JPH0658750A - 管の肉厚及び外径測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管と管との間隙が狭隘に配列された配管群の
奥深い中においても、管の肉厚及び外径の測定が遠隔か
つ自動的に実施できる測定機を提供する。 【構成】 管と管との間隙を搬送される測定機本体２０
と、超音波センサ２を管周上を回動させながら接触媒質
を用い直接接触法により管の肉厚を測定する肉厚測定機
構と、磁気センサ６と磁石５とから構成され磁気センサ
６を装備した外径測定棒７を管周上に押当てながら管周
を複数等分したそれぞれの位置で停止させ管の外径を測
定する外径測定機構とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火力ボイラーの過熱器
や再熱器等の肉厚及び外径測定に好適な、横配列又は縦
配列の配管群における管と管との間隙が狭隘な状態にあ
る管の肉厚及び外径を遠隔かつ自動的に測定する管の肉
厚及び外径測定機に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力ボイラーの過熱器や再熱器等は管の
外表面が高温腐蝕やアッシュカット等により減肉し、応
力腐蝕割れ等の原因となっているが、過熱器や再熱器等
は管と管との間隙が４０mm位から広い場合でも１５０mm
程度と狭いため、検査員が検査したい個所に接近できな
い。このため従来は、管の肉厚及び外径の測定には配管
群の一部を切断により採取して行うか、作業工具等によ
り管と管との間隙を拡幅し、検査員がその配管群の中へ
潜入して超音波厚さ計及びノギス等により測定を行って
いる。このような状況下での検査は、作業環境が悪いた
め作業能率及び測定精度も悪く、狭隘場所であるため測
定不能個所を生ずるなど、検査の信頼性も乏しい。なお
近年、超音波センサーによる肉厚測定器や磁気センサー
以外の外径測定器を用いて、遠隔かつ自動的に過熱器や
再熱器等の管の肉厚及び外径を測定する装置が開発され
ているが、装置の小型化が困難なため、管と管との間隙
が７５mm程度以上の比較的に広い場合だけにしか適用さ
れておらず、測定範囲も管周の一部分に限られ、またそ
の適用も試験的に行われているに過ぎない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、管と管との間隙が狭隘
に配列された配管群の奥深い中においても、管の肉厚及
び外径の測定が遠隔かつ自動的に実施でき、作業能率も
良く、測定精度も極めて良好な管の肉厚及び外径測定機
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、管
と管との間隙が狭隘に配列された配管群における管の肉
厚及び外径を遠隔かつ自動的に測定する測定機であっ
て、管と管との間隙を搬送される測定機本体と、超音波
センサを管周上を回動させながら接触媒質を用い直接接
触法により管の肉厚を測定する肉厚測定機構と、磁気セ
ンサと磁石とから構成され磁気センサを装備した外径測
定棒を管周上に押当てながら管周を複数等分したそれぞ
れの位置で停止させ管の外径を測定する外径測定機構と
を具えたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明測定機においては、管と管との間隙が狭
隘な配管群の中を搬送する時には、搬送装置本体と同じ
厚さ以下に収められた状態で配管群の管と管との間隙を
搬送し、測定時には、測定機本体を旋回により９０°被
測定管側へ引起こしたのち、肉厚測定用の超音波センサ
及び外径測定用の磁気センサ装備の測定棒を被測定管の
外周上に接触させた状態で、管周上を回動させる。

【０００６】

【実施例】本発明を火力ボイラーの過熱器の横配列配管
群における管の肉厚及び外径測定に適用した一実施例を
図面について説明すると、図１は本測定機が搬送装置本
体に搭載された態様を示す斜視図、図２は本測定機によ
り管の肉厚及び外径を測定する態様を示す部分拡大斜視
図、図３は本測定機の機構各部の詳細を示す正面図、図
４は同上の側面図、図５は本測定機の超音波センサによ
り管の肉厚を測定する原理図、図６は本測定機の磁気セ
ンサにより管の外径を測定する原理図、図７は本測定機
が搭載された搬送装置本体を管と管の間隙を搬送する態
様を示す斜視図、図８は本測定機が管に設定され管の肉
厚及び外径を測定している態様を示す斜視図である。

【０００７】図１において、本測定機本体２０はその厚
み幅が搬送装置本体３３の厚み幅以下に作られており、
上部ガイドシャフト３２及び下部ガイドシャフト１６に
より搬送装置本体３３に嵌着され、管と管との狭隘な間
隙を搬送中は搬送装置本体３３の厚み幅以内に収納され
ているが、管の所定個所において肉厚及び外径の測定を
行うときは、搬送装置本体３３側に装備の測定機本体旋
回モータ２９とそれに連結されている駆動機構である、
フレキシブルカップリング３０ａ，測定機本体旋回シャ
フト３０ｂ，カサ歯車３１ａ，３１ｂ及び上部ガイドシ
ャフト３２により、測定機本体２０が搬送装置本体３３
に対し９０°旋回して管側へ引起こされる。

【０００８】図２は本測定機本体２０が搬送装置本体３
３に対し９０°引起こされた状態、つまり管１の肉厚及
び外径を測定しようとする開始位置での状態を示すもの
である。超音波センサ２は超音波センサホルダ２２に装
着され、超音波センサホルダ２２はジンバルアーム２４
ａ，２４ｂの先端に先端ピン２７ａ，２７ｂにより懸架
されている。ジンバルアーム２４ａ，２４ｂは更にセン
サ回動馬蹄形レール１２に支持ピン２５ａ，２５ｂによ
りジンバルバネ２６ａ，２６ｂとともに装着されてい
る。このジンバルバネ２６ａ，２６ｂは片方をセンサ回
動馬蹄形レール１２に、もう片方はジンバルアーム補強
棒２８にそれぞれ引掛けてあり、測定時は超音波センサ
ホルダ２２を管１の管周上に押付ける役目を、測定を終
了し測定機本体２０を搬送装置本体３３の厚み幅内に引
戻すとき、つまり搬送状態にあるときは、ジンバルアー
ム２４ａ，２４ｂを測定機本体２０の中に引寄せる役目
をするので、これにより超音波センサホルダ２２も測定
機本体２０の厚み幅内に収納されて図１に示す状態とな
り、管と管との間隙を支障なく搬送させることができ
る。

【０００９】測定時において、超音波センサ２を装着し
た超音波センサホルダ２２は、測定機本体２０が搬送装
置本体３３に対して９０°管１側へ引起こされるに連動
して管１の管周上に取残される形で管１の管周上にジン
バルアーム２４ａ，２４ｂを介してジンバルバネ２６
ａ，２６ｂにより押付けられるが、この状態で、図１及
び図３に示す搬送装置本体３３側に装備のセンサ回動モ
ータ１４及びそれらに連結された駆動機構である、フレ
キシブルカップリング１５ａ，センサ回動シャフト１５
ｂ，カサ歯車１７ａ，１７ｂ，ピニオンギア１９ａ，セ
ンサ回動シャフト１５ｃ，カサ歯車１８ａ，１８ｂ，ピ
ニオンギア１９ｂによりセンサ回動馬蹄形レール１２を
回転させると、超音波センサ２を装着した超音波センサ
ホルダ２２はガイドローラ２３により管１の管周上を回
動し、管１の肉厚を測定することができる。

【００１０】一方外径測定用の磁石５及び磁気センサ６
を装備した外径測定棒７は、図３に示すように、連結金
具８ａ，８ｂを介してリニヤガイド９ａ，９ｂ，リニヤ
ベアリング１０ａ，１０ｂ，測定棒押付バネ１１ａ，１
１ｂ等とともにセンサ回動馬蹄形レール１２に装備され
ており、測定機本体２０が搬送装置本体３３に対し９０
°管１側へ引起こされるにつれて管１の管周上に接触
し、測定棒押付バネ１１ａ，１１ｂにより管１の管周上
に押付けられる。この状態でセンサ回動馬蹄形レール１
２をセンサ回動モータ１４等により回転させると、外径
測定棒７は管１の管周上を押付けられながら回動するこ
とになり、管１の外径を測定することができる。

【００１１】そこで超音波センサ２による管１の肉厚を
測定する原理、及び磁気センサ６による管１の外径を測
定する原理を図５，図６について説明すると、まず図５
において、超音波センサ２からの超音波は超音波遅延材
３と超音波接触媒質４を介して管１の外表面より管１の
内部へ伝播され、管１の内表面より反射されるが、一部
は超音波遅延材３の外表面より反射されて、それぞれ超
音波センサ２へ戻る。このとき管１の外表面と内表面と
の間の超音波伝播時間Δｔを測定すれば、管１の肉厚値
Ｔは超音波伝播速度ｖとの関係式Ｔ＝Δｔ×ｖにより求
めることができる。この場合超音波遅延材３としてはア
クリル樹脂又は水、超音波接触媒質としてグリセリン，
水等を用いる。この方法によれば、超音波センサ２及び
超音波遅延材３を管１の管周上を回動させることによ
り、管１の肉厚を連続して測定することができる。

【００１２】一方図６において、磁気センサ６を装備し
た測定棒７を管１の管周上の０°の位置に押当てた状態
で磁気センサ６と磁石５との距離ｄ（０°）を測定す
る。更に測定棒７を管１の管周上を押当てた状態で回動
させて磁石５とともに管１の管周上の１８０°の位置に
移動させ、再び磁気センサ６と磁石５との距離ｄ（１８
０°）を測定する。このとき管１の０°−１８０°間に
おける外径値Ｄ（０°−１８０°）はＤ（０°−１８０
°）＝Ｄ_I ＋〔ｄ（０°）＋ｄ（１８０°）〕により求
めることができる。ここでＤ_I は外径基準値で外径測定
機構に係わる定数である。同様の方法で管１の管周をＮ
等分した任意の位置及びその対向位置で磁気センサ６と
磁石５との距離を測定すれば、上式により管１の管周各
位置における外径を求めることができる。なお磁気セン
サ６と磁石５との距離ｄ（０°），ｄ（１８０°）等の
値は、予め求められている磁気センサ６と磁石５との距
離対出力電圧較正曲線により求めることができる。

【００１３】次に横配列配管群の狭隘な管と管との間隙
を搬送し、所定の場所において管の肉厚及び外径の測定
を行う要領を図７及び図８について説明すると、図７に
おいて、測定機本体２０は搬送装置本体３３に嵌着され
ており、搬送装置本体３３は２本のフレキシブルラック
レール４０ａ，４０ｂに載架されている。この２本のフ
レキシブルラックレール４０ａ，４０ｂの上端は更に上
部支持部本体４１に固定垂設されており、上部支持部本
体４１はこれに装備されているガイドローラ４４ａ，４
４ｂ，補助ガイドローラ４５等により管１の最上段の管
５１の上に設置され、更にチャッキングシリンダ４３
ａ，４３ｂにより開閉されるチャッキングフィンガ４２
ａ，４２ｂにより把持固着されている。上部支持部本体
４１に固定垂設された２本のフレキシブルラックレール
４０ａ，４０ｂは、管１等の管群に対して鉛直に差し渡
し固定されるようその下端は下部支持部本体４６に装備
のラックレールテンション機構５０ａ，５０ｂにより固
定されている。下部支持部本体４６はこれに装備されて
いる補助ガイドローラ４９ａ，４９ｂにより管５２に垂
設され、更にチャッキングシリンダ４８ａ，４８ｂによ
り開閉されるチャッキングフィンガ４７ａ，４７ｂによ
り管５２に把持固着されている。

【００１４】２本のフレキシブルラックレール４０ａ，
４０ｂに昇降可能に載架された搬送装置本体３３と、こ
れに装備されたチャッキング機構本体３５ａ，３５ｂ及
び測定機本体２０等は、搬送時つまり管と管との間隙を
昇降させる場合には、チャッキング機構旋回モータ３７
ａ，３７ｂ及び測定機本体旋回モータ２９により搬送装
置本体３３の厚み幅内に収納させる形で引戻してある。
搬送装置本体３３が昇降時は、管検知センサ３９の作動
により所定の管１の管中央をとらえたところで搬送装置
本体昇降モータ３４を停止させると、測定機本体２０は
管１の管中央に位置決めされる。

【００１５】更に図８は、所定の管１において管の肉厚
及び外径を測定する測定開始直前の状態を示しており、
搬送装置本体３３に装備のチャッキング機構本体３５
ａ，３５ｂは、チャッキング機構旋回モータ３７ａ，３
７ｂにより搬送装置本体３３に対し９０°管１側へ引起
こされているが、更にチャッキングシリンダ３８ａ，３
８ｂにより開閉されるチャッキングフィンガ３６ａ，３
６ｂにより、管１の被測定個所の両側を把持固着されて
いる。これにより搬送装置本体３３は管１にしっかりと
固定されることになる。一方測定機本体２０も測定機本
体旋回モータ２９により搬送装置本体３３に対し９０°
管１側へ引起こされており、このとき測定機本体２０の
中心はほぼ管１の中心と同心状態に設定される。この状
態でセンサ回動モータ１４等によりセンサ回動馬蹄形レ
ール１２を回転させると、図２及び図３で説明したよう
に、管１の肉厚及び外径の測定を管１の管周全域に亘っ
て行うことができる。

【００１６】かくして本発明管の肉厚及び外径測定機に
よれば、配管群における管と管との間隙が狭隘な場所に
あっても、超音波センサ２及び磁気センサ６を取付けた
測定機本体２０を搬送装置本体３３に搭載して管と管と
の間隙に搬送して、管の肉厚及び外径を遠隔かつ自動的
に管周全域に亘って測定することができ、検査のための
準備作業や検査工数の低減が図れるとともに、測定不能
個所の解消が達成でき、更には測定精度の向上による検
査の信頼性向上を図ることができる。

【００１７】

【発明の効果】要するに本発明によれば、管と管との間
隙が狭隘に配列された配管群における管の肉厚及び外径
を遠隔かつ自動的に測定する測定機であって、管と管と
の間隙を搬送される測定機本体と、超音波センサを管周
上を回動させながら接触媒質を用い直接接触法により管
の肉厚を測定する肉厚測定機構と、磁気センサと磁石と
から構成され磁気センサを装備した外径測定棒を管周上
に押当てながら管周を複数等分したそれぞれの位置で停
止させ管の外径を測定する外径測定機構とを具えたこと
により、管と管との間隙が狭隘に配列された配管群の奥
深い中においても、管の肉厚及び外径の測定が遠隔かつ
自動的に実施でき、作業能率も良く、測定精度も極めて
良好な管の肉厚及び外径測定機を得るから、本発明は産
業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明管の肉厚及び外径測定機を火力ボイラー
の過熱器の横配列配管群における管の肉厚及び外径測定
に適用した一実施例において、本測定機が搬送装置本体
に搭載された態様を示す斜視図である。

【図２】本測定機により管の肉厚及び外径を測定する態
様を示す部分拡大斜視図である。

【図３】本測定機の機構各部の詳細を示す正面図であ
る。

【図４】同上の側面図である。

【図５】本測定機の超音波センサにより管の肉厚を測定
する原理図である。

【図６】本測定機の磁気センサにより管の外径を測定す
る原理図である。

【図７】本測定機が搭載された搬送装置本体を管と管の
間隙を搬送する態様を示す斜視図である。

【図８】本測定機が管に設定され管の肉厚及び外径を測
定している態様を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 管 ２ 超音波センサ ３ 超音波遅延材 ４ 超音波接触媒質 ５ 磁石 ６ 磁気センサ ７ 外径測定棒 8a , 8b 連結金具 9a , 9b リニヤガイド 10a , 10b リニヤベアリング 11a , 11b 測定棒押付バネ 12 センサ回動馬蹄形レール 13 ラックギア 14 センサ回動モータ 15a フレキシブルカップリング 15b , 15c センサ回動シャフト 16 下部ガイドシャフト 17a , 17b , 18a , 18b カサ歯車 19a , 19b ピニオンギア 20 測定機本体 21 ガイドローラ 22 超音波センサホルダ 23 ガイドローラ 24a , 24b ジンバルアーム 25a , 25b 支持ピン 26a , 26b ジンバルバネ 27a , 27b 先端ピン 28 ジンバルアーム補強棒 29 測定機本体旋回モータ 30a フレキシブルカップリング 30b 測定機本体旋回シャフト 31a , 31b カサ歯車 32 上部ガイドシャフト 33 搬送装置本体 34 搬送装置本体昇降モータ 35a , 35b チャッキング機構本体 36a , 36b チャッキングフィンガ 37a , 37b チャッキング機構旋回モータ 38a , 38b チャッキングシリンダ 39 管検知センサ 40a , 40b フレキシブルラックレール 41 上部支持部本体 42a , 42b チャッキングフィンガ 43a , 43b チャッキングシリンダ 44a , 44b ガイドローラ 45 補助ガイドローラ 46 下部支持部本体 47a , 47b チャッキングフィンガ 48a , 48b チャッキングシリンダ 49a , 49b 補助ガイドローラ 50a , 50b ラックレールテンション機構 51 上部支持管 52 下部支持管

フロントページの続き (72)発明者 取違 正明 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 加藤 幸雄 北九州市小倉北区井堀四丁目10番13号 新 日本非破壊検査株式会社内 (72)発明者 増本 伸也 北九州市小倉北区井堀四丁目10番13号 新 日本非破壊検査株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管と管との間隙が狭隘に配列された配管
   群における管の肉厚及び外径を遠隔かつ自動的に測定す
   る測定機であって、管と管との間隙を搬送される測定機
   本体と、超音波センサを管周上を回動させながら接触媒
   質を用い直接接触法により管の肉厚を測定する肉厚測定
   機構と、磁気センサと磁石とから構成され磁気センサを
   装備した外径測定棒を管周上に押当てながら管周を複数
   等分したそれぞれの位置で停止させ管の外径を測定する
   外径測定機構とを具えたことを特徴とする管の肉厚及び
   外径測定機。