超高圧・耐圧試験装置「インパルス試験装置」について

iｍpluse 一般に100～1,000MPa（1,000～10,000気圧）の領域を超高圧と言います。通常水は、非圧縮性であると考えられていますが、1,000MPaにおいては2割程度体積が減少（圧縮）します。
超高圧水(ウォータージェット)の利用には、ノズルから高圧で噴射させて、切断、剥離、はつり、洗浄などを行う方法と、密閉容器などに水を押し込んで、生じる圧力をそのまま利用する方法があります。
後者の圧力を利用するのが超高圧試験装置です。
当社の超高圧試験装置は、1974年に国内大手重工メーカがシステムアップした「大型高圧水槽」の超高圧ポンプシステム、及び圧力制御装置の納入を手始として、豊富な実績があります。

耐圧試験(超高圧・内圧疲労試験)用インパルス試験装置

超高圧インパルス試験装置は、ウォータージェット装置に使用する超高圧ホースに代表される、内圧が変動するなかで耐久性を確保しなければならない機器・器具の評価に用いられます。実際の使用条件より過酷な圧力波形（図1参照）をパルス的に加えること(インパルス)で短時間に評価シミュレーションする耐圧試験(内圧疲労試験)装置です。

図1 圧力波形

耐圧試験(超高圧・内圧疲労試験)装置本体について

単動式増圧機を超高圧水の圧力源とし、試験機器(超高圧ホースなど、供試体と呼ぶ)を接続し閉回路とします。(図2参照)
単動式増圧機で超高圧をパルス的に発生させます。このときに圧力波形の波形、パルスの発生周波数、パルス圧(圧力変動幅)を設定することにより試験状況を任意に制御できます。
超高圧水を直接制御することは、コスト、耐久性の面で難点があるため、単動式増圧機の一次側油圧を制御して、高精度かつ効率的なシステムを構築しました。従来このようなシステムでは、供試体の試験目的を達成する以前に、機器そのものが超高圧下での寿命・破損に至るため、信頼できる装置がありませんでした。
当社試験装置は、ウォータージェットカッタで培われた基礎技術を応用しているため、安定性、信頼性に優れています。

図2 システム図

耐圧試験(超高圧・内圧疲労試験)装置の特長について

超高圧部品の耐久性に優れる。
圧力媒体が清水のため、実際に即した条件下で試験ができる。
設定圧力が、0～400MPaと広範囲・高精度。
圧力媒体が清水主体に設計されているため、容易に油など他の液体に置き換え可能。
圧力、周波数、圧力波形、サイクル数・時間を容易に設定可能。
各種の安全装置が施されているため、供試体の異常時（破裂）でも安全。常時監視が不要。

インパルスの設定について

耐圧試験(内圧疲労試験)には、設定したインパルスを常に安定した超高圧下で発生させることが供試体の評価を高くします。
(図3参照)0～400MPaの圧力において配管内の内圧を圧力検出器で検出し、その変化を記録したものです。サイクル数、加圧－降圧速度指令に対し、常に一定の圧力波形が得られることがわかります。
耐圧試験(内圧疲労試験)装置は、試験に際し下記のパラメータを供試体の使用状況に合わせて決定することができます。インパルス試験機では、実際の供試体(超高圧ホース)の使用状況より過酷な条件下で試験を行っています。また設定圧力に対する振幅（脈動）を小さくすると、供試体(超高圧ホース)に対する疲労度合が少なくなるため、耐久性が大幅に増すことも明らかになりました。

図3 圧力波形指令値と実際値