JP2005274168A - 腐食検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】埋設配管のような外面から計測作業が不可能な配管においても、腐食が生じている位置と腐食状況を効率よく検査する。
【解決手段】４組の探触子ユニット１４〜１７の送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信用超音波探触子１４ｂ〜１７ｂを、検査範囲が一部で重なる位置に配置し、各探触子ユニット１４〜１７で送信超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信超音波探触子１４ｂ〜１７ｂの間の超音波が伝播した範囲で腐食を検出し、超音波探触子を管１の円周方向に走査することなしに管１の円周方向全体を検査して検査能率を向上させる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、各種配管全面の腐食や傷等を検出する腐食検出方法、特に腐食検出効率の向上に関するものである。

各種配管の安全な稼動を確保するため、配管の腐食状況を調査して保守を行ったり、寿命を診断することが必要である。この配管の腐食状態などを検査する方法としては、一般的には検査ピグを使用したり、テレビカメラや超音波板厚計あるいは超音波センサを自走ロボットに搭載して管内に挿入する方法がある。検査ピグは検査能力、効率ともに優れているが、施工のための付帯工事などが必要になる他、例えば配管にＬ字状の屈曲がある等の配管条件によっては適用できない場合もある。一方、自走ロボットに搭載したテレビカメラで管内面を撮影して腐食の発生状況や腐食の大きさを測定する方法は、管内面の状況しか調べることができず、外面の腐食状況を検出することは困難である。また、自走ロボットに搭載した超音波板厚計で局部的に板厚を計測する方法は、外面の腐食状況も精度良く検出できるが、長い配管延長を検査するために多くの時間を要する。

超音波センサにより腐食状態を検査する方法は、例えば特許文献１に示すように、超音波探触子の接触側表面にシリコンゴム等で形成した軟質弾性材を固定しておく。この超音波探触子と、超音波探触子を管径方向に沿って往復移動する駆動部とを配管内に挿入し、腐食状況を検査するときは、駆動部により超音波探触子を管内面方向に移動して軟質弾性材を管内面に密着させ、軟質弾性材を超音波伝播媒質として使用し、超音波探触子から管内面と垂直方向に超音波を出射し、その反射波を超音波探触子で受信して、反射エコーの受信時間の測定結果や多重反射信号群のパワースペクトル分布の測定結果に基づいて管の欠陥部を検査する。また、別の場所を検査するときは、駆動部により超音波探触子を管内面と反対側に移動して軟質弾性材を管内面から離し、超音波探触子と駆動部を所定の場所に移動する。このようにして超音波探触子の接触面と管内面の間に超音波伝播液を注入することなく配管の腐食状況を検査するようにしている。

また、特許文献２に示された超音波探傷方法は、送信側探触子と受信側探触子を有する超音波探触子を管の外周面に沿って配置し、送信側探触子から管の周方向に超音波ビームを出射して一周させ、この超音波ビームを受信側探触子で受信し、受信した超音波ビームに基づき腐食量を演算するようにしている。この方法は管の任意の外周面の一部に超音波探触子を設置して検査することができ、管の周方向における一部分が他の構造物で隠蔽されている場所の検査を行うことができる。また、超音波探触子を管軸方向に移動しながら順次検査を行うことにより比較的広範囲を効率よく検査することができる。
特開２００３−２７０２１６号公報 特開平１０−２７４６４２号公報

特許文献１に示された検査方法は、超音波を管内面に対して垂直に入射しているため、一度の計測で検査可能な範囲は狭く、広い面積を検査するには効率が悪いという短所がある。

また、特許文献２に示された検査方法は、管の外周面から超音波を送受信するため、埋設配管のように外面から作業をすることができない場合は適用できない。さらに、送信側探触子と受信側探触子が一対になった超音波探触子を使用しているため、超音波の拡散が不十分な範囲が生じる。また、透過法を用いるため、腐食が生じている円周方向の位置を特定することができないという短所もある。

この発明は、このような短所を改善し、埋設配管のような外面から計測作業が不可能な配管においても、腐食が生じている位置と腐食状況を効率よく検査することができる腐食検出方法を提供することを目的とするものである。

この発明の腐食検出方法は、探触子ユニットの送信用超音波探触子と受信用超音波探触子を検査する管の内面に沿って所定距離だけ隔てて配置し、送信用超音波探触子から超音波を管の内面に所定の入射角で入射して管の円周方向に送信し、送信した超音波を受信用超音波探触子で受信し、送信超音波探触子と受信超音波探触子の間の超音波が伝播した範囲の腐食を検出する腐食検査方法であって、複数の探触子ユニットの送信用超音波探触子を、管の内面を分割する位置に配置し、各探触子ユニットの受信用超音波探触子を、隣接する探触子ユニットとの検査範囲が一部で重なる位置に配置し、各探触子ユニットで送信超音波探触子と受信超音波探触子の間の超音波が伝播した範囲の腐食を検出して、管の円周方向全体の腐食を検出することを特徴とする。

前記複数の探触子ユニットの送信用超音波探触子と受信用超音波探触子の配置を維持した状態で各探触子ユニットを管軸方向に移動して連続的に腐食を検出する。

また、前記各探触子ユニット毎の欠陥検出信号と、各探触子ユニットの検査範囲とから腐食が発生している円周方向の位置を特定する。

さらに、前記各探触子ユニットの送信用超音波探触子から管の内面に入射する超音波の入射角と周波数は、検査する管の管径と板厚及び材料の固有音速から選択すると良い。

この発明は、複数の探触子ユニットの送信用超音波探触子と受信用超音波探触子を、検査範囲が一部で重なる位置に配置し、各探触子ユニットで送信超音波探触子と受信超音波探触子の間の超音波が伝播した範囲の腐食を検出することにより、超音波探触子を管の円周方向に走査することなしに管の円周方向全体を検査することができ、検査能率を向上することができる。

また、超音波探触子を管の円周方向に走査する必要がないから、各探触子ユニットを管軸方向に移動して連続的に腐食を検出することができ、長い管の腐食状況を短時間で効率良く検査することができる。

さらに、複数の探触子ユニットの送信用超音波探触子と受信用超音波探触子を、検査範囲が一部で重なる位置に配置するから、超音波探触子近傍の検出精度が低下する範囲をお互いに補完することができ、管の腐食状況を精度良く検出することができる。

また、各探触子ユニット毎の欠陥検出信号と、各探触子ユニットの検査範囲とから腐食が発生している円周方向の位置を特定するから、腐食が発生している位置を精度良く特定することができる。

さらに、各探触子ユニットの送信用超音波探触子から管の内面に入射する超音波の入射角と周波数は、検査する管の管径と板厚及び材料の固有音速から選択することにより、超音波を管の板厚方向に広げて伝播させることができる。

図１はこの発明の腐食検査装置の配置図である。図に示すように、腐食検査装置は、管１の内面を走行する駆動台車２と、駆動台車２に連結されたセンサ台車３と、センサ台車３に連結され、計測装置や制御装置を搭載した補助台車４を有する。補助台車４には巻取機５に巻かれたケーブルと信号線等の複合ケーブル６が連結され、巻取機５に巻き取られた信号線にデータ処理装置７が接続されている。データ処理装置７は腐食検査装置全体の制御や計測したデータの処理を行う。

センサ台車３は、図２（ａ）の側面図と（ｂ）の正面図に示すように、センサ部８と、センサ部８の前後に設けられ、エアシリンダ９とクランク機構１０を有する調芯機構１１と、調芯機構１１のクランク機構１０に取付けられた３組のガイドローラ１２を有する。

センサ部８は、前後の調芯機構１１のエアシリンダ９の中心部に取付けられたセンサ保持部１３と、図３の配置図に示すように、センサ保持部１３の外周部に設けられた複数組、例えば４組の探触子ユニット１４，１５，１６，１７を有する。各探触子ユニット１４〜１７はそれぞれタイヤ型の送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信用超音波探触子１４ｂ〜１７ｂを有し、送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信用超音波探触子１４ｂ〜１７ｂは、それぞれセンサ保持部１３の外周面に固定されたセンサ押付用エアシリンダ１８により前後退するフレーム１９で保持されている。

送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａはセンサ保持部１３の外周部を互いに４等分する位置、すなわち角度が９０度異なる位置にそれぞれ配置され、受信用超音波探触子１４ｂは送信用超音波探触子１５ａと送信用超音波探触子１６ａの間に配置され、受信用超音波探触子１５ｂは送信用超音波探触子１６ａと送信用超音波探触子１７ａの間に配置され、受信用超音波探触子１６ｂは送信用超音波探触子１７ａと送信用超音波探触子１４ａの間に配置され、受信用超音波探触子１７ｂは送信用超音波探触子１４ａと送信用超音波探触子１５ａの間に配置されている。

この腐食検査装置で管１の腐食状況を検査するとき、検査者はデータ処理装置７の入力手段を操作して駆動台車２によりセンサ台車３と補助台車４を管１内に走行させながら、センサ押付用エアシリンダ１８により送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信用超音波探触子１４ｂ〜１７ｂを管１の内面側に前進させて、送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信用超音波探触子１４ｂ〜１７ｂのタイヤを管１の内面に密着させる。この状態で送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａと受信用超音波探触子１４ｂ〜１７ｂを管軸方向に転動させながら、図４に示すように、送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａから超音波２１を管１の板厚方向に対して所定の入射角で送信する。この送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａで管１に送信する超音波２１は、検査する管１の管径や板厚、材料の固有音速などから板厚全体に適度に拡散するように、また、必要に応じてガイド波を発生できるようにして、配管条件や検査要件に応じて超音波を入射する角度や超音波の周波数などを選択する。

このように各探触子ユニット１４〜１７の送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａから管１の内面に入射する超音波の入射角と周波数は、管１の管径と板厚及び材料の固有音速から選択することにより、超音波を管１の板厚方向に広げて伝播させることができる。

管１に送信した超音波２１は、管１の外面と内面で反射を繰り返して管１の円周方向に伝播する。そして送信用超音波探触子１４ａから送信された超音波２１を受信用超音波探触子１４ｂで受信し、第１の探触子ユニット１４の検査範囲は送信用超音波探触子１４ａと受信用超音波探触子１４ｂの間の範囲になる。また、送信用超音波探触子１５ａから送信された超音波を受信用超音波探触子１５ｂで受信し、第２の探触子ユニット１５の検査範囲は送信用超音波探触子１５ａと受信用超音波探触子１５ｂの間の範囲になる。さらに、送信用超音波探触子１６ａから送信された超音波を受信用超音波探触子１６ｂで受信し、第３の探触子ユニット１６の検査範囲は送信用超音波探触子１６ａと受信用超音波探触子１６ｂの間の範囲になり、送信用超音波探触子１７ａから送信された超音波を受信用超音波探触子１７ｂで受信し、第４の探触子ユニット１７の検査範囲は送信用超音波探触子１７ａと受信用超音波探触子１７ｂの間の範囲になる。

したがって第１の探触子ユニット１４の検査範囲と第２の探触子ユニット１５の検査範囲が一部重なり、第２の探触子ユニット１５の検査範囲と第３の探触子ユニット１６の検査範囲が一部重なり、第３の探触子ユニット１６の検査範囲と第４の探触子ユニット１７の検査範囲が一部重なり、第４の探触子ユニット１７の検査範囲と第１の探触子ユニット１４の検査範囲が一部重なる。このように第１の探触子ユニット１４〜第４の探触子ユニット１７の検査範囲がそれぞれ一部で重なるから、第１の探触子ユニット１４〜第４の探触子ユニット１７で計測したデータにより腐食の有無と腐食の円周方向位置を特定することができる。例えば第１の探触子ユニット１４と第２の探触子ユニット１５で計測したデータで腐食を検出した場合、その腐食の位置は第２の探触子ユニット１５の送信用超音波探触子１５ａと第１の探触子ユニット１４の受信用超音波探触子１４ｂが配置された円周部分となり、第１の探触子ユニット１４で計測したデータだけで腐食を検出した場合、その腐食の位置は第４の探触子ユニット１７の受信用超音波探触子１７ｂと第２の探触子ユニット１５の送信用超音波探触子１５ａが配置された円周部分になる。

また、第１の探触子ユニット１４〜第４の探触子ユニット１７の検査範囲がそれぞれ一部で重なるから、送信用超音波探触子１４ａ〜１７ａ近傍の検出精度が低下する範囲をお互いに補完することができ、管１の腐食状況を精度良く検出することができるとともに、超音波探触子を周方向に走査する必要がないから、センサ台車３を走行させながら連続して腐食状況を計測することができる。

さらに、超音波探触子を周方向に走査する必要がないから、センサ台車３の構造を単純化することもできる。

前記説明ではセンサ台車３に４組の探触子ユニット１４〜１７を設けた場合について説明したが、一部が互いに重なりある少なくとも２組以上の探触子ユニットをセンサ台車３に設ければ良い。

この発明の腐食検査装置の配置図である。 センサ台車の構成図である。 ４組の送信用超音波探触子と受信用超音波探触子の配置図である。 管内に伝播する超音波を示す模式図である。

符号の説明

１；管、２；駆動台車、３；センサ台車、４；補助台車、５；巻取機、
６；複合ケーブル、７；データ処理装置、８；センサ部、９；エアシリンダ、
１０；クランク機構、１１；調芯機構、１２；ガイドローラ、１３；センサ保持部、
１４，１５，１６，１７；探触子ユニット、
１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ；送信用超音波探触子、
１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ；受信用超音波探触子、
１８；センサ押付用エアシリンダ、１９；フレーム、２１；超音波。

Claims (4)

1. 探触子ユニットの送信用超音波探触子と受信用超音波探触子を検査する管の内面に沿って所定距離だけ隔てて配置し、送信用超音波探触子から超音波を管の内面に所定の入射角で入射して管の円周方向に送信し、送信した超音波を受信用超音波探触子で受信し、送信超音波探触子と受信超音波探触子の間の超音波が伝播した範囲の腐食を検出する腐食検査方法であって、
   複数の探触子ユニットの送信用超音波探触子を、管の内面を分割する位置に配置し、各探触子ユニットの受信用超音波探触子を、隣接する探触子ユニットとの検査範囲が一部で重なる位置に配置し、各探触子ユニットで送信超音波探触子と受信超音波探触子の間の超音波が伝播した範囲の腐食を検出して、管の円周方向全体の腐食を検出することを特徴とする腐食検出方法。
2. 前記複数の探触子ユニットの送信用超音波探触子と受信用超音波探触子の配置を維持した状態で各探触子ユニットを管軸方向に移動して連続的に腐食を検出する請求項１記載の腐食検出方法。
3. 前記各探触子ユニット毎の欠陥検出信号と、各探触子ユニットの検査範囲とから腐食が発生している円周方向の位置を特定する請求項１又は２記載の腐食検出方法。
4. 前記各探触子ユニットの送信用超音波探触子から管の内面に入射する超音波の入射角と周波数は、検査する管の管径と板厚及び材料の固有音速から選択する請求項１乃至３のいずれかに記載の腐食検査方法。
   
   

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