ライニング処理配管の劣化診断方法
【課題】ライニング層の欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができるライニング処理配管の劣化診断方法を提供する。
【解決手段】配管１１内に導電性液体１６を満たし、該導電性液体１６中に配置した内部電極１８と配管１１に設けた外部電極１９との間に交流電圧を印加し、内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定し、該インピーダンスの変化によって欠陥としてのピンホール１７を検出する方法である。具体的には、配管１１の所定位置に外部電極１９を固定すると共に、内部電極１８の位置を変化させて内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定する。そして、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定する。
【解決手段】配管１１内に導電性液体１６を満たし、該導電性液体１６中に配置した内部電極１８と配管１１に設けた外部電極１９との間に交流電圧を印加し、内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定し、該インピーダンスの変化によって欠陥としてのピンホール１７を検出する方法である。具体的には、配管１１の所定位置に外部電極１９を固定すると共に、内部電極１８の位置を変化させて内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定する。そして、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば火力発電所において硫酸水溶液や塩酸水溶液等を送液するためのライニング処理配管に生じたピンホールなどの欠陥を検出するためのライニング処理配管の劣化診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属製の配管内に硫酸水溶液、塩酸水溶液などの液体を流通させると、配管内面にその液体が常に接触していることによって配管内面に腐食が発生するため、配管内面に樹脂やゴムなどのライニング材が被覆されたライニング処理配管が用いられる。しかしながら、このライニング処理配管においても、配管内に硫酸水溶液、塩酸水溶液などの液体を長期間に渡って流通させると、配管内面のライニング材にクラックやピンホールなどの欠陥が発生する場合がある。そのような欠陥の有無を検出する方法として、配管を取り外す（抜管する）ことなく行う方法が知られている。
【０００３】
具体的には、内壁面にライニングを施した金属体内に導電性液体を封入し、その導電性液体に接触する電極と、金属体に接触する電極との間に直流電圧を印加し、電極間の導電又は不導通を検知する樹脂ライニング部欠陥検出方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この検出方法によれば、抜管を伴うことなく簡易に検出を行うことができると共に、配管の腐食を未然に防止することができる。
【０００４】
ところが、この特許文献１に記載されている樹脂ライニング部欠陥検出方法では、導電性液体に接触する電極と金属体に接触する電極との間に電圧を印加して両電極間が導通するか否かによりライニング部（ライニング層）の欠陥を検出することから、係る欠陥の有無を検出できるに過ぎなかった。しかも、欠陥の検出には直流電圧が用いられることから、検出される電流の安定性に欠け、精度の良い検出を行うことが難しいという問題があった。
【０００５】
そこで、ライニング層の欠陥を交流インピーダンス法で測定するライニング材測定セルが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、係る測定セルは、高分子ゲルが収容された容器と、該ゲル内に浸漬された電極と、高分子ゲルを容器内に密封するように取付けられたイオン透過膜と、該イオン透過膜をライニング材に押圧する押圧手段とを備えたものである。このライニング材測定セルを用いることにより、液中環境下でのライニング材の劣化診断が可能になる。
【特許文献１】特開昭５６−１６３４４６号公報（第１頁及び第２頁）
【特許文献２】特開２００３−２８８２１号公報（第２〜４頁及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載のライニング材測定セルを用いてライニング材の劣化診断を行うことによって液中でのライニング材の劣化診断、さらには母材の腐食診断を行うことはできるが、ピンホールなどの欠陥がどの位置に存在するかを特定する方法については記載されていない。ライニング層に欠陥が存在するだけではなく、その欠陥がどこに位置しているかを特定することは欠陥を補修する上で極めて重要である。
【０００７】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ライニング層の欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができるライニング処理配管の劣化診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１のライニング処理配管の劣化診断方法は、電気絶縁性を有する高分子製のライニング層が内面に形成された金属製の配管におけるライニング層の劣化によって生じた欠陥を検出してライニング処理配管の劣化を診断するに際し、前記配管内に導電性液体を満たした状態で、該導電性液体中に配置した内部電極と配管に設けた外部電極との間に交流電圧を印加し、内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、該インピーダンスの変化によって欠陥を検出する方法である。そして、前記配管の所定位置に外部電極を固定すると共に、内部電極の位置を変化させて内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１に係る発明において、前記交流電圧の周波数は２〜１０Ｈｚであることを特徴とする。
請求項３のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記導電性液体は、静止状態又は流動状態であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１から請求項３のいずれか１項に係る発明において、予備試験の条件として、ライニング層を形成する高分子について内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記ライニング層を形成する高分子は、ポリオレフィン又はゴムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１のライニング処理配管の劣化診断方法においては、配管の所定位置に外部電極を固定すると共に、内部電極の位置を変化させて内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定する。その結果、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することができる。交流電圧に対するインピーダンスの変化は、直流電圧に対する電気抵抗の変化に比べて安定していると共に、複数箇所におけるインピーダンスの測定値からインピーダンスの最小値を容易に見い出すことができる。従って、ライニング層の欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができる。
【００１３】
請求項２のライニング処理配管の劣化診断方法では、交流電圧の周波数が２〜１０Ｈｚである。このため、ライニング層を形成する高分子の種類に拘らず、請求項１に係る発明の効果を有効に発揮することができる。
【００１４】
請求項３のライニング処理配管の劣化診断方法では、導電性液体が静止状態又は流動状態である。従って、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、導電性液体が静止状態である場合に加えて流動状態である場合にも静止状態と同様のインピーダンス変化が得られ、静止状態と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
請求項４のライニング処理配管の劣化診断方法では、ライニング層を形成する高分子について内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０である。従って、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果を、ライニング層を形成する高分子の種類に拘らず発揮することができる。
【００１６】
請求項５のライニング処理配管の劣化診断方法では、ライニング層を形成する高分子がポリオレフィン又はゴムである。そのため、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリオレフィン又はゴム製のライニング層に発生した欠陥を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように、ライニング処理配管１０は、円筒状をなす金属製の配管１１の内面に電気絶縁性を有する高分子製のライニング層１２が形成されて構成されている。該ライニング層１２は常法に従って所定厚さに形成され、金属製の配管１１の内面を保護し、錆の発生を防止している。このライニング処理配管１０は、端部のフランジ１３間がボルト１４及びナット１５により締結され、所定の長さになるように形成されている。配管１１を形成する金属としては、鋼鉄のほか、銅、アルミニウム等の導電性を有する材料が用いられる。ライニング層１２を形成する高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ブチルゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、硬質ゴム（炭素粉末により架橋したもの）等のゴムが好適に用いられる。
【００１８】
係るライニング処理配管１０内には導電性液体１６などの流体が流通するようになっている。導電性液体１６としては、硫酸水溶液、塩酸水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液などが用いられる。このライニング処理配管１０を長期間に渡って使用するとライニング層１２が劣化してピンホール１７やクラックなどの欠陥が発生する場合がある。従って、ライニング処理配管１０のライニング層１２に発生した欠陥を早期に検出し、欠陥の補修を速やかに行う必要がある。
【００１９】
そこで、本実施形態におけるライニング処理配管１０の劣化診断方法は、上記ライニング層１２の劣化によって生じた欠陥を検出してライニング処理配管１０の劣化を診断するものである。すなわち、配管１１内に導電性液体１６を満たした状態で、該導電性液体１６中の内部電極１８と配管１１に設けた外部電極１９との間に電気化学測定装置２０により交流電圧を印加し、内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンス（実数インピーダンス）を交流電圧値及び交流電流値から測定する方法である。得られたインピーダンスの変化に基づいてライニング層１２の欠陥を検出することができる。
【００２０】
この方法において、交流電圧に対するインピーダンスの変化は、直流電圧に対する電気抵抗の変化に比べて安定している上に、複数箇所におけるインピーダンスの測定値からインピーダンスの最小値を容易に見い出すことができる。この場合、一定の条件下で内部電極１８と外部電極１９との間の距離とインピーダンスとの関係が通常直線関係（比例関係）となり、Ｖ字状を示す。そのため、係るＶ字状の谷部の位置が欠陥の位置であると特定することができ、ライニング層１２に発生する欠陥の検出と該欠陥の位置を検出することができる。
【００２１】
インピーダンスの測定に当たり、外部電極１９の位置を固定し、内部電極１８の位置を変化させて両電極間のインピーダンスを測定することが必要である。係る手順を採ることにより、導電性液体１６の溶液抵抗に基づいて内部電極１８の位置が外部電極１９の位置から離れるにつれてインピーダンスが比例的に増大するのである。従って、このようなインピーダンスの変化により、外部電極１９と内部電極１８との距離を検出することが可能になる。これに対し、内部電極１８を固定し、外部電極１９を移動させた場合には、導電性の金属で形成されている配管１１の電気抵抗が導電性液体１６の溶液抵抗に比べて極めて小さいため、両電極間のインピーダンスはほとんど変化せず、外部電極１９と内部電極１８との距離をインピーダンスの変化によって検出することはできない。
【００２２】
インピーダンスの測定条件として交流電圧の周波数を２〜１０Ｈｚに設定することにより、ライニング層１２を形成する高分子の種類に拘らず、ライニング層１２の欠陥の検出及び位置の特定を行うことができる。これは、高分子の種類に拘らず、周波数に対する相関係数が最も高いためである。また、インピーダンスの測定条件として導電性液体１６が流動状態であっても静止状態と同様のインピーダンス変化が得られ、静止状態と同様の効果を得ることができる。これは、導電性液体１６を介して測定されるインピーダンスの変化が、導電性液体１６の流れによって溶液抵抗が変わらず、ほとんど影響を受けないためと考えられる。さらに、ライニング層１２を形成する高分子について内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることにより、ライニング層１２を形成する高分子に拘らず前記効果を発揮することができる。これは、交流電圧の周波数が特定の周波数すなわち２〜１０Ｈｚであればインピーダンスの変化がライニング層１２を形成する高分子の影響を受けにくいためと考えられる。
【００２３】
以上詳述した実施形態によって発揮される効果を以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態におけるライニング処理配管１０の劣化診断方法においては、配管１１の所定位置に外部電極１９を固定し、内部電極１８の位置を変化させて内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定する。得られたインピーダンスに基づいてその最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することができる。
【００２４】
このように、外部電極１９を固定し、内部電極１８の位置を変化させるという手法を採用することにより、内部電極１８と外部電極１９との間の距離の変化及びインピーダンスの変化が一定の関係（例えば直線関係）を発現することができる。この関係を利用することにより、インピーダンスの最小値を容易に見い出すことができる。従って、ライニング層１２に発生したピンホール１７などの欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができる。よって、ライニング処理配管１０の外部から欠陥の位置が把握でき、ライニング処理配管１０の点検や補修に要する労力や時間を節約することができる。
【００２５】
・ インピーダンスの測定条件として交流電圧の周波数が２〜１０Ｈｚという特定の低周波数であることにより、ライニング層１２を形成する高分子の種類に拘らず、欠陥の検出及び位置の特定に関する効果を有効に発揮することができる。
【００２６】
・ インピーダンスの測定条件として導電性液体１６が静止状態である場合に加えて流動状態である場合にも、静止状態と変わらない溶液抵抗により静止状態と同様のインピーダンス変化が得られ、静止状態と同様の効果を得ることができる。従って、ライニング処理配管１０を使用する装置の運転中でも測定を行うことができ、常時監視方法として実施することができる。
【００２７】
・ インピーダンスの測定条件として、ライニング層１２を形成する高分子について内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることにより、ライニング層１２を形成する高分子に拘らず前記の効果を発揮することができる。
【００２８】
・ ライニング層１２を形成する高分子がポリオレフィン又はゴムであることにより、ポリオレフィン又はゴム製のライニング層１２に発生した欠陥を容易に検出することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、参考例、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はそれら実施例の範囲に限定されるものではない。
（参考例１）
この参考例１では予備試験を行った。ライニング処理配管１０として、内面に電気絶縁性を有する高分子によるライニング層１２を形成し、かつ欠陥としてのピンホール１７を設けた鋼鉄製の配管１１（内径３２ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を用意した。図２に示すように、残りの配管１１としてガラス管２１を使用し、全長２４００ｍｍの模擬配管２２を作製した。ガラス管２１は、長さ２００ｍｍの直管２１ａに長さ４００ｍｍの直管２１ｂを接続し、その直管２１ｂに長さ２００ｍｍの半円管２１ｃを接続した。さらに、長さ４００ｍｍの直管２１ｄ、長さ２００ｍｍの半円管２１ｅ、長さ４００ｍｍの直管２１ｆ、長さ２００ｍｍの半円管２１ｇ及び長さ４００ｍｍの直管２１ｈを接続し、ガラス管２１が蛇行して延びるように構成した。
【００３０】
ライニング層１２を形成する高分子としては、ポリエチレンを用いた。ピンホール１７の直径は、３．２ｍｍとした。ライニング処理配管１０の内部に導電性液体１６として２０質量％の硫酸水溶液を満たした。ピンホール１７を形成したライニング処理配管１０の部分に外部電極１９を設けると共に、硫酸水溶液中に内部電極１８を移動可能に設けた。
【００３１】
そして、内部電極１８と外部電極１９との間に電気化学測定装置２０を接続し、該電気化学測定装置２０により所定周波数の交流電圧を印加し、内部電極１８と外部電極１９との間の電圧値及び電流値からインピーダンスを測定し、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの値の関係をグラフにプロットした。交流電圧の周波数は、０．０５、０．１、０．５、１、２、１０及び２０Ｈｚとした。それらの結果を図３及び図４に示した。
【００３２】
図３及び図４に示した結果より、予備試験の条件として交流電圧の周波数が特に２〜１０Ｈｚの場合に、内部電極１８と外部電極１９との距離が長くなるに従ってインピーダンスが大きくなる直線関係（比例関係）が得られた。従って、この直線関係に基づいて、内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスの測定値から欠陥の位置を特定できることが判明した。
（参考例２）
参考例２においても予備試験を実施した。前記参考例１において、ライニング層１２を形成する高分子としてポリエチレンのほかに、ブチルゴム及び硬質ゴムの場合について内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定した。そして、予備試験の条件として、各高分子につき内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係として得られる直線の傾きを実施例１と同様にして求め、その一致率（直線の傾きの比）を相関係数として算出した。その相関係数（−）と交流電圧の周波数（Ｈｚ）との関係をグラフにプロットした結果を図５に示した。
【００３３】
図５に示したように、周波数が１０Ｈｚの場合に最も相関係数の高い結果が得られ、周波数が２Ｈｚの場合にも相関係数の良好な結果が得られた。従って、相関係数は０．８〜１．０であることが好ましい。そのため、周波数が特に２〜１０Ｈｚの範囲であれば、ライニング層１２の欠陥の検出及び欠陥位置の検出をライニング層１２を形成する高分子の種類に拘らず容易にできることが明らかになった。
（参考例３）
この参考例３では、さらに予備試験の条件について検討した。図６に示すように、参考例１（図２）において、長さ４００ｍｍの直管２１ｈの端部に長さ２００ｍｍの半円管２１ｉを接続し、その半円管２１ｉの端部に長さ４００ｍｍの直管２１ｊを接続した。さらに、ライニング処理配管１０の端部と直管２１ｊの端部との間に循環配管２３を連結し、該循環配管２３の途中にポンプ２４を接続し、導電性液体１６としての塩化ナトリウム水溶液を強制循環させた。予備試験の条件として塩化ナトリウム水溶液の流動速度を０、２．５及び５．０Ｌ／ｍｉｎに設定した。ライニング層１２を形成する高分子として、硬質ゴムに代えてブチルゴムを使用した。また、ピンホール１７の直径を３．２ｍｍに代えて１．０ｍｍに設定した。そして、電気化学測定装置２０により周波数１０Ｈｚの交流電圧を内部電極１８と外部電極１９との間に印加した。この場合、内部電極１８の位置を順に移動させ、内部電極１８と外部電極１９との距離を３００〜３０００ｍｍまで変化させてインピーダンスを測定した。その結果を図７に示すようにプロットした。
【００３４】
図７に示したように、塩化ナトリウム水溶液の流動速度が速くなると、距離とインピーダンスとの関係を示す直線の傾きが若干小さくなる傾向にあるが、導電性液体１６が流動している場合でも静止している場合と同様にピンホール１７の有無及び位置の検出を行うことができることが明らかになった。
（実施例１）
まず、予備試験を行った。すなわち、図８に示すように、長さ１０００ｍｍの３本の鋼鉄製の配管１１を用いたライニング処理配管１０（第１ライニング処理配管１０ａ、第２ライニング処理配管１０ｂ及び第３ライニング処理配管１０ｃ）を接続して試験を行った。導電性液体１６としては、硫酸水溶液に代えて３質量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液を使用した。欠陥としてのピンホール１７を第１ライニング処理配管１０ａの基端部（図８の左端部）に直径１ｍｍの大きさで形成した。また、外部電極１９を第１ライニング処理配管１０ａの基端部に設けると共に、内部電極１８を第１ライニング処理配管１０ａと第２ライニング処理配管１０ｂとの接続部における塩化ナトリウム水溶液中に設けた。
【００３５】
そして、電気化学測定装置２０により周波数１０Ｈｚの交流電圧を内部電極１８と外部電極１９との間に印加し、インピーダンスを測定した。さらに、内部電極１８を第２ライニング処理配管１０ｂと第３ライニング処理配管１０ｃとの接続部における塩化ナトリウム水溶液中に移動させ、その後内部電極１８を第３ライニング処理配管１０ｃの先端部における塩化ナトリウム水溶液中に移動させた。その結果、インピーダンスの変化は、ピンホール１７からの距離に比例してインピーダンスが大きくなるように変化することを確認することができた。
【００３６】
次に、実施例１として実際のライニング処理配管１０を想定してピンホール１７の位置の特定を試みた。ピンホール１７を第１ライニング処理配管１０ａの先端部（第１ライニング処理配管１０ａと第２ライニング処理配管１０ｂとの接続部）に設けると共に、外部電極１９を第１ライニング処理配管１０ａの基端部（図８の左端部）に設けた。さらに、内部電極１８を第１ライニング処理配管１０ａの先端部（二点鎖線で示すピンホール１７の位置）、第２ライニング処理配管１０ｂと第３ライニング処理配管１０ｃとの接続部、及び第３ライニング処理配管１０ｃの先端部における塩化ナトリウム水溶液中に移動させてインピーダンスを測定した。すなわち、電気化学測定装置２０により周波数１０Ｈｚの交流電圧を内部電極１８と外部電極１９との間に印加してインピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図９に示すようにプロットした（図９の□印）。
【００３７】
この図９に示したように、インピーダンスの変化は内部電極１８と外部電極１９との距離が１０００ｍｍに近くなるほど、すなわちピンホール１７に近くなるほどインピーダンスが小さくなり、そこからさらに離れるほどインピーダンスが比例的に大きくなるＶ字状を示す結果が得られた。このＶ字状の谷部でインピーダンスが最小値となり、その位置がピンホール１７の存在する位置であることを特定することができた。
（実施例２）
この実施例２では、実施例１において交流電圧の周波数を２Ｈｚに変更し、その他は実施例１と同様の条件で実施し、インピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図９に示すようにプロットした（図９の△印）。
【００３８】
図９に示したように、実施例２では実施例１と同様にインピーダンスの変化は内部電極１８と外部電極１９との距離が１０００ｍｍに近くなるほどインピーダンスが小さくなり、そこからさらに離れるほどインピーダンスが比例的に大きくなるＶ字状を示したが、実施例１に比べて直線の傾斜が若干緩やかであった。このＶ字状の谷部でインピーダンスが最小値となり、その位置がピンホール１７の存在する位置であることを特定することができた。
（実施例３）
実施例３では、実施例１において導電性液体１６として３質量％の塩化ナトリウム水溶液に代えて２０質量％の硫酸水溶液を用いた他は実施例１と同様の条件で実施し、インピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図９に示すようにプロットした（図９の○印）。
【００３９】
図９に示したように、実施例３では実施例１とほぼ同様にインピーダンスの変化は内部電極１８と外部電極１９との距離が１０００ｍｍに近くなるほどインピーダンスが小さくなり、そこからさらに離れるほどインピーダンスが比例的に大きくなるＶ字状を示した。このＶ字状の谷部でインピーダンスが最小値となり、その位置がピンホール１７の存在する位置であることを特定することができた。
（比較例１）
前記参考例１において、ライニング層１２を形成する高分子として、ポリエチレンに代えて硬質ゴムを用いると共に、内部電極１８と外部電極１９との間に直流電圧を印加して電気抵抗（Ω）を測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離（ｍｍ）及び電気抵抗（Ω）との関係を図１０に示すようにプロットした。
【００４０】
この図１０に見られるように、内部電極１８と外部電極１９との各距離に対して４．６〜４．７５ｋΩの電気抵抗を示したことから、ピンホール１７による電気的導通を確認することができ、ピンホール１７の有無を検出できることが判った。しかしながら、内部電極１８と外部電極１９との距離に対して電気抵抗が一定しなかったことから、ピンホール１７の位置を検出することはできないことが判明した。
（比較例２）
前記実施例１において、内部電極１８を第１ライニング処理配管１０ａの基端部の塩化ナトリウム水溶液中に固定した。一方、外部電極１９を第１ライニング処理配管１０ａと第２ライニング処理配管１０ｂとの接続部、第２ライニング処理配管１０ｂと第３ライニング処理配管１０ｃとの接続部、さらに第３ライニング処理配管１０ｃの先端部へと移動させて、インピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図１１に示すようにプロットした。
【００４１】
この図１１に示した結果から、内部電極１８と外部電極１９との距離が変化してもインピーダンスはほとんど変化せず、両者間には一定の関係が得られなかった。これは、塩化ナトリウム水溶液の溶液の電気抵抗に比べて鋼鉄製の配管１１の電気抵抗が小さいため、内部電極１８と外部電極１９との距離が変化してもインピーダンスがほとんど変化しなかったものと考えられる。従って、内部電極１８を固定し、外部電極１９の位置を変化させる方法では、ピンホール１７の位置を特定できないことが明らかになった。
【００４２】
なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きができるだけ大きくなるように、例えば導電性液体１６の種類、濃度、交流電圧の周波数などを設定することが望ましい。この場合、欠陥の検出精度を高めることができる。
【００４３】
・ 前記インピーダンスの測定に加えて、内部電極１８と外部電極１９との間のキャパシタンス（静電容量）を測定し、その値に基づいてライニング層１２の欠陥を検出するように構成し、欠陥の検出精度を向上させるようにすることも可能である。
【００４４】
・ 内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係が、二次曲線などの関係であってもよく、インピーダンスの最小値を示す箇所を求めることができる。
・ 導電性液体１６としては、実際のライニング処理配管１０に使用されている液体を、欠陥を検出する際に別の導電性を有する液体に置換して行うこともできる。
【００４５】
・ ライニング処理配管１０の劣化診断方法を、火力発電所以外の化学プラント装置、水処理装置などにおいて適用することもできる。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４６】
・ 前記内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線はＶ字状を示すことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。このように構成した場合、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加えて、インピーダンスの最小値を簡単に見出すことができ、欠陥の検出を容易に行うことができる。
【００４７】
・ 前記欠陥はピンホールであって、その孔径は０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。このように構成した場合、ピンホールについて請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を有効に発揮させることができる。
【００４８】
・ 前記インピーダンスを測定するための導電性液体は、無機酸の水溶液であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。このように構成した場合、無機酸の水溶液が良好な導電性を発現でき、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図２】参考例１におけるライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図３】参考例１において、交流電圧の周波数を変化させた場合の内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図４】参考例１において、交流電圧の周波数を変化させた場合の内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図５】参考例２において、ライニング層を形成する高分子の種類を変えた場合の交流電圧の周波数と相関係数との関係を示すグラフ。
【図６】参考例３におけるライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図７】参考例３において、導電性液体の流動速度を変化させた場合の内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図８】実施例１におけるライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図９】実施例１における内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図１０】比較例１における内部電極と外部電極との距離及び電気抵抗の関係を示すグラフ。
【図１１】比較例２における内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ライニング処理配管、１１…配管、１２…ライニング層、１６…導電性液体、１７…欠陥としてのピンホール、１８…内部電極、１９…外部電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば火力発電所において硫酸水溶液や塩酸水溶液等を送液するためのライニング処理配管に生じたピンホールなどの欠陥を検出するためのライニング処理配管の劣化診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属製の配管内に硫酸水溶液、塩酸水溶液などの液体を流通させると、配管内面にその液体が常に接触していることによって配管内面に腐食が発生するため、配管内面に樹脂やゴムなどのライニング材が被覆されたライニング処理配管が用いられる。しかしながら、このライニング処理配管においても、配管内に硫酸水溶液、塩酸水溶液などの液体を長期間に渡って流通させると、配管内面のライニング材にクラックやピンホールなどの欠陥が発生する場合がある。そのような欠陥の有無を検出する方法として、配管を取り外す（抜管する）ことなく行う方法が知られている。
【０００３】
具体的には、内壁面にライニングを施した金属体内に導電性液体を封入し、その導電性液体に接触する電極と、金属体に接触する電極との間に直流電圧を印加し、電極間の導電又は不導通を検知する樹脂ライニング部欠陥検出方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この検出方法によれば、抜管を伴うことなく簡易に検出を行うことができると共に、配管の腐食を未然に防止することができる。
【０００４】
ところが、この特許文献１に記載されている樹脂ライニング部欠陥検出方法では、導電性液体に接触する電極と金属体に接触する電極との間に電圧を印加して両電極間が導通するか否かによりライニング部（ライニング層）の欠陥を検出することから、係る欠陥の有無を検出できるに過ぎなかった。しかも、欠陥の検出には直流電圧が用いられることから、検出される電流の安定性に欠け、精度の良い検出を行うことが難しいという問題があった。
【０００５】
そこで、ライニング層の欠陥を交流インピーダンス法で測定するライニング材測定セルが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。すなわち、係る測定セルは、高分子ゲルが収容された容器と、該ゲル内に浸漬された電極と、高分子ゲルを容器内に密封するように取付けられたイオン透過膜と、該イオン透過膜をライニング材に押圧する押圧手段とを備えたものである。このライニング材測定セルを用いることにより、液中環境下でのライニング材の劣化診断が可能になる。
【特許文献１】特開昭５６−１６３４４６号公報（第１頁及び第２頁）
【特許文献２】特開２００３−２８８２１号公報（第２〜４頁及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載のライニング材測定セルを用いてライニング材の劣化診断を行うことによって液中でのライニング材の劣化診断、さらには母材の腐食診断を行うことはできるが、ピンホールなどの欠陥がどの位置に存在するかを特定する方法については記載されていない。ライニング層に欠陥が存在するだけではなく、その欠陥がどこに位置しているかを特定することは欠陥を補修する上で極めて重要である。
【０００７】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、ライニング層の欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができるライニング処理配管の劣化診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１のライニング処理配管の劣化診断方法は、電気絶縁性を有する高分子製のライニング層が内面に形成された金属製の配管におけるライニング層の劣化によって生じた欠陥を検出してライニング処理配管の劣化を診断するに際し、前記配管内に導電性液体を満たした状態で、該導電性液体中に配置した内部電極と配管に設けた外部電極との間に交流電圧を印加し、内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、該インピーダンスの変化によって欠陥を検出する方法である。そして、前記配管の所定位置に外部電極を固定すると共に、内部電極の位置を変化させて内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することを特徴とする。
【０００９】
請求項２のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１に係る発明において、前記交流電圧の周波数は２〜１０Ｈｚであることを特徴とする。
請求項３のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記導電性液体は、静止状態又は流動状態であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１から請求項３のいずれか１項に係る発明において、予備試験の条件として、ライニング層を形成する高分子について内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５のライニング処理配管の劣化診断方法は、請求項１から請求項４のいずれか１項に係る発明において、前記ライニング層を形成する高分子は、ポリオレフィン又はゴムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１のライニング処理配管の劣化診断方法においては、配管の所定位置に外部電極を固定すると共に、内部電極の位置を変化させて内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定する。その結果、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することができる。交流電圧に対するインピーダンスの変化は、直流電圧に対する電気抵抗の変化に比べて安定していると共に、複数箇所におけるインピーダンスの測定値からインピーダンスの最小値を容易に見い出すことができる。従って、ライニング層の欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができる。
【００１３】
請求項２のライニング処理配管の劣化診断方法では、交流電圧の周波数が２〜１０Ｈｚである。このため、ライニング層を形成する高分子の種類に拘らず、請求項１に係る発明の効果を有効に発揮することができる。
【００１４】
請求項３のライニング処理配管の劣化診断方法では、導電性液体が静止状態又は流動状態である。従って、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、導電性液体が静止状態である場合に加えて流動状態である場合にも静止状態と同様のインピーダンス変化が得られ、静止状態と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
請求項４のライニング処理配管の劣化診断方法では、ライニング層を形成する高分子について内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０である。従って、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果を、ライニング層を形成する高分子の種類に拘らず発揮することができる。
【００１６】
請求項５のライニング処理配管の劣化診断方法では、ライニング層を形成する高分子がポリオレフィン又はゴムである。そのため、請求項１から請求項４のいずれかに係る発明の効果に加えて、ポリオレフィン又はゴム製のライニング層に発生した欠陥を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
図１に示すように、ライニング処理配管１０は、円筒状をなす金属製の配管１１の内面に電気絶縁性を有する高分子製のライニング層１２が形成されて構成されている。該ライニング層１２は常法に従って所定厚さに形成され、金属製の配管１１の内面を保護し、錆の発生を防止している。このライニング処理配管１０は、端部のフランジ１３間がボルト１４及びナット１５により締結され、所定の長さになるように形成されている。配管１１を形成する金属としては、鋼鉄のほか、銅、アルミニウム等の導電性を有する材料が用いられる。ライニング層１２を形成する高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ブチルゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、硬質ゴム（炭素粉末により架橋したもの）等のゴムが好適に用いられる。
【００１８】
係るライニング処理配管１０内には導電性液体１６などの流体が流通するようになっている。導電性液体１６としては、硫酸水溶液、塩酸水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液などが用いられる。このライニング処理配管１０を長期間に渡って使用するとライニング層１２が劣化してピンホール１７やクラックなどの欠陥が発生する場合がある。従って、ライニング処理配管１０のライニング層１２に発生した欠陥を早期に検出し、欠陥の補修を速やかに行う必要がある。
【００１９】
そこで、本実施形態におけるライニング処理配管１０の劣化診断方法は、上記ライニング層１２の劣化によって生じた欠陥を検出してライニング処理配管１０の劣化を診断するものである。すなわち、配管１１内に導電性液体１６を満たした状態で、該導電性液体１６中の内部電極１８と配管１１に設けた外部電極１９との間に電気化学測定装置２０により交流電圧を印加し、内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンス（実数インピーダンス）を交流電圧値及び交流電流値から測定する方法である。得られたインピーダンスの変化に基づいてライニング層１２の欠陥を検出することができる。
【００２０】
この方法において、交流電圧に対するインピーダンスの変化は、直流電圧に対する電気抵抗の変化に比べて安定している上に、複数箇所におけるインピーダンスの測定値からインピーダンスの最小値を容易に見い出すことができる。この場合、一定の条件下で内部電極１８と外部電極１９との間の距離とインピーダンスとの関係が通常直線関係（比例関係）となり、Ｖ字状を示す。そのため、係るＶ字状の谷部の位置が欠陥の位置であると特定することができ、ライニング層１２に発生する欠陥の検出と該欠陥の位置を検出することができる。
【００２１】
インピーダンスの測定に当たり、外部電極１９の位置を固定し、内部電極１８の位置を変化させて両電極間のインピーダンスを測定することが必要である。係る手順を採ることにより、導電性液体１６の溶液抵抗に基づいて内部電極１８の位置が外部電極１９の位置から離れるにつれてインピーダンスが比例的に増大するのである。従って、このようなインピーダンスの変化により、外部電極１９と内部電極１８との距離を検出することが可能になる。これに対し、内部電極１８を固定し、外部電極１９を移動させた場合には、導電性の金属で形成されている配管１１の電気抵抗が導電性液体１６の溶液抵抗に比べて極めて小さいため、両電極間のインピーダンスはほとんど変化せず、外部電極１９と内部電極１８との距離をインピーダンスの変化によって検出することはできない。
【００２２】
インピーダンスの測定条件として交流電圧の周波数を２〜１０Ｈｚに設定することにより、ライニング層１２を形成する高分子の種類に拘らず、ライニング層１２の欠陥の検出及び位置の特定を行うことができる。これは、高分子の種類に拘らず、周波数に対する相関係数が最も高いためである。また、インピーダンスの測定条件として導電性液体１６が流動状態であっても静止状態と同様のインピーダンス変化が得られ、静止状態と同様の効果を得ることができる。これは、導電性液体１６を介して測定されるインピーダンスの変化が、導電性液体１６の流れによって溶液抵抗が変わらず、ほとんど影響を受けないためと考えられる。さらに、ライニング層１２を形成する高分子について内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることにより、ライニング層１２を形成する高分子に拘らず前記効果を発揮することができる。これは、交流電圧の周波数が特定の周波数すなわち２〜１０Ｈｚであればインピーダンスの変化がライニング層１２を形成する高分子の影響を受けにくいためと考えられる。
【００２３】
以上詳述した実施形態によって発揮される効果を以下にまとめて記載する。
・ 本実施形態におけるライニング処理配管１０の劣化診断方法においては、配管１１の所定位置に外部電極１９を固定し、内部電極１８の位置を変化させて内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定する。得られたインピーダンスに基づいてその最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することができる。
【００２４】
このように、外部電極１９を固定し、内部電極１８の位置を変化させるという手法を採用することにより、内部電極１８と外部電極１９との間の距離の変化及びインピーダンスの変化が一定の関係（例えば直線関係）を発現することができる。この関係を利用することにより、インピーダンスの最小値を容易に見い出すことができる。従って、ライニング層１２に発生したピンホール１７などの欠陥を精度良く検出することができると共に、欠陥の位置を容易に検出することができる。よって、ライニング処理配管１０の外部から欠陥の位置が把握でき、ライニング処理配管１０の点検や補修に要する労力や時間を節約することができる。
【００２５】
・ インピーダンスの測定条件として交流電圧の周波数が２〜１０Ｈｚという特定の低周波数であることにより、ライニング層１２を形成する高分子の種類に拘らず、欠陥の検出及び位置の特定に関する効果を有効に発揮することができる。
【００２６】
・ インピーダンスの測定条件として導電性液体１６が静止状態である場合に加えて流動状態である場合にも、静止状態と変わらない溶液抵抗により静止状態と同様のインピーダンス変化が得られ、静止状態と同様の効果を得ることができる。従って、ライニング処理配管１０を使用する装置の運転中でも測定を行うことができ、常時監視方法として実施することができる。
【００２７】
・ インピーダンスの測定条件として、ライニング層１２を形成する高分子について内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることにより、ライニング層１２を形成する高分子に拘らず前記の効果を発揮することができる。
【００２８】
・ ライニング層１２を形成する高分子がポリオレフィン又はゴムであることにより、ポリオレフィン又はゴム製のライニング層１２に発生した欠陥を容易に検出することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、参考例、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はそれら実施例の範囲に限定されるものではない。
（参考例１）
この参考例１では予備試験を行った。ライニング処理配管１０として、内面に電気絶縁性を有する高分子によるライニング層１２を形成し、かつ欠陥としてのピンホール１７を設けた鋼鉄製の配管１１（内径３２ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を用意した。図２に示すように、残りの配管１１としてガラス管２１を使用し、全長２４００ｍｍの模擬配管２２を作製した。ガラス管２１は、長さ２００ｍｍの直管２１ａに長さ４００ｍｍの直管２１ｂを接続し、その直管２１ｂに長さ２００ｍｍの半円管２１ｃを接続した。さらに、長さ４００ｍｍの直管２１ｄ、長さ２００ｍｍの半円管２１ｅ、長さ４００ｍｍの直管２１ｆ、長さ２００ｍｍの半円管２１ｇ及び長さ４００ｍｍの直管２１ｈを接続し、ガラス管２１が蛇行して延びるように構成した。
【００３０】
ライニング層１２を形成する高分子としては、ポリエチレンを用いた。ピンホール１７の直径は、３．２ｍｍとした。ライニング処理配管１０の内部に導電性液体１６として２０質量％の硫酸水溶液を満たした。ピンホール１７を形成したライニング処理配管１０の部分に外部電極１９を設けると共に、硫酸水溶液中に内部電極１８を移動可能に設けた。
【００３１】
そして、内部電極１８と外部電極１９との間に電気化学測定装置２０を接続し、該電気化学測定装置２０により所定周波数の交流電圧を印加し、内部電極１８と外部電極１９との間の電圧値及び電流値からインピーダンスを測定し、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの値の関係をグラフにプロットした。交流電圧の周波数は、０．０５、０．１、０．５、１、２、１０及び２０Ｈｚとした。それらの結果を図３及び図４に示した。
【００３２】
図３及び図４に示した結果より、予備試験の条件として交流電圧の周波数が特に２〜１０Ｈｚの場合に、内部電極１８と外部電極１９との距離が長くなるに従ってインピーダンスが大きくなる直線関係（比例関係）が得られた。従って、この直線関係に基づいて、内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスの測定値から欠陥の位置を特定できることが判明した。
（参考例２）
参考例２においても予備試験を実施した。前記参考例１において、ライニング層１２を形成する高分子としてポリエチレンのほかに、ブチルゴム及び硬質ゴムの場合について内部電極１８と外部電極１９との間のインピーダンスを測定した。そして、予備試験の条件として、各高分子につき内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係として得られる直線の傾きを実施例１と同様にして求め、その一致率（直線の傾きの比）を相関係数として算出した。その相関係数（−）と交流電圧の周波数（Ｈｚ）との関係をグラフにプロットした結果を図５に示した。
【００３３】
図５に示したように、周波数が１０Ｈｚの場合に最も相関係数の高い結果が得られ、周波数が２Ｈｚの場合にも相関係数の良好な結果が得られた。従って、相関係数は０．８〜１．０であることが好ましい。そのため、周波数が特に２〜１０Ｈｚの範囲であれば、ライニング層１２の欠陥の検出及び欠陥位置の検出をライニング層１２を形成する高分子の種類に拘らず容易にできることが明らかになった。
（参考例３）
この参考例３では、さらに予備試験の条件について検討した。図６に示すように、参考例１（図２）において、長さ４００ｍｍの直管２１ｈの端部に長さ２００ｍｍの半円管２１ｉを接続し、その半円管２１ｉの端部に長さ４００ｍｍの直管２１ｊを接続した。さらに、ライニング処理配管１０の端部と直管２１ｊの端部との間に循環配管２３を連結し、該循環配管２３の途中にポンプ２４を接続し、導電性液体１６としての塩化ナトリウム水溶液を強制循環させた。予備試験の条件として塩化ナトリウム水溶液の流動速度を０、２．５及び５．０Ｌ／ｍｉｎに設定した。ライニング層１２を形成する高分子として、硬質ゴムに代えてブチルゴムを使用した。また、ピンホール１７の直径を３．２ｍｍに代えて１．０ｍｍに設定した。そして、電気化学測定装置２０により周波数１０Ｈｚの交流電圧を内部電極１８と外部電極１９との間に印加した。この場合、内部電極１８の位置を順に移動させ、内部電極１８と外部電極１９との距離を３００〜３０００ｍｍまで変化させてインピーダンスを測定した。その結果を図７に示すようにプロットした。
【００３４】
図７に示したように、塩化ナトリウム水溶液の流動速度が速くなると、距離とインピーダンスとの関係を示す直線の傾きが若干小さくなる傾向にあるが、導電性液体１６が流動している場合でも静止している場合と同様にピンホール１７の有無及び位置の検出を行うことができることが明らかになった。
（実施例１）
まず、予備試験を行った。すなわち、図８に示すように、長さ１０００ｍｍの３本の鋼鉄製の配管１１を用いたライニング処理配管１０（第１ライニング処理配管１０ａ、第２ライニング処理配管１０ｂ及び第３ライニング処理配管１０ｃ）を接続して試験を行った。導電性液体１６としては、硫酸水溶液に代えて３質量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液を使用した。欠陥としてのピンホール１７を第１ライニング処理配管１０ａの基端部（図８の左端部）に直径１ｍｍの大きさで形成した。また、外部電極１９を第１ライニング処理配管１０ａの基端部に設けると共に、内部電極１８を第１ライニング処理配管１０ａと第２ライニング処理配管１０ｂとの接続部における塩化ナトリウム水溶液中に設けた。
【００３５】
そして、電気化学測定装置２０により周波数１０Ｈｚの交流電圧を内部電極１８と外部電極１９との間に印加し、インピーダンスを測定した。さらに、内部電極１８を第２ライニング処理配管１０ｂと第３ライニング処理配管１０ｃとの接続部における塩化ナトリウム水溶液中に移動させ、その後内部電極１８を第３ライニング処理配管１０ｃの先端部における塩化ナトリウム水溶液中に移動させた。その結果、インピーダンスの変化は、ピンホール１７からの距離に比例してインピーダンスが大きくなるように変化することを確認することができた。
【００３６】
次に、実施例１として実際のライニング処理配管１０を想定してピンホール１７の位置の特定を試みた。ピンホール１７を第１ライニング処理配管１０ａの先端部（第１ライニング処理配管１０ａと第２ライニング処理配管１０ｂとの接続部）に設けると共に、外部電極１９を第１ライニング処理配管１０ａの基端部（図８の左端部）に設けた。さらに、内部電極１８を第１ライニング処理配管１０ａの先端部（二点鎖線で示すピンホール１７の位置）、第２ライニング処理配管１０ｂと第３ライニング処理配管１０ｃとの接続部、及び第３ライニング処理配管１０ｃの先端部における塩化ナトリウム水溶液中に移動させてインピーダンスを測定した。すなわち、電気化学測定装置２０により周波数１０Ｈｚの交流電圧を内部電極１８と外部電極１９との間に印加してインピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図９に示すようにプロットした（図９の□印）。
【００３７】
この図９に示したように、インピーダンスの変化は内部電極１８と外部電極１９との距離が１０００ｍｍに近くなるほど、すなわちピンホール１７に近くなるほどインピーダンスが小さくなり、そこからさらに離れるほどインピーダンスが比例的に大きくなるＶ字状を示す結果が得られた。このＶ字状の谷部でインピーダンスが最小値となり、その位置がピンホール１７の存在する位置であることを特定することができた。
（実施例２）
この実施例２では、実施例１において交流電圧の周波数を２Ｈｚに変更し、その他は実施例１と同様の条件で実施し、インピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図９に示すようにプロットした（図９の△印）。
【００３８】
図９に示したように、実施例２では実施例１と同様にインピーダンスの変化は内部電極１８と外部電極１９との距離が１０００ｍｍに近くなるほどインピーダンスが小さくなり、そこからさらに離れるほどインピーダンスが比例的に大きくなるＶ字状を示したが、実施例１に比べて直線の傾斜が若干緩やかであった。このＶ字状の谷部でインピーダンスが最小値となり、その位置がピンホール１７の存在する位置であることを特定することができた。
（実施例３）
実施例３では、実施例１において導電性液体１６として３質量％の塩化ナトリウム水溶液に代えて２０質量％の硫酸水溶液を用いた他は実施例１と同様の条件で実施し、インピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図９に示すようにプロットした（図９の○印）。
【００３９】
図９に示したように、実施例３では実施例１とほぼ同様にインピーダンスの変化は内部電極１８と外部電極１９との距離が１０００ｍｍに近くなるほどインピーダンスが小さくなり、そこからさらに離れるほどインピーダンスが比例的に大きくなるＶ字状を示した。このＶ字状の谷部でインピーダンスが最小値となり、その位置がピンホール１７の存在する位置であることを特定することができた。
（比較例１）
前記参考例１において、ライニング層１２を形成する高分子として、ポリエチレンに代えて硬質ゴムを用いると共に、内部電極１８と外部電極１９との間に直流電圧を印加して電気抵抗（Ω）を測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離（ｍｍ）及び電気抵抗（Ω）との関係を図１０に示すようにプロットした。
【００４０】
この図１０に見られるように、内部電極１８と外部電極１９との各距離に対して４．６〜４．７５ｋΩの電気抵抗を示したことから、ピンホール１７による電気的導通を確認することができ、ピンホール１７の有無を検出できることが判った。しかしながら、内部電極１８と外部電極１９との距離に対して電気抵抗が一定しなかったことから、ピンホール１７の位置を検出することはできないことが判明した。
（比較例２）
前記実施例１において、内部電極１８を第１ライニング処理配管１０ａの基端部の塩化ナトリウム水溶液中に固定した。一方、外部電極１９を第１ライニング処理配管１０ａと第２ライニング処理配管１０ｂとの接続部、第２ライニング処理配管１０ｂと第３ライニング処理配管１０ｃとの接続部、さらに第３ライニング処理配管１０ｃの先端部へと移動させて、インピーダンスを測定した。そして、内部電極１８と外部電極１９との距離及びインピーダンスの関係を図１１に示すようにプロットした。
【００４１】
この図１１に示した結果から、内部電極１８と外部電極１９との距離が変化してもインピーダンスはほとんど変化せず、両者間には一定の関係が得られなかった。これは、塩化ナトリウム水溶液の溶液の電気抵抗に比べて鋼鉄製の配管１１の電気抵抗が小さいため、内部電極１８と外部電極１９との距離が変化してもインピーダンスがほとんど変化しなかったものと考えられる。従って、内部電極１８を固定し、外部電極１９の位置を変化させる方法では、ピンホール１７の位置を特定できないことが明らかになった。
【００４２】
なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きができるだけ大きくなるように、例えば導電性液体１６の種類、濃度、交流電圧の周波数などを設定することが望ましい。この場合、欠陥の検出精度を高めることができる。
【００４３】
・ 前記インピーダンスの測定に加えて、内部電極１８と外部電極１９との間のキャパシタンス（静電容量）を測定し、その値に基づいてライニング層１２の欠陥を検出するように構成し、欠陥の検出精度を向上させるようにすることも可能である。
【００４４】
・ 内部電極１８と外部電極１９との間の距離及びインピーダンスの関係が、二次曲線などの関係であってもよく、インピーダンスの最小値を示す箇所を求めることができる。
・ 導電性液体１６としては、実際のライニング処理配管１０に使用されている液体を、欠陥を検出する際に別の導電性を有する液体に置換して行うこともできる。
【００４５】
・ ライニング処理配管１０の劣化診断方法を、火力発電所以外の化学プラント装置、水処理装置などにおいて適用することもできる。
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００４６】
・ 前記内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線はＶ字状を示すことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。このように構成した場合、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果に加えて、インピーダンスの最小値を簡単に見出すことができ、欠陥の検出を容易に行うことができる。
【００４７】
・ 前記欠陥はピンホールであって、その孔径は０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。このように構成した場合、ピンホールについて請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を有効に発揮させることができる。
【００４８】
・ 前記インピーダンスを測定するための導電性液体は、無機酸の水溶液であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。このように構成した場合、無機酸の水溶液が良好な導電性を発現でき、請求項１から請求項５のいずれかに係る発明の効果を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図２】参考例１におけるライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図３】参考例１において、交流電圧の周波数を変化させた場合の内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図４】参考例１において、交流電圧の周波数を変化させた場合の内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図５】参考例２において、ライニング層を形成する高分子の種類を変えた場合の交流電圧の周波数と相関係数との関係を示すグラフ。
【図６】参考例３におけるライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図７】参考例３において、導電性液体の流動速度を変化させた場合の内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図８】実施例１におけるライニング処理配管の劣化診断方法を実施する装置を模式的に示す概略説明図。
【図９】実施例１における内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【図１０】比較例１における内部電極と外部電極との距離及び電気抵抗の関係を示すグラフ。
【図１１】比較例２における内部電極と外部電極との距離及びインピーダンスの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ライニング処理配管、１１…配管、１２…ライニング層、１６…導電性液体、１７…欠陥としてのピンホール、１８…内部電極、１９…外部電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する高分子製のライニング層が内面に形成された金属製の配管におけるライニング層の劣化によって生じた欠陥を検出してライニング処理配管の劣化を診断するに際し、前記配管内に導電性液体を満たした状態で、該導電性液体中に配置した内部電極と配管に設けた外部電極との間に交流電圧を印加し、内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、該インピーダンスの変化によって欠陥を検出する方法であって、
前記配管の所定位置に外部電極を固定すると共に、内部電極の位置を変化させて内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することを特徴とするライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項２】
前記交流電圧の周波数は２〜１０Ｈｚであることを特徴とする請求項１に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項３】
前記導電性液体は、静止状態又は流動状態であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項４】
前記ライニング層を形成する高分子について内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項５】
前記ライニング層を形成する高分子は、ポリオレフィン又はゴムであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項１】
電気絶縁性を有する高分子製のライニング層が内面に形成された金属製の配管におけるライニング層の劣化によって生じた欠陥を検出してライニング処理配管の劣化を診断するに際し、前記配管内に導電性液体を満たした状態で、該導電性液体中に配置した内部電極と配管に設けた外部電極との間に交流電圧を印加し、内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、該インピーダンスの変化によって欠陥を検出する方法であって、
前記配管の所定位置に外部電極を固定すると共に、内部電極の位置を変化させて内部電極と外部電極との間のインピーダンスを測定し、得られたインピーダンスに基づいてインピーダンスの最小値を示す箇所を求め、該箇所が欠陥の位置であると特定することを特徴とするライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項２】
前記交流電圧の周波数は２〜１０Ｈｚであることを特徴とする請求項１に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項３】
前記導電性液体は、静止状態又は流動状態であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項４】
前記ライニング層を形成する高分子について内部電極と外部電極との間の距離及びインピーダンスの関係を示す直線の傾きの一致率を表す相関係数が０．８〜１．０であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【請求項５】
前記ライニング層を形成する高分子は、ポリオレフィン又はゴムであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のライニング処理配管の劣化診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１５６８１９（Ｐ２００９−１５６８１９Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３８１９３（Ｐ２００７−３３８１９３）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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