JP6160331B2 - 腐食検査用ピグ - Google Patents

Description

本発明は、腐食検査用ピグに関し、特に、パイプライン内を流れる流体の圧力で移動する腐食検査用ピグに関するものである。

従来、パイプライン内を移動することで、パイプの腐食を検査する腐食検査用ピグが提案されている。腐食検査用ピグには、パイプライン内を流体が流れていない状態でパイプライン内を移動するもの（特許文献１，２参照）と、パイプライン内を流体が流れている状態でパイプライン内を移動するもの（流体移動型の腐食検査用ピグ）がある。

流体移動型の腐食検査用ピグでは、パイプライン内を流れる流体の圧力で移動することとなる。従って、このような腐食検査用ピグでは、パイプラインを検査するセンサ、センサを制御する制御部、検査結果を保存する保存部、これらに電力を供給する電源などを搭載してパイプライン内を移動することとなる。

特開２００３−２７０２１０号公報 特開２０１１−２７５９２号公報

ところで、パイプラインは、流れる流体の圧力によって、パイプの仕様が異なってくる。例えば、日本国内の都市ガスパイプラインでは、高圧（例えば、１．０ＭＰａ以上）のガスに使用する高圧パイプと、中圧（例えば０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下）のガスに使用する中圧パイプとでは、高圧パイプと比較して中圧パイプのパイプ径は小さくなる傾向がある。

ここで、腐食検査用ピグは、パイプライン内からパイプの腐食を検査するものであるため、パイプの内壁近傍にセンサを配置することとなる。つまり、腐食検査用ピグの外径は、パイプ内径に近似したものとなる。これまで、流体移動型の腐食検査用ピグは高圧パイプに適用されることが多かったが、中圧パイプのようにパイプ内径が制限されたパイプに用いる時には、各機能の実装上、困難を伴っていた。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パイプ内径が制限されたパイプによって構成されたパイプラインにおいても、パイプライン内の腐食を検査することができる腐食検査用ピグを提案することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る腐食検査用ピグでは、
（１）電源を搭載する電源用ピグと、電源からの電力により駆動し、パイプの内壁から外壁までの腐食を検査する第１センサを有する第１センサ用ピグと、電源からの電力により駆動し、パイプの内壁の腐食を検査する第２センサと、少なくとも第１センサおよび第２センサの駆動制御を行う制御部と、第１センサおよび第２センサによる検査結果を保存する保存部とを有する制御装置と、を備え、第２センサまたは制御装置は、電源用ピグあるいは第１センサ用ピグと異なるピグがある場合は前記異なるピグのいずれか少なくとも一方に搭載され、電源用ピグが先頭に配置されていることを特徴とする。

（２）また、上記（１）の腐食検査用ピグにおいて、第２センサは、第２センサ用ピグに搭載され、制御装置は、制御用ピグに搭載されていることが好ましい。

（３）また、上記（２）の腐食検査用ピグにおいて、制御用ピグは、第１センサ用ピグと第２センサ用ピグとの間に配置されていることが好ましい。

（４）また、上記（３）の腐食検査用ピグにおいて、先頭から、電源用ピグ、第１センサ用ピグ、制御用ピグ、第２センサ用ピグの順で配置されていることが好ましい。

（５）また、上記（１）の腐食検査用ピグにおいて、第２センサおよび制御装置は、電源用ピグに搭載されていることが好ましい。

（６）また、上記（１）の腐食検査用ピグにおいて、制御装置は、制御用ピグに搭載され、第２センサは、電源用ピグまたは制御用ピグに搭載されていることが好ましい。

本発明に係る腐食検査用ピグは、流体移動型の腐食検査用ピグを構成する機器を各ピグに分散して搭載させ、各ピグを一列に連結することで、外径を小さくでき、パイプ内径が制限されたパイプによって構成されたパイプラインにおいても、パイプライン内の腐食を検査することができるという効果を奏する。また、パイプライン内を移動中に最も衝撃をうける先頭のピグに流体移動型の腐食検査用ピグを構成する機器のうち、衝撃に強い機器を搭載するので、パイプライン内を移動することで受ける衝撃による悪影響を最小限とすることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る腐食検査用ピグを示す図である。 図２は、実施形態に係る腐食検査用ピグの変形例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、実施形態に係る腐食検査用ピグを示す図である。同図に示すように、本実施形態に係る腐食検査用ピグ１−１は、パイプライン１００内を流体Ｒが流れている状態でパイプライン１００内を移動するものであり、電源用ピグ２と、第１センサ用ピグ３と、第２センサ用ピグ４と、制御用ピグ５と、連結部６と、距離センサ７とを含んで構成されている。各ピグ２〜５は、それぞれケーブル８により電気的に接続されている。

電源用ピグ２は、電源２２を搭載するものである。電源用ピグ２は、本体部２１と、電源２２と、カップ２３，２４と、ローラ群２５を含んで構成されている。

本体部２１は、金属製材料などで円筒状に形成されており、軸方向における両端部が図示しない閉塞部材で閉塞されている。なお、閉塞部材の少なくとも一方は、本体部２１に対して着脱自在に設けられている。

電源２２は、第１センサ用ピグ３と、第２センサ用ピグ４と、制御用ピグ５と、距離センサ７に電力を供給するものである。電源２２は、本体部２１の内部に密閉された状態で収容されており、取り出し可能である。電源２２は、例えば、耐衝撃構造を採用した一次電池、二次電池が好ましい。

カップ２３，２４は、パイプライン１００内を流れる流体Ｒにより、腐食検査用ピグ１−１に流体Ｒが流れる方向の推力を与えるものである。カップ２３，２４は、本体部２１に対して、カップ２３が先頭側に、カップ２４が後尾側に、軸方向に離間した状態でそれぞれ取り付けられている。カップ２３，２４は、弾性を有する樹脂などの材料で椀状（ボウル状）に形成されている。ここで、カップ２３，２４の外径は、電源用ピグ２の最大外径であり、腐食検査用ピグ１−１が使用されるパイプ１０１の内径に応じて設定される。カップ２３，２４の外径は、例えば、パイプ１０１の内径と、パイプライン１００内を流れる流体Ｒの圧力（以下、単に「流体圧力」と称する）とに基づいて、電源用ピグ２がパイプライン１００内を移動できる程度に設定される。また、カップ２３，２４の許容される弾性変形が行われた際の外径は、パイプ１０１の内径に応じて設定された設定最小内径以下となるように設定されている。ここで、設定最小内径は、パイプライン１００の方向の変化（例えば、途中に設けられたエルボ、エルボ返しなど）や、パイプライン１００内の突起物（例えば、プラグなど）や、パイプ１０１の内径の変化（例えば、肉厚変化など）などに基づいて決定される。設定最小内径は、本実施形態では、例えば、パイプ１０１の内径の９０％とする。

ローラ群２５は、パイプライン１００の方向の変化や、パイプライン１００内の突起物や、パイプ１０１の内径の変化があっても、腐食検査用ピグ１−１をパイプライン１００内で円滑に流体Ｒが流れる方向に移動させるためのものである。ローラ群２５は、回転自在に支持された複数のローラが周方向に配置されており、本体部２１のカップ２３よりも先頭側に取り付けられている。ローラ群２５の外径は、設定最小内径よりも小さく設定されている。

ここで、電源用ピグ２は、腐食検査用ピグ１−１のうち、最も流体Ｒが流れる方向側、すなわち先頭に配置されている。つまり、第１センサ用ピグ３、第２センサ用ピグ４および制御用ピグ５よりも、先にパイプライン１００内を通過する。

第１センサ用ピグ３は、第１センサ３３によりパイプ１０１の内壁から外壁までの腐食を検査するものである。第１センサ用ピグ３は、電源用ピグ２の後尾側に隣り合って配置され、第１ローラ群３１と、第２ローラ群３２と、第１センサ３３とを含んで構成されている。

第１ローラ群３１、第２ローラ群３２は、第１センサ用ピグ３をパイプライン１００内で流体Ｒの流れる方向に円滑に移動させるとともに、第１センサ用ピグ３をパイプライン１００内の中心軸近傍に保持させるものである。各ローラ群３１，３２は、回転自在に支持された複数のローラが周方向に配置されており、第１ローラ群３１が先頭側に、第２ローラ群３２が後尾側に、第１センサ３３を挟んで配置されている。各ローラ群３１，３２は、第１センサ用ピグ３の径方向内方に移動自在に弾性支持されており、外力が作用していない状態における外径は第１センサ用ピグ３がパイプライン１００内を移動できる程度に設定され、許容される弾性変形が行われた際の外径は設定最小以下となるように設定されている。

第１センサ３３は、電源２２からの電力により駆動し、パイプ１０１の内壁から外壁までの腐食を検査するものである。第１センサ３３には、電源用ピグ２の電源２２からケーブル８を介して電力が供給され駆動する。第１センサ３３は、パイプ１０１の内壁から外壁までを磁化して、磁束を発生させるとともに漏洩磁束を計測し、漏洩磁束の強度からパイプ１０１の内壁から外壁までに発生する腐食を検査する。ここで、漏洩磁束による腐食の検査方法とは、磁石によりパイプ１０１を構成する鋼材を磁化させ閉じた磁路を形成し、パイプ１０１の表面（内壁あるいは外壁）に形成された腐食部から漏れる磁束を測定する方法である。パイプ１０１が健全であれば、磁路の断面積には変動がない。予め、健全なパイプ１０１の内部（内壁から外壁までの部分）の磁束密度が飽和密度になるような強さで磁化すれば、パイプ１０１の表面から外に磁束が漏洩することはない。しかし、腐食などによりパイプ１０１が薄肉化すると、磁路の断面積が減少するので、パイプ１０１の内部（内壁から外壁までの部分）に存在できる磁束（＝飽和磁束密度×断面積）が小さくなり、磁路に入りきれなくなった磁束がパイプ１０１の表面から外部に漏洩する。

第１センサ３３は、センサ群３３ａと、磁化器３３ｂ，３３ｃとを含んで構成されている。センサ群３３ａは、コイル、ホール素子などで構成される複数の磁気センサが周方向に配置されており、磁化器３３ｂ，３３ｃとの間に配置されている。ここで、センサ群３３ａは、パイプ１０１の軸に平行、直角あるいはパイプ１０１の円周の接線方向の少なくとも１以上の方向の磁束成分を測定できるように設定されている。センサ群３３ａは、電源２２からの電力により駆動し、検査結果、すなわち出力がケーブル８を介して隣り合う後尾側の制御用ピグ５に送信される。磁化器３３ｂ、３３ｃは、それぞれ円周上に複数配置された磁石である。磁化器３３ｂ、３３ｃは、外表面に図示しないブラシが形成されており、ブラシが変形することによりパイプ１０１の内壁に常時接触するように構成されている、磁化器３３ｂ、３３ｃは、外周面の極性が異なるように、１つの磁気回路を形成する。

第２センサ用ピグ４は、第２センサ４３によりパイプ１０１の内壁の腐食を検査するものである。第２センサ用ピグ４は、制御用ピグ５の後尾側に隣り合って配置され、第１ローラ群４１と、第２ローラ群４２と、第２センサ４３とを含んで構成されている。

第１ローラ群４１、第２ローラ群４２は、第２センサ用ピグ４をパイプライン１００内で流体Ｒの流れる方向に円滑に移動させるとともに、第２センサ用ピグ４をパイプライン１００内の中心軸近傍に保持させるものである。各ローラ群４１，４２は、回転自在に支持された複数のローラが周方向に配置されており、第１ローラ群４１が先頭側に、第２ローラ群４２が後尾側に、第２センサ４３を挟んで配置されている。各ローラ群４１，４２は、第２センサ用ピグ４の径方向内方に移動自在に弾性支持されており、外力が作用していない状態における外径は第２センサ用ピグ４がパイプライン１００内を移動できる程度に設定され、許容される弾性変形が行われた際の外径は設定最小内径以下となるように設定されている。

第２センサ４３は、電源２２からの電力により駆動し、パイプ１０１の内壁の腐食を検査するものである。第２センサ４３には、電源用ピグ２の電源２２からケーブル８を介して電力が供給され駆動する。第２センサ４３は、第１センサ３３と同様に漏洩磁束を計測し、漏洩磁束の強度からパイプ１０１の内壁に発生する腐食を検査する。第２センサ４３は、センサ群４３ａと、磁化器４３ｂとを含んで構成されている。センサ群４３ａは、コイル、ホール素子などで構成される複数の磁気センサが周方向に配置されており、磁化器４３ｂの近傍に配置されている。ここで、センサ群４３ａは、パイプ１０１の軸に平行、直角あるいはパイプ１０１の円周の接線方向の少なくとも１以上の方向の磁束成分を測定できるように設定されている。センサ群４３ａは、電源２２からの電力により駆動し、検査結果、すなわち出力がケーブル８を介して隣り合う先頭側の制御用ピグ５に送信される。磁化器４３ｂは、センサ群４３ａの各センサにそれぞれ対応して円周上に複数配置された磁石である。ここで、磁化器４３ｂの磁力は、磁化器３３ｂ，３３ｃの磁力より小さく設定されている。これにより、センサ群３３ａがパイプ１０１の内壁から外壁までの腐食を検査する一方、センサ群４３ａがパイプ１０１の内壁の腐食を検査することとなる。

制御用ピグ５は、腐食検査用ピグ１−１の動作を制御するものであり、第１センサ用ピグ３の後尾側に隣り合って配置され、本体部５１と、第１ローラ群５２と、第２ローラ群５３と、制御装置を構成する制御部５４および保存部５５とを含んで構成されている。つまり、制御用ピグ５は、第１センサ用ピグ３と第２センサ用ピグ４との間に配置されている。

本体部５１は、金属製材料などで円筒状に形成されており、軸方向における両端部が図示しない閉塞部材で閉塞されている。なお、閉塞部材の少なくとも一方は、本体部５１に対して着脱自在に設けられている。

第１ローラ群５２、第２ローラ群５３は、制御用ピグ５をパイプライン１００内で流体Ｒの流れる方向に円滑に移動させるとともに、制御用ピグ５をパイプライン１００内の中心軸近傍に保持させるものである。各ローラ群５２，５３は、回転自在に支持された複数のローラが周方向に配置されており、第１ローラ群５２が先頭側に、第２ローラ群５３が後尾側に配置されている。各ローラ群５２，５３は、制御用ピグ５の径方向内方に移動自在に弾性支持されており、外力が作用していない状態における外径は制御用ピグ５がパイプライン１００内を移動できる程度に設定され、許容される弾性変形が行われた際の外径は設定最小内径以下となるように設定されている。

制御部５４は、制御装置を構成するものであり、少なくとも、第１センサ３３および第２センサ４３を駆動制御するものであり、本体部５１の内部に密閉された状態で収容されており、取り出し可能である。制御部５４は、電源２２、第１センサ３３、第２センサ４３、保存部５５および距離センサ７などと電気的に接続されており、電源２２から供給される電力により、第１センサ３３、第２センサ４３、および距離センサ７などを駆動制御する。

保存部５５は、制御装置を構成するものであり、第１センサ３３および第２センサ４３による検査結果をデータとして保存するものであり、本体部５１の内部に密閉された状態で収容されており、取り出し可能である。保存部５５は、制御部５４からの指令に基づいて、距離センサ７の出力である検査開始地点からの距離と、第１センサ３３による検査結果である出力値と、第２センサ４３による検査結果である出力値とを関連つけて保存する。

連結部６は、各ピグ２〜５の間にそれぞれ配置され、隣り合うピグ２〜５を相対移動可能に連結するものである。連結部６は、連結本体部６１と、継手部６２，６３と有して構成されている。連結本体部６１は、両端部に継手部６２，６３が設けられている。継手部６２，６３は、連結本体部６１と各ピグ２〜５とを相対回転可能に連結するものであり、本実施形態では、少なくとも２軸以上の回転軸を有している。従って、パイプライン１００の方向の変化に応じて、隣り合うピグ２〜５が連結部６により相対移動するので、腐食検査用ピグ１−１がパイプライン１００の方向の変化に追従して変化することができる。

距離センサ７は、腐食検査用ピグ１−１がパイプライン１００内を移動した距離を検出するものである。距離センサ７は、一例として、最後尾に設けられており、本実施形態では、第２センサ用ピグ４の後尾側に２つ取り付けられている。距離センサ７は、例えば、図示しない支持部が弾性変形することでパイプ１０１の内壁に常時接触するように構成されている。

このように、腐食検査用ピグ１−１は、各ピグ２〜５が先頭から電源用ピグ２、第１センサ用ピグ３、制御用ピグ５、第２センサ用ピグ４の順で配置されている。このような配置において、腐食検査用ピグ１−１は、検査対象であるパイプライン１００内を移動する。具体的には、腐食検査用ピグ１−１は、パイプライン１００の任意の箇所に設けられた検査開始地点である図示しないランチャから、検査終了地点である図示しないレシーバまでを移動する。腐食検査用ピグ１−１のランチャからレシーバに向かっての移動は、パイプライン１００内を流れる流体Ｒを電源用ピグ２のカップ２３，２４により受け止めることで行われる。ここで、腐食検査用ピグ１−１は、通常パイプライン１００内を流れる流体Ｒによって移動してもよいし、通常流れている流体Ｒを止めて他の流体、例えばパイプライン１００に図示しないコンプレッサを接続し、パイプライン１００内を流れるコンプレッサにより圧縮されたエアによって移動してもよい。

腐食検査用ピグ１−１がパイプライン１００内を移動中の間は、制御部５４により第１センサ３３、第２センサ４３、および距離センサ７などが駆動制御され、これらからの出力が保存部５５にデータとして保存され続ける。つまり、保存部５５には、パイプライン１００内の任意の位置におけるパイプ１０１の内壁から外壁までの状態およびパイプ１０１の内壁の状態が保存される。ここで、パイプ１０１の内壁の腐食は、第１センサ３３および第２センサ４３の検査結果にあらわれる。一方、パイプ１０１の外壁の腐食は、第１センサ３３の検査結果にはあらわれるが、第２センサ４３の検査結果としてはあらわれない。従って、腐食検査用ピグ１−１によれば、パイプ１０１の内壁あるいは外壁のいずれに腐食が発生したのかを検査することができる。

以上のように、腐食検査用ピグ１−１は、腐食検査用ピグ１−１を構成する機器、特に、電源２２と、第１センサ３３と、第２センサ４３と、制御部５４および保存部５５とを異なるピグ２〜５に分散して搭載し、各ピグ２〜５を一列に連結してパイプライン１００の軸方向に長く構成した。従って、腐食検査用ピグ１−１の容積は、パイプライン１００内の軸方向に拡大されるので、腐食検査用ピグ１−１を構成する機器を搭載するために、容積を径方向に拡大することを抑制することができる。これにより、パイプ内径が制限されたパイプによって構成されたパイプラインにおいても、パイプライン内の腐食を検査することができる。

また、腐食検査用ピグ１−１では、各ピグ２〜５のうち、可動部品や精密な部品などの故障の原因となる部品ではなく、耐衝撃構造を採用した電源２２を搭載した電源用ピグ２が先頭に配置されている。従って、パイプライン１００の方向の変化や、パイプライン１００内の突起物や、パイプ１０１の内径の変化によって、腐食検査用ピグ１−１の先頭がパイプ１０１の内壁や突起物と接触する場合もありえる最も衝撃をうける先頭が電源用ピグ２であるため、他のピグ３〜５を先頭とした場合と比較して、腐食検査用ピグ１−１の損傷や故障を抑制することができる。これにより、パイプライン１００内を長距離移動する場合においても、衝撃による悪影響を最小限とすることで、腐食の検査を確実に行うことができる。

また、制御用ピグ５は、第１センサ用ピグ３と第２センサ用ピグ４との間に配置されているので、第１センサ３３および第２センサ４３からの出力がともに最も短い距離で制御部５４および保存部５５に入力される。従って、制御用ピグ５と第１センサ用ピグ３との間、あるいは制御用ピグ５と第２センサ用ピグ４との間に、他のピグが配置されている場合と比較して、第１センサ３３および第２センサ４３から制御部５４および保存部５５に出力が送信されるまでにノイズがのることを抑制することができる。また、第１センサ用ピグ３と第２センサ用ピグ４との間に制御用ピグ５が配置されているので、第１センサ３３および第２センサ４３が発生する磁場によって互いが影響を受けることが抑制される。これらから、第１センサ３３および第２センサ４３のそれぞれの検査精度の向上を図ることができる。また、第１センサ用ピグ３と第２センサ用ピグ４との間に制御用ピグ５が配置されているので、第１センサ用ピグ３および第２センサ用ピグ４と、制御用ピグ５とを電気的に接続するケーブル８の引き回しが容易となる。

なお、本実施形態における制御用ピグ５は、第１センサ用ピグ３と第２センサ用ピグ４との間に配置されていればよい。図２は、実施形態に係る腐食検査用ピグの変形例を示す図である。同図に示すように、腐食検査用ピグ１−２は、各ピグ２〜５が先頭から電源用ピグ２、第２センサ用ピグ４、制御用ピグ５、第１センサ用ピグ３の順で配置されていてもよい。

また、上記実施形態における腐食検査用ピグ１−１，１−２は、４両編成としたがこれに限定されるものではない。例えば、電源用ピグ２に、第２センサ４３を搭載して、先頭から電源用ピグ２、制御用ピグ５、第１センサ用ピグ３の第２センサ用ピグ４を除いた３両編成としてもよい。例えば、制御用ピグ５に、第２センサ４３を搭載して、先頭から電源用ピグ２、制御用ピグ５、第１センサ用ピグ３の第２センサ用ピグ４を除いた３両編成としてもよい。また、例えば、電源用ピグ２に、第２センサ４３および制御部５４および保存部５５を搭載して、先頭から電源用ピグ２、第１センサ用ピグ３の第２センサ用ピグ４および制御用ピグ５を除いた２両編成としてもよい。

また、本実施形態では、磁化器３３ｂ，３３ｃ、磁化器４３ｂを磁石としているが、永久磁石としても電磁石としてもよい。電磁石の場合、磁化器３３ｂ、３３ｃ、磁化器４３ｂは、電源２２から電力が供給されることで磁化する。本実施形態では、特に、電源用ピグ２が第１センサ用ピグ３と隣り合って配置されているので、腐食検査用ピグ１−１の中で、最も電力が要求される磁化器３３ｂ，３３ｃと電源２２とを最短距離で電気的に接続することができる。従って、電源２２から磁化器３３ｂ，３３ｃへの電力供給のロスを抑制することができる。

１−１，１−２ 腐食検査用ピグ
２ 電源用ピグ
２２ 電源
３ 第１センサ用ピグ
３３ 第１センサ
４ 第２センサ用ピグ
４３ 第２センサ
５ 制御用ピグ
５４ 制御部（制御装置）
５５ 保存部（制御装置）
６ 連結部
７ 距離センサ

Claims (2)

1. 電源を搭載する電源用ピグと、
   前記電源からの電力により駆動し、パイプの内壁から外壁までの腐食を検査する第１センサを有する第１センサ用ピグと、
   前記電源からの電力により駆動し、前記パイプの内壁のみの腐食を検査する第２センサを有する第２センサ用ピグと、
   少なくとも前記第１センサおよび前記第２センサの駆動制御を行う制御部と、前記第１センサおよび前記第２センサによる検査結果を保存する保存部とを有する制御装置と、
   を備え、
   前記電源用ピグが先頭に配置され、
   前記制御装置は、制御用ピグに搭載され、該制御用ピグは、前記第１センサ用ピグと前記第２センサ用ピグとの間に配置されていることを特徴とする腐食検査用ピグ。
2. 請求項１に記載の腐食検査用ピグにおいて、
   前記先頭から、前記電源用ピグ、前記第１センサ用ピグ、前記制御用ピグ、前記第２センサ用ピグの順で配置されている腐食検査用ピグ。

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