保温材下腐食検査方法
【課題】保温材が取り付けられている配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を行うことができる保温材下腐食検査方法を実現する。
【解決手段】保温材が取り付けられている配管の保温材下腐食を検査する方法であって、光ファイバドップラセンサを上記配管に取り付けて当該配管の腐食を検査する。
【解決手段】保温材が取り付けられている配管の保温材下腐食を検査する方法であって、光ファイバドップラセンサを上記配管に取り付けて当該配管の腐食を検査する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の保温材下腐食検査方法に関するものである。具体的には、保温材が取り付けられている配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を行うことができる保温材下腐食検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素鋼、低合金鋼製の配管における保温材下腐食は、漏洩トラブルの主な原因となることから、長年稼動している化学プラントにおいては管理を必要とする深刻な劣化現象の一つである。
【０００３】
一般に、１つのプラントにおける配管の総延長距離は数１０ｋｍと莫大であり、且つ配管は保温材に覆われているため、目視により保温材下腐食（Corrosion Under Insulation：以下、ＣＵＩともいう）検査を行うためには、保温材を除去する必要がある。しかしながら、保温材解体（取り外し）のための足場を組むには、莫大な工数（期間）と費用とを要する。また、保温材を全面解体して目視検査を行ったとしても、配管の腐食が発見されるのは１０００系統の内、２〜３系統程度であり、非常に効率の悪いことが問題となっている。そのため、保温材の取り外し作業を必要とせず、且つ防爆要求の多いプラント設備に対応した配管のＣＵＩ検査技術の開発が強く求められている。
【０００４】
これまでに、配管のＣＵＩ検査に適用すべく、様々な非破壊検査技術が開発されている。例えば、放射線透過法や、ガイドウェーブを用いた超音波探傷法が開発されて実施されている。
【０００５】
上記放射線透過法は、放射線源と当該放射線源に対向するように設置したセンサとを用い、保温材および配管を透過した放射線の透過強度を測定することにより、配管の損傷の有無を評価する試験方法である。また、放射線源およびセンサを備えたスキャナを用いて配管の軸方向に走査することにより、配管の腐食減肉マップを得ることができる。上記放射線透過法によれば、配管の保温材を撤去することなく、視覚的に腐食状況を把握することができる（非特許文献１）。
【０００６】
上記超音波探傷法は、配管にガイドウェーブ（超音波）を長距離伝播させ、断面積が変化している部位から反射されたエコーを測定することにより、配管の損傷の有無を評価する試験方法である。上記超音波探傷法によれば、配管にガイドウェーブを伝播させるので、長距離の検査を実施することができるという特徴があり、配管の状態を高速で検査することが可能である（非特許文献２）。
【非特許文献１】河部俊英，「ガイド波を用いた配管減肉検査技術」，配管技術，日本工業出版株式会社，平成２０年（２００８年）６月号，ｐ．１９−２４
【非特許文献２】永島良昭，遠藤正男，三木将裕，真庭一彦，「ＲＴを用いた原油配管自動検査」，検査技術，日本工業出版株式会社，平成１８年（２００６年）１月号，ｐ．１８−２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の検査方法では、適用できる条件が限られているという問題を有している。
【０００８】
具体的には、放射線透過法は、配管全体の腐食減肉マップを得るためには、スキャナを取り付けて配管の軸方向に走査する必要がある。そのため、配管の直管部にしか適用することができない。また、放射線源およびセンサを備えたスキャナ等のシステムを設置するスペースが必要であることから、化学プラントのように配管間隔が狭く且つ複雑な形状をした配管では適用できる部位が限定されるという問題を有している。
【０００９】
一方、超音波探傷法は、配管にガイドウェーブを長距離伝播させるため、数ｍの長距離探傷が可能であるものの、腐食による配管の減肉部のみならず配管の溶接部やフランジ部といった断面積が変化している位置においてもエコーが出現する。このため、配管の損傷の有無を正確に評価するためには、配管の形状を予め把握しておく必要がある。また、溶接部やフランジ部からのエコー強度は強いため、エコーのリンギングにより検査不能域が発生するという問題を有している。また、検査を行うために配管の保温材を撤去する必要があるという問題も有している。
【００１０】
さらに、これら従来の検査方法では、配管における腐食の有無を検査することはできるものの、配管の状態をリアルタイムで監視し、腐食の進展度を評価することができないという課題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、保温材に覆われた配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を効率よく行うことができる保温材下腐食検査方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題に鑑み、保温材が取り付けられている配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を効率よく行うことができる保温材下腐食検査方法について鋭意検討した。その結果、配管の腐食（以下、「サビこぶ」とも言う）の剥離または亀裂から弾性波であるアコースティック・エミッション（以下、ＡＥともいう）が発生することに着目し、当該ＡＥを、光ファイバドップラセンサを用いて検知することにより、腐食の存在を検出できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、保温材が取り付けられている配管の保温材下腐食を検査する方法であって、光ファイバドップラセンサを上記配管に取り付けて当該配管の腐食を検査することを特徴としている。
【００１４】
当該光ファイバドップラセンサを適応することができる温度範囲は、−２００℃から２５０℃までと広い。そのため、様々な検出条件下においても保温材下腐食を検査することができる。さらに、上記光ファイバドップラセンサは、防爆性で電気火花が発生しないので、石油化学プラントのような防爆地域を有するプラント内においても常設することが可能であり、配管の腐食から発生したＡＥをリアルタイムで検出することができるため、より簡便に保温材下腐食検査を行うことができる。また、ＡＥの発生数の累積を計測することもできる。
【００１５】
本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、光ファイバドップラセンサを配管のフランジ部に取り付けることが好ましい。当該フランジ部に取り付けられている保温材は解体が容易であるため、保温材解体のために莫大な工数と費用とを必要としない。それゆえ、簡便、且つ安価に保温材下腐食検査を行うことができる。また、光ファイバドップラセンサを配管に常設させた場合には、当該センサの保守・点検を容易に行うことができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、光ファイバドップラセンサを配管に複数個取り付けることが好ましい。上記光ファイバドップラセンサの受信帯域は１Ｈｚ〜１ＭＨｚと広帯域で検出範囲が広い。また、腐食から発生するＡＥは、可聴音から５００ｋＨｚの比較的低周波数の弾性波であり、広い範囲に伝播する。そのため、配管にセンサを複数個取り付ければ、配管全体の腐食を検出することができる。また、例えば放射線透過法のように配管全体を走査する必要が無いため、効率よく保温材下腐食検査を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、光ファイバドップラセンサで１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの周波数のＡＥを検出することが好ましい。低周波数ほど遠くに伝播しやすいため、センサの検出効率を向上させる観点からは、より低周波数を検出することが好ましい。その結果、上記光ファイバドップラセンサの検出可能な範囲がより広くなるため、より効率よく保温材下腐食検査を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、ＡＥの発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することが好ましい。これにより、リアルタイムで腐食の進展度を評価することができるので、補修を行う必要のある配管に優先順位をつけることができ、腐食の進展度に応じた補修対策を講じることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る保温材下腐食検査方法は、以上のように、光ファイバドップラセンサを配管に取り付けて当該配管の腐食を検査するので、簡便、且つ安価に効率よく保温材下腐食検査を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について説明すれば以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
尚、本明細書中において範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」であることを示す。
【００２２】
一実施形態において、本発明に係る保温材下腐食検査方法は、光ファイバドップラ（Fiber Optical Doppler、以下「ＦＯＤ」ともいう）センサを配管に取り付けてＡＥを検出し、当該配管の腐食を検査する方法である。
【００２３】
ＦＯＤセンサの配管への取り付け部位に関しては、当該ＦＯＤセンサが配管表面に接することができる部位である限り、特に限定されるものではない。しかしながら、ＦＯＤセンサの受信感度を上昇させる観点からは、配管の配管部に取り付けることが望ましい。上記「配管部」とは、配管における「バルブ、フランジ、分岐部等の形状不連続部を除く部分」のことをいう。但し、フランジ部を覆う保温材は、フランジ部以外の配管を覆う保温材と比べて、その解体（取り外し）が容易である。従って、ＦＯＤセンサの設置、または保守・点検の際の保温材解体に係る手間と費用とを削減することを考慮すれば、フランジ部にＦＯＤセンサを取り付けてもよい。
【００２４】
ＦＯＤセンサを配管に取り付ける方法は、上記ＦＯＤセンサを配管表面に接触させることができる方法である限り、特に限定されるものではなく、配管部にはＵ字ボルトを用い、フランジ部にはクランプを用いてＦＯＤセンサを取り付けることができる。また、市販の接触媒質を用いてＦＯＤセンサを取り付けてもよい。尚、上記「市販の接触媒質」としては、例えば、超音波探傷用として市販されているソニーコート（商品名：日合アセチレン株式会社製）や接着材アロンアルファ（商品名：コニシ株式会社社製）等を挙げることができる。また、ＦＯＤセンサは、化学プラント建設時において保温材を取り付ける前に配管に取り付けてもよく、既存の化学プラントの配管に取り付けてもよい。つまり、ＦＯＤセンサの取り付け時期は、保温材下腐食検査方法を行う前であれば何時でもよい。
【００２５】
長距離に及ぶ配管の保温材下腐食検査を効率よく実施する観点から、上記ＦＯＤセンサは、配管に複数個取り付けられることが好ましい。配管に取り付けられる上記ＦＯＤセンサの数は、当該ＦＯＤセンサがＡＥを好適に受信することができる限り、特に制限はなく、検査対象となる配管の長さ等によって適宜決定すればよい。
【００２６】
本発明に係る保温材下腐食検査方法では、ＡＥの発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することができる。ＦＯＤセンサは耐久性が非常に高いので、保温材解体の手間とコストとを削減する観点から、ＦＯＤセンサを常設しておくことが好ましい。
【００２７】
ここで、本発明に係る保温材下腐食検査方法で用いられるＦＯＤセンサおよびＡＥ検出方法について、以下に詳細を説明する。
【００２８】
〔１．ＦＯＤセンサ〕
ＦＯＤセンサは、光ファイバのドップラー効果を利用したセンサであり、光ファイバに入射した光の周波数の変調を読み取ることによって、光ファイバに加わったひずみ（弾性波や応力変化等）を検知することができるようになっている。
【００２９】
ここで、上記「光ファイバのドップラー効果」について、図１を参照しながら説明する。図１は、光ファイバのドップラー効果を説明するためのブロック図である。例えば、光ファイバ１に光源２から音速Ｃ、周波数ｆ０の光波が入射されたときに、光ファイバ１が伸長速度ｖで長さＬだけ伸びたとする。このとき、ドップラー効果により、入射光の周波数がｆ０からｆ１に変調したとすると、変調後の周波数ｆ１はドップラー効果の公式を用いて、式（１）のように表すことができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
（式（１）中、ｆ０は入射光の周波数、ｆ１は変調後の周波数、Ｃは音速、ｖは光ファイバの伸長速度を表す。）
式（１）において、変調後の周波数ｆ１は入射光の周波数ｆ０からｆｄ変調したとすると、光ファイバの周波数変調ｆｄは、式（２）のように表すことができる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
（式（２）中、ｆ０は入射光の周波数、ｆｄは光ファイバの周波数変調、Ｃは音速、ｖは光ファイバの伸長速度を表す。）
そして、式（３）に示す波の公式を用いれば、光ファイバの周波数変調ｆｄは、式（４）のように表すことができる。
【００３４】
【数３】
【００３５】
（式（３）中、ｆ０は周波数、Ｃは音速、λは波長を表す。）
【００３６】
【数４】
【００３７】
（式（４）中、ｆ０は入射光の周波数、ｆ１は変調後の周波数、Ｃは音速、ｔは時間、Ｌは光ファイバの長さを表し、ｄＬ／ｄｔは光ファイバの長さの時間変化を表す。）
式（４）は、光ファイバの伸縮速度を光波の周波数変調として検出することができることを示している。すなわち、光ファイバの周波数変調ｆｄを読み取ることによって、光ファイバに加わったひずみ（弾性波や応力変化等）を検知することが可能となる。
【００３８】
また、上記ＦＯＤセンサは、光ファイバをコイル状に巻いて積層することにより、上記式（４）におけるＬの値を大きくしてセンサの感度を高め、且つ全方位からの受信を可能にしている。
【００３９】
〔２．ＡＥ検出方法〕
本発明に係る保温材下腐食検査方法において、ＡＥの検出には、ＦＯＤセンサを備える振動計測装置を用いる。そこで、当該ＦＯＤセンサを備える振動計測装置について、図２のブロック図を参照しながら説明する。上記振動計測装置は、ＦＯＤセンサ３の他に、ＦＯＤセンサ３に接続される光ファイバ４、光ファイバ４に入力光を入力する光源５、および光ファイバ４からの出力光と光源５からの入力光との間の周波数変調を検出する検出器６を主に備えている。
【００４０】
光源５は、例えば、半導体や気体等を用いたレーザーであり、レーザー光（コヒーレント光）を入力光として光ファイバ４に入力できるようになっている。光源５からの入力光の波長は特に限定されず、可視光域でも赤外域でもよいが、入手が容易であるとの点からは波長が１５５０ｎｍの半導体レーザーが好ましい。
【００４１】
検出器６は、光ファイバ４からの出力光と、光源５からの入力光との間での周波数変調を検出可能なものであり、且つアコースティック・エミッションの検出が可能な低ノイズ型が好ましい。
【００４２】
上記振動計測装置は、さらに、ＡＯＭ（Acoustic Optical Modulator）７、入力光の一部をＡＯＭ７に送るためのハーフミラー８、およびＡＯＭ７によって変調させられた入力光を検出器６に送るためのハーフミラー９を備えている。上記ＡＯＭ７は、従来公知の構成を備えており、入力光の周波数ｆ０ を変調させて周波数（ｆ０ ＋ｆＭ ）とすることができるようになっている（ｆＭ は周波数変化量であり、正負の値を含む）。
【００４３】
光源５から光ファイバ４を介してＦＯＤセンサ３に入射された周波数ｆ０ の光波は、ＦＯＤセンサ３が配管の腐食による剥離や亀裂等に起因して発生したＡＥを受信すると、周波数（ｆ０ −ｆｄ ）に変調する。変調した光波は、光ファイバ４を介して検出器６に入射される。検出器６では、光ヘテロダイン干渉法によって変調成分（光ファイバの周波数変調）ｆｄ が検出される。検出された変調成分ｆｄ は、ＦＶ変換器（図示しない）によって電圧Ｖに変換され、振動計測装置から出力される。
【００４４】
振動計測装置から出力された電圧Ｖの原波形データは、周波数解析を用いて、図３に示すような、横軸が周波数、縦軸がスペクトルパワーとなる抽出データに変換される。尚、上記「周波数解析」は、高速フーリエ変換（fast Fourier transformation ：ＦＦＴ）を用いて行う。
【実施例】
【００４５】
保温材下腐食（Corrosion Under Insulation：以下、ＣＵＩともいう）検出方法の検討を行う際に、サビこぶ発生の程度によって腐食段階を、初期、中期、後期に分けて検討を行った。尚、サビは水酸化鉄（ＦｅＯＯＨ）、酸化鉄（Ｆｅ２ Ｏ３ 、Ｆｅ３ Ｏ４ など）が金属表面に薄く付着した状態で、水分、酸素などがさらに供給されることでこぶ状に盛り上がった状態をサビこぶという。
【００４６】
腐食段階の初期とは、サビこぶは発生していないが、配管表面にサビが付着していることが目視で確認できる段階として定義した。
【００４７】
腐食段階の中期とは、サビこぶが発生し、且つ腐食がより広範囲に進行した段階であり、さらに、配管の深部に腐食が進行し始めた段階として定義した。尚、上記「広範囲に進行した」とは、「サビが配管表面を完全に覆った部分の面積が１０ｃｍ２以上となった状態」をいう。また、配管の深部に腐食が進行し始めたことは、サビこぶの発生によって確認することができる。
【００４８】
腐食段階の後期とは、配管のより深部まで腐食が進行し、サビこぶに亀裂が入った段階として定義した。尚、上記「サビこぶに亀裂が入った段階」とは、サビこぶ表面に目視で確認できる長さ１ｍｍ以上の線状の割れ目が生じた状態を言う。
【００４９】
以下、ＣＵＩ検出方法の検討結果を実施例に示す。
【００５０】
〔実施例１：腐食段階の初期でのＡＥ検出の検討〕
（１．モックアップ配管の製作）
ＦＯＤセンサによるＣＵＩ検査方法を検討するために、まず、図４に示すようなモックアップ配管を作製した。
【００５１】
全長５ｍの炭素鋼製配管１０に保温材１３を取り付け、配管１０の内部に、加熱装置１２によって加熱されたシリコーン油を循環させた。また、ＣＵＩを効率よく発生させるために、腐食を人工的に促進させた。具体的には、いわゆる濡れ乾きがちょうど生じる程度に滴下量を微調整した滴下装置１１から、純水を配管１０上に連続的に滴下し、且つ食塩を配管１０表面に散布して腐食を発生させた。さらに配管１０内を循環するシリコーン油を６０〜７０℃に加熱することによって、腐食を人工的に促進させた。
【００５２】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約１ヶ月後、腐食段階の初期においてＡＥ検出の検討を行った。ＦＯＤセンサとして、ゲージ長６５ｍの光ファイバＡＥを積層のコイル状に積み上げて形成した、市販の積層型のＦＯＤセンサ（（株）レーザック社製、ＬＡ−ＥＤ−Ｓ６５−０７−ＭＬ）を用いた。図４に示すように、ＦＯＤセンサ１４は、腐食を人工的に発生させた部分（純水の滴下位置）から３００ｍｍ離れた配管部に、Ｕ字ボルトを用いて固定した。
【００５３】
ＡＥ測定を開始してから３時間後にシリコーン油を加熱して油温を上昇させ、３時間後に油温が７０℃に達した後、１６時間、油温を７０℃に維持し、その後、シリコーン油の加熱を中止し、常温になるまで油温を降下させた。尚、上記「油温」とは、シリコーン油を加熱する加熱装置１２の表示温度によって規定した。また、ＡＥ発生数の測定中は、シリコーン油の加熱の有無に関わらず、配管１０内にシリコーン油を循環させ続けた。
【００５４】
ＡＥの検出結果のグラフを図５に示す。図５において、棒グラフは１時間当たりのＡＥ発生数を示し、折れ線グラフはＡＥの累計発生数を示す。図５のグラフから、腐食の初期段階でＡＥを充分に計測可能であることがわかる。また、配管内を循環するシリコーン油の温度上昇につれてＡＥ発生数は急激に増加し、或る程度、時間が経つとＡＥ発生数は収束していき、油温を下げると再びＡＥ発生数は増加することがわかった。この結果、配管表面の濡れ乾きや温度変化が加わると、単位時間当たりのＡＥ発生数が増加することが明らかになった。
【００５５】
さらに、発生したＡＥの周波数は、１００ｋＨｚ超のもの、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのもの、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚのものという３つのパターンに分類することができ、従って、ＦＯＤセンサが広帯域の周波数のＡＥを受信可能であることが示された。
【００５６】
〔実施例２：ＡＥの検出可能距離の検討〕
（１．モックアップ配管の製作）
実施例１と同様に作製したモックアップ配管を用い、実施例１と同様の方法を用いて配管に腐食を人工的に発生・促進させた。
【００５７】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約３ヶ月後、腐食段階の中期のモックアップ配管において、ＦＯＤセンサを腐食部位（純水の滴下位置）から２０００ｍｍ、３０００ｍｍ、および３９００ｍｍ離れた配管部に、Ｕ字ボルトを用いて固定した以外は、実施例１と同様の方法でＡＥ検出の検討を行った。そして、ＡＥを検出することができたＦＯＤセンサと、腐食部位との距離について検討を行った。
【００５８】
３９００ｍｍ離れた位置に取り付けたＦＯＤセンサのＡＥの検出結果を図６に示す。図６において、棒グラフは３０分間当たりのＡＥ発生数を示す。
【００５９】
図６のグラフから、実施例１の腐食の初期段階において得られた結果と同様に、腐食の中期段階においても、発生したＡＥの周波数は、１００ｋＨｚ超のもの、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのもの、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚのものという３つのパターンに分類することができた。さらに、これら３つのパターンのうち、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数が最も多く捕捉されていることが明らかになった。また、ＦＯＤセンサと腐食部位との距離が２０００ｍｍおよび３０００ｍｍである場合はもちろんのこと、最大距離である３９００ｍｍの場合であっても、充分な感度でＡＥの検出が可能であることが確認された。
【００６０】
〔実施例３：配管とフランジ部とにおけるＡＥ検出結果の比較〕
（１．モックアップ配管の製作）
実施例１と同様に作製したモックアップ配管を用い、実施例１と同様の方法を用いて配管に腐食を人工的に発生・促進させた。
【００６１】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約５ヶ月後、腐食段階の後期のモックアップ配管において、腐食部位（純水の滴下位置）から３９００ｍｍ離れた位置の配管部および腐食部位から３９５０ｍｍ離れた位置のフランジ部にＦＯＤセンサを取り付けた以外は、実施例１と同様の方法でＡＥを検出し、それぞれの場合のＡＥ検出結果について比較を行った。尚、ＦＯＤセンサを配管部に設置する場合はＵ字ボルトを用いて固定し、フランジ部に設置する場合は、図７に示すように、ＦＯＤセンサ１４をフランジ部１６における腐食部位に近い側に、クランプ１７を用いて固定した。
【００６２】
ＦＯＤセンサを配管部およびフランジ部に取り付けた場合のそれぞれの場所におけるＡＥの検出結果を比較したグラフを図８に示す。図８において、棒グラフは３０分間当たりのＡＥ発生数を示し、折れ線グラフはＡＥの累計発生数を示す。図８のグラフから、ＦＯＤセンサを配管部に取り付けた場合と比較して感度は劣るものの、ＦＯＤセンサをフランジ部に取り付けた場合においても、ＡＥを良好に検出できることが確認された。
【００６３】
〔実施例４：腐食の進展度とＡＥ発生数の検討〕
（１．モックアップ配管の製作）
実施例１と同様に作製したモックアップ配管を用い、実施例１と同様の方法を用いて配管に腐食を人工的に発生・促進させた。
【００６４】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約３ヶ月後の、腐食段階の中期のモックアップ配管と、腐食を人工的に促進させてから約５ヶ月後の、腐食段階の後期のモックアップ配管とを用い、それぞれの配管の腐食部位（純水の滴下位置）から３９００ｍｍ離れた位置の配管部にＵ字ボルトを用いてＦＯＤセンサを取り付けた以外は、実施例１と同様の方法でＡＥを検出した。尚、腐食段階の後期のモックアップ配管については、ＡＥ測定を開始してから３６０分経過後までのＡＥ発生数を調査したが、腐食段階の中期のモックアップ配管については、ＡＥ測定を開始してから２４０分経過後までしかＡＥ発生数を調査しなかった。
【００６５】
腐食段階の中期の配管におけるＡＥ発生数と腐食段階の後期の配管におけるＡＥ発生数とを比較したグラフを図９に示す。図９において、棒グラフは３０分間当たりのＡＥ発生数を示し、折れ線グラフはＡＥの累積発生数を示す。また、矢印は、ＡＥ測定を開始してから２４０分経過後の、腐食段階の後期の配管におけるＡＥ総発生数と腐食段階の中期の配管におけるＡＥ総発生数との差を表す。
【００６６】
図９のグラフから、腐食段階の後期の配管におけるＡＥ発生数は、腐食段階の中期の配管におけるＡＥ発生数と比較して、明らかに増加していることがわかる。特に、ＡＥ測定を開始してから２４０分経過後の、腐食段階の後期の配管におけるＡＥ総発生数は、腐食段階の中期の配管におけるＡＥ総発生数と比較して約１０倍多い。このことから、腐食の進展度によって、言い換えればサビこぶの体積の増加に伴って、ＡＥ発生数が極端に増加することが明らかになった。以上の結果から、ＡＥ発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を或る程度の相関性を持って評価することができることがわかる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る保温材下腐食検査方法によれば、簡便、且つ安価に効率よく保温材下腐食を検出することができる。また、ＦＯＤセンサをフランジ部に取り付けてＡＥを検出することができるので、センサの取り付け、および保守・点検の際の保温材解体に係るコストを大幅に削減することができる。さらに、ＡＥ発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することができる。ＦＯＤセンサは防爆性と耐久性とを有するため大規模な配管設備を有する化学プラントの他に、石油化学プラントのような防爆地域を有するプラント内においても常時設置することが可能である。従って、配管の保温材下腐食検査を必要とする様々な産業において好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】光ファイバのドップラー効果を示すブロック図である。
【図２】振動計測装置を示すブロック図である。
【図３】検出したＡＥの周波数とスペクトルパワーとの関係を示す波形図である。
【図４】本発明の実施例で用いたモックアップ配管を概略的に示す断面図である。
【図５】実施例１において得られた、腐食の初期段階におけるＡＥの発生数およびＡＥの累計発生数を示すグラフである。
【図６】実施例２において得られた、３９００ｍｍ離れた位置のＦＯＤセンサが検出したＡＥの発生数を示すグラフである。
【図７】ＦＯＤセンサのフランジ部への取り付け方を概略的に示す正面図である。
【図８】実施例３において得られた、ＦＯＤセンサを配管部およびフランジ部に取り付けた場合のそれぞれの場所におけるＡＥの発生数およびＡＥの累計発生数を示すグラフである。
【図９】実施例４において得られた、腐食段階の後期の配管と腐食段階の後期の配管とにおけるＡＥ発生数およびＡＥの累計発生数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１ 光ファイバ
２ 光源
３ 光ファイバドップラセンサ（ＦＯＤセンサ）
４ 光ファイバ
５ 光源
６ 検出器
７ ＡＯＭ
８ ハーフミラー
９ ハーフミラー
１０ 配管
１１ 滴下装置
１２ 加熱装置
１３ 保温材
１４ 光ファイバドップラセンサ（ＦＯＤセンサ）
１６ フランジ部
１７ クランプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の保温材下腐食検査方法に関するものである。具体的には、保温材が取り付けられている配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を行うことができる保温材下腐食検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素鋼、低合金鋼製の配管における保温材下腐食は、漏洩トラブルの主な原因となることから、長年稼動している化学プラントにおいては管理を必要とする深刻な劣化現象の一つである。
【０００３】
一般に、１つのプラントにおける配管の総延長距離は数１０ｋｍと莫大であり、且つ配管は保温材に覆われているため、目視により保温材下腐食（Corrosion Under Insulation：以下、ＣＵＩともいう）検査を行うためには、保温材を除去する必要がある。しかしながら、保温材解体（取り外し）のための足場を組むには、莫大な工数（期間）と費用とを要する。また、保温材を全面解体して目視検査を行ったとしても、配管の腐食が発見されるのは１０００系統の内、２〜３系統程度であり、非常に効率の悪いことが問題となっている。そのため、保温材の取り外し作業を必要とせず、且つ防爆要求の多いプラント設備に対応した配管のＣＵＩ検査技術の開発が強く求められている。
【０００４】
これまでに、配管のＣＵＩ検査に適用すべく、様々な非破壊検査技術が開発されている。例えば、放射線透過法や、ガイドウェーブを用いた超音波探傷法が開発されて実施されている。
【０００５】
上記放射線透過法は、放射線源と当該放射線源に対向するように設置したセンサとを用い、保温材および配管を透過した放射線の透過強度を測定することにより、配管の損傷の有無を評価する試験方法である。また、放射線源およびセンサを備えたスキャナを用いて配管の軸方向に走査することにより、配管の腐食減肉マップを得ることができる。上記放射線透過法によれば、配管の保温材を撤去することなく、視覚的に腐食状況を把握することができる（非特許文献１）。
【０００６】
上記超音波探傷法は、配管にガイドウェーブ（超音波）を長距離伝播させ、断面積が変化している部位から反射されたエコーを測定することにより、配管の損傷の有無を評価する試験方法である。上記超音波探傷法によれば、配管にガイドウェーブを伝播させるので、長距離の検査を実施することができるという特徴があり、配管の状態を高速で検査することが可能である（非特許文献２）。
【非特許文献１】河部俊英，「ガイド波を用いた配管減肉検査技術」，配管技術，日本工業出版株式会社，平成２０年（２００８年）６月号，ｐ．１９−２４
【非特許文献２】永島良昭，遠藤正男，三木将裕，真庭一彦，「ＲＴを用いた原油配管自動検査」，検査技術，日本工業出版株式会社，平成１８年（２００６年）１月号，ｐ．１８−２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の検査方法では、適用できる条件が限られているという問題を有している。
【０００８】
具体的には、放射線透過法は、配管全体の腐食減肉マップを得るためには、スキャナを取り付けて配管の軸方向に走査する必要がある。そのため、配管の直管部にしか適用することができない。また、放射線源およびセンサを備えたスキャナ等のシステムを設置するスペースが必要であることから、化学プラントのように配管間隔が狭く且つ複雑な形状をした配管では適用できる部位が限定されるという問題を有している。
【０００９】
一方、超音波探傷法は、配管にガイドウェーブを長距離伝播させるため、数ｍの長距離探傷が可能であるものの、腐食による配管の減肉部のみならず配管の溶接部やフランジ部といった断面積が変化している位置においてもエコーが出現する。このため、配管の損傷の有無を正確に評価するためには、配管の形状を予め把握しておく必要がある。また、溶接部やフランジ部からのエコー強度は強いため、エコーのリンギングにより検査不能域が発生するという問題を有している。また、検査を行うために配管の保温材を撤去する必要があるという問題も有している。
【００１０】
さらに、これら従来の検査方法では、配管における腐食の有無を検査することはできるものの、配管の状態をリアルタイムで監視し、腐食の進展度を評価することができないという課題が生じる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、保温材に覆われた配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を効率よく行うことができる保温材下腐食検査方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題に鑑み、保温材が取り付けられている配管において、簡便、且つ安価に腐食の検査を効率よく行うことができる保温材下腐食検査方法について鋭意検討した。その結果、配管の腐食（以下、「サビこぶ」とも言う）の剥離または亀裂から弾性波であるアコースティック・エミッション（以下、ＡＥともいう）が発生することに着目し、当該ＡＥを、光ファイバドップラセンサを用いて検知することにより、腐食の存在を検出できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、保温材が取り付けられている配管の保温材下腐食を検査する方法であって、光ファイバドップラセンサを上記配管に取り付けて当該配管の腐食を検査することを特徴としている。
【００１４】
当該光ファイバドップラセンサを適応することができる温度範囲は、−２００℃から２５０℃までと広い。そのため、様々な検出条件下においても保温材下腐食を検査することができる。さらに、上記光ファイバドップラセンサは、防爆性で電気火花が発生しないので、石油化学プラントのような防爆地域を有するプラント内においても常設することが可能であり、配管の腐食から発生したＡＥをリアルタイムで検出することができるため、より簡便に保温材下腐食検査を行うことができる。また、ＡＥの発生数の累積を計測することもできる。
【００１５】
本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、光ファイバドップラセンサを配管のフランジ部に取り付けることが好ましい。当該フランジ部に取り付けられている保温材は解体が容易であるため、保温材解体のために莫大な工数と費用とを必要としない。それゆえ、簡便、且つ安価に保温材下腐食検査を行うことができる。また、光ファイバドップラセンサを配管に常設させた場合には、当該センサの保守・点検を容易に行うことができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、光ファイバドップラセンサを配管に複数個取り付けることが好ましい。上記光ファイバドップラセンサの受信帯域は１Ｈｚ〜１ＭＨｚと広帯域で検出範囲が広い。また、腐食から発生するＡＥは、可聴音から５００ｋＨｚの比較的低周波数の弾性波であり、広い範囲に伝播する。そのため、配管にセンサを複数個取り付ければ、配管全体の腐食を検出することができる。また、例えば放射線透過法のように配管全体を走査する必要が無いため、効率よく保温材下腐食検査を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、光ファイバドップラセンサで１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの周波数のＡＥを検出することが好ましい。低周波数ほど遠くに伝播しやすいため、センサの検出効率を向上させる観点からは、より低周波数を検出することが好ましい。その結果、上記光ファイバドップラセンサの検出可能な範囲がより広くなるため、より効率よく保温材下腐食検査を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係る保温材下腐食検査方法においては、ＡＥの発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することが好ましい。これにより、リアルタイムで腐食の進展度を評価することができるので、補修を行う必要のある配管に優先順位をつけることができ、腐食の進展度に応じた補修対策を講じることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る保温材下腐食検査方法は、以上のように、光ファイバドップラセンサを配管に取り付けて当該配管の腐食を検査するので、簡便、且つ安価に効率よく保温材下腐食検査を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について説明すれば以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
尚、本明細書中において範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、「Ａ以上、Ｂ以下」であることを示す。
【００２２】
一実施形態において、本発明に係る保温材下腐食検査方法は、光ファイバドップラ（Fiber Optical Doppler、以下「ＦＯＤ」ともいう）センサを配管に取り付けてＡＥを検出し、当該配管の腐食を検査する方法である。
【００２３】
ＦＯＤセンサの配管への取り付け部位に関しては、当該ＦＯＤセンサが配管表面に接することができる部位である限り、特に限定されるものではない。しかしながら、ＦＯＤセンサの受信感度を上昇させる観点からは、配管の配管部に取り付けることが望ましい。上記「配管部」とは、配管における「バルブ、フランジ、分岐部等の形状不連続部を除く部分」のことをいう。但し、フランジ部を覆う保温材は、フランジ部以外の配管を覆う保温材と比べて、その解体（取り外し）が容易である。従って、ＦＯＤセンサの設置、または保守・点検の際の保温材解体に係る手間と費用とを削減することを考慮すれば、フランジ部にＦＯＤセンサを取り付けてもよい。
【００２４】
ＦＯＤセンサを配管に取り付ける方法は、上記ＦＯＤセンサを配管表面に接触させることができる方法である限り、特に限定されるものではなく、配管部にはＵ字ボルトを用い、フランジ部にはクランプを用いてＦＯＤセンサを取り付けることができる。また、市販の接触媒質を用いてＦＯＤセンサを取り付けてもよい。尚、上記「市販の接触媒質」としては、例えば、超音波探傷用として市販されているソニーコート（商品名：日合アセチレン株式会社製）や接着材アロンアルファ（商品名：コニシ株式会社社製）等を挙げることができる。また、ＦＯＤセンサは、化学プラント建設時において保温材を取り付ける前に配管に取り付けてもよく、既存の化学プラントの配管に取り付けてもよい。つまり、ＦＯＤセンサの取り付け時期は、保温材下腐食検査方法を行う前であれば何時でもよい。
【００２５】
長距離に及ぶ配管の保温材下腐食検査を効率よく実施する観点から、上記ＦＯＤセンサは、配管に複数個取り付けられることが好ましい。配管に取り付けられる上記ＦＯＤセンサの数は、当該ＦＯＤセンサがＡＥを好適に受信することができる限り、特に制限はなく、検査対象となる配管の長さ等によって適宜決定すればよい。
【００２６】
本発明に係る保温材下腐食検査方法では、ＡＥの発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することができる。ＦＯＤセンサは耐久性が非常に高いので、保温材解体の手間とコストとを削減する観点から、ＦＯＤセンサを常設しておくことが好ましい。
【００２７】
ここで、本発明に係る保温材下腐食検査方法で用いられるＦＯＤセンサおよびＡＥ検出方法について、以下に詳細を説明する。
【００２８】
〔１．ＦＯＤセンサ〕
ＦＯＤセンサは、光ファイバのドップラー効果を利用したセンサであり、光ファイバに入射した光の周波数の変調を読み取ることによって、光ファイバに加わったひずみ（弾性波や応力変化等）を検知することができるようになっている。
【００２９】
ここで、上記「光ファイバのドップラー効果」について、図１を参照しながら説明する。図１は、光ファイバのドップラー効果を説明するためのブロック図である。例えば、光ファイバ１に光源２から音速Ｃ、周波数ｆ０の光波が入射されたときに、光ファイバ１が伸長速度ｖで長さＬだけ伸びたとする。このとき、ドップラー効果により、入射光の周波数がｆ０からｆ１に変調したとすると、変調後の周波数ｆ１はドップラー効果の公式を用いて、式（１）のように表すことができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
（式（１）中、ｆ０は入射光の周波数、ｆ１は変調後の周波数、Ｃは音速、ｖは光ファイバの伸長速度を表す。）
式（１）において、変調後の周波数ｆ１は入射光の周波数ｆ０からｆｄ変調したとすると、光ファイバの周波数変調ｆｄは、式（２）のように表すことができる。
【００３２】
【数２】
【００３３】
（式（２）中、ｆ０は入射光の周波数、ｆｄは光ファイバの周波数変調、Ｃは音速、ｖは光ファイバの伸長速度を表す。）
そして、式（３）に示す波の公式を用いれば、光ファイバの周波数変調ｆｄは、式（４）のように表すことができる。
【００３４】
【数３】
【００３５】
（式（３）中、ｆ０は周波数、Ｃは音速、λは波長を表す。）
【００３６】
【数４】
【００３７】
（式（４）中、ｆ０は入射光の周波数、ｆ１は変調後の周波数、Ｃは音速、ｔは時間、Ｌは光ファイバの長さを表し、ｄＬ／ｄｔは光ファイバの長さの時間変化を表す。）
式（４）は、光ファイバの伸縮速度を光波の周波数変調として検出することができることを示している。すなわち、光ファイバの周波数変調ｆｄを読み取ることによって、光ファイバに加わったひずみ（弾性波や応力変化等）を検知することが可能となる。
【００３８】
また、上記ＦＯＤセンサは、光ファイバをコイル状に巻いて積層することにより、上記式（４）におけるＬの値を大きくしてセンサの感度を高め、且つ全方位からの受信を可能にしている。
【００３９】
〔２．ＡＥ検出方法〕
本発明に係る保温材下腐食検査方法において、ＡＥの検出には、ＦＯＤセンサを備える振動計測装置を用いる。そこで、当該ＦＯＤセンサを備える振動計測装置について、図２のブロック図を参照しながら説明する。上記振動計測装置は、ＦＯＤセンサ３の他に、ＦＯＤセンサ３に接続される光ファイバ４、光ファイバ４に入力光を入力する光源５、および光ファイバ４からの出力光と光源５からの入力光との間の周波数変調を検出する検出器６を主に備えている。
【００４０】
光源５は、例えば、半導体や気体等を用いたレーザーであり、レーザー光（コヒーレント光）を入力光として光ファイバ４に入力できるようになっている。光源５からの入力光の波長は特に限定されず、可視光域でも赤外域でもよいが、入手が容易であるとの点からは波長が１５５０ｎｍの半導体レーザーが好ましい。
【００４１】
検出器６は、光ファイバ４からの出力光と、光源５からの入力光との間での周波数変調を検出可能なものであり、且つアコースティック・エミッションの検出が可能な低ノイズ型が好ましい。
【００４２】
上記振動計測装置は、さらに、ＡＯＭ（Acoustic Optical Modulator）７、入力光の一部をＡＯＭ７に送るためのハーフミラー８、およびＡＯＭ７によって変調させられた入力光を検出器６に送るためのハーフミラー９を備えている。上記ＡＯＭ７は、従来公知の構成を備えており、入力光の周波数ｆ０ を変調させて周波数（ｆ０ ＋ｆＭ ）とすることができるようになっている（ｆＭ は周波数変化量であり、正負の値を含む）。
【００４３】
光源５から光ファイバ４を介してＦＯＤセンサ３に入射された周波数ｆ０ の光波は、ＦＯＤセンサ３が配管の腐食による剥離や亀裂等に起因して発生したＡＥを受信すると、周波数（ｆ０ −ｆｄ ）に変調する。変調した光波は、光ファイバ４を介して検出器６に入射される。検出器６では、光ヘテロダイン干渉法によって変調成分（光ファイバの周波数変調）ｆｄ が検出される。検出された変調成分ｆｄ は、ＦＶ変換器（図示しない）によって電圧Ｖに変換され、振動計測装置から出力される。
【００４４】
振動計測装置から出力された電圧Ｖの原波形データは、周波数解析を用いて、図３に示すような、横軸が周波数、縦軸がスペクトルパワーとなる抽出データに変換される。尚、上記「周波数解析」は、高速フーリエ変換（fast Fourier transformation ：ＦＦＴ）を用いて行う。
【実施例】
【００４５】
保温材下腐食（Corrosion Under Insulation：以下、ＣＵＩともいう）検出方法の検討を行う際に、サビこぶ発生の程度によって腐食段階を、初期、中期、後期に分けて検討を行った。尚、サビは水酸化鉄（ＦｅＯＯＨ）、酸化鉄（Ｆｅ２ Ｏ３ 、Ｆｅ３ Ｏ４ など）が金属表面に薄く付着した状態で、水分、酸素などがさらに供給されることでこぶ状に盛り上がった状態をサビこぶという。
【００４６】
腐食段階の初期とは、サビこぶは発生していないが、配管表面にサビが付着していることが目視で確認できる段階として定義した。
【００４７】
腐食段階の中期とは、サビこぶが発生し、且つ腐食がより広範囲に進行した段階であり、さらに、配管の深部に腐食が進行し始めた段階として定義した。尚、上記「広範囲に進行した」とは、「サビが配管表面を完全に覆った部分の面積が１０ｃｍ２以上となった状態」をいう。また、配管の深部に腐食が進行し始めたことは、サビこぶの発生によって確認することができる。
【００４８】
腐食段階の後期とは、配管のより深部まで腐食が進行し、サビこぶに亀裂が入った段階として定義した。尚、上記「サビこぶに亀裂が入った段階」とは、サビこぶ表面に目視で確認できる長さ１ｍｍ以上の線状の割れ目が生じた状態を言う。
【００４９】
以下、ＣＵＩ検出方法の検討結果を実施例に示す。
【００５０】
〔実施例１：腐食段階の初期でのＡＥ検出の検討〕
（１．モックアップ配管の製作）
ＦＯＤセンサによるＣＵＩ検査方法を検討するために、まず、図４に示すようなモックアップ配管を作製した。
【００５１】
全長５ｍの炭素鋼製配管１０に保温材１３を取り付け、配管１０の内部に、加熱装置１２によって加熱されたシリコーン油を循環させた。また、ＣＵＩを効率よく発生させるために、腐食を人工的に促進させた。具体的には、いわゆる濡れ乾きがちょうど生じる程度に滴下量を微調整した滴下装置１１から、純水を配管１０上に連続的に滴下し、且つ食塩を配管１０表面に散布して腐食を発生させた。さらに配管１０内を循環するシリコーン油を６０〜７０℃に加熱することによって、腐食を人工的に促進させた。
【００５２】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約１ヶ月後、腐食段階の初期においてＡＥ検出の検討を行った。ＦＯＤセンサとして、ゲージ長６５ｍの光ファイバＡＥを積層のコイル状に積み上げて形成した、市販の積層型のＦＯＤセンサ（（株）レーザック社製、ＬＡ−ＥＤ−Ｓ６５−０７−ＭＬ）を用いた。図４に示すように、ＦＯＤセンサ１４は、腐食を人工的に発生させた部分（純水の滴下位置）から３００ｍｍ離れた配管部に、Ｕ字ボルトを用いて固定した。
【００５３】
ＡＥ測定を開始してから３時間後にシリコーン油を加熱して油温を上昇させ、３時間後に油温が７０℃に達した後、１６時間、油温を７０℃に維持し、その後、シリコーン油の加熱を中止し、常温になるまで油温を降下させた。尚、上記「油温」とは、シリコーン油を加熱する加熱装置１２の表示温度によって規定した。また、ＡＥ発生数の測定中は、シリコーン油の加熱の有無に関わらず、配管１０内にシリコーン油を循環させ続けた。
【００５４】
ＡＥの検出結果のグラフを図５に示す。図５において、棒グラフは１時間当たりのＡＥ発生数を示し、折れ線グラフはＡＥの累計発生数を示す。図５のグラフから、腐食の初期段階でＡＥを充分に計測可能であることがわかる。また、配管内を循環するシリコーン油の温度上昇につれてＡＥ発生数は急激に増加し、或る程度、時間が経つとＡＥ発生数は収束していき、油温を下げると再びＡＥ発生数は増加することがわかった。この結果、配管表面の濡れ乾きや温度変化が加わると、単位時間当たりのＡＥ発生数が増加することが明らかになった。
【００５５】
さらに、発生したＡＥの周波数は、１００ｋＨｚ超のもの、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのもの、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚのものという３つのパターンに分類することができ、従って、ＦＯＤセンサが広帯域の周波数のＡＥを受信可能であることが示された。
【００５６】
〔実施例２：ＡＥの検出可能距離の検討〕
（１．モックアップ配管の製作）
実施例１と同様に作製したモックアップ配管を用い、実施例１と同様の方法を用いて配管に腐食を人工的に発生・促進させた。
【００５７】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約３ヶ月後、腐食段階の中期のモックアップ配管において、ＦＯＤセンサを腐食部位（純水の滴下位置）から２０００ｍｍ、３０００ｍｍ、および３９００ｍｍ離れた配管部に、Ｕ字ボルトを用いて固定した以外は、実施例１と同様の方法でＡＥ検出の検討を行った。そして、ＡＥを検出することができたＦＯＤセンサと、腐食部位との距離について検討を行った。
【００５８】
３９００ｍｍ離れた位置に取り付けたＦＯＤセンサのＡＥの検出結果を図６に示す。図６において、棒グラフは３０分間当たりのＡＥ発生数を示す。
【００５９】
図６のグラフから、実施例１の腐食の初期段階において得られた結果と同様に、腐食の中期段階においても、発生したＡＥの周波数は、１００ｋＨｚ超のもの、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのもの、１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚのものという３つのパターンに分類することができた。さらに、これら３つのパターンのうち、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数が最も多く捕捉されていることが明らかになった。また、ＦＯＤセンサと腐食部位との距離が２０００ｍｍおよび３０００ｍｍである場合はもちろんのこと、最大距離である３９００ｍｍの場合であっても、充分な感度でＡＥの検出が可能であることが確認された。
【００６０】
〔実施例３：配管とフランジ部とにおけるＡＥ検出結果の比較〕
（１．モックアップ配管の製作）
実施例１と同様に作製したモックアップ配管を用い、実施例１と同様の方法を用いて配管に腐食を人工的に発生・促進させた。
【００６１】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約５ヶ月後、腐食段階の後期のモックアップ配管において、腐食部位（純水の滴下位置）から３９００ｍｍ離れた位置の配管部および腐食部位から３９５０ｍｍ離れた位置のフランジ部にＦＯＤセンサを取り付けた以外は、実施例１と同様の方法でＡＥを検出し、それぞれの場合のＡＥ検出結果について比較を行った。尚、ＦＯＤセンサを配管部に設置する場合はＵ字ボルトを用いて固定し、フランジ部に設置する場合は、図７に示すように、ＦＯＤセンサ１４をフランジ部１６における腐食部位に近い側に、クランプ１７を用いて固定した。
【００６２】
ＦＯＤセンサを配管部およびフランジ部に取り付けた場合のそれぞれの場所におけるＡＥの検出結果を比較したグラフを図８に示す。図８において、棒グラフは３０分間当たりのＡＥ発生数を示し、折れ線グラフはＡＥの累計発生数を示す。図８のグラフから、ＦＯＤセンサを配管部に取り付けた場合と比較して感度は劣るものの、ＦＯＤセンサをフランジ部に取り付けた場合においても、ＡＥを良好に検出できることが確認された。
【００６３】
〔実施例４：腐食の進展度とＡＥ発生数の検討〕
（１．モックアップ配管の製作）
実施例１と同様に作製したモックアップ配管を用い、実施例１と同様の方法を用いて配管に腐食を人工的に発生・促進させた。
【００６４】
（２．ＡＥ検出の検討）
腐食を人工的に促進させてから約３ヶ月後の、腐食段階の中期のモックアップ配管と、腐食を人工的に促進させてから約５ヶ月後の、腐食段階の後期のモックアップ配管とを用い、それぞれの配管の腐食部位（純水の滴下位置）から３９００ｍｍ離れた位置の配管部にＵ字ボルトを用いてＦＯＤセンサを取り付けた以外は、実施例１と同様の方法でＡＥを検出した。尚、腐食段階の後期のモックアップ配管については、ＡＥ測定を開始してから３６０分経過後までのＡＥ発生数を調査したが、腐食段階の中期のモックアップ配管については、ＡＥ測定を開始してから２４０分経過後までしかＡＥ発生数を調査しなかった。
【００６５】
腐食段階の中期の配管におけるＡＥ発生数と腐食段階の後期の配管におけるＡＥ発生数とを比較したグラフを図９に示す。図９において、棒グラフは３０分間当たりのＡＥ発生数を示し、折れ線グラフはＡＥの累積発生数を示す。また、矢印は、ＡＥ測定を開始してから２４０分経過後の、腐食段階の後期の配管におけるＡＥ総発生数と腐食段階の中期の配管におけるＡＥ総発生数との差を表す。
【００６６】
図９のグラフから、腐食段階の後期の配管におけるＡＥ発生数は、腐食段階の中期の配管におけるＡＥ発生数と比較して、明らかに増加していることがわかる。特に、ＡＥ測定を開始してから２４０分経過後の、腐食段階の後期の配管におけるＡＥ総発生数は、腐食段階の中期の配管におけるＡＥ総発生数と比較して約１０倍多い。このことから、腐食の進展度によって、言い換えればサビこぶの体積の増加に伴って、ＡＥ発生数が極端に増加することが明らかになった。以上の結果から、ＡＥ発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を或る程度の相関性を持って評価することができることがわかる。
【００６７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る保温材下腐食検査方法によれば、簡便、且つ安価に効率よく保温材下腐食を検出することができる。また、ＦＯＤセンサをフランジ部に取り付けてＡＥを検出することができるので、センサの取り付け、および保守・点検の際の保温材解体に係るコストを大幅に削減することができる。さらに、ＡＥ発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することができる。ＦＯＤセンサは防爆性と耐久性とを有するため大規模な配管設備を有する化学プラントの他に、石油化学プラントのような防爆地域を有するプラント内においても常時設置することが可能である。従って、配管の保温材下腐食検査を必要とする様々な産業において好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】光ファイバのドップラー効果を示すブロック図である。
【図２】振動計測装置を示すブロック図である。
【図３】検出したＡＥの周波数とスペクトルパワーとの関係を示す波形図である。
【図４】本発明の実施例で用いたモックアップ配管を概略的に示す断面図である。
【図５】実施例１において得られた、腐食の初期段階におけるＡＥの発生数およびＡＥの累計発生数を示すグラフである。
【図６】実施例２において得られた、３９００ｍｍ離れた位置のＦＯＤセンサが検出したＡＥの発生数を示すグラフである。
【図７】ＦＯＤセンサのフランジ部への取り付け方を概略的に示す正面図である。
【図８】実施例３において得られた、ＦＯＤセンサを配管部およびフランジ部に取り付けた場合のそれぞれの場所におけるＡＥの発生数およびＡＥの累計発生数を示すグラフである。
【図９】実施例４において得られた、腐食段階の後期の配管と腐食段階の後期の配管とにおけるＡＥ発生数およびＡＥの累計発生数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１ 光ファイバ
２ 光源
３ 光ファイバドップラセンサ（ＦＯＤセンサ）
４ 光ファイバ
５ 光源
６ 検出器
７ ＡＯＭ
８ ハーフミラー
９ ハーフミラー
１０ 配管
１１ 滴下装置
１２ 加熱装置
１３ 保温材
１４ 光ファイバドップラセンサ（ＦＯＤセンサ）
１６ フランジ部
１７ クランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保温材が取り付けられている配管の保温材下腐食を検査する方法であって、
光ファイバドップラセンサを上記配管に取り付けて当該配管の腐食を検査することを特徴とする保温材下腐食検査方法。
【請求項２】
光ファイバドップラセンサを配管のフランジ部に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項３】
光ファイバドップラセンサを配管に複数個取り付けることを特徴とする請求項１または２に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項４】
光ファイバドップラセンサで１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの周波数のアコースティック・エミッションを検出することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項５】
アコースティック・エミッションの発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項１】
保温材が取り付けられている配管の保温材下腐食を検査する方法であって、
光ファイバドップラセンサを上記配管に取り付けて当該配管の腐食を検査することを特徴とする保温材下腐食検査方法。
【請求項２】
光ファイバドップラセンサを配管のフランジ部に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項３】
光ファイバドップラセンサを配管に複数個取り付けることを特徴とする請求項１または２に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項４】
光ファイバドップラセンサで１０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚの周波数のアコースティック・エミッションを検出することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の保温材下腐食検査方法。
【請求項５】
アコースティック・エミッションの発生数の累計を計測することによって、腐食の進展度を評価することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の保温材下腐食検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１０７３６２（Ｐ２０１０−１０７３６２Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７９７９５（Ｐ２００８−２７９７９５）
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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