プラントの安全管理のための電位差計測に基づく配管減肉モニタリング手法の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K01311
• Research Institution: Hachinohe National College of Technology
• Principal Investigator: 武尾 文雄 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70171626)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 直流電位差法 / 平板 / 肉厚 / 端子間隔 / 最適化

Outline of Annual Research Achievements

○三次元有限要素法（FEM）による直流電流場解析システムの構築：直流電位差法による減肉評価手法を開発するため、配管形状や減肉部形状に応じた電位差変化を系統的に把握する必要がある。そこで新たに購入した電場解析ソフトおよびプリ・ポストプロセッサを組み合わせた直流電流場解析システムを構築し、解析手順および要素分割の影響を確認した。
○端子間隔の最適化：直流電位差法による減肉評価は、材料表面の2点間に入出力した電流が材料内に形成する電流場と、裏面や裏面側の溝状欠陥との相互作用を材料表面の電位差変化として捉えるものである。よって評価対象と強い相互作用を生じる電流場を形成できる電流入出力端子間隔2s1と、同相互作用を高精度に計測できる電位差計測端子間隔2s2を選定することは非常に重要である。そこで平板の一様減肉の場合を対象に、FEMによる電位場解析を行い、健全時の肉厚t0を基準とした電流入出力端子間隔s1/t0、および端子間隔の比s2/s1の最適化について検討した。本手法では、基準肉厚t0、および減肉後の肉厚tに対する電位差をそれぞれV0 、V1とし、肉厚の変化に対する電位差比V1/V0によって肉厚変化を評価する。したがって高感度に肉厚を評価するためにはt/t0の変化に対するV1/V0の変化が大きくなる端子間隔が好適である。一方、肉厚評価の基となる電位差を高精度に計測するためには、V0やV1の値が大きくなる端子間隔が好適である。そこで種々の肉厚、端子間隔に関するFEM解析を行い、電位差比V1/V0の変化に及ぼすs1/t0とs2/s1の影響、及び電位差Vの大きさに及ぼすs1/t0とs2/s1の影響を明らかにした。得られた結果を前述の二つの観点から総合的に考察した結果、今回検討した範囲においてはs1/t0=4、s2/s1=0.8程度が適切であるとの結論を得た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成29年度に計画していた直流電流場解析システムの構築、および平板の一様減肉の場合を対象とする端子間隔の最適化のそれぞれについて、概ね所期の成果を得たため。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究については、基本的には交付申請書に記載の計画に沿って推進する方針である。まず、平板に関する減肉評価手法の開発とその検証実験を進め、その結果を踏まえながら円管の場合に拡張する手法をとる。その際、管直径、すなわち測定面の曲率の影響がどのように生じるかに注目し、平板の結果に対する同影響の補正という方式を模索し、簡便な評価手法の開発を目指す。
一方、広い範囲に渡る一様な減肉形式の場合と、比較的狭い領域の局所的な減肉形式の場合とでは、必要な情報量、すなわち電位差の計測点数が異なるものと予想される。したがって、減肉の評価手法についてはこれらを区分して開発を進めることとし、少ない情報量で評価可能な一様減肉の場合の研究を先行して推進することとする。

Causes of Carryover

平成29年度は、校務のために計画していた学会等での情報収集活動ができず、旅費相当分の次年度使用が生じた。また物品費について端数の残が生じた。次年度使用分については、同活動の一部を平成30年度以降に実施することで使用するほか、物品費の一部としても使用する。