JP2001027628A - 多重配管の検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リブにより互いに固定支持あるいは可動支持
された多重配管において、直接の検査対象となる配管内
にリブが存在していても、その被検査対象配管の検査を
可能ならしめるようにする。 【解決手段】 リブ２ａ，２ｂにより互いに固定支持あ
るいは可動支持された多重配管１の腐食等の検査を行う
に際し、リブの存在しない一番内側の配管１Ｃ側からそ
れよりも外側の配管１Ｂを非破壊検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広くは非破壊検査
技術に関し、特にリブにより互いに固定支持あるいは可
動支持された多重配管において、直接の検査対象となる
配管の内側にピグ等の検査手段を挿入することが困難な
配管検査を可能とする多重配管の検査方法および装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】検査対象となる配管の内側にリブ等が設
けられていない場合には、超音波、渦流センサ、磁気的
手段（漏洩磁束、磁化渦流）、ＴＶ・ビデオカメラ等を
搭載した検査機器（ピグ）を配管内に挿入し、配管内を
流れる媒質（都市ガス、石油、等）を利用して、あるい
はこれら媒質を水、海水等に置換し、これら置換媒質を
利用してピグを走行させ、又は、モータ等による自走手
段をピグに組み込むことにより、被検査対象物の内・外
表面の検査を行っている。なお、超音波による検査で
は、一般的に板厚を測定し、これにより腐食等による損
耗の度合いを計測している。

【０００３】ところで、タンカーにより海上輸送されて
きた石油は、陸上から沖合の海中に延びる多重配管から
なる輸送管を介して陸揚げされる。図１３はこのような
石油輸送管の敷設状態を示す概念図、図１４はその石油
輸送管の拡大断面図である。

【０００４】すなわち、石油輸送管１は、リブ２ａ，２
ｂにより互いに固定支持あるいは可動支持された鋼製の
外管１Ａ、本管１Ｂ、内管１Ｃを同心円上に配した多重
配管からなり、図１４（ａ）に示すように外管１Ａと本
管１Ｂがリブ２ａで固定され、本管１Ｂと内管１Ｃがリ
ブ２ｂで固定された固定構造部が一例として２００ｍピ
ッチで配置され、その間を図１４（ｂ）に示す外管１Ａ
がスライド可能な可動構造部が一例として１２ｍピッチ
で配置されており、本管１Ｂ内を石油が輸送されるよう
になっている。外管１Ａは本管１Ｂを保護するために設
けられ、内管１Ｃはその内部に高温水または蒸気を流
し、本管１Ｂ内の石油を加温し、輸送を容易にするため
に設けられている。石油輸送管１の本管１Ｂの内面から
の腐食等による損耗の度合いを計測し、本管１Ｂの健全
度を検査することが石油輸送管１の維持管理にとって重
要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】既述したように、配管
の内側にリブ等が設けられていない単管の場合は、その
肉厚や表面の状況を測定する各種の手法が確立され実施
されているが、前述の石油輸送管１のような多重配管の
場合には、被検査対象となる配管すなわち本管１Ｂ内に
リブ２ｂが存在するため、以下の理由により、肉厚や表
面の損耗度を測定することが困難となっている。 電源供給用あるいは制御信号ならびに検査結果の信号
を伝送するためのケーブルを用いるピグに検査機器を搭
載して被検査対象配管である本管１Ｂ内を走行させる場
合には、リブ２ｂを避けながら縫うようにピグが走行す
る際のケーブルとリブ部分の摩擦抵抗が非常に大きくな
ってしまい、数十ｍから場合によっては数ｋｍにまで及
ぶ配管全線の検査は不可能である。さらに検査終了後に
ピグを取り出すためには往路と同じ経路を戻る必要があ
るが、ケーブルの回収作業と、リブ２ｂの回避動作とを
実施しながらピグを回収することは困難であり、リブ２
ｂがついた本管１Ｂの内側にピグ等の検査機器を挿入す
ることが困難である。 配管内媒質あるいは置換後の媒質に圧力差あるいは流
速を設けることによりピグを走行させる場合は、リブ２
ｂへのピグの衝突を避ける手段が無く、検査機器を破損
するおそれがあり、信頼度の高い検査は不可能である。 ピグ等の検査機器は、常に被検査対象配管である本管
１Ｂ内で任意の管壁に近い位置に配置されることにな
り、その際、本管１Ｂ内でその反対側の管壁との距離が
大きくなってしまう。そのため、距離の差による検出感
度の差が大きくなり、測定誤差の要因となる。

【０００６】本発明の技術的課題は、リブにより互いに
固定支持あるいは可動支持された多重配管において、直
接の検査対象となる配管内にリブが存在していても、そ
の被検査対象配管の検査を可能ならしめるようにするこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多重配管の
検査方法は、リブにより互いに固定支持あるいは可動支
持された多重配管の腐食等の検査を行うに際し、リブの
存在しない一番内側の配管側からそれよりも外側の配管
を非破壊検査することを特徴としている。

【０００８】また、この方法に用いられる装置は、非破
壊検査機器を、リブの存在しない一番内側の配管内に挿
入したものである。

【０００９】また、本発明に係る多重配管の検査方法
は、非破壊検査を、最内側配管を走行するピグに搭載し
た超音波探触子による超音波探傷により行うことを特徴
としている。

【００１０】また、この方法に用いられる装置は、非破
壊検査機器を超音波探触子を搭載したピグから構成し、
多重配管の最内側配管をピグの走行ガイドとするもので
ある。

【００１１】また、本発明に係る多重配管の検査方法
は、被検査対象となる配管内に水、海水、石油等の液体
を充填するとともに、最内側配管から被検査対象となる
配管にいたるまでの配管内にも水、海水、石油等の液体
を充填して、被検査対象配管壁までの間に空気が存在し
ないようにしたことを特徴としている。

【００１２】また、この方法に用いられる装置は、被検
査対象となる配管内に水、海水、石油等の液体を充填す
るとともに、最内側配管から被検査対象となる配管にい
たるまでの配管内にも水、海水、石油等の液体を充填
し、ピグを、最内側配管に液体を流すことにより発生す
る液圧、又は最内側配管に気体を送ることにより発生す
る風圧、又は駆動機を利用して走行させるものである。

【００１３】また、本発明に係る多重配管の検査方法
は、超音波探触子から被検査対象となる配管の内表面ま
での距離を、超音波信号の伝搬時間から求めることによ
り、被検査対象配管の内面の腐食等による板厚の損耗度
を検査することを特徴としている。

【００１４】また、この方法に用いられる装置は、超音
波信号が送信されて被検査対象となる配管の内表面に反
射されて受信されるまでの伝搬予測時間を中心に、設計
上考えられる誤差を考慮して時間軸上のゲート範囲を設
定するゲート範囲設定手段と、ゲート範囲設定手段にて
設定されたゲート範囲内で、超音波信号が送信されて被
検査対象となる配管の内表面に反射されて受信されるま
での伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、伝搬時間
検出手段により検出された超音波信号の伝搬時間に基づ
いて被検査対象となる配管内表面までの距離を求める距
離演算手段と、距離演算手段の演算結果を基準値と比較
することで被検査対象配管の内面の腐食等による板厚の
損耗度を判定する板厚損耗度判定手段と、を有するもの
である。

【００１５】また、本発明に係る多重配管の検査方法
は、被検査対象となる配管の内表面で反射する超音波信
号の反射強度の変化をとらえることにより、腐食等によ
る被検査配管内表面の損耗度を検査することを特徴とし
ている。

【００１６】また、この方法に用いられる装置は、超音
波信号が送信されて被検査対象となる配管の内表面に反
射されて受信されるまでの伝搬予測時間を中心に、設計
上考えられる誤差を考慮して時間軸上のゲート範囲を設
定するゲート範囲設定手段と、ゲート範囲設定手段にて
設定されたゲート範囲内で、被検査対象となる配管の内
表面で反射してきた超音波信号のエコー強度をしきい値
を設定して検出するエコー強度検出手段と、エコー強度
検出手段にて検出されたエコー強度に基づいて腐食等に
よる被検査配管内表面の損耗度を判定する管内表面損耗
度判定手段と、を有するものである。

【００１７】また、本発明に係る多重配管の検査方法お
よび装置において、用いられる超音波探触子としては、
配管敷設時の設計データから得られる、被検査対象配管
の内表面とピグに組み込まれた超音波送受信探触子まで
の超音波伝搬距離に合わせた焦点距離を有する焦点型超
音波探触子、または配管敷設時の設計データから得られ
る、被検査対象配管の内表面とピグに組み込まれた超音
波送受信探触子までの超音波伝搬距離に合わせて、送信
と受信の２個の探触子の向きを固定した分割型超音波探
触子、または一対の固定軸の間に取り付けた振動子を囲
むように、該一対の固定軸に軸受を介してタイヤが回転
自在に取り付けられるとともに、タイヤと振動子との間
に水や油等の接触媒体が充填されてなるタイヤ型超音波
探触子、または最内側配管の管壁の曲率に合わせて振動
子を湾曲させたリング状探触子など、使用可能である。

【００１８】また、超音波探触子と、ピグのガイドとな
る最内側配管内壁との間に、最内側配管材料と密度の等
しい、あるいは密度の近い物質、又はフッ素、アクリ
ル、ポリイミド、ポリスチレン等の樹脂からなるそり型
シューを設けてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施形態１．以下、本発明の第１
の実施形態に係る多重配管の検査方法およびこの方法に
用いられる装置を図１乃至図５に基づき説明する。図１
乃至図４は本発明の計測原理を説明する図で、図１は超
音波探触子を搭載したピグを最内側配管内に挿入して走
行させながら超音波探傷を行っている状態を示す正面断
面図および側面断面図、図２は予備試験に用いた実験機
器の説明図、図３は多重配管内における超音波の反射と
通過の説明図、図４は各境界面で反射したエコーの高さ
と時間軸との関係を示すグラフである。図５はこの第１
実施形態に係る多重配管の検査装置の具体例を示す構成
図である。なお、検査対象となる多重配管の形態および
材質（鋼製）は従来と同じであるため、同一符号を付
し、またその説明にあたっては図１２および図１４を参
照するものとする。

【００２０】まず、図１乃至図４に基づき本発明の計測
原理について説明する。多重配管すなわち石油輸送管１
は、その固定構造部（図１４（ａ））においては外管１
Ａと本管１Ｂ間がリブ２ａにより、また本管１Ｂと最内
側配管（以下、内管という）１Ｃ間がリブ２ｂにより、
それぞれ互いに固定支持されているが、その可動構造部
（図１４（ｂ））を含む全線に亘って内管１Ｃ内には障
害となるリブなどは存在しない。本発明ではこの内管１
Ｃを検査機器すなわちピグ１１のガイド管として利用す
る。

【００２１】内管１Ｃの管表面と他の同心円上配管すな
わち本管１Ｂや外管１Ａとの距離は、一般的にパイプの
製作公差範囲内でほぼ一定間隔となるので、内管１Ｃ内
から被検査対象となる本管１Ｂの内表面までの距離はほ
ぼ一定となる。このため、内管１Ｃ内に挿入したピグ１
１の姿勢を一定に保つことにより、ピグ１１に搭載され
たセンサから本管１Ｂまでの距離も一定となる。その結
果、感度のばらつき等の問題は解決できる。

【００２２】従来の超音波探傷による配管（単管）の検
査では、配管内の検査機器（ピグ）から配管壁に直接的
に超音波を発信し、その超音波の管外表面と管内表面間
で発生する多重反射をとらえて、管外表面と管内表面か
らの反射の時間差を測定することにより、配管の肉厚を
測定している。

【００２３】また、被検査対象配管（単管）内に水を充
填した状態でピグを挿入し、管内表面より離れた位置か
ら超音波を発信し、その管内表面から水中を伝播する反
射波をとらえて、ピグから管内表面までの距離を測定す
るいわゆる水距離測定法も知られている。本発明ではこ
の水距離測定法の原理も利用する。

【００２４】すなわち、多重配管の被検査対象となる本
管１Ｂ内に水、海水、石油等の液体（ここでは水を使
用）１２を充填して、本管１Ｂの内壁までの間に音響イ
ンピーダンスの極端に小さい空気等の気体が存在しない
ようにする。なお、内管１Ｃ内にも水、海水、石油等の
液体を充填してもよいが、ここでは内管１Ｃ内には液体
は充填せず、ピグ１１に搭載した各超音波探触子１３と
内管１Ｃの内壁との間にそれぞれ水１２ａを塗布するこ
とで、各超音波探触子１３と内管１Ｃの内壁との間に空
気が存在しないようにする。なお、水１２ａに代えてグ
リセリン、油等の液体の使用も可能である。またピグ１
１には図示しない駆動機を搭載して、バネ付き車輪１０
により自力走行できるようにしているが、これに限るも
のでなく、例えば車輪をスクレーパーカップに代え、内
管１Ｃに液体を流すことにより発生する液圧、又は内管
１Ｃに気体を送ることにより発生する風圧、を利用して
推進させることもできる。言うまでもなく、各超音波探
触子１３は、探傷時に各付勢手段１４によって内管１Ｃ
の内壁に所定圧で押圧される。

【００２５】このようにして、超音波探触子１３より超
音波１５を発信すると、図３のように異なる媒質の境界
面ａ，ｂ，ｃで超音波の一部が反射し、一部が通過す
る。図４（ａ）のグラフは各境界面ａ，ｂ，ｃからの反
射波をとらえたもので、縦軸にエコー高さを、横軸に時
間軸をとったものである。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、超音波
探触子１３より超音波１５が発信され、各境界面ａ，
ｂ，ｃで反射されて超音波探触子１３に到達（受信）す
るまでの時間であり、距離に換算すると、超音波探触子
１３と各境界面ａ，ｂ，ｃ間の往復距離となる。

【００２６】時間軸上のＴ１，Ｔ２，Ｔ３でとらえられ
るエコー以外にも、例えば内管１Ｃの外表面と内表面間
で往復反射する多重波などが存在する。ここではｂ点、
つまり本管１Ｂの内面からのエコーをとらえることで、
本管１Ｂの損耗度を判定する。したがって、超音波信号
が発信されて本管１Ｂの内表面に反射されて受信される
までの伝搬予測時間を中心に、設計上考えられる誤差を
考慮して時間軸上のゲート範囲を設定し、これによりノ
イズ成分（多重波）を除去する。

【００２７】本管１Ｂの内表面に、図３のような腐食等
による損耗部１ｂが存在すると、水１２が充填されてい
る内管１Ｃの外表面から損耗部底部であるｄ点までの距
離は正常部の距離Ｌに傷深さΔＬを加えた距離（Ｌ＋Δ
Ｌ）となり、ｄ点からのエコーは、時間軸上でＴ２から
ΔＬ分ずれて、図４（ｂ）のようにＴ４位置で検出され
る。２０℃水中の音速（縦波だけ存在する）は1480ｍ/s
ec、鋼中の縦波の音速は5900ｍ/secであり、超音波信号
が発信されてエコーが受信されるまでの時間を検出する
ことで、被検査対象となる本管１Ｂの内表面までの距離
を検出でき、腐食等による板厚の損耗度を判定すること
ができる。

【００２８】前述の計測原理を図２の実験機器１６と階
段状試験片１７を用いて検証した。階段状試験片１７は
板厚を１２mm，１５mm，１９mm，２４mmと段階的に厚く
し、これを深さ（水深）が３００mmの水１２を入れた水
槽１８の底部に置き、上部に水面に接触させて板厚１２
mmの鋼板１９を載置し、鋼板１９の上面に、厚さ３０mm
のアクリル樹脂製の板からなるシュー２０を介して超音
波探触子２１をセットし、階段状試験片１７の各段の表
面エコーの波形を記録した。なお、階段状試験片１７の
板厚を変えた時、探傷器の測定範囲のつまみは固定して
行った。つまり、時間軸上のゲート範囲を、各板厚の表
面エコーの波形を全て検出できる範囲に設定した。他の
条件は、試験温度２０℃、試験水温２０℃、周波数５Ｍ
Hzである。ちなみに、鋼板１９は内管１Ｃに相当し、階
段状試験片１７は本管１Ｂに相当する。結果を下表１に
示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように、本管１Ｂに相当
する階段状試験片１７の表面エコーの伝搬時間Ｔ２を計
測することにより、内管１Ｃ側から本管１Ｂの内表面ま
での距離を測定することができる。さらに本管内表面ま
での距離を測定することで、本管板厚の計測が可能とな
る。

【００３１】では、本発明の多重配管の検査方法および
この方法に用いられる装置が実際にどのように具体化さ
れるかについて図５に基づき説明する。図５はこの第１
実施形態に係る多重配管の検査装置の構成図であり、図
中、前述の計測原理の説明で用いた図１と同一部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００３２】すなわち、この第１実施形態の装置は、超
音波探触子１３から超音波信号が送信されて被検査対象
となる本管１Ｂの内表面に反射されて受信されるまでの
伝搬予測時間を中心に、設計上考えられる誤差を考慮し
て時間軸上のゲート範囲（図４参照）を設定するゲート
範囲設定手段３１と、ゲート範囲設定手段３１にて設定
されたゲート範囲内で、超音波信号が送信されて本管１
Ｂの内表面に反射されて受信されるまでの伝搬時間を検
出する伝搬時間検出手段３２と、伝搬時間検出手段３２
により検出された超音波信号の伝搬時間に基づいて本管
１Ｂ内表面までの距離を求める距離演算手段３３と、距
離演算手段３３の演算結果を基準値と比較することで本
管１Ｂの内面の腐食等による板厚の損耗度を判定する板
厚損耗度判定手段３４と、から構成されている。ここ
で、距離演算手段３３の演算結果と比較される基準値
は、配管敷設時の設計データから得られる、本管１Ｂの
損耗の生じていない内表面とピグ１１に組み込まれた超
音波送受信探触子（＝超音波探触子１３）との間の距離
の値に設定されている。

【００３３】次に、この第１実施形態の多重配管の検査
装置を用いて本管１Ｂを検査する方法について図５に基
づき図４、図１３、及び図１４を参照しながら説明す
る。ピグ１１は多重配管すなわち石油輸送管１の陸上挿
入部１ａ（図１３）より内管１Ｃ内に挿入される。検査
にあたっては、本管１Ｂ内に水、海水、石油等の液体
（ここでは水を使用）１２を充填し、本管１Ｂの内壁ま
での間に、音響インピーダンスが極端に小さく境界面で
の反射率が極めて大きくなる空気が存在しないようにす
る。超音波探触子１３の周波数はここでは５ＭHzに設定
しているが、使用する超音波探触子の種類によって１〜
１０ＭHz程度の範囲内で適宜選択すればよい。

【００３４】検査が開始され、超音波探触子１３より超
音波１５が送信されると、伝搬時間検出手段３２では、
設定されたゲート内で最初に現れた波形を本管１Ｂの内
表面からのエコーと判断し、そのときの時間を、超音波
信号が送信されて本管１Ｂの内表面に反射されて受信さ
れるまでの伝搬時間として抽出し、距離演算手段３３に
知らせる。既述したように２０℃での鋼製の内管１Ｃを
伝播する縦波の音速は5900ｍ/sec、水中の音速は1480ｍ
/secであるが、材質、周囲温度により、これらの音速の
変化は予め予測可能である。距離演算手段３３では、内
管１Ｃの外表面に腐食等が無いものとし、超音波が内管
１Ｃを往復通過するに要する時間に変動がないものとし
て、この時間を伝搬時間検出手段３２より知らせられた
時間より差し引き、残りの時間を水距離測定法の原理に
基づいて演算し、結果を板厚損耗度判定手段３４に知ら
せる。板厚損耗度判定手段３４では、距離演算手段３３
より知らせられた距離を基準値と比較し、本管１Ｂの内
面の腐食等による板厚の損耗度を判定する。なお、本管
１Ｂの腐食か、本管１Ｂの偏芯か、スラッジ表面からの
反射か、などの区別については、管軸方向の不連続性
で、オペレータが判断するが、データの蓄積により、自
動判定が可能になることは言うまでもない。

【００３５】この第１実施形態の計測方法で使用可能な
超音波探触子１３としては、図７のような焦点型超音波
探触子４１、図８のような分割型超音波探触子５１、図
９のようなタイヤ型超音波探触子６１が利用可能であ
る。図７、図８、図９では内管１Ｃの管軸方向に超音波
伝搬経路を記載しているが、この超音波伝搬経路を内管
１Ｃの周方向にとっても差し支えない。

【００３６】焦点型超音波探触子４１は、周知のように
振動子４２の前面に音響レンズ４３をつけるとともに、
振動子４２の背面がダンパ４４で覆われているものであ
るが、ここではその焦点距離が、配管敷設時の設計デー
タから得られる、被検査対象配管である本管１Ｂの内表
面とピグ１１に組み込まれた超音波送受信探触子（＝探
触子４１）までの超音波伝搬距離に設定されているもの
を使用する。なお、図中の符号４５は接栓、Ｐ１，Ｐ２
は入射波、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ入射波Ｐ１，Ｐ２の反
射波である。

【００３７】分割型超音波探触子５１は、周知のように
送信と受信の２個の探触子５２Ａ，５２Ｂの向きを対応
させて固定したものであるが、ここでは配管敷設時の設
計データから得られる、被検査対象配管である本管１Ｂ
の内表面とピグ１１に組み込まれた超音波送受信探触子
（＝探触子５２Ａ，５２Ｂ）までの超音波伝搬距離に合
わせて各探触子５２Ａ，５２Ｂの角度が設定されている
ものを使用する。なお、図中の符号５３は一例としてア
クリル製のくさび、５４は接栓、Ｐは入射波、Ｒは反射
波である。

【００３８】タイヤ型超音波探触子６１は、周知のよう
に一対の固定軸６２の間に振動子６３が取り付けられ、
振動子６３を囲むように一対の固定軸６２に軸受６４を
介して、例えば厚肉のブタジエン系ゴムまたはシリコン
系ゴムからなるタイヤ６５が回転自在に取り付けられて
いるとともに、振動子６３とタイヤ６５との間には、水
や油等の接触媒体６７が充填されて構成されており、タ
イヤ６５が内管１Ｃの内面上を管軸方向に転動しなが
ら、内管１Ｃの内面に対して角度が固定された振動子６
３により超音波を送受信して超音波探傷を行うようにな
っている。なお、図中のＰは入射波、Ｒは反射波であ
る。

【００３９】このように、この第１実施形態によれば、
リブ２ａ，２ｂにより互いに固定支持あるいは可動支持
された外管１Ａ、本管１Ｂ、内管１Ｃを有する多重配管
において、リブが存在しない一番内側の内管１Ｃ内に、
各超音波探触子１３を搭載したピグ１１を挿入するとと
もに、被検査対象となる本管１Ｂ内に水１２を充填し
て、ピグ１１に搭載した各超音波探触子１３により内管
１Ｃ側からそれよりも外側の本管１Ｂ内を超音波探傷に
より検査し、各超音波探触子１３と本管１Ｂ内面との間
の距離に基づいて、本管１Ｂの内面の腐食等による板厚
の損耗度を判定するようにしているので、本管１Ｂ内に
リブ２ｂが存在していても、その本管１Ｂの検査が可能
となり、腐食等による損耗度を正確に測定することがで
きる。

【００４０】実施形態２．図６は本発明の第２の実施形
態に係る多重配管の検査方法に用いられる装置の具体例
を示す構成図であり、図中、前述の第１実施形態のもの
（図５）と同一部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。

【００４１】まず、図４に基づき本発明の第２実施形態
に係る多重配管の検査方法の計測原理について説明す
る。本管１Ｂの内表面に腐食等による損耗部１ｂ（図
３）が存在すると、超音波が散乱し、吸収され、エコー
が得られないか、エコー強度が微弱なものとなる。そこ
でエコー検出の際に図４（ｃ）のようにしきい値を設定
して、ゲート範囲内でこのしきい値を超えるレベルの強
度のエコーが検出されないＴ５のような場合は損耗して
いるとするように、エコー強度に基づいて腐食等による
本管１Ｂの内表面の損耗度を判定する。

【００４２】この第２実施形態の装置は、超音波探触子
１３から超音波信号が送信されて被検査対象となる本管
１Ｂの内表面に反射されて受信されるまでの伝搬予測時
間を中心に、設計上考えられる誤差を考慮して時間軸上
のゲート範囲（図４参照）を設定するゲート範囲設定手
段３１と、ゲート範囲設定手段３１にて設定されたゲー
ト範囲内で、本管１Ｂの内表面で反射してきた超音波信
号のエコー強度をしきい値（図４（ｃ）参照）を設定し
て検出するエコー強度検出手段３５と、エコー強度検出
手段３５にて検出されたエコー強度に基づいて腐食等に
よる本管内表面の損耗度を判定する管内表面損耗度判定
手段３６と、から構成されている。

【００４３】すなわち、本管１Ｂの内表面に腐食等によ
る損耗部１ｂが存在している場合、その部分では超音波
が散乱・吸収されエコーが得られないか、エコー強度が
微弱なものとなってしまう。したがって、しきい値を設
定して、ゲート範囲内でこのしきい値を超えるレベルの
強度のエコーが検出されない場合は、腐食しているか、
その可能性が極めて高いと判定する。

【００４４】本管１Ｂの内表面にスラッジが堆積してい
る場合には、その部分では超音波が散乱・吸収されエコ
ーが得られないか、エコー強度が微弱なものになってし
まい、腐食等による損耗と区別できないことが生ずるこ
とがある。このように、ゲート範囲内でしきい値を超え
るレベルのエコーが検出されず、かつ腐食等による損耗
と区別できない場合には、管内表面損耗度判定手段３６
は損耗部として一旦登録する。この登録データは、その
後に再検査する場合に、比較データとして用いたり、あ
るいは次回の保守・点検時の比較データとして用い、再
度同じ状況下にあれば、損耗と断定する。

【００４５】次に、この第２実施形態の多重配管の検査
装置を用いて本管１Ｂを検査する方法について図６に基
づき図４、図１３、及び図１４を参照しながら説明する
が、検査を開始可能にするまでの段取りは前述の第１実
施形態のものと同じである。すなわち、ピグ１１を石油
輸送管１の陸上挿入部１ａ（図１３）より内管１Ｃ内に
挿入し、検査にあたっては、本管１Ｂ内に水、海水、石
油等の液体（ここでは水を使用）１２を充填する。ここ
でも超音波探触子１３の周波数は５ＭHzに設定している
が、使用する超音波探触子の種類によって１〜１０ＭHz
程度の範囲内で適宜選択すればよい。

【００４６】検査が開始され、超音波探触子１３より超
音波が送信されると、エコー強度検出手段３５では、設
定されたゲート内でしきい値を超える強度のエコーが有
るか否かを検出し、結果を管内表面損耗度判定手段３６
に知らせる。管内表面損耗度判定手段３６では、エコー
強度検出手段３５からエコーが検出されたことが知らせ
られると、本管１Ｂの内表面に腐食などの損耗部が無い
と判定する。また管内表面損耗度判定手段３６では、エ
コー強度検出手段３５でエコーが検出されなかった場
合、本管１Ｂの内表面に腐食などの損耗部が存在する可
能性が高いと判断し、この管軸方向位置を登録する。そ
して、その後に再検査時や、次回の保守・点検時に前記
登録データを比較データとして用い、同管軸方向位置に
て再度しきい値を超える強度のエコーがなければ、損耗
と断定する。

【００４７】この第２実施形態の計測方法で使用可能な
超音波探触子１３としては、前述の焦点型超音波探触子
４１（図７）や分割型超音波探触子５１（図８）やタイ
ヤ型超音波探触子６１（図９）の他に、図１０のような
リング状探触子７１が利用可能である。

【００４８】リング状探触子７１は、最内側配管である
内管１Ｃの管壁の曲率に合わせて振動子７２がリング状
に湾曲され、背面がダンパ７３で覆われて構成されてい
る。したがって、入射波Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５
…は放射状に送信され、内管１Ｃの管壁および本管１Ｂ
の内表面に対して垂直に進み、各入射波Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５…の反射波Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ
５…も、各入射波と同経路をとおって戻り、超音波送受
信探触子（＝探触子７１）に受信される。このリング状
探触子７１を用いれば、焦点型超音波探触子４１や分割
型超音波探触子５１やタイヤ型超音波探触子６１を用い
る場合には周方向に適切な個数の探触子を配設する必要
があることに比べて極めて少ない数で、本管１Ｂの内表
面全周の超音波探傷が可能となる。

【００４９】このように、この第２実施形態によれば、
リブ２ａ，２ｂにより互いに固定支持あるいは可動支持
された外管１Ａ、本管１Ｂ、内管１Ｃを有する多重配管
において、リブが存在しない一番内側の内管１Ｃ内に、
各超音波探触子１３を搭載したピグ１１を挿入するとと
もに、被検査対象となる本管１Ｂ内に水１２を充填し
て、ピグ１１に搭載した各超音波探触子１３により内管
１Ｃ側からそれよりも外側の本管１Ｂ内を超音波探傷に
より検査し、本管１Ｂの内表面で反射してきた超音波信
号のエコー強度に基づいて腐食等による本管内表面の損
耗度を判定するようにしているので、本管１Ｂ内にリブ
２ｂが存在していても、その本管１Ｂの検査が可能とな
り、腐食等による損耗度を正確に測定することができ
る。

【００５０】実施形態３．図１１は本発明の第３の実施
形態に係る多重配管の検査方法に用いられる装置の具体
例を示す要部構成図、図１２はその全体を示す構成図で
あり、各図中、前述の第１及び第２実施形態のもの（図
５，図６）と同一部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。

【００５１】この第３実施形態の装置は、超音波探触子
１３と、ピグ１１のガイドとなる最内側配管である鋼製
内管１Ｃの内壁との間に、内管１Ｃの材料と密度の等し
い（＝同材質の）、あるいは密度の近い物質、又はフッ
素、アクリル、ポリイミド、ポリスチレン等の樹脂から
なるそり型シュー８１を設けて、管内壁を滑らせ、スム
ーズな連続計測を可能としたものである。

【００５２】ところで、超音波の音圧反射率は、境界面
で接する二つの物質の音響インピーダンスによって決ま
り、音響インピーダンスの差が大きい物質が境界面を作
る場合には大きな音圧反射率となり、超音波の通過する
成分が小さくなってエコーの減衰率が大きくなる。音響
インピーダンスは、物質の密度と、物質中を伝わる超音
波の音速との積で表される。したがって、エコーの減衰
率の観点だけからみれば、超音波探触子１３の振動子と
内管１Ｃ壁との間に介在するそり型シュー８１は、内管
１Ｃと同材質の鋼から構成することが好ましい。

【００５３】また、強度の観点からみれば、内管１Ｃ壁
面を擦過して進むそり型シュー８１は、内管１Ｃよりも
強度の弱い物質、例えばフッ素、アクリル、ポリイミ
ド、ポリスチレン等の樹脂から構成することが、クラッ
シュなどによる傷の発生を防止する上で好ましい。

【００５４】いずれにせよ、この第３実施形態の装置の
ように、シュー８１をそり型とすることで、スムーズな
摺動性を確保でき、クラッシュなどの問題も解消するこ
とができる。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、リ
ブにより互いに固定支持あるいは可動支持された多重配
管の腐食等の検査を行うに際し、リブの存在しない一番
内側の配管側からそれよりも外側の配管を非破壊検査す
るようにしたので、外表面からのアクセスが困難な多重
配管において、直接の検査対象となる配管内にリブが存
在していても、その被検査対象配管の検査が可能となっ
た。

【００５６】また、非破壊検査機器を超音波探触子を搭
載したピグから構成し、多重配管の最内側配管をピグの
走行ガイドとしたので、連続での自動計測が可能となっ
た。

【００５７】また、被検査対象となる配管内に水、海
水、石油等の液体を充填するとともに、最内側配管から
被検査対象となる配管にいたるまでの配管内にも水、海
水、石油等の液体を充填して、被検査対象配管壁までの
間に空気が存在しないようにしたので、エコーの減衰率
を小さく抑えることができ、かつ水距離測定法の原理を
利用して計測を行うことができた。

【００５８】また、超音波探触子から検査対象となる配
管の内表面までの距離を、超音波信号の伝搬時間から求
めることにより、被検査対象配管の内面の腐食等による
板厚の損耗度を検査するようにしたので、腐食等による
損耗度を正確に測定することができた。

【００５９】また、被検査対象となる配管の内表面で反
射する超音波信号の反射強度の変化をとらえることによ
り、腐食等による被検査配管内表面の損耗度を検査する
ようにしたので、損耗度判定の制御回路を簡略化するこ
とができた。

【００６０】また、超音波探触子として、配管敷設時の
設計データから得られる、被検査対象配管の内表面とピ
グに組み込まれた超音波送受信探触子までの超音波伝搬
距離に合わせた焦点距離を有する焦点型超音波探触子、
あるいは配管敷設時の設計データから得られる、被検査
対象配管の内表面とピグに組み込まれた超音波送受信探
触子までの超音波伝搬距離に合わせて、送信と受信の２
個の探触子の向きを固定した分割型超音波探触子、また
は一対の固定軸の間に取り付けた振動子を囲むように、
該一対の固定軸に軸受を介してタイヤが回転自在に取り
付けられるとともに、タイヤと振動子との間に水や油等
の接触媒体が充填されてなるタイヤ型超音波探触子を用
いたので、腐食等による損耗度を正確に測定することが
できた。

【００６１】また、超音波探触子として、最内側配管の
管壁の曲率に合わせて振動子を湾曲させたリング状探触
子を用いたので、少ない数で被検査配管内表面の全周を
超音波探傷することができた。

【００６２】また、超音波探触子と、ピグのガイドとな
る最内側配管内壁との間に、最内側配管材料と密度の等
しい、あるいは密度の近い物質、又はフッ素、アクリ
ル、ポリイミド、ポリスチレン等の樹脂からなるそり型
シューを設けたので、スムーズな連続計測が可能とな
り、かつクラッシュの発生を防止することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の計測原理を説明する図で、超音波探触
子を搭載したピグを最内側配管内に挿入して走行させな
がら超音波探傷を行っている状態を示す正面断面図およ
び側面断面図である。

【図２】本発明の計測原理を説明する図で、予備試験に
用いた実験機器の説明図である。

【図３】本発明の計測原理を説明する図で、多重配管内
における超音波の反射と通過の説明図である。

【図４】本発明の計測原理を説明する図で、各境界面で
反射したエコーの高さと時間軸との関係を示すグラフで
ある。

【図５】本発明の第１実施形態に係る多重配管の検査装
置の具体例の構成図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る多重配管の検査装
置の具体例の構成図である。

【図７】本発明で用いた焦点型超音波探触子の説明図で
ある。

【図８】本発明で用いた分割型超音波探触子の説明図で
ある。

【図９】本発明で用いたタイヤ型超音波探触子の説明図
である。

【図１０】本発明で用いたリング状探触子の説明図であ
る。

【図１１】本発明の第３実施形態に係る多重配管の検査
装置の具体例の要部構成図である。

【図１２】第３実施形態に係る多重配管の検査装置の全
体構成図である。

【図１３】多重配管である石油輸送管の敷設状態を示す
概念図である。

【図１４】石油輸送管の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 石油輸送管（多重配管） １Ａ 外管 １Ｂ 本管（被検査対象配管） １Ｃ 内管（一番内側の配管） ２ａ，２ｂ リブ １１ ピグ １２ 水（液体） １３ 超音波探触子 ３１ ゲート範囲設定手段 ３２ 伝搬時間検出手段 ３３ 距離演算手段 ３４ 板厚損耗度判定手段 ３５ エコー強度検出手段 ３６ 管内表面損耗度判定手段 ４１ 焦点型超音波探触子 ５１ 分割型超音波探触子 ６１ タイヤ型超音波探触子 ７１ リング状探触子 ８１ そり型シュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 律夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 田中 晴久 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤田 利明 三重県津市雲出伊倉津町字14割1187 株式 会社ジャパンテクノメイト内 (72)発明者 木村 豊吉 三重県津市雲出伊倉津町字14割1187 株式 会社ジャパンテクノメイト内 Ｆターム(参考） 2F068 AA28 AA48 BB09 FF12 FF16 FF18 FF25 JJ11 KK12 LL04 LL17 NN02 2G047 AB01 AC00 AD05 BC02 BC03 BC11 BC18 CA01 DB03 EA08 GJ08 GJ12

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リブにより互いに固定支持あるいは可動
   支持された多重配管の腐食等の検査を行うに際し、 リブの存在しない一番内側の配管側からそれよりも外側
   の配管を非破壊検査することを特徴とする多重配管の検
   査方法。
2. 【請求項２】 非破壊検査を、最内側配管を走行するピ
   グに搭載した超音波探触子による超音波探傷により行う
   ことを特徴とする請求項１記載の多重配管の検査方法。
3. 【請求項３】 被検査対象となる配管内に水、海水、石
   油等の液体を充填するとともに、最内側配管から前記被
   検査対象となる配管にいたるまでの配管内にも水、海
   水、石油等の液体を充填して、被検査対象配管壁までの
   間に空気が存在しないようにしたことを特徴とする請求
   項２記載の多重配管の検査方法。
4. 【請求項４】 超音波探触子から被検査対象となる配管
   の内表面までの距離を、超音波信号の伝搬時間から求め
   ることにより、被検査対象配管の内面の腐食等による板
   厚の損耗度を検査することを特徴とする請求項２又は請
   求項３記載の多重配管の検査方法。
5. 【請求項５】 被検査対象となる配管の内表面で反射す
   る超音波信号の反射強度の変化をとらえることにより、
   腐食等による被検査配管内表面の損耗度を検査すること
   を特徴とする請求項２又は請求項３記載の多重配管の検
   査方法。
6. 【請求項６】 配管敷設時の設計データから得られる、
   被検査対象配管の内表面とピグに組み込まれた超音波送
   受信探触子までの超音波伝搬距離に合わせた焦点距離を
   有する焦点型超音波探触子を用いて、超音波探触子から
   被検査対象となる配管の内表面までの距離を求めて、被
   検査対象配管の内面の腐食等による板厚の損耗度を検査
   することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか
   に記載の多重配管の検査方法。
7. 【請求項７】 配管敷設時の設計データから得られる、
   被検査対象配管の内表面とピグに組み込まれた超音波送
   受信探触子までの超音波伝搬距離に合わせて、送信と受
   信の２個の探触子の向きを固定した分割型超音波探触子
   を用いて、被検査対象配管の内面の腐食等による板厚の
   損耗度を検査することを特徴とする請求項２乃至請求項
   ５のいずれかに記載の多重配管の検査方法。
8. 【請求項８】 一対の固定軸の間に取り付けた振動子を
   囲むように、該一対の固定軸に軸受を介してタイヤが回
   転自在に取り付けられるとともに、タイヤと振動子との
   間に水や油等の接触媒体が充填されてなるタイヤ型超音
   波探触子を用いて、被検査対象配管の内面の腐食等によ
   る板厚の損耗度を検査することを特徴とする請求項２乃
   至請求項５のいずれかに記載の多重配管の検査方法。
9. 【請求項９】 最内側配管の管壁の曲率に合わせて探触
   子を湾曲させたリング状探触子を用いて、被検査対象配
   管内表面の腐食等による損耗度を検査することを特徴と
   する請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の多重配管
   の検査方法。
10. 【請求項１０】 リブにより互いに固定支持あるいは可
    動支持された多重配管の腐食等の検査を行う装置であっ
    て、 非破壊検査機器を、リブの存在しない一番内側の配管内
    に挿入し、該最内側配管を介してそれよりも外側の配管
    を検査することを特徴とする多重配管の検査装置。
11. 【請求項１１】 非破壊検査機器は超音波探触子を搭載
    したピグからなり、多重配管の最内側配管を該ピグの走
    行ガイドとすることを特徴とする請求項１０記載の多重
    配管の検査装置。
12. 【請求項１２】 被検査対象となる配管内に水、海水、
    石油等の液体を充填するとともに、最内側配管から前記
    被検査対象となる配管にいたるまでの配管内にも水、海
    水、石油等の液体を充填し、ピグは、最内側配管に液体
    を流すことにより発生する液圧、又は最内側配管に気体
    を送ることにより発生する風圧、又は駆動機を利用して
    走行させることを特徴とする請求項１１記載の多重配管
    の検査装置。
13. 【請求項１３】 超音波信号が送信されて被検査対象と
    なる配管の内表面に反射されて受信されるまでの伝搬予
    測時間を中心に、設計上考えられる誤差を考慮して時間
    軸上のゲート範囲を設定するゲート範囲設定手段と、 該ゲート範囲設定手段にて設定されたゲート範囲内で、
    超音波信号が送信されて被検査対象となる配管の内表面
    に反射されて受信されるまでの伝搬時間を検出する伝搬
    時間検出手段と、 該伝搬時間検出手段により検出された超音波信号の伝搬
    時間に基づいて超音波探触子から被検査対象となる配管
    内表面までの距離を求める距離演算手段と、 該距離演算手段の演算結果を基準値と比較することで被
    検査対象配管の内面の腐食等による板厚の損耗度を判定
    する板厚損耗度判定手段と、を有することを特徴とする
    請求項１１又は請求項１２記載の多重配管の検査装置。
14. 【請求項１４】 超音波信号が送信されて被検査対象と
    なる配管の内表面に反射されて受信されるまでの伝搬予
    測時間を中心に、設計上考えられる誤差を考慮して時間
    軸上のゲート範囲を設定するゲート範囲設定手段と、 該ゲート範囲設定手段にて設定されたゲート範囲内で、
    被検査対象となる配管の内表面で反射してきた超音波信
    号のエコー強度をしきい値を設定して検出するエコー強
    度検出手段と、 該エコー強度検出手段にて検出されたエコー強度に基づ
    いて腐食等による被検査配管内表面の損耗度を判定する
    管内表面損耗度判定手段と、を有することを特徴とする
    請求項１１又は請求項１２記載の多重配管の検査装置。
15. 【請求項１５】 超音波探触子として、配管敷設時の設
    計データから得られる、被検査対象配管の内表面とピグ
    に組み込まれた超音波送受信探触子までの超音波伝搬距
    離に合わせた焦点距離を有する焦点型超音波探触子を用
    いることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいず
    れかに記載の多重配管の検査装置。
16. 【請求項１６】 超音波探触子として、配管敷設時の設
    計データから得られる、被検査対象配管の内表面とピグ
    に組み込まれた超音波送受信探触子までの超音波伝搬距
    離に合わせて、送信と受信の２個の探触子の向きを固定
    した分割型超音波探触子を用いることを特徴とする請求
    項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の多重配管の検
    査装置。
17. 【請求項１７】 超音波探触子として、一対の固定軸の
    間に取り付けた振動子を囲むように、該一対の固定軸に
    軸受を介してタイヤが回転自在に取り付けられるととも
    に、振動子の前面に伝播部材がタイヤと若干の隙間をあ
    けて取り付けられ、かつタイヤと伝播部材との間に水や
    油等の接触媒体が充填されてなるタイヤ型超音波探触子
    を用いることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４の
    いずれかに記載の多重配管の検査装置。
18. 【請求項１８】 超音波探触子として、最内側配管の管
    壁の曲率に合わせて振動子を湾曲させたリング状探触子
    を用いることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４の
    いずれかに記載の多重配管の検査装置。
19. 【請求項１９】 超音波探触子と、ピグのガイドとなる
    最内側配管内壁との間に、該最内側配管材料と密度の等
    しい、あるいは密度の近い物質、又はフッ素、アクリ
    ル、ポリイミド、ポリスチレン等の樹脂からなるそり型
    シューを設けたことを特徴とする請求項１１乃至請求項
    １８のいずれかに記載の多重配管の検査装置。