JP2003172729A - 金属管検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥等の有無のみならず、欠陥等の発生位置
の検出精度に優れ、しかも装置構成が簡略である金属管
検査装置を提供すること。 【解決手段】 金属管検査装置１０は、金属管１２の一
端を回転可能に把持するチャック部２０と、チャック部
２０により把持された金属管１２を回転させるモータ３
０と、金属管１２の回転角度を検出するエンコーダ３４
と、金属管１２の内面側から金属管１２の検査を行うた
めの１又は２以上のセンサを備えたセンサ部４０と、セ
ンサ部４０を支持する軸４２と、軸４２を金属管１２の
長手方向に沿って移動させる走査装置５０とを備えてい
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、金属管検査装置に
関し、さらに詳しくは、ラインパイプ、油井管、化学プ
ラント用配管等、金属管の内面に発生した欠陥の有無及
びその発生位置、内面肉盛管の肉盛層の厚さ分布や接合
不良の有無及びその発生位置等の検査に好適な金属管検
査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油井や各種化学プラント等においては、
その使用環境に応じて、組成や製造方法の異なる各種の
金属管が用いられている。この場合、金属管の寿命は、
主として、金属管の組成や使用環境によって決まるが、
金属管の内面に欠陥があるときには、この欠陥を起点と
して腐食や亀裂が発生し、寿命を低下させる場合があ
る。そのため、使用中における金属管の予期しない破損
を回避するためには、金属管の製造時あるいは使用中に
おいて、金属管の内面における欠陥の有無を検査するこ
とが重要である。

【０００３】このような金属管内面の検査方法には、一
般に、超音波探傷法、渦流探傷法等の非破壊検査法が用
いられる。また、金属管内面の検査は、超音波探触子、
渦流探傷コイル等のセンサ又は金属管のいずれか一方を
回転させながら、センサを金属管の内面に近接させるこ
とにより行うのが一般的である。

【０００４】例えば、特開平７−２４８３１０号公報に
は、管の周方向に延在する割れを検出するために、超音
波検査を管内に挿入し、センサ駆動装置を用いて、超音
波センサを管周方向へ回転させ、かつ超音波センサを管
軸方向へ移動させる超音波探傷装置が開示されている。

【０００５】また、例えば、特開平５−１６４７４３号
公報には、回転ローラを用いて中空管を回転させなが
ら、並進駆動装置を用いて磁気センサが取り付けられた
検出ヘッドを中空管の内部に直進させる内面検査装置が
開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、センサ
駆動装置を用いてセンサを回転させる方法は、センサと
共にセンサに接続された配線類も回転するために、配線
類の捻れを防止する手段が必要となる。そのため、装置
構成が複雑化するという問題がある。

【０００７】一方、金属管を回転させる方法は、センサ
を回転させる方法に比して、装置構成が簡略化される。
しかしながら、回転ローラを用いて金属管を回転させる
方法では、金属管が表面に比較的大きな凹凸がある遠心
鋳造管である場合、あるいは金属管に曲がりが発生して
いる場合には、回転ローラと金属管外面との間で相対的
なすべりが発生することがある。そのため、欠陥の有無
は検出できるが、欠陥の発生位置を特定するのが困難で
あるという問題がある。

【０００８】本発明が解決しようとする課題は、欠陥等
の有無のみならず、欠陥等の発生位置の検出精度に優
れ、しかも装置構成が簡略である金属管検査装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る金属管検査装置は、金属管の一端を回転
可能に把持する第１把持手段と、該第１把持手段により
把持された前記金属管を回転させる回転手段と、前記金
属管の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記金
属管の内面側から前記金属管の検査を行うための１又は
２以上のセンサを備えたセンサ部と、該センサ部を支持
する軸と、該軸を前記金属管の長手方向に沿って移動さ
せる走査手段とを備えていることを要旨とするものであ
る。

【００１０】金属管の内面をセンサ部により検査する場
合において、金属管の少なくとも一端を第１把持手段に
より把持し、その状態で金属管を回転させると、金属管
を一定の回転速度で回転させることができる。そのた
め、この金属管の回転角度を検出すれば、欠陥の有無の
みならず、欠陥の発生位置も特定することができる。ま
た、センサ部は、回転させる必要がないので、装置構成
も簡略化する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１に、本
発明の一実施の形態に係る金属管検査装置の概略構成図
を示す。図１において、本実施の形態に係る金属管検査
装置１０は、チャック部（第１把持手段）２０と、支持
ローラ２６と、モータ（回転手段）３０と、エンコーダ
（回転角度検出手段）３４と、センサ部４０と、軸４２
と、走査装置（走査手段）５０と、水槽６０とを備えて
いる。

【００１２】チャック部２０は、金属管１２の一端を回
転可能に把持するためのものであり、ベース１４上に固
定されている。チャック部２０は、回転軸２２と、回転
軸２２の先端に設けられたチャック２４とを備えてお
り、チャック２４で金属管１２を把持した状態で、金属
管１２を回転できるようになっている。

【００１３】支持ローラ２６は、金属管１２の他端を支
持するためのものである。支持ローラ２６は、ローラ調
節手段（図示せず）により、金属管１２の長さ及び外径
に応じて、その位置を上下左右に調節できるようになっ
ている。

【００１４】なお、支持ローラ２６に代えて、金属管１
２の他端をチャック（第２把持手段）により回転可能に
把持しても良い。金属管１２の他端をチャックで把持す
ると、金属管１２の長さ及び外径に応じて、その位置を
調節する必要がないという利点がある。また、金属管１
２の両端をチャックで把持することによって、金属管１
２を一定速度で回転させるのがさらに容易化するという
利点がある。

【００１５】モータ３０は、チャック部２０により把持
された金属管１２を所定の回転速度で回転させるための
ものであり、ベース１４上に固定されている。また、モ
ータ３０の回転軸３０ａと、チャック部２０の回転軸２
２とは、ベルト３２により連結されており、ベルト３２
を介してモータ３０の回転力がチャック部２０の回転軸
２２に伝達されるようになっている。さらに、モータ３
０には、金属管１２の回転角度を検出するためのエンコ
ーダ３４が接続されている。なお、本実施の形態では、
エンコーダ３４をモータ３０に接続し、モータ３０の回
転角度を計測することによって金属管１２の回転角度を
検出しているが、エンコーダ３４を回転軸２２に接続
し、回転軸２２の回転角度を計測することによって、金
属管１２の回転角度を検出しても良い。

【００１６】センサ部４０は、金属管１２の内面側から
金属管１２の検査を行うためのセンサ（図示せず）を備
えている。センサ部４０に備えられるセンサの種類は、
特に限定されるものではなく、検査の目的に応じて種々
のセンサを用いることができる。本実施の形態では、セ
ンサとして超音波探触子が用いられる。なお、センサ部
４０に備えられるセンサの個数は、特に限定されるもの
ではない。一般に、複数個のセンサを備えたセンサ部４
０を用いると、１回の検査で複数個の検査データが得ら
れるので、検査を効率よく行うことができるという利点
がある。

【００１７】軸４２は、センサ部４０を支持するための
ものであり、センサ部４０は、軸４２の先端に取り付け
られている。また、軸４２の他端は、走査装置５０に固
定されている。さらに、金属管１２の入り口側近傍に
は、支持部材４４が立設されており、支持部材４４に設
けられた貫通穴に軸４２を遊挿することによって、軸４
２を支持するようになっている。

【００１８】なお、軸４２には、中実棒、あるいは中空
管のいずれであっても用いることができる。但し、金属
管１２の長さが長くなると、それに応じて軸４２の長さ
も長くする必要があるが、軸４２の長さが過大になる
と、軸４２が自重により撓む場合がある。従って、この
ような場合には、軸４２として、中空管を用いるのが好
ましい。

【００１９】また、超音波探触子を用いて水浸法により
金属管１２を検査する場合には、軸４２として、先端が
閉塞している中空管を用いるのが好ましい。水浸法によ
り検査する場合において、軸４２として、先端が閉塞し
ている中空管を用いると、浮力によって軸４２の撓みを
軽減できるという利点がある。

【００２０】走査装置５０は、軸４２を金属管１２の長
手方向に沿って移動させるためのものであり、走査モー
タ５２と、スライド部５４とを備えている。走査モータ
５２は、ベース１４上に固定されており、走査モータ５
２の回転軸には、その外周に雄ネジが刻設された駆動軸
５２ａが連結されている。

【００２１】スライド部５４の上面には、軸４２を任意
の位置で固定するための固定部５４ａが設けられてい
る。また、スライド部５４の下面には、駆動軸５２ａの
雄ネジと螺合する雌ネジ部５４ｂが設けられている。駆
動軸５２ａ及び雌ネジ部５４ｂは、ボールネジになって
おり、走査モータ５２を正回転又は逆回転させることに
よって、スライド部５４が駆動軸５２ａに沿って往復移
動するようになっている。

【００２２】さらに、ベース１４上には、検査対象であ
る金属管１２全体を水浸させるための水槽６０が設けら
れている。軸４２は、水槽６０の一方の側壁を貫通して
金属管１２内部に挿入されており、軸４２と水槽６０の
側壁の間は、軸４２が進退動する際に水漏れが生じない
ように、図示しないシール手段によりシールされてい
る。同様に、チャック部２０の回転軸２２は、水槽６０
の他方の側壁を貫通しており、回転軸２２と水槽６０の
側壁の間は、回転軸２２が回転する際に水漏れが生じな
いように、図示しないシール手段によりシールされてい
る。

【００２３】次に、本実施の形態に係る金属管検査装置
１０の作用について説明する。まず、金属管１２の一端
をチャック２４で把持し、金属管１２の他端を支持ロー
ラ２６で支持する。この時、図示しないローラ調節手段
を用いて支持ローラ２６の位置を上下左右に適宜移動さ
せ、金属管１２を水平に支持する。

【００２４】次いで、走査モータ５２により駆動軸５２
ａを回転させると、スライド部５４及びこれに固定され
た軸４２が金属管１２に向かって前進する。軸４２の先
端に取り付けられたセンサ部４０が金属管１２の端部に
達したところで、走査モータ５２を一端停止させる。こ
の後、水槽６０内に水を入れ、金属管１２を完全に水没
させる。

【００２５】この状態から、モータ３０及び走査モータ
５２を回転させると、金属管１２がチャック部２４で把
持された状態のまま一定の回転速度で回転すると同時
に、軸４２が金属管１２の長手方向に沿って進退動す
る。その結果、センサ部４０により、金属管１２の内面
全体を走査することができる。

【００２６】本実施の形態に係る金属管検査装置１０
は、金属管１２の一端がチャック２４により回転可能に
把持され、この状態で金属管１２が回転するので、回転
ローラを用いて金属管を回転させる従来の検査装置と異
なり、回転中における金属管のすべりが生じない。その
ため、金属管１２に凹凸あるいは曲がりがある場合であ
っても、金属管１２を常に一定の回転速度で回転させる
ことができる。

【００２７】また、金属管１２の回転速度が一定である
ので、検査中に、エンコーダ３４を用いてモータ３０の
回転角度（すなわち金属管１２の回転角度）を検出すれ
ば、欠陥等の有無のみならず、欠陥等の発生位置、ある
いは金属管１２が内面肉盛管である場合には肉盛厚さの
分布等の位置データを測定することができる。さらに、
センサ部４０を回転させる必要がないので、センサ部４
０を回転させる方法に比して、装置構成も簡略化され
る。

【００２８】また、チャック２４により金属管１２を把
持する場合において、金属管１２の外径が変化すると、
金属管１２の回転中心から金属管１２の外表面までの距
離が変化する。そのため、支持ローラ２６の径方向位置
が固定されていると、外径の異なる金属管１２を水平に
支持することはできない。同様に、支持ローラ２６の長
手方向位置が固定されていると、長さの短い金属管１２
を支持できない。

【００２９】これに対し、支持ローラ２６の位置を調節
するローラ調節手段を備えている場合には、金属管１２
の長さ及び外径が変化する場合であっても、金属管１２
を常に水平に支持することができる。

【００３０】さらに、センサとして超音波探触子を用い
る場合において、水槽６０により金属管１２を水浸させ
ると、センサの検出感度を向上させることができる。ま
た、軸４２が撓むと、センサが金属管１２に対して傾
き、センサの検出感度が低下する場合がある。しかしな
がら、水槽６０を用いる場合及び／又は軸４２として中
空管を用いる場合には、浮力によって軸４２の撓みが小
さくなり、高い検出感度が得られる。

【００３１】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の改変が可能である。

【００３２】例えば、上記実施の形態では、センサとし
て超音波探触子を用いた例について主に説明したが、セ
ンサの種類はこれに限定されるものではなく、他のセン
サ（例えば、渦流探傷コイル）を用いることもできる。

【００３３】また、センサとして超音波探触子を用いる
場合、水槽６０を用いた水浸法により検査することが望
ましいが、超音波探触子以外のセンサを用いる場合に
は、水槽６０は、必ずしも必要ではない。また、上記実
施の形態では、支持ローラの位置を調節するためのロー
ラ調節手段を備えているが、検査対象である金属管１２
の外径が一定している場合には、ローラ調節手段は、必
ずしも必要ではない。

【００３４】また、上記実施の形態では、金属管の一端
のみがチャック（第１把持手段）により把持されている
が、金属管の一端又は両端をチャックで把持することに
加え、金属管の中央部をチャックにより回転可能に把持
しても良い。さらに、上記実施の形態では、モータの回
転角度をエンコーダにより検出しているが、回転角度の
検出部位は、これに限定されるものではなく、チャック
部の回転角度をエンコーダにより検出しても良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る金属管検査装置は、第１把
持手段により金属管の一端を回転可能に把持し、この状
態で金属管を回転させているので、金属管の回転速度が
一定となり、欠陥等の有無のみならず、欠陥等の発生位
置も特定できるという効果がある。また、センサ部は回
転させる必要がないので、装置構成が簡略化されるとい
う効果がある。

【００３６】また、金属管の他端を支持ローラで支える
と同時に、支持ローラの位置を調節するためのローラ調
節手段をさらに備えている場合には、検査対象である金
属管の長さ及び外径の変化に対応できるという効果があ
る。また、金属管の他端を支持ローラに代えて、第２把
持手段により回転可能に把持する場合には、金属管を一
定の回転速度で回転させるのがさらに容易化するという
効果がある。

【００３７】さらに、センサ部を支持する軸が中空管で
ある場合、及び／又は金属管全体を水浸させる水槽をさ
らに備えている場合には、軸の撓みに起因する検出感度
の低下を抑制できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る金属管検査
装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 金属管検査装置 １２ 金属管 ２０ チャック部（第１把持手段） ２６ 支持ローラ ３０ モータ（回転手段） ３４ エンコーダ（回転角度検出手段） ４０ センサ部 ４２ 軸 ５０ 走査装置（走査手段） ６０ 水槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 喜久 愛知県名古屋市港区竜宮町10番地 大同特 殊鋼株式会社築地工場内 (72)発明者 新田 志郎 愛知県名古屋市港区竜宮町10番地 大同特 殊鋼株式会社築地工場内 Ｆターム(参考） 2G047 AA06 AB01 BB06 BC07 BC11 DB18 EA05 EA14 GA06 GA13 GA19 GB04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の一端を回転可能に把持する第１
   把持手段と、 該第１把持手段により把持された前記金属管を回転させ
   る回転手段と、 前記金属管の回転角度を検出する回転角度検出手段と、 前記金属管の内面側から前記金属管の検査を行うための
   １又は２以上のセンサを備えたセンサ部と、 該センサ部を支持する軸と、 該軸を前記金属管の長手方向に沿って移動させる走査手
   段とを備えた金属管検査装置。
2. 【請求項２】 前記金属管の他端を支持する支持ローラ
   をさらに備えた請求項１に記載の金属管検査装置。
3. 【請求項３】 前記支持ローラの位置を上下左右に調節
   するローラ調節手段をさらに備えた請求項２に記載の金
   属管検査装置。
4. 【請求項４】 前記金属管の他端を回転可能に把持する
   第２把持手段をさらに備えた請求項１に記載の金属管検
   査装置。
5. 【請求項５】 前記軸は、その先端が閉塞している中空
   管である請求項１から４までのいずれかに記載の金属管
   検査装置。
6. 【請求項６】 前記第１把持手段により把持された前記
   金属管全体を水浸させるための水槽をさらに備えた請求
   項１から５までのいずれかに記載の金属管検査装置。
7. 【請求項７】 前記センサは、超音波探触子である請求
   項６に記載の金属管検査装置。