火炉壁管ファイアクラック検査技術が重要となる。

1. はじめに

近年、IHI グループでは、渦電流探傷試験（ET）

現在の日本の電力の大部分が火力発電によってを応用した新しいスクリーニング検査を開発し、作られている。この火力発電の基本的原理は、ボ詳細な検査が必要となる部位を特定している。こイラの火炉と呼ばれる場所で燃料を燃やし、水かの方法は、従来の目視点検および磁気探傷試験ら 蒸 気 を 作 り、 さ ら に 過 熱 蒸 気 の 状 態 に し て、（MT）だけの点検方法と比べ、工期短縮と格段にタービンを回転させて電力を発生させている。こ安定した火炉壁管メンテナンス手法である。以下の火炉は、配管を並列に並べて面状に配置した構にその内容を紹介する。

造となっており、この面状の部分を火炉壁、配管

2. ファイアクラックを火炉壁管と呼ぶ。図 1 にボイラ模式図を示す。
石炭焚き火力発電所におけるボイラ火炉壁は、ファイアクラックとは、高温硫化腐食と疲労と高温かつ腐食環境にさらされる厳しい環境で使用の相互作用によって、管の円周方向に多数の溝状され、長時間の稼働によっては損傷劣化する。こき裂が生じる現象であり、エレファントスキンとの代表的な損傷形態のひとつにファイアクラックも呼ばれる。

（エレファントスキン）と呼ばれる溝状腐食があ

また、火力発電所の炉壁管におけるファイアクり、これを放置すると大きな事故につながる場合

ラックの発生原因は、炉内の高温燃焼炎の揺らぎがある。そこで、安定した発電運用を行うには、による熱疲労損傷と硫化物による高温腐食が重畳火炉壁管の経年劣化状況を定期的に把握することし発生すると考えられている。図 2 に炉壁管（抜管材）ファイアクラックの外観および断面写真を示す。
3. 渦電流探傷試験（ET）の原理
渦電流探傷試験（ET）とは、センサー（プローブ）内部にあるコイルに微弱な電流を流し、金属などの導電体に近づけることによって導電体の表層に誘導される渦電流（誘導電流ともいう）の変化をコイルで受け渦電流（磁束）の乱れを電気信号として検出する手法である。図 3 に渦電流の模式図を示す。
ET は、一般的には磁性体材料の探傷に不向きとされ、さらに溶接部形状および塗膜による凹凸

図1

ボイラ模式図の影響を大きく受ける。本開発では、当社の ET—48—

（a）軽度

図2（b）重度

炉壁管（抜管材）ファイアクラックの外観および断面（a）健全面における渦電流（b）き裂部における渦電流

図3

渦電流模式図装置（Mobile EDDy® ）にファイアクラックの探傷

4. 現状のファイアクラック検査の課題に特化した特殊プローブを組み合わせ、疑似信号の影響を少なくすることに成功した。図 4 に ET

ファイアクラックの検査は、火炉壁管の面積が装置（Mobile EDDy®）を示す。

数百 m2 と広いエリアを行うことが多く、従来の検査では、目視検査後の MT にて詳細探傷をしている。この目視検査および MT での検査をする場
合には、火炉壁管の表面に付着した燃焼灰、クリンカ（灰が石状に固まったもの）、および酸化スケールの除去をし、炉壁管表面を露出させる前処理が必要となる。
この前処理作業は、主にサンドブラストで施工する。この作業は、火炉壁の広いエリアに及び、

図4

渦電流探傷装置（Mobile EDDy ）また、火炉内に砂が舞うことから安全上、他の点

®

—49—

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検作業と重複を避け、主に夜間に実施する。この観写真ではファイアクラックを確認することが困

サンドブラストでは、大量の残砂が発生し、産業難であるが、ET ではファイアクラック発生部位廃棄物処理が必要となる。その後の目視検査およを検出している。その後の MT 結果と ET 結果をび MT の結果からファイアクラックが検出される比べてもファイアクラック発生部位が一致してお箇所が一部分に限られることもあり、前処理にかり、断面観察調査の結果、ファイアクラックの深かる費用に対する効果が得られにくい面も否定でさは約 0.2mm であることが判明した。

きない。

以下に本技術を用いた火炉壁管メンテナンスをこれらのことから、従来のファイアクラック検紹介する。

査には、前処理作業にかかる労力と時間の削減、ファイアクラックの検査について、従来の検査産業廃棄物の削減、工期短縮、また MT を含む目と ET を適用した検査方法の作業フローを図 6 に視検査結果からの定量評価などの課題があった。

示す。従来の検査方法では、検査範囲の全エリア

そこで、本開発では、ET によるスクリーニング

についてサンドブラストにて灰・酸化スケールな検査をすることにより、これらの課題解決を試みどを除去し、目視検査、MT による検査をする。こた、火炉壁管メンテナンスへ適用したので以下にれらの検査結果および判定は目視によるもので、紹介する。

ファイアクラックの定量的評価は難易度が高い。
これに比べ ET での検査は、サンドブラストに5. 火炉壁管メンテナンスへの適用よる前処理は不要であり、検査結果がファイアク

Mobile EDDy® を 使 っ た ET を 実 際 の 火 炉 壁 管ラックの深さと相対した電気信号で得られること

ファイアクラックの検査へ適用した結果、燃焼から、半定量的な評価が可能である。

灰、クリンカ、酸化スケールを除去（前処理）する

ET での火炉壁管スクリーニング検査の手法でことなく、ファイアクラックが検出でき、また火は、 火 炉 壁 管 の 検 査 範 囲 を ブ ロ ッ ク 分 割 し、炉壁管表面保護の溶射被膜上からも検出できるこ

チョークなどで罫書を行った後、ブロック内の管とを確認した。火炉壁管の抜管サンプル材でのを全て探傷する。この ET を適用した検査の場合

MT、ET の検査結果では、図 5 に示すように、外は、高速で探傷可能なため全数検査が可能であ

図5

け

抜管サンプル材での MT、ET 結果—50—

（1）探傷範囲の選定（1）探傷範囲の選定（2）探傷範囲の全エリアのブラスト（2）
ＥＴによるスクリーニング検査
結果をもとに灰・スケールを部分的に除去（3）目視およびＭＴによる定性評価（4）代表箇所の肉厚測定・クラック深さ確認（3）代表箇所の肉厚測定（必要に応じて研削によるクラック深さ確認）（5）修理時期・方法について協議（4）修理時期・方法／経年管理 ご提案（a）従来の検査方法（b）ET を適用した検査方法

図6

従来の検査と ET を適用したファイアクラック検査作業フロー

り、同時に最大信号を抽出し、信号レベルにより、場所について灰・酸化スケールの部分除去を行い、ブロック図の色分けマッピング表示を行うことが

管肉厚測定を実施する。この肉厚値と ET 結果か可能となる。これにより、火炉壁管のファイアクら推定されるファイアクラック深さの相関から、ラック状態の「見える化」（管理ポイントの明瞭化）残存肉厚を求め経年変化に対応する管理を行うこによる管理が可能となる。図 7 にファイアクラッとにより、適切な修理時期・修理方法など、リークのマッピング管理および図 8 に火炉壁管メンテズナブルな保守管理をご提案することが可能となナンス管理を示す。

る。

ET を適用した検査手法では、ET 信号マッピン

また、初回の ET 検査では、上記の相関を確認

グ結果よりファイアクラックによる信号が顕著なするため、図 9 に示すように MT と研磨を繰り返

図7

ファイアクラックのマッピング管理—

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図8

図9

火炉壁管のメンテナンス管理

ファイアクラックのクラック深さ確認

し、ファイアクラックのクラック深さの実測値を炉壁管における半定量的な経年変化の把握が可能確認することが望ましい。となり、長期的なメンテナンス計画が期待できる。これからも、火炉壁管検査技術の向上とプラ

6. まとめントの安定的な運用に貢献を図る。

本稿では、IHI グループにて開発した ET での文責

ファイアクラックのスクリーニング検査を用いる
火炉壁管メンテナンス管理方法について紹介し

IHI 資源・エネルギー・環境事業領域

た。 火 炉 壁 の 検 査 で は、 検 査 対 象 面 積 が 広 く、

ボイラ SBU 保守技術総括センター

ファイアクラックなど経年変化が生じやすい箇所

技術サポート津田 明憲

IIC 検査事業部 第一検査部

はプラントごとに異なることで、検査および管理部長

面で時間を要する。一方で、短時間で広範囲の検査が求められることから、本技術の適用により火—

課長代理

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本間 一茂