JP2003329434A - 管の肉厚測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管内を容易に走行することが可能で、管の全
周について肉厚を連続的に測定する管の肉厚測定装置を
得ることを目的とする。 【解決手段】 管内を管軸方向に走行する走行台車と、
該走行台車の走行方向前方側に設置された前記管の内壁
を加熱する内壁加熱手段と、該走行台車の走行方向後方
側に設置された前記管の内壁の温度を測定する第１の内
壁温度測定手段と、該第１の内壁温度測定手段の測定結
果に基づいて前記管の肉厚を演算する演算手段とを有す
る。また、前記内壁加熱手段より走行方向前方側に第２
の内壁温度測定手段を、あるいは、前記内壁加熱手段よ
り走行方向後方側に第３の内壁温度測定手段を設置す
る。さらに、前記加熱手段に代えて内壁冷却手段を設置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管の肉厚測定装置に
係り、特に、管内に挿入されて自走または牽引走行しな
がら管の全面についてその肉厚を測定する管の肉厚測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】埋設状態で使用されるガス管等には、塗
覆層が剥離するなどによって腐食が進行する場合があ
る。このため、かかる腐食の発生の有無あるいは腐食の
程度を検出し、適宜処置する必要がある。このため、埋
設状態のままで、管の全円周にわたって肉厚測定をする
技術が提案されている。

【０００３】図２１および図２２は特開２００１−２８
９８２５号公報に開示されている従来の管の肉厚測定装
置を示す断面図およびその受信リングを示す断面図であ
る。図２１および図２２において、管の肉厚測定装置９
００は、離隔渦流法によるＲＦＥＣ法装置であって、Ｒ
ＦＥＣ法測定プローブ９１１は、励磁コイル９１２、中
心軸９１３、および複数の受信コイル９１４を備え、鋼
管杭９１５内を、その軸線に中心軸９１３を一致させ
て、該軸線方向に移動しながら、鋼管杭９１５の肉厚測
定を行うものである。

【０００４】受信コイル９１４は、１列目の第１列受信
リング９５１と２列目の第２列受信リング９５２に、そ
れぞれたとえば１２個ずつが円周上に均等配置されてい
る。すなわち、受信コイル９１４は全体で２４個あるの
で、全周について等間隔、すなわち３６０°÷２４＝１
５°の角度になるように、第１列受信リング９５１と２
列目の第２列受信リング９５２ではそれぞれの受信コイ
ル９１４が千鳥配列をなしている。

【０００５】そして、受信コイル９１４からの微小なア
ナログ信号はデジタル信号に変換された後、デジタル信
号処理によりリサージュ平面位相角と減肉率との関係に
従って、鋼管杭９１５の減肉率が演算されるものであ
る。なお、ＲＦＥＣ法測定プローブ９１１の中心軸９１
３を鋼管杭９１５の軸線に一致するように保持して、鋼
管杭９１５内を移動可能なようにするため、複数の保持
車輪９３５が設けられている。したがって、鋼管杭９１
５の全周について、肉厚や減肉率分布などを精度良く求
めることができるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術は、励磁コイル９１２および受信コイル９１４
は磁気による鋼管杭９１５に吸引されるため、鋼管杭９
１５内を移動する際の抵抗が大きくなる。したがって、
保持車輪９３５を回転駆動するために大トルクの駆動モ
ータが必要になるため、また大動力の供給が必要になり
大容量ケーブルを牽引する必要が生じるため、大トルク
の駆動モータが必要になるという問題点があった。ま
た、測定精度を高めるためには、受信コイル９１４の配
置数量を増す必要があり、装置が複雑化するという問題
点があった。さらに、被測定管（鋼管杭に準じる）の内
径が大きくなると、励磁コイル９１２および受信コイル
９１４の配置数量が増加し、装置重量が増すと共に、前
記移動の際の抵抗が一層増大するいう問題点があった。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、管内を容易に走行することが
可能で、管の全周について肉厚を連続的に測定する管の
肉厚測定装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る管の肉厚測
定装置は、以下のとおりである。 （１）管内を管軸方向に走行する走行台車と、該走行台
車の走行方向前方側に設置された前記管の内壁を加熱す
る内壁加熱手段と、該走行台車の走行方向後方側に設置
された前記管の内壁の温度を測定する第１の内壁温度測
定手段と、該第１の内壁温度測定手段の測定結果に基づ
いて前記管の肉厚を演算する演算手段とを有することを
特徴とするものである。

【０００９】（２）前記（１）において、前記内壁加熱
手段より前記走行台車の走行方向前方側に、前記管の内
壁の温度を測定する第２の内壁温度測定手段を設置する
ことを特徴とするものである。

【００１０】（３）前記（１）において、前記内壁加熱
手段と前記第１の内壁温度測定手段との間に、前記管の
内壁の温度を測定する第３の内壁温度測定手段を設置す
ることを特徴とするものである。

【００１１】（４）前記（１）乃至（３）の何れかにお
いて、前記内壁加熱手段が、高周波誘導加熱手段、輻射
光加熱手段、温風または熱風加熱手段の何れかであるこ
とを特徴とするものである。

【００１２】（５）前記（４）において、前記輻射光加
熱手段、温風または熱風加熱手段が、低中周波電流の電
気抵抗、化石燃料の燃焼反応または金属粉の酸化反応の
何れかによる発熱または発光を利用することを特徴とす
るものである。

【００１３】（６）前記（１）乃至（５）の何れかにお
いて、第１の内壁温度測定手段、第２の内壁温度測定手
段または第３の内壁温度測定手段の何れかが、赤外線放
射温度計または赤外線画像計測装置であることを特徴と
するものである。

【００１４】（７）前記（６）において、第１の内壁温
度測定手段、第２の内壁温度測定手段または第３の内壁
温度測定手段の何れかが、広角レンズ、全方位ミラーま
たは回転ミラーを有することを特徴とするものである。

【００１５】（８）前記（１）乃至（７）の何れかにお
いて、前記走行台車に設置された３個以上の走行車輪
が、それぞれ放射方向に進退自在な支持アームに設置さ
れ、該走行台車の断面中心が、前記管の管軸に一致する
ことを特徴とするものである。

【００１６】（９）前記（１）乃至（８）の何れかにお
いて、前記加熱手段に代えて、前記走行台車の走行方向
前方側に前記管の内壁を冷却する内壁冷却手段を設置し
たこととを特徴とするものである。

【００１７】（１０）前記（９）において、前記内壁冷
却手段が、冷風の噴出手段または冷媒の噴霧手段の一方
または両方であることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］ （加熱−測温式の管の肉厚測定装置）図１および図２
は、それぞれ本発明の実施の形態１に係る管の肉厚測定
装置の構成を示す縦断面図および正面図である。図１お
よび図２において、１は管の肉厚測定装置、１０は走行
台車、２０は支承部、３０は加熱部、４０は測温部、１
００は管の肉厚測定装置１が挿入されてその肉厚が測定
される管である。

【００１９】管の肉厚測定装置１は、支承部２０により
管１００内に支承された走行台車１０と、走行台車１０
の走行方向（図中、矢印で示す）の前方側（図中、右
側）に設置された加熱部３０と、走行台車１０の走行方
向の後方側（図中、左側）に設置された測温部４０と、
各種動力および情報を伝達するためのケーブル５０と、
測温部４０の測温結果に基づいて所定の演算をする図示
しない演算部を有している。

【００２０】支承部２０は、走行台車１０の前方側と後
方側にそれぞれ４基づつ、管１００の内周に沿って９０
度の間隔を配して均等配置されている。支承部２０は、
走行台車１０に傾動自在に設置された支承アーム２１
と、支承アーム２１を管軸の放射方向の面内で傾動自在
に弾性的に支持するサスペンション２２と、支承アーム
２１の先端に回転自在に設置された走行車輪２３と、走
行車輪２３に固定された従動側プーリ２４と、走行台車
１０に設置された走行駆動モータ２５と、走行台車１０
に設置されて走行駆動モータ２５により回転駆動される
駆動側プーリ２６と、従動側プーリ２４と駆動側プーリ
２６とを連結する走行ベルト２７を有している。

【００２１】したがって、走行台車１０の断面中心は管
１００の管軸に位置するように配置（センタリング）さ
れ、走行駆動モータ２５を起動することにより走行台車
１０は管１００内を走行（前進または後進）することに
なる。また、走行台車１０はサスペンション２２により
弾性的に支持されているから、管１００の内面に凹凸
（たとえば、管同士を接合するための溶接ビード等）が
あっても、該凹凸を吸収して円滑な走行が可能である。

【００２２】加熱部３０は、管１００の内壁に対峙する
高周波電磁誘導コイル３１と、高周波電磁誘導コイル３
１を走行台車１０に設置する設置アーム３２と、走行台
車１０に設置された高周波電流を変圧する変圧器３３
と、走行台車１０に設置されて高周波電流を発生する高
周波電源とを有している。したがって、管１００の内壁
を高周波により誘導加熱することができる。さらに、走
行台車１０が走行しながら該高周波誘導加熱を実施すれ
ば、管１００の全周が管軸方向にわたって順次加熱され
ることになる。

【００２３】検査部４０は、赤外線カメラ４１と、赤外
線カメラ４１に設置された広角レンズ４２を有してい
る。したがって、赤外線カメラ４１は管１００の内壁の
全周を一視野に捉えることができる。そして、赤外線カ
メラ４１の測温結果は逐次演算部に送られる。

【００２４】演算部（図示しない）は、走行台車１０に
搭載される場合と、走行台車１０以外の位置、たとえ
ば、地上に設置される場合がある。前者の場合は演算処
理された結果がケーブル５０を介して地上に送信され、
後者の場合は前記測温結果が地上に送信される。

【００２５】（実施例１）図３は、本発明の実施の形態
１に係る管の肉厚測定装置における実施例１であって、
（ａ）はリング状の減肉部を有する鋼管の一部断面の斜
視図、（ｂ）はリング状の減肉部を有する鋼管における
測温結果、（ｃ）は円弧状の減肉部を有する鋼管の一部
断面の斜視図、（ｄ）は円弧状の減肉部を有する鋼管に
おける測温結果である。

【００２６】図３の（ａ）において、鋼管Ａは、内径７
４９ｍｍ、肉厚１３ｍｍ（外径７７５ｍｍ）の鋼管（以
下、健全部と称す）で、軸方向に幅５０ｍｍで、外径側
が６．５ｍｍ減肉したリング状の減肉部Ｒ（減肉率５０
％、すなわち、内径７４９ｍｍ、肉厚６．５ｍｍ（外径
７４９ｍｍ）のリング）を有している（図中、各部の寸
法は誇張してある）。また、誘導コイルＣは幅５０ｍ
ｍ、厚さ５０ｍｍ、内径６２９ｍｍ、外径７２９ｍｍの
リング状であるから、誘導コイルと鋼管の内面との間に
は１０ｍｍのギャップが設けられている。 高周波誘導
加熱周波数は１００ｋＨｚ、加熱時間が０．５秒であっ
て、この間に誘導コイルは管軸方向に走行速度１００ｍ
ｍ／秒で５０ｍｍ（誘導コイルの幅に同じ）走行する。
なお、雰囲気温度は２０℃である。なお、赤外線カメラ
は誘導コイルの後方４００ｍｍに配置され、誘導コイル
の軸方向の前方端部から後方略５００ｍｍの全周を視野
に入れている。すなわち、走行速度１００ｍｍ／秒のと
き、加熱開始から５秒後の温度分布を測定することがで
きる。

【００２７】図３の（ｂ）は、鋼管Ａの内面の測温結果
であって、加熱開始から５秒後（加熱終了から４．５秒
後）の温度分布を温度間隔は５℃で等温線表示したもの
である。なお、図中、縦方向は鋼管の円周方向、横方向
は鋼管の管軸方向であり、縦方向は横方向に比較して縮
小している。図３の（ｂ）において、等温線は減肉部で
略平行に現れ、健全部が４０℃以下であるのに対し、減
肉部は４０℃以上である。

【００２８】図３の（ｃ）において、鋼管Ｂは、内径７
４９ｍｍ、肉厚１３ｍｍ（外径７７５ｍｍ）の鋼管（以
下、健全部と称す）で、軸方向に幅５０ｍｍで、円周方
向に４５°（円周の１／８）の外径側が６．５ｍｍ減肉
した円弧状の減肉部Ｎ（減肉率５０％、すなわち、内径
７４９ｍｍ、肉厚６．５ｍｍ（外径７４９ｍｍ）、長さ
２９４ｍｍの円弧）を有している。また、誘導コイルお
よび赤外線カメラについては前記鋼管Ａにおけるものに
同じである。

【００２９】図３の（ｄ）は、鋼管Ｂの内面の測温結果
であって、加熱開始から５秒後（加熱終了から４．５秒
後）の温度分布を温度間隔は５℃で等温線表示したもの
である。なお、図中、縦方向は鋼管の円周方向、横方向
は鋼管の管軸方向であり、縦方向は横方向に比較して縮
小している。図４の（ｂ）において、等温線は減肉部に
おいて略矩形状に現れ、健全部が４０℃以下であるのに
対し、減肉部は４０℃以上である。

【００３０】（実施例２）図４は、本発明の実施の形態
１に係る管の肉厚測定装置における実施例２であって、
（ａ）は廃却された鋼管における測温結果、（ｂ）およ
び（ｃ）はそれぞれ該鋼管の断面図である。図４の
（ａ）において、２箇所にそれぞれ３０℃、３５℃およ
び４０℃を示す３重の等温線が現れている。図４の
（ｂ）および（ｃ）は、図４の（ａ）における前記３重
の等温線の位置に対応するＸ−ＸおよびＹ−Ｙにおける
断面を示すものであって、それぞれ鋼管の外面が減肉し
ている。図４の（ｂ）において鋼管外面になだらかなす
り鉢状の凹部が形成され、また、図４の（ｃ）において
鋼管外面の凹部の中にさらに深い凹部が２箇所形成され
ている。これより、前記３重の等温線が前記凹部の形態
によく対応していることが分かる。

【００３１】（ＦＥＭ解析１）図５は、本発明の実施の
形態１に係る管の肉厚測定装置における赤外線カメラの
測定結果を説明するためのＦＥＭ解析モデルの降温曲線
であって、縦軸は管の内面温度、横軸は加熱開始（加熱
停止）からの経過時間である。該ＦＥＭ解析は、定常調
和磁場解析により発熱分布を求め、次にこれに基づいて
非定常熱伝導解析を行ったものである。解析条件は、前
記鋼管Ａについての実施例１におけるものである。

【００３２】図５において、健全部の内面温度は白丸
で、減肉部の内面温度を黒丸で示して。すなわち、０．
５秒間加熱された時点において、健全部および減肉部は
何れも１００℃に加熱され、両者の内面温度に差が見ら
れない。すなわち、発熱が肉厚方向で内面（内表面、す
なわち内面側の表面）に近い範囲に限定され（高周波加
熱におけるいわゆる表皮効果）且つ加熱時間が短いため
である。しかしながら、加熱を停止した後は、両者に差
が生じ、減肉部（黒丸）は健全部（白丸）に較べて内面
温度が高くなっている。すなわち、加熱終了後４．５秒
（加熱開始から５秒）が経過した後で、減肉部は略４５
℃、健全部は略３５℃を呈し、前記実施例１の鋼管Ａの
測温結果（図４）に同じである。

【００３３】これより、たとえば、減肉率５０％を減肉
の有無（処置の要否）を判断する場合、加熱終了後４．
５秒（加熱開始から５秒）が経過した後の内面温度につ
いて、４０℃を閾値と規定し、測定した内面温度に該閾
値以上の部分が存在すれば、該部分は減肉していると判
断することができる。さらに、所定の管サイズについ
て、あるいは所定の減肉率について、同様のＦＥＭ解析
を実施して、それぞれの該閾値を設定しておけば、減肉
の有無（処置の要否）を判断することが可能になる。

【００３４】図６は、前記ＦＥＭ解析１の降温曲線より
求めた減肉部と健全部との間の内面温度の差と冷却時間
との関係を示している。図６より、該内面温度の差は、
冷却開始（加熱停止）から略３秒の間は略単純に増大
し、その後除々にその増大の割合が減少して、略７秒を
経過した後は減少している。したがって、たとえば、冷
却開始（加熱停止）から５秒（加熱開始から４．５秒）
において内面温度の差について、１０℃を閾値と規定
し、測定した内面温度の差に該閾値以上の部分が存在す
れば、該部分は減肉していると判断することができる。
さらに、所定の管サイズについて、あるいは所定の減肉
率について、同様のＦＥＭ解析を実施して、それぞれの
該閾値を設定しておけば、減肉の有無（処置の要否）を
判断することが可能になる。かかる内面温度の差によっ
て判断する場合は、管の敷設状況によって加熱前の管の
温度が変動する場合、すなわち、加熱終了時点における
到達温度に差が生じる場合に好適である。

【００３５】［実施の形態２］ （測温−加熱−測温式の管の肉厚測定装置）図７および
図８は、何れも本発明の実施の形態２に係る管の肉厚測
定装置の構成を示す縦断面図である。なお、実施の形態
１（図１および図２）と同じ部分にはこれと同じ符号を
付し、一部の説明を省略する。図７および図８におい
て、管の肉厚測定装置２および管の肉厚測定装置３は、
実施の形態１における管の肉厚測定装置１の加熱部３０
より走行前方側に第２の測温部６０を設けたものであ
る。

【００３６】したがって、管１００を加熱する前の管１
００の内面温度を全周にわたって測定することができ
る。このため、管１００の埋設状態によって、管１００
の温度が変動した場合でも、該加熱前の内面温度を反映
して前記閾値を読み替えることが可能になるから、薄肉
部の検出精度が向上する。たとえば、前記閾値４０℃が
加熱前の内面温度（標準温度）を２０℃として設定され
たものである場合、実際の加熱前の内面温度が１０℃の
ときは、前記閾値を３０℃と読み替える。これにより、
薄肉部を健全部と誤って判断することがなくなる。一
方、実際の加熱前の内面温度が３０℃のときは、前記閾
値を５０℃と読み替える。これにより、健全部を薄肉部
と誤って判断することがなくなる。

【００３７】図７における管の肉厚測定装置２は、管の
肉厚測定装置１における加熱部３０の設置アーム３２の
走行方向前方の端面に第２の測温部６０を設置したもの
である。第２の測温部６０は測温部４０と同様に、赤外
線カメラ６１と、赤外線カメラ６１に設置された広角レ
ンズ６２を有している。

【００３８】図８における管の肉厚測定装置３は、管の
肉厚測定装置２（図７）における加熱部３０、測温部４
０および第２の測温部６０を、それぞれ別個の第１の走
行台車１１０、第２の走行台車２１０および第３の走行
台車３１０に分散して搭載し、第１の走行台車１１０と
走行台車１２０を自在継手４１０により、第２の走行台
車２１０と第３の走行台車３１０を自在継手４２０によ
り相互に屈曲自在に連結したものである。なお、図８に
おける符号の下２桁は、図７において相当する部分を示
す符号と同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

【００３９】第１の走行台車１１０は検査部４０を搭載
した前記走行台車１０に同じである。第３の走行台車３
１０は第２の検査部６０を搭載した前記走行台車１０に
同じである。また、第２の走行台車２１０は加熱部３０
を搭載し、前記走行台車１０の支承部２０（傾動アーム
式）を進退シャフト式の支承部２２０に変更したもので
ある。進退シャフト式の支承部２２０は回転自在な走行
車輪２２３と、走行車輪を支承する支承軸２２８と、支
承軸２２８を進退自在に弾性支持する圧縮ばね２２９を
有している。したがって、第２の走行台車２１０の断面
中心は管１００の軸心に一致するように配置（センタリ
ング）される。

【００４０】自在継手４１０および自在継手４２０は、
隣接する走行台車に設置された一対のヨークを直角方向
に配置し、該ヨークの先端を十字状連結部の先端部に傾
動自在に設置したものである。なお、かかる２方向に傾
動自在な継手に代えて、２方向に摺動自在な継手（スリ
ッパメタル式）であってもよい。

【００４１】［実施の形態３］ （加熱−測温−測温式の管の肉厚測定装置）図９は、本
発明の実施の形態３に係る管の肉厚測定装置の構成を示
す縦断面図である。なお、実施の形態１（図１および図
２）または実施の形態２（図８）と同じ部分にはこれと
同じ符号を付し、一部の説明を省略する。図９におい
て、管の肉厚測定装置４は、実施の形態１における管の
肉厚測定装置１の加熱部３０より走行後方側に第３の測
温部７０を設けたもの、すなわち、測温部が管軸方向に
並んで配置されたものである。

【００４２】したがって、管１００を加熱した後、管１
００の内面温度を全周にわたって、時間をずらして２回
測定することができる。このため、管１００の加熱が円
周方向で不均一であって、加熱による到達温度が均一で
ない場合であっても、該２回の測定温度の差（経時的な
温度変化、以下、温度勾配と称す）を知ることにより減
肉部の存在を判断することが可能になる。

【００４３】図２０は、前記ＦＥＭ解析１の降温曲線よ
り求めた減肉部の温度勾配と健全部の温度勾配の差の関
係（冷却時間に対する）を示している。図２０におい
て、温度勾配の差は、加熱停止直後において最大値を示
し、加熱停止後略１秒（加熱開始から略１．５秒）を過
ぎると縮まっている（減少している）。すなわち、健全
部の温度は薄肉部に較べ、早い時間に急速に低下するこ
とを示している。これより、温度勾配に基づいた減肉部
の存在の判断が、加熱停止直後の早い時間の測温によっ
て可能になることが分かる。すなわち、走行台車の走行
速度を早くして測定能率を高めることができる。あるい
は、加熱部と測温部を近づけることにより走行台車を小
型化することができる。

【００４４】たとえば、前記図５の降温曲線において、
加熱開始から２秒後（加熱停止後１．５秒後）の内面温
度と、加熱開始から８秒後（加熱停止後７．５秒後）の
内面温度との差が、健全部では１２℃であるのに対し減
肉部では８℃であることから、第３の測温部７０の測定
温度と測温部４０の測定温度の差について、１０℃を閾
値と規定し、該測定温度の差に該閾値以上の部分が存在
すれば、該部分は減肉していると判断することができ
る。

【００４５】特に、管１００の内面と高周波誘導加熱コ
イルの外周との隙間が円周方向で変動した際、あるいは
略Ｃ状の高周波誘導加熱コイルの円周方向不連続部近辺
など、管１００の加熱による到達温度が円周方向で均一
でない場合に、薄肉部を健全部と誤って判断したり、健
全部を薄肉部と誤って判断したりすることがなくなる。

【００４６】図９における管の肉厚測定装置３は、自在
継手７１０により相互に屈曲自在に連結された測温台車
５１０と加熱台車６１０を有している。なお、図９にお
ける符号の下２桁は、図８において相当する部分を示す
符号と同じ符号を付し、一部の説明を省略する。測温台
車５１０の走行方向の後方端には検査部４０が、前方端
には第３の検査部７０が搭載されている。また、加熱台
車６１０には加熱部３０が搭載されている。

【００４７】［実施の形態４］前記実施の形態１乃至３
において、加熱手段として高周波誘導加熱を採用してい
る。しかしながら本発明はこれに限定するものではなく
以下の加熱手段を採用することができる。 （輻射光加熱手段）図１０は、本発明の実施の形態４に
係る管の肉厚測定装置における輻射光加熱手段を示すも
のであって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図であ
る。なお、実施の形態１（図１および図２）と同じ部分
にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。走
行台車１０には変圧器８１１が搭載され、その走行方向
の前方端に支持アーム８１４が設置されている。

【００４８】加熱ランプ（ハロゲンヒータ）８１２は、
管１００の内面に対峙する円環状であって、支持アーム
８１４により支持されている。また、加熱ランプ８１２
の内側（管１００の内面より遠い側）には断面略円弧状
の円環からなる光反射板が配置され、支持アーム８１４
に支持されている。したがって、ケーブル５０を経由し
て供給された電力は、変圧器８１１において所定の電圧
に変えられた後、加熱ランプ８１２において光エネルギ
となる。該光エネルギは直接または光反射板８１３によ
って間接的に管１００の内面に照射されるから、該内面
は全周にわたって加熱されることになる。

【００４９】（温風または熱風加熱手段）図１１は、本
発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装置における温
風または熱風加熱手段を示すものであって、（ａ）は縦
断面図、（ｂ）は正面図である。なお、実施の形態１
（図１および図２）と同じ部分にはこれと同じ符号を付
し、一部の説明を省略する。走行台車１０には送風機８
２１が搭載され、その走行方向の前方端に放射状の送風
路８２２と円環状の配風路８２３を具備する支持ディス
ク８２４が設置されている。また、配風路８２３の外側
（管１００の内面に対峙する面）には、温風または熱風
を噴出する貫通孔８２７が所定の間隔を持って複数個穿
設されている。また、走行台車１０には変圧器８２５が
搭載され、配風路８２３の内部には円環状の電熱線８２
６が配置されている。

【００５０】したがって、送風機８２１から送り出され
た空気は、送風路８２２を経由して配風路８２３におい
て円周方向に分散され、貫通孔８２７から管１００の内
面に向けて噴出する。このとき、ケーブル５０を経由し
て供給された電力は、変圧器８２１において所定の電圧
に変えられた後、電熱線８２６において熱エネルギとな
って、前記噴出空気を加熱しているから、前記内面は全
周にわたって加熱されることになる。なお、電熱線８２
６の配置位置は配風路８２３の内部に限定するものでは
なく、送風機８２１と送風路８２２の間あるいは送風路
８２２の内部であってもよい。

【００５１】（金属粉の酸化反応を利用した加熱手段）
図１２は、本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における金属粉の酸化反応利用した加熱手段を示すも
のであって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図であ
る。なお、実施の形態１（図１および図２）と同じ部分
にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

【００５２】図１２において、走行台車１０には酸素ボ
ンベ８３１が搭載され、その走行方向の前方端に放射状
の酸素路８３２と円環状の発熱路８３３を具備する支持
ディスク８３４が設置されている。また、走行台車１０
には鉄粉を貯蔵する図示しない鉄粉貯蔵部および酸化鉄
粉を貯蔵するスケール貯蔵部が搭載され、発熱部８３３
との間にそれぞれ鉄粉供給路およびスケール排出路が設
けられている。

【００５３】したがって、鉄粉貯蔵部から発熱部８３３
に供給された鉄粉は、酸素ボンベ８３１から発熱部８３
３に供給された酸素と反応して発熱するから、管１００
の内面は全周にわたって加熱されることになる。

【００５４】［実施の形態５］前記実施の形態１乃至３
において、検査部（測温手段）に広角レンズを設置した
赤外線カメラを採用している。しかしながら本発明はこ
れに限定するものではなく以下の検査部（測温手段）を
採用することができる。

【００５５】（全方位ミラー設置赤外線カメラ）図１３
は、本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装置にお
ける全方位ミラー設置赤外線カメラを示す側面図であ
る。なお、実施の形態１（図１および図２）と同じ部分
にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。全
方位ミラー設置赤外線カメラ９１０は、赤外線カメラ９
１１と、赤外線カメラ９１１を収納する円筒状のカメラ
カバー９１２と、カメラカバー９１２の底部（端面の内
側）に設置された全方位ミラー９１３を有している。赤
外線カメラ９１１およびカメラカバー９１２は走行台車
１０の端部に設置されるものである。

【００５６】カメラカバー９１２は側面が赤外線透過材
により形成されているため、赤外線カメラに死角ができ
ることがない。また、カメラカバー９１２の端面（底部
の外側）には必要に応じて自在継手等を設置することが
できる。全方位ミラー９１３は円錐状または凸状曲面か
らなる反射面を有しているから、赤外線カメラ９１１は
管１００の内面の全周を視野に入れることが可能にな
る。また、赤外線カメラ９１１はカメラカバー９１２内
に収納されているから、赤外線カメラ９１１が汚染する
ことがない。

【００５７】（回転ミラー設置赤外線カメラ）図１４
は、本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装置にお
ける回転ミラー設置赤外線カメラを示す側面図である。
なお、実施の形態１（図１および図２）と同じ部分には
これと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。回転ミ
ラー設置赤外線カメラ９２０は、走行台車１０の端部に
設置される赤外線カメラ９２１と、走行台車１０の端部
に回転自在に設置されたミラー支持アーム９２２と、ミ
ラー支持アーム９２２の先端に設置された回転ミラー９
２３と、ミラー支持アーム９２２に固定された従動歯車
９２４と、走行台車１０に設置されて従動歯車９２４に
噛み合った駆動歯車９２５と、駆動歯車９２５を回転駆
動するミラー回転モータ９２６とを有している。

【００５８】回転ミラー９２３は赤外線カメラ９２１の
光軸に対して４５°傾斜した平面であって、回転ミラー
９２３が回転するから、赤外線カメラ９２１は管１００
の内面の全周を視野に入れることが可能になる。なお、
回転ミラー９２３は前記光軸に対して４５°だけ傾斜す
るものに限定するものではなく、管１００の内面を視野
に入れることができる限り何れの角度であっもよい。ま
た、回転ミラー９２３の反射面は平面に限定するもので
はなく、凸状曲面であってもよい。さらに、赤外線カメ
ラ９２１を前記カメラカバー９１２内に収納してもよ
い。このとき、赤外線カメラ９２１の汚染が防止される
だけでなく、前記カメラカバー９１２の端面に自在継手
を設置することにより、該自在継手によって複数の走行
台車を連結することが可能になる。

【００５９】（回転ミラー設置赤外線放射温度計）図１
５は、本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装置に
おける回転ミラー設置赤外線放射温度計を示す側面図で
ある。なお、実施の形態１（図１および図２）と同じ部
分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
回転ミラー設置赤外線放射温度計９３０は、走行台車１
０の端部に設置される赤外線放射温度計９３１と、走行
台車１０の端部に回転自在に設置されたミラー支持アー
ム９３２と、ミラー支持アーム９３２の先端に設置され
た回転ミラー９３３と、ミラー支持アーム９３２に固定
された従動歯車９３４と、走行台車１０に設置されて従
動歯車９３４に噛み合った駆動歯車９３５と、駆動歯車
９３５を回転駆動するミラー回転モータ９３６とを有し
ている。

【００６０】回転ミラー９３３は赤外線放射温度計９３
１の光軸に対して４５°傾斜した平面であって、走行台
車１０の断面中心が管１００の軸心に一致しているか
ら、赤外線放射温度計９３１の光軸は管１００の内面に
垂直になっている。また、回転ミラー９３３が回転する
から、赤外線放射温度計９３１は管１００の内面の全周
について内面温度を測定することが可能になる。

【００６１】なお、回転ミラー９３３は前記光軸に対し
て４５°だけ傾斜するものに限定するものではなく、管
１００の内面を視野に入れることができる限り何れの角
度であっもよい。また、回転ミラー９３３の反射面は平
面に限定するものではなく、凸状曲面であってもよい。
さらに、赤外線カメラ９３１を前記カメラカバー９１２
内に収納してもよい。このとき、赤外線カメラ９３１の
汚染が防止されるだけでなく、前記カメラカバー９１２
の端面に自在継手を設置することにより、該自在継手に
よって複数の走行台車を連結することが可能になる。

【００６２】［実施の形態６］ （冷却−測温式の管の肉厚測定装置）前記実施の形態１
乃至４において、管を加熱して管の内面温度を測定して
いるが、本発明はこれに限定するものではなく、管を冷
却して管の内面温度を測定してもよい。図１６は、本発
明の実施の形態６に係る管の肉厚測定装置の構成を示す
縦断面図である。なお、実施の形態１（図１および図
２）と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明
を省略する。図１６、管の肉厚測定装置５は、実施の形
態１における管の肉厚測定装置１の加熱部３０を撤去し
て、代わりに冷却部８０を設けたものである。すなわ
ち、管の肉厚測定装置５は、実施の形態１の走行台車１
０の走行方向で後方端に冷却部８０を設けたものであ
る。

【００６３】冷却部８０は、走行台車１０に搭載された
冷媒ボンベ８１と、走行台車１０の走行方向の前方端に
設置された支持ディスク８２とを有している。支持ディ
スィク８２には放射状の送風路８３と円環状の配風路８
４が設置されている。また、配風路８４の外側（管１０
０の内面に対峙する面）には、冷風を噴出する貫通孔８
５が所定の間隔を持って複数個穿設されている。

【００６４】したがって、冷媒ボンベ８１から送り出さ
れた冷媒は、送風路８３を経由して配風路８４において
円周方向に分散され、貫通孔８５から管１００の内面に
向けて噴出する。冷媒は管１００の内面において気化す
るから、該内面は気化熱を奪われ冷却されることにな
る。

【００６５】（実施例３）図１７は、本発明の実施の形
態６に係る管の肉厚測定装置における実施例３であっ
て、それぞれ（ａ）は前記鋼管Ａにおける測温結果、
（ｂ）は前記鋼管Ｂにおける測温結果である。すなわ
ち、実施の形態１における実施例１における加熱を冷却
に変更したもので、鋼管Ａ，鋼管Ｂおよび赤外線カメラ
は実施例１に同じである。冷却は、冷媒を０．５秒ほど
鋼管の内面全周に噴射しながら管軸方向に走行速度１０
０ｍｍ／秒で５０ｍｍ（誘導コイルの幅に同じ）走行す
る。なお、雰囲気温度は２０℃である。なお、赤外線カ
メラは実施例１と同様に冷却開始から５秒後の温度分布
を測定している。

【００６６】図１７の（ａ）および（ｂ）は、それぞれ
鋼管Ａおよび鋼管Ｂの内面の測温結果であって、加熱開
始から５秒後（加熱終了から４．５秒後）の温度分布を
温度間隔は５℃で等温線表示したものである。なお、図
中、縦方向は鋼管の円周方向、横方向は鋼管の管軸方向
であり、縦方向は横方向に比較して縮小している。図１
７の（ａ）において、等温線は減肉部で略平行に現れ、
健全部が＋５℃以上であるのに対し、減肉部は−５℃以
下である。図また、図１７の（ｂ）において、等温線は
減肉部に対応した範囲で略矩形状に現れ、健全部が＋５
℃以上であるのに対し、減肉部は−５℃以下である。

【００６７】（ＦＥＭ解析２）図１８は、本発明の実施
の形態６に係る管の肉厚測定装置における赤外線カメラ
の測定結果を説明するためのＦＥＭ解析モデルの昇温曲
線であって、縦軸は管の内面温度、横軸は加熱開始（加
熱停止）からの経過時間である。該ＦＥＭ解析は、非定
常熱伝導解析により冷却停止時の前記鋼管Ａの内面温度
を求め、次に経時的な温度の推移を解析したものであ
る。

【００６８】図１８において、健全部の内面温度は白丸
で、減肉部の内面温度を黒丸で示して。すなわち、０．
５秒間冷却された時点において、健全部および減肉部は
何れも−６０℃に冷却され、両者の内面温度に差が見ら
れない。すなわち、冷却が肉厚方向で内面（内表面、す
なわち内面側の表面）に近い範囲に限定され且つ冷却時
間が短いためである。しかしながら、冷却を停止した後
は、両者に差が生じ、減肉部（黒丸）は健全部（白丸）
に較べて内面温度が低くなっている。すなわち、冷却終
了後４．５秒（冷却開始から５秒）が経過した後で、減
肉部は略−７℃、健全部は略１５℃を呈し、前記実施例
３の鋼管Ａの測温結果（図１７）に同じである。

【００６９】これより、たとえば、減肉率５０％を減肉
の有無（処置の要否）を判断する場合、冷却終了後４．
５秒（冷却開始から５秒）が経過した後の内面温度につ
いて、０℃を閾値と規定し、測定した内面温度に該閾値
以下の部分が存在すれば、該部分は減肉していると判断
することができる。さらに、所定の管サイズについて、
あるいは所定の減肉率について、同様のＦＥＭ解析を実
施して、それぞれの該閾値を設定しておけば、減肉の有
無（処置の要否）を判断することが可能になる。

【００７０】図１９は、前記ＦＥＭ解析２の昇温曲線よ
り求めた減肉部と健全部との間の内面温度の差と冷却時
間との関係を示している。図１９より、該内面温度の差
は、冷却開始（冷却停止）から略３秒の間は略単純に増
大し、その後除々にその増大の割合が減少して、略７秒
を経過した後は減少している。したがって、たとえば、
冷却開始（冷却停止）から５秒（冷却開始から４．５
秒）において内面温度の差について、１０℃を閾値と規
定し、測定した内面温度の差に該閾値以上の部分が存在
すれば、該部分は減肉していると判断することができ
る。

【００７１】さらに、所定の管サイズについて、あるい
は所定の減肉率について、同様のＦＥＭ解析を実施し
て、それぞれの該閾値を設定しておけば、減肉の有無
（処置の要否）を判断することが可能になる。かかる内
面温度の差によって判断する場合は、管の敷設状況によ
って冷却前の管の温度が変動する場合、すなわち、冷却
終了時点における到達温度に差が生じる場合に好適であ
る。

【００７２】なお、本発明は、冷却−測温式の管の肉厚
測定装置に限定するものではなく、前記測温−加熱−測
温式管の肉厚測定装置、あるいは加熱−測温−測温式管
の肉厚測定装置における、加熱を冷却に置き換えること
（すなわち、前記測温−冷却−測温式、あるいは冷却−
測温−測温式）が可能であって、当該置き換えをした場
合でも同様の作用・効果を奏することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、管内面の
温度を測定することにより管の肉厚を測定するため以下
のような効果がある。 １）肉厚測定装置と管との間で磁気吸引がないから、肉
厚測定装置の管内移動が容易になり、移動機構が簡素で
軽量になる。 ２）管内面の温度を非接触により測定するから、管の全
円周について管軸方向に連続した測定が容易になる。 ３）測温結果を解析することにより、設置状態において
温度差がある場合であっても、管の肉厚を測定すること
ができる。 ４）走行台車を連結したり加熱手段または測温手段を選
択したりすることにより、管の設置状況に応じた肉厚測
定装置を適宜形成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る管の肉厚測定装置
の構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る管の肉厚測定装置
の構成を示す正面図である

【図３】本発明の実施の形態１に係る管の肉厚測定装置
における実施例１であって、（ａ）はリング状の減肉部
を有する鋼管の一部断面の斜視図、（ｂ）はリング状の
減肉部を有する鋼管における測温結果を示す図、（ｃ）
は円弧状の減肉部を有する鋼管の一部断面の斜視図、
（ｄ）は円弧状の減肉部を有する鋼管における測温結果
を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る管の肉厚測定装置
における実施例２であって、（ａ）は廃却された鋼管に
おける測温結果を示す図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞ
れ該鋼管の断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係る管の肉厚測定装置
における赤外線カメラの測定結果を説明するためのＦＥ
Ｍ解析モデルの降温曲線を示すグラフである。

【図６】図５に示すＦＥＭ解析１の降温曲線より求めた
減肉部と健全部との間の内面温度の差と冷却時間との関
係を示すグラフである。

【図７】本発明の実施の形態２に係る管の肉厚測定装置
の構成を示す縦断面図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係る管の肉厚測定装置
の構成を示す縦断面図である。

【図９】本発明の実施の形態３に係る管の肉厚測定装置
の構成を示す縦断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における輻射光加熱手段を示すものであって、（ａ）
は縦断面図、（ｂ）は正面図である。

【図１１】本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における温風または熱風加熱手段を示すものであっ
て、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図である。

【図１２】本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における金属粉の酸化反応利用した加熱手段を示すも
のであって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図であ
る。

【図１３】本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における全方位ミラー設置赤外線カメラを示す側面図
である。

【図１４】本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における回転ミラー設置赤外線カメラを示す側面図で
ある。

【図１５】本発明の実施の形態４に係る管の肉厚測定装
置における回転ミラー設置赤外線放射温度計を示す側面
図である。

【図１６】本発明の実施の形態６に係る管の肉厚測定装
置の構成を示す縦断面図である。

【図１７】本発明の実施の形態６に係る管の肉厚測定装
置における実施例３であって、それぞれ（ａ）は前記鋼
管Ａにおける測温結果を示す図、（ｂ）は前記鋼管Ｂに
おける測温結果を示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態６に係る管の肉厚測定装
置における赤外線カメラの測定結果を説明するためのＦ
ＥＭ解析モデルの昇温曲線のグラフである。

【図１９】図１８に示すＦＥＭ解析２の昇温曲線より求
めた減肉部と健全部との間の内面温度の差と冷却時間と
の関係を示すグラフである。

【図２０】図５に示すＦＥＭ解析１の降温曲線より求め
た減肉部の温度勾配と健全部の温度勾配の差の関係（冷
却時間に対する）を示すグラフである。

【図２１】従来の管の肉厚測定装置を示す断面図であ
る。

【図２２】従来の管の肉厚測定装置における受信リング
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 管の肉厚測定装置 １０ 走行台車 ２０ 支承部 ２１ 支承アーム ２２ サスペンション ２３ 走行車輪 ２４ 従動側プーリ ２５ 走行駆動モータ ２６ 駆動側プーリ ２７ 走行ベルト ３０ 加熱部 ３１ 高周波電磁誘導コイル ３２ 設置アーム ３３ 高周波電流を変圧する変圧器 ４０ 測温部 ４１ 赤外線カメラ ４２ 広角レンズ ５０ ケーブル １００ 管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA47 BB40 CC02 DD15 DD27 GG04 GG06 GG07 GG16 HH30 JJ04 KK01 NN00 NN16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内を管軸方向に走行する走行台車と、 該走行台車の走行方向前方側に設置された前記管の内壁
   を加熱する内壁加熱手段と、 該走行台車の走行方向後方側に設置された前記管の内壁
   の温度を測定する第１の内壁温度測定手段と、 該第１の内壁温度測定手段の測定結果に基づいて前記管
   の肉厚を演算する演算手段とを有することを特徴とする
   管の肉厚測定装置。
2. 【請求項２】 前記内壁加熱手段より前記走行台車の走
   行方向前方側に、前記管の内壁の温度を測定する第２の
   内壁温度測定手段を設置することを特徴とする請求項１
   記載の管の肉厚測定装置。
3. 【請求項３】 前記内壁加熱手段と前記第１の内壁温度
   測定手段との間に、前記管の内壁の温度を測定する第３
   の内壁温度測定手段を設置することを特徴とする請求項
   １記載の管の肉厚測定装置。
4. 【請求項４】 前記内壁加熱手段が、高周波誘導加熱手
   段、輻射光加熱手段、温風または熱風加熱手段の何れか
   であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載
   の管の肉厚測定装置。
5. 【請求項５】 前記輻射光加熱手段、温風または熱風加
   熱手段が、低中周波電流の電気抵抗、化石燃料の燃焼反
   応または金属粉の酸化反応の何れかによる発熱または発
   光を利用することを特徴とする請求項４記載の管の肉厚
   測定装置。
6. 【請求項６】 第１の内壁温度測定手段、第２の内壁温
   度測定手段または第３の内壁温度測定手段の何れかが、
   赤外線放射温度計または赤外線画像計測装置であること
   を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の管の肉厚
   測定装置。
7. 【請求項７】 第１の内壁温度測定手段、第２の内壁温
   度測定手段または第３の内壁温度測定手段の何れかが、
   広角レンズ、全方位ミラーまたは回転ミラーを有するこ
   とを特徴とする請求項６記載の管の肉厚測定装置。
8. 【請求項８】 前記走行台車に設置された３個以上の走
   行車輪が、それぞれ放射方向に進退自在な支持アームに
   設置され、該走行台車の断面中心が、前記管の管軸に一
   致することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載
   の管の肉厚測定装置。
9. 【請求項９】 前記加熱手段に代えて、前記走行台車の
   走行方向前方側に前記管の内壁を冷却する内壁冷却手段
   を設置したこととを特徴とする請求項１乃至８の何れか
   に記載の管の肉厚測定装置。
10. 【請求項１０】 前記内壁冷却手段が、冷風の噴出手段
    または冷媒の噴霧手段の一方または両方であることを特
    徴とする請求項９記載の管の肉厚測定装置。