JP4234914B2 - 欠陥深さの推定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏洩磁束法を用いて鋼管管路の管壁の欠陥を検出する技術に関し、さらに詳しくは、測定データから欠陥の深さを推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管管路の腐食、亀裂等の欠陥を検知するために、管路内に漏洩磁束測定ピグを走行させ、漏洩磁束測定ピグに搭載している磁石による磁束の漏洩磁束を検出することにより、欠陥の所在を検出する技術が知られている。このような漏洩磁束による欠陥検出では、欠陥の存在や欠陥の管周方向分布、欠陥のピーク値を読み取ることができるが、これらのデータから欠陥の深さを求めることは困難であった。しかし、実際上最も重要なことは欠陥の深さを知り、適時適切な対策を講ずることにある。
【０００３】
漏洩磁束検出ピグとは、管長方向にＮＳ極を備えた多数の磁石を管周に沿って配設し、このＮＳ極間に漏洩磁束を測定するセンサを配設した測定要素を管周方向に多数設け、管内を走行させるロボットである。磁石の磁場の流れは管軸方向にのみ付与され、センサの検知方向も管軸方向のみである。またセンサは管壁内面から数ｍｍ離れた位置に設けられ、すべての漏洩磁束を測定するものではない。したがって欠陥の大きさ、深さをすべて捉えるものではない。
【０００４】
従来は、欠陥の口径ごとに欠陥深さと漏洩磁束との関係を示す経験的なグラフを準備し、周方向の漏洩磁束分布より欠陥の口径を求め、漏洩磁束のピーク値より上記グラフ上で欠陥深さを求めることによって欠陥深さを推定していた。このような従来技術を具体例をあげて説明する。
【０００５】
図４は漏洩磁束法によって測定した欠陥の周方向分布を示すグラフの一例である。横軸は管の周方向の長さを示すもので、この例では周方向８８〜１３２ｃｍのデータが示されており、縦軸は測定した漏洩磁束の強さ（ガウス）を示している。このグラフから、漏洩磁束分布の管周方向分布幅Ａ及び磁束測定値のピーク値Ｂを読み取る。一方、図５は、従来の経験的な多数の調査から得た欠陥深さと漏洩磁束との関係を示すグラフで、欠陥の口径ごとに整理されてグラフ化されている。横軸は欠陥深さ（管の肉厚に対する％）、縦軸は漏洩磁束（ガウス）であり、欠陥の口径１０、２０、３０ｍｍφについて示されている。同一口径の欠陥では深さの深い方が漏洩磁束は大きく、口径が大きいほど同一深さでも漏洩磁束は大きい。また同一漏洩磁束でも口径の小さい欠陥は深さが深い。
【０００６】
図３は従来技術の推定方法をフローチャートで示したものである。まず推定対象の漏洩磁束データを切り出し、データ抽出３１を行い、漏洩磁束ピーク値を中心に、欠陥の管周方向の分布グラフの表示３２を行う。図４はこの分布グラフの例を示したものである。次に欠陥幅の計算３３を行う。欠陥幅は半値幅とする。図４のグラフから欠陥幅として周方向分布幅Ａが求められる。次にピーク値の読み取り３４を行う。図４のグラフからピーク値Ｂが求められる。次に欠陥深さの推定３５を行う。すなわち、図４で求めた周方向分布幅Ａから欠陥の口径を推定する。例えば、今、欠陥の口径が約２０ｍｍであると判定されたとし、次に漏洩磁束のピーク値Ｂから漏洩磁束を図５の「欠陥深さと漏洩磁束との関係」を示すグラフに当てはめると、欠陥深さが約２７％と推定することができる。この推定手順は人力により行われ、自動化することは不可能である。
【０００７】
上記従来の欠陥深さ推定方法は、欠陥の口径が例えば１０、２０、３０ｍｍのように離散的であり、その間を補間したり、外延を補外するため、口径特定時に誤差が生じてしまうという問題があり、また、特定の管路、特定の装置に特有の経験的な知識の集積に基づくものであり、これらが変更されると、その条件について図５と同様のグラフを作成する必要があり、普遍性に乏しいと言う問題もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法は、漏洩磁束の管周方向分布幅と漏洩磁束のピーク値とから大胆に欠陥の深さを推定するものである。管路に欠陥がある場合に最も重要なデータは欠陥の深さであるから、さらに精度良く推定することができれば、管路の管理技術に大きく寄与する。発明者はこの点に鑑み、漏洩磁束測定法に深い省察を加え、さらに精度の高い欠陥深さの推定方法を開発した。本発明はこのような技術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】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、本発明の第１の発明は、漏洩磁束を測定して鋼管壁の欠陥を検出するに当り、試験パイプを準備し、該試験パイプにモデル欠陥を作成し、検査ピグを用いて該試験パイプから漏洩磁束データを取得し、得られたデータからパラメータとして漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度を抽出し、それらの関数演算値を求め、原パラメータ及びそれらの関数演算値を要因とし、該要因と欠陥深さとの関係を重回帰分析して各要因の寄与度を求め、欠陥深さ推定式を作成することを特徴とする欠陥深さの推定方法である。ここでパラメータを再構築するとは、パラメータを組合せ又は変形してサブパラメータを作成することである。
【００１０】
上記方法において、前記試験パイプに作成する欠陥は、管軸方向寸法、管周方向寸法、欠陥深さの各要素が３水準以上異なるものとしてマトリックスを構成すると精度が向上し、好ましい。
【００１１】
本発明では、上記要因について有意差ありと認められる要因に重み付けをして推定式を作成する。これらの要因としては、種々のものが考えられるが、例えば、漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度、及びそれらの関数演算値とすればよい。関数演算値は乗除その他の演算によって得られる関数を云い、例えば漏洩磁束ピーク値／周方向分布幅などである。
【００１２】
本発明の第２の発明は、上記推定式を用いて推定を行う技術であって、漏洩磁束を測定して鋼管壁の欠陥を検出するに当り、得られたデータにより、欠陥の管軸方向分布を求め、軸方向半幅値を算出し、欠陥の管周方向分布を求め、周方向半幅値を算出し、漏洩磁束ピーク値を読みとり、さらに漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度からそれらの関数演算値を求め、求められたこれらの要因を欠陥深さ推定式に投入し、欠陥深さを推定することを特徴とする欠陥深さの推定方法である。この方法によれば、従来、技術員がグラフを参照しながら推定していた欠陥の深さの推定作業を廃止し、コンピュータにより自動的に精度良く推定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１、図２は本発明の工程を示すフローチャートである。図１に示すように、試験パイプの準備１１を行い、この該試験パイプにモデル欠陥を作成する。試験パイプは検査ピグを適用するラインと同じパイプを準備する。モデル欠陥の作成１１は、管軸方向寸法、管周方向寸法、欠陥深さ等の要素の異なる欠陥（減肉部）を多数作成する。例えば前記各要素について、３〜４水準を取って作成すると良い。次に検査ピグをこの試験パイプに通して漏洩磁束データを取得する。このデータ取得工程１３は、ピグの走行速度を変化させながら複数回実施する。取得した漏洩磁束データからパラメータ抽出１４を行う。パラメータとしては、漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度などを抽出するとよい。次に、これらのパラメータの再構築１５を行う。欠陥深さに対し相関があると考えられるパラメータの組み合わせなど誘導パラメータを作成する。例えば漏洩磁束ピーク値／周方向分布幅等を取る。次いで、これらの原パラメータ及び再構築されたパラメータを要因とし、推定式の作成１６を行う。推定式の作成は、試験パイプに作成した欠陥の欠陥深さを従属変数とし、前記各要因を独立変数とした重回帰分析を行い、各要因の寄与度を求め、欠陥深さの推定式を作成する。
【００１４】
次に、漏洩磁束を用いて鋼管壁の欠陥を検出する実際の推定方法は、図２のフローチャートに示す工程による。推定対象の漏洩磁束データを切り出し、データ抽出２１を行い、得られたデータにより、欠陥の管軸方向分布を求め、グラフ表示２２をする。グラフは漏洩磁束ピーク値を中心にグラフ化する。このグラフから軸方向半幅値の算出２３を行う。また、欠陥の管周方向分布を求め、漏洩磁束のピーク値を中心に、欠陥の管周方向のグラフ表示２４を行う。そして、周方向半幅値の算出２５を行う。一方、各ピーク値の読み取り２６を行い、さらに他の再構築したパラメータの読み取り２７を行う。これらの要因を前記欠陥深さ推定式に投入し、欠陥深さの推定２８を行う。
【００１５】
【発明の効果】
従来、漏洩磁束測定ピグによる配管の欠陥の深さを技術員が人力により推定し手間が掛かる割合にその精度が確実でないので、かなり安全を見て管路の保守対策を樹立していたが、本発明によれば、コンピュータで自動的に精度良く確実に推定することができるようになり、省力を図ることができると共に、管路の保守管理の合理化に寄与するところが莫大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例のフローチャートである。
【図３】従来のフローチャートである。
【図４】漏洩磁束法によって求めた欠陥の周方向グラフである。
【図５】従来の欠陥深さと漏洩磁束との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 試験パイプ準備
１２ 欠陥（減肉）作成
１３ 検査ピグにてデータ取得
１４ データからパラメータ取得
１５ パラメータの再構築
１６ 推定式作成
２１ データ抽出
２２ 欠陥軸方向グラフ表示
２３ 軸方向半値幅の算出
２４ 欠陥周方向グラフ表示
２５ 周方向半値幅の算出
２６ ピーク値の読み取り
２７ 他のパラメータの読み取り
２８ 欠陥推定式に投入し推定
３１ データ抽出
３２ 欠陥周方向グラフ表示
３３ 欠陥幅計算
３４ ピーク値読み取り
３５ 欠陥深さ推定
【発明の属する技術分野】
本発明は、漏洩磁束法を用いて鋼管管路の管壁の欠陥を検出する技術に関し、さらに詳しくは、測定データから欠陥の深さを推定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管管路の腐食、亀裂等の欠陥を検知するために、管路内に漏洩磁束測定ピグを走行させ、漏洩磁束測定ピグに搭載している磁石による磁束の漏洩磁束を検出することにより、欠陥の所在を検出する技術が知られている。このような漏洩磁束による欠陥検出では、欠陥の存在や欠陥の管周方向分布、欠陥のピーク値を読み取ることができるが、これらのデータから欠陥の深さを求めることは困難であった。しかし、実際上最も重要なことは欠陥の深さを知り、適時適切な対策を講ずることにある。
【０００３】
漏洩磁束検出ピグとは、管長方向にＮＳ極を備えた多数の磁石を管周に沿って配設し、このＮＳ極間に漏洩磁束を測定するセンサを配設した測定要素を管周方向に多数設け、管内を走行させるロボットである。磁石の磁場の流れは管軸方向にのみ付与され、センサの検知方向も管軸方向のみである。またセンサは管壁内面から数ｍｍ離れた位置に設けられ、すべての漏洩磁束を測定するものではない。したがって欠陥の大きさ、深さをすべて捉えるものではない。
【０００４】
従来は、欠陥の口径ごとに欠陥深さと漏洩磁束との関係を示す経験的なグラフを準備し、周方向の漏洩磁束分布より欠陥の口径を求め、漏洩磁束のピーク値より上記グラフ上で欠陥深さを求めることによって欠陥深さを推定していた。このような従来技術を具体例をあげて説明する。
【０００５】
図４は漏洩磁束法によって測定した欠陥の周方向分布を示すグラフの一例である。横軸は管の周方向の長さを示すもので、この例では周方向８８〜１３２ｃｍのデータが示されており、縦軸は測定した漏洩磁束の強さ（ガウス）を示している。このグラフから、漏洩磁束分布の管周方向分布幅Ａ及び磁束測定値のピーク値Ｂを読み取る。一方、図５は、従来の経験的な多数の調査から得た欠陥深さと漏洩磁束との関係を示すグラフで、欠陥の口径ごとに整理されてグラフ化されている。横軸は欠陥深さ（管の肉厚に対する％）、縦軸は漏洩磁束（ガウス）であり、欠陥の口径１０、２０、３０ｍｍφについて示されている。同一口径の欠陥では深さの深い方が漏洩磁束は大きく、口径が大きいほど同一深さでも漏洩磁束は大きい。また同一漏洩磁束でも口径の小さい欠陥は深さが深い。
【０００６】
図３は従来技術の推定方法をフローチャートで示したものである。まず推定対象の漏洩磁束データを切り出し、データ抽出３１を行い、漏洩磁束ピーク値を中心に、欠陥の管周方向の分布グラフの表示３２を行う。図４はこの分布グラフの例を示したものである。次に欠陥幅の計算３３を行う。欠陥幅は半値幅とする。図４のグラフから欠陥幅として周方向分布幅Ａが求められる。次にピーク値の読み取り３４を行う。図４のグラフからピーク値Ｂが求められる。次に欠陥深さの推定３５を行う。すなわち、図４で求めた周方向分布幅Ａから欠陥の口径を推定する。例えば、今、欠陥の口径が約２０ｍｍであると判定されたとし、次に漏洩磁束のピーク値Ｂから漏洩磁束を図５の「欠陥深さと漏洩磁束との関係」を示すグラフに当てはめると、欠陥深さが約２７％と推定することができる。この推定手順は人力により行われ、自動化することは不可能である。
【０００７】
上記従来の欠陥深さ推定方法は、欠陥の口径が例えば１０、２０、３０ｍｍのように離散的であり、その間を補間したり、外延を補外するため、口径特定時に誤差が生じてしまうという問題があり、また、特定の管路、特定の装置に特有の経験的な知識の集積に基づくものであり、これらが変更されると、その条件について図５と同様のグラフを作成する必要があり、普遍性に乏しいと言う問題もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法は、漏洩磁束の管周方向分布幅と漏洩磁束のピーク値とから大胆に欠陥の深さを推定するものである。管路に欠陥がある場合に最も重要なデータは欠陥の深さであるから、さらに精度良く推定することができれば、管路の管理技術に大きく寄与する。発明者はこの点に鑑み、漏洩磁束測定法に深い省察を加え、さらに精度の高い欠陥深さの推定方法を開発した。本発明はこのような技術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】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、本発明の第１の発明は、漏洩磁束を測定して鋼管壁の欠陥を検出するに当り、試験パイプを準備し、該試験パイプにモデル欠陥を作成し、検査ピグを用いて該試験パイプから漏洩磁束データを取得し、得られたデータからパラメータとして漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度を抽出し、それらの関数演算値を求め、原パラメータ及びそれらの関数演算値を要因とし、該要因と欠陥深さとの関係を重回帰分析して各要因の寄与度を求め、欠陥深さ推定式を作成することを特徴とする欠陥深さの推定方法である。ここでパラメータを再構築するとは、パラメータを組合せ又は変形してサブパラメータを作成することである。
【００１０】
上記方法において、前記試験パイプに作成する欠陥は、管軸方向寸法、管周方向寸法、欠陥深さの各要素が３水準以上異なるものとしてマトリックスを構成すると精度が向上し、好ましい。
【００１１】
本発明では、上記要因について有意差ありと認められる要因に重み付けをして推定式を作成する。これらの要因としては、種々のものが考えられるが、例えば、漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度、及びそれらの関数演算値とすればよい。関数演算値は乗除その他の演算によって得られる関数を云い、例えば漏洩磁束ピーク値／周方向分布幅などである。
【００１２】
本発明の第２の発明は、上記推定式を用いて推定を行う技術であって、漏洩磁束を測定して鋼管壁の欠陥を検出するに当り、得られたデータにより、欠陥の管軸方向分布を求め、軸方向半幅値を算出し、欠陥の管周方向分布を求め、周方向半幅値を算出し、漏洩磁束ピーク値を読みとり、さらに漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度からそれらの関数演算値を求め、求められたこれらの要因を欠陥深さ推定式に投入し、欠陥深さを推定することを特徴とする欠陥深さの推定方法である。この方法によれば、従来、技術員がグラフを参照しながら推定していた欠陥の深さの推定作業を廃止し、コンピュータにより自動的に精度良く推定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１、図２は本発明の工程を示すフローチャートである。図１に示すように、試験パイプの準備１１を行い、この該試験パイプにモデル欠陥を作成する。試験パイプは検査ピグを適用するラインと同じパイプを準備する。モデル欠陥の作成１１は、管軸方向寸法、管周方向寸法、欠陥深さ等の要素の異なる欠陥（減肉部）を多数作成する。例えば前記各要素について、３〜４水準を取って作成すると良い。次に検査ピグをこの試験パイプに通して漏洩磁束データを取得する。このデータ取得工程１３は、ピグの走行速度を変化させながら複数回実施する。取得した漏洩磁束データからパラメータ抽出１４を行う。パラメータとしては、漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度などを抽出するとよい。次に、これらのパラメータの再構築１５を行う。欠陥深さに対し相関があると考えられるパラメータの組み合わせなど誘導パラメータを作成する。例えば漏洩磁束ピーク値／周方向分布幅等を取る。次いで、これらの原パラメータ及び再構築されたパラメータを要因とし、推定式の作成１６を行う。推定式の作成は、試験パイプに作成した欠陥の欠陥深さを従属変数とし、前記各要因を独立変数とした重回帰分析を行い、各要因の寄与度を求め、欠陥深さの推定式を作成する。
【００１４】
次に、漏洩磁束を用いて鋼管壁の欠陥を検出する実際の推定方法は、図２のフローチャートに示す工程による。推定対象の漏洩磁束データを切り出し、データ抽出２１を行い、得られたデータにより、欠陥の管軸方向分布を求め、グラフ表示２２をする。グラフは漏洩磁束ピーク値を中心にグラフ化する。このグラフから軸方向半幅値の算出２３を行う。また、欠陥の管周方向分布を求め、漏洩磁束のピーク値を中心に、欠陥の管周方向のグラフ表示２４を行う。そして、周方向半幅値の算出２５を行う。一方、各ピーク値の読み取り２６を行い、さらに他の再構築したパラメータの読み取り２７を行う。これらの要因を前記欠陥深さ推定式に投入し、欠陥深さの推定２８を行う。
【００１５】
【発明の効果】
従来、漏洩磁束測定ピグによる配管の欠陥の深さを技術員が人力により推定し手間が掛かる割合にその精度が確実でないので、かなり安全を見て管路の保守対策を樹立していたが、本発明によれば、コンピュータで自動的に精度良く確実に推定することができるようになり、省力を図ることができると共に、管路の保守管理の合理化に寄与するところが莫大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例のフローチャートである。
【図３】従来のフローチャートである。
【図４】漏洩磁束法によって求めた欠陥の周方向グラフである。
【図５】従来の欠陥深さと漏洩磁束との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ 試験パイプ準備
１２ 欠陥（減肉）作成
１３ 検査ピグにてデータ取得
１４ データからパラメータ取得
１５ パラメータの再構築
１６ 推定式作成
２１ データ抽出
２２ 欠陥軸方向グラフ表示
２３ 軸方向半値幅の算出
２４ 欠陥周方向グラフ表示
２５ 周方向半値幅の算出
２６ ピーク値の読み取り
２７ 他のパラメータの読み取り
２８ 欠陥推定式に投入し推定
３１ データ抽出
３２ 欠陥周方向グラフ表示
３３ 欠陥幅計算
３４ ピーク値読み取り
３５ 欠陥深さ推定
Claims (3)
- 漏洩磁束を測定して鋼管壁の欠陥を検出するに当り、試験パイプを準備し、該試験パイプにモデル欠陥を作成し、検査ピグを用いて該試験パイプから漏洩磁束データを取得し、得られたデータからパラメータとして漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度を抽出し、それらの関数演算値を求め、原パラメータ及びそれらの関数演算値を要因とし、該要因と欠陥深さとの関係を重回帰分析して各要因の寄与度を求め、欠陥深さ推定式を作成することを特徴とする欠陥深さの推定方法。
- 前記試験パイプに作成する欠陥は、管軸方向寸法、管周方向寸法、欠陥深さの各要素が３水準以上異なることを特徴とする請求項１記載の欠陥深さの推定方法。
- 漏洩磁束を測定して鋼管壁の欠陥を検出するに当り、得られたデータにより、欠陥の管軸方向分布を求め、軸方向半幅値を算出し、欠陥の管周方向分布を求め、周方向半幅値を算出し、漏洩磁束ピーク値を読みとり、さらに漏洩磁束ピーク値、軸方向分布幅、周方向分布幅、データ取得速度、欠陥の周方向角度からそれらの関数演算値を求め、求められたこれらの要因を欠陥深さ推定式に投入し、欠陥深さを推定することを特徴とする欠陥深さの推定方法。
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