圧力機器の完全性を維持することは、すべての所有者/オペレーターにとって継続的な現実です。容器、炉、ボイラー、交換器、貯蔵タンク、関連する配管や計装などの機器の所有者/オペレーターは、完全性管理プログラムに依存して、機器の信頼性を評価し、安全で効率的な操作のために機器の完全性を保護します。これらのコンポーネントの正しい冶金を理解することが信頼性と安全な操作に不可欠であるため、重要なコンポーネントの監視にはさまざまな非破壊技術が一般的に使用されます。間違った種類の材料の使用悲惨な結果を招く可能性があります。
これらのコンポーネントの一部 (小さな部品や配管アセンブリなど) の炭素分析や材料グレードのテストは、形状やサイズのせいで困難な場合があります。材料の分析が難しいため、これらの部品は多くの場合、Positive Materials Identification (PMI) プログラムから除外されます。しかし、主要な小口径パイプを含む重要なセクションを無視することはできません。重要なシステムで故障した小さなコンポーネントは、より大きなコンポーネントの故障と同じ影響を与える可能性があります。故障の影響は小さいかもしれませんが、その影響は次のとおりです。同じ: 火災、プロセスプラントのダウンタイム、怪我。
レーザー誘起破壊分光法 (LIBS) が実験室分析法から主流に移行するにつれて、現場ですべてのコンポーネントに必要な炭素試験を 100% 実行できる能力は、最近分析技術によって埋められてきた業界における大きなギャップです。このハンドヘルド技術により、所有者/オペレーターは材料プロセスのコンプライアンスについてこれらのコンポーネントを確実かつ正確にテストでき、炭素分析を含む現場での材料検証のための包括的なソリューションを提供します。
図 1. SciAps Z-902 ER308L 幅 1/4 インチ溶接の炭素分析 出典: SciAps (画像をクリックすると拡大します。)
LIBS は、パルスレーザーを使用して材料の表面をアブレーションし、プラズマを生成する発光技術です。搭載された分光計は、プラズマからの光を定性的に測定し、個々の波長を分離して元素含有量を明らかにし、搭載されたキャリブレーションによって定量化します。非常に小さな出口開口部を含むハンドヘルド LIBS 分析装置の最新技術革新により、曲面や小さな部品をシールすることなく不活性アルゴン雰囲気を実現できるため、技術者はサイズに関係なく部品をテストできます。技術者は表面を準備し、内部カメラを使用してテスト位置をターゲットにして分析します。テスト領域は約 50 ミクロンであるため、技術者はアダプターを使用したり、削りくずを収集したり、犠牲コンポーネントを研究室に送ったりすることなく、非常に小さな部品を含むあらゆるサイズの部品を測定できます。
市販のハンドヘルド LIBS アナライザを製造しているメーカーがいくつかあります。アプリケーションに適したアナライザを探すとき、ユーザーは、すべてのハンドヘルド LIBS アナライザが同じように作られているわけではないことに留意する必要があります。市場には、材料の識別はできるが、炭素含有量はできない LIBS アナライザのモデルがいくつかあります。ただし、材料グレードが必要なアプリケーションでは、炭素が測定され、炭素の量に基づいて材料がグレード付けされます。したがって、炭素は包括的な完全性管理プログラムにとって重要です。
図 2. SciAps Z-902 による 1/4 インチ小ねじ、316H 材質の炭素分析。出典: SciAps (画像をクリックすると拡大します。)
たとえば、1030 炭素鋼は材料の炭素含有量によって識別され、材料名の最後の 2 つの数字は公称炭素含有量を識別します。0.30% の炭素は 1030 炭素鋼の公称炭素です。これは、1040、1050 炭素鋼などの他の炭素鋼にも当てはまります。または、300 シリーズ ステンレス鋼をグレーディングしている場合、炭素含有量は、材料の L または H グレードを識別するために必要な基本要素です (3 など)。 16Lまたは316H素材。炭素を測定しない場合は、材料のグレードではなく、材料の種類を特定するだけになります。
図 3. HF アルキル化サービス用の 1 インチ s/160 A106 フィッティングの SciAps Z-902 炭素分析 出典: SciAps (画像をクリックすると拡大します。)
炭素を測定する機能のない LIBS 分析装置は、蛍光 X 線 (XRF) 装置と同様に、物質の識別のみが可能です。ただし、炭素含有量を測定できる手持ち型 LIBS 炭素分析装置を製造しているメーカーもいくつかあります。分析装置内には、サイズ、重量、利用可能な校正数、密閉面と非密閉面のサンプルインターフェース、分析用の小さな部品へのアクセスなど、基本的な違いがいくつかあります。小さな出口穴を持つ LIBS 分析装置は、テストにアルゴンシールを必要とせず、ウィジェットアダプターも必要ありません。他の LIBS アナライザまたは OES ユニットがウィジェットをテストするために必要とするものです。この手法の利点は、技術者が特別なアダプタを使用せずに PMI 手順の任意の部分をテストできることです。ユーザーは、アナライザのさまざまな機能を調べて、機器が意図したアプリケーションのニーズを満たせるかどうかを判断する必要があります (特にアプリケーションが 100% PMI を必要とする場合)。
ハンドヘルド LIBS 機器の機能は、現場分析の管理方法を変えています。これらの機器は、所有者/オペレーターに、入荷する材料、稼働中/ビンテージ PMI 材料、溶接、溶接消耗品、および PMI プログラムの重要なコンポーネントを分析する手段を提供し、あらゆる資産整合性プログラムに効率的で信頼性の高いソリューションを提供します。犠牲部品を購入したり、削りくずを集めて研究室に送って結果を待つといった余分な労力やコストが不要な、費用対効果の高いソリューションです。これらのポータブルなハンドヘルド LIBS アナライザは、ほんの数年前には存在しなかった追加機能をユーザーに提供します。
図 4. SciAps Z-902 1/8 インチ ワイヤ、316L の炭素分析 材料出典: SciAps (画像をクリックすると拡大します。)
資産信頼性には、機器のコンプライアンスと安全で効率的な操作を検証するための包括的な材料検証プログラムが含まれており、現在現場で完全に実装されています。適切な分析装置を少し調べてアプリケーションを理解することで、所有者/オペレーターは、形状やサイズに関係なく、資産完全性プログラムであらゆる機器を確実に分析および評価し、リアルタイム分析を取得できるようになりました。重要な小口径コンポーネントを瞬時に分析できるようになり、自信を持って正確に、機器の完全性を保護するための重要な決定を下すために必要なデータを所有者/ユーザーに提供できます。
この革新的なテクノロジーにより、所有者/オペレーターは炭素フィールド分析のギャップを埋めることで、機器の高度な完全性と信頼性を維持できます。
James Terrell は、ハンドヘルド XRF および LIBS 分析装置のメーカーである SciAps, Inc. の NDT 事業開発ディレクターです。
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