JP7205642B2 - 検査装置、検査システムおよび検査方法、ならびに部材の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管やタンク等の中空の鋼部材をはじめとする検査対象部材が腐食したり損傷を受けたりすることによって発生する減肉や亀裂等の疵を検出するために用いられる、検査装置、検査システムおよび検査方法、ならびに部材の補修方法に関するものである。

配管やタンク等の中空の鋼部材をはじめとする検査対象部材が腐食したり損傷を受けたりすることにより発生する減肉や亀裂等の疵を検出する検査方法が、種々知られている。そして、検査対象部材の広範囲にわたって検査を行うため、例えば特許文献１～特許文献３には、磁石車輪を用いることで検査対象部材の表面に吸着されながら走行する検査装置が開示されている。特許文献１および特許文献２の検査装置では、超音波を用いた検査方法が採用され、特許文献３では、コイル渦電流を用いた検査方法が採用されている。

特開２０１３－１７４５３１号公報 特開昭６２－１２４４５８号公報 特開２００８－３２５０８号公報

これら特許文献１～３では、図４に示すように、配管などの検査対象部材Ｔの表面に吸着されながら走行する検査装置８０が、ケーブルＣを介して、信号処理装置、制御装置、渦流探傷器等の検査装置本体８に有線で接続される構成となっている。検査装置８０により検出された疵の信号は、ケーブルＣを通じて、検査装置本体８に送信される。

よって、特許文献１～３では、検査装置８０が検査対象部材Ｔの表面を走行可能とはされているものの、検査装置８０による検査範囲はケーブルＣの長さにより制限されていた。

このうち、特許文献３では、検査対象部材上を移動する渦流センサ部が、ケーブルを介して渦流探傷器に接続され、この渦流探傷器が移動台車に搭載される構成も開示されている。これにより、渦流センサ部の動きに移動台車が追従して、渦流センサ部の検査範囲が制限されにくくなる。しかし、このような構成でも、検査対象部材に沿って移動台車を走行させるための空間を確保できなかったり、検査対象部材に沿って移動台車を走行させる路面の状態が悪かったりする場合には、渦流センサ部の動きに合わせて移動台車を走行させることができない。このような場合には、検査装置による検査範囲はやはりケーブルの長さにより制限されていた。

また、特許文献１～３に開示される検査装置において、ケーブルＣを長くして検査範囲を拡大しようとすると、検査装置８０にかかるケーブルＣの重量が大きくなる。そして、検査装置８０を検査対象部材Ｔの表面に吸着させる磁石車輪の吸着力では、検査装置８０にかかるケーブルＣの重量を支えきれなくなり、検査装置８０が検査対象部材Ｔから脱落してしまう恐れがある。このような問題を防ぐため、ケーブルＣの長さには制限があり、検査装置８０による検査範囲を拡大することは難しかった。

そして、配管等の検査対象部材Ｔは、高所に設けられることが多い。このため、検査対象部材Ｔの各部位の検査を行う場合には、検査装置８０にかかるケーブルＣの重量が大きくならないように、検査対象部材Ｔの全体にわたって足場Ｓを組み、足場Ｓ上で検査を行う必要が生じていた。このため、検査対象部材Ｔの検査を行うに際して、足場Ｓの設置に多大な工数を要していた。

また、特許文献１または特許文献２のように、超音波方式を用いた検査装置によって、検査対象部材の疵を検出する場合には、検査対象部材の表面の粗さの影響を小さくするため、水浸法を採用するのが一般的である。この水浸法による超音波検査では、超音波探触子を局部水浸させて検査対象部材に直接接触させないようにするため、大量の水が使用される。このため、水を供給するホースや、検査部位まで水を供給するポンプが必要となっていた。また、ポンプを使用しない場合は、高所の検査部位まで水を供給できないため、検査範囲が大幅に制限されていた。

上記課題を解決すべく、本発明は、検査対象部材の検査範囲が制限されることなく、検査対象部材の疵を広範囲にわたって安定して効率よく検査することのできる、検査装置、検査システムおよび検査方法、ならびに部材の補修方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］ 検査対象部材の表面に沿って移動可能な移動機構を有する検査装置本体と、前記検査装置本体に設けられ、前記検査対象部材の板厚を測定する測定装置と、前記検査装置本体に設けられ、前記測定装置により測定された前記板厚の情報を無線で外部に送信する送信機と、前記検査装置本体に設けられ、前記移動機構、前記測定装置および前記送信機に電力を供給するバッテリとを備える検査装置。
［２］ 前記検査対象部材は磁性体であり、前記測定装置は、前記検査対象部材に静磁場を印加して渦電流を発生させる磁化器と、前記検査対象部材に発生した前記渦電流を測定する渦電流センサと、前記渦電流センサにより測定された前記渦電流の波形の位相を検出する位相検波器とを備える［１］に記載の検査装置。
［３］ 前記磁化器は永久磁石である［２］に記載の検査装置。
［４］ 前記移動機構は、磁力により前記表面に吸着されながら前記検査対象部材の前記表面に沿って走行する磁石クローラである［２］または［３］に記載の検査装置。
［５］ ［１］～［４］のいずれかに記載の検査装置と、前記検査装置から無線で送信される前記情報を受信し、該情報に基づいて前記検査対象部材の疵を検知する制御装置とを備える検査システム。
［６］ ［１］～［４］のいずれかに記載の検査装置から無線で送信された前記情報を、前記検査装置から離れた位置で受信して、該情報に基づいて前記検査対象部材の疵を検知する検査方法。
［７］ 前記検査対象部材は中空の鋼部材である［６］に記載の検査方法。
［８］ ［７］に記載の検査方法によって前記検査対象部材の前記疵を検知し、前記検査対象部材のうち前記疵が検知された部位を補修する部材の補修方法。

本発明の検査装置、検査システムおよび検査方法、ならびに部材の補修方法によれば、検査対象部材の表面に沿って検査装置が移動して検査対象部材の厚さを測定し、測定された厚さの情報が無線で外部に送信される。よって、検査装置により測定された情報を外部に送信するためのケーブルを接続する必要がない。このため、検査装置の検査範囲がケーブルの長さや重さにより制限されることなく、検査対象部材の疵を広範囲にわたって安定して効率よく検査することができる。

また、検査対象部材が磁性体である場合には、測定装置として、磁化器、渦電流センサ、及び位相検波器を備えるとともに、磁化器として永久磁石を使用する。そして、磁化器で検査対象部材に静磁場を印加して渦電流を発生させ、検査対象部材に発生した渦電流を渦電流センサで測定し、測定された渦電流の波形の位相を位相検波器で検出する。これにより、磁化器に電力を供給する必要がなくなり、渦電流の発生のための消費電力を抑えることができるため、検査装置の消費電力を、検査装置本体に内蔵されるバッテリで賄うことができる。

さらに、移動機構として、磁力により検査対象部材の表面に吸着されながら検査対象部材の表面に沿って走行する磁石クローラを用いた場合、検査対象部材の表面が湾曲していても、この表面に倣って磁石クローラが接触する。これにより、接触面積が大きくなり安定した吸着力が得られる。

図１は、本発明の検査装置、検査システム、および検査方法の一例による検査状況を示す模式図である。 図２は、本発明の検査装置の一例を示す断面図である。 図３は、本発明の検査システムの一例の構成を示すブロック図である。 図４は、従来の検査装置の一例による検査状況を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の検査装置、検査システムおよび検査方法、ならびに部材の補修方法の一実施形態について具体的に説明する。

図１に示すように、本実施形態の検査装置１０、検査システム１および検査方法は、磁性体である鋼管からなる配管（検査対象部材、中空の鋼部材）Ｔの疵Ｔ０（図２参照）を検出するために用いられる。配管Ｔの疵Ｔ０は、配管Ｔが腐食したり損傷を受けたりすることにより発生する減肉や亀裂等である。また、本実施形態の部材の補修方法は、検出された疵Ｔ０を補修するために用いられる。

図２に、本実施形態の検査装置１０の断面を模式的に示す。検査装置１０の筐体１１の側面には、配管Ｔの表面に沿って移動可能な移動機構１２が設けられ、筐体１１と移動機構１２を含んで検査装置本体が構成されている。また、検査装置１０の筐体１１には、測定装置１３～１５、無線送受信機（送信機）１６およびバッテリ１７が内蔵され又は取り付けられている。バッテリ１７は、移動機構１２、測定装置１３～１５および無線送受信機１６に電力を供給する。

また、本実施形態の検査システム１の全体構成を、図３に示す。検査システム１は、検査装置１０と、制御装置２０とを備えて構成される。制御装置２０は、検査装置１０から無線で送信される配管Ｔの板厚の情報を受信し、この情報に基づいて配管Ｔの疵Ｔ０を検知する。

図２に示すように、検査装置１０の移動機構１２は、磁力によって配管Ｔの表面に吸着される磁石クローラにより構成される。この移動機構１２は、検査装置１０の筐体１１の両側に設けられている。ここで、クローラとは、無限軌道とも呼ばれ、弾性部材からなる環状のベルトや、リンクにより環状に繋がれたシューを、駆動輪や誘導輪等の周りに取り付けて回動させるものである。これにより、クローラは、不整形な表面上を走行することが可能である。

本実施形態では、移動機構１２として、ゴム等の弾性材料からなる環状のベルトの内側に磁石が内蔵された構造を有する磁石クローラを用いている。そして、磁石クローラの磁力によって検査装置１０が配管Ｔの表面に吸着されながら、磁石クローラが回動することで、検査装置１０が配管Ｔの表面を移動する。

図３に示すように、移動機構１２は、駆動輪を動かすモータ１２Ｍと、このモータ１２Ｍの動きを制御する移動制御装置１２Ｃとを含んでいる。

ここで、図１に示すように、配管Ｔは、複数の鋼管を接続することによって構成され、その接続部には溶接ビードＴ１やフランジＴ２が設けられている。配管Ｔは、サポートＴ３によって支持されて、地上に固定されている。

そして、配管ＴのフランジＴ２は、溶接ビードＴ１に比べると、配管Ｔの表面からの突出量が極めて大きい。このため、フランジＴ２を乗り越えて検査装置１０を移動させることが難しい場合がある。そこで、本実施形態の検査装置１０、検査システム１および検査方法では、配管ＴがフランジＴ２により区切られる範囲毎に、検査作業者が検査装置１０を設置して、配管Ｔの検査を行う。

配管ＴがフランジＴ２により区切られる範囲が高所である場合には、この範囲の近傍に足場Ｓを組んで、配管Ｔの表面に検査装置１０を設置する。そして、地上等に設けられた制御装置２０から無線で検査装置１０を操縦して、フランジＴ２に区切られた範囲内で、検査装置１０を足場Ｓから遠い部位まで、配管Ｔの表面に沿って移動させる。

本実施形態の検査装置１０は、検査対象部材である配管Ｔの板厚を測定する方法として、渦電流方式を採用している。具体的には、図２に示すように、測定装置１３～１５は、永久磁石からなる磁化器１３と、渦電流センサ１４と、位相検波器１５とを含んで構成されている。磁化器１３は、磁性体である配管Ｔに静磁場を印加して渦電流を発生させる。なお、図２では、磁化器３（永久磁石）が互いに離間した一対の部材で構成されているが、磁化器１３の形状は図２に示す形状に限らず、例えば逆Ｕ字状の１つの部材で構成されていてもよい。そして、配管Ｔに発生した渦電流が、渦電流センサ１４により測定される。さらに、渦電流センサ１４により測定された渦電流の波形が位相検波器１５に送信され、この位相検波器１５により渦電流の位相を検出することにより、配管Ｔの板厚を測定する。なお、検査装置１０による配管Ｔの板厚の測定では、少なくとも配管Ｔの表面の凹凸形状（すなわち厚さの変化）を測定することができればよく、必ずしも配管Ｔの厚さの絶対値（すなわち数値）を測定する必要はない。

そして、測定装置１３～１５により測定された配管Ｔの板厚の情報が、無線送受信機１６から、無線で、後述する制御装置２０の無線送受信機２１に送信される。

制御装置２０は、汎用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）からなる。具体的には、図３に示すように、制御装置２０は、無線送受信機２１と、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２２とを含んで構成されている。無線送受信機２１は、検査装置１０の無線送受信機１６から無線で送信される配管Ｔの板厚の情報を受信する。ＣＰＵ２２は、無線送受信機２１により受信された情報を処理する。

ＣＰＵ２２は、検査作業者の操作等により、または自動的に、制御装置２０の無線送受信機２１から検査装置１０の無線送受信機１６に無線で信号を送信する。これにより、ＣＰＵ２２は、検査装置１０を制御して、配管Ｔの表面の全領域を走行させ、配管Ｔの表面全体にわたって板厚の測定を行い、測定された板厚の情報を無線で制御装置２０に送信させる。さらに、ＣＰＵ２２は、検査装置１０から送信された配管Ｔの板厚の情報に基づいて、配管Ｔの疵Ｔ０を検知する。具体的には、ＣＰＵ２２は、板厚の変化量が所定値以上となった場合に、配管Ｔに疵Ｔ０が発生しているものと判断し、配管Ｔの疵Ｔ０が検知された旨を画面表示等で出力して、検査作業者に疵Ｔ０が検知されたことを知らせる。制御装置２０を構成するＰＣには、上記各処理を実行するためのソフトウェアが導入されている。なお、制御装置２０として、ＰＣに代えて、タブレット端末等の他の情報処理装置を用いてもよい。このように、検査装置１０から無線で送信された板厚の情報を、検査装置１０から離れた位置に設置される制御装置２０により受信して、配管Ｔにおける疵Ｔ０を検知することにより、本実施形態の検査方法が実施される。

そして、上述の検査方法によって配管Ｔの疵Ｔ０を検出し、配管Ｔのうち疵Ｔ０が検出された部分を補修することにより、本実施形態の部材の補修方法が実施される。

本実施形態の検査装置１０、検査システム１および検査方法、ならびに部材の補修方法によれば、配管Ｔの表面に沿って検査装置１０が移動して配管Ｔの板厚を測定し、検出された板厚の情報が無線で制御装置２０に送信される。よって、検査装置１０により検出された情報を送信するための通信ケーブルを接続する必要がなく、検査装置１０の移動範囲がケーブルの長さや重さにより制限されることがない。特に、配管Ｔが高所に設けられている場合であっても、検査範囲が通信ケーブルの長さや重さにより制限されることがない。

このように、検査装置１０の制御や検出された板厚の情報の送信を行うための通信ケーブル接続が不要となる。よって、検査装置１０および検査システム１の取扱性が向上するとともに、配管Ｔの検査範囲が通信ケーブルの長さや重さにより制限されることがない。また、配管Ｔの疵Ｔ０を広範囲にわたって簡単に効率よく検査することができるので、検査の効率を高めることができる。

また、本実施形態の検査装置１０では、渦電流方式を採用している。このため、超音波方式の検査装置で必要となる水供給ホースやポンプが不要となり、検査装置１０および検査システム１の取扱性が向上し、検査の効率を高めることができる。特に、検査対象部材に静磁場を印加して渦電流を発生させる磁化器１３として、永久磁石を使用しているので、磁化器１３が電力を必要としない。

したがって、検査装置１０を動作させるには、移動機構１２、渦電流センサ１４と、位相検波器１５および無線送受信機１６に電力を供給すればよい。これにより、検査装置１０の消費電力が大幅に抑えられて、検査装置１０の筐体１１に内蔵されるバッテリ１７により検査装置１０の消費電力を賄うことができる。よって、渦電流を発生させる磁化器として電磁石を使用する場合には必要となることが多い電力供給ケーブルを含め、有線ケーブルによる接続が、本実施形態の検査装置１０では不要となり、無線による検査が可能となる。これにより、有線接続される検査装置による検査に比べて、極めて広範囲の検査を行うことができる。

また、本実施形態の検査装置１０では、移動機構１２として磁石クローラを用いている。このため、表面が湾曲する配管Ｔに倣って磁石クローラが接触し、接触面積が大きくなるので、従来の磁石車輪等による移動機構に比べて、安定した吸着力が得られる。

よって、配管Ｔの曲がり部や溶接ビードＴ１等の段差部などにおいても、検査装置１０が脱落せず安定して走行可能である。このため、これらの曲がり部や段差を避けずに検査装置１０を走行させることができる。また、移動機構１２を構成する磁石クローラのベルトやシューに弾性材料を使用しており、また、この弾性部材の内側に磁石が内蔵されている。これにより、検査装置１０の移動、特に方向転換時に、配管Ｔの表面上を磁石クローラが擦過した場合でも、配管Ｔの表面自体およびその塗膜等に擦過痕や剥離等の疵をつけることなく走行可能である。このため、検査作業によって配管Ｔに与える損傷を少なくすることができる。

また、移動機構１２として、磁石クローラを用いることにより、吸着方式として真空吸着方式を用いる場合に必要となる真空ポンプが不要となり、消費電力を大幅に抑えることができる。

また、本実施形態の検査装置１０、検査システム１および検査方法では、上述のとおり、配管ＴがフランジＴ２により区切られる範囲が高所である場合に、足場Ｓの設置が必要となる場合もある。しかし、従来の磁石車輪を用いた検査装置のように、検査対象部材の全体にわたって足場Ｓを組む必要はなく、検査対象部材の検査を行うに際して必要となる足場Ｓの設置工数を大幅に削減できる。

そして、検査装置１０から無線で送信された板厚の情報を、検査装置１０から離れた位置に設置される制御装置２０により受信して、検査結果を制御装置２０で常時確認しながら検査を進めることができる。

なお、上記実施形態では、検査装置として、渦電流方式を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されず、超音波方式など他の方式を用いたものであってもよい。検査装置として超音波方式を用いる場合には、小型の水タンクを検査装置内に設ける等の方法をとることで、検査装置に水を供給するホースやポンプを設ける必要がなくなり、検査装置を無線化でき、上記実施形態とほぼ同様の効果が得られる。

また、検査装置として渦電流方式を用いる場合に、磁化器として永久磁石ではなく電磁石を用いてもよい。また、移動機構として、磁石クローラではなく、真空吸着方式や磁石車輪による移動機構を用いてもよい。

また、上記実施形態では、配管Ｔが腐食したり損傷を受けたりすることにより発生する減肉や亀裂等の疵を検出して補修する例について説明したが、本発明において検査および補修の対象とされる検査対象部材は、これに限定されない。例えば、タンク等の種々の中空の鋼部材や、中空ではない形鋼等の鋼部材、その他の磁性体等からなる種々の検査対象部材について、その表面を構成する部位の厚さの測定や疵の検出等に、幅広く利用可能である。

また、上記実施形態では、検査装置から無線で送信された板厚の変化の情報に基づいて、制御装置が疵の検知を行っていたが、検査装置に内蔵された図示しないマイコン等で疵の検知を行った後、その検知結果を制御装置に無線で送信する構成としてもよい。

１ 検査システム
１０ 検査装置
１１ 筐体（検査装置本体）
１２ 磁石クローラ（移動機構）
１３ 磁化器（測定装置）
１４ 渦電流センサ（測定装置）
１５ 位相検波器（測定装置）
１６ 無線送受信機（送信機）
１７ バッテリ
２０ 制御装置
２１ 無線送受信機
２２ ＣＰＵ
Ｔ 配管（中空の鋼部材、検査対象部材）
Ｔ０ 疵
Ｔ１ 溶接ビード
Ｔ２ フランジ
Ｔ３ サポート
Ｓ 足場

Claims (6)

1. 磁性体である検査対象部材の表面に沿って磁力により前記表面に吸着されながら走行する移動機構を有する検査装置本体と、
   前記検査装置本体に設けられ、前記検査対象部材の板厚を測定する測定装置と、
   前記検査装置本体に設けられ、前記測定装置により測定された前記板厚の情報を無線で外部に送信する送信機と、
   前記検査装置本体に設けられ、前記移動機構、前記測定装置および前記送信機に電力を供給するバッテリと
   を備え、
   前記測定装置は、前記検査対象部材に静磁場を印加して渦電流を発生させる永久磁石からなる磁化器と、前記検査対象部材に発生した前記渦電流を測定する渦電流センサと、前記渦電流センサにより測定された前記渦電流の波形の位相を検出する位相検波器とを備え、
   前記移動機構が前記検査対象部材の表面に沿って移動するときに前記磁化器および前記渦電流センサが前記検査対象部材から一定の距離だけ離れた状態に保たれながら前記渦電流の波形の位相の変化を検出可能となるように、前記移動機構が前記検査対象部材に接している状態で、前記検査装置本体の筐体の底面は前記検査対象部材に対して隙間をあけて位置しており、前記筐体の底面上に前記磁化器と前記渦電流センサとが設けられている検査装置。
2. 前記移動機構は、磁石クローラである請求項１に記載の検査装置。
3. 請求項１または２に記載の検査装置と、
   前記検査装置から無線で送信される前記情報を受信し、該情報に基づいて前記検査対象部材の疵を検知する制御装置と
   を備える検査システム。
4. 請求項１または２に記載の検査装置から無線で送信された前記情報を、前記検査装置から離れた位置で受信して、該情報に基づいて前記検査対象部材の疵を検知する検査方法。
5. 前記検査対象部材は中空の鋼部材である請求項４に記載の検査方法。
6. 請求項５に記載の検査方法によって前記検査対象部材の前記疵を検知し、
   前記検査対象部材のうち前記疵が検知された部位を補修する部材の補修方法。

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