平成 19 年 3 月

システム開発 18－Ｆ－１

機械システム等のメンテナンス最適化のための 高度メンテナンス技術開発に関する

フィージビリティスタディ 報 告 書

―要 旨－

平成 19 年 3 月

財団法人 機 械 シ ス テ ム 振 興 協 会 委 託 先 財団法人エンジニアリング振興協会

こ の 事 業 は 、 競 輪 の 補 助 金 を 受 け て 実 施 し た も の で す 。

序

わ が 国 経 済 の 安 定 成 長 へ の 推 進 に あ た り 、 機 械 情 報 産 業 を め ぐ る 経 済 的 、 社 会 的 諸 条 件 は 急 速 な 変 化 を 見 せ て お り 、 社 会 生 活 に お け る 環 境 、 都 市 、 防 災 、 住 宅 、 福 祉 、 教 育 等 、 直 面 す る 問 題 の 解 決 を 図 る た め に は 技 術 開 発 力 の 強 化 に 加 え て 、 多 様 化 、 高 度 化 す る 社 会 的 ニ ー ズ に 適 応 す る 機 械 情 報 シ ス テ ム の 研 究 開 発 が 必 要 で あ り ま す 。

こ の よ う な 社 会 情 勢 の 変 化 に 対 応 す る た め 、 財 団 法 人 機 械 シ ス テ ム 振 興 協 会 で は 、 日 本 自 転 車 振 興 会 か ら 機 械 工 業 振 興 資 金 の 交 付 を 受 け て 、 シ ス テ ム 技 術 開 発 調 査 研 究 事 業 、 シ ス テ ム 開 発 事 業 、 新 機 械 シ ス テ ム 普 及 促 進 事 業 を 実 施 し て お り ま す 。 こ の う ち 、 シ ス テ ム 技 術 開 発 調 査 研 究 事 業 及 び シ ス テ ム 開 発 事 業 に つ い て は 、 当 協 会 に 総 合 シ ス テ ム 調 査 開 発 委 員 会 (委 員 長 ： 政 策 研 究 院 リ サ ー チ フ ェ ロ ー 藤 正 巖 氏 ） を 設 置 し 、 同 委 員 会 の ご 指 導 の も と に 推 進 し て お り ま す 。

本 「 機 械 シ ス テ ム 等 の メ ン テ ナ ン ス 最 適 化 の た め の 高 度 メ ン テ ナ ン ス 技 術 開 発 に 関 す る フ ィ ー ジ ビ リ テ ィ ス タ デ ィ 」 は 、 上 記 事 業 の 一 環 と し て 、 当 協 会 が 財 団 法 人 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 に 委 託 し 、 実 施 し た 成 果 を ま と め た も の で 、 関 係 諸 分 野 の 皆 様 方 の お 役 に 立 て れ ば 幸 い で あ り ま す 。

はじめに

本 報 告 書 は 、 平 成 18 年 度 に 財 団 法 人 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 が 、 財 団 法 人 機 械 シ ス テ ム 振 興 協 会 か ら 委 託 を 受 け て 実 施 し た 「 機 械 シ ス テ ム 等 の メ ン テ ナ ン ス 最 適 化 の た め の 高 度 メ ン テ ナ ン ス 技 術 開 発 に 関 す る フ ィ ー ジ ビ リ テ ィ ス タ デ ィ 」 の 成 果 を 取 り ま と め た も の で あ る 。

わ が 国 で は 高 度 経 済 成 長 時 代 に 建 設 さ れ た 多 く の 産 業 設 備 の 老 朽 化 が 進 行 し 、こ れ ら の メ ン テ ナ ン ス の 重 要 性 が 高 ま っ て い る 。 し か し な が ら 各 企 業 は 、 産 業 構 造 の 転 換 、 諸 外 国 と の 熾 烈 な 競 争 な ど 厳 し い 環 境 下 で の 高 付 加 価 値 化 や コ ス ト ダ ウ ン が 強 く 求 め ら れ て い る こ と か ら 、 合 理 化 策 の 一 環 と し て メ ン テ ナ ン ス 関 係 の 予 算 削 減 、 人 員 削 減 に も 踏 み 込 ま ざ る を 得 な く な っ て い る 。

ま た 、こ れ ま で の メ ン テ ナ ン ス は 、プ ラ ン ト 、施 設 を 熟 知 し た 熟 練 技 術 者 の 技 量 に 依 存 す る 部 分 も 多 く 、 こ れ ら の 技 術 者 の 高 齢 化 に よ る 世 代 交 代 時 期 と 重 な っ て 、 人 材 面 で も 問 題 を 抱 え る こ と と な っ て い る 。

さ ら に 、最 近 、国 内 で は 産 業 施 設 の 大 事 故 が 多 発 し 、そ の 対 策 と し て 経 営 ト ッ プ の 安 全 確 保 に 係 る 責 務 、 安 全 確 保 に 必 要 な 体 制 整 備 、 安 全 対 策 の 体 系 的 な 計 画 ・ 実 施 等 の 対 応 が 早 急 に 求 め ら れ て い る 。 環 境 面 か ら も 資 源 節 約 、 廃 棄 物 削 減 等 の 要 求 が 高 ま り 、 安 易 な 交 換 、 廃 棄 が 許 さ れ な い 状 況 に も あ る 。

こ の よ う な 厳 し い 環 境 の 中 に お い て は 、各 種 産 業 設 備 の メ ン テ ナ ン ス の 重 要 性 が こ れ ま で 以 上 に 高 ま り 、 安 全 性 を 確 保 し つ つ 経 済 的 で 、 効 率 的 な メ ン テ ナ ン ス を 実 現 す る よ う な 新 し い 手 法 、 メ ン テ ナ ン ス の 新 た な 産 業 化 が 必 要 と さ れ て い る 。

本 ス タ デ ィ で は 高 度 メ ン テ ナ ン ス 技 術 の う ち 、腐 食 劣 化 診 断 技 術 の 開 発 を 行 う こ と を 目 的 と し た 。 腐 食 は 鋼 構 造 物 の 劣 化 要 因 で 最 も 頻 度 が 高 く 、 こ れ ま で は 腐 食 結 果 の 目 視 お よ び 計 測 器 を 使 用 し た 経 験 に 基 づ く 評 価 ・ 診 断 を 行 っ て い た が 、 今 後 は 老 朽 化 対 策 と し て 、 標 準 化 さ れ た 共 通 な 技 術 ・ 手 法 で 劣 化 診 断 を 行 い 、 予 防 保 全 に 努 め る こ と が 重 要 で あ る 。

本 報 告 書 の 成 果 が 十 分 に 活 用 さ れ る こ と を 切 に 願 う と と も に 、本 ス タ デ ィ に ご 協 力 い た だ い た 関 係 各 位 に 対 し て 心 か ら 謝 意 を 表 す る 次 第 で あ る 。

平 成 19 年 3月

財 団 法 人 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会

会 長 増 田 信 行

目 次 序

は じ め に

1 ス タ デ ィ の 目 的··· 1

2 ス タ デ ィ の 実 施 体 制 ··· 2

3 ス タ デ ィ の 内 容··· 5

第 1章 腐 食 診 断 技 術 の 開 発··· 5

1.1 腐 食 劣 化 と 診 断 技 術 の 重 要 性··· 5

1.2 孔 食 、 す き ま 腐 食 の 診 断 技 術 の 開 発··· 6

1.2.1 孔 食 、 す き ま 腐 食 可 使 用 領 域 か ら リ ス ク へ··· 6

1.2.2 孔 食 、 す き ま 腐 食 発 生 寿 命 予 測 モ デ ル··· 9

1.2.3 孔 食 、 す き ま 腐 食 進 展 寿 命 予 測 モ デ ル··· 9

1.3 腐 食 診 断 技 術 の ガ イ ド ラ イ ン （ 標 準 化 ） の 作 成···10

1.3.1 ガ イ ド ラ イ ン （ 標 準 化 ） の 考 え 方···10

1.3.2 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 機 構 の 特 徴 に 基 づ く 腐 食 診 断 ···12

1.3.3 腐 食 環 境 の 把 握 か ら の 腐 食 機 構 の 特 定···13

1.3.4 ガ イ ド ラ イ ン （ 案 ）···14

1.4 モ ニ タ リ ン グ 技 術 －ACMセ ン サ ···15

1.4.1 ACMセ ン サ の 概 要 ···15

1.4.2 ACMセ ン サ の 改 造 お よ び 試 作···16

1.4.3 ま と め ···18

1.5 本 章 の ま と め ···18

第 2章 保 温 材 下 腐 食 （CUI） 診 断 技 術 の 開 発···21

2.1 保 温 材 下 腐 食 の 基 本 的 考 え 方···21

2.2 CUI の 診 断 技 術 ・ 新 検 査 技 術 ···21

2.3 新 検 査 技 術 に よ る 診 断 方 法···23

2.4 磁 歪 誘 起 型 ロ ン グ レ ン ジ 超 音 波 探 傷 法 （MsS）···23

2.4.1 ロ ン グ レ ン ジ 超 音 波 探 傷 法 ···23

2.4.2 MsS探 傷 距 離 の 長 距 離 化 の 検 討 ・ 開 発···24

2.4.3 MsS信 号 処 理 方 法 に 係 わ る 改 善 の 検 討···25

2.4.4 複 合 検 査 の 信 頼 性 向 上 の 検 討 ···25

2.4.5 検 討 ・ 開 発 結 果 の 現 地 検 証 お よ び 実 機 試 験···25

2.5 パ ル ス 式 磁 気 探 傷 法(INCOTEST ) ···27

2.5.1 パ ル ス 式 磁 気 探 傷 法 の 原 理 ···27

2.5.2 パ ル ス 式 磁 気 探 傷 法 適 用 に つ い て の 問 題 点 の 検 討 ···28

2.5.3 ま と め と 課 題···30

2.6 本 章 の ま と め ···30

2.6.1 磁 歪 誘 起 型 ロ ン グ レ ン ジ 超 音 波 探 傷 法 （MsS） ···30

2.6.2 パ ル ス 式 磁 気 探 傷 法 （INCOTEST）···31

4 ス タ デ ィ の 今 後 の 課 題 と 展 開 ···32

4.1 孔 食 、 す き ま 腐 食 の 診 断 技 術 の 開 発 お よ び 腐 食 診 断 技 術 の ガ イ ド ラ イ ン （ 標 準 化 ） の 作 成···32

4.1.1 現 状 と 課 題···32

4.1.2 今 後 の 展 開···32

4.2 腐 食 モ ニ タ リ ン グ 技 術 の 開 発 お よ び 保 温 材 下 腐 食 の 診 断 技 術 、 新 検 査 技 術 の 開 発···32

4.2.1 現 状 と 課 題···32

4.2.2 今 後 の 展 開···33

１ スタディの目的

1) 背 景

わ が 国 で は 高 度 経 済 成 長 時 代 に 建 設 さ れ た 多 く の プ ラ ン ト 、 大 型 施 設 の 老 朽 化 が 進 行 し 、 今 後 は そ れ ら の メ ン テ ナ ン ス 費 用 が 大 幅 に 増 加 し て 日 本 経 済 に 大 き な 負 担 と な る こ と が 予 想 さ れ て い る 。 こ の よ う な 中 で 最 近 、 国 内 で は 産 業 施 設 の 事 故 が 多 発 し 、 そ の 対 応 と し て 経 営 ト ッ プ の 安 全 確 保 に 係 わ る 責 務 、 体 制 整 備 、 安 全 対 策 の 見 直 し 等 が 早 急 に 求 め ら れ て い る 。 ま た 、 フ ロ ー か ら ス ト ッ ク の 時 代 に 移 り つ つ あ る 日 本 に お い て は 各 種 の 施 設 ・ 設 備 の メ ン テ ナ ン ス の 重 要 性 が 高 ま り 、 社 会 全 体 に 経 済 的 で 、 効 率 的 な メ ン テ ナ ン ス を 実 現 す る よ う な 、 メ ン テ ナ ン ス 分 野 の 新 た な 産 業 化 も 必 要 と さ れ て い る 。

一 方 、 国 際 的 に は 中 国 や 東 南 ア ジ ア 諸 国 の 経 済 成 長 に よ り 、 ま た 国 内 的 に は 各 種 規 制 の 緩 和 等 に よ り 、 日 本 の 産 業 は 熾 烈 な 競 争 の 時 代 に 入 っ て お り 、 高 付 加 価 値 化 や コ ス ト ダ ウ ン が 強 く 求 め ら れ て い る 。 こ の た め 、 競 争 力 強 化 の 一 環 と し て 各 企 業 は 施 設 の メ ン テ ナ ン ス 予 算 の 削 減 、 人 員 の 削 減 に 踏 み 込 ま ざ る を 得 な く な っ て い る 。

さ ら に 、 こ れ ら の 課 題 を 解 決 す る た め に は 高 度 メ ン テ ナ ン ス シ ス テ ム を 構 築 し 、 高 度 メ ン テ ナ ン ス 技 術 開 発 を 行 う 必 要 が あ る 。 社 会 的 に は 少 子 高 齢 化 が 進 行 し 、 こ れ ま で 維 持 補 修 を 支 え て き た 熟 練 技 術 者 が 世 代 交 代 の 時 期 を 迎 え 始 め て い る も の の 後 継 者 が 不 足 し 、 そ の 技 術 の 継 承 が 課 題 と な っ て い る 。

2) 目 的

本 ス タ デ ィ で は 、 平 成 17 年 度 の ス タ デ ィ を 次 の と お り 継 続 実 施 す る 。

腐 食 劣 化 診 断 技 術 開 発 に お い て は 、 ① 孔 食 ・ す き ま 腐 食 に 関 す る 診 断 技 術 の 開 発 、 ② 腐 食 診 断 技 術 の 標 準 化 案 の 作 成 、 ③ 腐 食 モ ニ タ リ ン グ 技 術 の 開 発 お よ び ④ 保 温 材 下 腐 食 の 診 断 技 術 と 新 検 査 技 術 の 開 発 を 目 的 と す る 。 こ れ ら の ス タ デ ィ の ま と め と し て 、 ⑤ 今 後 の 展 開 検 討 と 報 告 書 作 成 を 行 う 。

3) 必 要 性

本 ス タ デ ィ に お い て は 高 度 メ ン テ ナ ン ス 技 術 の う ち 、 腐 食 診 断 技 術 の 開 発 を 行 う 。 腐 食 は 鋼 構 造 物 の 劣 化 要 因 で 最 も 頻 度 が 多 く 、 こ れ ま で は 腐 食 結 果 の 目 視 お よ び 簡 単 な 計 測 器 を 使 用 し た 経 験 に 基 づ く 評 価 ・ 診 断 を 行 っ て い た が 、 今 後 は 老 朽 化 対 策 と し て 、 劣 化 診 断 を 行 い 予 防 保 全 に 努 め る こ と が 重 要 で あ る 。 現 在 、 劣 化 診 断 は 各 事 業 所 で 各 々 の 方 法 で 、 経 験 に 基 づ い て な さ れ て い る が 、 団 塊 世 代 の 退 職 を 前 に し て こ れ ら の 経 験 に 基 づ く 診 断 技 術 の 伝 承 が 困 難 に な っ て き て お り 、 標 準 化 さ れ た 共 通 な 技 術 ・ 手 法 が 必 要 と さ れ て い る 。

２ スタディの実施体制

本 ス タ デ ィ は 、 財 団 法 人 機 械 シ ス テ ム 振 興 協 会 の 委 託 を 財 団 法 人 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会 が 受 け 、 大 学 お よ び プ ラ ン ト メ ー カ ー 、 エ ン ジ ニ ア リ ン グ 、 プ ラ ン ト 所 有 企 業 の 関 係 者 に よ る 「 腐 食 劣 化 診 断 技 術 開 発 委 員 会 」 を 組 織 し て 推 進 し た 。 ま た 、 専 門 性 の 高 い 保 温 材 下 腐 食 の 評 価 試 験 は 、「(社)腐 食 防 食 協 会 腐 食 セ ン タ ー 」 に 外 注 し た 。

ス タ デ ィ の 実 施 体 制 を 図1に 、財 団 法 人 機 械 シ ス テ ム 振 興 協 会「 総 合 シ ス テ ム 調 査 開 発 委 員 会 」 の 委 員 名 簿 を 次 頁 に 、「 腐 食 劣 化 診 断 技 術 開 発 委 員 会 」 の 委 員 名 簿 を 表 に 示 す 。

(財)機 械 シ ス テ ム 振 興 協 会

(財)エ ン ジ ニ ア リ ン グ 振 興 協 会

総 合 シ ス テ ム 調 査 開 発 委 員 会

(外 注) 保 温 材 下 腐 食 の 評 価 試 験

－(社)腐 食 防 食 協 会 腐 食 セ ン タ ー

腐 食 劣 化 診 断 技 術 開 発 委 員 会 委 託

図 1 ス タ デ ィ の 実 施 体 制

総 合 シ ス テ ム 調 査 開 発 委 員 会 委 員 名 簿

（ 順 不 同 ・ 敬 称 略 ）

委 員 長 政 策 研 究 院 藤 正 巖 リ サ ー チ フ ェ ロ ー

委 員 埼 玉 大 学 太 田 公 廣 地 域 共 同 研 究 セ ン タ ー

教 授

委 員 独 立 行 政 法 人 産 業 技 術 総 合 研 究 所 金 丸 正 剛 エ レ ク ト ロ ニ ク ス 研 究 部 門

副 研 究 部 門 長

委 員 独 立 行 政 法 人 産 業 技 術 総 合 研 究 所 志 村 洋 文 産 学 官 連 携 部 門

コ ー デ ィ ネ ー タ

委 員 東 北 大 学 中 島 一 郎 未 来 科 学 技 術 共 同 研 究 セ ン タ ー

セ ン タ ー 長

委 員 東 京 工 業 大 学 大 学 院 廣 田 薫 総 合 理 工 学 研 究 科

教 授

委 員 東 京 大 学 大 学 院 藤 岡 健 彦 工 学 系 研 究 科

助 教 授

委 員 東 京 大 学 大 学 院 大 和 裕 幸 新 領 域 創 成 科 学 研 究 科

教 授

表 1 腐 食 劣 化 診 断 技 術 開 発 委 員 会 委 員 名 簿

氏 名 所 属 ・ 役 職

1 委 員 長 辻 川 茂 男 東 京 大 学 名 誉 教 授

2 委 員 板 垣 昌 幸 東 京 理 科 大 学 理 工 学 部 工 業 化 学 科 教 授 3 委 員 木 原 重 光 (株)ベストマテリア 代 表 取 締 役

4 委 員 酒 井 潤 一 早 稲 田 大 学 理 工 学 部 物 質 開 発 工 学 科 教 授

5 委 員 篠 原 正 (独 )物 質 ･材 料 研 究 機 構 材 料 信 頼 性 セ ン タ ー

腐 食 研 究 ｸﾞﾙｰﾌﾟ ｸﾞﾙｰﾌﾟﾘｰﾀﾞｰ 6 委 員 永 田 三 郎 (社 )腐 食 防 食 協 会 腐 食 セ ン タ ー 技 術 委 員 7 委 員 中 原 正 大 旭化成エンジニアリング(株) プ ラ ン ト ラ イ フ 事 業 部

担 当 部 長

8 委 員 宮 澤 正 純 三 菱 化 学 (株 ) 水 島 事 業 所 設 備 技 術 部 技 術 グ ル ー プ マ ネ ー ジ ャ 9 委 員 山 本 勝 美 日 揮 (株 ) 技 術 開 発 本 部

副 本 部 長

10 委 員 矢 野 昌 也 住 友 化 学 ㈱ 生 産 技 術 セ ン タ ー

材料設備技術グループ 主任研究員 １ ｵﾌﾞｻﾞｰﾊﾞｰ 新 田 渉 経 済 産 業 省

製 造 産 業 局 産 業 機 械 課 国 際 プ ラ ン ト 推 進 室 プ ラ ン ト 貿 易 業 務 一 係 長 1 研究員 川 野 浩 二 出光エンジニアリング(株) 技 術 部 上 席 主 任 部 員 2 研究員 中 山 元 石 川 島 播 磨 重 工 業 (株 ) 基 盤 技 術 研 究 所 材 料 研 究 部

主 査 1 事 務 局 宮 川 秀 眞 (財)エンジニアリング振興協会 常 務 理 事 2 事 務 局 大 野 宣 夫 (財)エンジニアリング振興協会 技 術 部 部 長 3 事 務 局 朝 倉 紘 治 ( 財 ) エンジニアリング振 興 協

会 研 究 理 事

4 事 務 局 玉 手 文 彦 (財)エンジニアリング振興協会 研 究 主 幹 5 事 務 局 根 本 俊 郎 (財)エンジニアリング振興協会 課 長

３．スタディの内容

第 1 章 腐食診断技術の開発

1.1 腐食劣化と診断技術の重要性

腐 食 形 態 は 材 料 と 環 境 と の 組 合 わ せ に 依 存 す る 。 腐 食 （ 特 に Corrosion Under Insulation：CUI） に か か わ る 塔 槽 ・ 配 管 な ど の 材 料 は 多 く は 普 通 鋼 で あ り 、 ま た 環 境 は 保 温(冷)材 を 充 填 し た 空 間 － 酸 素 の ほ か 、 多 く の 場 合 水 分 を 含 む 水 環 境 － で あ る 。

こ の 水 環 境 が 、

ａ ） 常 時 水 び た し の 状 態 に あ る と き 、 腐 食 環 境 は 海 水 ・ 淡 水 に 浸 漬 さ れ て い る と 同 様 と み な さ れ 、 常 温 で は 約 0.1 mm/y と い う 腐 食 速 度 を も つ で あ ろ う 。 海 水 に 含 ま れ る 高 濃 度 の 塩 化 物 イ オ ン Cl^－は 、普 通 鋼 に は 大 き な 影 響 を 与 え な い 。こ の 点 は Cl－ に よ っ て 直 接 的 に 局 部 腐 食 ・ 応 力 腐 食 割 れ を お こ し や す い ス テ ン レ ス 鋼 と は 対 照 的 な 普 通 鋼 の 特 長 で あ る 。

ｂ ） 常 時 外 気 と 同 程 度 の 湿 度 条 件 下 に あ り 、 降 雨 時 に 雨 水 の 侵 入 を う け る と い う 状 況 に あ る 場 合 、 そ の 腐 食 環 境 は 大 気 腐 食 と 同 様 と み な さ れ 、 わ が 国 の 標 準 地 域 に お い て は 約 0.05 mm/yの 腐 食 速 度 を も つ 。

ｃ ）大 気 腐 食 に お い て は 鋼 は 露 出 状 態 に あ る の に 対 し て 、CUI 系 で は 外 装 板 が 保 温 材 充 填 空 間 を 外 気 か ら 遮 蔽 し て い る よ う に 見 え る 。こ の た め そ の 腐 食 環 境 が 住 宅 壁 内（ 普 通 鋼 の 腐 食 速 度 は 0.05/7 (mm/y） と 同 等 の 水 準 に な る こ と も 期 待 し う る 。

こ の よ う な 予 想 と 実 態 と の 関 係 は ど う で あ ろ う か 。

34～37年 経 過 し た 同 一 地 区4プ ラ ン ト の 約4100区 画(部 分)ご と に 調 査 さ れ たCUIに お け る 普 通 鋼 の 腐 食 速 度 を み る と 、

海 水・淡 水 中 の 腐 食 速 度（a）0.1 mm/y を 超 え る も の は 、配 管 で 5 %、（ 塔 槽 な ど を 含 む ） 全 デ ー タ で 17 %、 で あ る 。 大 気 腐 食 （b） の そ れ 0.05 mm/y以 下 は 配 管 で 60 %（ 全 デ ー タ57 %）、住 宅 壁 内（c）程 度 の 0.01 mm/y 以 下 は 配 管 で 10 %（ 全 デ ー タ 20 %）、で あ る 。 こ れ ら の 実 地 デ ー タ は 、 少 な く と も 腐 食 速 度 の 値 域 に つ い て は 、a)～c)に あ げ た 腐 食 分 野 で の 従 来 知 見 と お お よ そ 合 っ て い る よ う に み え る 。 し か し 、 全 デ ー タ の 最 高 値 0.91 mm/y は ど う 解 釈 で き る の で あ ろ う か 。

従 来 知 見 と の 照 合 に よ り“ 異 常 に ”大 き い 腐 食 速 度 を 発 見 し 、CUI 条 件 下 で の そ の 原 因 を 究 明 し て い く こ と が 腐 食 モ ニ タ リ ン グ の 役 割 で あ る 。

本 試 験 で は 、従 来 大 気 腐 食 分 野 で 実 績 の あ る ACMセ ン サ を 適 用 し て CUI 条 件 下 で の 腐 食 モ ニ タ リ ン グ を 実 施 し た 。 保 温 材 充 填 空 間 に こ の セ ン サ を 温 ・ 湿 度 セ ン サ と と も に 装 入 す る こ と に よ り 、 降 雨 に と も な う 雨 水 の 浸 入 、 そ の 後 の 滞 留 ・ 外 出 、 内 管 ・ 外 装 板 位 置 で の 鋼 腐 食 速 度 な ど の 情 報 を 検 出 し て い る 。

化 学 プ ラ ン ト で は 、 た と え ば 水 素 の よ う に そ の も れ に よ り 爆 発 ・ 火 災 を ひ き お こ す 内 部 流 体 が 少 な か ら ず 在 る の で 、「 も れ 」 自 体 が 許 容 さ れ な い 。 従 っ て 侵 食 が す す ん で 「 も れ 」 の お そ れ が 大 き く な っ た 箇 所 の 検 出 が 欠 か せ な い 。 こ の 検 出 は 診 断 時 点 ま で の 腐 食 劣 化 の

積 分 的 結 果 と し て の 、 侵 食 の 深 さ ・ 拡 が り な ど 侵 食 の 現 状 を 直 接 検 出 す る も の で 、 外 装 板 の 上 か ら 実 施 す る 非 破 壊 的 診 断 （NDT） と 保 温 材 ま で 剥 離 し て の 直 接 法 と が あ る 。 国 の 内 外 と も こ れ ま で に 採 用 さ れ た の は 心 理 的 に も 信 頼 性 の 高 い と さ れ る 直 接 法 で あ る が 、 実 施 し て の 結 果 は 大 き な 侵 食 が 実 在 す る と 予 想 し て 適 用 し た 箇 所 に 実 際 に 存 在 し た の は 5%程 度 と い う 証 言 も あ り 、 調 査 箇 所 の 選 択 で は 効 率 が 低 い よ う で あ る 。 本 試 験 で は 主 と し て 欧 米 で 開 発 ・ 発 展 さ れ て き た 各 種 NDT 技 術 の 実 配 管 で の 検 討 と 訪 欧 米 調 査 と を 実 施 し て き た 。

1.2 孔食、すきま腐食の診断技術の開発

昨 年 度 に 応 力 腐 食 割 れ(SCC)に 関 し て 、ス テ ン レ ス 鋼 の 塩 化 物 型 SCC に 絞 っ た テ ク ニ カ ル モ ジ ュ ー ル が 開 発 さ れ て い る 。本 年 度 は 昨 年 度 のSCC の 診 断 技 術 の 開 発 結 果 を 踏 ま え 、 同 じ 、 ② 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 型 の 孔 食 、 す き ま 腐 食 に 関 す る 診 断 技 術 の 開 発 を 行 っ た 。

1.2.1 孔 食 、 す き ま 腐 食 可 使 用 領 域 か ら リ ス ク へ

SCC の 場 合 と 同 様 に 、 塩 化 物 濃 度 を 10 倍 ご と （1～10ppm、10～100ppm な ど ）、 温 度 を50℃ ご と （0～50℃ な ど ） に 区 切 り 、 そ の １ マ ス に 限 界 線 が 通 る 場 合 を リ ス ク ； １ と し て 順 次 リ ス ク を 割 り 付 け た 。汎 用 ス テ ン レ ス 鋼(SUS304)の 中 性 域 に お け る 孔 食 発 生 限 界 図 と 孔 食 感 受 性 ラ ン ク を図 1.2.1-1(a)に 、す き ま 腐 食 発 生 限 界 図 と す き ま 腐 食 感 受 性 ラ ン ク を図 1.2.1-1(b)に 示 す 。

ま た 、 孔 食 、 す き ま 腐 食 、SCC の 判 定 表 を表 1.2.1-1 に 示 す 。 判 定 対 象 機 器 の 材 料 、 環 境 、応 力 因 子 を そ れ ぞ れ の 項 目 に 従 い 、各 因 子 で の 孔 食 、す き ま 腐 食 、SCC 感 受 性 の 判 定 を 行 い 、 孔 食 の み に ○ が 付 き 、 か つ 、 す き ま 腐 食 に ○ が 付 か な い 場 合 は 孔 食 で 判 定 し 、1 つ で も す き ま 腐 食 に ○ が 付 い た 場 合 は 、す き ま 腐 食 で 判 定 す る 。さ ら に 、SCC に ○ が 付 い た 場 合 は 、 孔 食 、 す き ま 腐 食 に 加 え 、SCCが 起 き る 可 能 性 を 判 定 す る 。

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴

0.001 0.01 0.1 1

0 50 100 150 200

孔食 すきま腐食 SCC

塩化物イオン濃度，Cl/ppm

温度,T /℃

SUS304，塩化物 塩化物濃度，[NaCl]/%

0

0 1

0 1 1

0

1 1

1

1 2

2 3

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴

0.001 0.01 0.1 1

0 50 100 150 200

孔 食 す きま腐 食 SCC

塩化物 イオン濃 度， Cl/ppm

温度,T /℃

SUS304， 塩 化物 塩 化物濃度， [NaCl]/%

0

1 1

1 1 1

1

1 2

2

2 2

3

(a) 孔 食 (b) す き ま 腐 食

図 1.2.1-1 SUS304 鋼 の 中 性 域 に お け る 孔 食 、 す き ま 腐 食 発 生 限 界 線 図 と 感 受 性 ラ ン ク

孔 食 、 す き ま 腐 食 、SCC発 生 感 受 性 ラ ン ク を ま と め て表 1.2.1-2、 お よ び図 1.2.1-2に 示 す 。孔 食 、す き ま 腐 食 そ れ ぞ れ 単 独 の 場 合 に は 、そ れ ぞ れ の ラ ン ク を 採 用 し 、孔 食+SCC の 場 合 に は 、 孔 食 と SCC の ラ ン ク の 高 い 方 の ラ ン ク に+1、 す き ま 腐 食+SCC の 場 合 に は す き ま と SCC の ラ ン ク の 高 い 方 の ラ ン ク に+1と す る 。

表 1.2.1-1 汎 用 ス テ ン レ ス 鋼 の 孔 食 、 す き ま 腐 食 、 SCC の 判 定 表 孔食 すきま腐食 SCC

構造上のすきま

通常設計 ○

回避の工夫あり ○

付着物下などのすきま

気液界面あり ○

Siなど沈殿性物質を含む ○

スラッジ生成因子あり ○

生物繁殖あり ○

付着物因子なし ○

機器停止（流体の停止）

なし（対策停止） ○

あり（静水） ○

溶接構造

応力低減対策あり ○

応力低減対策なし ○

鋭敏化対策

L材，安定化鋼 ○

通常材 ○

使用圧力

圧力容器 ○

非圧力容器 ○

判定

孔食 すきま腐食

に○が無

すきま腐食 ○がある

SCC ○がある

孔食とSCCであれば，高い方に+1ランク

表 1.2.1-2 汎 用 ス テ ン レ ス 鋼 の 中 性 域 に お け る 孔 食 、す き ま 腐 食 、SCC 発 生 感 受 性 ラ ン ク

孔 食

す き ま

S C C

P C S P C S P C S P C S P C S

～ 200 1 1 1 1 2 1 2 2 2 3 3 3 4 4 3

～ 150 0 1 0 1 2 1 2 2 2 3 3 2 3 4 2

～ 100 0 1 0 1 1 1 2 2 1 2 2 1 2 3 1

～ 50 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 温 度

(℃ )

汎 用 ステンレス ～ 10 ～ 10^2 ～ 10^3 ～ 10^4 >10^4 塩 化 物 濃 度 (ppm)

10⁰ 10¹ 10² 10³ 10⁴ 0.001 0.01 0.1 1

0 50 100 150 200

孔食 すきま腐食 SCC

塩化物イオン濃度，Cl/ppm

温度,T /℃

SUS304，塩化物 塩化物濃度，[NaCl]/%

000 110

010 111 121

221

222 332

010 121

111 010

221 110

孔食，すきま，SCC

図 1.2.1-2 汎 用 ス テ ン レ ス 鋼 の 中 性 域 に お け る 孔 食 、 す き ま 腐 食 、 SCC 発 生 限 界 線 図 と 感 受 性 ラ ン ク の 重 ね 書 に よ る 比 較

10¹ 10² 10³ 10⁴

0.01 0.1 1

0 25 50 75 100

塩化物イオン濃度，Cl/ppm

温度,T /℃

SUS304，塩化物 塩化物濃度，[NaCl]/%

0 0 1

0 1 1 1

1 2 1

1 2 2

1 1

1 2

1 2

3

1 1

2 3

図 1.2.1-3 SUS304 鋼 の 中 性 域 に お け る す き ま 腐 食 発 生 限 界 線 図 と 感 受 性 ラ ン ク

（ 温 度 、 濃 度 の 再 区 分 、 ○ ； リ ス ク 上 昇 、 □ ； リ ス ク 低 下 ）

SUS304 鋼 の 中 性 域 に お け る す き ま 腐 食 感 受 性 ラ ン ク を 、SUS304 の す き ま 腐 食 感 受 性 を 評 価 し て 使 用 す る 通 常 の 温 度 ‐ 塩 化 物 濃 度 範 囲 で あ る ～100℃ 、～10⁴ppm[Cl^-]を 25℃ 刻 み 、1/2桁 刻 み（10～50、50～100、100～500、・・・ppm）で 付 け 直 し た 結 果 を図 1.2.1-3 に 示 す 。○ で 囲 ん だ 高 温・高 濃 度 側 、例 え ば 、75～100℃ 、50～100ppm[Cl^-]で は オ リ ジ ナ ル の ラ ン ク ；1か ら 2に な る 。逆 に 、□ で 囲 ん だ 低 温 ・ 低 濃 度 側 、例 え ば 、25～50℃ 、10

～50ppm[Cl^-]で は オ リ ジ ナ ル の ラ ン ク ；1 か ら 0 に な る 。 な お 、SUS304 の す き ま 腐 食 生 起 臨 界 条 件 は 、 室 温 （25℃ ）、500ppm[Cl^-]で あ る か ら 、0～50℃ 、100～1000ppm[Cl^-]領 域 で の ラ ン ク に 見 直 し は な い 。

1.2.2 孔 食 、 す き ま 腐 食 発 生 寿 命 予 測 モ デ ル

SCC 寿 命 予 測 モ デ ル を 基 に 、環 境 が 変 動 す る 条 件 下 で の す き ま 腐 食 発 生 寿 命 の 予 測 の 例 と し て 、 汽 水 域 環 境 に お け る ス テ ン レ ス 鋼 の 腐 食 予 測 モ デ ル に 基 づ く 材 料 選 定 が 行 わ れ て い る 。 こ こ で は 、SUS304 の 室 温 に お け る 人 工 海 水 中 の 人 工 す き ま 付 与 試 験 片 の 浸 漬 試 験 に よ る す き ま 腐 食 発 生 寿 命；544(h)を 基 に 、SCC 発 生 寿 命 の 塩 化 物 依 存 性 関 係 式 か ら 、SCC と す き ま 腐 食 で 発 生 寿 命 に お よ ぼ す 塩 化 物 濃 度 依 存 性 が 同 一 と 仮 定 し て 、図 1.2.2-1 に 示 す よ う に 、 こ の 関 係 式 が 、17000ppm[Cl-]で 544hを 通 る よ う に 読 み 替 え て 、

tCREV[Cl^-](h) = 7.1x10⁴[Cl^-] ^-0.5；[Cl^-]≧500(ppm)

= 0 ；[Cl^-]＜500(ppm) （ 式 1.2.1）

と な り 、1000(ppm)で の す き ま 腐 食 発 生 寿 命 は 2245(h)～94日 と 予 測 で き る 。

す き ま 腐 食 発 生 寿 命 は 応 力 腐 食 割 れ （SCC） と 類 似 し て い る こ と と 、SUS304 に よ る す き ま 腐 食 試 験 片 の 結 果 に よ り 上 記 の 予 測 式 を 策 定 し た 。

図 1.2.2-1 す き ま 腐 食 発 生 寿 命 の 塩 化 物 濃 度 依 存 性 1.2.3 孔 食 、 す き ま 腐 食 進 展 予 測 モ デ ル

ス テ ン レ ス 鋼 の 塩 化 物 環 境 に お け る 孔 食 の 進 展 性 は べ き 乗 則 に 従 う と さ れ て お り 、 す き ま 腐 食 に 関 し て も 、 以 下 の べ き 乗 則 で 示 さ れ る 進 展 予 測 式 を 策 定 し た 。

dMAX = A・( t – tINCU)^m (式 1.2.3-1)

こ こ で 、dMAX；最 大 す き ま 深 さ(μm)、A；1h後 の 最 大 す き ま 深 さ(μm)、(t-tINCU)；す き ま 腐 食 発 生 時 間 を 起 点 と し た 時 間(h)、m；係 数 、例 え ば 、SUS304、50℃ 、18900ppm[Cl^-]、

E=440mVの す き ま 試 験 片 の 定 電 位 試 験 結 果 に 基 づ い て 、A=110、m=0.39を 得 て い る 。べ き 乗 数 、ｍ は 鋼 種 、塩 化 物 濃 度 に ほ と ん ど 依 存 せ ず 、m=0.3～0.5を 示 す こ と か ら 、最 大 腐 食 深 さ を 示 す 腐 食 部 に お い て 特 定 の 金 属 溶 解 形 態 と 金 属 溶 解 反 応 の 律 速 段 階 を 仮 定 す る こ

と に よ り 、 あ る 程 度 の 説 明 が で き る 。

ス テ ン レ ス 鋼 の す き ま 下 に お け る 腐 食 損 傷 事 例 に お け る 腐 食 深 さ を図 1.2.3-1 に 示 す よ う に 、 供 用 期 間 の 中 の 特 定 の 時 間 帯 で の み 腐 食 環 境 が 整 い す き ま 腐 食 が 生 起 ・ 進 展 し て 、 ま た 、 あ る 時 点 か ら は 腐 食 の 停 止 状 態 に あ る と 解 釈 し た 方 が 合 理 的 に 見 え る 。

も っ と も 、 同 じ デ ー タ の 時 間 軸 を 実 数 軸 で 表 記(右 図)す る と 、 一 部 の 短 時 間 側 の 深 い デ ー タ 、 お よ び 長 時 間 側 の 浅 い デ ー タ を 除 外 す れ ば 、 式 1.2.3-2 な ど で す き ま 腐 食 深 さ の 進 展 予 測 （ 右 図 ） が で き る 。

d(mm) = 0.8 x ( t(yr) – 0.3)^0.5 (式 1.2.3-2)

す な わ ち 、 短 時 間 で の 深 い す き ま 腐 食 の 発 生 ・ 進 展 は 、 初 期 故 障 （ 微 生 物 腐 食 な ど の 特 殊 要 因 の 顕 在 化 に よ る 腐 食 ） に 類 す る も の で あ り 、 高 度 メ ン テ ナ ン ス の 視 点 で は 、 こ れ ら は 例 外 と し て 除 外 す る こ と が 可 能 で あ る 。 ま た 、 長 時 間 経 過 後 も 浅 い 腐 食 し か 認 め ら れ な い も の に 対 し て は 、 保 守 側 の 判 断 を 行 う こ と で 、 割 愛 す る 。

0 1 2 3 4 5

0.01 0.1 1 10 100

ステンレス鋼 すきま下

腐食深さ　（ｍｍ）

経過時間　（年）

0 1 2 3 4 5

0 5 10 15 20 25 30

腐食深さ，d/mm

経過時間，t/yr ステンレス鋼

すきま下

d(mm)=0.8 x (t

(yr) - 0.3)^0.5

図 1.2.3-1 ス テ ン レ ス 鋼 の す き ま 下 に お け る 腐 食 損 傷 事 例 に お け る 腐 食 深 さ

1.3 腐食診断技術のガイドライン（標準化）の作成

1.3.1 ガ イ ド ラ イ ン （ 標 準 化 ） の 考 え 方

設 備 の 維 持 ・ 管 理 の 立 場 か ら 見 た 場 合 、 腐 食 診 断 技 術 は 、 規 格 ・ 基 準 に 則 っ た 対 応 で あ る こ と が 重 視 さ れ る 。 十 分 な 安 全 性 の 確 保 を 前 提 に 、 設 備 に 要 求 さ れ る 機 能 や 性 能 を 達 成 す る 多 様 な 手 段 の 中 か ら 、 技 術 基 準 に よ っ て そ の 手 段 を 限 定 す る こ と は で き る 限 り 避 け 、 選 択 の 自 由 度 を 確 保 す る こ と が 必 要 で あ る 。 こ の た め 、 技 術 基 準 を 性 能 規 定 化 し 、 設 備 が 要 求 さ れ る 性 能 を 具 体 的 な 数 値 で 規 定 す る と 同 時 に 、 技 術 基 準 へ の 適 合 性 を 判 断 す る た め の 技 術 規 格 と し て 具 体 的 仕 様 を 定 め る 必 要 が あ る 。

予 測 の 難 し い 事 象 で の 健 全 性 担 保 の 手 順 と し て 、 レ ベ ル 1～4の 技 術 基 準 の タ イ プ と 性 能 基 準 化 を ベ ー ス に プ ラ ン ト ユ ー ザ ー と し て の 対 応（ レ ベ ル 5）を 加 味 し て 、図 1.3.1-1、

お よ び表 1.3.1-1 に 示 す よ う に レ ベ ル を 1～5に 分 け 、 健 全 性 担 保 の 基 本 体 系 と し た 。 そ

れ ぞ れ 、1） 目 標 、2） 機 能 要 求 、3） 性 能 水 準 要 求 、4） 容 認 可 能 な 実 施 方 法 、 お よ び 5）

実 際 の 運 用 手 順 と し た 。 な お 、 プ ラ ン ト ユ ー ザ ー に よ る 腐 食 診 断 に 供 す る こ と を 前 提 と し て 、 腐 食 診 断 技 術 ガ イ ド ラ イ ン は 、 レ ベ ル 3～5の 範 囲 を 重 点 に お い て 構 築 し て い く 。

具 体 例 と し て 、電 線 に 対 す る 技 術 基 準 を 示 す と と も に 、美 浜 原 子 力 発 電 所 3号 機 2次 系 配 管 破 損 事 故 な ど を 踏 ま え て 、 こ の よ う な 不 具 合 が 起 き な い よ う に 配 管 の 健 全 性 を 的 確 に 維 持 す る た め の 配 管 減 肉 の 運 用 管 理 に 関 わ る 規 格 、「 日 本 機 械 学 会 発 電 用 設 備 規 格 配 管 減 肉 管 理 に 関 す る 規 格 、JSME SCA1- 2005」に 従 っ て 、配 管 減 肉 管 理 に お け る 配 管 の 健 全 性 担 保 の 手 順 を レ ベ ル 分 け し て 示 し た 。

図 1.3.1-1 健 全 性 担 保 の 基 本 体 系

表 1.3.1-1 予 測 の 難 し い 事 象 で の 健 全 性 担 保 の 手 順

。

こ れ を 受 け た 腐 食 診 断 フ ロ ー を 次 頁 に図 1.3.1-2 と し て 示 す 。 前 段 と し て 、 配 管 、 静 機 器 、 動 機 器 な ど 診 断 対 象 部 位 の 選 定 し 、 温 度 、 応 力 状 態 、 環 境 の 流 動 性 な ど 診 断 対 象 部 位 の 使 用 条 件 を 特 定 し 、 損 傷 機 構 の 第 一 次 ス ク リ ー ニ ン グ （ ク リ ー プ 、 疲 労 、 腐 食 、 お よ び そ の 他 と し て 、 磨 耗 、 エ ロ ー ジ ョ ン 、 冶 金 的 劣 化 な ど ） を 行 う 。

第 一 次 ス ク リ ー ニ ン グ で 「 腐 食 」 と 判 定 さ れ た 場 合 、 材 料 と 環 境 の 組 み 合 わ せ を ベ ー ス に 、 腐 食 と し て の ス ク リ ー ニ ン グ （ 二 次 ス ク リ ー ニ ン グ ） に 進 む 。 こ こ で 、 腐 食 性 が 認 め ら れ た 場 合 、 そ の 腐 食 形 態 を ① 全 面 腐 食 型 と 、 ② 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 型 に 大 別 し 、 劣 化 程 度 の 測 定 、 も し く は 予 測 し 、 劣 化 レ ベ ル を 判 定 し た 上 で 、 適 切 な メ ン テ ナ ン ス を 施 す 。

材料と環境の組み合わせ

継続使用 腐食しない

腐食する 劣化程度の実測

劣化進展式による腐食深さの予測 腐食深さの計測

容易

困難、不可能

劣化レベル判定 使用可

継続使用 使用不可

（経過観察、モニタリング）

劣化進展式による寿命予測 寿命末期

補修・更新

寿命初期・中期

・全面腐食型

・局部腐食型 二次スクリーニング

材料と環境の組み合わせ

継続使用 腐食しない

腐食する 劣化程度の実測

劣化進展式による腐食深さの予測 腐食深さの計測

容易

困難、不可能

劣化レベル判定 使用可

継続使用 使用不可

（経過観察、モニタリング）

劣化進展式による寿命予測 寿命末期

補修・更新

寿命初期・中期

・全面腐食型

・局部腐食型 二次スクリーニング

図 1.3.1-2 腐 食 診 断 フ ロ ー

1.3.2 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 機 構 の 特 徴 に 基 づ く 腐 食 診 断

金 属 は い ろ い ろ な 腐 食 形 態 を 取 り 、 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 機 構 の 特 徴 に 基 づ く 腐 食 の 分 類 を図 1.3.2-1 に 示 す よ う に 、1)腐 食 形 態 と 腐 食 機 構 に 対 し て 、 湿 食 と 乾 食 （ 本 ス タ デ ィ の 対 象 外 ） に 分 け 、 湿 食 は 、 全 面 腐 食 、 局 部 腐 食 、 お よ び 流 速 効 果 を 含 む 腐 食 に 分 け 、 さ ら に 、 そ れ ぞ れ の 項 目 で 分 類 を 進 め て い る 。 全 面 腐 食 で あ れ ば 、 水 溶 液 腐 食 、 保 温 材 下 腐 食 (CUI)、・・ ・ 、 局 部 腐 食 は 、 割 れ を 伴 わ な い 場 合 、 孔 食 、 す き ま 腐 食 、割 れ を 伴 う 、 応 力 腐 食 割 れ(SCC)、・・・と し て い く 。SCC の 中 で 、さ ら に 、粒 界 割 れ か 粒 内 割 れ か 、鋭 敏 化 に 基 づ く か 否 か 、 活 性 経 路 型(APC)か 、 変 色 皮 膜 破 壊 型(TR)か 、 な ど に 進 む 。 一 方 、2)材 料 、3)環 境 に つ い て の 分 類 体 系 が で き る 。

ま た 、(1)均 一 腐 食 （ 全 面 腐 食 ）、(2)異 種 金 属 接 触 腐 食 、(3)す き ま 腐 食 、(4)孔 食 、(5)粒 界 腐 食 、(6)選 択 腐 食 、(7)エ ロ ー ジ ョ ン・コ ロ ー ジ ョ ン 、(8)応 力 腐 食（ 割 れ ）、お よ び 、(番 外)水 素 に よ る 損 傷 の Fontanaの 8（ ＋ α ） の 分 類 な ど が 提 唱 さ れ て い る 。 こ れ ら の 分 類 は 、主 と し て 外 観 に 基 づ い て い る が 、(2)異 種 金 属 と 接 触 し て 使 用 さ れ た と い う 原 因 に よ る 分 類 を 除 い て 、図 1.3.2-2 に 模 式 的 に 示 す よ う に 、大 き く 、① 全 面 腐 食 型 と 、②’局 部 腐 食 型 の ２ 種 類 に 代 表 さ せ る こ と が で き る 。 ②’局 部 腐 食 型 の う ち で も 、 特 に 、(3)す き ま 腐 食 、

(4)孔 食 、お よ び(8)応 力 腐 食 割 れ(SCC)を 、② 不 働 態 ／ 局 部 腐 食 型 と し て 、モ デ ル 化 し て き た 。

図 1.3.2-1 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 機 構 の 特 徴 に 基 づ く 腐 食 の 分 類

1.3.3 腐 食 環 境 の 把 握 か ら の 腐 食 機 構 の 特 定

材 料 、環 境 の 組 み 合 わ せ ご と に 腐 食 機 構 が 分 類 さ れ る 。腐 食 機 構 の 特 定 法 の 1つ と し て は 、 考 え ら れ る 材 料 、 環 境 、 材 料 条 件 、 お よ び 腐 食 機 構 を 列 挙 し た 損 傷 ス ク リ ー ニ ン グ に よ る 方 法 が あ る 。 も し く は 、 表1.3.3-1 に 示 す よ う な 、 材 料 と 代 表 的 な 環 境 の 組 み 合 わ せ ご と の 代 表 的 な 腐 食 機 構 を 判 定 し た デ ー タ ベ ー ス に 基 づ い て 、 ス ク リ ー ニ ン グ す る 方 法 が あ る 。 こ の デ ー タ ベ ー ス を 参 照 す れ ば 、 環 境 ； 自 然 環 境 → 河 川 水 、 工 水 → 循 環 水 （ 循 環 冷 却 水 ） に お い て 、 材 料 ； 汎 用 ス テ ン レ ス 鋼 （SUS304 な ど ）：L（ 不 働 態 ／ 局 部 腐 食 ）、 特 殊 ス テ ン レ ス 鋼（SUS329J4Lな ど ）：P（ 不 働 態(局 部 腐 食 発 生 せ ず)）、Ni-Cr-Mo 合 金（ ハ ス テ ロ イ な ど ）：P（ 不 働 態 、 通 常 使 用 し な い ） な ど が 判 定 で き る 。 す な わ ち 、1） 全 面 腐 食 か 不 働 態 か の 境 界 は 炭 素 鋼 （ 全 面 腐 食 型 金 属 ） と 汎 用 ス テ ン レ ス 鋼 の 間 に あ っ て 、2）

不 働 態 が 安 定 か 局 部 腐 食 を 起 こ す 可 能 性 が あ る の か は 、 汎 用 ス テ ン レ ス 鋼 と 特 殊 ス テ ン レ ス 鋼 の 間 、 す な わ ち 、 ス テ ン レ ス 鋼 の 合 金 種 に よ っ て 局 部 腐 食 感 受 性 の 有 無 が 判 定 さ れ 、 従 っ て 、そ れ よ り 高 耐 食 性 の Ni-Cr-Mo合 金 の 使 用 は オ ー バ ー ス ペ ッ ク（ 通 常 使 用 し な い ） で あ る こ と を 教 え る 。 な お 、 高 温 腐 食 で あ る 酸 化 、 硫 化 、 溶 融 塩 環 境 は 、 乾 食 の カ テ ゴ リ

ー と し て 本 ス ク リ ー ニ ン グ （ 全 面 腐 食 、 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 ） で は 区 分 で き な い た め 、 一 括 し て Sと 示 し た 。

表 1.3.3-1 材 料 と 代 表 的 な 環 境 の 組 み 合 わ せ ご と の 代 表 的 な 腐 食 機 構 判 定

1.3.4 ガ イ ド ラ イ ン （ 案 ）

鋼 構 造 物 腐 食 診 断 ガ イ ド ラ イ ン と し て 、 目 次 （ 案 ） を表 1.3.4-1 に 示 す 。 こ の ガ イ ド ラ イ ン に 従 い 、 二 次 ス ク リ ー ニ ン グ と し て 、 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 環 境 の 把 握 か ら の 腐 食 機 構 の 特 定 を 行 い 、 ① 全 面 腐 食 型 、 お よ び ② 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 （ 孔 食 、 す き ま 腐 食 、SCC）

型 の そ れ ぞ れ に 対 し て 、 腐 食 劣 化 予 測 を 行 う 。 ① 全 面 腐 食 型 は 、 そ の 環 境 に 晒 さ れ た 段 階 か ら 、べ き 乗 則（ 放 物 線 則 ）；dG=d0×t^0.5、に 従 っ て 進 展 す る 。従 っ て 、環 境 に 依 存 し た 適 切 な d0（ 初 期 速 度 ） を 設 定 す る こ と に よ っ て 時 間 経 過 後 の 腐 食 深 さ の 予 測 が で き る 。

一 方 、② 不 働 態・局 部 腐 食 型 は 、ま ず 、1）特 定 の 材 料 と 環 境 の 組 み 合 わ せ で 発 生 し 、2）

局 部 腐 食 生 起 臨 界 条 件 が あ り 、 例 え ば 、 塩 化 物 濃 度 － 温 度 図 な ど に そ の 生 起 領 域 が 記 述 で き る 。 さ ら に 、3） そ の 局 部 腐 食 発 生 環 境 に お い て も 、 直 ぐ に 、 局 部 腐 食 が 発 生 す る わ け で は な く 、発 生 ま で の 潜 伏 期 間 が あ る 。従 っ て 、（ 局 部 腐 食 発 生 領 域 に お け る ）局 部 腐 食 発 生 寿 命 、ti、が 存 在 し 、ti=t0×Σf(加 速 因 子)、の 形 で モ デ ル 化 す る こ と が で き る 。さ ら に 、 4）局 部 腐 食 の 進 展 は べ き 乗 側 に 従 う と さ れ て い る こ と か ら 、局 部 腐 食 進 展 深 さ 、dL、は 、 di=A×(t – ti)^0.5、 で モ デ ル 化 す る こ と に よ っ て 、 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 劣 化 予 測 が で き る 。

表 1.3.4-1 鋼 構 造 物 腐 食 診 断 ガ イ ド ラ イ ン 目 次 （ 案 ） １ ． ガ イ ド ラ イ ン の 構 成

（ １ ） 制 定 の 目 的

（ ２ ） 適 用 の 範 囲

（ ３ ） 基 本 的 な 内 容 ２ ． 腐 食 診 断 フ ロ ー ３ ． 一 次 ス ク リ ー ニ ン グ ４ ． 二 次 ス ク リ ー ニ ン グ

4.1 二 次 ス ク リ ー ニ ン グ の 構 成

4.2 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 機 構 の 特 徴 に 基 づ く 腐 食 診 断 4.3 腐 食 環 境 の 把 握 か ら の 腐 食 機 構 の 特 定

５ ． 腐 食 劣 化 予 測 方 法 5.1 全 面 腐 食 5.2 不 働 態 ・ 局 部 腐 食

5.2.1 感 受 性 ラ ン ク と 発 生 寿 命 と の 関 係 5.2.2 局 部 腐 食 感 受 性 評 価

5.2.3 発 生 寿 命 予 測 モ デ ル 5.2.4 進 展 予 測 モ デ ル ６ ． ま と め

1.4 モニタリング技術－ ACM センサ

1.4.1 ACM セ ン サ の 概 要

1 1

0.020 0.015 0.8

基板（対象金属）

導電性ペースト 絶縁ペースト

(a)

(b)

基板（対象金属）

導電性ペースト(Ag,C) 銅箔（リ－ド線用）

絶縁ペースト (BN)

A A'

A ^電流計

64

64

ACM (Atmospheric Corrosion Monitor) 型 腐 食 セ ン サ は 、2 つ の 異 種 金 属 あ る い は 同 種 金 属 を 互 い に 絶 縁 し た 状 態 で 環 境 へ 露 出 し 、 そ の 間 を 流 れ る 腐 食 電 流 を 測 定 す る も の で あ り 、 従 来 か ら 大 気 腐 食 の モ ニ タ リ ン グ に 用 い ら れ て き た 。 一 般 的 に は 、 環 境 の 腐 食 性 が 厳 し い ほ ど 両 電 極 間 を 流 れ る 腐 食 電 流 が 大 き く な る の で 、 そ の 大 き さ や 経 時 変 化 を 解 析 す る こ と に よ っ て 、 環 境 腐 食 性 に 関 す る 因 子 （ ぬ れ 状 況 や 海 塩 付 着 量 な ど ） の 推 定 ・ 評 価 が 行 え る 。 現 在 で は 、図 1.4.1-1に 示 し た Fe/Ag−対 ACM 型 腐 食 セ ン サ （ 以 下 で は こ れ を 単 に ACM セ ン サ と よ ぶ ） お よ び セ ン サ 出 力 解 析 ソ フ ト が (社)腐 食 防 食 協 会 ・ 腐 食 セ ン タ ー に よ っ て 認 定 さ れ 、 市 販 さ れ て い る 。

図 1.4.1-1 Fe/Ag−対 ACM 型 腐 食 セ ン サ の 概 略 図 出 典 ： 篠 原

セ ン サ 出 力 の 大 き さ と 経 時 変 化 は 降 雨 時 と 結 露 時 と で 異 な る た め 、 結 露 、 乾 燥 お よ び 降 雨 の 各 期 間 を 検 出 し 、各 々 の 期 間 の 時 間 を 求 め る こ と が で き る 。保 温 材 下 腐 食 に お い て は 、 外 部 か ら 保 温 材 を 通 じ て 侵 入 し た 水 に よ る 水 滴 （ あ る い は 比 較 的 厚 い 水 膜 ） の 形 成 が “ 降 雨 “ に 相 当 す る 。

1.4.2 ACM セ ン サ の 改 造 お よ び 試 作

A A'

基板（炭素鋼）

導電性ペースト(Ag) 銅箔（リ－ド線用）

絶縁ペースト (BN)

導電性ペースト 絶縁ペースト 0.5

0.5

0.015 0.2

0.020

22

26

(a)

(b)

基板（炭素鋼）

1）薄 型 ACM セ ン サ

実 機 で の 実 時 間 測 定 に 際 し て 問 題 と な る の は 、 セ ン サ を 構 造 体 の 表 面 に 沿 っ て 貼 付 け な け れ ば な ら な い こ と で あ る 。 従 来 の セ ン サ は 厚 さ 0.8mm の 炭 素 鋼 を 基 板 と し て お り 、 変 形 さ せ る こ と は 困 難 で あ っ た 。 こ れ に 対 処 す る た め 、 印 刷 機 の 基 板 固 定 ジ グ を 改 良 し 、 基 板 厚 さ を 0.2

〜0.25mm に ま で 薄 く さ せ る こ と 成 功 し た 。 ま た 、 本 セ ン サ の 絶 縁 層 お よ び カ ソ ー ド（Ag）が 十 分 な 加 工 性 お よ び 密 着 性 を 有 す る こ と は す で に 確 認 し て お り 、 本 セ ン サ を パ イ プ 等 の 実 機 に あ わ せ て 変 形

さ せ 、 そ こ に 取 付 け る こ と が で き る 。 図 1.4.2-1 小 型 ACM 型 腐 食 セ ン サ の 概 略 図 出 典 ： 元 田 2) 小 型 ACM セ ン サ

従 来 のACM セ ン サ で は 家 電 製 品 内 部 や 配 管 な ど の 閉 鎖 空 間 に お い て は 設 置 が 難 し い 場 合 が あ る 。 そ こ で 、 セ ン サ 基 板 を 面 積 比 で 約 14%(26mm×22mm)に 小 型 化 し た Fe/Ag-対 ACM 型 腐 食 セ ン サ を 試 作 し た (図 1.4.2-1)。

3) Zn/Ag-対 セ ン サ

本 ACM セ ン サ の 特 徴 は 、絶 縁 層 お よ び カ ソ ー ド（Agペ ー ス ト ）を 後 か ら 印 刷・付 与 さ せ る の で 、 基 板 で あ る ア ノ ー ド を 種 々 選 択 で き る こ と で あ る 。 こ こ で は セ ン サ 基 板 に 亜 鉛 め っ き 鋼 板 を 用 い た Zn/Ag-対 セ ン サ (セ ン サ 基 板 ： ク ロ メ ー ト 処 理 な し の 亜 鉛 め っ き 鋼 板 (Z27,t=0.8mm))を 試 作 し た 。

Zn/Ag-対 、Fe/Ag-対 両 セ ン サ を つ く ば に 暴 露 し 、 そ れ ら セ ン サ 出 力 の 経 時 変 化 を図 1.4.2-2 に 示 す 。こ こ で 、Zn/Ag-対 セ ン サ は 2003 年 4 月 か ら 連 続 的 に 暴 露 し 、Fe/Ag-対 セ ン サ は 1 箇 月 ご と に 更 新 し た 。 暴 露 当 初 （ 図 (a)） に は Zn/Ag-対 セ ン サ の 方 が 出 力 が 大 き く な っ て い る が 、 1 箇 月 程 度 た つ と 、Zn/Ag-対 セ ン サ 出 力 が 低 下 し て 、 高 出 力 側 で は 両 セ ン サ の 出 力 は ほ ぼ 同 程 度 に な り 、低 出 力 側 で は Zn/Ag-対 セ ン サ の 方 が 出 力 が 小 さ く な っ て い る(図(b))。Fe/Ag-対 セ ン サ に つ い て は 1箇 月 後 も 特 性 が 変 化 し な い こ と が 確 認 さ れ て お り 、 図(b) に 示 し た Zn/Ag-対 セ ン サ の 特 徴 は Zn の 腐 食 生 成 物 の 影 響 と 考 え ら れ る 。 雨 が か り の あ る 屋 外 に お け る 従 来 の Fe/Ag-対 セ ン サ の 寿 命 は 、お お よ そ ２ ヶ 月 程 度 と 言

わ れ て い る の に 対 し 、Zn/Ag-対 セ ン サ に お い て は １ 年 後 に お い て も 新 規 の Fe/Ag-対 セ ン サ と 同 様 の 出 力 が 検 出 さ れ た （ 図(c)）。

-4 -3 -2 -1 0 1 2

log I[µA]

2 3 4 5 6 7 8

in Apr., '03

(a)

in Apr., '03

26 27 28 29 30 31

log I[µA]

-4 -3 -2 -1 0 1 2

(b)

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

27 28 29 30 31 32

in Mar., '04

log I[µA]

(c)

Zn/Ag

Fe/Ag

図 1-4.2-2 つ く ば に 暴 露 し た Zn/Ag-

対 、 Fe/Ag－ 対 両 セ ン サ に お け る 、 セ ン サ 出 力 の 経 時 変 化

1. ま と め

開 放 空 間 で の 腐 食 モ ニ タ リ ン グ 手 法 と し て 確 立 さ れ たACMセ ン サ を 半 閉 鎖 空 間 で あ る

） 半 閉 鎖 空 間 で あ る 配 管 で のCUI状 況 の モ ニ タ リ ン グ に 活 用 で き る と 判 断 さ れ た 。ACM

よ る も の が 、1つ の 要 因 で あ る こ と

て の ソ ー ラ ー 電 池 シ ス テ ム は 有 効 に 機 能 し 、実 際 の オ フ サ イ ト 地

、開 放 空 間 で の 腐 食 モ ニ タ リ ン グ 法 と し て 開 発 さ れ たACMセ ン サ を 、CUI

5 本章のまとめ

と 環 境 と の 組 み 合 わ せ に 依 存 し 、 腐 食 の 進 行 状 況 は 腐 食 形 態 と 腐 食 速 度 に

4.3

CUIへ の モ ニ タ リ ン グ へ 適 用 し た 結 果 、 以 下 の こ と が 分 っ た 。

1

セ ン サ に つ い て は 、CUI環 境 に 応 じ て 、 そ の 形 状 （ 厚 み 、 大 き さ な ど ） の 改 善 お よ び 腐 食 ポ テ ン シ ャ ル 材 料 の 変 更 は 有 効 で あ る こ と が 分 っ た 。

2）CUIに お け る 腐 食 は 、 雨 水 侵 入 に よ る 蒸 発 ・ 凝 縮 に

を 、 長 期 間 の モ ニ タ リ ン グ に て 示 し た 。 こ の 雨 水 浸 入 ・ 蒸 発 ・ 再 凝 縮 と い う 、 い ま ま で 机 上 で 推 定 し て い たCUI腐 食 の メ カ ニ ズ ム・保 温 配 管 内 で の 腐 食 メ カ ニ ズ ム に 対 し て 、1つ の 考 え 方 を 提 示 で き た 。

3）電 源 供 給 シ ス テ ム と し

域 、 ま た は 近 く に 電 源 の な い 箇 所 で の 長 期 モ ニ タ リ ン グ 可 能 な シ ス テ ム と し て 有 効 で あ る こ と を 示 し た 。

以 上 の こ と よ り

セ ン サ と し て 開 発 で き 、 今 後 のCUIモ ニ タ リ ン グ に 有 効 な 手 法 で あ る こ と を 示 し た 。

1.

鋼 構 造 物 の 維 持 ・ 管 理 の 立 場 か ら 見 た 腐 食 診 断 を 行 う 手 法 を 明 確 に す べ く 、 損 傷 機 構 一 次 ス ク リ ー ニ ン グ に よ っ て 「 腐 食 」 に 分 類 さ れ た も の に 対 し て 腐 食 診 断 の フ ロ ー を 制 定 す る 必 要 が あ る 。

腐 食 形 態 は 材 料

よ っ て 記 述 さ れ る 。 材 料 と 環 境 の 組 み 合 わ せ か ら 二 次 ス ク リ ー ニ ン グ を 行 い 、腐 食 形 態 を 、 ① 全 面 腐 食 型 と 、 ② 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 型 に 大 別 し 、 劣 化 程 度 の 評 価 を 経 て 、 劣 化 レ ベ ル の 判 定 、 お よ び 劣 化 進 展 式 に よ る 寿 命 評 価 を 行 う 手 順 を 整 理 し 、 ガ イ ド ラ イ ン （ 案 ） と し て ま と め た 。 す な わ ち 、 腐 食 損 傷 形 態 と 腐 食 環 境 の 把 握 か ら の 腐 食 機 構 の 特 定 を 行 い 、

① 全 面 腐 食 型 、 お よ び 、 ② 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 （ 孔 食 、 す き ま 腐 食 、SCC） 型 の そ れ ぞ れ に 対 し て 、 腐 食 劣 化 予 測 を 行 う 。 ① 全 面 腐 食 型 は 、 そ の 環 境 に 晒 さ れ た 段 階 か ら 、 べ き 乗 則

（ 放 物 線 則 ）；dG=d0×t^0.5、 に 従 っ て 進 展 す る 。 従 っ て 、 環 境 に 依 存 し た 適 切 な d0（ 初 期 速 度 ） を 設 定 す る こ と に よ っ て 時 間 経 過 後 の 腐 食 深 さ の 予 測 が で き る 。 一 方 、 ② 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 型 は 、ま ず 、1）特 定 の 材 料 と 環 境 の 組 み 合 わ せ で 発 生 し 、2）局 部 腐 食 生 起 臨 界 条 件 が あ り 、例 え ば 、 塩 化 物 濃 度 － 温 度 図 な ど に そ の 生 起 領 域 が 記 述 で き る 。 さ ら に 、3）

そ の 局 部 腐 食 発 生 環 境 に お い て も 、 直 ぐ に 、 局 部 腐 食 が 発 生 す る わ け で は な く 、 発 生 ま で の 潜 伏 期 間 が あ る 。従 っ て 、（ 局 部 腐 食 発 生 領 域 に お け る ）局 部 腐 食 発 生 寿 命 、ti、が 存 在 し 、ti=t0×Σf(加 速 因 子)、 の 形 で モ デ ル 化 す る こ と が で き る 。 さ ら に 、4） 局 部 腐 食 の 進 展 は べ き 乗 側 に 従 う と さ れ て い る こ と か ら 、局 部 腐 食 進 展 深 さ 、di、は 、di=A×(t – ti)^0.5、 で モ デ ル 化 す る こ と に よ っ て 、 不 働 態 ・ 局 部 腐 食 劣 化 予 測 が で き る 。

こ の 腐 食 診 断 フ ロ ー に 従 っ て 診 断 を 行 う こ と に よ っ て 、 鋼 構 造 物 の 腐 食 形 態 を ス ク リ ー ニ

ACM セ ン サ の 適 用 検 討 で は 、鹿 島 コ ン ビ ナ ー ト 地 区 の

化 に 応 じ て 、出 力 が 見 ら れ た 。そ の 結 果

保 温 配 管 で の 板 金 部 で の 水 分 凝 縮 、本 管 側 へ の 水 浸 透 な ど 、今 後 の 配 管 で の CUI 挙

サ が 橋 梁 な ど の 平 面 に 取 り 付 け る こ と を 意 図 し て 開

ン サ の 配 管 保 温 材 内 に 設 置 し た 際 の 寿 命 と 合 わ せ て 、 今 後 の セ ン サ 設 計

ン グ し 、 腐 食 劣 化 機 構 に 基 づ く 劣 化 の 程 度 、 お よ び 寿 命 の 判 定 を 行 な い 、 鋼 構 造 物 の メ ン テ ナ ン ス の 高 度 化 に 貢 献 す る 。

ま た 、CUI 腐 食 モ ニ タ リ ン グ で の

三 菱 化 学 殿 の 構 内 配 管 に あ る 期 間 (平 成 18 年 10 月 よ り 平 成 19 年 1 月 ま で )設 置 し て 、 そ の 信 頼 性 お よ び 課 題 を 抽 出 す る 作 業 を 行 っ た 。

改 造 し た セ ン サ は 、外 部 環 境 お よ び 内 部 環 境 の 変

、 保 温 材 下 腐 食 の モ ニ タ リ ン グ に 、 改 造 形 状 の ACM セ ン サ は 適 用 可 能 で あ る こ と が 分 っ た 。

ま た 、

動 に 関 す る 貴 重 な 情 報 が 得 ら れ た 。 セ ン サ の 形 状 に つ い て は 、ACM セ ン

発 さ れ た 経 緯 か ら 、 本 年 度 は 、 配 管 の よ う な 曲 面 へ の 貼 り 付 け が 可 能 な よ う に セ ン サ は 小 面 積 で 、 曲 率 に 対 応 し や す い 薄 い 板 厚 の セ ン サ を 試 験 に 用 い た が 、 こ の 改 造 は 適 し て い る こ と が 分 っ た 。

こ れ は 、ACM セ

上 の 貴 重 な 情 報 と な っ た 。

第２章 保温材下腐食（ＣＵＩ）診断技術の開発

2.1 保 温 材 下 腐 食 の 基 本 的 な 考 え 方

保 温 材 下 腐 食 (CUI)は 、 熱 エ ネ ル ギ ー 拡 散 防 止 、 ま た は 熱 傷 防 止 の た め に 、 低 温 配 管 ま た は 高 温 配 管 ・ 機 器 の 上 に 断 熱 材 を 施 工 さ れ た 構 造 体 に お こ る 腐 食 で あ る 。

火 災 時 の 軟 化 座 屈 を 防 ぐ た め に 架 台 、 脚 柱 な ど に ほ ど こ さ れ る 耐 火 被 覆 下 の 腐 食 も 包 含 す る こ と が あ る 。

CUIは 保 温 材 、 耐 火 被 覆 材 と 金 属 間 に 水 分 が 滞 留 し て 、 腐 食 を お こ す こ と よ り 、 ま ず は 、 外 面 の 被 覆 、 日 本 の 場 合 は 軟 鋼 製 薄 板 の 塗 装 鋼 板 で の 雨 水 浸 入 を ふ せ ぐ 手 立 て が 重 要 で あ る 。

し か し な が ら 、 機 器 ・ 配 管 は 長 い 年 月 、 熱 に よ る 収 縮 を く り か え し 、 そ れ に 鋼 板 の 動 き が 追 随 し き ら ず に 、 隙 間 が で き る こ と は 避 け ら れ な い 。

そ の た め 、 以 前 は 、CUI機 器 ・ 配 管 の 金 属 面 に は 、 移 送 中 の 発 錆 防 止 の た め の み の 簡 易 塗 装 が な さ れ て き た 。良 く 知 ら れ て い る 塗 装 と し て 、亜 酸 化 鉛 系 の 塗 料 が 有 名 で あ る 。 こ れ は 被 膜 厚 さ が 約 30μ ｍ 以 下 で あ り 、長 期 間 の 湿 性 環 境 で は 、そ の 被 膜 安 定 性 は 維 持 さ れ な い 。 し か し な が ら 、 プ ラ ン ト 建 設 で の 初 期 コ ス ト 低 減 の 観 点 の み で 、 多 く の プ ラ ン ト で こ の 簡 易 塗 装 が 採 用 さ れ て き た 。

CUIは 長 期 間 経 過 し た 後 に 顕 在 化 す る こ と が 多 く 、近 年 で は NACEな ど の 推 奨 案 で の 多 層 有 機 塗 料 の 採 用 も な さ れ て い る 。

2.2 Ｃ Ｕ Ｉ の 診 断 技 術 ・ 新 検 査 技 術

1) 既 存 の CUI 検 出 技 術

検 査 の 費 用 効 果 を 高 め る た め に 以 下 の よ う な 検 出 技 術 が 採 用 さ れ て い る 。 (1) 目 視 点 検 可 能 な よ う に 部 分 的 ま た は 全 面 的 に 保 温 材 を 除 去 す る

(2) 剥 離 し た 箇 所 の 金 属 肉 厚 を UT で 計 測 し て 減 肉 検 証 を 行 う 。 (3) Ｘ 線 リ ア ル タ イ ム ラ ジ オ グ ラ フ ィ で の 肉 厚 観 測 （ 小 径 の 配 管 用 ） (4) 湿 性 保 温 材 の 確 認 の た め の 中 性 子 後 方 散 乱 法 の 技 術

(5) 深 い と こ ろ ま で 浸 透 す る 渦 電 流 点 検 （ 駆 動 車 に よ る 自 動 化 ）

(6) 赤 外 線 カ メ ラ に よ る 湿 性 保 温 材 、 損 傷 、 被 覆 材 下 の 保 温 材 の 欠 落 な ど の 点 検 。 し か し な が ら 、 こ れ ら の 検 出 方 法 は 、 そ れ ぞ れ 、 得 失 が あ り 、 1 つ の 手 法 で 、 完 全 ま た は 効 果 的 な 方 法 は な い の が 現 状 で あ り 、 改 善 が 望 ま れ て い る 。

2） 既 存 の 検 出 方 法 の 問 題 点 （ 保 温 材 直 下 に 発 生 す る 腐 食 （ CUI） の 解 決 す べ き 問 題 点 ） 石 油 化 学 、電 力 お よ び 製 造 業 に お け る 数 多 く の 工 業 プ ラ ン ト は 非 常 に 多 数 の 保 温 材 を 取 り 付 け た 配 管 な ら び に そ の 他 の 機 器 部 材 に て 構 成 さ れ て い る 。こ の 保 温 シ ス テ ム の 内 部 に 水 分 が 浸 入 す る と 、直 接 の 雨 水 侵 入 で は な く 、そ の 水 分 の 凝 縮 、保 温 材・被 覆 板 か ら の 不 純 物 の 漏 洩 ま た は 配 管 の 漏 洩 等 に よ っ て 腐 食 環 境 が 配 管 表 面 と 保 温 材 内 面 と の 間 で 形 成 さ れ 、 こ の こ と が 、 腐 食 環 境 を 複 雑 に し て い る 。

こ れ は 、 設 備 の 健 全 性 維 持 の た め に 、 完 全 な 状 態 を 維 持 で な い 想 定 外 の 稼 動 の 状 態 、 漏 れ 、 火 災 に つ な が る こ と を 示 唆 し て い る 。

配 管 ま た は 圧 力 容 器 に お い て は 外 面 腐 食 と な り 、漏 洩 な ど に よ り 重 大 な 安 全 お よ び 環 境 問 題 と な る こ と が 知 ら れ 、こ の 現 象 は 保 温 材 直 下 に 発 生 す る 腐 食 、（ CUI）と し て 知 ら れ て い る こ と は 前 述 し た 。

日 本 国 内 に お け る 数 多 く の 工 業 設 備 の 老 朽 化 に 起 因 し て 、CUI の 解 決 す べ き 問 題 は 工 業 プ ラ ン ト の 設 備 管 理 に お け る 懸 念 す べ き 主 要 な 原 因 の 1つ と な っ て い る 。

残 念 な が ら CUI は 、 そ れ が 外 面 被 覆 鉄 板 お よ び 保 温 材 で 覆 わ れ て い る た め に 、 そ の 直 視 検 出 が 困 難 で あ る 。さ ら に は ま た 、た と え そ れ が 検 出 さ れ た と し て も 腐 食 範 囲 を 定 量 化 し 、 肉 厚 の 実 際 の 減 少 を 正 確 に 評 価 す る 必 要 が あ る 。

最 近 ま で の CUI を 検 出 す る 最 も 一 般 的 な 方 法 は 、 保 温 材 被 覆 板 の 健 全 性 の 目 視 検 査 で あ り 、設 備 の 下 部 床 板 で の 汚 れ・し み の 存 在 の 原 因 と な る 保 温 材 の 内 面 か ら 外 面 へ の 腐 食 生 成 物 の 浸 透 の 兆 候 を 注 意 深 く 観 察 す る こ と で あ っ た 。

そ の よ う な 箇 所 が 確 認 さ れ れ ば 、そ の 部 分 の 保 温 材 は 実 際 の 腐 食 を チ ェ ッ ク す る た め に 取 り 除 か れ 、あ る い は ま た 保 温 材 の 広 い 範 囲 を 予 防 的 な 腐 食 測 定 検 査 の た め に 除 去 さ れ て き た が 、 そ の 想 定 と 結 果 は 必 ず し も 100%一 致 し て こ な か っ た 。

た と え 腐 食 部 位 が 検 出 さ れ た と し て も 、配 管 ま た は 圧 力 容 器 の 外 表 面 に お け る 多 量 の 腐 食 生 成 物 の 存 在 や 、非 常 に 不 規 則 か つ 不 良 な 金 属 表 面 状 況 に 起 因 し て 、残 存 肉 厚 を 正 確 に 評 価 す る こ と は 容 易 で は な か っ た 。

こ の こ と は CUI の 検 出 な ら び に 検 査 し ぼ り こ み は 困 難 か つ 信 頼 性 が な く 、 そ し て 多 大 の 費 用 を 要 す る こ と を 意 味 し て い る 。従 っ て 保 温 材 を 取 り 除 い て の 検 査 の 必 要 性 を 削 減 ま た は 削 除 出 来 る か も し れ な い 迅 速 な ス ク リ ー ニ ン グ 手 段 の 開 発 試 行 が 望 ま れ て き た 。

こ の こ と に 対 し て は 、科 学 技 術 の 向 上 に よ り 、検 査 の 信 頼 性 の 改 善 お よ び コ ス ト 削 減 の た め の 相 当 な 努 力 が 既 に な さ れ て い る 。

た と え ば 、こ の 目 的 の た め に 用 い ら れ た 技 術 は 、医 学 分 野 で 用 い ら れ て い た 赤 外 線 画 像 、 リ ア ル タ イ ム 放 射 線 の よ う な 放 射 線 検 査 お よ び ガ イ ド 波 検 査 等 が 挙 げ ら れ る 。 こ れ ら 全 て の 技 術 は 、機 器 を 出 来 る 限 り 保 温 材 の 適 切 な 位 置 に 設 置 す る こ と を 目 指 し て お り 、 そ れ ら は 各 々 異 な っ た 良 好 な 検 査 結 果 が 得 ら れ て い る 。

表 2.2－ １に CUIの 非 破 壊 検 査 適 用 方 法 と 導 入 し て い る 日 本 の 検 査 会 社 を 示 す 。