(57)【要約】【課題】径に対して肉厚が薄い配管であっても配管や装置の大形化を避け、かつ、他の部分を損傷させないで、良好な試料を得ることができる配管の内周面に亀裂を導入する方法を提供する。【解決手段】亀裂を有する配管の健全性評価に先立って、該健全性評価に試料として用いられる配管の内周面に亀裂を導入する方法において、機械加工により配管Ａの内周面ａ１の一部に小傷部ａ２を形成する第一工程と、配管Ａの軸心Ｐを挟んで小傷部ａ２を形成した部位の反対側の部位における外周面ａ３を平面支持又は多点支持すると共に、前記小傷部ａ２を形成した部位又はその近傍の外周面ａ３に支持方向とは反対方向の集中荷重Ｗ１を作用させて小傷部ａ２の深さ方向先端部に亀裂を発生させる第二工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亀裂を有する配管の健全性評価に先立って、該健全性評価に試料として用いられる配管の内周面に亀裂を導入する方法において、
機械加工により前記配管の内周面の一部に小傷部を形成する第一工程と、
前記配管の軸心を挟んで前記小傷部を形成した部位の反対側の部位における外周面を平面支持又は多点支持すると共に、前記小傷部を形成した部位又はその近傍の外周面に支持方向とは反対方向の集中荷重を作用させて前記小傷部の深さ方向先端部に亀裂を発生させる第二工程と、
を有することを特徴とする配管の内周面に亀裂を導入する方法。
【請求項２】
前記第一工程は、前記小傷部を放電加工により形成することを特徴とする請求項１に記載の配管の内周面に亀裂を導入する方法。
【請求項３】
前記第二工程は、一つの集中荷重を作用させることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管の内周面に亀裂を導入する方法。
【請求項４】
前記第二工程は、前記小傷部を設けた部位を挟んで等間隔の位置に二つの集中荷重を作用させることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管の内周面に亀裂を導入する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亀裂を有する配管の健全性評価に先立って、試料として用いられる配管の内周面に亀裂を導入する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、発電プラント等の設備に用いられている金属配管には、引張り応力等により亀裂が発生する場合がある。このような亀裂が発生した配管については、亀裂の進展を予測して配管の健全性（安全性への影響）を科学的・合理的な根拠に基づいて評価して、使用継続可能か否かを判断している。そして、この健全性評価にあたっては、実際の配管と同等のもの又はこれに相似した形状のものに人工的に亀裂を導入した試料が用いられている。
【０００３】
従来、上記のような試料に亀裂を導入する方法として、図５に示すように、所謂四点曲げを行う方法が採用されていた。この方法は、配管Ｂの長手方向の中央の位置における内周面ｂ１の下側に機械加工で小傷部ｂ２を形成して、両端部近傍を下側から二点Ｒ１，Ｒ２で支持すると共に配管Ｂの長手方向中央近傍の二点Ｓ１，Ｓ２で上側からそれぞれ集中荷重Ｗ３を繰り返し作用させるものである。つまり、小傷部ｂ２近傍に曲げ応力を発生させることにより、小傷部先端に亀裂を生じさせ、また、この曲げ応力を繰り返し発生させることにより、小傷部のｂ２の深さ方向に亀裂を進展させて実際の配管と近似した亀裂を導入するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、径に対して肉厚が薄い配管の場合には荷重点近傍が潰れるように変形してしまうので、小傷部近傍に所望の曲げ応力を発生させるためには大きな荷重を作用させなければならない。この際、亀裂を進展させるために大きな荷重を繰返し作用させると荷重点から内部にかけて大きなせん断応力が繰返し発生して、荷重点又はその近傍の部位が疲労損傷してしまうという問題がある。
【０００５】
また、小さな荷重で所望の曲げ応力を発生させるためには、配管の支持点と荷重点との長さを大きくしなければならず、長い配管が必要となると共に装置が大形化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、径に対して肉厚が薄い配管であっても配管や装置の大形化を避け、かつ、他の部分を損傷させないで、良好な試料を得ることができる配管の内周面に亀裂を導入する方法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】
【０００７】
本発明に係る配管の内周面に亀裂を導入する方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る配管の内周面に亀裂を導入する方法は、亀裂を有する配管の健全性評価に先立って、該健全性評価に試料として用いられる配管の内周面に亀裂を導入する方法において、機械加工により前記配管の内周面の一部に小傷部を形成する第一工程と、前記配管の軸心を挟んで前記小傷部を形成した部位の反対側の部位における外周面を平面支持又は多点支持すると共に、前記小傷部を形成した部位又はその近傍の外周面に支持方向とは反対方向の集中荷重を作用させて前記小傷部の深さ方向先端部に亀裂を発生させる第二工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記第一工程は、前記小傷部を放電加工により形成することを特徴とする。
また、前記第二工程は、一つの集中荷重を作用させることを特徴とする。
また、前記第二工程は、前記小傷部を設けた部位を挟んで等間隔の位置に二つの集中荷重を作用させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る配管の内周面に亀裂を導入する方法によれば、小傷部を形成した部位の反対側の部位を平面又は多点支持すると共に、小傷部を形成した部位の外周面又はその近傍の外周面から集中荷重を作用させるので、小傷部近傍が大きく曲がり変形する。また、集中荷重が配管の潰れ変形のみに作用し、小さい荷重であっても大きい曲げ応力が小傷部近傍に発生する。これにより、亀裂を発生・進展させる曲げ応力を確保しつつ、この曲げ応力の発生に必要な集中荷重を小さくすることができる。また、小さい荷重で小傷部に亀裂を導入することができるので、配管の長さや装置を大形化させる必要がなく、荷重点に疲労損傷が生じることもない。従って、径に対して肉厚が薄い配管であっても配管や装置の大形化を避け、かつ、他の部分を損傷させないで、良好な試料を得ることができる。
【００１０】
また、小傷部を放電加工により形成するので、微細な小傷部を得ることができる。これにより、実際の配管と近似した所望の亀裂を導入することができる。
【００１１】
また、一つの集中荷重を作用させるので、小さい荷重で効率よく大きい曲げ応力を発生させることができると共に、荷重を作用させる装置をコンパクトに構成することができる。
【００１２】
また、二つの集中荷重を作用させるので、二つの集中荷重の荷重点を結んだ直線上に同一の軸方向応力が均等に作用する。これにより、内周面に均等に曲げ応力を作用させることができ、亀裂を安定して導入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る配管の内周面に亀裂を導入する方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る配管Ａを示す図であって、図１（ａ）は、一部断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩ-Ｉ線断面図である。なお、配管Ａの軸心をＰとする。
【００１４】
本実施形態では、発電プラントにおける水等の管路として使用され、内周面に亀裂が発生した配管（以下、「実機配管」とする。）の健全性評価に先立って、この健全性評価に試料として用いられる配管Ａに亀裂を導入するものである。
【００１５】
配管Ａは、実機配管と外径Ｄ及び肉厚ｔが同一のものである。配管Ａは、実機配管内に作用する圧力が高圧力ではないので、外径Ｄに対して肉厚ｔが薄いものとなっている。また、軸心Ｐの方向における長さＬは、比較的に短いものとなっている。
【００１６】
本実施形態では、配管Ａの内周面ａ１に小傷部ａ２を形成した後に、外周面ａ３から一点押し機で集中荷重Ｗ１を作用させて、小傷部ａ２に亀裂を発生させる。
一点押し機（不図示）は、所望の集中荷重Ｗ１で部材を上側から一点で押すことができるものであり、平面に戴置された部材に対して集中荷重Ｗ１を作用させることができるものである。この一点押し機は、比較的に小型に構成されている。なお、集中荷重Ｗ１の値は、適宜選択される。
【００１７】
以下、本発明に係る配管Ａの内周面ａ１に亀裂を導入する方法について、図１から図３を用いて説明する。図２は、集中荷重Ｗ１により変形した配管Ａを示す図であり、図３は、小傷部ａ２を拡大した図であって、亀裂Ｃの進行を示す図である。
【００１８】
まず、図１に示すように、配管Ａの内周面ａ１の一部に略円周方向に沿って小傷部ａ２を形成する。
小傷部ａ２は、放電加工によって形成し、内周面ａ１から深さｄ（図３（ａ）参照）を有するように、また、小傷部ａ２の幅長さ（配管Ａの長手方向）が微小になるように形成する。
【００１９】
次に、配管Ａの軸心Ｐを挟んで小傷部ａ２を形成した部位と反対側の部位における外周面ａ３を平面支持する。具体的には、小傷部ａ２が形成された部位が上側に位置し、また、配管Ａが転動しないように、一点押し機に配管Ａをセットする。このとき、配管Ａに対して小傷部ａ２が形成された部位の外周面ａ３側から集中荷重Ｗ１が作用するようにセットする。
【００２０】
次に、小傷部ａ２を形成した部位の外周面ａ３から集中荷重Ｗ１を作用させる。
このとき、図２に示すように、配管Ａが集中荷重Ｗ１の作用により潰れるように変形する。その変形量は、配管Ａの上側半分が大きく、軸心Ｐの方向においては、集中荷重Ｗ１の荷重点を含む断面が一番大きくなっている。
【００２１】
また、軸心Ｐの方向において、配管Ａの外周面ａ３には（圧縮）曲げ応力σ１が発生すると共に、小傷部ａ２が形成された内周面には（引張り）曲げ応力σ２が発生する。この際、配管Ａを平面支持しているので、集中荷重Ｗ１が配管Ａ全体としての曲がり変形に作用することなく潰れ変形のみに作用する。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、この曲げ応力σ２が、小傷部ａ２の深さ方向の先端部に亀裂Ｃを発生させる。すなわち、配管Ａの内周面ａ１に発生する曲げ応力σ２を小傷部ａ２の亀裂開口応力として利用し、小傷部ａ２の先端部に応力を集中させて亀裂Ｃを生じさせる。
さらに、図３（ｃ）に示すように、この集中荷重Ｗを繰り返し作用させることで、小傷部ａ２に発生した亀裂Ｃが深さ方向に進展する。
【００２３】
そして、集中荷重Ｗ１を繰り返し作用させて、亀裂Ｃが実機配管の亀裂と近似した所定の長さに達した後に一点押し機から配管Ａを取り除いて、健全性評価が行われる。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、小傷部ａ２を形成した部位の反対側の部位を平面支持すると共に、小傷部ａ２を形成した部位の外周面ａ３から集中荷重Ｗ１を作用させるので、小傷部ａ２近傍が大きく曲がり変形する。また、集中荷重Ｗ１が配管Ａの潰れ変形のみに作用し、小さい荷重Ｗ１であっても大きい曲げ応力σ２が小傷部ａ２近傍に発生する。これにより、亀裂Ｃを発生・進展させる曲げ応力σ２を確保しつつ、この曲げ応力σ２の発生に必要な集中荷重Ｗ１を小さくすることができると共に、荷重点の疲労損傷を防止することができる。また、小さい荷重で小傷部ａ２に亀裂Ｃを導入することができるので、配管Ａの長さＬや一点押し機を大形化させる必要がない。従って、外径Ｄに対して肉厚ｔが薄い配管Ａであっても配管Ａや装置の大形化を避け、かつ、他の部分を損傷させないで、良好な試料を得ることができる。
【００２５】
また、小傷部ａ２を放電加工により形成するので、微細な小傷部ａ２を形成することができる。これにより、実機配管と近似した所望の亀裂Ｃを導入することができる。
【００２６】
また、小傷部ａ２を設けた部位の外周面ａ３側から集中荷重Ｗ１を作用させるので、小さい集中荷重Ｗ１で効率よく大きい曲げ応力σ２を発生させることができる。これにより、集中荷重Ｗ１を作用させる装置を一点押し機のようにコンパクトなものとすることができる。
【００２７】
図４は、上記実施形態の変更例を示す図である。図において、図１〜３までと同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
この変更例では、図４に示すように、軸心Ｐの平行線上において、小傷部ａ２を設けた部位を挟んで等間隔の位置Ｑ１，Ｑ２に二つの集中荷重Ｗ２を作用させている。これら二つの集中荷重Ｗ２の荷重点を結んだ直線上には同一の軸方向応力が均等に作用することとなる。
【００２８】
これにより、上述した効果を得られるほか、小傷部ａ２が形成された内周面ａ１に安定して曲げ応力を作用させることができ、小傷部から亀裂Ｃを安定して導入していくことができる。
【００２９】
なお、上述した実施形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３０】
例えば、上記実施形態では、放電加工により小傷部ａ２を形成したが、他の機械加工（例えば、切削加工）によって小傷部を形成しても亀裂Ｃを導入することが可能である。
【００３１】
また、上述した実施形態では、小傷部ａ２を形成した部位の外周面ａ３又は小傷部ａ２を挟んで等間隔の位置を荷重点としたが、小傷部ａ２を形成した部位近傍の外周面ａ３から集中荷重を作用させてもよい。
【００３２】
また、上述した実施形態では、軸心Ｐが水平となるように配管Ａを固定したが、これに限られない。軸心Ｐが水平でなくても、軸心Ｐの直交方向に支持及び荷重を作用させれば、亀裂Ｃを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る配管Ａを示す図であって、図１（ａ）は、一部断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩ-Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の一実施形態において、集中荷重Ｗ１により変形した配管Ａを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態において、亀裂Ｃの進行を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態の変更例を示す図である。
【図５】従来の四点曲げによる亀裂導入方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ…配管
Ｐ…軸心
Ｗ１，Ｗ２…集中荷重
ａ１…内周面
ａ２…小傷部
ａ３…外周面
Ｃ…亀裂
【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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