超音波非破壊検査を使用して深海での成功を保証する

最終的な設置の前に、GF Piping Systems は、将来のパフォーマンスを予測するための高度なアルゴリズムを使用して、超音波によって各溶接の状態を評価しました。

フランス領ポリネシア総合病院 (フランス語の頭字語 CHPF) は、建物を冷却するためのより良い方法を求めていたとき、地球上で最も一般的な資源と、プロジェクトの成功を確実にする革新的な方法の両方を使用するソリューションに目を向けました。

首都パペーテにある CHPF は、南太平洋に広く点在する 100 以上の島々を有するフランスの海外領土であるパペーテ全土を対象とする紹介病院です。 この地域の熱帯気候を考慮すると、医療施設にとって空調は最優先事項です。 パペーテの年間平均気温は 79 度で、雨季には湿度が高くなります。 従来の空調による施設の冷却はエネルギーを大量に消費し、環境と病院の収益に悪影響を及ぼしました。

これらの両方の課題に対処するために、CHPF は Geocean と提携して、世界最長の海水空調システム (SWAC) を設置しました。

フランスのカシスに本拠を置く Geocean は、VINCI Construction Grands Projets の海洋および海洋工事部門です。 その仕事は、オフショアが徐々に陸上になる、ニアショアおよび浅瀬の建設プロジェクトに焦点を当てています。 ターンキー開発の提供に重点を置き、その機能には設計、調達、建設、設置が含まれます。

海へのアクセスが容易な地域では、SWAC システムは気候に優しい代替手段を提供します。 SWAC は既に低温の海水 (水深 700 m 未満から汲み上げた水) を利用するため、同じ冷却結果を達成するのに必要な電力ははるかに少なくなります (75% も)。 Energy Efficiency 誌に掲載された 2020 年の研究によると、SWAC システム内の 1 m3 の水は、風力タービン 21 基、またはサッカー場 68 個分の大きさの太陽光発電所と同じ冷却エネルギーを提供できます。

CHPF にとってこの訴えは明らかでしたが、Geocean のプロジェクトの課題も同様でした。 必要な配管が海底に敷設されたら、二度目のチャンスはありません。約 400 か所の溶接の 1 つひとつに完全な信頼を置くことが不可欠でした。

Geocean の成功の鍵は、経験豊富なパートナーと新しいテクノロジー、つまり GF Piping Systems とその超音波非破壊 (NDT) 溶接試験によってもたらされました。 同社は当初、金属溶接用の超音波 NDT バージョンを開発しましたが、それをプラスチック配管システムの接合部のテストにも適用しました。

60 年の経験を持つ GF Piping Systems は、安全で持続可能な流体輸送システムを提供しています。 溶接評価用の超音波 NDT の開発で実証されているように、同社は問題に対する答えを見つけるために顧客と提携することに重点を置いています。

溶接は、あらゆる配管システムのアキレス腱となる可能性があります。 これらは安全で信頼性の高い操作にとって非常に重要ですが、歴史的には 300 件に 1 件もの溶接が失敗すると予想されています。 つい最近まで、プラスチック配管システムの設置時に、溶接部を破壊することなく溶接部の品質を検証することは不可能でした。

オーナーとプロジェクト マネージャーは、痛ましいジレンマに直面していました。一部の溶接部を破壊することを選択することもできますが、この方法で一部の溶接部をテストすることで、他の溶接部の状態を有効に読み取ることができることを期待することも、破壊的なテストを控えてより高いレベルの溶接部を受け入れることもできることを期待することもできます。経済的および風評リスクのレベル。 従来の圧力試験では、溶接部の将来を正確に予測できませんでした。

フランス領ポリネシア総合病院は、南太平洋の数十の島々からなるフランス領ポリネシア全土の主要な地域病院です。

より良いソリューションを提供するために、GF Piping Systems は 25 年に及ぶ材料研究を検討し、多数の溶接部の詳細をカタログ化し、その情報が溶接部の長期強度とどのように相関するかを追跡しました。

このデータにより、GF Piping Systems は、将来の溶接欠陥の可能性を合否ベースで評価できる独自のアルゴリズムを開発することができ、結果は 24 時間以内に得られます。

現場に入ると、検査官は飛行時間回折やフェーズドアレイ超音波検査などの技術を導入して、溶接状態に関する情報を収集します。 不合格の溶接はすぐに交換できます。 すべての溶接が通過したら、将来の溶接へのアクセスを困難または不可能にする手順 (トレンチを閉じるなど) を安全に進めることができます。

Geocean のタヒチでの野心的なプロジェクトにとって、この点における安心感の重要性は、いくら強調してもしすぎることはありません。

フランス領ポリネシア政府は、エネルギー消費量削減のメリットを享受しながら化石燃料の段階的廃止を支援することを目的として、CHPF に SWAC システムを委託しました。 SWAC は再生可能資源に依存しており、電力需要を削減できるため、オーシャン エナジー ヨーロッパはこれを「世界中の海岸の冷暖房システムを脱炭素化するための完璧な技術」と呼んでいます。また、SWAC システムは従来の空調機器よりもかなり静かでコンパクトです。 。

SWAC システムは、冷たい海水を使用して、熱交換器システムを介して淡水の閉ループを冷却することによって機能します。 交換によって温められた海水は再び海に戻されます。 CHPF プロジェクトでは、Geocean は 3,800 m の取水管を計画し、海中に最大深度 900 m まで延長し、3 台​​のポンプで 1 時間あたり 100 万リットルの水を汲み上げることができました。

取水管は約 41 °F の温度で病院の空調システムに水を送り、200 メートルの排出管は水を約 53 °F で海に戻します。冷却は熱接触によって直接行われます。発電はありません。 パイプラインは、ポリフュージョン法によって溶接された NPS 710 mm 高密度ポリエチレン (HPDE) パイプから形成されます。 全長は 4,300 メートルで、この種のシステムとしては世界最長です。

病院に不必要な混乱を与えることなくこのような大規模なシステムを構築するために、パイプラインは主に島の反対側にあるパピアリの作業場で組み立てられました。 完成すると、全長が海を通ってパペーテ近くの接続サイトまで曳航され、パイプラインとそのすべての溶接部は極端な条件にさらされました。 熟練した技術者が地上 9 階の高さで作業し、数トンのパイプを病院の空調ネットワークに接続するという繊細な作業を行いました。

もう一つの懸念は、パイプが敷設されると、柔軟なポリエチレンのパイプが不規則な海底に適合し、溶接部に追加の応力がかかる可能性がありますが、修理が不可能な場所になる可能性があることでした。 科学的確実性を備えた溶接部の状態に関する事前の知識は、プロジェクトの実行可能性にとってこれ以上に重要なものはありません。

溶接が保持されることを知ることが絶対に必要であるため、CHPF の SWAC プロジェクトは、技術的にも組織的にも、GF Piping Systems の超音波 NDT 機能のほぼ完璧なテスト ケースを提供しました。

フランス領ポリネシア総合病院の海水空調システム (SWAC) は標高 4,000 メートルを超え、この種のものとしては世界最長です。 Geocean は 3,260 万ドルのプロジェクトを 1 年以内に完了しました。

幸いなことに、プロジェクトはこのテストに見事に合格しました。 3,260万ドルのプロジェクトの建設は、新型コロナウイルス感染症による混乱にもかかわらず、1年足らずの作業期間を経て2021年11月に完了した。 このシステムは、2022 年 7 月に病院で完全に稼働しました。関係者全員が、協力した取り組みの前向きな結果に満足しました。

「350 か所の溶接はそれぞれ超音波で検査する必要がありましたが、GF Piping Systems はシステムの有効性を証明し、保証してくれた唯一の企業でした」と Geocean プロジェクト マネージャーのロイ イッサ氏は述べています。

GF Piping Systems France の公益事業担当営業マネージャー、Damien Moine 氏も、彼の会社にとってこの役割の重要性を同様に述べました。 「私たちはプロジェクトの立ち上げから技術サポートを開始し、超音波による非破壊検査という市場でユニークなサービスの提供に至るまで取り組んできました」とモイン氏は述べています。

一方、SWAC は CHPF とフランス領ポリネシアにとって重要な目標を達成しています。 このシステムにより、病院の年間電力消費量は年間 12 GWh 削減されます。これは、以前の空調費の 90% に相当し、総使用量の 3 分の 1 をわずかに超える量に相当します。 病院の年間コスト削減額は 290 万ドルと推定されています。

同病院の CO2 排出量も毎年 5,000 トン削減されており、このプロジェクトによりフランス領ポリネシアで使用されている炭素ベースのエネルギーの 2% が完全に置き換えられると期待されているとイッサ氏は述べました。 フランス領ポリネシアの電力の約 3 分の 2 は輸入石油によって生成されており、（少なくともこれまでは）CHPF はこの地域で最もエネルギーを消費する施設でした。

SWAC の概念は 1960 年代に初めて開発され、1973 年に完成したシドニー オペラ ハウスが初期の採用者となっています。現在、このシステムはフランス領ポリネシアの他の地域を含む、香港からハワイまでの沿岸地域に存在しています。 ただし、このアプローチの真の可能性はまだ完全に活用されていません。 たとえば、カリブ海地域における現在の地域持続可能性計画は、このテクノロジーに焦点を当てていません。

導入の障壁となる可能性があるのは、構築の初期費用が高額であることです。 ただし、SWAC への投資は長期的には回収できる可能性があります。 たとえば、CHPF に設置された SWAC の運用寿命は 30 年と見込まれていますが、コスト削減は十分に大きいため、プロジェクトは 10 年か 15 年以内に投資収益率を達成できるはずです。

地理は明らかにこのソリューションの制限の 1 つです。 厳密に言うと、SWAC は海に非常に近い建物に対してのみ現実的です。 さらに、タヒチ近くのように、海の深さが海岸から比較的急に落ち込む場所で実行するのが最も簡単です。 ただし、同じ原理の冷却システムは、深い湖に近い場所でも可能です。 たとえば、コーネル大学の Lake Source Cooling では、カユーガ湖の水を使用して、コーネル大学のキャンパスと近くのイサカ高校の両方に冷却を提供しています。

国際エネルギー機関の報告書によると、世界中の建物の冷房に消費されるエネルギーは 1990 年から 2016 年の間に 3 倍に増加し、最も急速に成長しているエネルギー需要源となっています。 このレベルの使用は温暖な地域の電力網に負担を与え、毎年 100 万トン以上の CO2 を環境に与えています。 最近の世界中の高温は、今後数年間で冷房の必要性がさらに高まることを示唆しています。 2070 年までに、世界的な冷房需要が世界的な熱需要を上回る可能性があります。