別添資料－１

伊方発電所３号機
スチームコンバータの不具合について

令 和 ５ 年 １ １ 月
四 国 電 力 株 式 会 社

１．件

名伊方発電所３号機

２．事象発生の日時
令和５年５月１日

スチームコンバータの不具合について

１４時３５分

３．事象発生の設備
３号機 蒸気タービン設備

スチームコンバータ

４．事象発生時の運転状況
３号機 第１６回定期事業者検査中

５．事象発生の状況
伊方発電所３号機は第１６回定期事業者検査中のところ、スチームコンバー※１
タ の加熱管の非破壊検査を実施した結果、５月１日１４時３５分、加熱管の広範囲に施栓※２基準※３を超える外面からの減肉※４を確認し、当該加熱管の施栓が必要となり当該設備が必要な能力※５ を有していないと判断した。
なお、本事象による環境への放射能の影響はなかった。
（添付資料－１、２）※１

スチームコンバータ
純水を２次系の蒸気（放射性物質を含まない）で沸騰させ、プラント補助設備（空調設備、洗濯設備、廃液蒸発装置など）を運転するための補助蒸気を供給する設備。プラント補助設備への補助蒸気の供給は、補助ボイラとスチームコンバータにて供給可能。

※２

施栓
減肉が進んだ加熱管に蒸気を通気しない（使用しない）ように、対象の加熱管の入口と出口をプラグ（栓）で塞ぐこと。

※３

施栓基準
減肉量に応じて加熱管を使用しない処置（施栓）を行う基準。
（当該スチームコンバータの施栓基準：約0.74ｍｍ）※４

減肉
加熱管の厚みが減っている状態。

1

※５

必要な能力
設計仕様である発生蒸気量３０ｔ／ｈの蒸気を生成する能力。

６．事象の時系列
２月２３日 ０時２０分

伊方発電所３号機

送電停止

３月１３日～１４日

スチームコンバータ加熱管について渦電流探傷検査※６（以下「ＥＣＴ」という。
）を実施したところ、加熱管全数１５６本について施栓基準を超える外面からの減肉および目視にて加熱管内外面全般にスラッジ※７を確認

３月３０日～３１日スラッジ除去のため、加熱管内外面を高圧水で洗浄実施

４月

再度、ＥＣＴを実施したが、１回目と同様の結果であることを確認

５日～

６日

４月１９日～５月１日

超音波水浸探傷検査※８（以下「水浸ＵＴ」という。）を実施したが、ＥＣＴと同様の結果であり、５月１日にスチームコンバータが必要な能力を有していないことを判断※６

渦電流探傷検査（ＥＣＴ）
材料の微小な欠陥などを検出するための非破壊検査で、材料表面に渦電流を流して、材料に発生する電磁誘導の変化から検査対象のきずとその深さを検出する手法。

※７

スラッジ
経年使用により加熱管表面等に形成された酸化被膜や汚れ。

※８

超音波水浸探傷検査（水浸ＵＴ）
材料の微細な欠陥などを検出するための非破壊検査で、水で満たされた管内にセンサーを挿入し、管内面より管壁に垂直に超音波を入射し管内壁と管外壁からのエコーの時間間隔から管肉厚を測定する手法。

2

７．調査結果
スチームコンバータ加熱管の減肉について 、以下の調査を実施した。
（１）現地調査
ａ．渦電流探傷検査（ＥＣＴ）
加熱管のＥＣＴを実施した結果、加熱管全数１５６本について＃３～＃４支持板間※９で施栓基準以上の外面からの減肉が認められた。
（添付資料－３）※９＃３～＃４支持板間
蒸気室側より３番目と４番目に配置された支持板の間。
（加熱管は一定の間隔に配置された全４つの支持板で支えられている。）

ｂ．超音波水浸探傷検査（水浸ＵＴ）
ＥＣＴと異なる検査方法である水浸ＵＴを実施したところ、ＥＣＴと同様に、加熱管全数１５６本に減肉を確認した。
（２）詳細調査
加熱管全数１５６本の内、加熱管の位置により減肉の状況に違いがあるか最外周および中央部の６本について、各支持板間（４箇所）を抜管し、以下の詳細調査を実施した。
なお、詳細調査のａ．ｂ．については、当該６本全てに同様の調査結果が確認されたため、当該６本のうち、７．
（１）ａ．にて最も加熱管の厚みが減少していた最外周部の６列１番加熱管の調査結果を記載する。また、ｃ．ｄについては、ｂ．にて最も加熱管の厚みが減少していた最外周部の６列１番加熱管のみを調査しており、その調査結果を記載する。
（添付資料－４）
ａ．外面および内面目視調査
加熱管外面は、全ての支持板間で黒褐色のスラッジが確認された。これに加えて、＃３～＃４支持板間の加熱管外面については、茶褐色のスラッジが確認され、茶褐色のスラッジには膜状に剥離した箇所が認められた。
加熱管は銅合金製であり、内面はその素材に近い黄土色のごく薄い皮膜が確認された。
また、内外面いずれも、くぼみ、ひび割れ等の損耗は認められなかった。
今回調査した他の５本の加熱管についても、同様の傾向が確認された。
（添付資料－５）3

ｂ．断面調査
非破壊検査で著しい外面からの減肉が認められた＃３～＃４支持板間の輪切り断面において、内面の減肉は確認されなかったことに対し、外面はなめらかな凸凹状の減肉（公称厚さ 1.24mm に対し、1.10～0.40mm までの減肉）が確認された。
また、７．（２）．ａにて外面に黒褐色のスラッジが確認された箇所では、著しい減肉は確認されず、茶褐色のスラッジが確認された箇所では減肉が認められた。
今回調査した他の５本の加熱管についても、同様の傾向が確認された。
（添付資料－６）ｃ．光学顕微鏡および電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）※１０による拡大観察
茶褐色のスラッジが確認された箇所について拡大観察した結果、管外面が減肉しており、その表面に茶褐色のスラッジが層状に付着していた。なお、内面側に腐食などは認められなかった。
（添付資料－７）※１０

電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）
真空中で細く絞られた電子線を材料の表面に照射し、発生する特性Ｘ線を分析することで、材料に含まれる元素やその量を測定する装置。

ｄ．加熱管付着物成分分析
茶褐色および黒褐色のスラッジの成分分析を実施した結果、主成分は亜酸化銅（茶褐色）および酸化銅（黒褐色）であった。
（添付資料－８）ｅ．加熱管成分分析
加熱管（同一ロットで製造されている加熱管の一部（１列３番加熱管（管板～＃１支持板間）））の化学成分を分析した結果、ＪＩＳ規格値内であり、加熱管の組成に異常は認められなかった。
（添付資料－８）4

（３）当該機器の点検内容と実績調査
スチームコンバータについては、伊方発電所３号機運転開始時（平成６年度）より使用しており、第４回定期検査時（平成１１年１１月）に開放点検および加熱管全数の漏えい検査、非破壊検査（ＥＣＴ）を実施し問題ないことを確認している。
なお、第４回定期検査時のＥＣＴ結果に問題はなく約５年間の運転で異常が無いこと、および故障時には補助ボイラによる補助蒸気の供給が可能であることを踏まえ、定期的な非破壊検査（ＥＣＴ）は取り止めその後は実施していなかった。
また、第１２回定期検査時（平成２２年１月）では開放点検および加熱管全数の漏えい検査、第１４回定期検査時（平成２９年１０月）では開放点検を実施し、加熱管の外表面にスラッジが見られたものの顕著な異常は確認されていない。
（４）運転状況調査
第１３回定期検査（平成２８年８月）から第１６回定期検査（令和５年２月）までの運転パラメータを確認したが、特に異常と思われる有意な変化は確認されなかった。
（５）同様事例調査
加熱管の減肉事象は、伊方発電所と同材質（銅合金）の加熱管を採用している他の発電所（他社を含む）においても発生しているが、定期的なＥＣＴによって減肉状況を監視し、多数の加熱管で施栓基準を超える減肉が発生する前に施栓・加熱管取り替え等の適切な保全が実施されていることを確認した。
また、他の発電所においても、加熱管の減肉は給水入口部（伊方発電所のスチームコンバータにおける「＃３～＃４支持板間エリア」）で著しくなっていることを確認した。
（６）類似機器の調査
最高使用圧力、温度、加熱管の材質等が同じで使用環境が若干異なるスチー
ムコンバータドレン冷却器（加熱管：69 本）は、第１６回定期検査時（令和５年２月）にてＥＣＴを実施し減肉は認められなかった。

5８．推定原因
調査結果より、以下のプロセスで加熱管外面が減肉したと推定した。
（１）スチームコンバータ上部よりスチームコンバータ内に供給された水（純水）が、加熱管の周囲に貯水され、加熱管内部を通る加熱蒸気と熱交換を行い蒸気となる。
（２）供給された水には溶存酸素が含まれており、加熱管（銅）と溶存酸素が反応し銅の酸化物が生成される。
（３）給水入口部に近い「＃３～＃４支持板間エリア」は、スチームコンバータ内に供給される水の流れにより銅の酸化物の被膜が剥離され、加熱管（銅）の外面に新たな銅の酸化物が生成される。
経年使用により銅の酸化物の生成、剥離が繰り返され、加熱管外面の減肉が徐々に進展し施栓基準以上の減肉となる。
なお、加熱管の減肉を検知できるＥＣＴは第４回定期検査時（平成１１年度）以降実施しておらず、この減肉の進展が把握できなかった。
（４）給水入口部から離れるほど、水の流れが緩やかとなるため、銅の酸化物が剥離せず亜酸化銅が酸化銅になるまで残り、減肉が進展しない。

９．対策（１）スチームコンバータ加熱管全数１５６本に施栓基準以上の外面減肉を確認したことから、次回定期検査（令和６年度）にてスチームコンバータ加熱管の取り替えを実施する。
なお、加熱管取り替えまでの間、プラント補助設備で使用する補助蒸気については、補助ボイラにより供給することから、プラントの運転に問題はない。
（２）加熱管の減肉状態を監視できるように、加熱管のＥＣＴを４定検毎に実施する
よう保全計画を見直した。
なお、点検頻度は、本事象が経年使用により減肉が徐々に進展する事象であり、第４回定期検査における約５年間運転した後のＥＣＴ結果で急激な減肉の進展がなかったことを踏まえ、４定検毎に設定した。
（３）類似機器であるスチームコンバータドレン冷却器について、約３０年間の運転で減肉は認められなかったが、今後は減肉状態を定期的に監視するために、８定検毎に計画している開放点検に合わせてＥＣＴを実施するよう保全計画を見直した。
以上
6

添付

資料

添付資料－１

伊方発電所３号機 スチームコンバータ概略系統図

添付資料－２

スチームコンバータ構造図

添付資料－３

スチームコンバータ渦電流探傷検査（ＥＣＴ）
外面減肉箇所の位置および状況図

添付資料－４

詳細調査対象の位置図

添付資料－５

加熱管外面および内面状況

添付資料－６

加熱管肉厚測定結果および断面状況

添付資料－７

光学顕微鏡および電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）による拡大観察

添付資料－８

加熱管付着物および加熱管成分分析結果

7

添付資料－１

伊方発電所３号機 スチームコンバータ概略系統図

補助蒸気空調設備 等

補助ボイラより給水

タービンからの加熱蒸気

加熱管
スチームコンバータ

２次系純水復水器へ

Ｐ
当該箇所

8

添付資料－２
スチームコンバータ構造図
給水入口

7発生蒸気出口6544加熱蒸気入口

31蒸気水
8
マンホール

2#1支持板

#2支持板

#3支持板

#4支持板

加熱管

ドレン出口

主要仕種類
加熱管本数
最高使用圧力最高使用温度様

横置 U 字管式
銅合金管

本

156

加熱蒸気側（蒸気室側）

kg/cm231.5

発生蒸気側（胴側）

kg/cm29.5

加熱蒸気側（蒸気室側）℃

240

発生蒸気側（胴側）℃

180

主 要 材 料①

蒸気室胴板

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼

②

蒸気室鏡板

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼③

管板

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼④

胴鏡板

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼⑤

胴本体

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼⑥

分離室

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼⑦

脱気室

ＳＢ４６：ボイラ及び圧力容器用炭素鋼⑧

加熱管

Ｃ７０６０Ｔ－Ｏ：銅合金管9添付資料－３

スチームコンバータ渦電流探傷検査（ＥＣＴ）
外面減肉箇所の位置および状況図
給水入口

発生蒸気出口

加熱蒸気入口#3～#4支持板間

撮影方向②

撮影方向①

マンホール＃１支持板

＃２支持板

管板

＃３支持板

＃４支持板

加熱管(総数156本)

ドレン出口

撮影方向①

撮影方向②

渦電流探傷検査にて＃３～＃４支持板間の加熱管全数に外面減肉が確認された。

10

添付資料－４

詳細調査対象の位置図
給水入口

発生蒸気出口

加熱蒸気入口管板～#1支持板間#1～#2支持板間#2～#3支持板間#3～#4支持板間

マンホール

＃２支持板

＃１支持板

＃３支持板

管板

＃４支持板

加熱管(総数156本)

ドレン 出口9列⇒

調査管アドレス
１列３番
5列⇒
１列１０番
蒸気
入口側
２列６番
４列２０番
1列⇒
６列１番
９列３番
1列⇒
蒸気
出口側

5列⇒

9列⇒

加熱管の位置により減肉の状況に違いがあるか最外周および中央部の６本について、各支持板間（４箇所）を抜管し、詳細調査を実施した。

11

添付資料－５

加熱管外面および内面状況
蒸気入口側

６列１番

給水入口9列⇒発生蒸気出口

5列⇒

1列⇒

加熱蒸気入口#3～#4支持板間

1列⇒

5列⇒
＃１支持板

＃２支持板

＃３支持板

マンホール

＃４支持板

管板

加熱管(総数156本)

ドレン出口

9列⇒

蒸気出口側

＜6 列 1 番(#3～#4 支持板間)＞（加熱管外面側）
⿊褐⾊のスラッジ箇所

流れ⽅向 →

天側

地側（加熱管内面側）

流れ⽅向 →天側

地側

今回調査した他の５本の加熱管についても同様の傾向が確認された。

12

茶褐⾊のスラッジ箇所

添付資料－６

加熱管肉厚測定結果および断面状況

蒸気入口側

６列１番

給水入口

9列⇒
発生蒸気出口

5列⇒

1列⇒

加熱蒸気入口#3～#4支持板間

1列⇒

5列⇒
＃１支持板

＃２支持板

＃３支持板

マンホール

＃４支持板

管板

加熱管(総数156本)

ドレン出口

9列⇒

蒸気出口側

＜6列1番＞
位置
管板～＃１支持板間＃１～＃２支持板間＃２～＃３支持板間＃３～＃４支持板間

0°(天)
1.0
1.1
1.00.745°
1.1
1.00.80.790°
135° 180°(地) 225° 270° 315°
1.01.2
1.2
1.2
1.1
1.1
1.1
1.2
1.2
1.2
1.2
1.1
0.9
1.0
1.2
1.0
0.9
0.8
0.4
0.8
1.0
1.1
0.4
0.6（mm）
平均
1.11
1.14
0.950.71

加熱管公称厚さ：1.24mm 施栓基準：0.74mm

６列１番

測定点

加熱管断面(#3～#4 支持板間

加熱管肉厚測定結果

今回調査した他の５本の加熱管についても同様の傾向が確認された。

13下流側)

添付資料－７

光学顕微鏡および電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）による拡大観察
加熱管＜6 列 1 番（#3～#4 支持板間）＞
母材

外面側

光学顕微鏡像
200μm

内面側

組成像
※光学顕微鏡像の外面側拡大図※原子量が大きい金属等の重元素は白く、軽元素や酸化物は灰～黒色に映る。

拡大内面側

外面側

元素分布像
※組成像の観察箇所と同箇所を分析※色調と元素組成の関係は下図のとおり。

拡大

内面側

14

外面側

添付資料－８

加熱管付着物および加熱管成分分析結果
１．加熱管付着物成分分析結果＜6 列 1 番(#3～#4 支持板間)＞

結晶性化合物

加熱管付着物（主成分）
茶褐色スラッジ

Cu2O(亜酸化銅)

黒褐色スラッジ

CuO(酸化銅)

茶褐色スラッジ

黒褐色スラッジ

加熱管２．加熱管成分分析結果＜1 列 3 番(管板～#1 支持板間)＞

分析値

PbFe

Zn

Mn

Ni

Cu+Fe+Mn+Ni＜0.011.17＜0.010.70

9.72

99.90.20～

9.00～

規格値
JIS H 3300
(C7060T)

単位：％

≦0.02

1.00～
1.80

≦0.50

15

1.00

11.00

≧99.5