JP3115550B2 - 渦流探傷法を用いた細管の検査システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は化学工業、石油工業、電
力産業等の熱交換器に用いられている細管及びその他の
細管の使用に伴なう浸食その他のきずを検出するのに用
いる、渦流探傷法を用いた細管の検査システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】化学工業、石油工業、電力産業等の熱交
換器に用いられる細管は、腐食性流体にさらされる等の
過酷な条件下で長時間の運転が行われるため、損傷を
し、またはきずを生ずることがあるが、これをそのまま
放置すれば、重大事故を招くおそれがある。例えば、発
電設備である蒸気タービンの復水器は、タービンの排気
を海水で冷却して、タービンの効率を向上する目的で設
置されている熱交換器であるが、長時間運転することに
よって、細管の内面と外面に復水によるアンモニア・ア
タックや海水による浸食、海水中に混入して流れ込んだ
貝殻や異物による潰食、管製造時に含まれていたと思わ
れる亀裂傷の発生、管取付け時の凹凸打痕傷などのきず
が見られる。もしこれらが細管を貫通するきずに発展す
れば、流体の漏洩を生ずるので致命傷となる。したがっ
て随時検査を行い、減肉深さを重視したきずの診断が必
要である。

【０００３】このような熱交換器は通常シェルアンドチ
ューブタイプといわれる構造となっており、管が密集し
ているために管の外側に検査機器を入れる余地がなく、
外側からの検査は不可能である。したがって細管の内側
に高い周波数の電流を通すコイルを巻き付けたプローブ
を入れ、管の長手方向にプローブを移動しながらコイル
・インピーダンスの変化を測定することによってきずを
検出する渦流探傷検査が専ら用いられている。

【０００４】従来この検査においては、コイルインピー
ダンスの変化をブラウン管によって描かせたリサージュ
波形や、そのＸ軸、Ｙ軸成分をチャートに記録させたも
のを、あらかじめ被検査管と同じ条件で検査した標準き
ずと対比して、被検査管の減肉の深さ及びその大きさ
（体積）を探傷検出しており、従来それらを同時に検出
することは出来なかった。また従来の検査法ではきずの
判定には熟練者が必要であり、多くの復水器が設置され
ている発電所の細管の検査にはきわめて多くの時間を必
要とし、更にまたこれらの検査結果を整理して各タービ
ンと復水器ごとに、またその中の各管ごとに履歴として
保存する必要があるが、その事務量も膨大なものとなる
という欠点があった。

【０００５】従来また以上の欠点を改良するために次の
ような細管の検査システムの提案がなされている（特許
第１７２２８６０号（平成４年特許出願公告第１０９８
６号））。その提案の要旨は次に示す通りである。 プローブに周波数の異なる２種類の高周波電流を流
して渦流探傷器から一時に得られる信号データーの数を
殖やす。 渦流探傷器から出力される信号データーを次の機能
を有するコンピューターを備えた現場システムによって
処理する。イ ) あらかじめ入力されている探傷条件に応じて検査す
るよう探傷器に指令をする機能。ロ ) 被測定管に管番号を付与する機能。ハ ) あらかじめ入力されている対比試験片と比較して被
測定管のきずを判定する機能。ニ ) 検査結果をモニターに表示する機能。ホ ) 検査結果をアナログレコーダーに収録する機能 前記現場システムから出力されるデーターを次の機
能を有するコンピューターを備えた事務所システムによ
って処理する。イ ) 前記現場システムからのアナログデーターをディジ
タル化する機能。ロ ) あらかじめ入力されている台帳作成プログラムに応
じて検査結果の台帳を作成保持する機能。ハ ) あらかじめ入力されている報告書作成のプログラム
および前記台帳に基づき報告書を作成し、該報告書を出
力し、かつ保存する機能。

【０００６】しかしながらこの改良された細管の検査シ
ステムにおいても次のような欠点を免れることは出来な
かった。 プローブに流された高周波電流が２種類に留まるた
めに、渦流探傷器から一時に得られる信号データーの数
が不十分であり、再検査を必要とする管が出たりするの
で検査の速度が遅くなる。 プローブと渦流探傷器とを連結するケーブルを被検
査管に挿入し、引き出す操作はプーリーにケーブルを巻
き付け、プーリーを電動駆動するウインチを使用してい
るが、挿入はエアーによる押し込み型であるので、人手
による補助が必要であり、高速化することが難しい。

【０００７】

【発明の目的】本発明は以上述べた従来の細管の検査シ
ステムの欠点を解消し、十分な検査データーによる完全
な検査を高速で行なうことができるような渦流探傷法を
用いた細管の検査システムを提供することを目的として
いる。

【０００８】

【問題点解決のための手段】従来行なわれている渦流探
傷法を用いた細管の検査システムは下記(A)に示す渦流
探傷器と、下記(B)に示す機能を有する現場システム
と、下記(C)に示す機能を有する事務所システムとから
構成されるものであるが、本発明はこの従来法の渦流探
傷器(A)に下記(D)に示す機能と、下記(E)に示すウイン
チと、前記ウインチ及びエアガンの制御装置とを追加し
て設けることによって前記した目的を達成しているので
ある。(A)コイルを巻き付けたプローブを被検査細管の
内部にエアガンを用いて挿入し、前記コイルに高周波電
流を流し、前記プローブを移動せしめながら、コイル・
インピーダンスの変化を渦流探傷器本体によって、リサ
ージュ波形による信号として下記現場システムに出力す
る渦流探傷器。(B)あらかじめ入力されている探傷条件
に応じて検査するように前記渦流探傷器に指令をする機
能と、被測定管に管番号を付与する機能と、あらかじめ
入力されている対比試験片と比較して被測定管のきずを
判定する機能と、検査結果をモニターに表示する機能
と、検査結果を磁気記録装置に収録する機能。(C)前記
現場システムで収録した検査データーを報告書作成のプ
ログラムにより報告書を作成し、該報告書を出力し、か
つ保存する機能。(D)前記渦流探傷器のプローブには３
種類以上の周波数が印加され、３周波４チャンネル以上
の情報を出力できる機能。(E)略箱状のケースの１対の
側板に軸支されているケーブルドラムと、該ケーブルド
ラムの駆動機構と、該駆動機構に連動して前記ケーブル
ドラムの軸方向に移動するケーブルガイドの駆動機構
と、一端が前記渦流探傷器のプローブに連結し、他端が
ケーブルドラムに内蔵されている接続端子を介して渦流
探傷器の本体に接続し、中間部分が前記ケーブルガイド
の駆動機構に取付けられているケーブルガイドを介して
ケーブルドラムに巻き付けられているケーブルと、前記
ケーブルドラムの回転を計測することにより、ケーブル
ドラムに巻き取られ、又は巻き戻されたケーブル長さを
信号として出力するエンコーダーと、ケーブルの巻き取
り及び送り出し速度を制御する機構であって前記被検査
細管内に該管の一側から前記プローブが送り出され、該
プローブが該管の反対側端部から外部に出た際に、前記
プローブはインピーダンスの変化を検出し、該検出に関
する信号が前記ウインチコン トローラに入力され、該ウ
インチコントローラは前記ウインチを介して前記ケーブ
ルの送り出しを自動的に停止させるウインチコントロー
ラとから成っているウインチ。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明に係る渦流探傷法を用いた細管
の検査システムの概略をダイアグラム状に示す図であ
る。同図において、本発明に係る渦流探傷法を用いた細
管の検査システム１は、渦流探傷器１１、現場システム
２１、事務所システム３１とから構成されている。図に
おける矢印を持つ線は信号の流れを示すものである。

【００１０】渦流探傷器１１は本体１２、被検査細管２
の内部に挿通されてきずを探知するプローブ１３、プロ
ーブ１３とウインチ１４を連結するケーブル１４ｄ、ケ
ース１４ａ、ケーブルドラム１４ｃ等を有するウインチ
１４、ウインチのケース１４ａとプローブ１３との間に
設けられているエアガン１５及びプローブの送り込みと
巻き取り速度を制御するウインチコントローラー１６を
備えている。現場システム２１及び事務所システム３１
にはそれぞれコンピューターが備えられており、両者間
の信号は光磁気ディスク等の記録媒体４１を介して交換
されている。

【００１１】図２はウインチ１４を示す図で、（イ）は
平面図、（ロ）はケーブルガイドのみを示した正面図、
（ハ）は一部断面を含む全体の正面図である。また、図
３は同じくウインチ１４を示す図で、（イ）は左側面
図、（ロ）は左側面の断面図である。両図において、ウ
インチ１４における略箱状のケース１４ａの両側の側板
１４ｂには軸受を介してケーブルドラム１４ｃが回転可
能に支承されている。ケーブルドラム１４ｃにはケーブ
ル１４ｄが巻き付けられている。ケース１４ａにはケー
ブルドラム駆動用のモーター１４ｅ、伝動装置１４ｆか
らなるケーブルドラム駆動機構１４ｇが取付けられてい
る。またケース１４ａにはケーブルガイド軸１４ｈが軸
受を介して回転可能に支承されており（図３（ロ）参
照）、伝動装置１４ｆの回転はケーブルガイド駆動機構
１４ｉを介してケーブルガイド軸１４ｈに伝えられる。

【００１２】ケース１４ａにはまたスライド軸を介して
ケーブルガイド１４ｊがケーブルドラムの軸と平行な方
向に摺動可能に取付けられている。ケーブルガイド軸１
４ｈには雄ねじが設けられており、これがケーブルガイ
ド１４ｊに設けられている雌ねじ（この雄ねじと雌ねじ
は共に図示していない）と螺合しているので、伝動装置
１４ｆの回転運動はケーブルガイド１４ｊには往復運動
として伝えられ、ケーブルガイド１４ｊにはケーブル１
４ｄが保持されている（図３（ロ）参照）ので、ケーブ
ルドラム１４ｃが回転すれば、ケーブルは整然とケーブ
ルドラムに巻き取られ、又はケーブルドラムから繰り出
される。

【００１３】ケーブル１４ｄの一端はプローブ１３に連
結されており、その他端はケーブルドラム１４ｃの内部
の端子板（図示していない）に連結している。またその
端子板は一端部に摺動端子を有する別のケーブル（いず
れも図示していない）と連結しており、この別のケーブ
ルは途中でウインチコントローラー１６に連結した後、
その他端はウインチ１４に連結している。ウインチには
またケーブルドラム１４ｃの回転を計測することによ
り、ケーブルドラムに巻き取られ、又は巻き戻されたケ
ーブル長さを信号として出力するエンコーダー（図示し
ていない）が備えられている。

【００１４】図４はエアガン１５を示す図で（イ）は一
部の部品を分解して示す正面図、（ロ）は左側面図であ
る。同図において、エアガン１５はケーブル筒１５ａと
このケーブル筒と一体的に成形されている空気導通筒１
５ｂとを備えており、ケーブル筒１５ａの一方の端部に
は入口ガイド１５ｃ、他方の端部には出口ガイド１５ｄ
が取付けられている。空気導通筒１５ｂの内部には空気
通路１５ｅが穿孔されておりその一端はケーブル筒１５
ａの内面に開口している。空気通路１５ｅの軸心とケー
ブル筒１５ａの軸心の入口ガイド寄りの部分とは鋭角を
成して交差している。空気通路の他端部は継手１５ｆを
介して圧縮空気源に連結している。空気導通筒１５ｂの
内部にはさらに制御用の導線の通路１５ｇと制御機器に
連結しているスイッチ１５ｈが収納される空隙が設けら
れている。

【００１５】図５はウインチ１４とエアガン１５の運転
の制御の方式を示すダイアグラムである。これらの制御
はウインチコントローラー１６により行っている。ウイ
ンチコントローラー１６にはＣＰＵ（中央演算回路）１
６ａと、モーターコントローラー１６ｂが内蔵されてい
る。ＣＰＵにはあらかじめ、設定された制御条件等が入
力されている。制御条件と併せて制御指令がモーターコ
ントローラー１６ｂに送られ、そこからウインチ制御信
号となってウインチ１４に送られウインチの運転は制御
される。またウインチのケーブルドラム１４ｃに備えら
れたエンコーダーによって、ケーブルドラムによって巻
き取られ、又は巻き戻されたケーブルの長さが計測さ
れ、その信号は逆にモーターコントローラー、ＣＰＵを
経て現場システム２１に送られ、検査記録と対応して記
録される。

【００１６】以上述べたウインチ１４、エアガン１５を
使用し、渦流探傷器を操作する手順は次のとおりであ
る。 エアガン１５とプローブ１３とは作業員によって細
管２の入口まで運ばれ、プローブ１３の一端を出口ガイ
ド１５ｄ（図４参照）に、他端を細管の入口に挿入した
後にスイッチボタン１５ｉを押す。圧縮空気は圧縮空気
源から継手１５ｆ、空気通路１５ｅを経て出口ガイド部
に送り込まれ、プローブ１３は細管２の反対側の端部の
方に押し込まれる。 プローブ１３は次のイ)〜ハ)に示す各部の作用に基づ
いて細管２の反対側端部の所定の位置に停止することが
できる。イ ) モーターコントローラー１６ｂにはあらかじめ細管
２の管長が入力されている。ロ ) 前記したケーブルドラム１４ｃのエンコーダーによ
り計測された巻き戻し長さが管長から所定の長さ引いた
値になると、あらかじめ入力されている指示によりケー
ブルドラムにブレーキが掛かり、プローブの押し込み速
度は減少する。ハ ) プローブが細管の反対側端部から外部に出るとプロ
ーブで計測される管のインピーダンスに急激な変化が生
じ、それが検知されると、前記ケーブルドラムのブレー
キが強く締められ、プローブは停止する。 プローブの停止が確認されると、締められていた前
記ブレーキが緩められ、ウインチの駆動用モーター１４
ｅが作動してケーブル１４ｄを巻き取り、プローブ１３
は戻りながら測定を開始し、その測定信号は渦流探傷器
本体１２を経て現場システム２１に送らて記録される。

【００１７】また前記したようにウインチのケーブルド
ラムに備えられたエンコーダーによって、ケーブルドラ
ムから送り出され、又は巻き戻されたケーブルの長さが
計測され、その信号はモーターコントローラー１６ｂ、
ＣＰＵ１６ａを経て現場システム２１に送られ、前記測
定信号と対応して記録される。以上の手順で示すように
本願発明の渦流探傷法を用いた細管の検査システムによ
れば、作業員は最初にプローブを被検査細管に挿入し、
エアガンのスイッチを押すだけで後の操作ははすべてシ
ステムが自動的に行う。すなわちこのシステムによれ
ば、プローブの挿入が従来のウインチを使用した押し込
み型で人手による補助が必要なものに比べて、大幅に従
業員の労力を軽減し、作業時間を短縮することができ
る。

【００１８】

【発明の効果】本願発明は上記の操作が迅速で人手を省
くことができるのに加えて、渦流探傷器のプローブには
３種類以上の周波数が印加され、３周波４チャンネル以
上の情報を出力でき、扱い得る情報数が極めて多いため
に、従来の方法では果たすことのできなかった次に示す
ような数多くの効果を奏することが出来る。 多くの情報量を取り扱うことができる。（従来２周
波２チャンネルのものを３周波４チチャンネル以上にす
ることができる。） 探傷速度を高速化できる。（従来１ｍ／ｓのものを
２ｍ／ｓ以上にすることができる。） きず信号の位置がエンコーダーで表示されるから、
極めて正確である。 制御されたウインチを使用することによって、プロ
ーブの挿入引出を自動化することができる。 渦流探傷システムの処理能力については、従来のも
のと比較して次の各点で飛躍的な向上が見られる。 1) 細管の配置を示す管板図は、従来ＸＹプロッターに
よる出力のみであったが、プリンター出力が可能とな
り、管板図の作成において現場での出力が容易になっ
た。 2) 管の使用材質については、従来７種類のものについ
て対応できたが、それが２０種類まで対応できるように
なった。 3) きず信号の経年変化については、従来は前回との比
較のみが可能であったが、それが初回の検査から追跡比
較できるようになった。 渦流探傷システムの処理能力については、従来のも
のでは不可能であった次の処理ができるようになった。 1) 管の凹みを検出することができ、凹み管を検索でき
る。 2) 梨地きずを検出できる。 3) 細管の取り替え時期、閉止栓処置時期等の細管の履
歴管理が可能である。 4) 管端部の検査結果を本体部の検査結果と同時に収録
することが可能である。 5) 収録した波形をそのまま再生し、再解析機能により
試験条件を変えて現場データーの検証をすることができ
る。 6) 現場検査の進捗度を表示することができる。 7) 検査不可の原因を入力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦流探傷法を用いた細管の検査シ
ステムの概略をダイアグラム状に示す図である。

【図２】ウインチを示す図で、（イ）は平面図、（ロ）
はケーブルガイドのみを示した正面図、（ハ）は一部断
面を含む全体の正面図である。

【図３】ウインチを示す図で、（イ）は左側面図、
（ロ）は左側面の断面図である。

【図４】エアガンを示す図で（イ）は一部の部品を分解
して示す正面図（ロ）は左側面図である。

【図５】ウインチとエアガンの運転の制御の方式を示す
ダイアグラムである。

【符号の説明】

１ 渦流探傷法を用いた細管の検査システム ２ 細
管 １１ 渦流探傷器 １２ 本体 １３ プローブ １４ ウインチ １４ａ ケース １４ｂ 側板 １４ｃ ケーブルドラム １４ｄ ケーブル １４
ｅ モーター １４ｆ 伝動装置 １４ｇ ケーブルドラム駆動機構 １４ｈ ケーブルガイド軸 １４ｉ ケーブルガイド
駆動軸 １４ｊ ケーブルガイド １５ エアガン １５ａ ケーブル筒 １５ｂ 空
気導通筒 １５ｃ 入口ガイド １５ｄ 出口ガイド １５ｅ
空気通路 １５ｆ 継手 １５ｇ 通路 １５ｈ スイッチ １５ｉ スイッチボタン １６ ウインチコントローラー １６ａ ＣＰＵ １６ｂ モーターコントローラー ２１ 現場システム ３１ 事務所システム ４１
記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−243865（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−193981（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−82850（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−10986（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】渦流探傷用のプローブと、 前記プローブに接続されたケーブルと、 前記プローブの後に配され、圧縮空気を被検査細管の内
   部に送り込むことにより前記プローブを該被検査細管の
   内部に送り出すエアガンと、 前記被検査細管の内部に送り出された前記プローブを、
   前記ケーブルを巻き取ることにより引き戻すウインチ
   と、 前記エアガンに付設された、該エアガン及び前記ウイン
   チを作動させるためのスイッチと、 前記ケーブルの送り出し長さ又は巻き取り長さを信号と
   して出力するエンコーダーと、 前記エンコーダから出力される前記ケーブルの送り出し
   長さ及び巻き取り長さに関する信号が入力され、該信号
   に基づき前記ウインチを介して前記ケーブルの送り出し
   又は巻き取りを制御するウインチコントローラと、 前記プローブから出力される前記被検査細管内を探傷し
   た検出信号と、前記エンコーダから出力される前記ケー
   ブルの送り出し長さ又は巻き取り長さに関する信号と、
   が入力される現場システムと、 を有し、 前記被検査細管内に該管の一側から前記プローブが送り
   出され、該プローブが該管の反対側端部から外部に出た
   際に、前記プローブはインピーダンスの変化を検出し、
   該検出に関する信号が前記ウインチコントローラに入力
   され、該ウインチコントローラは前記ウインチを介して
   前記ケーブルの送り出しを自動的に停止させること を特
   徴とする細管の検査システム。