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態で、図において、タンク１が腐食診断の対象となるタンクで、これは、略円筒形の胴部１Ａと、ドーム状に外側に膨らんだ円板形（略円板形）の底部１Ｂからなる鋼製の容器で作られている。なお、この点は、図７の従来技術の場合と同じである。
【００３１】
そして、タンク１の内面、つまり胴部１Ａと底部１Ｂの内面には、図示されていないが、エポキシ樹脂の防錆被膜が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さで施され、図示のように、底部１Ｂを下にして、支持部材１０により縦に据付けられている。なお、この点も、図７で説明した従来技術の場合と同じである。
【００３２】
ここで、この図１の実施形態において、２Ａ、２Ｂ、２Ｃは振動計で、それぞれは、基本的には図７の従来技術における振動計２と同じであるが、このとき、まず、それらの取付け位置がタンク１の底部１Ｂである点で図７の従来技術とは異なり、次に、それらが底部１Ｂの厚み方向を加速度検出方向とする振動計で構成されている点でも図７の従来技術とは異なっている。
【００３３】
そして、このことにより、底部１Ｂに伝播するラム波（後述）が振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより支配的に検出できるようにしてあり、これがこの実施形態の特徴である。
【００３４】
そして、これら３個の振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、３本のケーブル１２により個別にオシログラフ１３とパソコン１４に接続され、パソコン１４に検出信号を取り込み、データ処理して錆の発生と腐食の程度を診断し、このとき、検出信号の波形はオシログラフ１３により表示され、診断結果がパソコン１４のモニタに表示されるようになっている。なお、この点は従来技術と大差ない。
【００３５】
次に、この実施形態の動作について説明する。ここで、まず、腐食診断に際しては、３個の振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃを底部１Ｂに取付けるのであるが、このとき、各振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、底部１Ｂの周辺部の近傍で、中心から等距離の円周上に等間隔で配置する。
【００３６】
このとき、これらの振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃとしては、通常、加速度を圧電素子（圧電セラミック素子）により検出する方式のものが用いられ、取付けには、例えば永久磁石の吸着力が利用される。なお、この点も従来技術と大差ない。
【００３７】
ここで、この実施形態は、タンク１に錆が発生したとき発生するラム波を振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃで検出して錆による腐食を診断するものであり、そこで、始めに、このラム波の発生について、図２により説明する。
【００３８】
図１に示したタンク１のように、液体を貯蔵する鋼製のタンクでは、防錆のため、上記したように、０．５〜１．０ｍｍ程度のエポキシ樹脂などを塗布し、その内面に防錆被膜が施こされている。ここで、図２には、このときタンク１の底部１Ｂに施された防錆被膜３が示されている。
【００３９】
しかし、このように防錆被膜３を施してある場合でも、図２に示すように、底部１Ｂの内面と防錆被膜３の間に錆４が発生してしまうことがある。このとき、一旦、錆が発生してしまうと、発生した錆４は除々に成長し、最終的には錆により底部１Ｂが貫通されてしまう虞れすら生じてしまう。
【００４０】
このときの錆の成長過程で、錆４の厚さがミリメータに近くなると、成長した錆４が或る程度の成長速度で膨張することが知られており、この膨張過程で防錆被膜３に剥離５が現われ、部分的な破断現象を発生する。
【００４１】
こうして防錆被膜３の剥離５による破断現象が起こると、これにによりタンク１の底部１Ｂに微小で局所的な面外振動６が発生し、この面外振動６によりラム波７が発生されるのである。
【００４２】
このとき、上記したように、錆４の成長に伴って防錆被膜３が数１０μｍ程度剥離したり、錆４そのものが自壊したりして微小振動が発生し、この結果、ラム波やが生成されててしまうものとも考えられている。
【００４３】
そして、このときの錆４の成長により発生するラム波７の周波数は数１０ｋＨｚから数１００ｋＨｚであり、その周波数帯域は、タンク１を構成する鋼板や防錆被膜の材質により異なり、錆４の状態によっても異なる。
【００４４】
このとき、錆４により腐蝕した部位で腐食が貫通して、中にある液体が漏洩した場合には、この貫通した部位からの液体流出に伴う流力振動により、微小ではあるがラム波が発生することも上記した通りである。
【００４５】
ここで、このラム波７の発生状態は、腐蝕の進展の程度に依存し、それが検出される確率は振動計の検出感度に依存するが、１時間に数回程度発生し、検出されることが経験的に知られている。
【００４６】
こうして発生したラム波７は、図示のように、タンク１の底部１Ｂを面方向に伝播し、周辺部にある振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃに達する。このとき、上記したように、これら振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、底部１Ｂの厚み方向を加速度検出方向とする振動計で構成されている。
【００４７】
この結果、錆４により発生したラム波７は、これら振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより効率よく検知され、加速度として検出され、検出信号がオシログラフ１３とパソコン１４に供給されることになる。
【００４８】
また、このとき、可聴周波数より高い周波数の弾性波、つまり超音波８も発生するが、これは、図示のように、防錆被膜３の外側に指向性をもって放射されるので、タンク１の底部１Ｂを伝播することは殆ど無い。
【００４９】
ここで、図３は、タンク１の中に水などの液体Ｗが貯蔵され、スラッジＳが沈殿してしまった状況を示したもので、このとき図４は、この状況を拡大して示したものであり、以下、これら図３と図４により、タンク１の底部１Ｂに発生した錆４による波動の伝播状況について説明する。
【００５０】
まず、ラム波７は底部１Ｂの屈曲振動として伝播するので、スラッジＳがタンク中に堆積していても殆ど影響されることなく伝播し、減衰量は伝播距離１ｍにつき数ｄＢ程度に過ぎない。
【００５１】
従って、この実施形態の場合、良好なＳ／Ｎ（雑音対信号比）を保ったまま、振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより確実にラム波７が検出される。
【００５２】
一方、超音波は、液体（水）中を伝播する際には殆ど減衰されない。しかし、液体Ｗ中にスラッジＳが堆積していた際には、スラッジＳの成分である粉末状固体と粘稠な液体の混合物により、伝播距離１ｍで数１０ｄＢにも達する大きな減衰を受けてしまうため、従来技術で説明したように、検出は殆ど不可能になる。
【００５３】
このことから、超音波８はスラッジＳが堆積した液体Ｗ中で減衰され、タンク１の底部１Ｂに設置した振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃでは検出限界以下となり、従って、この実施形態では、検出される振動はラム波７によるものだけになる。
【００５４】
ここで、図３は、振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより３チャンネルの振動を計測している状態が示してあり、各振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃの信号が到達する時間差から、錆４による腐食が発生した位置を特定することができるように設置する。
【００５５】
このときの振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃの設置には、タンク１が鋼製であることから、上記したように、磁石による設置が確実且つ簡便であるが、接着剤による設置を採用してもよい。
【００５６】
振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃで検出された電気信号は個別のケーブル１２により伝送され、オシログラフ１３に波形表示され、パソコン１４によりデータ処理されて発生位置が特定される。
【００５７】
ここで、図５は、上記したように、タンク１の底部１Ｂの周辺部の近傍で、中心から等距離の円周上に等間隔で配置した３個の振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃにより検出した電気出力信号の一例を示したものである。
【００５８】
この図５で、横軸はマイクロ秒を単位とする時間で、縦軸が電圧（比較値Ｖ）であり、このとき、ｃｈ．１が振動計２Ａの出力で、ｃｈ．２は振動計２Ｂの出力、ｃｈ．３は振動計２Ｃの出力である。
【００５９】
この場合、各振動計２Ａ、２Ｂ、２Ｃにラム波７が到達する時間には、ラム波７の発生位置が底部１Ａの中央からずれた距離に比例して、マイクロ秒のオーダーで時間差（ずれ）が生じる。
【００６０】
そこで、この時間差とラム波７の伝播速度（３０００ｍ／秒程度）から、錆４による腐蝕が発生した位置を１０ｍｍのオーダーで算出することができ、錆４の位置を特定することができる。
【００６１】
このときのラム波７の伝播速度Ｖは、タンク１の材質や形状、寸法などで決まるので、予め計算して求めておくことができるが、厳密には実測して較正しておくのが望ましい。
【００６２】
次に、図６は、上記した３チャンネルの振動計によるラム波検出信号の到達時間差から計算したタンク底部（鏡板）の各ラム波の発生位置Ｐに、信号発生回数を積算して表示した３次元グラフの一例である。
【００６３】
このとき、錆による腐食が進行している場所では、１時間程度の計測期間でも数回以上のヒット数の集積積算がある。一方、熱膨張や偶発的な振動は高々１回か２回程度であり、従って、この図６に示した３次元グラフ表示から、タンク１の底部１Ｂの腐蝕を早期に検出でき、従って、本発明の実施形態によれば、適切な漏洩予防処置が可能になることが判る。
【００６４】
ところで、以上の実施形態では、タンク１が円筒形の胴部１Ａとドーム状に外側に膨らんだ円板形の底部１Ｂで構成されている場合について説明したが、本発明は、略円筒形の胴部と略円板形の底部からなる鋼製の容器を縦にしたタンクなら、細かな形状を問わず実施形態可能なことは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、スラッジが沈殿しても確実に腐食が検出できるので、常に的確な腐食診断が得られ、タンクの健全性を容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるタンク腐蝕診断方法の一実施形態を示す説明図である。タンクを適用する液体貯蔵タンクの漏洩のラム波診断の原理図
【図２】錆によるラム波発生原理を説明するための断面図である。
【図３】本発明の一実施形態が適用されたタンクの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態が適用されたタンクの拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による測定結果の一例を示す波形図である。
【図６】本発明の一実施形態による測定結果の一例を３次元で表示した場合のグラフ図である。
【図７】従来技術によるタンク腐食診断方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  タンク
１Ａ  胴部
１Ｂ  底部（鏡板）
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  振動計（振動検出器）
３  防錆被膜
４  錆
５  剥離（防錆被膜３に現われた剥離部）
６  微小振動発生部
７  ラム波（Ａ０  モードのラム波）
８  超音波
１０  支持部材
１２  ケーブル
１３  オシログラフ
１４  パソコン
Ｓ  スラッジ
Ｗ  液体（水）
【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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【図６】
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【図７】
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