JP2005315638A

JP2005315638A - パイプラインの圧力試験方法

Info

Publication number: JP2005315638A
Application number: JP2004131557A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Horikawa; 浩之堀川; Takuo Sato; 卓雄佐藤; Akiho Kamiura; 秋帆神浦
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】水等の非圧縮性流体を使用するパイプラインの圧力試験において、パイプライン内に非圧縮性流体を注入する際に従来以上に残留空気量を低限可能なパイプラインの圧力試験方法を提供すること。
【解決手段】パイプライン内を上流側から下流側に走行するピグによりパイプラインに非圧縮性流体を注入して行うパイプラインの圧力試験方法であって、パイプライン内のピグ下流側圧力を測定し、ピグのパイプライン内における位置を特定して、該位置に応じて下流側圧力を調整することでピグの走行速度を制御することを特徴とするパイプラインの圧力試験方法を用いる。またはパイプライン内のピグ上流側圧力とピグ下流側圧力とを測定し、ピグのパイプライン内における位置を特定して、該位置に応じて下流側圧力と上流側圧力とを調整することでピグの走行速度を制御することを特徴とするパイプラインの圧力試験方法を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプラインの変形、漏洩を検知するためのパイプラインの圧力試験方法に関する。

石油類、化学製品類等を輸送するパイプラインでは、建設されて使用される前に有害な変形や漏洩が生じないことを確認するための使用前検査として、通常は圧力試験が実施される。パイプラインのように長大な構造物に内圧をかけて、全ての部分の変形や漏洩を目視で確認して検査することは困難であり、特にパイプラインが埋設されている場合は目視確認は不可能である。したがって、パイプライン内に圧力をかけてパイプライン内の圧力の変化を測定することで変形や漏洩の有無を確認する圧力試験（耐圧試験）が実施されている。一般的には、圧力試験においてパイプラインの設計圧力の１．５倍の圧力をかけた場合でも有害な変形および漏洩がないことが必要であるとされている。

パイプラインに圧力をかける場合には、水を用いることが一般的である。水は非圧縮性流体であるため、空気等を用いる場合に比べて加圧の際の使用量が少なく、また、どこかで漏れたり変形が生じた場合すぐに圧力の低下として現れ、さらに、パイプラインが万一破壊した場合でも周辺への影響が少ないからである。空気（または窒素等）で同様に圧力試験を行う場合は、パイプラインの加圧に大量の空気が必要であり、圧力の伝播が遅いため圧力が安定するのに時間がかかり、試験時間が長くなる。また、漏洩があっても、全空気量に対する漏れ量の比率が小さいため、圧力に反映されにくく試験精度が低下する。さらに、加圧された空気は、水と比べて膨大なエネルギーを蓄えているので、万一パイプラインが破壊すると、大災害になり得るという問題がある。

しかし、水を用いて圧力試験を行う場合、水をパイプライン内に完全に充填させるのが困難であるという問題がある。パイプラインは長大であり、場所により高低差を有する。また、曲がりや上り下り、分岐等も存在するため、空気溜まりの発生が避けらず、水注入後でもパイプライン内にある程度の空気が残留する。加圧時に圧縮されて体積を減じている残留空気は、漏洩によりパイプライン内の水量が減る、あるいはパイプラインの塑性変形により全体の容積が増加した場合に、膨張して圧力の変動を抑制する方向に作用する。圧力の変動を抑制する作用は、残留している空気が多いほど顕著であり、残留空気量によっては試験時間内に変形や漏洩を検知できず、正確な圧力試験の実施が困難となる場合がある。

したがって、このようなパイプラインの圧力試験においては、パイプライン内に水を充填する際に、できるだけ空気が残らないようにすることが重要である。このために、例えば、通常空気が溜まるような上に凸となるパイプライン部分に空気抜き穴を設ける方法が知られている。

また、圧力試験を行う場合には、パイプライン内の空気と水を置換するために、ピグやスクレーパなどを使用する。ピグは変形してパイプライン内に密着しながら進行して、パイプライン内の空気と水とを置換する栓のような装置である。ピグを用いて空気を水に置換する際に、パイプライン内に空気が残留する原因として、パイプライン内でピグが加速した際に、ピグの後方が負圧となり、水に溶けていた空気が気化することがあげられる。したがって、ピグはパイプライン内を一定の速度で進行することが望ましい。パイプライン内の圧力を制御することでピグの走行速度を一定に保つ技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１６５９１７号公報

パイプライン内の残留空気を低減させるためにパイプラインに空気抜き穴を設ける方法は効果的であるが、空気が溜まるような部分すべてに空気抜き穴を設けることは困難であり、この方法だけで残留空気を一定値以下とすることは難しい。また、特許文献１の方法を用いれば、パイプライン内の圧力を検出して流量を制御することでピグの走行速度を一定の範囲内とすることは可能であると考えられるが、下流または上流圧力の上昇や低下を確認してから、その流量を調節するため、ピグが加速し始めてから、その速度を抑制するために下流側のバルブを閉じたとしても、パイプラインが長大になると、ピグ前方の圧力が上昇し、速度を抑制する方向に働くまでのしばらくの間、ピグは高速で移動しつづけることになる。したがって、ピグの加速を検知してから流量を制御しても水に溶けていた空気が気化することを防止することは困難である。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、水等の非圧縮性流体を使用するパイプラインの圧力試験において、パイプライン内に非圧縮性流体を注入する際に従来以上に残留空気量を低限可能なパイプラインの圧力試験方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）パイプライン内を上流側から下流側に走行するピグにより前記パイプラインに非圧縮性流体を注入して行うパイプラインの圧力試験方法であって、パイプライン内の前記ピグ下流側圧力を測定し、前記ピグのパイプライン内における位置を特定して、該位置に応じて前記下流側圧力を調整することで前記ピグの走行速度を制御することを特徴とするパイプラインの圧力試験方法。
（２）パイプライン内を上流側から下流側に走行するピグにより前記パイプラインに非圧縮性流体を注入して行うパイプラインの圧力試験方法であって、パイプライン内の前記ピグ上流側圧力と前記ピグ下流側圧力とを測定し、前記ピグのパイプライン内における位置を特定して、該位置に応じて前記下流側圧力と前記上流側圧力とを調整することで前記ピグの走行速度を制御することを特徴とするパイプラインの圧力試験方法。
（３）パイプラインへ非圧縮性流体を注入後、前記パイプライン内の非圧縮性流体を加圧することを特徴とする（１）または（２）に記載のパイプラインの圧力試験方法。
（４）非圧縮性流体が水であることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のパイプラインの圧力試験方法。

本発明によれば、水等の非圧縮性流体を使用するパイプラインの圧力試験において、残留空気量を低減させることが可能であり、精度良くパイプラインの変形や漏洩を検知できる。

水等の非圧縮性流体を注入してパイプラインを加圧し、加圧後のパイプライン内の圧力変動を所定期間監視するパイプラインの圧力試験を行う際には、ピグを用いてパイプライン内の空気を非圧縮性流体に置換する。ピグを用いて空気を非圧縮性流体に置換する際に、パイプライン内に空気が残留する大きな原因は、本発明者らが検討したところ、パイプラインの下り区間で後方の水の自重によってピグが押されて加速し、それによりピグの後方が負圧となり、水に溶けていた空気が気化することによるものである。したがって、パイプラインの下り区間であっても、ピグを一定の速度で進行させることができれば、残留空気量を低減させることが可能である。従来技術のように、下流または上流圧力の上昇や低下を確認してから、その流量を調節する方法では、ピグが加速し始めてから、その速度を抑制するために下流側のバルブを閉じたとしても、パイプラインが長大になると、ピグ前方の圧力が上昇し、速度を抑制する方向に働くまでのしばらくの間、ピグは高速で移動しつづけることになる。下り区間部分でピグ後方の水がピグを下向きに押すことで、ピグの速度が速くなりピグの後方が負圧になるために、水に溶けていた空気が気化するという問題は、ピグの加速を検知してから流量を制御することで解決することは困難である。そこで本発明では、パイプライン内を上流側から下流側に走行するピグにより前記パイプラインに非圧縮性流体を注入して行うパイプラインの圧力試験方法を行う際に、パイプライン内のピグ下流側圧力を測定し、ピグのパイプライン内における位置を特定して、その位置の傾斜状態に応じて下流側圧力を調整することで前記ピグの走行速度を制御する。または、パイプライン内のピグ上流側圧力とピグ下流側圧力とを測定し、ピグのパイプライン内における位置を特定して、ピグの位置の傾斜状態に応じて下流側圧力と上流側圧力とを調整することでピグの走行速度を制御する。ピグがパイプラインの下り部分を走行する際には、例えばピグ下流側の排気量を減少させて、パイプライン内のピグ下流側の空気圧（背圧）を増加させて、下り区間を走行中にピグの後方が負圧にならないように、ピグの走行速度がほぼ一定になるように下流側の圧力を保持するように制御する。下り区間を通過した後は注入する非圧縮性流体圧力、排気圧力を下り区間走行前の通常の状態に戻す。

ピグのパイプライン内における位置を特定するには、ピグの走行位置検出装置等を用いて実際の位置を測定するか、またはパイプライン内に注入した非圧縮性流体の量から計算して推定することができる。ピグの走行位置検出は、ピグに取り付けた発信機からの信号を外部で受信する（ロケータ）方法や、ピグがパイプラインの溶接線を通過する時の音を検知して距離を推定する（トラッキング）方法等を用いることができる。

以上のようにピグの走行速度を制御することで、パイプライン内をほぼ非圧縮性流体で満たすことが可能である。

さらにパイプライン内の残留空気を低減させるためには、パイプラインへ非圧縮性流体を注入完了後、前記パイプライン内の非圧縮性流体を加圧することが望ましい。加圧後には圧力の変動が収束するまで静定時間を設けることが望ましい。数ＭＰａ程度に加圧することで、残っている微量の空気を非圧縮性流体中に溶け込ませることで除去することができる。

また、上記の方法を実施するのと同時に、パイプラインの少なくとも一部からバルブを介して残留空気をパイプライン外に排出することが望ましい。通常空気が溜まることが予測される、上に凸となるパイプライン部分等に設けた空気抜き穴等を介して残留空気を除去する方法を本発明方法に併用することは非常に効果的である。また、ピグの付帯装置であるランチャやレシーバー、または仮設配管等のノズル部分のバルブから残留空気を除去することも好ましい。ランチャ、レシーバー、仮設配管等のノズル部分のバルブを垂直上向きから４５度以内の、上向きの角度に設置することで、キャビティ内の空気を除去することができる。

非圧縮性流体としては、環境面の問題が少なく、比較的安価で調達が容易であるため、水を用いることが望ましい。水の他に油やアルコール類等を用いることも可能である。

図１を用いて本発明方法を説明する。図１は、本発明の一実施形態を説明する概略図である。図1において、紙面に向かって左側から右側に向かってパイプライン１内をピグ２が走行することで、パイプライン１内の空気を水に置換する場合について説明する。紙面に向かってピグ２の左側が上流側であり、右側が下流側に相当する。上流側のタンク３よりポンプ４を用いて水をパイプライン１内に注水する。この時の圧力と流量とを圧力計と流量計を用いて測定することで、注水された水の量を算出して、ピグのパイプライン１内での位置を特定する。パイプライン１の高低差は通常既知であり（不明な場合はあらかじめ測定しておくものとする）、パイプライン内の位置とパイプラインの勾配との関係をデータとして保有していれば、特定されたピグ２の位置に応じて、ピグ２下流側の圧力を制御することで、下りの傾斜を有する部分にピグ２が到達した場合には、ピグ２下流側の空気圧を背圧制御弁７により調整して、ピグ２が加速するのを防止して、ピグ２の走行速度をほぼ一定状態に維持することができる。

パイプラインの漏洩を検知する圧力試験を行った。パイプラインは直径６１０．０ｍｍの溶接鋼管によるもので、全長約２０ｋｍであり、最大約６０ｍの高低差を有していた。パイプラインの最高使用圧力は７ＭＰａであり、パイプラインの使用開始に当たり、７ＭＰａの１．５倍の圧力（１０．５ＭＰａ）で水による試験を行った。

パイプラインへの注水は、１Ｍｐａ程度の圧力に対して充分な強度を有し、鋼管内面の縦シーム部に対するフィット性の良いハードベアコートピグを用いて行った。注水・排水時には、ピグが下り勾配を有する部分を走行する際にピグの下流側の空気を加圧して、背圧コントロールを行い、パイプライン内の水が負圧になるのを防止した。特にループ配管部分では、ピグの落下を防止しつつ空気の巻き込みを防止することで、背圧のコントロールが有効であった。ランチャー、レシーバー手前に縦向きに配置した６００Ａボールバルブを用いて、キャビティー内の空気を排出し、キャビティー内の空気がパイプライン側に入ることを防止した。水を注入後、パイプライン内を５ＭＰａで加圧して、静定期間を置いた後、圧力試験を行った。

昇圧時の加圧水量計測から算出した残留空気量は、加圧法で約３３リットルであり、残留空気の含有率としては０．００１％以下であった。したがって、残留空気率は十分小さく、２０分の保持時間で検出精度は十分であった。

残留空気量を非常に少なくして注水できたので、非常に長いパイプラインについても圧力試験を高精度で行うことができた。

本発明の一実施形態を説明する概略図。

符号の説明

１パイプライン
２ピグ
３タンク（水源）
４ポンプ
５圧力計
６流量計
７背圧制御弁

Claims

パイプライン内を上流側から下流側に走行するピグにより前記パイプラインに非圧縮性流体を注入して行うパイプラインの圧力試験方法であって、パイプライン内の前記ピグ下流側圧力を測定し、前記ピグのパイプライン内における位置を特定して、該位置に応じて前記下流側圧力を調整することで前記ピグの走行速度を制御することを特徴とするパイプラインの圧力試験方法。
パイプライン内を上流側から下流側に走行するピグにより前記パイプラインに非圧縮性流体を注入して行うパイプラインの圧力試験方法であって、パイプライン内の前記ピグ上流側圧力と前記ピグ下流側圧力とを測定し、前記ピグのパイプライン内における位置を特定して、該位置に応じて前記下流側圧力と前記上流側圧力とを調整することで前記ピグの走行速度を制御することを特徴とするパイプラインの圧力試験方法。
パイプラインへ非圧縮性流体を注入後、前記パイプライン内の非圧縮性流体を加圧することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパイプラインの圧力試験方法。
非圧縮性流体が水であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパイプラインの圧力試験方法。