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TLV・TTS保全と検査メールマガジン

2014/04/08 Vol.15

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□□□  TLV・TTSメールマガジン Vol.15
□ ~ 保全と検査に革新を ~ 2014年04月08日
株式会社テイエルブイ http://www.tlv.com/ 
有限会社ティティエス http://www.tts-inspection.com/
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TLV本社のある兵庫県加古川市では、満開の桜が見頃を迎えています。週末は
あいにくの花冷えでしたが、そのお陰でもうしばらく桜が楽しめそうです。

今号では桟橋の鋼管杭の健全度評価に関する記事をお届けします。

桟橋の鋼管杭など、腐食しやすい環境にある海洋鋼構造物の健全度評価に
ピッタリと、従来のUT(超音波肉厚測定)に代わり採用が増えているのが
パルス渦流探傷検査 PEC(Pulsed Eddy Current)です。

被覆材やフジツボ、カキ殻等の除去不要、海中検査もでき、工数・コストも
大幅にカットできるPECについて、事例を元にご説明します。

また、連載記事『コストダウンに繋がるメンテナンス』では、前回に引き続き
芯出しの基礎を解説する第二弾として「軸芯出しの表し方」をお届けします。

芯出し作業の際、なぜそこを測るのか、その数値にどんな意味があるのかを
ご存知ですか?各数値の意味が分かれば、作業の理解度が深まり、作業効率・
精度も上がるかもしれません。まずはご一読ください。


▽ INDEX ▽
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□■【診断事例】
   表面処理不要、海中OK、検査工数・コストはUTの数十分の一
 ~ PECによる桟橋の鋼管杭など海洋鋼構造物の健全度評価 ~

□■【連 載】
   コストダウンに繋がるメンテナンス<その29>
 ~ 軸芯出し(アライメント)の表し方 ~

☆ 編集後記(800種類のビ○○)

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□【診断事例】表面処理不要、海中OK、検査工数・コストはUTの数十分の一
┃  ~ PECによる桟橋の鋼管杭など海洋鋼構造物の健全度評価 ~
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▽ 腐食しやすい海洋鋼構造物
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海岸沿いにあるプラントにとって、桟橋は輸送のための要です。
万が一、この桟橋が腐食等で使用不能になると大きな機会損失は免れません。
では、桟橋の安全性は万全でしょうか?

橋、桟橋の鋼管杭、ケーソンなど。
常に乾燥と湿潤状態とが繰り返されるこれら海洋鋼構造物は腐食しやすい
環境にあり、特にタイダルゾーン(干満帯)、スプラッシュゾーン(飛沫帯)
と呼ばれる領域は、鋼材にとって非常に厳しい条件にさらされています。

そのため従来、塗装・FRP等による被覆、電気防食など、設計段階で鋼材に
耐食性を持たせる対策が行われてきました。

しかし、被覆材の経年劣化や、海面境界部の電気防食は効きにくいという
原理的な問題により、鋼材の劣化が進んでいる例も数多く報告されています。


▽ 従来の海洋鋼構造物検査の問題点
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海洋鋼構造物の検査方法としては、UT(超音波肉厚測定)による非破壊検査
が一般的です。腐食状況を把握できると思われる代表点を選定し、付着物や
被覆材を除去後、1箇所につき数点の板厚を測定するものです。

この方法は各箇所の測定精度が高い一方で、被覆材やフジツボ、カキ殻の
除去などの表面処理に要する時間が、全行程の半分以上を占めるという問題
があります。このため、現状では限定的な範囲の板厚しか測定できません。

しかし、構造物の健全度評価に、より多くの板厚データを用いる方が信頼性
が高くなることは言うまでもありません。
そこで、簡便に広範囲の板厚測定を行う手法が求められていました。


▽ 健全度評価にピッタリ!表面処理不要、海中OK、工数・コストも大幅減
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そこで登場したのがパルス渦流探傷検査 PEC(Pulsed Eddy Current)です。

PECは、磁界により発生する渦電流の金属内での減衰特性を利用して、板厚を
面で測定する技術です。測定プローブと測定対象物の間に磁性体が無い限り、
介在物を無視して対象物の板厚を測定することが可能です。 

海洋鋼構造物の検査では、被覆材やフジツボ、カキ殻といった介在物が検査の
妨げとなりますが、それらは磁性体ではないため、PEC検査では検査のための
表面処理は必要ありません。防水プローブを活用すれば、ダイバーを使った
海中での腐食検査も可能です。

また、UTによる測定が点で測って平均値を計算する方法であるのに対し、
PECはもともと面で測定するため、平均値計算の必要がありません。

点で何箇所も測定するよりも面での測定の方が素早く、網羅性が高いため
より詳細な健全度評価が行えるという利点があります。

1点あたりの測定時間は10秒程度です。
海洋鋼構造物の場合、移動時間等を考慮すると1日に800点程度の測定ができ、
これはUT検査が1日に測定できる点数の数十倍にあたります。

工数を大幅に減らせるということは、その分コストも削減できるということ
を意味します。

※PECの測定原理はこちら↓
http://www.tts-inspection.com/ja/inspection/pec02.html


▽ PECによる石油化学工場様の桟橋検査事例
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実際に、PECによって桟橋の鋼管杭を検査した事例をご紹介します。

ある石油化学工場様では、桟橋の経年劣化に悩みを持たれていました。
桟橋が使用停止になると、想定される出荷・揚荷の機会損失は甚大になる
ため、桟橋を支える鋼管杭の健全度評価が必要と考えられました。

当初、UTでの検査が検討されましたが、船の着桟などの関係で、短期間での
検査が必要となったため、PEC検査が検討されて採用に至りました。

結果として、4本の鋼管杭のPEC検査にかかった日数はわずか1日。
また、鋼管杭の健全度評価には通常、平均板厚が用いられますが、PEC検査は
もともと平均板厚での評価のため、UT検査のように測定値を平均化する必要も
ありませんでした。

PECで減肉指示が出た部分の検証が、一部UTで行われましたが、
UT値との誤差も小さく測定精度に問題の無いことが確認されました。

お客様から次のようなコメントもいただき、PEC検査はUTに比べて
工数、コスト、健全度評価への適性など、多くのアドバンテージを持つと
認めていただきました。


■ お客様の声

「PEC検査では、同じ工数での測定データ数がUTとは比べものにならないほど
 多く、より実物に即した健全度評価が可能となりました。
 測定スピードが速いため、天候に伴う影響も少なく、桟橋の運用面での
 メリットもあります。防食被覆の検査用解体復旧工事も必要なくなり、
 PEC検査を採用したことで工数・コストを大幅に抑えることができました。」


------>>PEC導入事例の詳細はこちら↓
http://www.tts-inspection.com/ja/inspection/pec08.html


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□【連 載】コストダウンに繋がるメンテナンス <その29>
┃ ~ 軸芯出し(アライメント)の表し方 ~
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▽ 芯出し状態の定量化
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軸芯出し(シャフトアライメント)では、位置を測定しずれを修正するため
に、芯出しの状態を定量化し、表現する方法が必要です。

国内では、ダイヤルゲージによる芯出しが広まり定着しているため、
多くの場合、軸芯出しの状態を表現するのに、ダイヤルゲージの数値
(ふれ量)のみが確認されています。

しかし、ダイヤルゲージの値は、同じ軸芯出し状態でも取り付け方や設備の
サイズなどで大きく数値が変わるため注意が必要です。

現在、世界的に標準となっているものは、設備の芯出し状態を水平・垂直方向
それぞれの傾斜角度とオフセットで表現する方法です。

この方法では、次の4つの数値で芯出しの状態を表現することができます。

 - 垂直傾斜角度
 - 垂直オフセット
 - 水平傾斜角度
 - 水平オフセット


▽ 傾斜角度と面開き
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
傾斜角度は、2つの回転軸芯間の角度を示しています。

傾斜角度は、度数([°][rad]など)で直接表示するか、傾き([mm/m]など)
で表示することができます。

傾斜角度にカップリングの直径を掛け合わせる(または傾斜角度αとすると
カップリング直径とsinαの積を求める)と、カップリング縁における面開き
の距離を求めることができます。

そのため傾斜角度は、角度計などを用いて直接測定するのではなく、カップ
リングの直径における面開きを測定することで代用されるのが一般的です。

面開きの数値自体は、軸芯出し状態を表していません。軸芯出し状態を表す
ためには、直径で面開きの値を割って傾斜角度を出す必要があります。

ここでいう直径とは正しくは「作業直径」で、傾斜角度と面開きを仲立ちする
数値です。任意の作業しやすい数値にすることができ、多くの場合、作業対象
のカップリングの直径を採用するため、「カップリング直径」と呼ばれます。

 [傾斜角度]×[作業直径]=[面開きの距離]

繰り返しになりますが、重要なのは傾斜角度です。同じ傾斜角度でもカップ
リングの大小で面開きの数値は異なるため注意が必要です。


▽ オフセット
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オフセットはある特定の点における2つの回転軸芯間の距離を示し、mmで
表されます。

オフセットは、平行オフセットなどと呼ばれることがありますが、この表現は
正確ではありません。実際には、回転軸芯が平行であることは稀だからです。

同じ芯出しの状態でも回転軸が平行でなければ、オフセットの値は軸のどの
位置で計測するかによって異なります。一般的には、オフセットはカップリン
グ間の中心位置で計測されます(※)。

 ※ 但し、中間軸のあるカップリング(スペーサーカップリング)の場合は
   カップリングの動力伝達面で計測されます。


▽ 設備の位置関係をプラス・マイナスで表す
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芯出しの状態は、常に傾斜角度とオフセットの組み合わせであり、機械の
垂直・水平両方向の4つの数値を用いて、プラス・マイナスで表されます。

・垂直方向傾斜角度(または直径あたりの面開き)
  :表示例)上開き+、下開き-

・垂直方向オフセット
  :表示例)右の機械が高い+、右の機械が低い-

・水平方向傾斜角度(または直径あたりの面開き)
  :表示例)上開き+、下開き-

・水平方向オフセット
  :表示例)右の機械が高い+、右の機械が低い-


▽ 中間軸の芯出し
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中高速で回転している設備は、シャフトやベアリング、シールへの過度の
負荷を避けるため、非常に正確な軸芯出しが求められます。

熱膨張などにより、設備運転中に大きなアライメントの変化が予想される場合
は、その対策として中間軸(スペーサーシャフト)が使用されます。

中間軸を活用すれば、設備に大きな位置変化が発生した場合でも、中間軸の
長さにより、中間軸端の角度変化は、小さいままの状態が維持できます。

両側にずれを吸収するためのフレキシブルエレメントのある中間軸が取り付
けられた設備では、フレキシブルエレメントがずれを吸収し、中間軸の長さ
により角度変化も小さいため、アライメントの精度は厳しく求められません。

中間軸を持つ設備でアライメントの状態を示す際、中間軸にはカップリング
が2箇所あるため、中間軸の回転軸芯とそれぞれの設備の回転軸芯の角度を、
2つのカップリングの垂直・水平両方向、計4箇所測定して表します。

角度の代わりに、オフセットで芯出し状態を表現することもできます。

オフセットは、中間軸の端部と設備回転軸芯との間で測定されます。
これは、リバース方式のアライメントでも活用されています。

角度とオフセットの値はそれぞれ関連しており、角度が大きくなるとオフセッ
トの値も大きくなり、角度が小さくなるとオフセットの値も小さくなります。


---->>『芯出しの表し方』では各数値の意味をわかりやすく図解しています
http://www.tts-inspection.com/ja/maintenance/1404maintenance_29j.html


※参考※ レーザー式芯出し器の詳細はこちら↓
http://www.tlv.com/ja/catalog/news23j.html


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☆ 編集後記
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最後までお読みいただきありがとうございます。

TTSでは、世界で実績のある最新の診断技術を導入して、日本のお客様に
提供しています。

先日も、ある新技術の導入に向けて、ヨーロッパの技術者を招きました。

蒸気とは違った視点で省エネルギーを実現するその新技術について、
日本のプラントでの有効性を探るべく、実際のフィールドを使って
検証したのですが、その結果は・・・。

また、後日ご報告させていただきますのでご期待ください!

そして、仕事の後は、遠路はるばる海外から来ていただいた技術者への
食のおもてなし。

様々なレストランに行った中で、特に気に入っていただいたのが居酒屋
でした。料理の味はもちろんのこと、店の雰囲気、メニューの豊富さ、
工夫を凝らした料理の数々にとても感動されていました。

そして、同席していた鹿児島出身者も負ける酒豪っぷり!
それもそのはず、その技術者の国には、なんと800種類のビールがある
そうなんです。

一日一杯のビールを飲んでも、2年間、毎日違ったビールが楽しめる
計算・・・。ぜひ、一度行ってみたいものですね。


次号の『保全と検査』メールマガジンもどうぞお楽しみに。


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