JP2014074600A - 放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送管を検査用孔から挿入して溶接継手部を検査する場合に、検査用孔から離れた位置にある溶接継手部の検査でも、伝送管の送りを容易にすると共に、溶接継手部に対し、最適な位置から放射線を照射可能にする。
【解決手段】伝送管１２を検査用孔ｔからボイラ主管ＢＴの内部に挿入する。伝送管１２の先端部位１２ａに搭載され、伝送管１２の軸線に対し直交する方向を撮影可能な側視カメラ２４で溶接継手部ｗ１の裏波を捉え、繰出しワイヤ１４で先端部位１２ａに繰り出された放射線源２０が放射線を溶接継手部ｗに照射する。先端部位１２ａは軸線方向へ２列に設けられたエアバッグ１５ａ及び１５ｂでボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上に保持できる。伝送管１２の移動時には吸引ポンプ３６でエアバッグ１５ａ、１５ｂを縮径するので、伝送管１２の出し入れが容易になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管の溶接継手部が健全に施工されているか否かを非破壊検査する放射線検査装置に関する。

ボイラプラントで用いられるボイラ主管は、通常２００〜８００ｍｍの直径を有し、両端が閉鎖された大型構造物である。大型であるため、その製造は複数の円筒形部材を長手方向に配置し、互いに溶接して一体に形成している。従って、複数箇所に円周方向の溶接継手部が存在する。この溶接継手部及び熱影響部をボイラ主管の内部から検査する必要がある。この検査には、溶接継手部に放射線を照射し、放射線の透過画像から溶接継手部の良否を判断する非破壊検査方法が用いられている。

この放射線検査方法のひとつは、被検査管に検査用孔を設け、放射線源が取り付けられた伝送管を検査用孔からボイラ主管の内部に挿入し、溶接継手部及び熱影響部に放射線を照射するものである。なお、ボイラ主管に設けられた検査用孔の接続部には、ボイラ主管の熱膨張等により応力集中が発生するので、検査用孔の数はなるべく抑えることが望ましい。そのため、検査用孔から離れた位置にある溶接継手部が存在する。従来、検査用孔から数１０ｃｍ以上離れた位置にある溶接継手部を検査する場合、伝送管に搭載した放射線源を照射可能位置まで送り込むことが困難であった。

特許文献１には、被検査配管の内部を走行し、放射線透過検査を行う自走式Ｘ線照射装置が開示されている。この装置は、被検査管の内径に接するように位置決めされた車輪と、ビデオカメラを有する位置検出手段と、Ｘ線発生器と、位置検出手段及びＸ線発生器を搭載してこれらを被検査管の周方向に回転させる回転機構部とを備えている。

特許文献２は、放射線源を搭載した伝送管を被検査配管の内部に挿入する放射線検査装置が開示されている。この装置は、伝送管を被検査管の開放端から挿入し、伝送管をエアバッグで支持し、ワイヤ先端に付設された放射線源を伝送管の内部を通して伝送管の先端まで繰り出し、テレビカメラで被検査管の内壁を視認する。そして、溶接継手部を視認したとき、放射線源から被検査領域へ向けて放射線を照射するものである。

特開平６−１３０００１号公報 特開昭６３−９６５４３号公報

特許文献１に開示された自走式Ｘ線照射装置は、被検査管の内径に合わせて配置された車輪を有する検査装置を被検査管の開放端から挿入する方式であるので、ボイラ主管のように両端が閉鎖された配管には適用できない。特許文献２に開示された放射線検査装置は、特許文献２に開示されたエアバッグの構成ではでは、検査用孔から伝送管を挿入できない。また、このエアバッグでは、伝送管の軸線が被検査管の中心軸線に一致するように伝送管の姿勢を維持できない。そのため、伝送管の送りが容易でなく、かつテレビカメラの撮影方向が安定しない。従って、溶接継手部を撮影した時の放射線源の位置は、必ずしも放射線の照射に最適な位置とならず、溶接継手部やその熱影響部の鮮明な透過画像を得ることができない場合がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、伝送管を検査用孔から挿入して溶接継手部を検査する場合に、検査用孔から離れた位置にある溶接継手部の検査でも、伝送管の送りを容易にすると共に、溶接継手部に対し、最適な位置から放射線を照射可能にすることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の放射線検査装置は、検査用孔を有する被検査管の溶接継手部を検査する放射線検査装置であって、検査用孔から被検査管の内部に挿入される可撓性の伝送管と、先端に放射線源が取り付けられ、伝送管の内部に挿入されて放射線源を伝送管の先端まで繰り出す繰出しワイヤと、伝送管の先端に設けられ、伝送管の軸線に対し直交する方向を撮影可能に配置された撮像素子と、伝送管の先端部位の周囲に取り付けられ、検査用孔を通過可能なまで縮径し、被検査管の内部では伝送管の半径方向へ拡径して伝送管を被検査管の中心軸線上に保持する伸縮可能なセンタリング部材とを備えている。また、このセンタリング部材は、伝送管の先端部位で伝送管の軸線方向に間隔を置いて少なくとも２箇所に設けられ、センタリング部材間の伝送管は剛性の材質で構成され、かつ直線状に形成されている。

前記構成のセンタリング部材を用いることで、検査用孔への伝送管の出し入れと被検査管内での伝送管の移動が容易になる。そのため、検査用孔から離れた位置にある溶接継手部まで容易に伝送管を送ることができる。また、被検査管内で、常に伝送管の軸線を被検査管の中心軸線上に合わせた状態に保持できるので、撮像素子は常に前面の被検査管内面を撮影できるため、撮像素子で溶接継手部を捉えた時、放射線源は最適な照射位置で放射線を照射できる。そのため、溶接継手部の鮮明な透過画像を得ることができる。さらに、伝送管の半径方向へ伸縮可能なセンタリング部材を備えているので、異なる径の検査用孔及び被検査管に対して適用可能である。

本発明において、センタリング部材が、伝送管の周方向の少なくとも３か所に分散配置されたエアバッグで構成され、各エアバッグは、伝送管の半径方向へ指向された蛇腹状の隔壁を有し、さらにエアバッグに空気を供給する空気供給装置と、エアバッグから空気を吸引する空気吸引装置とを備えているとよい。かかる構成により、エアバッグの縮径時と拡径時の大小差を大きくすることができ、検査用孔の通過や被検査管内の移動が容易になる。また、エアバッグの伸縮方向を伝送管の半径方向へ確実に指向させることができると共に、複数のエアバッグを均等に伸長できるので、伝送管の軸線を被検査管の中心軸線に正確に一致させることができる。

本発明において、センタリング部材が、伝送管の周方向全域に設けられ、伝送管から半径方向に放射状に広がった伸縮自在なワイヤブラシであるとよい。あるいはセンタリング部材が、伝送管から半径方向に放射状に広がった伸縮自在な材質（例えば多孔性のスポンジ材等）で構成されているとよい。これによって、伝送管が検査用孔を容易に通過できると共に、センタリング部材を簡易かつ低コストとすることができる。

本発明によれば、検査用孔から離れた位置にある溶接継手部でも伝送管の送りが容易になり、かつ伝送管の軸線を被検査管の中心軸線上に保持できるので、溶接継手部の鮮明な透過画像を得ることができる。また、両端が閉鎖された被検査管の検査が可能であるので、被検査管の組立時のみならず、据付け後、現地であっても制約を受けずに設備のメンテナンスが実施可能となる。

本発明の第１実施形態に係る放射線検査装置の構成図である。 前記放射線検査装置の伝送管の先端部位を示す斜視図である。 前記放射線検査装置のエアバッグ装置を示す横断面図であり、（Ａ）は縮径時を示し、（Ｂ）は拡径時を示す。 本発明の第２実施形態に係る放射線検査装置のセンタリング部材の斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る放射線検査装置のセンタリング部材の斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る放射線検査装置のセンタリング部材の斜視図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１において、ボイラ主管ＢＴは、通常２００〜８００ｍｍの直径を有し、両端が閉塞された大型構造物である。大型であるため、複数の部材からなり、複数の部材が長手方向に配置され、互いに溶接されて一体に形成される。従って、複数の溶接継手部ｗが存在する。この溶接継手部ｗの裏波をボイラ主管ＢＴの内部から検査する必要があり、そのため、検査用孔ｔが設けられている。検査用孔ｔの溶接継手部ｗ０には、ボイラ主管ＢＴの熱膨張等により応力集中が発生するので、検査用孔ｔの数はなるべく抑えることが望ましい。そのため、検査用孔ｔから離れた位置にある溶接継手部ｗ１が存在することになる。

本実施形態の放射線検査装置１０は、伝送管１２を有し、伝送管１２は検査用孔ｔからボイラ主管ＢＴの内部に挿入される。伝送管１２は、先端部位１２ａを除き、例えば可撓性樹脂等のような可撓性の材質で構成されている。伝送管１２の先端部位１２ａには、伝送管１２の軸線方向に２列にエアバッグ１５ａ及び１５ｂが取り付けられている。エアバッグ１４ｂより前方の伝送管１２ａは、例えば硬質プラスチック等のような剛性の材質で構成され、かつ直線状の形状を維持している。また、伝送管１２はアルミニウム合金で製作されていてもよい。この場合、先端部位１２ａのアルミニウム合金の厚さを厚くして剛性をもたせ、先端部位１２ａ以外はアルミニウム合金を薄くして可撓性を持たせるようにする。

図２に示すように、伝送管１２には、軸線方向に３個の空間ｓ１、ｓ２及びｓ３が形成されている。空間ｓ１には、ボイラ主管ＢＴの外部で伝送管１２の内部に繰出しワイヤ１４が挿入される。繰出しワイヤ１４は、線源ボックス１６を通り、遠隔操作ボックス１８に接続されている。遠隔操作ボックス１８で繰出しワイヤ１４の繰り出し動作及び繰り入れ動作を制御する。

繰出しワイヤ１４の先端には放射線源２０が設けられている。放射線源２０は、ボイラ主管ＢＴの検査時以外は、遠隔操作ボックス１８によって線源ボックス１６に収容され、放射線を外部へ放出しないようにしている。ボイラ主管ＢＴの検査時には、放射線源２０は遠隔操作ボックス１８によって、エアバッグ１５ａより前方の先端部まで繰り出され、検査時にはその位置でボイラ主管ＢＴの内面ｉに向かって放射線が照射される。

図３に示すように、伝送管１２の先端部位１２ａには、側視カメラ２４が設けられている。側視カメラ２４は光ファイバーの束を内蔵した光ファイバーケーブル２２の先端に接続されている。光ファイバーケーブル２２は伝送管１２の内部に形成された空間ｓ２に導設され、ボイラ主管ＢＴの外部で伝送管１２から導出され、制御用パソコン２６に接続されている。側視カメラ２４はその撮像方向が伝送管１２の軸線と直交する方向へ向けられている。そのため、先端部位１２ａがボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上にあって、側視カメラ２４がボイラ主管ＢＴの軸線方向で溶接継手部ｗと同一位置に達したとき、側視カメラ２４は溶接継手部ｗの裏波を撮影できる。制御用パソコン２６のディスプレイ２８には、側視カメラ２４で撮像した画像が表示される。

図２に示すように、エアバッグ１５ａ及び１５ｂは、夫々先端部位１２ａの外周面に、周方向へ等間隔に取り付けられた３個の中空バッグ３０で構成されている。中空バッグ３０は、伝送管１２の半径方向へ指向する蛇腹状であって、かつ鏡餅状に重ねて連結された形状の外周壁３０ａを有している。中空バッグ３０は伝送管１２に設けられた導孔３１を介して空間ｓ３に連通している。ボイラ主管ＢＴの外部で空間ｓ３にエア管３２が接続されている。エア管３２は分岐管３２ａ及び３２ｂに分岐し、分岐管３２ａはエアボンベ３４に接続され、分岐管３２ｂは吸引ポンプ３６に接続されている。分岐管３２ａ及び３２ｂには、夫々開閉弁３８及び４０が設けられている。

かかる構成において、溶接継手部ｗ１の検査時に、伝送管１２は検査用孔ｔからボイラ主管ＢＴの内部に挿入される。この時、中空バッグ３０内の空気は吸引ポンプ３６で抜かれ、中空バッグ３０は折り畳まれた状態となり、検査用孔ｔの内径より縮径された状態となっている。そのため、伝送管１２を検査用孔ｔから容易に挿入できる。ボイラ主管ＢＴの内部で、伝送管１２を移動させる時は、吸引ポンプ３６でエアバッグ１４ａ、１４ｂ内の空気を抜き、エアバッグ１５ａ、１５ｂを縮径させる。伝送管１２を停止させた時は、エアボンベ３４からエアバッグ１５ａ、１５ｂの圧縮空気を供給し、エアバッグ１５ａ、１５ｂを拡径させ、先端部位１２ａの軸線をボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上に保持させる。

検査用孔ｔから離れた溶接継手部ｗ１の検査を行う場合、伝送管１２を溶接継手部ｗ１に近づく方向へ移動させる。ボイラ主管ＢＴの内壁と溶接継手部ｗの裏波の画像は明らかに異なるので、側視カメラ２４で溶接継手部ｗ１の裏波を捉えることは容易である。側視カメラ２４が溶接継手部ｗ１を捉えた時点で、伝送管１２の移動を停止させる。

次に、開閉弁３８を開放し、エアボンベ３４から圧縮空気をエアバッグ１５ａ及び１５ｂに供給し、中空バッグ３０がボイラ主管ＢＴの内面ｉに接するまで拡径させる。中空バッグ３０の最大径はボイラ主管ＢＴの内径より若干大き目に設計するのが望ましい。中空バッグ３０を拡径させることで、中空バッグ３０がボイラ主管ＢＴの内面ｉに接する。３個の中空バッグ３０は均等に拡径するので、先端部位１２ａの軸線がボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏに一致した状態となる。この状態で放射線源２０から溶接継手部ｗ１の全周に亘り放射線が照射される。溶接継手部ｗ１の外周には予め写真感光体４２が被嵌されている。写真感光体４２に移った放射線の透過画像は、信号ライン４４を介して制御用パソコン２６のディスプレイ２８に表示される。

本実施形態によれば、伝送管１２を移動させる時は、吸引ポンプ３６で中空バッグ３０内の空気を抜くので、拡径時と縮径時の半径方向の変化率を大きくできる。従って、検査用孔ｔからの出し入れが容易であると共に、ボイラ主管ＢＴの内部で移動及び停止が自在である。また、エアバッグ１５ａ、１５ｂを構成する中空バッグ３０は、蛇腹状に形成され、拡径したとき鏡餅状となる外周面３０ａを有するので、エアバッグ１５ａ、１５ｂは伝送管１２の周方向で大きくかつ周方向で均等に拡径できる。

また、伝送管１２の先端部位１２ａを２個のエアバッグ１５ａ、１５ｂで支持し、かつ先端部位１２ａが剛性であるので、先端部位１２ａを確実にボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上に保持できる。また、側視カメラ２４は先端部位１２ａの軸線方向に対し直交する方向へ向けられているので、先端部位１２ａの軸線がボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上にある限り、溶接継手部ｗ１が伝送管１２の軸線方向で側視カメラ２４と同一位置に来た時、溶接継手部ｗ１を捉えることができる。従って、放射線源２０は、溶接継手部ｗ及びその熱影響部に対して最適な位置で放射線を照射できるので、これらの鮮明な透過画像を得ることができる。これによって、溶接継手部ｗ及び熱影響部の検査を精度良く行うことができる。

また、検査用孔ｔの内径やボイラ主管ＢＴの内径が異なる寸法であっても同一のエアバッグ１４ａ、１４ｂで検査できる。なお、本実施形態では、光ファイバーを用いた側視カメラ２４を使用しているが、テレビカメラを先端部位１２ａに装着して、溶接継手部ｗ１を撮影するようにしてもよい。

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図４により説明する。本実施形態の放射線検査装置１０Ｂは、先端部位１２ａのセンタリング部材として、センタリング部材４６ａ及び４６ｂを用いている。センタリング部材４６ａ、４６ｂは、伝送管１２の周方向全域に設けられ、円盤状に形成されたワイヤブラシからなり、先端部位１２ａの軸線方向に間隔を置いて２列に取り付けられている。センタリング部材４６ａ、４６ｂを構成するワイヤブラシは、例えば、弾性のあるステンレス鋼又はポリエステルやシリコン等で作られた線材の集合体を用いる。センタリング部材４６ａ、４６ｂの最大外径は、ボイラ主管ＢＴの内径の９５〜１１０％とするとよい。センタリング部材４６ａ、４６ｂ以外の構成は第１実施形態と同一である。

本実施形態によれば、センタリング部材４６ａ及び４６ｂを用いることで、検査用孔ｔの通過やボイラ主管ＢＴ内での移動及び停止が自在となり、かつ先端部位１２ａをボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上に保持できる。また、第１実施形態のように、エアボンベ３４や吸引ポンプ３６を必要とせず、かつセンタリング部材を簡易かつ低コストで製造できる。なお、センタリング部材４６ａ、４６ｂを円盤状の代わりに、断面が根本側を厚寸法又は薄寸法にした円錐形状としてもよい。

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図５により説明する。本実施形態の放射線検査装置１０Ｃでは、球状に形成されたワイヤブラシからなるセンタリング部材４８ａ及び４８ｂが、先端部位１２ａの軸線方向に間隔を置いて２列に取り付けられている。その他の構成は第２実施形態と同一である。本実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（実施形態４）
次に、本発明の第４実施形態を図６により説明する。本実施形態の放射線検査装置１０Ｄは、多孔性の伸縮自在なスポンジ材からなるセンタリング部材５０ａ及び５０ｂを用いている。センタリング部材５０ａ、５０ｂは、円盤状をなし、先端部位１２ａの軸線方向に間隔を置いて２列に取り付けられ、夫々先端部位１２ａの周方向全域で半径方向へ放射状に突出した複数の突出部５２ａ及び５２ｂを有する。センタリング部材５０ａ、５０ｂを構成するスポンジ材は、例えば、ウレタンや、ナイロン不織布、ポリエステル不織布等を多孔状にした材質を選ぶとよい。

本実施形態によれば、先端部位１２ａの半径方向に伸縮自在なセンタリング部材５０ａ、５０ｂを備えたことで、検査用孔ｔの通過が容易で、かつボイラ主管ＢＴ内での移動及び停止が自在である。また、先端部位１２ａをボイラ主管ＢＴの中心軸線Ｏ上に保持できると共に、センタリング部材を簡易かつ低コストな構成とすることができる。なお、センタリング部材５０ａ、５０ｂは、円盤状の代わりに、円錐形断面又は球状としてもよい。

本発明によれば、検査用孔から伝送管を挿入する方式の放射線検査装置において、検査用孔から離れた位置にある溶接継手部であっても、検査を容易にかつ正確に行うことができる。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 放射線検査装置
１２ 伝送管
１２ａ 先端部位
１４ 繰出しワイヤ
１５ａ、１５ｂ エアバッグ
１６ 線源ボックス
１８ 遠隔操作ボックス
２０ 放射線源
２２ 光ファイバーケーブル
２４ 側視カメラ
２６ 制御用パソコン
２８ ディスプレイ
３０ 中空バッグ
３０ａ 外周壁
３１ 導孔
３２ エア管
３２ａ、３２ｂ 分岐管
３４ エアボンベ
３６ 吸引ポンプ
３８，４０ 開閉弁
４２ 写真感光体
４４ 信号ライン
４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂ、５０ａ、５０ｂ センタリング部材
５２ａ、５２ｂ 突出部
ＢＴ ボイラ主管
ｓ１、ｓ２、ｓ３ 空間
ｔ 検査用孔
ｗ、ｗ０、ｗ１ 溶接継手部

Claims (4)

1. 検査用孔を有する被検査管の溶接継手部を検査する放射線検査装置において、
   前記検査用孔から前記被検査管の内部に挿入される可撓性の伝送管と、
   先端に放射線源が取り付けられ、前記伝送管の内部に挿入されて該放射線源を該伝送管の先端まで繰り出す繰出しワイヤと、
   前記伝送管の先端に設けられ、該伝送管の軸線に対し直交する方向を撮影可能に配置された撮像素子と、
   前記伝送管の先端部位の周囲に取り付けられ、前記検査用孔を通過可能なまで縮径し、前記被検査管の内部では該伝送管の半径方向へ拡径して前記伝送管を被検査管の中心軸線上に保持する伸縮可能なセンタリング部材とを備え、
   前記センタリング部材は、前記伝送管の先端部位で伝送管の軸線方向に間隔を置いて少なくとも２箇所に設けられ、該センタリング部材間の伝送管は剛性の材質で構成され、かつ直線状に形成されていることを特徴とする放射線検査装置。
2. 前記センタリング部材が、前記伝送管の周方向の少なくとも３か所に分散配置されたエアバッグで構成され、各エアバッグは、伝送管の半径方向へ伸縮自在な蛇腹状の隔壁を有し、さらに該エアバッグに空気を供給する空気供給装置と、該エアバッグから空気を吸引する空気吸引装置とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検査装置。
3. 前記センタリング部材が、前記伝送管の周方向全域に設けられ、該伝送管から半径方向に放射状に広がったワイヤブラシであることを特徴とする請求項１に記載の放射線検査装置。
4. 前記センタリング部材が、前記伝送管の周方向全域に設けられ、該伝送管から半径方向に放射状に広がった伸縮自在な材質で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検査装置。

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