成果報告書詳細
管理番号20150000000061
タイトル平成25年度成果報告書 最先端PG(Mega-ton Water System)低コスト・高耐久性配管
公開日2015/2/28
報告書年度2013 - 2013
委託先名積水化学工業株式会社
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約新しい高圧配管システムは、FIRSTプログラム(最先端開発支援プログラム)の一つであるMegaton-Water-Systemにおいて開発された。現行のseawater reverse osmosis(SWRO)desalinationの高圧配管には高価なステンレス管が使用されている。ステンレス管は腐食や複雑な加工性、溶接加工に課題がある。一方、樹脂管は、耐食性やコストの面で広く一般の水道管や下水管に使用されているが、その強度が低くSWROの高圧配管には採用されていない。今回、樹脂管の特性を生かし、塩ビ管の外面をFRP補強することで耐圧8MPaに対応する配管システムを開発した。本研究は以下の項目について実施し結果を得た。・調査:SWROにおけるSUS配管の課題、樹脂配管市場動向、高圧配管要求事項を把握した。・製品設計:CAEによって最大主応力の発生点を特定し、FRP補強層の最適仕様を算出した。・試作評価:パイプは積層の界面剥離に留意して試作を行った。継手は高ガラス含有率の成形品を得たが、一部不具合が生じた。対策の結果、良好な成形品を得た。・性能評価:短期破壊試験において破壊や漏水等の不具合が生じた。対策の結果、目標値を達成した。また、破壊時のひずみを把握し、基準値を設定し長期評価へ展開した。長期試験として、クリープと脈動試験を実施し、50年経過時において8MPaの性能を有する結果を得た。・耐久性評価:北谷パイロットプラント及び高圧配管評価施設において動圧長期評価を実施した。その結果、漏水等の問題なく、ひずみに関しては設計通りの性能を確認した。・コスト試算:国内ステンレス管価格調査し、モデル配管において試算した結果、開発品価格はステンレス比30%減になると確認した。以上の結果、本研究の目標である1.常圧8MPaの樹脂配管システムを構築、2.国内ステンレス価格比30%削減を達成した。
英文要約New high pressure piping system has been developed in the Mega-ton Water System Project which is one of the Japanese national project; “Funding Program for World-Leading Innovative R&D on Science and Technology” (FIRST Program). Expensive stainless steel pipes are generally used for high pressure piping of the seawater reverse osmosis (SWRO) desalination. Corrosion and complicated workability are issues when jointing stainless pipes by welding. Although the plastic pipes are typically used for water pipe or drainage pipe system taking advantage of corrosion resistance or cost, their strength is not strong enough to adopt as high pressure piping of SWRO. New high pressure piping was designed by introducing the characteristics of resin pipes efficiently and reinforcing the external surface of PVC pipes with fiber reinforced plastic (FRP).As a result, the ability f withstanding pressure increased to 8MPa. The following results were obtained on this research.・Research :The following information about the SWRO was obtained. Problem of SUS piping, Market trends of resin pipe, Requirements of high-pressure pipe.・Product design : Generation point of maximum principal stress has been identified by the CAE. Optimum specification of FRP reinforcement layer was calculated.・Prototype evaluation : Prototype of the pipe was carried out with attention to the interfacial debonding of the laminate. The resulting joint of high glass content, some trouble occurs. Result of the measures, a good molded product was obtained.・Performance evaluation : The breaking test was carried out for a short-term performance evaluation to validate the design of the connecting portion and the reinforcing layer laminate. As a result of solving all problems such as destruction and leakage of the connection, the pressure resistance the target value was achieved. In addition, the strain at break is confirmed, it is expanded to the long-term evaluation as a reference value. Ability to withstand internal pressure of 8MPa 50 years later, was confirmed by the pulsation test and creep test of long-term evaluation.・Durability evaluation: Long-term dynamic pressure evaluations were conducted in a high-pressure piping evaluation facility and Chatan pilot plant. As a result, it was confirmed that there was no problem of leakage. Further, it shows performance as designed strain regarding.・Cost estimates : Calculations were performed on the piping model based on the domestic stainless steel pipe price survey results. As a result, the developed product price will be down 30% stainless-price ratio has been confirmed. By the result of research and development, the following goals have been achieved. 1. Building a resin piping systems whose normal pressure 8MPa, and 2. 30% reduction of the price ratio against domestic stainless steel pipe.
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