JPH05196200A - 管路の応力除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非破壊で確実に管路の応力除去を行う。 【構成】 管路３は、土壌１中に埋設される共同溝２
ａ，２ｂ内に敷設される。地盤沈下などがあると、フレ
キシブルジョイント６の部分で、管路３は曲げ応力を受
ける。この部分の被検出管４の曲げ応力は、磁歪センサ
５によって検出される。磁歪センサ５は、治具８によっ
て被検出管４の周方向で複数個所の曲げ応力に対応する
磁歪出力を得る。この複数個所の出力がほぼ等しくなる
ようにサポート架台７ａ，７ｂを調整すれば、被検出管
４に発生する応力を除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスの配管系などの管
路に、地盤沈下、温度変化、荷重載荷などの外力が作用
して発生する応力を非破壊的に除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、配管系に地盤沈下、温度変
化、荷重載荷などの外力が作用し、大きな応力が発生し
ているときには、応力除去のための種々の対策が施工さ
れる。応力腐食割れなど、破損するおそれがあるからで
ある。最も確実なのは、管を切断し、つなぎ直す方法で
ある。しかしながら、ガスなどの供給を停止する必要が
あり、作業コストも高くなる。このため、管を切断しな
い非破壊での応力除去方法が採られる。

【０００３】具体的な方法として、架空配管系では架台
のスペーサ調整、埋設配管系ではある長さに亘る上載土
砂の除去などが挙げられる。架台のスペーサ調整は、配
管の長手方向の水平度を水平レベル測量で測定し、管路
が水平になるように架台の高さ調整を行う。上載土砂の
除去では、経験的に求められる部分の土砂を取り除く。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来からの非破壊で応
力除去する方法では、応力が除去できたか否かを確実に
チェックする方法がない。たとえば、架空配管系で架台
のスペーサ調整を行う方法では、配管の長手方向が水平
になるように架台の高さを調整する。しかしながら、配
管を付設した時点で外力を受けていない無負荷の状態、
すなわち応力が零レベルでの水平度が不明であることが
多く、応力除去の程度を定量的に確認することは困難で
ある。また、埋設配管系では、管路が土壌中に埋設され
ているので、水平レベル測量方による応力除去程度の確
認を行うことも困難である。したがって、経験的に外力
に寄与していると考えられる部分の土砂を取り除いてい
るに過ぎない。

【０００５】以上のように、従来の非破壊の応力除去方
では、応力除去ができたかどうかを確実にチェックする
管理手法は全くないというのが実態である。本発明の目
的は、応力除去ができたか否かを確実にしかも簡易に確
認することができる管路の応力除去方法を提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、強磁性材料か
ら成る被検出管の周方向の複数個所での磁歪センサ出力
がほぼ等しくなるように、被検出管の支持状態を調整す
ることを特徴とする管路の応力除去方法である。

【０００７】

【作用】本発明に従えば、強磁性材料から成る被検出管
の周方向の複数個所で、磁歪センサ出力を求める。管路
に問題となるような大きな応力レベルが発生するのは、
地盤沈下などによるものが大半を占める。この場合管路
を構成する管に、管軸方向の曲げ応力が発生する。強磁
性材料から成る被検出管に応力が発生すると、材料中の
透磁率が変化する。被検出管の管軸方向の曲げ応力によ
って、周方向には異なる応力が発生する。周方向の複数
個所での磁歪センサ出力は、発生する応力の分布に対応
して出力が変化する。

【０００８】被検出管の支持状態を調整して、周方向の
複数個所での磁歪センサ出力がほぼ等しくなるようにす
れば、被検出管の管軸方向の曲げ応力が除去されること
を確認することができる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による管路の応力
除去方法を実施するための構成を示す。図１（１）は、
埋め立て地盤の土壌１中に埋設される共同溝２内の管路
３の応力除去のための構成を示す。図１（２）は、被検
出管４の周方向について、磁歪センサ５の出力を測定す
るための構成を示す。

【００１０】図１（１）の共同溝２は、図２に示すよう
に、１スパン２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ毎にフレキシブル
ジョイント６でつなぎ、沈下変形を吸収して共同溝２へ
過大な付加がかからないようにしている。図１（１）
は、図２の参照符Ａで示されるスパン２ａとスパン２ｂ
との接合部付近の拡大した断面を示す。埋め立て地盤の
不同沈下によって共同溝２が変形する結果、継目付近の
管路３には曲げ応力が発生する。サポート架台７ａ，７
ｂ（総称するときは参照符７で示す）は、管路３の曲げ
応力が発生している被検出管４に対して、高さ調整によ
る曲げ応力除去のために設けられる。

【００１１】図１（２）に示すように、応力除去すべき
被検出管４に対し、磁歪センサ５を治具８によって周方
向に移動可能に取付ける。磁歪センサ５からの出力は、
信号線９を介して磁歪測定器１０に与えられる。磁歪測
定器１０の測定結果は、表示器１１によって目視可能に
表示される。

【００１２】図３、図４、図５および図６は、曲げ応力
によって被検出管４の周方向の磁歪センサ出力が変化す
る原理を示す。図３は、被検出管４が曲がり変形を受け
ている状態を示す。曲げ半径の最外周を０度とし、最内
周を１８０度とする。被検出管４が曲げ変形を受ける
と、図４に示すような曲げ応力Ζｂが発生する。曲げ応
力Ζｂは、被検出管４の中立軸４ｃで０となり、外周側
では正、内周側では負の値となる。曲げ応力Ζｂの周方
向の分布は、図５に示すように正弦波形を示す。図５図
示の正弦波の最大値と最小値との差は、曲げ応力値Ζｂ
の２倍の値となる。曲げ応力Ζｂが小さくなれば、正弦
波形の振幅も小さくなる。図１（２）図示の磁歪センサ
５からは、このような正弦波に対応する出力電圧が導出
される。表示器１１は、図６図示のような波形を表示す
る。

【００１３】図１（１）図示のスペーサ架台３の高さを
調整すると、図６図示の出力Ｖは、からさらにへ
と変化する。一般に、被検出管４には残留応力などが初
期値として存在するので、周方向の出力Ｖに変化が生じ
ないの状態であっても、零レベルからはΔＶの偏差が
生じる。曲げ応力が平坦なの状態になれば、被検出管
の一部に対して大きな応力が発生する状態は解消される
ので、応力腐食割れや破損の危険性は除去される。

【００１４】図７は、磁歪センサによって応力測定が可
能な原理を示す。図７（１）は磁歪センサの構成を示
し、図７（２）は磁歪が検出される原理を示す。図７
（１）に示すように、磁歪センサ５は、電磁石１２およ
び検出コイル１３によって構成される。電磁石１２およ
び検出コイル１３は、ほぼ同型のコ字状の鉄心１４，１
５に、コイル１６，１７がそれぞれ巻回されている。鉄
心１４，１５の先端は同一平面上にあり、電磁石１２と
検出コイル１３とは直角に交わる。

【００１５】図７（２）に示すように強磁性体の試料１
８の表面に磁気歪センサ５の鉄心１４，１５の先端を接
触させ、電磁石１２を励磁すると、電磁石１２の鉄心１
４の先端から発生する磁束は検出コイル１３の鉄心１５
の先端に向かう。磁束１９および２０の受ける磁気抵抗
が同一であれば、検出コイル１３の両端には同等の磁束
が流れる。強磁性材料の磁気抵抗は透磁率に反比例し、
透磁率は応力によって変化する。したがって、試料１８
中の応力分布が不均一であれば、検出コイル１３の両端
に与えられる磁束の量には差が生じる。このとき、電磁
石１２を交流で励磁すれば、検出コイルには交流電圧が
発生する。この出力を測定すれば、透磁率の変化に対応
する応力の変化を検出することができる。

【００１６】一般に、応力の変化に対する透磁率の変化
を表す磁歪感度は、被検出管４の履歴によって大きく変
化する。このため、磁歪センサからの出力で応力値その
ものを求めることは困難である。しかしながら相対値を
検出することは容易であり、図６で示すように、周方
向の出力変化が平坦になるようになれば、曲げ応力が除
去されていることを確認するのは容易である。

【００１７】図８は、本発明の他の実施例による管路の
応力除去方法を示す。管路３は、天井２１などに、ブラ
ケット２２によって吊り下げられて支持される。ブラケ
ット２２の近傍の被検出管４の応力を除去するために
は、磁歪センサ５を治具８によってブラケット２２の近
傍に取付ける。被検出管４の周方向に対して、磁歪セン
サ５からの出力変化が平坦になるように、ブラケット２
２を調整して、被検出管４と天井２１との距離を変化さ
せれば、被検出管４の応力を除去することができる。

【００１８】また、土壌中に埋設される管路の応力除去
のためには、周方向の磁歪センサによる測定に必要なだ
けの土砂を除去して管路を露出させる。周方向の磁歪セ
ンサ出力が平坦になるように上載土砂を取り除けば、応
力除去を確実に行うことができる。測定のために取り除
く土壌の部分は極めて小さな部分であるので、応力除去
のための誤差は非常に小さくなる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検出管
の支持状態を調整して曲げ応力を除去し、この応力除去
ができたか否かを非破壊で確実に確認することができ
る。管路の応力除去レベルを定量的に評価することがで
きるので、応力腐食割れや破損の防止など、管路の安全
性を確保する維持管理を、簡易に低コストで確実に実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の応力除去方法を示す概略的
な断面図および斜視図である。

【図２】地盤沈下を受ける共同溝の状態を示す概略的な
断面図である。

【図３】被検出管の曲げ変形の状態を示す斜視図であ
る。

【図４】被検出管の曲げ応力の分布を示す斜視図であ
る。

【図５】周方向の曲げ応力分布を示すグラフである。

【図６】周方向の磁歪センサ出力変化を示すグラフであ
る。

【図７】磁歪センサによる応力測定原理を示す概略的な
斜視図および平面図である。

【図８】本発明の他の実施例による管路の応力除去方法
を示す概略的な側面図である。

【符号の説明】

１ 土壌 ２ 共同溝 ３ 管路 ４ 被検出管 ５ 磁歪センサ ７ サポート架台 ８ 治具 １０ 磁歪測定器 １１ 表示器 １２ 電磁石 １３ 検出コイル ２１ 天井 ２２ ブラケット

フロントページの続き (72)発明者 境 禎明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 塩川 征夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性材料から成る被検出管の周方向の
   複数個所での磁歪センサ出力がほぼ等しくなるように、
   被検出管の支持状態を調整することを特徴とする管路の
   応力除去方法。