(57)【要約】【課題】炉壁面とスタッドとの接合不良のような異常も初期段階で検出可能であり、スタッドの健全性を正確に評価することができる耐火材支持用スタッドの健全性評価方法および装置を提供する。【解決手段】高温且つ腐食性雰囲気下に配設され、導電性を有する炉壁面１に対して一側端部が溶着または打込みされることによって該炉壁面１に複数本取り付けられ、該炉壁面１に施工される耐火材６を支持する耐火材支持用スタッド５の健全性評価方法であって、離間した２本のスタッド５の他側端部が耐火材６から露出した各部位に、低抵抗計１１の第１端子１２および第２端子１４をそれぞれ当接させる端子接続ステップと、低抵抗計１１によって、第１端子１２および第２端子１４間の抵抗値を計測する計測ステップと、計測ステップで計測された抵抗値に基づいて、炉壁面１とスタッド５との接触状態を評価する評価ステップとを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温且つ腐食性雰囲気下に配設され、導電性を有する炉壁面に対して一側端部が溶着または打込みされることによって該炉壁面に複数本取り付けられ、該炉壁面に施工される耐火材を支持する耐火材支持用スタッドの健全性評価方法であって、
離間した２本の前記スタッドの他側端部が前記耐火材から露出した各部位に、抵抗計の第１端子および第２端子をそれぞれ当接させる端子接続ステップと、
前記抵抗計によって、前記第１端子および前記第２端子間の抵抗値を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測された前記抵抗値に基づいて、前記炉壁面と前記スタッドとの接触状態を評価する評価ステップとを備えることを特徴とする耐火材支持用スタッドの健全性評価方法。
【請求項２】
前記端子接続ステップでは、前記複数本のスタッドから選択される基準スタッドに前記第１端子を当接させるとともに前記第２端子を前記基準スタッドとは異なる一の前記スタッドに当接させた後、前記第１端子を前記基準スタッドに当接させた状態で前記第２端子を他の前記スタッドに当接させ、これを繰り返し行うことによって、前記複数本のスタッドの抵抗値を順次計測するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価方法。
【請求項３】
前記複数本のスタッドが等間隔で前記炉壁面に取り付けられている場合であって、
前記端子接続ステップでは、前記２本のスタッド間の距離に対応して前記第１端子および前記第２端子を離間させて治具に取り付けた端子ユニットによって、前記２本のスタッドに同時に前記第１端子および前記第２端子を当接させた後、前記端子ユニットを移動させて他の組み合わせの前記２本のスタッドに同時に前記第１端子および前記第２端子を当接させ、これを繰り返し行うことによって、前記複数本のスタッドの抵抗値を順次計測するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価方法。
【請求項４】
前記第１端子および前記第２端子が、それぞれ電圧計測用と電流計測用の少なくとも２つの端子から構成されるようにし、前記計測ステップでは４端子法を用いて前記抵抗値を計測することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価方法。
【請求項５】
前記スタッドと前記炉壁面との接触率を異ならせたときの前記抵抗値と前記接触率との相関関係を予め取得しておき、前記評価ステップでは、前記相関関係に基づいて前記抵抗値から前記接触率を求めて、該接触率に基づいて前記接触状態を評価することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価方法。
【請求項６】
前記抵抗値と前記接触率との相関関係に基づいて前記抵抗値の閾値を設定するとともに、前記炉壁面を、所定本数の前記スタッドが含まれる領域に区分けしておき、
前記評価ステップでは、前記計測ステップで計測された前記抵抗値と前記閾値とを比較し、前記抵抗値が前記閾値を超えるスタッド本数が、予め設定された設定本数より多い場合、若しくは前記抵抗値が前記閾値を超えるスタッド本数の領域内スタッド本数に占める割合が、予め設定された設定割合より大きい場合に、前記耐火材の脱落の可能性ありと評価することを特徴とする請求項５記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価方法。
【請求項７】
高温且つ腐食性雰囲気下に配設され、導電性を有する炉壁面に対して一側端部が接触されることによって該炉壁面に複数本取り付けられ、該炉壁面に施工される耐火材を支持する耐火材支持用スタッドの健全性評価装置であって、
離間した２本の前記スタッドの他側端部が前記耐火材から露出した各部位に第１端子および第２端子がそれぞれ当接されて、前記第１端子および前記第２端子間の抵抗値を計測する抵抗計測部と、
前記抵抗計測部で計測された前記抵抗値を蓄積する記憶部と、
前記記憶部に蓄積された前記抵抗値に基づいて、前記炉壁面と前記スタッドとの接触状態を評価する評価部とを備えることを特徴とする耐火材支持用スタッドの健全性評価装置。
【請求項８】
前記抵抗計測部は、前記炉壁面に等間隔で取り付けられている前記複数本のスタッドのうち、前記２本のスタッド間の距離に対応して前記第１端子および前記第２端子を離間させて治具に取り付けた端子ユニットを有していることを特徴とする請求項７に記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価装置。
【請求項９】
前記第１端子および前記第２端子が、それぞれ電圧計測用と電流計測用の少なくとも２つの端子から構成されるようにし、前記抵抗計測部は、４端子法を用いて前記抵抗値を計測することを特徴とする請求項７または８に記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価装置。
【請求項１０】
前記第１端子および前記第２端子のうち少なくとも１つの端子の先端を、回転自在なドリル状としたことを特徴とする請求項７乃至９に記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価装置。
【請求項１１】
前記スタッドと前記炉壁面との接触率を異ならせたときの前記抵抗値と前記接触率との相関関係を予め取得しておき、
前記記憶部には、前記抵抗値と前記接触率との前記相関関係が格納されており、前記評価部では、前記相関関係に基づいて前記抵抗値から前記接触率を求めて、該接触率に基づいて前記接触状態を評価することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の耐火材支持用スタッドの健全性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉壁面に施工される耐火材を支持する耐火材支持用スタッドの健全性評価方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ボイラや焼却炉等においては、高温且つ腐食性雰囲気から炉壁を保護することを目的として、炉壁面に耐火材が施工されている。例えば、水冷壁に耐火材を施工する場合、水冷壁に対して垂直にボルト状のスタッドを複数溶着または打込みしておき、スタッド間に不定形耐火材を施工し、スタッドによって耐火材を支持するようにした炉壁構造が知られている。
【０００３】
このような炉壁構造では、スタッドは耐火材に埋もれているが、耐火材には多数の気孔が存在するので、燃焼排ガス中のＳＯｘやＨＣｌ等の酸性ガスが気孔を通ってスタッドに到達し、スタッドの腐食を促進させることがある。特に、スタッドが水冷壁に取り付けられている場合には、冷却水に近い側のスタッド基部に結露が生じやすく、腐食の進行を助長させてしまう。さらに、スタッド基部には耐火材の荷重が集中するので応力腐食割れが発生しやすい。このように、スタッド基部が腐食によって減肉したり割れたりすると、スタッドが炉壁から外れてしまう。こういったスタッドが多数発生すると耐火材が脱落するおそれがある。これを防ぐためには、スタッドの異常を早い段階で検出して補修する必要がある。
【０００４】
ところが、スタッドの減肉や割れは炉壁内側で発生する現象であるので、目視によっては確認できず、発見が遅れてしまうという問題があった。
そこで、非破壊的に内部欠陥を検査する技術として、従来から打音検査法や超音波探傷検査法等が広く知られている。ここで、打音検査法は、検査対象物の表面をハンマーで叩き、発生した音によって内部状態を把握するものである。超音波探傷検査法は、例えば特許文献１等に記載されるように、耐火物やコンクリート構造物等の検査対象物に超音波を入射させ、受信した反射波を解析することによって内部欠陥等を検出する。
【０００５】
また、関連する技術として、特許文献２には、サーモグラフィを用いて定形耐火物を非破壊的に検査する方法が開示されている。この方法は、定形耐火物を加熱し、その温度分布をサーモグラフィによって画像化し、画像化した温度分布に基づいて耐火物の内部欠陥や表面の微細な欠陥等の物性を検査するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８９８２７号公報
【特許文献２】特開平１１−５１８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、打音検査法は、定量的な検査結果が得られないので熟練した技術や経験が検査者に求められ、検査者によっては検査結果が異なる事態も発生する。また、炉壁面からスタッドが外れた程度の初期段階では検知が不可能であった。特許文献１に記載される超音波探傷検査法においては、耐火材内部に空間が発生している場合には検知可能であるが、打音検査法と同様に、炉壁面からスタッドが外れた状態までは検知することができなかった。特許文献２に記載されるサーモグラフィを用いた検査は、スタッドと炉壁面との接触が悪くなると熱が伝わりにくくなるので、スタッドの健全性をある程度検知することは可能と考えられるが、サーモグラフィは相対評価であるため検出精度が低いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、炉壁面とスタッドとの接合不良のような異常も初期段階で検出可能であり、スタッドの健全性を正確に評価することができる耐火材支持用スタッドの健全性評価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】
【０００９】
本発明に係る耐火材支持用スタッドの健全性評価方法は、高温且つ腐食性雰囲気下に配設され、導電性を有する炉壁面に対して一側端部が溶着または打込みされることによって該炉壁面に複数本取り付けられ、該炉壁面に施工される耐火材を支持する耐火材支持用スタッドの健全性評価方法であって、離間した２本の前記スタッドの他側端部が前記耐火材から露出した各部位に、抵抗計の第１端子および第２端子をそれぞれ当接させる端子接続ステップと、前記抵抗計によって、前記第１端子および前記第２端子間の抵抗値を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された前記抵抗値に基づいて、前記炉壁面と前記スタッドとの接触状態を評価する評価ステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
通常、スタッドは導電性を有する金属材料で形成されており、且つ炉壁面が導電性を有することから、離間した２本のスタッドとこれらの間の炉壁面とによって電流が流れる経路が形成される。この経路上において抵抗となる主な部位は、スタッドと炉壁面との接続部位である。スタッドの健全性が保たれている場合、すなわちスタッドが炉壁面に対して適切に取り付けられている場合は、接続部位の抵抗が略一定となる。これに対して、スタッドが減肉したり割れたり、あるいはスタッドの炉壁面への接続部の少なくとも一部が外れてしまったりした場合には、スタッドと炉壁面との接触面積が正常時よりも小さくなり、接続部位の抵抗が増加する。
【００１１】
このように、スタッドと炉壁面との接触状態は２つのスタッド間の抵抗値に如実に現れるので、本発明においては、離間した２本のスタッド間の抵抗値を計測することによって、この抵抗値に基づいてスタッドの健全性を正確に評価することが可能となる。例えば、計測された抵抗値が健全時に想定される抵抗値よりも大きい場合には、スタッドと炉壁面との接合不良が生じている等のように、スタッドの健全性が損なわれていると評価できる。したがって、従来の非破壊検査方法では検出不可能であった炉壁面とスタッドとの接合不良のような異常も初期段階で検出可能であり、耐火材が脱落する前に補修を行うことも可能となる。
【００１２】
上記健全性評価方法において、前記端子接続ステップでは、前記複数本のスタッドから選択される基準スタッドに前記第１端子を当接させるとともに前記第２端子を前記基準スタッドとは異なる一の前記スタッドに当接させた後、前記第１端子を前記基準スタッドに当接させた状態で前記第２端子を他の前記スタッドに当接させ、これを繰り返し行うことによって、前記複数本のスタッドの抵抗値を順次計測するようにしてもよい。
【００１３】
このように、第１端子を基準スタッドに当接させた状態を維持し、第２端子のみを異なるスタッド間で移動させることによって、多数のスタッドを検査しなければならない場合であっても、効率よく検査を行うことができ、検査時間の短縮化が図れる。なお、基準スタッドは、予め複数のスタッドを計測した中から健全なスタッドを選択することが好ましい。
【００１４】
あるいは、上記健全性評価方法において、前記複数本のスタッドが等間隔で前記炉壁面に取り付けられている場合であって、前記端子接続ステップでは、前記２本のスタッド間の距離に対応して前記第１端子および前記第２端子を離間させて治具に取り付けた端子ユニットによって、前記２本のスタッドに同時に前記第１端子および前記第２端子を当接させた後、前記端子ユニットを移動させて他の組み合わせの前記２本のスタッドに同時に前記第１端子および前記第２端子を当接させ、これを繰り返し行うことによって、前記複数本のスタッドの抵抗値を順次計測するようにしてもよい。
【００１５】
このように、第１端子と第２端子との距離がスタッド間距離に対応して固定された端子ユニットを用いることで、第１端子および第２端子のスタッドへの当接作業を効率よく行うことができ、多数のスタッドを検査しなければならない場合であっても、検査時間の短縮化が図れる。
【００１６】
上記健全性評価方法において、前記第１端子および前記第２端子が、それぞれ電圧計測用と電流計測用の少なくとも２つの端子から構成されるようにし、前記計測ステップでは４端子法を用いて前記抵抗値を計測することが好ましい。
このように、４端子法を用いて抵抗値を計測することによって、２つのスタッド間の抵抗値が小さい場合であっても、高精度で抵抗値を計測することができる。
【００１７】
上記健全性評価方法において、前記スタッドと前記炉壁面との接触率を異ならせたときの前記抵抗値と前記接触率との相関関係を予め取得しておき、前記評価ステップでは、前記相関関係に基づいて前記抵抗値から前記接触率を求めて、該接触率に基づいて前記接触状態を評価することが好ましい。
ここでいう接触率とは、スタッドと炉壁面との接触状態を示す値となる。したがって、予め取得した抵抗値と接触率との相関関係に基づいて、抵抗計で計測された抵抗値から接触率を求め、この接触率に基づいて接触状態を評価することで、適正な評価結果を得ることができる。
【００１８】
この場合、前記抵抗値と前記接触率との相関関係に基づいて前記抵抗値の閾値を設定するとともに、前記炉壁面を、所定本数の前記スタッドが含まれる領域に区分けしておき、前記評価ステップでは、前記計測ステップで計測された前記抵抗値と前記閾値とを比較し、前記抵抗値が前記閾値を超えるスタッド本数が、予め設定された設定本数より多い場合、若しくは前記抵抗値が前記閾値を超えるスタッド本数の領域内スタッド本数に占める割合が、予め設定された設定割合より大きい場合に、前記耐火材の脱落の可能性ありと評価するようにしてもよい。
【００１９】
一般に、スタッドの健全性が損なわれる場合、周囲環境に大きく影響されるので、ある程度の面積範囲においてスタッドに同様の異常現象が生じることとなる。そして、所定領域の耐火材を支持するスタッドが多数外れてしまうと、耐火材の脱落という最悪のケースが引き起こされる。
一方、抵抗計で計測された抵抗値が閾値を超える場合、スタッドの健全性が損なわれていると判断することができる。しかし、耐火材は複数のスタッドで支持されているので、そのうちいくつかのスタッドが外れてしまっても、他の多数のスタッドにより耐火材が支持され、耐火材の脱落とは無関係なことがある。この段階で耐火材およびスタッドを補修するとメンテナンスコストが嵩んでしまう。そこで、抵抗値が閾値を超えるスタッドの本数、若しくはそのスタッド本数の領域内スタッド本数に占める割合に基づいて耐火材の脱落の可能性を評価することにより、正確に修理時期を把握することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る耐火材支持用スタッドの健全性評価装置は、高温且つ腐食性雰囲気下に配設され、導電性を有する炉壁面に対して一側端部が溶着または打込みされることによって該炉壁面に複数本取り付けられ、該炉壁面に施工される耐火材を支持する耐火材支持用スタッドの健全性評価装置であって、離間した２本の前記スタッドの他側端部が前記耐火材から露出した各部位に第１端子および第２端子がそれぞれ当接されて、前記第１端子および前記第２端子間の抵抗値を計測する抵抗計測部と、前記抵抗計測部で計測された前記抵抗値を蓄積する記憶部と、前記記憶部に蓄積された前記抵抗値に基づいて、前記炉壁面と前記スタッドとの接触状態を評価する評価部とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、離間した２本のスタッド間の抵抗値を計測することによって、この抵抗値に基づいてスタッドの健全性を正確に評価することが可能となる。したがって、従来の非破壊検査方法では検出不可能であった炉壁面とスタッドとの接合不良のような異常も初期段階で検出可能であり、耐火材が脱落する前に補修を行うことも可能となる。
【００２２】
上記健全性評価装置において、前記抵抗計測部は、前記炉壁面に等間隔で取り付けられている前記複数本のスタッドのうち、前記２本のスタッド間の距離に対応して前記第１端子および前記第２端子を離間させて治具に取り付けた端子ユニットを有していることが好ましい。
【００２３】
この端子ユニットによれば、第１端子と第２端子との距離がスタッド間距離に対応して固定されているので、第１端子および第２端子のスタッドへの当接作業を効率よく行うことができ、多数のスタッドを検査しなければならない場合であっても、検査時間の短縮化が図れる。
【００２４】
上記健全性評価装置において、前記第１端子および前記第２端子が、それぞれ電圧計測用と電流計測用の少なくとも２つの端子から構成されるようにし、前記抵抗計測部は、４端子法を用いて前記抵抗値を計測するようにしてもよい。
このように、４端子法を用いて抵抗値を計測することによって、２つのスタッド間の抵抗値が小さい場合であっても、高精度で抵抗値を計測することができる。
【００２５】
この場合、前記第１端子および前記第２端子のうち少なくとも前記電圧計測用端子の先端を、回転自在なドリル状としてもよい。
これにより、スタッド表面に酸化スケール等の異物が付着している場合であっても、ドリル状の端子先端を回転させて異物を削り取ることでスタッドを露出させることができ、円滑に抵抗値を計測することが可能となる。また、グラインダー等の他の器具を必要としないので、作業の簡素化が図れる。
【００２６】
上記健全性評価装置において、前記スタッドと前記炉壁面との接触率を異ならせたときの前記抵抗値と前記接触率との相関関係を予め取得しておき、前記記憶部には、前記抵抗値と前記接触率との前記相関関係が格納されており、前記評価部では、前記相関関係に基づいて前記抵抗値から前記接触率を求めて、該接触率に基づいて前記接触状態を評価することが好ましい。
このように、予め取得した抵抗値と接触率との相関関係に基づいて抵抗値から接触率を求め、この接触率に基づいて接触状態を評価することで、適正な評価結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、離間した２本のスタッド間の抵抗値を計測することによって、この抵抗値に基づいてスタッドの健全性を正確に評価することが可能となる。したがって、従来の非破壊検査方法では検出不可能であった炉壁面とスタッドとの接合不良のような異常も初期段階で検出可能であり、耐火材が脱落する前に補修を行うことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態が適用される炉壁の一例である水冷壁を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る健全性評価装置の全体構成を示す図である。
【図３】抵抗値と接触率との相関関係を示す表である。
【図４】抵抗値と接触率との相関関係を示すグラフである。
【図５】表示部への表示例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る健全性評価方法を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る健全性評価装置の全体構成を示す図である。
【図８】第２実施形態における抵抗値の算出方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載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、特定的な記載がない限り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。
【００３０】
［第１実施形態］
図１は本発明の実施形態が適用される炉壁の一例である水冷壁を示す斜視図である。
同図に示すように水冷壁１は、ボイラや焼却炉等のように高温で且つ腐食性雰囲気下に配設される。水冷壁１は、所定間隔で複数の水管２が並列配置され、隣り合う水管２同士の間にはフィン３が設けられている。このとき、フィン３は、後述するスタッド５の設置条件を複数のスタッド５間で同一とすることができるように、複数の水管２の接線方向に沿って平面を形成するように配置されていることが好ましい。水冷壁１のうち少なくともスタッド５が取り付けられる水冷壁、すなわちフィン３は、導電性を有する材質で形成される。その材質は、ステンレス鋼、炭素鋼等が用いられる。
【００３１】
水冷壁１の面１ａには、スタッド５が水冷壁面１ａに対して略垂直となるように取り付けられている。スタッド５は、一定間隔で複数取り付けられており、例えば碁盤目状に配置される。スタッド５は、ボルト状またはピン状の金属で形成されている。その材質は、鉄、ステンレス鋼、炭素鋼等のように導電性を有する金属が用いられる。
複数のスタッド５の間には、耐火材６が埋め込まれており、耐火材６は複数のスタッド５によって水冷壁面１ａに支持されている。この耐火材６は、水冷壁１を炉内の高温雰囲気や酸性ガス等の腐食性雰囲気から保護する目的で設けられる。耐火材６は不定形耐火材であっても定形耐火材であってもよい。なお、スタッド５は、伝熱の役割も担っており、炉内の燃焼熱を冷却水に伝える。スタッド５の一側端部は水冷壁面１ａに溶着または打込みされ、他側端部は耐火材６から炉内に露出している。
【００３２】
図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る健全性評価装置の構成を説明する。同図に示すように、耐火材支持用スタッドの健全性評価装置１０は、第１プローブ（第１端子）１２および第２プローブ（第２端子）１４がリード線１３、１５で接続された低抵抗計１１と、記憶部２１、評価部２２および表示部２３を有する処理手段２０とを備える。なお、図には低抵抗計１１と処理手段２０とを別に設けた場合を示しているが、これらが一体的に設けられていてもよい。
【００３３】
低抵抗計１１は、離間した２本のスタッド５の露出した部位に、第１プローブ１２および第２プローブ１４をそれぞれ当接させて、一のスタッド５から水冷壁１を通って他のスタッド５へ形成される電気的経路の抵抗値を測定する。この経路上には、スタッド５の抵抗、接触部７の抵抗、水冷壁１の抵抗が存在する。これらの抵抗の和が経路全体の抵抗となる。なお、低抵抗計１１は、４端子法を用いて抵抗値を計測する装置であることが好ましい。このように、４端子法を用いて抵抗値を計測することによって、２つのスタッド５間の抵抗値が小さい場合であっても、高精度で抵抗値を計測することができる。この場合、第１プローブ１２および第２プローブ１４が、それぞれ電圧計測用と電流計測用の少なくとも２つの端子から構成される。なお、本実施形態では、抵抗計として、低抵抗を良好に計測可能な低抵抗計１１を例示しているが、この抵抗計は、適切なレンジで２本のスタッド５間の抵抗値を計測可能な計測器であればよく、一般的な抵抗計であってもよいし、デジタルマルチメータやデジタルボルトメータと呼ばれるものであってもよい。
【００３４】
また、第１プローブ１２および第２プローブ１４のうち少なくとも電圧計測用端子の先端を、回転自在なドリル状としてもよい。これにより、スタッド５表面に酸化スケール等の異物が付着している場合であっても、ドリル状のプローブ先端を回転させて異物を削り取ることでスタッド５を露出させることができ、円滑に抵抗値を計測することが可能となる。さらにグラインダー等の他の器具を必要としないので、作業の簡素化が図れる。なお、このような構造のプローブを採用しない場合であって、スタッド５に酸化スケール等の異物が付着していたり、耐火材６で埋もれている場合には、グラインダーによって検査前にスタッド５の表面を露出させてもよい。
【００３５】
低抵抗計１１による抵抗値計測方法の一例として、まず最初に、複数本のスタッド５から選択される基準スタッド５ａに第１プローブ１２を当接させるとともに、第２プローブ１４を基準スタッド５ａとは異なる一のスタッド５に当接させて抵抗値を計測する。次いで、第１プローブ１２を基準スタッド５ａに当接させた状態で、第２プローブ１４を他のスタッドに当接させる。これを繰り返し行うことによって数本のスタッド５の抵抗値を順次計測するようにしてもよい。
【００３６】
このように、第１プローブ１２を基準スタッド５ａに当接させた状態を維持し、第２プローブ１４のみを異なるスタッド５間で移動させることによって、多数のスタッド５を検査しなければならない場合であっても、効率よく検査を行うことができ、検査時間の短縮化が図れる。なお、基準スタッド５ａは、予め複数のスタッド５を計測した中から健全なスタッドを選択することが好ましい。但し、基準スタッド５ａの健全性が明確でないとき、第２プローブ１４をどのスタッド５に当接させても高い抵抗値が検出されてしまうような場合には、基準スタッド５ａは健全ではない可能性があるので、他の基準スタッド５ａを選び直すとよい。
【００３７】
低抵抗計１１で計測された抵抗値は、処理手段２０に入力される。
処理手段２０は、評価部２２等の演算部位によって、低抵抗計１１から入力される抵抗値等のデータに対して所定の演算を行ったり、記憶部２１にデータを記憶したり、表示部２３にデータを表示させる。演算機能を担う部位は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等から構成され、主として評価部２２の演算を行う。評価部２２の演算を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、演算が実現される。
【００３８】
より具体的に、記憶部２１には、低抵抗計１１で計測されたスタッド５間の抵抗値が蓄積される。これは、低抵抗計１１で計測されたら随時記憶部２１に記憶してもよいし、低抵抗計１１の記憶部（不図示）に蓄積された複数の抵抗値を定期的に吸い上げて蓄積してもよい。
評価部２２は、記憶部２１に蓄積された抵抗値に基づいて、水冷壁１とスタッド５との接触状態、すなわちスタッドの健全性を評価する。スタッド５の健全性が保たれている場合、すなわちスタッド５が水冷壁１に対して適切に取り付けられている場合は、２つのスタッド５間の経路抵抗が略一定となる。ところが、スタッド５が減肉したり割れたり、あるいはスタッド５の水冷壁１への接触部７の少なくとも一部が外れてしまったりした場合には、スタッド５と水冷壁１との接触面積が健全時よりも小さくなり、接触部７の抵抗が増加する。このような原理を用いて、スタッド１の健全性を評価してもよい。
【００３９】
また、評価部２２は、スタッド５と水冷壁１との接触率を異ならせたときの抵抗値と接触率との相関関係を予め取得しておき、この相関関係に基づいて、低抵抗計１１で計測された抵抗値から接触率を求めて、接触率に基づいてスタッド５と水冷壁１との接触状態を評価することが好ましい。ここでいう接触率とは、スタッド５と水冷壁１との接触状態を示す値となる。
【００４０】
抵抗値と接触率との相関関係は、以下のような試験を行って取得することができる。
この試験では、スタッド５と水冷壁１の接触率が、０％（完全剥離）、２０％、５０％、１００％（完全接触）のものについて、それぞれ抵抗値を計測した。このとき、図２に示すように、各接触率ごとに、基準スタッド５ａからの距離が異なる４つのスタッド５（Ｌ１〜Ｌ４）の抵抗値をそれぞれ計測した。
【００４１】
計測結果を図３および図４に示す。なお、図３は抵抗値と接触率との相関関係を示す表で、図４は抵抗値と接触率との相関関係を示すグラフである。これらの図に示すように、接触率が高いほど距離に対する抵抗値の増大が大きくなり、接触率の違いを明確に確認できた。なお、この例では接触率１００％で０．１８Ωなので、これよりも大きな値となった場合には、スタッド５と水冷壁１との接触状態が変化していることがわかる。つまり、健全性が損なわれていると評価できる。
このように、予め取得した抵抗値と接触率との相関関係に基づいて、低抵抗計で計測された抵抗値から接触率を求め、この接触率に基づいて接触状態を評価することで、適正な評価結果を得ることができる。なお、この相関関係は、記憶部２１に格納しておくとよい。
【００４２】
さらに、上記した抵抗値と接触率との相関関係に基づいて抵抗値の閾値を設定してもよい。この閾値は、相関関係とともに記憶部２１に格納されてもよい。そして、評価部２２によって、低抵抗計１１で計測された抵抗値と閾値とを比較し、抵抗値が閾値を超える場合には、スタッド１の健全性が損なわれていると評価する。
【００４３】
さらにまた、水冷壁面１ａを、所定本数のスタッド５が含まれる領域に区分けしておき、この領域内で、低抵抗計１１で計測された抵抗値が閾値を超えるスタッド本数が、予め設定された設定本数より多い場合、若しくは抵抗値が閾値を超えるスタッド本数の領域内スタッド本数に占める割合が、予め設定された設定割合より大きい場合に、耐火材６の脱落の可能性ありと評価するようにしてもよい。
【００４４】
一般に、スタッド５の健全性が損なわれる場合、周囲環境に大きく影響されるので、ある程度の面積範囲においてスタッド５に同様の異常現象が生じることとなる。そして、所定領域の耐火材６を支持するスタッド５が多数外れてしまうと、耐火材６の脱落という最悪のケースが引き起こされる。
一方、低抵抗計１１で計測された抵抗値が閾値を超える場合、スタッド５の健全性が損なわれていると判断することができる。しかし、耐火材６は複数のスタッド５で支持されているので、そのうちいくつかのスタッド５が外れてしまっても、他の多数のスタッド５により耐火材６が支持され、耐火材６の脱落とは無関係なことがある。この段階で耐火材６およびスタッド５を補修するとメンテナンスコストが嵩んでしまう。そこで、抵抗値が閾値を超えるスタッド５の本数、若しくはそのスタッド本数の領域内スタッド本数に占める割合に基づいて耐火材６の脱落の可能性を評価することにより、正確に修理時期を把握することが可能となる。
【００４５】
表示部２３は、上記した評価部３における評価結果を表示させる。評価結果は、文字や記号で表示させてもよいし、図で表示させてもよい。図５は表示部への表示例を示す図である。同図に示すように、水冷壁面１ａに対するスタッド５の位置を図形で表示させ、評価結果から健全性が不十分であるスタッド５と、健全性が保たれているスタッド５とを色や記号で区別して表示させてもよい。この場合、水冷壁面１ａに対してＸ方向座標およびＹ方向座標を予め設定しておき、低抵抗計１１での計測時に、計測された抵抗値とそのスタッド５の位置座標とを紐付けてデータを蓄積していくことが必要となる。
【００４６】
ここで、図６を参照して、第１実施形態に係る健全性評価方法について説明する。
まず最初に、ステップＳ１において、検査対象となる領域のスタッド５の端部をグラインダー等によって研磨し、スタッド５の一部を露出させる。なお、研磨する前に既にスタッド５が露出している場合には、このステップを省略してもよい。次いで、ステップＳ２において、基準スタッド５aに第１プローブ１２を当接させるとともに、基準スタッド５ａから離間したプローブ５に第２プローブ１４を当接させる。さらに、ステップＳ３にて、低抵抗計１１によって、第１プローブ１２および第２プローブ１４間の抵抗値を計測する。
【００４７】
ステップＳ４において、ステップＳ３で計測された抵抗値に基づいて、水冷壁１とスタッド５との接触状態を評価する。このとき、抵抗値が、予め設定された閾値より大きい場合には、スタッド５の健全性が損なわれていると評価する。そして、ステップＳ５において、第１プローブ１２を当接させたまま、第２プローブ１４を移動させて他のスタッド５に当接させ、ステップＳ３に戻って抵抗値を計測する。これらを繰り返し行い、検査範囲内のスタッド５について抵抗値を測定し終わったら終了する。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態では、離間した２本のスタッド５間の抵抗値を計測することによって、この抵抗値に基づいてスタッド５の健全性を正確に評価することが可能となる。したがって、従来の非破壊検査方法では検出不可能であった炉壁面とスタッド５との接合不良のような異常も初期段階で検出可能であり、耐火材が脱落する前に補修を行うことも可能となる。
【００４９】
［第２実施形態］
次に第２実施形態に係る健全性評価装置および方法について説明する。本実施形態においては、プローブの構成および抵抗値の計測方法を除けば、既に説明した第１実施形態と同様の構成である。したがって、ここでは、第１実施形態と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５０】
図７は第２実施形態に係る健全性評価装置の全体構成を示す図で、図８は第２実施形態における抵抗値の算出方法を説明する図である。
図７において、低抵抗計１１は、２本のスタッド５間の距離に対応して第１プローブ３１および第２プローブ３２を離間させて治具３３に取り付けた端子ユニット３０を有している。好ましくは、端子ユニット３０は、第１プローブ３１および第２プローブ３２間の距離が、隣り合う２本のスタッド５間の距離に対応している。この端子ユニット３０によれば、第１プローブ３１および第２プローブ３２間の距離が、２本のスタッド５間距離に対応して固定されているので、第１プローブ３１および第２プローブ３２間のスタッド５への当接作業を効率よく行うことができ、多数のスタッド５を検査しなければならない場合であっても、検査時間の短縮化が図れる。ただし、この端子ユニット３０は、複数本のスタッド５が等間隔で水冷壁１に取り付けられている場合に適用されるものである。
【００５１】
図８を参照して、上記構成の端子ユニット３０を用いた健全性評価方法の一例について説明する。同図において、説明を簡単にするために、最も左側のスタッドを１番スタッドとし、右側へ向けて順に２番スタッドから７番スタッドまでそれぞれのスタッドに番号を付与した。まず最初に、図８（Ａ）に示すように、端子ユニット３０の第１プローブ３１および第２プローブ３２を１番スタッドおよび２番スタッドにそれぞれ当接して、スタッド間の抵抗値Ｒ（１−２）を計測する。続いて、端子ユニット３０をスタッド１本分だけ移動させて、第１プローブ３１および第２プローブ３２を２番スタッドおよび３番スタッドにそれぞれ当接して、スタッド間の抵抗値Ｒ（２−３）を計測する。次いで、端子ユニット３０をさらにスタッド１本分だけ移動させて、第１プローブ３１および第２プローブ３２を３番スタッドおよび４番スタッドにそれぞれ当接して、スタッド５間の抵抗値Ｒ（３−４）を計測する。このように、端子ユニット３０をスタッド１本分ずつ移動させて、対象領域のスタッド５の抵抗値を全て計測する。
【００５２】
本実施形態では、上述した第１実施形態のように基準スタッド５ａを設定しないので、２つのスタッド５間で計測した場合、２つの接触状況が混在した抵抗値となって表れる。そこで、上記したようにスタッド１本分ずつずらして得られた結果を計算処理してスタッド１本ずつの抵抗値を算出し、この抵抗値に基づいてスタッド５の健全性を評価するようにしてもよい。この場合、図８（Ｄ）に示すように、２つのスタッド５間の抵抗は、スタッド５の抵抗Ｒｓ、接触部７の抵抗ｒ１、水冷壁１の抵抗Ｒｂである。したがって、下記の等価回路の式（１）を算出することによって、各スタッド５ごとの抵抗値が得られる。
［数１］
2013152058.tif 000003
【００５３】
なお、本実施形態において、スタッド５の健全性を評価する際に、必ずしも各スタッド５ごとの抵抗値を算出する必要はない。別の方法として、例えば、各スタッド５は端子ユニット３０によって２回ずつ抵抗値が測定される。そこで、２回分の抵抗値の和を記録し、この抵抗値の和に基づいてスタッド５の健全性を評価するようにしてもよい。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、上述の第１実施形態および第２実施形態を適宜組み合わせてもよいし、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
なお、本実施形態では、平面状の水冷壁面１ａに溶着または打込みされたスタッド５の健全性を評価する場合について説明したが、曲率を有する水冷壁面に接触されたスタッド５の健全性を評価することもできる。また、水管に接触されたスタッド５の健全性評価もできるが、この場合、水管の軸方向に存在する２本のスタッド５間の抵抗値を測定するとよい。
【符号の説明】
【００５５】
１      水冷壁
１ａ    水冷壁面
２      水管
３      フィン
５      スタッド
５ａ    基準スタッド
６      耐火材
１０    健全性評価装置
１１    低抵抗計
１２    第１プローブ
１３    第２プローブ
２０    処理手段
２１    記憶部
２２    評価部
２３    表示部
３０    端子ユニット
３１    第１プローブ
３２    第２プローブ
【図１】
2013152058.tif 000004
【図２】
2013152058.tif 000005
【図３】
2013152058.tif 000006
【図４】
2013152058.tif 000007
【図５】
2013152058.tif 000008
【図６】
2013152058.tif 000009
【図７】
2013152058.tif 000010
【図８】
2013152058.tif 000011