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

2021 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 – 2023-03-31
• Keywords: 直流電位差法 / 円管 / 減肉 / 評価 / 有限要素法

Outline of Annual Research Achievements

〇円管内面の局部減肉評価手法の開発
外径D、初期肉厚t0の円管内面に、開口幅W、最大深さbの円弧形状断面の溝状減肉部が全周に存在する場合を対象とした。減肉部を挟んで設置した端子間に一定電流を入出力し、その間に等間隔で設置した端子により電位差分布を測定する。減肉前・後の電位差をV0 、V1とし、電位差比V1/V0のピーク値Vmax/V0と最大減肉深さb/t0の較正関係からb/t0を評価する手法を検討した。
同較正関係に及ぼす減肉幅W/Dの影響については、前年度、W/D = 0.5～2.0の範囲で検討を行った。一方、W/D =を大きくすれば極限は一様減肉の場合に相当する。そこで前年度と同じD/t0 = 10の場合を対象に、より汎用的な評価手法を検討した。まず一様減肉の場合の較正関係を有限要素解析により求めて関数近似を行った。同様に、種々のW/Dの減肉に対する較正関係を求め、同じ形の関数で近似した。これら局部減肉に対する近似関数の係数を、一様減肉の場合を基準とした補正関数として求めることにより、任意のW/Dの場合に対する較正関係式を表現する手法を試みた。得られた較正関係式を用い、有限要素解析で得た電位差を計測値と見立てた数値実験を行った結果、W/Dが6.0程度では10%程度の範囲で評価できたものの、W/Dが小さい場合に評価誤差が大きくなる傾向がみられた。本手法は簡便さの点で優位性があり、改善を続ける。
〇幅の広い局部減肉部に対する評価手法の検討
減肉開口幅Wが初期肉厚t0に比してはるかに大きい場合を対象に、電流入出力と電位差計測の４端子を一定間隔で固定し、管軸方向に走査して肉厚分布を評価する手法を検討した。前年度の結果を踏まえ、端子間隔を狭めることで評価精度の向上を図ることとし、必要なセンサを製作した。一方、端子間隔の変更に伴う較正関係式の導出が間に合わず、評価実験に至らなかった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

当初、提出した交付申請書記載の研究実施計画最終年度は令和2年度（平成32年度）であったが、計画した研究に遅延が生じたために令和3年度以降の期間延長に入っている。
円管の局部減肉評価手法については、汎用的に利用可能な較正関係の表現方法についての可能性を見出したが、近似精度の改善に課題を残している。円管局部減肉の評価実験については較正関係式の導出に続くものとして準備している。また幅の広い局部減肉部に対して4端子を走査して深さ分布を得る手法については、端子間隔を狭めた場合の電位差比と肉厚の較正関係の導出を残している。
以上のことから、全体としての進捗状況を判断した。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究については、令和3年度までに十分検討できなかった項目について実施する。管内面の溝状局部減肉評価については、較正関係式の基となる有限要素解析データを追加するなどにより近似精度の向上を図る。較正関係式が得られしだい、最大減肉深さ評価実験を行い、評価精度を検証する。また幅の広い局部減肉評価については、端子間隔を狭めた場合の較正関係を有限要素解析により導出し、評価実験を行って評価精度向上の効果を確認する。併せて、検知可能な最小減肉量について検討する。

Causes of Carryover

令和３年度は、業務多忙のために計画内容に遅延が生じたことから必要な経費等の一部を使用せず、延長した令和４年度の研究に使用する。