JP2001033393A - 管内面検査装置および管内面検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】浸透探傷法により管の内面を検査する際に、検
査能率が高く、かつ疵の形状および発生位置を同時に認
識することのできる管の内面検査装置と、この装置を用
いた管の内面検査方法を提供する。 【解決手段】可視光を含む紫外線を発生する光源４４、
光伝達部４５および検査ヘッド４３内の照射部４６で構
成された光照射機構４Ａならびに検査ヘッド内４３のカ
メラヘッド４７、映像伝達部４８およびモニタ４９で構
成された観察部４Ｂとを備え、光照射機構４Ａおよび観
察機構４Ｂの少なくともいずれか一方に可視光の強度を
低下させる光学フィルタ４７ｃが設けられた管内面検査
装置。この管内面装置により、蛍光浸透液を塗布された
後、余剰の蛍光浸透液が除去された管の内面を検査す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、管の内面に存在
する疵の形状および位置を同時に検査することのできる
管内面検査装置、およびこの装置を用いた管内面検査方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エチレン製造プラントの熱交換用に使用
される内面ひれ付き管は、伝熱効率を高めるために、そ
の内面に複数のひれを備える。図５は内面ひれ付き管の
一例を示す横断面図で、内面に管軸方向に延びる山部
（ひれ部）Ｍと谷部Ｒとを交互に備える。この内面ひれ
付き管Ｐは、通常高Ｃｒ−高ＮｉのＦｅ基合金を素材と
し、例えば熱間押出法により製造される。

【０００３】内面ひれ付き管を熱間押出法により製造す
る際は、出側にダイスを備えたコンテナの内部に中空の
ビレットを装入し、その中空部にマンドレルを挿入した
状態でビレットの後方をステムで押す。この作業によ
り、ビレットがダイスとマンドレルとの間から押出され
て内面ひれ付き管Ｐが製造される。

【０００４】この時使用されるマンドレルは、内面ひれ
付き管Ｐの山部Ｍに対応する凹部と谷部Ｒに対応する凸
部とを備え、一方、中空ビレットの中空部は、マンドレ
ルの凸部の外径より若干大径の円形である。したがっ
て、熱間押出しの際は、中空ビレットがマンドレルの凹
部に押し込まれることにより、山部Ｍが形成される。

【０００５】ところが、高Ｃｒ−高ＮｉのＦｅ基合金
は、熱間加工性に劣るため、ビレットがマンドレルの凹
部に十分押し込まれず、山部Ｍの形状が所定の形状に形
成されにくい。したがって、所定の形状の山部Ｍが形成
されるように、例えば押出し比を大きくして押出す手段
が採用されるが、押出し比を大きくすると、谷部Ｒの谷
底部Ｒｓに管軸方向に延びる微細な割れ疵が発生すると
ともに、山部Ｍの山頂部Ｍｓに管軸方向に延びる微細な
しわ疵が発生することがある。

【０００６】山部Ｍの山頂部Ｍｓに発生するしわ疵は、
深さが極浅いため、使用上の不具合は生じない。しか
し、谷部Ｒの谷底部Ｒｓに発生する割れ疵は、深さが深
く使用上不具合を生じることがある。そのため、割れ疵
の有無を検査し割れ疵が発生した内面ひれ付き管は、不
合格品として除去される。

【０００７】管の内面に発生した疵を検査する方法とし
て、電磁誘導法や超音波探傷法が一般に採用されてい
る。しかし、これらの方法は、疵の有無や大きさを検査
することができるが、その形状を認識することはできな
い。

【０００８】管内面に発生した疵の形状を認識するため
に、浸透探傷法を採用した検査装置が、特表平７−５０
２１１５号公報および特開平１０−１９８００号公報に
開示されている。

【０００９】特表平７−５０２１１５号公報に開示され
た検査装置は、管内面に浸透液を塗布した後余剰の浸透
液を洗浄液で除去する第１の部分と、浸透液が除去され
た管内面を乾燥させる第２の部分と、乾燥された管内面
に押し付けて疵に浸透した浸透液を転写する第３の部分
とが軸方向に形成されたプローブを備える。

【００１０】検査の際は、プローブを管の内面に挿入
し、管内面の検査領域に第１の部分を臨ませて浸透液を
塗布した後洗浄液により浸透液を除去し、次いで第２の
部分を検査領域に移動させて洗浄液を乾燥させ、その後
第３の部分を検査領域に移動させて押し付け、疵に浸透
した浸透液を転写する。この一連の作業が終了するとプ
ローブを管の内面から取り出して、第３の部分に転写さ
れた浸透液の有無および形状を観察する。

【００１１】この検査装置を用いれば、疵の大まかな形
状は認識することができる。しかし、疵を直接観察しな
いため、前記の内面ひれ付き管に発生する管軸方向に延
びる微細な割れ疵と、管軸方向に延びる微細なしわ疵と
を区分することはできない。また、この装置は、他の検
査装置により存在が確認された疵に対して、その形状な
どを調査するためのもので、疵の有無を管の全長に亘っ
て検査する目的には適さない。すなわち、この検査装置
は検査領域が短いため、複数回の「プローブの管内面へ
の挿入およびプローブの管内面からの取り出し」の繰り
返し作業を必要とし、検査能率が低い。

【００１２】特開平１０−１９８００号公報に開示され
た検査装置は、管内面に染色浸透液、洗浄液および現像
剤を噴霧する手段と、これらの液が噴霧された管内面を
観察するカメラとからなる検査部を備える。検査の際
は、検査部を管の内面に挿入して検査部を検査領域に固
定し、検査領域に染色浸透液、洗浄液および現像剤を順
次噴射する。この作業によって管の内面は乾燥した白色
の現像剤で覆われ、疵に浸透した赤色の染色浸透液が現
像剤により吸い上げられて、疵の形状に相当する赤色の
模様ができるので、この模様をカメラで撮影し、外部に
設けたモニタにより観察する。

【００１３】この検査装置を用いれば、疵の形状および
疵の発生位置は認識することができる。しかし、検査後
の管の全長の内面に微粉末の現像剤が付着して残るた
め、その除去作業に時間がかかり、検査能率が低い。ま
た、管の全長に亘って検査する場合、検査領域が短いた
め、複数回の「浸透および観察」の繰り返し作業を必要
とし、検査能率が低い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、浸
透探傷法により管の内面を検査する際に、検査能率が高
く、かつ疵の形状および発生位置を認識することのでき
る管の内面検査装置と、この装置を用いた管の内面検査
方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の要旨は、次の
（１）の管内面検査装置と、（２）の管内面検査方法に
ある。

【００１６】（１）可視光を含む紫外線を発生する光
源、光伝達部および検査ヘッド内の照射部で構成された
光照射機構ならびに検査ヘッド内のカメラヘッド、映像
伝達部およびモニタで構成された観察機構を備え、前記
光照射機構および観察機構の少なくともいずれか一方に
可視光の強度を低下させる光学フィルタが設けられてい
る管内面検査装置である。

【００１７】（２）蛍光浸透液を管の内面に塗布し、所
定時間経過後管の内面に付着した余剰の蛍光浸透液を除
去した後、前記（１）に記載の管内面検査装置を用い
て、検査ヘッドを管内に装入し可視光を含む紫外線を管
内面に照射することにより管の内面を検査する管内面検
査方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の内面検査装置を内面ひ
れ付き管の検査に用いる場合について、図面に基づいて
説明する。

【００１９】図１はこの発明の管内面検査装置を備えた
検査設備の一例を示す概略平面図である。この検査設備
は、材料搬送装置１と、浸透処理装置２と、洗浄処理装
置３と、内面検査装置４とからなる。

【００２０】材料搬送装置１は、材料準備台１１と、浸
透処理台１２と、洗浄処理台１３と、検査台１４と、材
料収容ラック１５とが平行に配置され、これらの間に
は、内面ひれ付き管Ｐをその軸と直角な方向に送る搬送
機構１６を備える。

【００２１】材料準備台１１は、浸透処理台１２の方向
に向かって低くなる傾斜ラック１１ａとストッパー１１
ｂとを備え、ストッパー１１ｂを作動させることによ
り、傾斜ラック１１ａに準備された複数の内面ひれ付き
管Ｐを、１本毎に浸透処理台１２の方向に送り出す。

【００２２】浸透処理台１２は、複数の材料支持具１２
ａとキッカー１２ｂとを備え、材料準備台１１から送ら
れる内面ひれ付き管Ｐを、材料支持具１２ａで水平状態
に支持し、キッカー１２ｂを上昇させることにより、洗
浄処理台１３の方向に送り出す。

【００２３】洗浄処理台１３は、浸透処理台１２と同様
に、複数の材料支持具１３ａとキッカー１３ｂとを備
え、浸透処理台１２から送られる内面ひれ付き管Ｐを、
材料支持具１３ａで水平状態に支持し、キッカー１３ｂ
を上昇させることにより、検査台１４の方向に送り出
す。

【００２４】検査台１４は、浸透処理台１２と同様に、
複数の材料支持具１４ａとキッカー１４ｂとを備え、洗
浄処理台１３から送られる内面ひれ付き管Ｐを、材料支
持具１４ａで水平状態に支持し、キッカー１４ｂを上昇
させることにより、材料収容ラック１５の方向に送り出
す。

【００２５】材料収容ラック１５は、検査台１４から送
られる内面ひれ付き管Ｐを収容する例えば落とし込みラ
ックである。

【００２６】搬送機構１６は、材料準備台１１と浸透処
理台１２との間に設けられた第１の搬送機構１６ａ、浸
透処理台１２と洗浄処理台１３との間に設けられた第２
の搬送機構１６ｂ、洗浄処理台１３と検査台１４との間
に設けられた第３の搬送機構１６ｃおよび検査台１４と
材料収容ラック１５との間に設けられた第４の搬送機構
１６ｄからなり、図示を省略した回転ホイールにより回
転駆動される循環チェーンＣをそれぞれ備え、内面ひれ
付き管Ｐを材料準備台１１から材料収容ラック１５の方
向に間欠的に搬送する。

【００２７】浸透処理装置２は、材料搬送装置１に設け
られた浸透処理台１２の一方側方に設けられ、浸透処理
台１２の方向に前後進する台車２１と、台車２１の浸透
処理台１２側に設けられた連結管２２と、連結管２２の
先端に設けられ内面ひれ付き管Ｐの内径より若干小径の
ノズル２３とを備える。

【００２８】洗浄処理装置３は、材料搬送装置１に設け
られた洗浄処理台１３の一方側方に設けられ、洗浄処理
台１３の方向に前後進する台車３１と、台車３１の洗浄
処理台１３側に設けられた連結管３２と、連結管３２の
先端に設けられ内面ひれ付き管Ｐの内径より若干小径の
ノズル３３とを備える。

【００２９】内面検査装置４は、材料搬送装置１に設け
られた検査台１４の一方側方に設けられ、検査台１４の
方向に前後進する台車４１と、台車４１の検査台１４側
に設けられた連結管４２と、連結管４２の先端に設けら
れ内面ひれ付き管Ｐの内径より若干小径の検査ヘッド４
３と、モニタ４９とを備える。

【００３０】図２は、内面検査装置４の一例を示す構成
図である。同図において、台車４１には、光源４４が搭
載され、光源４４からの光は、連結管４２の内部に設け
られた例えば光ファイバからなる光伝達部４５を通っ
て、検査ヘッド４３の先端面の外周に設けられた環状の
照射部４６から前方を照射する。光源４４と光伝達部４
５と照射部４６とにより光照射機構４Ａが構成される。

【００３１】検査ヘッド４３は、その先端に前方を撮影
するカメラヘッド４７を備え、カメラヘッド４７で撮影
された映像は、連結管４２の内部に設けられた映像伝達
部４８を通ってモニタ４９に映し出される。カメラヘッ
ド４７と映像伝達部４８とモニタ４９とにより観察機構
４Ｂが構成される。

【００３２】本発明では、疵に浸透した蛍光浸透液が紫
外線の照射により放射する蛍光色の浸透指示模様と、可
視光によって観察される内面ひれ付き管Ｐの内面形状と
を同時にモニタ４９に映し出し、疵の有無と疵の発生位
置とを同時に観察する。そのためには、前記浸透指示模
様をモニタ４９で観察することができる程度の強度の紫
外線と、内面ひれ付き管Ｐの内面形状（谷部Ｒと山部
Ｍ）をモニタ４９で観察することができる程度の強度の
可視光とを含む光線を、内面ひれ付き管Ｐの内面に照射
することが必要である。

【００３３】具体的には、光照射機構４Ａを構成する光
源４４に、可視光を含む紫外線を照射する照明灯を用い
る。このような照明灯として、例えば水銀灯が適する。
水銀灯の光線の波長は、例えば２００〜５００ｎｍで、
紫外線の波長（３６５ｎｍ付近）と可視光の波長（４０
０〜８００ｎｍ）とを含む。

【００３４】しかし、光源に水銀灯を用いるだけでは、
可視光が強すぎて浸透指示模様がモニタ４９で観察でき
ないので、これを防止するために、可視光の強度を低下
させる光学フィルタを光照射機構４Ａまたは、観察機構
４Ｂに備える。

【００３５】図３は観察機構４Ｂを構成するカメラヘッ
ド４７の一例を示す模式図である。このカメラヘッド４
７は、ＣＣＤカメラ４７ａとその先端側に設けられたレ
ンズ４７ｂとの間に光学フィルタ４７ｃを備える。

【００３６】図４は、光学フィルタ４７ｃの光線透過率
特性の一例を示す図である。同図に示す光線透過率特性
では、２５０〜３８０ｎｍの波長の透過率は約９５％、
４００〜５００ｎｍの波長の透過率は約２０％以下であ
る。従って、水銀灯を光源とし、図４に示す光線透過率
特性をもつ光学フィルタを用いれば、可視光の強度は２
０％以下に低下する。光学フィルタ４７ｃには、最も透
過率の高い波長および透過率が所定値（例えば５％）以
下になる波長が異なる光線透過率特性のものがあるの
で、用いる光源に応じて浸透指示模様と内面形状とを同
時にモニタ４９で観察することのできる光学フィルタ４
７ｃを選択すればよい。

【００３７】以上のように構成された検査設備により、
内面ひれ付き管Ｐは無現像法の蛍光浸透探傷法により次
のステップ１からステップ５のようにして検査される
（図１参照）。

【００３８】ステップ１．材料準備台１１から第１の搬
送機構１６ａにより浸透処理台１２に搬送され、複数の
材料支持具１２ａで支持された内面ひれ付き管Ｐの内面
に、台車２１を前進させてノズル２３を挿入した後、台
車２１を後退させながら、図示を省略した浸透液槽から
連結管２２の内面を通って送られる蛍光浸透液を、ノズ
ル２３から噴霧する。この操作により、内面ひれ付き管
Ｐの全長の内面に蛍光浸透液が塗布される。

【００３９】ステップ２．蛍光浸透液が塗布された内面
ひれ付き管Ｐは、キッカー１２ｂにより浸透処理台１２
から第２の搬送機構１６ｂに送り出された後、例えば、
ＪＩＳ Ｚ２３４３に規定される浸透時間が経過した
後、洗浄処理台１３に搬送される。

【００４０】ステップ３．洗浄処理台１３に搬送され、
複数の材料支持具１３ａで支持された内面ひれ付き管Ｐ
の内面に、台車３１を前進させてノズル３３を挿入した
後、台車３１を後退させながら、図示を省略した洗浄液
槽から連結管３２の内面を通って送られる水または洗浄
液をノズル３３から噴霧する。この操作により、疵に浸
透した蛍光浸透液は疵の内部に残され、内面に付着した
余剰の蛍光浸透液は除去される。

【００４１】ステップ４．余剰の蛍光浸透液が除去され
た内面ひれ付き管Ｐは、キッカー１３ｂにより洗浄処理
台１３から第３の搬送機構１６ｃに送り出され、その内
面がを乾燥された後、検査台１４に搬送される。

【００４２】ステップ５．検査台１４に搬送され、複数
の材料支持具１４ａで支持された内面ひれ付き管Ｐの内
面に、台車４１を前進させて検査ヘッド４３を挿入しな
がら、光照射機構４Ａにより内面ひれ付き管Ｐの内面を
照射する。照射された内面ひれ付き管Ｐの内面は、観察
機構４Ｂのカメラヘッド４７により撮影され、モニタ４
９に映し出される。

【００４３】内面ひれ付き管Ｐの内面に割れ疵やしわ疵
が存在する場合は、これらに浸透した蛍光浸透液に紫外
線が照射されて放射する蛍光色の浸透指示模様と、可視
光により観察される内面の形状（谷部Ｒと山部Ｍ）とが
モニタ４９に同時に映し出される。前記のように、割れ
疵は谷部Ｒの谷底部Ｒｓに発生し、しわ疵は山部Ｍの頂
部Ｍｓに発生することがわかっているため、モニタ４９
に映し出された浸透指示模様が内面ひれ付き管Ｐの軸方
向に延びる線状の模様で、谷部Ｒの谷底部Ｒｓにあれば
割れ疵と判断され、山部Ｍの山頂部Ｍｓにあればしわ疵
と判断される。

【００４４】なお、前記の説明では、光源に水銀灯を用
いたが、可視光を主体とする照明灯と、紫外線灯とを用
いてもよい。また、光学フィルタを観察機構を構成する
カメラヘッドに設けたが、光照射機構を構成する光源と
光伝達部との間に設けてもよく、両方に設けてもよい。
さらに、内面ひれ付き管以外の管の内面検査にも適用す
ることができる。

【００４５】

【発明の効果】この発明の内面検査装置は、疵に浸透し
た蛍光浸透液が放射する浸透指示模様と管の内面形状と
を同時に直接観察するため、疵の形状および発生位置を
能率良く検査することができる。また、疵が存在しない
場合であっても管の内面の形状の良否を検査することが
できる。この発明の管内面検査方法は、現像剤を用いな
い蛍光浸透探傷法を採用するので、管の内面には、現像
剤が付着しないため、検査後に現像剤を除去する必要は
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管内面検査装置を備えた検査設備の一
例を示す概略平面図である。

【図２】本発明の管内面検査装置の一例を示す構成図で
ある。

【図３】カメラヘッドの一例を示す模式図である。

【図４】光学フィルタの光線透過率の一例を示す図であ
る。

【図５】内面ひれ付き管の一例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 材料搬送装置 ２ 浸透処理装置 ３ 洗浄処理装置 ４ 内面検査装置 ４Ａ 光照明機構 ４Ｂ 観察機構 １１ 材料準備台 １１ａ 傾斜ラック １１ｂ ストッパー １２ 浸透処理台 １３ 洗浄処理台 １４ 検査台 １２ａ、１３ａ、１４ａ 材料支持具 １２ｂ、１３ｂ、１４ｂ キッカー １５ 材料収容ラック １６ 搬送機構 ２１、３１、４１ 台車 ２２、３２、４２ 連結管 ２３、３３ ノズル ４３ 検査ヘッド ４４ 光源 ４５ 光伝達部 ４６ 照射部 ４７ カメラヘッド ４７ａ ＣＣＤカメラ ４７ｂ レンズ ４７ｃ 光学フィルタ ４８ 映像伝達部 ４９ モニタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可視光を含む紫外線を発生する光源、光伝
   達部および検査ヘッド内の照射部で構成された光照射機
   構ならびに検査ヘッド内のカメラヘッド、映像伝達部お
   よびモニタで構成された観察機構を備え、前記光照射機
   構および観察機構の少なくともいずれか一方に可視光の
   強度を低下させる光学フィルタが設けられていることを
   特徴とする管内面検査装置。
2. 【請求項２】蛍光浸透液を管の内面に塗布し、所定時間
   経過後管の内面に付着した余剰の蛍光浸透液を除去した
   後、請求項１に記載の管内面検査装置を用いて、検査ヘ
   ッドを管内に装入し可視光を含む紫外線を管内面に照射
   することにより管の内面を検査することを特徴とする管
   内面検査方法。