JPH0257953A - 管の内面に存在する欠陥部としての薄肉部の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この゛発明は、管の内表面上に存在する欠陥部としての
薄肉部を検出するための方法に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、気体または液体のような流体を流すための管の
内面には、腐食等によって、欠陥部としての薄肉部が存
在することがある。

管の内面に、上述したような薄肉部が存在すると、遂に
は薄肉部に孔があく等の問題が生ずる。

従って、管の内面に存在する上述した薄肉部を早期に検
出し、薄肉部を有する管を補修するかまたは取り替える
ことが必要である。

管の内面に存在する欠陥部としての薄肉部の検出方法と
して、次の方法が知られている。

（１）　　放射線を利用した検出方法 検査すべき管に向けて、その外面の側から、エックス線
またはガンマ−線等の放射線を投射し、そして、管を透
過する放射線の量を測定し、その透過量によって、管の
内面に存在する薄肉部を検出する。

（２）　　超音波を利用した検出方法 検査すべき管に向けて、その外面の側から、超音波を発
信し、その反射波を受信し、発信・された超音波の反射
波を受信するまでの時間を測定し、そして、反射波を受
信するまでの時間によって、管の”内面に存在する薄肉
部を検出する。

（３）　　叩打による検出方法 検査すべき管を、その外面の側から、ハンマー等で叩き
、発生した音によって、管の内面に存在する薄肉部を検
出する。

（４）　　切開による検出方法 検査すべき管を切開して、管の内面を作業員が直接観察
し、管の内面に存在する薄肉部を検出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記（１）に述べた放射線を利用した検出方法には、次
のような問題がある。

（ａ）　　放射線取扱い資格を有する者でなければ、薄
肉部の検出作業を行なうことができない。従って、作業
員が限定される。

（ロ）　検出結果の判断が難しく、判断のために高度の
経験および技術的知識を必要とする。

（Ｃ）　　管の外面に近接した箇所でないと、薄肉部の
検出作業を行なうことができない。従って、地上から離
れた高所に管が設置されている場合には、検出作業のた
めに足場を設ける必要がある。

（ｄ）１回の検出範囲が狭い。従って、検出作業のため
に、多くの労力および時間を必要とする結果、作業能率
が低い。

上記（２）に述べた超音波を利用した検出方法には、次
のような問題がある。

（ａ）　　薄肉部の検出結果に誤差が多く、従って、正
確な検出が難しい。

（ｂ）　　薄肉部の面積および厚さを検出することが困
難である。

（Ｃ）　　管の外面に接触した場所でないと、薄肉部の
検出作業を行なうことができない。従って、高温の流体
が流れている管の場合には、検出作業が困難である。更
に、地上から離れた高所に管が設置されている場合には
、検出作業のために足場を設ける必要がある。

（ロ）　１回の検出範囲は、点状であって極めて狭い。

従って、検出作業のために、多くの労力および時間を・
必要とする結果、作業能率が極めて低い。

上記（３）に述べた叩打による検出方法には、次のよう
な問題がある。

（ａｌ　　Ｆ！肉部の有無の判断のために高度の経験お
よび技術的知識を必要とし、しかも、その判断には個人
差が多く、薄肉部を正確に検出することができない。

（ｂ）　　’ｉＡ肉部の面積および厚さを検出すること
ができず、且つ、薄肉部が小さい場合には、検出が困難
である。

（Ｃ）　　管の外面に近接した場所でないと、薄肉部の
検出作業を行なうことができない。従って、地上から離
れた高所に管が設置されている場合には、検出作業のた
めに足場を設ける必要が生ずる。

（ｄ）　　検出作業のために、多くの労力および時間を
必要とする結果、作業能率が低い。

上記（４）に述べた切開による検出方法には、次のよう
な問題がある。

（ａ）　　管の切開および薄肉部の検出作業のために、
管の使用を一時中止しなければならず、このような切開
および検出作業ならびに復旧作業のために、多くの労力
および時間を必要とする結果、作業能率が低い。

ら）　地上から離れた高所に管が設置されている場合に
は、検出作業のために足場を設ける必要がある。

しての薄肉部、および、前記薄肉部の面積並びに深さを
、前記管から離れた場所において、非接触により、しか
も、特別の資格を必要とすることなく、確実且つ容易に
そして能率的に検出することができる方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、管の内面に存在する欠陥部としての薄肉部
に対応する前記管の外面の部分と、そして、前記管の内
面の正常部に対応する前記管の外面の部分との間に温度
差が生ずるように、前記管を、その外面または内面の側
から加熱または冷却し、次いで、前記温度差が前記管の
外面に残っている間に、前記管の外面を赤外線映像機に
より盪影して、前記温度差の熱画像を得、 このようにして得た熱画像に基いて、前記管の内面の薄
肉部に対応する前記管の外面の部分の温度、および、前
記薄肉部の面積を求め、一方、内面に薄肉部が存在する
管を、その外面または内面の側から、一定温度で加熱ま
たは冷却したときの、前記薄肉部に対応する前記管の外
面の部分の温度を、予め設定した、薄肉部の各種の面積
とその深さとの関係において、熱伝導解析により算出し
、そして、その算出結果に基いて、予め薄肉部の熱伝導
解析データを作成し、前記熱画像に基いて求められた、
前記管の内面の薄肉部に対応する前記管の外面の部分の
温度、および、前記薄肉部の面積から、前記薄肉部の熱
伝導解析データを使用して、前記薄肉部の深さを求め、 かくして、前記管の内面に存在する前記欠陥部としての
薄肉部およびその面積並びにその深さを検出することに
特徴を存するものである。

次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。第１
図は、この発明の方法の一実施態様を示す概略説明側面
図である。第１図に示すように、その外面１ａが露出し
ている、検査すべき管１の内面１ｂ上の欠陥部としての
薄肉部２に対応する外面１ａの部分と、そして、管１の
内面１ｂの正常部に対応する外面１ａの部分との間に温
度差が生ずるように、管１を、外面１ａの側から、加熱
機構３によって加熱する。

管１の内面１ｂの薄肉部２の熱容量は、管１の正常部の
熱容量よりも小さい。従って、管１の薄肉部２に対応す
る外面１ａの部分の温度は、上述した加熱によって、管
１の内面１ｂの正常部に対応する外面１ａの部分よりも
早く上昇する。その結果、加熱を開始してから停止する
までの間、および、加熱を停止してから一定時間の間に
おける、管１の内面１ｂの薄肉部２に対応する外面１ａ
の部分の温度は、正常部に対応する外面１ａの部分の温
度よりも高くなり、両者間には温度差が生ずる。

上述した温度差が管１の外面上に残っている間に、管１
の外面１ａを赤外線映像４１！４によって撮影して、管
１の内面１ｂの薄肉部２に対応する高い温度を示す部分
を有する、温度差の熱画像を得る。このようにして得ら
れた熱画像は、モニターテレビのスクリーン５に映し出
される。

第２図は、上述したようにして盪影された熱画像の一例
を示す説明図である。第２図に示すように、管Ｉの内面
１ｂの薄肉部２に対応する高い温度を示す熱画像６は、
相対的により高い温度を表示する内側部分から、相対的
により低い温度を表示する外側部分へ移る等温度線によ
って表示されており、それぞれの温度範囲ごとに前もっ
て決められた色によって表わされている。従って、上述
した熱画像６によって、管１の内面１ｂ上の薄肉部２を
検出することができる。

次いで、上述の熱画像６に基づき、次のようにして薄肉
部２の面積を求める。上述の熱画像６は、必ずしも管１
の内面１ｂの薄肉部２のみを示すものではなく、薄肉部
２の周囲の内面１ｂ部分も示している場合がある。従っ
て、熱画像６における、薄肉部２と正常部との境界を求
める必要がある。

そこで、先づ、熱画像６のある断面における温度分布を
求める。第３図は、このようにして求められた温度分布
の一例を示すグラフである。第３圀において、縦軸は温
度を示し、横軸は薄肉部２の中心からの距離を示す。第
３図に示すように、薄肉部２の中心即ち薄肉のもっとも
深い部分の温度は一番高く、薄肉の浅い部分はど温度は
低くなる。次いで、このような、薄肉部２を示す熱画像
６の表面温度分布を微分し、その空間微分値を求める。

第４図は、上述のようにして求められた空間微分値の一
例を示すグラフである。第４図において、縦軸は、表面
温度分布の空間微分値を示し、横軸は、薄肉部２の中心
からの距離を示す。第４図に基いて、空間微分値の変曲
点を求める。第４図から明らかなように、空間微分値の
変曲点は、薄肉部の中心から各々１５ａｍの点である。

このようにして得られた変曲点によって、薄肉部２と正
常部との境界が求められ、薄肉部２の直径は３０ｍｍで
あることがわかる。従って、薄肉部２の面積が求められ
る。第５図には、このようにして求められた、薄肉部２
の面積を示す熱画像６′が示されている。

一方、内面１ｂに薄肉部２が存在する管１を、その外面
１ａの側から一定温度によって加熱したときの、管１の
内面１ｂの薄肉部２に対応する外面１ａの部分の温度を
、予め定めた薄肉部２の各種の面積とその深さとの関係
において、管１の肉厚毎に、汎用の３次元の熱伝導解析
プログラムによって算出し、そして、その算出結果に基
いて、薄肉部の熱伝導解析結果のデータを作成する。算
出に当っては、上述した管ｌの肉厚のほか、薄肉部の概
略形状（例えば、平底型、すりばち型、楕円型等）、管
内を流れる流体の有無およびその性質等、必要な各種条
件毎に行ない、各種条件毎の熱伝導解析データを作成す
る。なお、薄肉部の概略の形状は、第２図に示した熱画
像６の等温度線の状態から推定することができる。

第６図は、上述の熱伝導解析結果のデータに基づいて作
成した、薄肉部の面積とその深さとの関係における、管
１の内面１ｂの薄肉部２に対応する外面１ａの部分の温
度の一例を示すグラフである。第６図において、縦軸は
、上述した管の内面の薄肉部に対応する外面の部分の温
度を示し、横軸は、薄肉部の深さを示す。そして、Ｏ印
、×印、△印および目印の曲線は、予め定めた異なる各
種面積の薄肉部に対応する外面の部分の温度を、薄肉部
の深さとの関係において示したものである。

なお、第６図において、上記各印は、薄肉部の面積につ
いて、Ｏ印よりもＸ印の方が大であり、Ｘ印よりもΔ印
の方が大であり、そして、Δ印よりも目印の方が大であ
ることを示している。

前述した、第５図の薄肉部２の面積を示す熱画像６′に
より、薄肉部２に対応する管ｌの外面１ａの部分の温度
は判明している。そして、第３図および第４図に従って
説明したように、薄肉部２の面積も判明している。従っ
て、第６図に示した熱伝導解析結果のデータのグラフに
よって、薄肉部２の深さを、容易に求めることができる
。

このようにして、赤外ａ　ＩＩ！ｌ’像機４によって盪
影されそしてモニターテレビのスクリーン５に映し出さ
れた熱画像に基いて、薄肉部２の面積およびその深さを
検出することができる。

薄肉部２は、円形に限らず、種々の形状を有している。

しかしながら、極端に細長い形状または極端に鋭角の多
い形状のものを除き、上述した手段により、同じ面積を
有する円形に近似させて、薄肉部２の深さを求めること
ができる。

前述した方法においては、管１の内面１ｂの薄肉部２に
対応する外面１ａの部分と、管１の内面１ｂの正常部に
対応する外面１ａの部分との間に温度差が生ずるように
、管１を、その外面１ａの側から、加熱機構３によって
加熱した。しかしながら、この発明においては、前述し
た温度差を生じさせるために、管１を、その外面１ａの
側から冷却してもよい、このように、管１を、その外面
ｌａの側から冷却した場合には、管１の薄肉部２に対応
する外面１ａの部分の温度は、管１の内面１ｂの正常部
に対応する外面１ａの部分よりも早く砕工する。その結
果、冷却を開始してから停止するまでの間、および、冷
却を停止してから一定時間の間における、薄肉部２に対
応する外面１ａの部分の温度は、正常部に対応する外面
１ａの部分の温度よりも低くなり、両者間には温度差が
生ずる。従って、上述した温度差が管１の外面上に残っ
ている間に、管１の外面１ａを赤外線映像機４によって
１最影すれば、薄肉部２に対応する低い温度を示す部分
を有する温度差の熱画像を得ることができる。

なお、上述のように、管１を冷却する場合には、前述の
熱伝導解析データを、管を一定温度により冷却した場合
について作成しておく必要がある。

また、上述した、管１に対する加熱または冷却は、管１
の内面１ｂの側から行なってもよい。このような、管１
の内面１ｂの側からの加熱または冷却は、管１内に高温
または低温の流体を流すか、あるいは、管１内に加熱機
構または冷却機構を挿入することにより行なうことがで
きる。

この発明において、薄肉部を検出するための検査すべき
管の材質は、鋼等の金属を始め、プラスチック、コンク
リート等、どのようなものであってもよく、そして、そ
の横断面形状および大きさ等を問わない。更に、この発
明の方法は、管の内面の薄肉部の検出に限らず、例えば
、容器の側壁の内面に存在する薄肉部の検出にも適用す
ることができる。

以上詳述したように、この発明によれば、下記の工業上
有用な効果がもたらされる。

（１）　　管の外面を赤外線映像機により撮影すること
によって、モニターテレビのスクリーンに、管の内面に
存在する薄肉部が瞬時に表示される。従って、薄肉部を
簡単、迅速に且つ確実に検出することができる。

（２）　　検出された薄肉部に関し、その都度長時間に
及ぶ熱伝導解析を必要とせずに、その面積および深さを
短時間で簡単に検出することができる。

（３）　　管から離れた場所において、非接触により薄
肉部を検出することができる。従って、地上から離れた
高所に管が設置されていても、検出作業のために足場を
設ける必要がない。

（４）　　赤外線映像機の取扱いのために、特別の資格
を必要としない。従って、作業員が限定されることはな
い。

（５）　　従来の検出方法に比べて、１回・の検出範囲
が広い。従って、作業能率が高い。

（６）　　使用中の管でも、薄肉部を検出することがで
きる。

■・・・管、　　　　　　　１ａ・・・管の外面、１ｂ
・・・管の内面、　　　　　２・・・薄肉部、３・・・
加熱機構、　　　　４・・・赤外線映像機、５・・・モ
ニターテレビのスクリーン、６・・・熱画像。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管の内面に存在する欠陥部としての薄肉部に対応す
   る前記管の外面の部分と、そして、前記管の内面の正常
   部に対応する前記管の外面の部分との間に温度差が生ず
   るように、前記管を、その外面または内面の側から加熱
   または冷却し、次いで、前記温度差が前記管の外面に残
   っている間に、前記管の外面を赤外線映像機により撮影
   して、前記温度差の熱画像を得、 このようにして得た熱画像に基いて、前記管の内面の薄
   肉部に対応する前記管の外面の部分の温度、および、前
   記薄肉部の面積を求め、 一方、内面に薄肉部が存在する管を、その外面または内
   面の側から、一定温度で加熱または冷却したときの、前
   記薄肉部に対応する前記管の外面の部分の温度を、予め
   設定した、薄肉部の各種の面積とその深さとの関係にお
   いて、熱伝導解析により算出し、そして、その算出結果
   に基いて、予め薄肉部の熱伝導解析データを作成し、 前記熱画像に基いて求められた、前記管の内面の薄肉部
   に対応する前記管の外面の部分の温度、および、前記薄
   肉部の面積から、前記薄肉部の熱伝導解析データを使用
   して、前記薄肉部の深さを求め、 かくして、前記管の内面に存在する前記欠陥部としての
   薄肉部およびその面積並びにその深さを検出することを
   特徴とする、管の内面に存在する欠陥部としての薄肉部
   の検出方法。