JP2006138480A - Control system of wastage of piping system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、純水管理された発電プラント、および化学プラント等のプラントにおける配管系の肉厚管理を行う配管系の減肉管理システムに関する。 The present invention relates to a pipe wall thinning management system that performs wall thickness management of a piping system in a power plant managed with pure water and a plant such as a chemical plant.
発電プラントの配管は、内部の高温高圧高流速の蒸気，高温高圧高流速の水、および高温高圧高流速の蒸気，水の二相流が流れており、絶えず、過酷な環境に晒されている。このため、エロージョンやコロージョンが配管内面に生じて、経年的な減肉現象が発生する。この減肉現象が進行した場合、配管内部の流体が漏洩する危険があり、重要な問題となる。このような減肉現象の速度は、空間的，時間的に一様でなく、例えば、配管内部の流体の条件や配管の形状等の種々の条件によってもそれぞれ異なると考えられている。このため、従来からプラントの配管の減肉管理法について種々な試みがなされている。このようなプラントの配管減肉管理システムとしては以下の特開に開示されたものがある。 Power plant piping is constantly exposed to harsh environments, with high-temperature, high-pressure, high-velocity steam inside, high-temperature, high-pressure, high-velocity water, and high-temperature, high-pressure, high-velocity steam, water two-phase flow. . For this reason, erosion and corrosion occur on the inner surface of the pipe, and a thinning phenomenon over time occurs. When this thinning phenomenon progresses, there is a risk that the fluid inside the pipe leaks, which is an important problem. The speed of such a thinning phenomenon is not spatially and temporally uniform, and is considered to be different depending on various conditions such as the fluid conditions inside the pipe and the shape of the pipe, for example. For this reason, various attempts have been made in the past with respect to methods for managing the thinning of pipes in plants. As such a pipe thinning management system for a plant, there is one disclosed in the following JP-A.
特開平8−178172 号に開示された機器および配管装置類のエロージョン・コロージョンによる減肉計算および評価法は、１種類以上のプラントの減肉測定データベースと、一般的な減肉速度の関係のデータとしての文献データおよび実験データの減肉データベースにより、減肉現象のエロージョン・コロージョンの因子である材料成分，水質、および流速等と減肉データの関係を把握して、減肉計算用の数学モデル式を設定して、エロージョン・コロージョン因子と、減肉量の関係を関数化して、各エロージョン・コロージョン因子の条件毎にエロージョン・コロージョンによる減肉計算式のデータベースを新たに構成して、上記減肉計算式をもとにエロージョン・コロージョンによる減肉計算、および評価ができるようにしたものである。 The thinning calculation and evaluation method by means of erosion / corrosion of equipment and piping devices disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-178172 is based on a database for measuring thinning of one or more plants and data on the relationship between general thinning speeds. Mathematical model for thinning calculation by grasping the relationship between thinning data and material components, water quality, flow rate, etc., which are factors of erosion / corrosion of thinning phenomenon, by thinning database of literature data and experimental data as A formula is set, and the relationship between the erosion / corrosion factor and the amount of thinning is made into a function, and a new database of thinning calculation formulas based on erosion / corrosion for each condition of each erosion / corrosion factor is constructed. Based on the meat calculation formula, it is possible to perform thinning calculation and evaluation by erosion and corrosion.
また、特開平10−141600号に開示された配管減肉管理システムでは、配管の肉厚値に基づいて減肉管理を行うものである。この減肉管理システムは、測定個所毎に定められた複数の測定点における肉厚値を記録する記録手段と各測定点における今回点検時の肉厚値と対応する測定点における前回点検時の肉厚値との差と、前回点検時から今回点検時までの運転時間とに基づいて各測定点における減肉速度を算出する減肉速度計算手段と、今回点検時に算出された各測定点における肉厚値の最小値とに基づいて、測定箇所ごとに配管の余寿命を推定する余寿命推定手段とを備えたものである。 Moreover, in the pipe thinning management system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-141600, thinning management is performed based on the thickness value of the pipe. This thinning management system includes a recording means for recording the wall thickness values at a plurality of measurement points determined for each measurement location, and a wall thickness value at the previous inspection at the measurement point corresponding to the wall thickness value at the current inspection at each measurement point. A thinning rate calculation means for calculating the thinning rate at each measurement point based on the difference from the thickness value and the operation time from the previous inspection to the current inspection, and the meat at each measurement point calculated at the current inspection. And a remaining life estimating means for estimating the remaining life of the pipe for each measurement location based on the minimum thickness value.
従来の技術に記載したように、特開平8−178172 号における機器および配管装置類のエロージョン・コロージョンによる減肉計算および評価法では、エロージョン・コロージョンによる減肉速度を、温度効果パラメータ，流速効果パラメータ，溶存酸素濃度効果パラメータ，形状効果パラメータ，ｐＨ効果パラメータ，材料成分効果パラメータ，湿り度効果パラメータ等の複数のパラメータで表されているが、必ずしも、これら全てのパラメータが減肉速度に影響を及ぼすこととは考えられず、減肉速度が適切なパラメータで表現されていない。また、減肉速度を計算することが可能であった場合でも、減肉量に基づく配管の点検インターバルを評価することはできない。 As described in the prior art, in the thinning calculation and evaluation method by erosion / corrosion of equipment and piping devices in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-178172, the thinning rate by erosion / corrosion is the temperature effect parameter, flow velocity effect parameter. , Dissolved oxygen concentration effect parameter, shape effect parameter, pH effect parameter, material component effect parameter, wetness effect parameter, etc., but all these parameters do not necessarily affect the thinning rate This is not the case and the rate of thinning is not expressed with the appropriate parameters. Moreover, even if it is possible to calculate the thinning rate, it is not possible to evaluate the inspection interval of the pipe based on the thinning amount.
また、特開平10−141600号に開示された配管減肉管理システムでは、配管の肉厚値に基づいて減肉管理を行うため、減肉速度の算出に、各測定点、およびその周辺データのみを評価に用いることから、当該配管において、減肉化が発生している要因を把握することが不可能である。また、同一水質条件，同一内部流体条件の他の配管において、急速な減肉速度が測定された場合においても、この急激な減肉速度の値を当該配管の減肉速度管理に反映することができない。 In addition, in the pipe thinning management system disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-141600, since the thinning management is performed based on the thickness value of the pipe, only the measurement points and their peripheral data are used for calculating the thinning speed. Therefore, it is impossible to grasp the cause of the thinning in the pipe. In addition, even when a rapid thinning rate is measured in other pipes with the same water quality condition and the same internal fluid condition, the value of this rapid thinning rate may be reflected in the management of the thinning rate of the pipe. Can not.
以上より、エロージョン・コロージョンにより起因する減肉は影響因子パラメータが多数存在しており、配管材質，配管内部流体の状況を考慮すると、要因を考慮した上で適切な減肉予測式が設定できず、安全性を考慮した配管の減肉管理が不可能である。 From the above, there are many influence factor parameters for the thinning caused by erosion / corrosion, and considering the pipe material and the state of the fluid in the pipe, it is not possible to set an appropriate prediction formula for thinning after considering the factors. Therefore, it is impossible to reduce the thickness of pipes in consideration of safety.
前記従来手法の課題を解決するための配管の肉厚測定方法として、本発明では、次のそれぞれが挙げられる。 As the pipe wall thickness measuring method for solving the problems of the conventional methods, the present invention includes the following.
前記請求項１に課題を解決するための手段は、純水管理されたプラントにおける炭素鋼、および低合金鋼製配管系において、前記配管点検時に実施した各測定ポイントにおける肉厚測定結果を蓄積する肉厚測定結果データベース部と、肉厚測定結果データベースに蓄積された今回点検測定結果、および前回点検時までに実施した配管の肉厚測定結果を比較することにより測定減肉速度を算出するポイント減肉速度算出部と、配管温度、または配管内部流体温度の測定器、および、配管内流体湿り度測定器、および配管内流体速度測定器から構成される配管状態測定部と、配管状態データを蓄積する配管状態データベース部と、配管温度の測定結果、または配管内部流体温度の測定結果、配管内流体湿り度の測定結果、および配管内流体流速速度の測定結果をパラメータとして、ポイント減肉速度算出部により算出した測定減肉速度の最大値を用いて、減肉速度を表現する数学式を構築する減肉速度モデル式構築部と、前記配管系における各減肉測定ポイントの配管状態を用いて最大減肉速度を算出する最大減肉速度算出部と、前記最大減肉速度と予め設定しておいた点検配管肉厚を用いて、点検配管肉厚に達するまでの期間を算出することにより前記配管における次回までの点検インターバルを決定する次回点検インターバル計算部と、前記次回までの点検インターバルに基づいて肉厚測定年次計画スケジュールを作成する肉厚測定年次計画スケジュール作成部とを備えて配管系の減肉評価システムを構築することである。 The means for solving the problem in claim 1 accumulates the wall thickness measurement results at each measurement point carried out at the time of piping inspection in a piping system made of carbon steel and low alloy steel in a plant managed with pure water. The point reduction to calculate the measurement thinning speed by comparing the wall thickness measurement result database part with the current inspection measurement result accumulated in the wall thickness measurement result database and the wall thickness measurement result of the pipe carried out until the previous inspection. Accumulated pipe speed data, pipe temperature or pipe internal fluid temperature measuring instrument, pipe fluid wetness measuring instrument, and pipe fluid speed measuring instrument, and pipe status data Piping status database section, piping temperature measurement result, piping internal fluid temperature measurement result, piping fluid wetness measurement result, and piping fluid flow velocity Using the maximum value of the measured thinning rate calculated by the point thinning rate calculation unit using the measurement result of the parameter as a parameter, the thinning rate model formula construction unit constructing a mathematical expression expressing the thinning rate, and the piping system The maximum thinning rate calculation unit that calculates the maximum thinning rate using the pipe condition of each thinning measurement point in the above, and the inspection pipe thickness using the maximum thinning rate and the preset inspection pipe thickness The next inspection interval calculation unit for determining the inspection interval until the next time in the piping by calculating the period until the thickness is reached, and the wall thickness for creating the wall thickness measurement annual plan schedule based on the inspection interval until the next time It is to build a pipe wall thinning evaluation system with a measurement annual plan schedule creation unit.
前記請求項２の課題を解決するための手段は、前述の請求項１の配管系の減肉評価システムにおける減肉速度モデル式構築部を、設計時における配管温度、または配管内流体温度，配管内流体湿り度，配管内流体速度をパラメータとして、ポイント減肉速度算出部により算出した測定減肉速度の最大値を用いて、減肉速度を表現する数学式を構築する減肉速度モデル式構築部とすることにより、簡易的な減肉速度モデル式を構築することである。 The means for solving the problem of claim 2 is the pipe temperature at the time of design, or the fluid temperature in the pipe, the pipe in the pipe thickness reduction evaluation system of claim 1 Using the maximum value of the measured thinning rate calculated by the point thinning rate calculation unit with the internal fluid wetness and the piping fluid velocity as parameters, constructing a mathematical formula to express the thinning rate It is to construct a simple thinning rate model formula by using the part.
前記請求項３の課題を解決するための手段は、前記請求項１、および請求項２の減肉速度モデル式構築部において、減肉速度モデル式の構築に使用する減肉速度として、請求項１における当該プラント全体の測定データを、内部流体が液単相でかつ配管材質が炭素鋼の場合の測定データ，内部流体が気液二相でかつ配管材が炭素鋼の場合の測定データ，配管材質が低合金鋼の場合の測定データの３種類に分類して、分類されたそれぞれの条件における全測定データを用いて、減肉速度モデル式を構築することである。 The means for solving the problem of claim 3 is, as the thinning rate used in the construction of the thinning rate model formula in the thinning rate model formula construction unit of claim 1 and claim 2, The measurement data of the entire plant in 1 is measured data when the internal fluid is liquid single phase and the piping material is carbon steel, the measurement data when the internal fluid is gas-liquid two phase and the piping material is carbon steel, piping It is classified into three types of measurement data when the material is a low alloy steel, and a model model for reducing the wall thickness is constructed using all measurement data under each classified condition.
前記請求項４の課題を解決するための手段は、請求項１の減肉速度モデル式構築部において、内部流体が液単相でかつ配管材質が炭素鋼の場合、配管温度の測定結果、または配管内部流体温度の測定結果、および配管内流体速度の測定結果を減肉速度を表現するパラメータとすること、内部流体が気液二相でかつ配管材が炭素鋼の場合、配管温度の測定結果、または配管内部流体温度の測定結果、および配管内流体湿り度の測定結果を減肉速度を表現するパラメータとすること、配管材質が低合金鋼の場合、配管温度の測定結果、または配管内部流体温度の測定結果を減肉速度を表現するパラメータとすることにより、それぞれの条件における減肉速度モデル式を構築することである。
The means for solving the problem of
前記請求項５の課題を解決するための手段は、請求項２の減肉速度モデル式構築部の、減肉速度モデル式の構築において、内部流体が液単相でかつ配管材質が炭素鋼の場合、設計時に想定した配管温度、および配管内流体速度を減肉速度を表現するパラメータとすること、内部流体が気液二相でかつ配管材が炭素鋼の場合、設計時に想定した配管温度、および配管内流体湿り度を減肉速度を表現するパラメータとすること、配管材質が低合金鋼の場合、設計時の配管温度を減肉速度を表現するパラメータとすることにより、それぞれの条件の減肉速度モデル式を構築することである。 The means for solving the problem of claim 5 is that, in the construction of the thinning rate model formula of the thinning rate model formula construction part of claim 2, the internal fluid is a liquid single phase and the pipe material is carbon steel. In this case, the piping temperature assumed at the time of design and the fluid velocity in the piping should be used as a parameter to express the thinning speed.If the internal fluid is gas-liquid two-phase and the piping material is carbon steel, the piping temperature assumed at the time of design By setting the fluid wetness in the pipe as a parameter that expresses the thinning speed, and when the pipe material is low alloy steel, the pipe temperature at the time of design is used as a parameter that expresses the thinning speed. It is to build a meat speed model formula.
前記請求項６の課題を解決するための手段は、請求項１の配管状態測定部を構成する配管温度、または配管内部流体温度の測定器において、配管外表面に貼付した熱伝対と熱伝導解析結果に基づく逆問題解析プログラムにより配管外表面の温度より配管内表面の温度を評価することである。
The means for solving the problem of
前記請求項７の課題を解決するための手段は、請求項１、および請求項２の次回点検インターバル計算部において、次回点検インターバルを、当該配管肉厚から予め設定しておいた点検肉厚寸法を減ずることにより得られる次回点検までに許容される許容減肉量を、請求項１、および請求項２の最大減肉速度算出部により算出した最大減肉速度で除することにより算出された期間に予め設定しておいた安全率で除することにより次回点検インターバルを設定することである。
The means for solving the problem of
前記請求項８の課題を解決するための手段は、請求項１、および請求項２の肉厚測定年次計画スケジュール作成部において、請求項１、および請求項２の次回点検インターバル計算部により算出した次回点検インターバル、および請求項１、および請求項２の余寿命評価計算部により計算される余寿命を、プラントの点検が必要とされる全配管部位に対して表示して、さらに、次回以降の点検インターバルも併せて、前記全配管部位に対して表示することにより、肉厚測定年次計画スケジュールを作成することを特徴とすることである。 The means for solving the problem of claim 8 is calculated by the next inspection interval calculation unit of claim 1 and claim 2 in the wall thickness measurement annual plan schedule creation unit of claim 1 and claim 2. The next inspection interval, and the remaining life calculated by the remaining life evaluation calculation section of claim 1 and claim 2 are displayed for all piping parts that need to be inspected by the plant. The inspection interval is also displayed for all the piping parts to create an annual plan schedule for wall thickness measurement.
以上、本発明である配管系の減肉管理システムを用いれば、過去のデータに基づき、かつ適切なパラメータを選定することにより、エロージョン・コロージョンを原因とする配管の減肉速度を適切に評価することが可能である。したがって、配管の肉厚が必要最小肉厚に至るまでの配管の余寿命評価の信頼性を高めて、減肉状況の評価を正確に行うことができる。 As described above, if the pipe thickness reduction management system according to the present invention is used, the pipe thickness reduction rate caused by erosion / corrosion is appropriately evaluated based on past data and by selecting appropriate parameters. It is possible. Therefore, the reliability of the remaining life evaluation of the pipe until the wall thickness of the pipe reaches the required minimum wall thickness can be improved, and the thinning state can be accurately evaluated.
また、減肉状況に応じた上で、他の部位の減肉状況を考慮した上で、適切な点検インターバルを測定箇所毎に設定することができることから、計画的な配管の保守の予防保全計画を立案することが可能であり、プラントの維持コストおよび検査コストを低減，適正化することができ、安全性を考慮した上で、配管内部流体の流体漏れに対する安全性を高めて、安定電力供給に対して大きく貢献することができる。 In addition, it is possible to set an appropriate inspection interval for each measurement location after considering the thinning status of other parts in accordance with the thinning status, so preventive maintenance plan for planned piping maintenance It is possible to plan and reduce plant maintenance costs and inspection costs, and in consideration of safety, increase the safety against fluid leakage of the fluid inside the piping and supply stable power Can contribute greatly.
以下に本発明における実施の形態例を示す。 Embodiments of the present invention will be described below.
（第１の実施の形態）
減肉管理システム適用例のフローチャートを図１に示す。図１に示したフローチャートにより配管の肉厚減少、すなわち減肉の管理を行う。本発明の適用は、純水管理されたプラントにおける炭素鋼製配管、および低合金鋼配管に限定する。このプラントの定期点検時において対象となる配管に、予め設けた配管部に熱伝対、または配管内部に挿入された熱伝対により温度を測定する。同様に予め配管内部に設けた配管内流体の湿り度測定器、および流速測定器により、配管内部の流体の湿り度、および流速を測定する。この配管の温度，配管内流体の流体の湿り度、および流速を測定する部分が図１における配管状態測定部１１に相当する。
(First embodiment)
A flow chart of an application example of the thinning management system is shown in FIG. According to the flowchart shown in FIG. 1, the pipe thickness is reduced, that is, the thickness reduction is managed. The application of the present invention is limited to carbon steel piping and low alloy steel piping in a plant managed with pure water. The temperature is measured by a thermocouple in a pipe section provided in advance or a thermocouple inserted in the pipe at the time of periodic inspection of the plant. Similarly, the wetness of the fluid in the pipe and the flow velocity are measured by the wetness measuring device and the flow velocity measuring device of the fluid in the pipe provided in advance in the pipe. The part for measuring the temperature of the pipe, the wetness of the fluid in the pipe, and the flow velocity corresponds to the pipe
これらの配管温度測定結果、配管内流体湿り度、および配管内流体の流速測定結果を測定器画面に表示する。なお、このとき、配管温度は配管内表面温度が評価対象温度となる。そこで、配管外面に熱伝対を測定した場合は、熱伝導解析と逆問題解析プログラムを用いることにより、配管内面の温度を評価することが可能であり、この配管内面の温度を後の評価に用いる温度とする。以上の配管より測定された配管温度，配管内部の流体の流体湿り度、および流速を配管状態データベース１２に格納する。 These pipe temperature measurement results, pipe fluid wetness, and pipe flow velocity measurement results are displayed on the measuring instrument screen. At this time, the pipe surface temperature is the evaluation target temperature. Therefore, when a thermocouple is measured on the outer surface of the pipe, it is possible to evaluate the temperature of the inner surface of the pipe by using a heat conduction analysis and an inverse problem analysis program. The temperature to be used. The pipe temperature, the fluid wetness of the fluid inside the pipe, and the flow velocity measured from the above pipes are stored in the pipe state database 12.
次に超音波厚み計等を用いて、当該配管の肉厚を測定する。通常、配管の肉厚は、配管の周方向、および軸方向に約１０mm〜５０mm間隔のピッチで測定される。この今回測定した配管肉厚データを肉厚測定データベース１３に格納する。なお、この肉厚測定データベース１３には、同一プラント内の他の配管測定部位の配管肉厚測定結果、および前回までの定期点検において測定された肉厚測定データも併せて格納されている。但し、これらのデータが格納される際には、配管材の材質、および先に配管状態データベース１２に格納された配管温度，配管内流体湿り度、および配管内流体の流速も併せて格納される。
Next, the thickness of the pipe is measured using an ultrasonic thickness gauge or the like. Usually, the thickness of the pipe is measured at a pitch of about 10 mm to 50 mm in the circumferential direction and the axial direction of the pipe. The pipe thickness data measured this time is stored in the wall
次に、肉厚測定データベース１３に格納されている今回実施した配管の肉厚測定結果と同一ポイントにおける前回の配管肉厚測定結果から今回実施した配管の肉厚測定結果を減じた後、前回点検から今回点検までのインターバルを除することにより、配管肉厚測定ポイントにおけるポイント減肉速度を算出する。以上の部分がポイント減肉速度算出部１４に相当する。なお、ポイント減肉速度データも今回の肉厚測定結果に対応するデータとして肉厚測定データベース１３に格納される。
Next, after subtracting the pipe wall thickness measurement result performed this time from the previous pipe wall thickness measurement result at the same point as the pipe wall thickness measurement result performed this time stored in the wall
次に肉厚測定データベース１３に格納された配管肉厚測定データ、およびポイント減肉速度データを配管材質の違い，配管温度の違い，配管内流体の湿り度の違い，配管内流体の流速の違いを考慮して分類する。減肉速度データを配管材質の違い，配管内部流体の状態の違いで分類した例を図２に示す。具体的に、配管材質が炭素鋼であるか、または低合金鋼であるかの違い、また、配管内流体が液相の単相であるか、液相と気相の二相であるかの違いで配管速度データの分類をする。また、分類された減肉速度は、配管材質が炭素鋼でかつ、配管内部流体が液相単相の場合、配管温度、および配管内流体の流速をパラメータとして、配管材質が炭素鋼でかつ配管内部流体が液相，気相の二相の場合、配管温度、および配管内流体の湿り度をパラメータとして、配管材質が低合金の場合、内部流体が単相、および二相の違いによらず、温度のみをパラメータとして定式化する。
Next, the pipe thickness measurement data and point thinning speed data stored in the wall
分類された減肉速度を、ポイント減肉速度データ，配管温度，配管内流体の湿り度、および配管内流体の流速を用いて数学式により定式化する。ここで、減肉速度の定式化は図３に示すような手法に基づき決定する。減肉速度と各種条件の関係は、配管内流体温度，湿り度，流速、さらにここでは減肉速度を表すパラメータとしては考えない配管形状，溶存酸素濃度、およびｐＨなどが同一の条件の場合でも、減肉速度ｗと各種パラメータの関係は一意に決定されない場合がある。例えば、図３（ａ）に示すように、今回、および、現在までの定期点検で測定された肉厚を用いて算出した全ての減肉速度と温度の関係をプロットした場合において、配管材質，配管内部流体の湿り度やその他の条件が同一であったとしても、配管減肉速度ｗと温度Ｔの関係は一義的に決定される関数としては表現されない。そこで、図３（ａ）に示すように現在の点検で測定された減肉速度の最大値を包絡するようにして配管減肉速度を数学モデルにより定式化する。ここで、図３（ａ）に示すように、減肉速度ｗと温度Ｔの関係は、ある境界温度Ｔ１により分割されるいくつかの直線で表される関数でモデル化される。 The classified thinning speed is formulated by mathematical formula using the point thinning speed data, the pipe temperature, the wetness of the fluid in the pipe, and the flow velocity of the fluid in the pipe. Here, the formulation of the thinning rate is determined based on a technique as shown in FIG. The relationship between the thinning rate and various conditions is that the fluid temperature in the pipe, the wetness, the flow rate, and the pipe shape, dissolved oxygen concentration, pH, etc. that are not considered here as parameters representing the thinning rate are the same. The relationship between the thinning speed w and various parameters may not be uniquely determined. For example, as shown in FIG. 3 (a), when plotting the relationship between all the thinning speeds calculated using the wall thickness measured in this and the regular inspections up to now, and the temperature, Even if the wetness of the pipe internal fluid and other conditions are the same, the relationship between the pipe thinning speed w and the temperature T is not expressed as a function that is uniquely determined. Therefore, as shown in FIG. 3A, the pipe thinning rate is formulated by a mathematical model so as to envelop the maximum value of the thinning rate measured in the current inspection. Here, as shown in FIG. 3A, the relationship between the thinning speed w and the temperature T is modeled by a function represented by several straight lines divided by a certain boundary temperature T1.
ここで、図３（ｂ）に示すように、減肉速度ｗと流速ｖの関係も、減肉速度ｗと温度Ｔの関係と同様である。すなわち、減肉速度ｗと流速ｖの関係は、ある境界流速ｖ１により分割されるいくつかの直線で表される関数でモデル化される。これら配管材質の違い、内部流体の状況の違いを考慮して決定した減肉速度モデル式の形は、図２に併せて示した。以上の部分が、図１における減肉速度モデル式構築部１５に相当する。 Here, as shown in FIG. 3B, the relationship between the thinning speed w and the flow velocity v is the same as the relationship between the thinning speed w and the temperature T. That is, the relationship between the thinning speed w and the flow velocity v is modeled by a function represented by several straight lines divided by a certain boundary flow velocity v1. The shape of the thinning rate model formula determined in consideration of the difference in the piping material and the state of the internal fluid is also shown in FIG. The above portion corresponds to the thinning rate model formula construction unit 15 in FIG.
次に、先に測定した配管温度，配管内部流体湿り度、および配管内流体速度条件を、先に構築した減肉速度モデル式に代入することにより測定対象配管において発生する減肉速度が算出，決定される。なお、先に構築した減肉速度モデル式が最大減肉速度に対して定式化されたものであることから、ここで算出される減肉速度は、想定される最大減肉速度となる。以上、この部分が図１における最大減肉速度算出部１６に相当する。
Next, by substituting the previously measured pipe temperature, pipe internal fluid wetness, and pipe fluid speed conditions into the previously established model for reducing wall thickness, the rate of thinning generated in the pipe to be measured is calculated. It is determined. In addition, since the thickness reduction rate model formula constructed | assembled previously was formulated with respect to the maximum thickness reduction rate, the thickness reduction rate calculated here becomes the assumed maximum thickness reduction rate. As described above, this portion corresponds to the maximum thinning
次に、先に測定した現在の配管肉厚と予め設定する配管肉厚、すなわち、点検配管肉厚を用いて、次回当該部の点検までに想定される配管の減肉量を算出する。なお、点検配管肉厚は、許容される配管肉厚、すなわち配管の最小必要肉厚を参考に設定しなければならない。ここで、先に減肉速度モデル式により決定した当該配管部の減肉速度（最大減肉速度）を用いて、次回点検までのインターバルを次式により決定する。 Next, using the current pipe wall thickness measured in advance and the pipe wall thickness set in advance, that is, the inspection pipe wall thickness, the pipe thickness reduction expected until the next inspection of the relevant part is calculated. The inspection pipe thickness must be set with reference to the allowable pipe thickness, that is, the minimum required pipe thickness. Here, the interval until the next inspection is determined by the following equation using the thinning rate (maximum thinning rate) of the pipe section previously determined by the thinning rate model equation.
（数１）
次回点検インターバル＝（現在の配管肉厚−点検配管肉厚）
／（α×減肉速度）
上式において、αは安全率を表す。安全率は１以上の値をとる。上式により次回点検インターバルが算出される。以上が次回点検インターバル計算部１７である。
(Equation 1)
Next inspection interval = (current pipe wall thickness-inspection pipe wall thickness)
/ (Α × thinning speed)
In the above formula, α represents a safety factor. The safety factor takes a value of 1 or more. The next inspection interval is calculated by the above formula. The above is the next inspection
次に、先に測定した現在の配管肉厚と必要最小肉厚を用いて、配管の余寿命を算出する。配管の余寿命は次式により決定される。 Next, the remaining life of the pipe is calculated using the current pipe wall thickness and the required minimum wall thickness measured previously. The remaining life of the pipe is determined by the following equation.
（数２）
余寿命＝（現在の配管肉厚−必要最小肉厚）
／（α×減肉速度）
上式により当該配管の余寿命が算出される。以上が余寿命計算部１８である。
(Equation 2)
Remaining life = (Current pipe wall thickness-Required minimum wall thickness)
/ (Α × thinning speed)
The remaining life of the pipe is calculated from the above equation. The above is the remaining
次に、先に決定した次回点検インターバル、および余寿命を用いて肉厚測定年次計画スケジュールを作成する。なお、この肉厚測定年次計画スケジュールの作成においては、当該配管、および前記プラント内における全ての点検対象配管の次回点検インターバル、および余寿命を上記までの手法により算出しておく必要がある。これらの前記プラント内における全ての点検対象配管の次回点検インターバル、および余寿命をまとめることにより肉厚測定年次計画スケジュールを作成する。この肉厚測定年次計画スケジュールを図４に示す。図４に示すように、列に肉厚測定対象部位，余寿命，次回以降の定期検査予定を配する。また、行として、肉厚測定対象部位の名称，先に算出した当該肉厚測定対象部位の余寿命、さらに、次回以降の定期検査予定時における配管肉厚実施の有無を記載する。なお、定期検査毎に肉厚測定した箇所の最新データを用いて、減肉速度モデルが再構築されることから、この肉厚測定年次計画スケジュールには、作成年月日が記載されなければならない。以上が、肉厚測定年次計画スケジュールが作成部１９である。
Next, a wall thickness measurement annual plan schedule is created using the previously determined next inspection interval and remaining life. In preparation of the annual plan for measuring the wall thickness, it is necessary to calculate the next inspection interval and the remaining life of the pipe and all inspection target pipes in the plant by the method described above. A wall thickness measurement annual plan schedule is created by summarizing the next inspection interval and remaining life of all inspection target pipes in the plant. This thickness measurement annual plan schedule is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the thickness measurement target part, the remaining life, and the next periodic inspection schedule are arranged in a row. In addition, the name of the part to be measured for thickness, the remaining life of the part to be measured for thickness previously calculated, and whether or not pipe thickness is to be implemented at the next scheduled periodic inspection are described as rows. In addition, since the thinning rate model is reconstructed using the latest data of the location where the thickness was measured for each periodic inspection, the date of creation must be described in this annual plan for measuring the thickness. Don't be. The thickness measurement annual plan schedule is the
このように決定した肉厚測定年次計画スケジュールをＣＲＴ、またはプリンタに出力する。以上の、図１に示したフローチャートに従った配管の減肉管理システムを適用することにより、エロージョン・コロージョンに起因する配管減肉速度を評価するとともに、配管の肉厚管理を行うための肉厚測定年次計画スケジュールが作成される。 The wall thickness measurement annual plan schedule determined in this way is output to the CRT or printer. By applying the pipe thinning management system according to the flowchart shown in FIG. 1 above, the pipe thinning rate due to erosion / corrosion is evaluated, and the wall thickness is used for pipe thickness management. A measurement annual planning schedule is created.
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態と異なる減肉管理システム適用例のフローチャートを図５に示す。図５に示したフローチャートに従い、配管の肉厚減少、すなわち減肉の管理を行う。図５のフローチャートに従う減肉管理システムは、大部分が、第１の実施の形態で記述した図１のフローチャートに従う減肉管理システムと同様である。すなわち、減肉速度モデル式に基づく最大減肉速度算出部１６，次回点検インターバル計算部１７，余寿命計算部１８，肉厚測定年次計画スケジュール部１９は図１のフローチャートに従う減肉管理システムと同様である。
(Second Embodiment)
A flowchart of an application example of the thinning management system different from the first embodiment is shown in FIG. In accordance with the flowchart shown in FIG. 5, pipe thickness reduction, that is, management of thinning is performed. The thinning management system according to the flowchart of FIG. 5 is almost the same as the thinning management system according to the flowchart of FIG. 1 described in the first embodiment. That is, the maximum thinning
図５に示したフローチャートに従う減肉管理システムでは、直接、配管の温度，配管内流体の湿り度，流速等の測定は行わない。減肉速度モデル式の構築において使用する温度，流速、および湿り度には、設計時に想定した温度，流速、および湿り度を用いる。以下に図５に示したフローチャートに従う減肉管理システムにおける減肉速度モデル式の構築方法を示す。 In the thinning management system according to the flowchart shown in FIG. 5, the temperature of the pipe, the wetness of the fluid in the pipe, the flow velocity, etc. are not directly measured. The temperature, flow rate, and wetness assumed at the time of design are used as the temperature, flow rate, and wetness used in the construction of the thinning rate model equation. A method for constructing a thinning rate model formula in the thinning management system according to the flowchart shown in FIG. 5 will be described below.
図２に示したように、ポイント減肉速度データを配管材質の違い，設計想定配管温度の違い，設計想定配管内部流体の違いで分類する。ポイント減肉速度データの分類は、配管材質の違い、および配管内流体の状態の違いで分類する。具体的に、配管材質が炭素鋼であるか、または低合金鋼であるかの違い、また、設計想定時の配管内流体が液相の単相であるか、液相と気相の二相であるかの違いで配管速度の分類をする。また、分類された減肉速度は、配管材質が炭素鋼でかつ、設計想定時の配管内部流体が液相単相の場合、設計想定配管温度、および設計想定配管内流体の流速をパラメータとして、配管材質が炭素鋼でかつ設計想定配管内部流体が液相，気相の二相の場合、設計想定配管温度、および配管内流体の設計想定湿り度をパラメータとして、配管材質が低合金の場合、内部流体が単相、および二相の違いによらず、設計想定温度のみをパラメータとして定式化する。すなわち、第１の実施の形態で示した減肉速度モデル式が測定された配管温度，内部流体の湿り度、および内部流体の流速によりモデル化されていたのに対して、ここで示す第２の実施の形態における減肉速度モデル式は設計想定配管温度，内部流体の設計想定湿り度、および設計想定流速によりモデル化されていることが特徴である。 As shown in FIG. 2, the point thinning rate data is classified according to the difference in pipe material, the difference in design assumed pipe temperature, and the difference in design assumed pipe internal fluid. Point thinning rate data is classified according to the difference in pipe material and the state of fluid in the pipe. Specifically, the difference between pipe material is carbon steel or low alloy steel, and the fluid in the pipe at the time of design assumption is a single phase of liquid phase or two phases of liquid phase and gas phase The piping speed is classified according to the difference between In addition, the classified thinning speed is a parameter when the pipe material is carbon steel and the pipe internal fluid at the time of design assumption is a liquid phase single phase. When the pipe material is carbon steel and the design assumed pipe internal fluid is a liquid phase or gas phase two phase, the design assumed pipe temperature and the design assumed wetness of the fluid in the pipe are parameters, and the pipe material is a low alloy. Regardless of whether the internal fluid is single-phase or two-phase, it is formulated using only the design assumed temperature as a parameter. That is, the model for reducing the wall thickness shown in the first embodiment is modeled by the measured pipe temperature, the wetness of the internal fluid, and the flow rate of the internal fluid. The thinning rate model formula in the embodiment is characterized in that it is modeled by the assumed design pipe temperature, the assumed design wetness of the internal fluid, and the assumed design flow velocity.
なお、設計想定温度配管温度，内部流体の設計想定湿り度、および設計想定流速による減肉速度モデル化に際して、各種条件（配管内流体温度，湿り度，流速，配管形状，溶存酸素濃度、およびｐＨなどの条件）が同一条件の場合でも、減肉速度ｗと各種パラメータの関係は一意に決定されない場合があることから（図３参照）、測定された減肉速度の最大値を包絡するようにして配管減肉速度を数学モデルにより定式化する必要がある。また、図３（ａ）に示すように、減肉速度ｗと温度Ｔの関係は、ある境界温度Ｔ１により分割されるいくつかの直線で表される関数でモデル化しなければならない。 In addition, various conditions (fluid temperature in pipe, wetness, flow rate, pipe shape, dissolved oxygen concentration, and pH) are used for modeling the estimated design temperature, pipe temperature, design fluid wetness of the internal fluid, and thickness reduction rate by design flow velocity. Since the relationship between the thinning speed w and various parameters may not be uniquely determined even if the conditions are the same, the maximum value of the measured thinning speed should be enveloped. Therefore, it is necessary to formulate the pipe thinning rate using a mathematical model. Further, as shown in FIG. 3A, the relationship between the thinning speed w and the temperature T must be modeled by a function represented by several straight lines divided by a certain boundary temperature T1.
以上が、図５に示したフローチャートに基づく第２の実施例における減肉速度モデル式構築部２１である。 The above is the thinning rate model formula construction unit 21 in the second embodiment based on the flowchart shown in FIG.
なお、前述したように最大減肉速度算出部１６，次回点検インターバル計算部１７，余寿命計算部１８、および肉厚測定年次計画スケジュール作成部１９は、第１の実施の形態に示した図１のフローチャートに基づく配管減肉管理システムと変化がない。但し、図５のフローチャートに基づく配管減肉管理システムの第２の実施の形態の場合、配管状態測定部１１が存在しないことから配管に設置するセンサー類の必要がなく、また配管状態データベース１２が存在しないことから、第１の実施の形態に比べて、簡易的なシステム配管減肉管理が可能である。
As described above, the maximum thinning
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、配管設計時にエロージョン・コロージョンにより生じる配管減肉を予め考慮した配管肉厚設定法を記述する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a pipe wall thickness setting method is described in which pipe thinning caused by erosion / corrosion during pipe design is considered in advance.
まず、はじめに現在までに稼動している前記純水管理されたプラントにおける配管肉厚測定データの分類を行うことにより設計当該配管の減肉速度モデル式を構築する。減肉速度モデル式の構築に際しては、配管材質が炭素鋼であるか、または低合金鋼であるかの違い、また、設計想定時の配管内流体が液相の単相であるか、液相と気相の二相であるかの違いを考慮した上で、配管速度の分類を行う。前述した第２の実施の形態における減肉速度モデル式の構築と同様に、分類された減肉速度は、配管材質が炭素鋼でかつ、設計想定時の配管内部流体が液相単相の場合、設計想定配管温度、および設計想定配管内流体の流速をパラメータとして、配管材質が炭素鋼でかつ設計想定配管内部流体が液相，気相の二相の場合、設計想定配管温度、および配管内流体の設計想定湿り度をパラメータとして、配管材質が低合金の場合、内部流体が単相、および二相の違いによらず、設計想定温度のみをパラメータとして定式化する。これらより、配管材質，内部流体の状況を考慮した減肉速度モデル式群が決定される。 First, the pipe wall thickness measurement data in the pure water-managed plant that has been operating up to now is classified to construct a model for reducing the wall thickness of the designed pipe. When constructing the model for reducing the wall thickness, the difference between pipe material is carbon steel or low alloy steel, and whether the fluid in the pipe at the time of design assumption is a single phase of liquid phase or liquid phase The pipe speed is classified after considering the difference between the two phases of the gas phase and the gas phase. Similar to the construction of the thinning rate model formula in the second embodiment described above, the classified thinning rates are obtained when the pipe material is carbon steel and the pipe internal fluid at the time of design assumption is a liquid phase single phase. If the piping material is carbon steel and the designed piping internal fluid is in two phases, liquid phase and gas phase, using the designed piping temperature and the flow velocity of the designed piping fluid as parameters, the designed piping temperature and the piping When the assumed design wetness of the fluid is a parameter and the pipe material is a low alloy, the formulation is formulated using only the assumed design temperature as a parameter, regardless of whether the internal fluid is a single phase or two phases. From these, the thinning rate model formula group considering the pipe material and the state of the internal fluid is determined.
この定式化された減肉速度モデル式を用いて、設計肉厚を決定する。設計肉厚決定方法を図６に示す。まず、設計対象となる配管が炭素鋼であるか低合金鋼であるかを決定する。併せて、配管の温度，配管内部流体の湿り度、および配管内流体の流速を決定する。決定された配管材質，配管温度，配管内流体の湿り度，配管内流体の流速に適合する減肉速度モデル式を、先に構築した減肉速度モデル式群より決定する。適切な減肉速度モデルを抽出した後、設計仕様である内部流体の圧力、および配管口径等の情報から配管に要求される必要最小肉厚を算出する。さらに、プラント設計寿命を決定した後、図６に示すように縦軸に配管肉厚を、横軸に時間を取った図を完成させる。縦軸の必要最小肉厚に等しい点から横軸に平行に必要最小肉厚ラインを設定する。この必要最小肉厚ラインにおいて、プラント設計寿命相当を表す点より減肉速度を傾きとして左上がりの形態となる直線を作成する。この減肉速度と等しい傾きを持つ直線と縦軸の交点、すなわち時間が０であり、かつ、プラント運転開始時を表す点における配管肉厚が設計肉厚として決定される。 The design wall thickness is determined using the formulated model for reducing the thickness rate. The design thickness determination method is shown in FIG. First, it is determined whether the piping to be designed is carbon steel or low alloy steel. In addition, the temperature of the pipe, the wetness of the fluid in the pipe, and the flow rate of the fluid in the pipe are determined. The thinning speed model formula that matches the determined pipe material, pipe temperature, wetness of the fluid in the pipe, and the flow velocity of the fluid in the pipe is determined from the group of thinning speed models previously constructed. After extracting an appropriate thickness reduction model, the minimum required wall thickness required for piping is calculated from the design specifications such as internal fluid pressure and piping diameter. Furthermore, after the plant design life is determined, as shown in FIG. 6, a diagram is drawn in which the vertical axis represents pipe wall thickness and the horizontal axis represents time. A required minimum thickness line is set in parallel to the horizontal axis from the point equal to the required minimum thickness on the vertical axis. In this necessary minimum wall thickness line, a straight line is created in which the rate of thickness reduction is inclined from the point representing the plant design life equivalent, and the shape rises to the left. The thickness of the pipe at the intersection of the straight line and the vertical axis having the same slope as the thickness reduction rate, that is, the time is 0 and represents the start of plant operation, is determined as the design thickness.
本手法のようにプラント運転開始時期からのエロージョン・コロージョンによる配管の減肉化を考慮した設計を行うことにより、プラント設計寿命中の配管肉厚測定を実施しなくても、プラント設計寿命中の間、エロージョン・コロージョンにより、肉厚が必要最小肉厚以下にならないような配管肉厚を有する配管系を設計することが可能である。 By designing for pipe thinning due to erosion and corrosion from the start of plant operation as in this method, the pipe thickness can be measured during the plant design life without performing pipe wall thickness measurement during the plant design life. By erosion / corrosion, it is possible to design a piping system having a pipe thickness that does not become less than the required minimum thickness.
１１…配管状態測定部、１２…配管状態データベース、１３…肉厚測定データベース、１４…ポイント減肉速度算出部、１５…測定データに基づく減肉速度モデル式構築部、
１６…最大減肉速度算出部、１７…次回点検インターバル計算部、１８…余寿命計算部、１９…肉厚測定年次計画スケジュール作成部、２１…設計条件に基づく減肉速度モデル式構築部。
DESCRIPTION OF
16 ... Maximum thinning rate calculation unit, 17 ... Next inspection interval calculation unit, 18 ... Remaining life calculation unit, 19 ... Thickness measurement annual plan schedule creation unit, 21 ... Thinning rate model formula construction unit based on design conditions.
Claims (8)
In the wall thickness measurement annual plan schedule creation unit according to claim 1 and claim 2, the next inspection interval calculated by the next inspection interval calculation unit according to claim 1 and claim 2, and claim 1 and claim 2 The remaining life calculated by the remaining life calculation unit is displayed for all piping parts that require inspection of the plant, and the inspection intervals for the next and subsequent times are also displayed for all the piping parts. A pipe wall thinning evaluation system characterized by creating a wall thickness measurement annual plan schedule.
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