JP3585634B2 - 配管内面ライニング層の検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内面ライニング層の検査装置に関し、更に詳細には、人の出入りできない小径の配管のライニング層の検査であっても、配管外から検査作業をサポートする必要がなく、自己完結的に配管内面ライニング層を検査できる装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
腐食性流体が金属製配管内を流れる場合、配管内面が露出したままであると、管壁が腐食性流体により腐食されるので、腐食防止対策として、例えばビニールエステル、エポキシ、ポリエチレン等の樹脂、ゴム、或いはモルタル等の耐食性材料で配管内面をライニングすることが多い。
人が出入りできる大径の配管内面には、人がスプレー、刷毛等のライニング施工器具を使用して、人が出入りできない小径の配管内面には、ピグ式ライニング装置等を使用してライニングが施工されている。
【0003】
ピンホール、欠け、割れ、剥離等の欠陥がライニング層に存在すると、例えそれが小さなピンホールであったとしても、腐食性流体がピンホールを通って配管の管内面に到達し、そこを腐食する。配管の内面が腐食されるに連れて、ライニング層が破壊され、剥離し、益々腐食が進行する。これでは、ライニング層を施した意味が無い。
そこで、耐食性ライニング層の施工では、施工後のライニング層の欠陥検査が極めて重要であって、従来から検査装置を使用してライニング層を検査している。
【0004】
人が出入りできない小径配管の内面ライニングを検査する場合、走行車にピンホール検出装置を搭載した検査装置を使用している。配管内面ライニングの従来の検査装置では、いわゆるピンホール検出装置を走行車に搭載して配管内に送入し、配管外から走行車に繋いだケーブルにより、走行車の駆動用電力、ピンホール検出装置に必要な低周波高圧パルス印加用電力を供給し、また、配管外のオペレータとピンホール検出装置との間でピンホール検出装置が検出した欠陥の検出信号、制御信号等を授受している。
ピンホール検出装置は、図7に示すように、接触子としてライニング層に接触する金属ブラシと、高圧部と、検出部と、接地線を含む低周波高圧パルス印加回路と、ピンホール検出装置本体とから構成され、接触子、高圧部、検出部等は、走行車に搭載されている。ピンホール検出装置本体は、操作盤、高圧制御盤等を含む制御装置及びモニターとから構成されている。
【0005】
配管内面ライニング層の検査では、図8に示すように、配管及びライニング層は、接地線及び接地子を通じて低周波高圧パルス印加回路の一部を構成し、断続的な低周波高圧パルスが、高圧部によって金属ブラシと接地子との間に印加される。
金属ブラシは、管壁のライニング層に沿って摺動しつつ欠陥を走査し、ライニング層に存在するピンホールに到達すると、金属ブラシと配管との間で放電又は直接接触が生じて低周波高圧パルス印加回路が閉回路となる。検出部は、低周波高圧パルス印加回路が閉回路となって電流が流れたことを検知し、制御ケーブルによって配管の外のピンホール検出装置本体に検知信号を出力する。
【0006】
低周波高圧パルス印加回路は、図8に示すように、配管外の高圧制御盤から高圧部に接続する制御ケーブル、高圧部から金属ブラシに接続する高電圧出力ケーブル及び配管の管壁に接続する接地用ケーブル等で構成されている。
そのために、配管外のピンホール検出装置本体と配管内の走行車とには、少なくとも、高圧制御盤から高圧部に接続する制御ケーブル、検出部とピンホール検出装置本体との間で信号を授受するための信号ケーブルが接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、配管内面ライニング層の従来の検査装置では、その検査可能な配管長さは管端から高々10m程度であった。それは、検査領域が管端から10mを越えて奥にあると、検出部から出力される検出信号が弱くてピンホール検出装置本体で認識することが難しくなるからであった。つまり、検知器と検出部とをつなぐケーブルを長くすると、電気抵抗及び静電誘導の発生により検出部からの出力電圧が低下し、検出感度が低下する。
【0008】
そこで、本発明の目的は、配管長の長い配管内面に施されたライニング層の欠陥を検出できる検査装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、配管内面ライニング層の従来の検査装置の問題点を追求した結果、配管長が長距離になると欠陥を検出できない理由は、第1には、走行車に搭載された高圧部及び検出部と配管の外の装置本体とを接続するケーブルとライニング層が形成されたパイプとの間で静電誘導(コンデンサ効果)が生じるために、両者の間で授受される信号が漏洩するからであり、第2には、ケーブルがライニング層と接触し、摩擦抵抗のために走行車が走行し難くなることであると見出し、問題を解決するためには、ケーブルを不要にすることであると考えた。
そこで、外部との接続ケーブルを必要としない自己完結型の検査装置を研究して、本発明を完成するに到った。
【0010】
上記目的を達成するために、配管内面ライニング層の本発明に係る検査装置は、金属製配管内面に施された非導電性ライニング層を検査する検査装置において、
ライニング層に電気的に接触する接触子であって、ライニング層に接触する複数の金属ブラシを有し、各金属ブラシには、電圧印加ケーブルがそれぞれ接続されていて、それぞれ独立してライニング層の欠陥を検出する接触子と、
ライニング層に摺動しつつ電気的に接触し、ライニング層を介して配管に接地する接地子であって、ライニング層に接触する金属ブラシを有し、該金属ブラシは、その長手方向を配管の軸線方向に沿わせ、金属線が配管のライニング層に直交する方向を向いている接地子と、
ライニング層に接触している接触子と接地子との間に電圧を印加し、ライニング層の欠陥を通して導通する電流を検出して、ライニング層の欠陥を検出するライニング欠陥検出装置と、
ライニング欠陥検出装置で検出したライニング層の欠陥に関するデータを記録する記録装置と、
接触子、駆動装置、ライニング欠陥検出装置及び記録装置を搭載し、かつ接地子を下部に備えて、自動的に配管内を走行する走行車と
を備え、前記接触子の金属ブラシのライニング層への接触面積に対する接地子の金属ブラシのライニング層への接触面積の比率が1:7〜1:18であることを特徴としている。
【0011】
本発明の配管内面ライニング層の検査装置は、ライニング層のピンホール、欠け、割れ等の欠陥、ライニング施工の不良によるライニング層の剥離等を走行車に搭載したライニング欠陥検出装置により検出し、そのデータを記録装置に記録する装置である。配管の外で待機するオペレータは、記録装置に記録されたデータからライニング層の欠陥の位置、検出した際の電流値等を認識することができる。
走行車は、自動的に走行できる限り制約はないが、排気ガスがないのが望ましいので、走行車に搭載した電池を電源にして走行する電気自動車が好ましい。
【0012】
本発明の配管内面ライニングの検査装置で使用するライニング欠陥検出装置は、ライニング層に接触している接触子と接地子との間に電圧を印加し、ライニング層の欠陥を通して導通する電流を検出して、ライニング層の欠陥を検出する既知の装置であって、例えば前述した既知の高電圧パルス印加式ピンホール検出装置(ピンホールディテクタ)を使用できる。
高電圧パルス印加式の場合、印加する高電圧パルスの出力は、ライニング層の厚さ、ライニング層の材料により異なるが、通常、例えばライニング層厚さが3mm以下の場合には、出力10kV、3mmを越える場合には、厚さに応じて出力を増加する。
【0013】
本発明で使用する接触子としては、銅線からなる金属ブラシ等を使用する。接触子は、走行車に固定され、走行車の進行方向に沿って配管の長手方向に内周面を摺動しつつライニング層に電気的に接触してもよく、また、接触子を回転させて配管の周方向に摺動させる駆動装置を設け、配管の周方向に内周面を摺動しつつライニング層に電気的に接触するようにしても良い。固定式の接触子として、例えば接触子と接地子との面積比率が1:10の円筒式ブラシを使用できる。回転する接触子は、例えば8インチ以上の大径の配管のライニング層を検査する場合に好ましい。
また、接地子としては、ライニング層に摺動しつつ電気的に接触し、ライニング層を介して配管に接地する接地子であって、ライニング層に接触する金属ブラシを有し、該金属ブラシは、その長手方向を配管の軸線方向に沿わせ、金属線が配管のライニング層に直交する方向を向いている接地子を用いる。
接地子を強く圧着する必要はなく、充分な接触面積で確実に接触しておれば、印加する高電圧パルスにより静電誘導が生じ、配管との間に電気的回路を構成して容易に接地することができる。
必要な接触面積は、ライニング層の厚さ、印加する高電圧パルスの電圧等により異なるので、予め実験により定める必要がある。通常、接地子の接触面積と接触子の接触面積との比率を10:1以上にするのが望ましい。
【0014】
本発明の好適な実施態様は、ライニング欠陥検出装置が、接触子と接地子との間に高電圧パルスを印加して、ライニング層の欠陥を検出するようにした装置であり、接地子が走行車の車体から配管内面に向かって伸びてライニング層に接触する金属ブラシと、車体と金属ブラシとの間に介在し、金属ブラシをライニング層に押圧する弾性体とからなることを特徴としている。
【0015】
また、本発明の更に好適な実施態様は、走行車の車輪が、走行車の車体の進行方向中心線を中心にして対称にかつ配管の内面に直交する方向に取り付けられていることを特徴としている。
これにより、走行車は配管の曲がりを円滑に走行することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施例
本実施例は、配管内面ライニング層の本発明に係る検査装置の実施例であって、図1は実施例の構成を示す斜視図、図2は図1の矢視I−Iから見た接触子と接地子の構成を示す装置正面図、図3は接触子の金属ブラシの寸法を示す斜視図及び図4は図2の矢視II−IIの接地子の側面図である。
本実施例の配管内面ライニング層の検査装置10(以下、簡単に検査装置10と言う)は、金属製配管Aの内面に施された非導電性ライニング層を検査する検査装置であって、図1に示すように、高電圧パルス印加式ピンホール検出装置12(以下、簡単にピンホール検出装置12と言う)と、接触子14と、接触子を回転、駆動する駆動装置16と、接地子18(図2参照)と、記録装置20及びそれらの装置を搭載している電気走行車22とを備えている。
【0017】
ピンホール検出装置12は、接地子18の構成を除いて図7及び図8に示す既知のピンホール検出装置と同じ構成を備えていて、ピンホールの検出に必要な高圧部、検出部、制御部等が全て走行車22に搭載されている。
【0018】
接触子14は、図1及び図2に示すように、配管Aの中心軸線に沿って伸び、中心軸線の周りに回転する回転軸24と、回転軸24から半径方向に配管Aのライニング層近くまで伸びる3本のアーム26と、アーム26の先端に取り付けられ、配管の軸線方向に伸びる金属ブラシ28とから構成されている。
金属ブラシ28は、回転軸24が回転することによって、図2に示すように配管Aのライニング層に接触しつつ配管Aの全周にわたり摺動する。例えば30インチの配管内面ライニングの検査に使用する場合には、金属ブラシ28の寸法は、図3に示すように、配管Aの軸線方向の長さLが約250mm、金属線の長さが、H1 が50mm、H2 が25mm、幅Wが36mmから39mmで良く、先端の幅はWの1/3で12mmから13mmである。接触子14は、金属ブラシ28により、配管内面の凹凸に充分追随して走行中常時ライニング層に接触することができる。
各金属ブラシ28には、高電圧パルス印加ケーブルがそれぞれ接続されていて、それぞれ独立してライニング層の欠陥を検出するようになっている。
接触子14の駆動装置として、電気モータ16が走行車22に搭載されており、同じく走行車22に搭載されている電池29を電源にして既知の歯車伝達機構を介して回転軸24を回転させる。
【0019】
接地子18は、図2に示すように、走行車22の車体の下にコイルバネ30を介して取り付けられていて、配管Aと同心円筒の円筒壁の一部からなる曲面パネル32と、曲面パネル32に取り付けられた多数個の金属ブラシ34とから構成されている。本実施例では、金属ブラシ28の接触面積に対する金属ブラシ34の接触面積の比率が1:7〜1:18になっている。
曲面パネル32は、図2及び図4に示すように、配管内面に向かって付勢されたコイルバネ30の下端に連結され、かつ配管Aの軸線方向に分割されて走行車22の車体の下面の全面にわたり延在する。
金属ブラシ34は、多数の短い鉄線を束ねて細長い帯状に形成された鉄線束であって、その長手方向を配管Aの軸線方向に沿わせ、鉄線が配管Aのライニング層に直交する方向を向いて曲面パネル32に取り付けてある。
以上の構成により、接地子18は、金属ブラシ34がコイルバネ30の押圧力により充分な接触面積で以てライニング層に緊密に接触し、かつ配管面に凹凸があってもそれに追随し、走行中常時ライニング層を介して配管Aに接地することができる。
【0020】
本実施例では、記録装置20は、ピンホール検出装置12で検出した欠陥の位置とその時の高電圧パルスの電流値とを記録できる既知の構成の記録装置であって、検査装置10を配管Aの外に取り出した後、その記録を読み出すようになっている。
欠陥の位置は、例えば、欠陥を検出した際の接触子の累積回転角度又は走行車22の走行距離と接触子の回転角度を計測することにより特定できる。
【0021】
走行車22は、搭載した電池29を電源として走行する電気走行車であって、図1に示すように、車体の後部左右の2か所に取り付けられた駆動輪36A、Bと車体の前部左右の2か所に取り付けられた被駆動輪38A、Bとを有する。駆動輪36及び被駆動輪38は、図2に示すように、それぞれ車体の進行方向中心線を中心にして対称にかつ配管の内面に直交する方向に取り付けられている。
【0022】
以上のような車輪の配置により、走行車22は、配管Aの内面を自在に走行することができ、配管Aに曲がりがあっても、その曲がりに沿って進行することができる。尚、走行車22が曲がりに沿って進行する際には、走行車22は配管Aの曲がり外側の内面を登った走路を取るので、その際、走行車22が、転倒しないように、駆動輪36及び被駆動輪38に加えて、例えば図5に示すように、上部枠体40を車体上部に設け、車体上部40に突っ張り車輪42を設けても良い。
また、走行車22は、接触子14が一回転するのに要する時間で金属ブラシ28の検査長さ(ほぼ、金属ブラシ28の配管Aの軸線方向長さ)の距離を前進するような速度で配管A内を走行する。例えば、本実施例では、金属ブラシ28の摺動速度が380mm/sec になるように走行車22の速度を調整している。
【0023】
以上の構成により、本実施例の検査装置10は、配管Aのライニング層をその全周にわたり接触子14で接触、摺動しつつ配管A内を前進する。仮に、ピンホール等の欠陥がライニング層にあると、接触子14と配管Aとの間に放電又は直接接触が生じ、高電圧パルス印加回路が閉回路になって電流が流れる。その電流をピンホール検出装置12で検出し、記録装置20にその欠陥の位置と電流値とを記録する。
記録装置20に記録されたデータにより、配管の外に待機しているオペレータは、欠陥の位置と、欠陥の大きさ、種類等を認識することができる。
【0024】
上述の検査装置10を使用して、種々の実験を行った結果、接触子の速度を90mm/sec に設定すると、径が1.0mm以上のピンホールを検出するためには、接地子の接触面積と接触子の接触面積との比率を10:1以上にし、高電圧パルスの印加電圧を10.0kV以上にすることが望ましく、また径が1.0mm以下のピンホールを検出するためには、接地子の接触面積と接触子の接触面積との比率を10:1以上にし、高電圧パルスの印加電圧を12.5kV以上にすることが望ましいことが判った。
【0025】
金属ブラシの長さをLmm、走行車の軸方向速度をVmm/sec 、接触子の回転速度をωrpm とし、金属ブラシの個数を3個にした場合、欠陥の検出限界を考慮すると、凡そ、ω=20×V/Lの関係が成立することが判った。そこで、接地子の大きさ、金属ブラシ数及びこの関係を勘案して、金属ブラシの寸法、回転速度を定める。
例えば、内径di730mmの配管に施されたライニング層を検査する場合、L=90mmとし、ω=π×(di/60)×ωmm/sec ≦90mm/sec とすると、ω≦2.4rpm 、V=L×ω/20≧10.8mm/sec =39m/hrとなる。ωが2.4rpm より速いと、欠陥を見落とし、Vがこれより遅いと、一個の欠陥をダブッて検出することになる。
【0026】
改変例
本例の検査装置50は、実施例の検査装置10の改変例であって、図6に示すように、検査装置10の構成に加えて、走行車22に連結、牽引された被牽引台車52と、接触子14の回転を支持する接触子支持輪54とを備えている。
被牽引台車52は、例えば配管長の長い配管内面ライニングを検査するために、走行車22に搭載できない程の電池を積載する必要がある場合に、積めなかった電池を積載するための台車である。多数個の電池を積載する場合、走行車22を長い車体にして全て走行車22に搭載しようとすると、曲がり部を進行し難くなるので、寧ろ本改変例のように、被牽引台車52を設けて、それに電池を積載した方が望ましい。
また、接触子支持輪54は、接触子14の先端を支持して、接触子14が回転に際して振れないようにするためのもので、接触子14の回転軸24の延長軸56に固定された3本のアーム58からなり、アーム58の先端にはキャスタ60が取り付けてある。尚、アーム58の長さは、ネジ等により調整可能になっている。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、自動的に走行する走行車にライニング層の欠陥検出に必要な設備を全て搭載して、ケーブルによる電力供給、信号の授受等の外からのサポートを必要とすることなく、自動的にライニング層の欠陥を検出し、記録することができる、配管内面ライニング層の検査装置を実現している。
本発明に係る配管内面ライニング層の検査装置を使用すれば、人が中に入る必要がなく、しかも従来の装置に比べて遙に配管長の長い配管の内面に施工されたライニング層を自動的に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】配管内面ライニング層の検査装置の実施例の構成を示す斜視図である。
【図2】図1の矢視I−Iから見た接触子と接地子の構成を示す装置正面図である。
【図3】接触子の金属ブラシの寸法を示す斜視図である。
【図4】図2の矢視II−IIの接地子の側面図である。
【図5】突っ張り車輪の構成を示す模式図である。
【図6】実施例の改変例の構成を示す斜視図である。
【図7】従来のピンホール検出装置の原理を示す図である。
【図8】従来のピンホール検出装置の高電圧パルスの印加回路の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
10 配管内面ライニング層の検査装置の実施例
12 高電圧パルス印加式ピンホール検出装置
14 接触子
16 駆動装置
18 接地子
20 記録装置
22 電気走行車
24 回転軸
26 アーム
28 金属ブラシ
29 電池
30 コイルバネ
32 曲面パネル
34 金属ブラシ
36 駆動輪
38 被駆動輪
40 上部枠体
42 突っ張り車輪
50 配管内面ライニング層の検査装置の実施例の改変例
52 被牽引台車
54 接触子支持輪
56 回転軸の延長軸
58 アーム
60 キャスタ60
Claims (4)
- 金属製配管内面に施された非導電性ライニング層を検査する検査装置において、
ライニング層に電気的に接触する接触子であって、ライニング層に接触する複数の金属ブラシを有し、各金属ブラシには、電圧印加ケーブルがそれぞれ接続されていて、それぞれ独立してライニング層の欠陥を検出する接触子と、
ライニング層に摺動しつつ電気的に接触し、ライニング層を介して配管に接地する接地子であって、ライニング層に接触する金属ブラシを有し、該金属ブラシは、その長手方向を配管の軸線方向に沿わせ、金属線が配管のライニング層に直交する方向を向いている接地子と、
ライニング層に接触している接触子と接地子との間に電圧を印加し、ライニング層の欠陥を通して導通する電流を検出して、ライニング層の欠陥を検出するライニング欠陥検出装置と、
ライニング欠陥検出装置で検出したライニング層の欠陥に関するデータを記録する記録装置と、
接触子、駆動装置、ライニング欠陥検出装置及び記録装置を搭載し、かつ接地子を下部に備えて、自動的に配管内を走行する走行車と
を備え、前記接触子の金属ブラシのライニング層への接触面積に対する接地子の金属ブラシのライニング層への接触面積の比率が1:7〜1:18であることを特徴とする配管内面ライニング層の検査装置。 - 配管の周方向に内周面を摺動させるように接触子を回転させる回転装置を備えていることを特徴とする請求項1に記載の配管内面ライニング層の検査装置。
- ライニング欠陥検出装置が、接触子と接地子との間に高電圧パルスを印加して、ライニング層の欠陥を検出するようにした装置であり、接地子が走行車の車体から配管内面に向かって伸びてライニング層に接触する金属ブラシと、車体と金属ブラシとの間に介在し、金属ブラシをライニング層に押圧する弾性体とからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の配管内面ライニング層の検査装置。
- 走行車の車輪が、走行車の車体の進行方向中心線を中心にして対称にかつ配管の内面に直交する方向に取り付けられていることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の配管内面ライニング層の検査装置。
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