JP3043918B2 - 管内面の腐食診断方法 - Google Patents

管内面の腐食診断方法

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JP3043918B2
JP3043918B2 JP5028472A JP2847293A JP3043918B2 JP 3043918 B2 JP3043918 B2 JP 3043918B2 JP 5028472 A JP5028472 A JP 5028472A JP 2847293 A JP2847293 A JP 2847293A JP 3043918 B2 JP3043918 B2 JP 3043918B2
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憲一郎 土屋
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日本鋼管工事株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、稼動中の管内面の腐
食状況と寿命を推定する腐食診断法、特に腐食検出処理
の迅速化と寿命予測の高精度化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地上あるいは水中に設置された管内面の
腐食状況を稼動しながら調査する方法としては、超音波
を利用して管の肉厚を測定する超音波探傷法やX線透過
により撮影したX線フィルムから腐食の状態を検出する
方法等が使用されている。
【0003】超音波探傷法によると、肉厚を0.1mmの
精度まで測定することができる。また、X線透過法によ
ると測定精度が超音波探傷法より落ちるが、充分に腐食
の状況を調査することができ、かつ、X線透過法による
と腐食の状態をX線フィルムにより簡単に確認すること
ができるとともに、測定した資料の保存性等が良いた
め、地上のみならず海中等水中の管の腐食調査にX線透
過法が使用されている。
【0004】このX線フィルムを用いる撮影法では、照
射するX線に垂直な2次元像しか得られないため、X線
フィルムに形成された像の濃度分布を調べ、この像の濃
度分布から腐食の深さ分布を求めて表示し、腐食の状況
をより確実に調査する方法が採用されている。この場合
は、あらかじめ調査する管と同じ径,厚さの管に標準凹
みを作り、調査する現場と同様な状態でシミュレ−ショ
ン実験を行ない比較用のX線フィルムに標準凹みの像を
形成し、このX線フィルムの濃度に対する残厚推定デ−
タを求めておく。そして調査する管を撮影したX線フィ
ルムの濃度とシミュレ−ション実験で得たX線フィルム
の濃度とを比較して腐食の分布と推定残厚を求め、ディ
スプレ表示したり、X−Yプロッタ等で印刷している。
【0005】この方法で、例えば海中に設置された管の
腐食分布を調査するときには、1回の調査でも必ず水中
でシミュレ−ション実験を行ない、事前にX線フィルム
の濃度と残厚推定デ−タの特性を求める必要があり、調
査毎に1〜2週間程度の実験が必要になる。このため実
際の調査を行なう前にかなりの時間と費用を要した。ま
た、腐食の分布を得るために、X−Yプロッタ上のX線
フィルムを1点ずつ濃度計で測定する必要があり、1枚
のX線フィルム(四切りサイズ)を読み取るに2〜3時
間程度必要になり、読取時間が長くかかった。さらに、
シミュレ−ション実験においてX線フィルムの濃度と残
厚推定デ−タの特性や腐食分布を精度よく得るためには
熟練を要し、専門家でないと解析することが出来なかっ
た。
【0006】このような短所は、例えば特開平4−4820
5号公報に開示されているように、X線フィルムにテス
トピ−スと被検部のX線透過画像を形成し、このX線透
過画像のテストピ−スの標準凹み濃度と、標準凹み濃度
の調査環境に応じた関係と、腐食等による凹み濃度とか
ら被検部の凹み深さを算出して表示することにより解消
することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平4−48205
号公報に開示され腐食の診断法はシミュレ−ション実験
なしで、かつ、専門家でなくても短時間に腐食分布を得
ることができるが、腐食の最大深さを得るためには管の
全範囲にわたりX線透過画像を形成する必要があり、X
線透過試験と画像処理に多くの時間を要した。
【0008】この発明はかかる点を改良し、腐食の形状
と腐食による凹み深さの絶対値を直接表示するとともに
小さな面積の測定で腐食の最大深さをも推定することが
できる管内面の腐食診断方法を提供することを目的とす
るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る管内面の
腐食診断方法は、深さが異なる複数の標準凹みを有する
テストピ−スを管の被検部近傍に重ね合わせてX線を照
射し、X線フィルムにX線透過画像を形成し、X線透過
画像をイメ−ジセンサで読み取り、読み取った画像のテ
ストピ−スの凹み位置の濃度からその近傍の濃度を差引
いて標準凹み濃度を算出し、標準凹み濃度と標準凹み深
さとの回帰式を算出し、被検部の無減厚位置の濃度分布
より被検部の母材推定濃度分布を回帰式により作成し、
母材推定濃度分布から被検部の腐食部濃度を差引き凹み
濃度を算出し、算出した凹み濃度を使用して上記標準凹
み濃度と標準凹み深さとの回帰式より被検部の腐食深さ
を算出し、イメ−ジセンサで読み取ったX線透過画像を
擬似立体処理し、立体化したX線透過画像に被検部の腐
食深さを立体化したX線透過画像に書き込み腐食深さ分
布を表示し、上記処理を管の複数個所で行ない、算出し
た被検部の腐食深さに極値統計法を適用して腐食の最大
深さを推定し、表示された各被検部の腐食深さ分布と推
定した腐食の最大深さから管の寿命を予測することを特
徴とする。
【0010】
【作用】この発明においては、深さが異なる複数の標準
凹みを有するテストピ−スを管の被検部周囲に重ね合わ
せてX線を照射し、X線フィルムにテストピ−スと被検
部のX線透過画像を形成する。このX線透過画像をイメ
−ジセンサで読み取り、読み取った画像のテストピ−ス
の凹み位置の濃度からその近傍の濃度を差引いて標準凹
み濃度を算出し、X線フィルムのフィルム面の位置によ
り画像濃度や写真コントラストが異なることにより生じ
る誤差を修正する。この標準凹み濃度と標準凹み深さと
の回帰式を算出し、被検部の設置状況に応じた画像濃度
と凹み深さとの関係を算出する。また、読み取った画像
の被検部の母材位置の濃度分布より被検部の母材推定濃
度分布を回帰式により作成し、X線透過画像のフィルム
面の位置により異なる画像濃度を補正する。作成した母
材推定濃度分布と被検部各部の濃度の差から腐食による
凹み濃度を算出し、この凹み濃度と上記標準凹み濃度と
標準凹み深さとの回帰式より被検部の腐食による凹み深
さを算出する。この腐食による凹み深さと読み取った画
像の被検部の濃度により、画像を擬似立体処理し、腐食
による凹み深さを表示した凹み分布図を作成する。
【0011】これらの処理を管の複数個所で行なった
後、各凹み分布図に表示された腐食による凹み深さの極
値を決定し、極値統計法を適用して管内の腐食の最大深
さを推定する。
【0012】そして、各凹み分布図に表示された腐食深
さ分布と推定した腐食の最大深さとから管内の腐食の状
態を総合的に診断する。
【0013】
【実施例】図1は調査する管のX線撮影を行なうときの
配置図、図2は画像処理装置を示すブロック図である。
図1に示すように、管1の腐食を調査するときは、管1
の被検部2にテストピ−ス3を重ね合わせ、この被検部
2にX線装置4からX線を照射してX線フィルム5に被
検部2とテストピ−ス3のX線透過画像を形成する。テ
ストピ−ス3は管1と同じ材料で形成され、図3の正面
図に示すように、試験視野部31の周囲に深さが異なる
複数の標準凹み32を有する。この標準凹み32の内部
は管1の内容物と同質の物質により充填されている。な
お、図3において、標準凹み32内に記載した数字はそ
れぞれ凹み深さを示す。この標準凹み32の深さはX線
フィルム5にX線透過画像を形成したときに、X線フィ
ルム5の位置により濃度やコントラストが異なるため、
それを補正するために同じ深さの標準凹み32がそれぞ
れ中央部と周辺部に設けられている。
【0014】このテストピ−ス3と被検部2のX線透過
画像を画像処理装置に読込み処理する。画像処理装置は
図2に示すように、X線フィルム5に撮影されたX線透
過画像を読取るイメ−ジセンサ6と、入力手段7,画像
処理手段8,表示手段9及びプリンタ10を有する。
【0015】まず、管1の腐食の状況を調査し、腐食深
さを表わした凹み分布図を作成するときの動作を図4の
フロ−チャ−トを参照して説明する。
【0016】管1の腐食を調査するときは、図1に示す
ように、テストピ−ス3とX線フィルム5を管1の被検
部2に重ね合わせて設置し、X線装置4からX線を照射
して、テストピ−ス3と被検部2のX線透過画像をX線
フィルム5に形成する(ステップS1)。管1の所定の
サンプリング個所全部のX線透過画像をX線フィルム5
に形成した後、X線フイルム5に形成されたX線透過画
像をイメ−ジセンサ6で読み取り画像処理手段8に送り
X線透過画像の画像処理に入る(ステップS2,S
3)。
【0017】画像処理手段8は送られたX線透過画像か
らテストピ−ス3の画像を抽出して、各標準凹み32の
位置の濃度からその近傍の濃度を差引いて標準凹み濃度
を算出し、X線フィルムのフィルム面の位置により画像
濃度や写真コントラストが異なることにより生じる誤差
を修正する(ステップS4)。その後、入力手段7から
各標準凹み32の深さを入力し、標準凹み濃度と標準凹
み深さとの回帰式を算出して、調査する管1の周囲状況
に応じた凹み濃度と凹み深さの相関関係を求め画像処理
手段8のメモリに格納する(ステップS5)。
【0018】次に、画像処理手段8は送られたX線透過
画像から被検部2の画像を抽出し、抽出した画像から入
力手段7あるいはマウスにより指定された凹みがない被
検部2の複数の位置の母材濃度を抽出して被検部2の母
材推定濃度分布を回帰式により作成し、X線透過画像の
中央部と端部の濃度差を補正する(ステップS6)。こ
の母材推定濃度分布と被検部2の各部の濃度の差を求め
て、腐食による凹み濃度を算出する(ステップS7)。
この算出した被検部2の各部の凹み濃度と先に算出した
標準凹み濃度と標準凹み深さとの回帰式とにより被検部
2の凹み深さを算出する(ステップS8)。
【0019】その後、画像処理手段8は算出した被検部
2の凹み深さを利用して被検部2の画像を擬似立体処理
し(ステップS9)、図4の説明図に示すように腐食に
よる凹み位置51に算出した凹み深さ又は管1の母材厚
さから凹み深さを差し引いた腐食部の残存板厚を書き込
み凹み分布図50を作成する(ステップS10)。
【0020】これらの処理を管1の所定のサンプリング
個所全部のX線透過画像に繰返して行ない、各サンプリ
ング個所の一定面積Sの凹み分布図50を作成し、画像
処理手段8の画像メモリに記憶させるとともにプリンタ
10で印刷する(ステップS11)。
【0021】次ぎに、上記のように作成された凹み分布
図50に表示された腐食部の凹み深さを利用して管1全
体における最大腐食深さを推定する場合の動作を図6の
フロ−チャ−トを参照して説明する。
【0022】局部腐食による凹み深さの極値である最大
腐食深さの集合に統計処理を施すと、図7に示すように
非対象分布である2重指数分布(グンベル分布)、すな
わち確率変数y=(x−λ)/α,確率分布関数F
(y)=exp{−exp(−y)}に従う。ここでxは最
大腐食深さ、αは尺度パラメ−タ、λは位置パラメ−タ
である。
【0023】そこで検査者は、まず各凹み分布図50か
ら各サンプリング個所の凹み深さの極値から最大腐食深
さxを決定する(ステップS21)。この各サンプリン
グ個所の最大腐食深さxを小さい順に並べて累積確率F
1(y)を算出する(ステップS22)。次ぎに算出した
累積確率F1(y)を図8に示すようにグンベル確率紙に
小さい順に打点する(ステップS23)。そしてグンベ
ル確率紙上の各打点を結んで直線L1を引いたり、累積
確率F1(y)=0.5の位置に最大腐食深さxの平均値を打
点し、累積確率F1(y)=0.84の位置に最大腐食深さx
の平均値+標準偏差の値を打点して両打点位置を結んで
直線L1を引く(ステップS24)。
【0024】その後、各サンプリング個所の面積Sと検
査個所の管1の面積Aとから再帰時間Tを算出する(ス
テップS25)。この再帰時間TはT回の試験回数を行
なえば腐食量aの値が得られるのがほぼ確実と考えられ
ることを意味するものであり、各サンプリング個所の面
積Sの試料の最大腐食深さの確率分布関数F(y)から
検査個所の管1の面積Aの試料の最大腐食深さを推定す
るには、大きな面積Aの試料は小さな面積Sの試料のA
/S個集合として考えられる。そこで再帰時間T=nを
n=A/Sとして求める。
【0025】この再帰時間T=nと1試料中の最大腐食
深さの推定分布直線L1との交点PよりF(y)軸に平行
な直線を引き、y=0の直線との交点Qを求め、点Qか
ら直線L1と平行な直線L2を引くことにより管1の面積
Aにおける最大腐食深さの推定分布直線を得ることがで
きる。そして管1の面積Aに生じる最大腐食深さ分布の
最頻値x(max)から管1の面積Aに生じている最大腐食
深さを推定する(ステップS26)。なお、尺度パラメ
−タαは直線L1の勾配から、位置パラメ−タλはy=
0すなわちF1(y)=0.368の直線と直線L1の交点にお
ける最大腐食深さxから得ることができる。
【0026】このようにして推定した最大腐食深さx(m
ax)と各サンプリング個所の凹み分布図50を総合的に
判断して管1の腐食の発生状況を診断する。
【0027】なお、上記実施例は管1の最大腐食深さx
(max)をグンベル記録紙に基づき推定した場合について
説明したが、各サンプリング個所の凹み深さの最大腐食
深さxとサンプリング個所の面積A及び管1の面積Aか
ら最大腐食深さの推定分布直線と最大腐食深さx(max)
を推定しても良い。
【0028】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、深さが
異なる複数の標準凹みを有するテストピ−スを管の被検
部周囲に重ね合わせてX線を照射し、X線フィルムにテ
ストピ−スと被検部のX線透過画像を形成し、テストピ
−スの標準凹みの濃度を利用して腐食深さを算出し、擬
似立体処理した画像に表示するようにしたから、被検部
の腐食の状態を目視で正確に確認することができる。
【0029】また、作成した複数個所の各凹み分布図に
表示された腐食による凹み深さの最大値に極値統計法を
適用することにより、管内の腐食の最大深さを精度良く
推定することができる。
【0030】さらに、各凹み分布図に表示された腐食深
さ分布と管の検査対象部の推定した最大腐食深さとから
管内の腐食の状態を総合的に診断することにより、活管
内面の腐食の状況を正確に診断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】調査する管のX線撮影を行なうときの配置図で
ある。
【図2】画像処理装置を示すブロック図である。
【図3】テストピ−スを示す正面図である。
【図4】腐食深さを表わした凹み分布図を作成するとき
の動作を示すフロ−チャ−トである。
【図5】凹み分布図を示す説明図である。
【図6】最大腐食深さを推定するときの処理を示すフロ
−チャ−トである。
【図7】グンベル分布の確率分布関数を示す特性図であ
る。
【図8】グンベル確率紙を示す説明図である。
【符号の説明】
1 管 3 テストピ−ス 4 X線装置 5 X線フィルム 6 イメ−ジセンサ 8 画像処理手段 9 表示手段 10 プリンタ 50 凹み分布図

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 深さが異なる複数の標準凹みを有するテ
    ストピ−スを管の被検部近傍に重ね合わせてX線を照射
    し、X線フィルムにX線透過画像を形成し、 X線透過画像をイメ−ジセンサで読み取り、読み取った
    画像のテストピ−スの凹み位置の濃度からその近傍の濃
    度を差引いて標準凹み濃度を算出し、標準凹み濃度と標
    準凹み深さとの回帰式を算出し、被検部の無減厚位置の
    濃度分布より被検部の母材推定濃度分布を回帰式により
    作成し、母材推定濃度分布から被検部の腐食部濃度を差
    引き凹み濃度を算出し、算出した凹み濃度を使用して上
    記標準凹み濃度と標準凹み深さとの回帰式より被検部の
    腐食深さを算出し、 イメ−ジセンサで読み取ったX線透過画像を擬似立体処
    理し、立体化したX線透過画像に被検部の腐食深さを立
    体化したX線透過画像に書き込み腐食深さ分布を表示
    し、 上記処理を管の複数個所で行ない、算出した被検部の腐
    食深さに極値統計法を適用して腐食の最大深さを推定
    し、 表示された各被検部の腐食深さ分布と推定した腐食の最
    大深さから管の寿命を予測することを特徴とする管内面
    の腐食診断方法。
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