(57)【要約】【課題】配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けたりすることなく、簡易な構成によってプラントの配管等の部材における応力腐食割れ等のき裂発生をオンラインで監視することのできるプラント部材のき裂監視方法および装置を提供する。【解決手段】プラント部材１の表面に圧電性皮膜２を設け、圧電性皮膜２に生じる電圧変化を計測して運転中のプラント部材１におけるき裂の発生もしくは進展を監視する方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント部材の表面に圧電性皮膜を設け、前記圧電性皮膜に生じる電圧変化を計測して運転中の前記プラント部材におけるき裂の発生もしくは進展を監視することを特徴とするプラント部材のき裂監視方法。
【請求項２】
前記圧電性皮膜の電圧変化をプラント運転中に電源とトランスミッターからなるテレメトリー部を介して外部に設置したレシーバーに送信することを特徴とする請求項１記載のプラント部材のき裂監視方法。
【請求項３】
前記圧電性皮膜の電圧変化を電源と時計とメモリからなる記憶部にとりこみ、プラント停止期間中に前記記憶部に記憶されている電圧変化の情報を抽出してプラント運転中のき裂の発生もしくは進展を評価することを特徴とする請求項１記載のプラント部材のき裂監視方法。
【請求項４】
前記圧電性皮膜の電圧変化をコンデンサーにとりこみ、プラント停止期間中に前記コンデンサーに保存されている電圧変化の情報を抽出してプラント運転中のき裂の発生もしくは進展を評価することを特徴とする請求項１記載のプラント部材のき裂監視方法。
【請求項５】
プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、電源とトランスミッターを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられたテレメトリー部と、外部に設けられたレシーバーとを備えていることを特徴とするプラント部材のき裂監視装置。
【請求項６】
プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、電源と時計とメモリを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられた記憶部とを備えていることを特徴とするプラント部材のき裂監視装置。
【請求項７】
プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、ダウントランスと整流器とコンデンサを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられた蓄電回路とを備えていることを特徴とするプラント部材のき裂監視装置。
【請求項８】
前記圧電性皮膜は、エポキシ樹脂中に炭素繊維複合強化プラスチック粉末を混合した材料、または、エポキシ樹脂中にチタン酸ジルコネート粉末を混合した材料、または、圧電性高分子材料からなることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載のプラント部材のき裂監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力プラント、火力発電プラント等のプラントを構成する配管、容器等の部材（便宜上、プラント部材という）における応力腐食割れ（ＳＣＣ）等のき裂をオンラインで監視するプラント部材のき裂監視方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントで運転中に高温水にさらされる部位の材料には、耐食性のすぐれたオーステナイト系ステンレス鋼が主に用いられている。プラント部材の溶接部において引張方向の残留応力が存在し、高温水と接するプラント部材の表面に加工硬化層が存在すると、応力腐食割れが発生する可能性があることが報告されている。原子力プラントでは年一回定期的に運転を停止し、高温水と接する再循環配管や炉内構造物の溶接部に対して応力腐食割れの発生有無を目視等により検査し、プラントの健全性を確認している。
【０００３】
仮に応力腐食割れが発生し、補修対策が必要と判断された場合、早急に補修対策を行い、プラントを再稼動することが稼働率向上の点で重要である。このため、溶接部等に対して定期検査時のみならず、プラント運転中に応力腐食割れの発生を監視する技術のニーズが大きい。運転中に応力腐食割れの発生を検知すれば、補修対策が必要かどうかを検討し、補修対策が必要と判断された場合には次回定期検査までに当該部の補修工事を準備することにより、当該部を早急に補修することができる。
【０００４】
プラントの水系配管の応力腐食割れを常時検知する方法はすでに提案されており、下記特許文献１に記載の腐食検知システムの様に、配管の腐食監視部に複数の参照電極を挿入し、監視部と参照電極との電位差を監視することにより腐食の発生を検知する方法がある。しかしこの方法は、配管内側の水中に参照電極とリード線を設置するとともに、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設ける必要がある。
【特許文献１】特開平４−８３１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けたりすることなく、簡易な構成によってプラントの配管等の部材における応力腐食割れ等のき裂の発生もしくは進展をオンラインで監視することのできるプラント部材のき裂監視方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、プラント部材の表面に圧電性皮膜を設け、前記圧電性皮膜に生じる電圧変化を計測して運転中の前記プラント部材におけるき裂の発生もしくは進展を監視する方法とする。
【０００７】
請求項２の発明は、前記圧電性皮膜の電圧変化をプラント運転中に電源とトランスミッターからなるテレメトリー部を介して外部に設置したレシーバーに送信する方法とする。
【０００８】
請求項３の発明は、前記圧電性皮膜の電圧変化を電源と時計とメモリからなる記憶部にとりこみ、プラント停止期間中に前記記憶部に記憶されている電圧変化の情報を抽出してプラント運転中のき裂の発生もしくは進展を評価する方法とする。
【０００９】
請求項４の発明は、前記圧電性皮膜の電圧変化をコンデンサーにとりこみ、プラント停止期間中に前記コンデンサーに保存されている電圧変化の情報を抽出してプラント運転中のき裂の発生もしくは進展を評価する方法とする。
【００１０】
請求項５の発明は、プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、電源とトランスミッターを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられたテレメトリー部と、外部に設けられたレシーバーとを備えている構成とする。
【００１１】
請求項６の発明は、プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、電源と時計とメモリを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられた記憶部とを備えている構成とする。
【００１２】
請求項７の発明は、プラント部材の表面に設けられた圧電性皮膜と、前記プラント部材および前記電圧性皮膜にそれぞれ設けられた電極と、ダウントランスと整流器とコンデンサを有し前記電極に接続されて前記プラント部材の表面または近傍に設けられた蓄電回路とを備えている構成とする。
【００１３】
請求項８の発明は、前記圧電性皮膜は、エポキシ樹脂中に炭素繊維複合強化プラスチック粉末を混合した材料、または、エポキシ樹脂中にチタン酸ジルコネート微粉末を混合した材料、または、圧電性高分子材料からなる構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けたりすることなく、簡易な構成によってプラントの配管等の部材における応力腐食割れ等のき裂の発生もしくは進展をオンラインで監視することのできるプラント部材のき裂監視方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の第１および第２の実施の形態を説明する。  
（第１の実施の形態）  
図１は本実施の形態に係るプラント部材のき裂監視方法および装置を示す図である。監視装置は、プラント部材１上に設けられた圧電性皮膜２、電極３、記憶部４およびテレメトリー部５と、プラント部材１から離れた場所あるいは安全な場所に設けられたレシーバー６から成る。
【００１６】
配管等のプラント部材１の応力腐食割れが生じる可能性がある溶接部、曲げ加工部等の外面に圧電塗料を塗布して圧電性皮膜２を形成し、プラント部材１のひずみに対応して生じるプラント部材１と圧電性皮膜２の間の電位差を電極３を介して記憶部４に記録する。あるいは、テレメトリー部５に電位差情報を取り込む。
【００１７】
記憶部４には、時計７、電池８、メモリ９が内蔵されており、時間経過とともに変化する圧電性皮膜２からの電位差情報をメモリ９上に保存し、定期検査時にデータ収録装置にメモリ情報を吸い上げて、運転中の応力腐食割れの発生有無を評価する。このように、プラント運転中にリアルタイムで監視する必要のない部材については、プラント停止中にき裂の発生若しくは進展に関する情報を取得することができる。
【００１８】
テレメトリー部５は、電池１５とトランスミッター１０を内蔵し、圧電性皮膜２からの電位差情報を、運転中にレシーバー６まで無線送信する。テレメトリー部５を用いることによって、プラント運転中に応力腐食割れの発生もしくは進展をリアルタイムで監視することができる。
【００１９】
圧電性皮膜２としては、エポキシ樹脂中に炭素繊維複合強化プラスチック粉末を混合した材料、もしくはエポキシ樹脂中にチタン酸ジルコネート（ＰＺＴ）微粉末を混合した材料を使用する。あるいはふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような圧電性高分子材料を用いてもよい。
【００２０】
以上に述べた構成をとることにより、配管等のプラント部材１の内面における応力腐食割れの発生もしくは進展に伴う配管等の外面のひずみに応じて圧電性皮膜２がひずみ、このひずみに応じて圧電性皮膜２に生じる電位差を電極３によって検出して、記憶部４もしくはテレメトリー部５を介してモニターすることができる。したがって、配管内側の水中に参照電極やリード線等を設置したり、リード線を配管外部に取り出す耐圧性のフランジ部を設けることなく、配管等のプラント部材におけるき裂の発生・進展をプラント運転中に検出することができる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。  
本実施の形態は、図１における記憶部４およびテレメトリー部５の代わりに蓄電回路１１を圧電性皮膜２の近傍に設け、蓄電回路１１内のダウントランス１２およびダイオード１３を介して圧電性皮膜２に生じた電位差を電荷としてコンデンサ１４に蓄積する。この蓄電回路１１は外部電源や電池が不用であるため、装置は簡素であり安価かつ信頼性が高い。プラント運転中あるいは定期検査中に、コンデンサー１４に保存された電荷情報を定期的に計測することにより、応力腐食割れの発生あるいは進展の有無を検知することができる。
【００２２】
しがたって、本実施の形態によれば、原子力プラント等における部材に発生しうる応力腐食割れをオンラインでモニターすることができ、プラントの長寿命化や保全対策に有効であり、プラントの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプラント部材のき裂監視方法および装置を示し、（ａ）はプラント部材への装置の取付け状況を示す斜視図、（ｂ）は装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態のプラント部材のき裂監視方法および装置を示し、（ａ）はプラント部材への装置の取付け状況を示す斜視図、（ｂ）は装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２４】
１…プラント部材、２…圧電性皮膜、３…電極、４…記憶部、５…テレメトリー部、６…レシーバー、７…時計、８…電池、９…メモリ、10…トランスミッター、１１…蓄電回路、１２…ダウントランス、１３…ダイオード、１４…コンデンサ、１５…電池。
【図１】
2005283413.tif 000003
【図２】
2005283413.tif 000004