JP7828884B2

JP7828884B2 - 配管検査方法

Info

Publication number: JP7828884B2
Application number: JP2022211519A
Authority: JP
Inventors: 将裕三木; 要佐賀; 良純福原; 諄太山田; 通明黒崎; 明彦平野
Original assignee: 日立Ｇｅベルノバニュークリアエナジー株式会社
Priority date: 2022-12-28
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2026-03-12
Anticipated expiration: 2042-12-28
Also published as: US20240219317A1; JP2024094763A

Description

本発明は、配管検査方法に関する。

プラントの配管は、高温の流体が流れるため、外面が保温材で被覆されている。また、配管は、内面が高温の流体によって浸食されて、減肉が生じる可能性がある。そのため、配管の厚さを計測する検査が実施される。

配管が高所にある場合を想定し、配管検査方法について説明する。一般的な配管検査方法では、作業者が、配管に接近して作業するための足場を組立てる。そして、足場上の作業者が、配管から保温材を取外し、配管の外面に超音波センサを配置し、この超音波センサを用いて配管の厚さを計測する。

一方、特許文献１の配管検査方法では、床上の作業者が、アクセスツールを用いて、配管の外面の特定位置に設けられた保温材の着脱部（言い換えれば、保温材の他の部分に対して着脱可能な部分）を取外すと共に、前述した特定位置に超音波センサを配置する。アクセスツールは、先端側が超音波センサを保持可能で基端側が作業者に把持されるロッドと、ロッドの先端側に設けられて保温材の着脱部に係合可能なフックと、ロッドの基端側に設けられてフックを操作可能な操作レバーとを有する。アクセスツールを用いることにより、足場の組立が不要となり、検査付帯作業を軽減することが可能である。

特開２００９－１５６８０６号公報

特許文献１の配管検査方法は、足場の組立が不要であるものの、保温材の着脱を必ず行うことから、検査付帯作業を軽減する点で改善の余地がある。保温材の着脱を回避する方法として、保温材の内側に且つ配管の外面に超音波センサを予め固定し、この超音波センサを用いて配管の厚さを計測する方法が考えられる。しかし、この方法では、様々な理由により、配管の外面に固定可能な超音波センサの数に限界があり、超音波センサの固定位置以外の他の位置での配管の厚さを計測することが困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、保温材の着脱などの検査付帯作業を軽減しつつ、配管検査を行うことができる配管検査方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の配管検査方法は、外側コイル及びカメラを保持するアクセスツールを用いて、配管の外面を被覆する保温材の外側に前記外側コイル及び前記カメラを配置する第１の手順と、前記保温材の内側に且つ前記配管の外面に予め固定された第１の超音波センサと、前記保温材の内側に予め配置されて前記第１の超音波センサに接続された内側コイルと、前記第１の手順で前記内側コイルに対向するように前記保温材の外側に配置された前記外側コイルと、前記内側コイルと前記外側コイルの間の電磁誘導を利用して前記第１の超音波センサとの間で信号を入出力する制御装置とを用いて、前記第１の超音波センサの位置での前記配管の厚さを計測し、前記配管の厚さに異常があるかどうかを判定する第２の手順と、前記第１の手順で前記保温材の外側に配置された前記カメラを用いて、前記保温材を撮影し、前記保温材の外観に異常があるかどうかを判定する第３の手順と、前記第２の手順で前記配管の厚さに異常があると判定した場合や、前記第３の手順で前記保温材の外観に異常があると判定した場合に、前記配管から前記保温材を取外す第４の手順と、前記第４の手順で前記保温材が取外された前記配管の外面に第２の超音波センサを配置する第５の手順と、前記第５の手順で前記配管の外面に配置された前記第２の超音波センサと、前記第２の超音波センサとの間で信号を入出力する制御装置とを用いて、前記第２の超音波センサの位置での前記配管の厚さを計測する第６の手順と、を有する。

本発明によれば、保温材の着脱などの検査付帯作業を軽減しつつ、配管検査を行うことができる。

本発明の一実施形態における配管検査装置の構成を表すブロック図である。本発明の一実施形態におけるアクセスツール及びその使用方法を表す概略図である。本発明の一実施形態における第１の超音波センサ、内側コイル、及び外側コイルの配置を表す概略図である。本発明の一実施形態におけるモニタの画面を表す図である。本発明の一実施形態における配管の減肉が発生していない場合の波形信号を表す図である。本発明の一実施形態における配管の減肉が発生している場合の波形信号を表す図である。本発明の一実施形態における第２の超音波センサの配置を表す概略図である。本発明の一実施形態における配管検査方法の手順を表すフローチャートである。本発明の一変形例におけるアクセスツール及びその使用方法を表す概略図である。

本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態における配管検査装置の構成を表すブロック図である。図２は、本実施形態におけるアクセスツール及びその使用方法を表す概略図である。図３は、本実施形態における第１の超音波センサ、内側コイル、及び外側コイルの配置を表す概略図である。図４は、本実施形態におけるモニタの画面を表す図である。なお、図１～図３においては、複数組の超音波センサ及び内側コイルのうち、１組の超音波センサ及び内側コイルのみを示す。

本実施形態の配管検査装置は、保温材１の内側に且つ配管２の外面に接着剤３（後述の図５（ａ）又は図６（ａ）参照）を介し予め固定された複数の超音波センサ１１（第１の超音波センサ）と、保温材１の内側に予め配置されて複数の超音波センサ１１にそれぞれ配線を介し接続された複数の内側コイル１２と、外側コイル１３と、カメラ１４と、外側コイル１３及びカメラ１４を保持するアクセスツール１５と、外側コイル１３及びカメラ１４に配線及びコネクタを介し接続された制御装置１６と、制御装置１６に配線を介し接続されたモニタ１７とを備える。

アクセスツール１５は、例えば図２で示すようにロッドで構成されて、先端側が外側コイル１３及びカメラ１４を保持し、基端側が作業者に把持される。配管２が高所にある場合に、床上の作業者４は、アクセスツール１５を用いて、配管２の外面を被覆する保温材１の外側に外側コイル１３及びカメラ１４を配置することが可能である。

保温材１は、例えば複数の内側コイル１２の位置をそれぞれ示す複数の目印を有する。作業者は、複数の内側コイル１２から１つの内側コイル１２を順次選択し、選択された内側コイル１２に対向するように外側コイル１３を配置する。制御装置１６は、選択された内側コイル１２と外側コイル１３との間の電磁誘導（詳細には、一方のコイルによる電気信号から磁束への変換と他方のコイルによる磁束から電気信号への再変換）を利用して、対応する超音波センサ１１との間で信号を入出力する。

制御装置１６は、切替部１８、パルサ１９、レシーバ２０、信号処理部２１、及び記憶部２２を有する。切替部１８は、マルチプレクサ等で構成され、信号処理部２１は、プログラムに従って処理を実行するプロセッサ等で構成され、記憶部２２は、ハードディスクやメモリ等で構成されている。

制御装置１６の切替部１８は、パルサ１９とレシーバ２０を切替えて外側コイル１３に接続する。制御装置１６のパルサ１９は、外側コイル１３及び内側コイル１２を介し超音波センサ１１へパルス信号（電気信号）を出力する。超音波センサ１１の圧電素子は、パルス信号によって振動し、超音波を配管２へ送信する。超音波センサ１１の圧電素子は、配管２の外面及び内面で反射された超音波を受信し、受信した超音波を波形信号（電気信号）に変換し、内側コイル１２及び外側コイル１３を介し制御装置１６へ波形信号を出力する。超音波センサ１１は、識別情報を記憶し、内側コイル１２及び外側コイル１３を介し制御装置１６へ識別情報を出力する。

制御装置１６のレシーバ２０は、超音波センサ１１の波形信号及び識別情報をデジタル化して信号処理部２１へ出力する。制御装置１６の記憶部２２は、超音波センサ１１の識別情報と固定位置との関係を予め記憶する。制御装置１６の信号処理部２１は、記憶部２２で記憶された関係を用い、超音波センサ１１から入力された識別情報によって超音波センサ１１の固定位置を取得する。そして、入力された超音波センサ１１の波形信号Ｓを、超音波センサ１１の位置と関連付けて記憶部２２で記憶すると共に、モニタ１７で表示する（図４参照）。

制御装置１６の信号処理部２１は、初期に、すなわち、図５（ａ）で示すように配管２の減肉が発生していない場合に取得された超音波センサ１１の波形信号Ｓ_０（図５（ｂ）参照）から、ゲートＡ_１，Ａ_２（詳細には、時間や振幅の予想範囲）を用いて、配管２の外面で反射された超音波（外面エコー）Ｂの伝播時間と配管２の内面で反射された超音波（内面エコー）Ｃ_０の伝播時間とを抽出し、それらの差分に基づいて配管２の厚さの初期値ｔ_０を演算する。そして、配管２の減肉が発生しているかどうかを判定するための厚さの閾値ｔ_Ｌが、厚さの初期値ｔ_０に基づいて設定されて記憶部２２で記憶される。

制御装置１６の信号処理部２１は、例えば所定時間の経過後であって、図６（ａ）で示すように配管２の減肉が発生した場合に取得された超音波センサ１１の波形信号Ｓ（図６（ｂ）参照）から、ゲートＡ_１，Ａ_２を用いて、配管２の外面で反射された超音波Ｂの伝播時間と配管２の内面で反射された超音波Ｃの伝播時間とを抽出し、それらの差分に基づいて配管２の厚さｔを演算する。そして、上述した厚さの閾値ｔ_Ｌと共に、厚さtをモニタ１７で表示する（図４参照）。

制御装置１６の信号処理部２１は、カメラ１４からの映像Ｐを処理して、モニタ１７で表示する（図４参照）。

本実施形態の配管検査装置は、外側コイル１３に代えて、配線及びコネクタを介し制御装置１６に接続可能な超音波センサ２３（第２の超音波センサ）を更に備える。超音波センサ２３は、図７で示すように、保温材１が配管２から取外された場合に配管２の外面にて配置変更可能なものである。

制御装置１６は、超音波センサ２３が接続された場合に、超音波センサ２３との間で信号を入出力する。詳しく説明すると、制御装置１６のパルサ１９は、超音波センサ２３へパルス信号を出力する。超音波センサ２３の圧電素子は、パルス信号によって振動し、超音波を配管２へ送信する。超音波センサ２３の圧電素子は、配管２の外面及び内面で反射された超音波を受信し、受信した超音波を波形信号に変換し、制御装置１６へ波形信号を出力する。

制御装置１６の信号処理部２１は、超音波センサ２３の波形信号から、ゲートＡ_１，Ａ_２を用いて、配管２の外面で反射された超音波の伝播時間と配管２の内面で反射された超音波の伝播時間とを抽出し、それらの差分に基づいて配管２の厚さｔを演算する。そして、厚さの閾値ｔ_Ｌと共に、厚さtをモニタ１７で表示する。

次に、上述した配管検査装置を用いた配管検査方法について説明する。図７は、本実施形態における配管検査方法の手順を表すフローチャートである。

まず、ステップＳ１にて、床上の作業者４は、アクセスツール１５を用いて、保温材１の外側に外側コイル１３及びカメラ１４を配置する（上述の図２参照）。このとき、作業者４は、複数の内側コイル１２から１つの内側コイル１２を選択し、選択された内側コイル１２に対向するように外側コイル１３を配置する。また、モニタ１７で表示された画像Ｐ又は波形信号Ｓにより、外側コイル１３と内側コイル１２の接近を確認する。

その後、ステップＳ２に進み、床上の作業者４は、超音波センサ１１、内側コイル１２、外側コイル１３、及び制御装置１６を用いて、超音波センサ１１の位置、すなわち、配管２の代表位置（例えば５０mm間隔で設定された位置）での厚さｔを計測する。その後、ステップＳ３に進み、作業者４は、モニタ１７で表示された配管２の厚さｔが閾値ｔ_Ｌ以下であるかどうかにより、代表位置での配管２の厚さに異常があるかどうかを判定する。

代表位置での配管２の厚さに異常がない場合、ステップＳ４に移る。ステップＳ４にて、床上の作業者４は、カメラ１４を用いて、保温材１を撮影する。その後、ステップＳ５に進み、モニタ１７で表示された画像Ｐにより、保温材１の外観に異常（例えば変形、変色、又は割れ等）があるかどうかを判定する。

上述したステップＳ１～Ｓ５は、外側コイル１３の位置、すなわち、配管２の代表位置を変えて繰返し行う。いずれかの代表位置での配管２の厚さに異常がある場合や、保温材１の外観に異常がある場合、ステップＳ６に移る。

ステップＳ６にて、作業者４は、超音波センサ２３を、配線及びコネクタを介し制御装置１６に接続する。また、作業者４は、配管２に接近して作業するための足場（図示せず）を組立てる。そして、足場上の作業者４は、配管２から保温材１を取外す。その後、ステップＳ７に進み、足場上の作業者４は、超音波センサ２３を、配管２の外面で代表位置以外の他の位置（例えば２０mm間隔で設定された位置）に配置する。その後、ステップＳ８に進み、超音波センサ２３及び制御装置１６を用いて、超音波センサ２３の位置、すなわち、配管２の他の位置での厚さｔを計測する。

以上のように、本実施形態では、ステップＳ１～Ｓ５によるスクリーニング検査を実施する。このスクリーニング検査では、アクセスツール１５を用いて、保温材１の外側に外側コイル１３及びカメラ１４を配置する。そして、超音波センサ１１、内側コイル１２、外側コイル１３、及び制御装置１６を用いて、代表位置での配管２の厚さを計測すると共に、カメラ１４を用いて、保温材１を撮影する。そのため、足場の組立が不要となる。また、スクリーニング検査で異常が見つからなければ、保温材１を配管２から取外さない。したがって、足場の組立てや保温材の着脱などの検査付帯作業を軽減しつつ、配管検査を行うことができる。その結果、例えば定期点検の作業負荷や作業時間を軽減することができる。

また、本実施形態では、スクリーニング検査で異常が見つかれば、足場を組み立て、保温材１を配管２から取外す。そして、超音波センサ２３及び制御装置１６を用いて、代表位置以外の他の位置での配管２の厚さｔを計測する。したがって、配管２の減肉範囲を把握し、配管２の交換などの対応を検討することができる。

なお、上記一実施形態において、配管検査装置は、超音波センサ１１及び超音波センサ２３に対して共通の制御装置１６を備えた場合を例にとって説明したが、これに限られない。配管検査装置は、外側コイル１３及び内側コイル１２を介し超音波センサ１１との間で信号を入出力する第１の制御装置と、超音波センサ２３との間で信号を入出力する第２の制御装置とを備えてもよい。

また、上記一実施形態において、アクセスツール１５は、作業者が把持するロッドで構成された場合を例にとって説明したが、これに限られない。図８で示す変形例のように、アクセスツール１５Ａは、作業者が遠隔操作する飛行体（詳細には、作業者が操作する操作装置２４からの指令に応じて移動する飛行体）で構成されてもよい。

また、上記一実施形態において、制御装置１６は、外側コイル１３と内側コイル１２の接近によって取得された超音波センサ１１の波形信号Ｓをモニタ１７で表示する場合を例にとって説明したが、これに限られない。制御装置１６は、超音波センサ１１の波形信号Ｓの振幅に基づき、外側コイル１３と内側コイル１２が接近しているかどうかを検知してもよい。そして、外側コイル１３と内側コイル１２の接近を検知した場合に、その旨を報知器で報知してもよい（詳細には、例えばモニタ１７でメッセージを表示するか、若しくは、ブザーで吹鳴してもよい）。

１保温材
２配管
１１超音波センサ（第１の超音波センサ）
１２内側コイル
１３外側コイル
１４カメラ
１５，１５Ａアクセスツール
１６制御装置
２３超音波センサ（第２の超音波センサ）

Claims

外側コイル及びカメラを保持するアクセスツールを用いて、配管の外面を被覆する保温材の外側に前記外側コイル及び前記カメラを配置する第１の手順と、
前記保温材の内側に且つ前記配管の外面に予め固定された第１の超音波センサと、前記保温材の内側に予め配置されて前記第１の超音波センサに接続された内側コイルと、前記第１の手順で前記内側コイルに対向するように前記保温材の外側に配置された前記外側コイルと、前記内側コイルと前記外側コイルの間の電磁誘導を利用して前記第１の超音波センサとの間で信号を入出力する制御装置とを用いて、前記第１の超音波センサの位置での前記配管の厚さを計測し、前記配管の厚さに異常があるかどうかを判定する第２の手順と、
前記第１の手順で前記保温材の外側に配置された前記カメラを用いて、前記保温材を撮影し、前記保温材の外観に異常があるかどうかを判定する第３の手順と、
前記第２の手順で前記配管の厚さに異常があると判定した場合や、前記第３の手順で前記保温材の外観に異常があると判定した場合に、前記配管から前記保温材を取外す第４の手順と、
前記第４の手順で前記保温材が取外された前記配管の外面に第２の超音波センサを配置する第５の手順と、
前記第５の手順で前記配管の外面に配置された前記第２の超音波センサと、前記第２の超音波センサとの間で信号を入出力する制御装置とを用いて、前記第２の超音波センサの位置での前記配管の厚さを計測する第６の手順と、
を有することを特徴とする配管検査方法。
請求項１に記載の配管検査方法において、
前記第２の手順は、代表位置での前記配管の厚さを計測し、
前記第６の手順は、前記代表位置以外の他の位置での前記配管の厚さを計測することを特徴とする配管検査方法。
請求項１に記載の配管検査方法において、
前記アクセスツールは、作業者が把持するロッドで構成されたことを特徴とする配管検査方法。
請求項１に記載の配管検査方法において、
前記アクセスツールは、作業者が遠隔操作する飛行体で構成されたことを特徴とする配管検査方法。
請求項１に記載の配管検査方法において、
前記第１の超音波センサは、識別情報を記憶して出力し、
前記制御装置は、前記第１の超音波センサの識別情報と固定位置との関係を予め記憶し、前記第１の超音波センサから入力した識別情報によって前記第１の超音波センサの固定位置を取得することを特徴とする配管検査方法。
請求項１に記載の配管検査方法において、
前記制御装置は、前記外側コイルと前記内側コイルの接近によって取得された前記第１の超音波センサの波形信号をモニタで表示するか、若しくは、前記外側コイルと前記内側コイルの接近を報知器で報知することを特徴とする配管検査方法。