JP2017203643A

JP2017203643A - 配管検査装置

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Publication number: JP2017203643A
Application number: JP2016094015A
Authority: JP
Inventors: 佳央上田; Yoshihisa Ueda; 星野　郁司; Ikuji Hoshino; 郁司星野; 信鵜飼; Makoto Ukai; 康平岡本; Kohei Okamoto
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2036-05-09
Also published as: JP6699333B2

Abstract

【課題】配管の検査を行う配管検査装置において、複数の固定脚を配管に固定する際に、その調整を簡易に行える仕組みを提供する。【解決手段】配管２０００との間で検査に用いる超音波を送受信する超音波探触子１１１０と、超音波探触子１１１０を機械的に保持し、配管２０００の周方向に沿って配置されたガイドリング１１３０と、配管２０００の周方向に設けられ、ガイドリング１１３０を配管２０００に対して固定するための複数のラック構造固定脚１１４０と、複数のラック構造固定脚１１４０と機械的に接続され、配管２０００に対して複数のラック構造固定脚１１４０を連動させるアジャスター機構１１６０を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、配管の検査を行う配管検査装置に関するものである。

従来から、例えば超音波を用いて配管の検査を行う装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、特許文献１には、超音波の送受信を行う探触子を収納した探触子ホルダーを配管の周方向に回転させる転動ユニットと、当該転動ユニットを配管の周囲に配置するためのクランプ治具とを備え、当該クランプ治具として、転動ユニットと機械的に接続され、配管の周方向に沿って配置されたリング状のクランプユニットと、当該クランプユニットを配管に対して固定するために配管に固定される複数の固定脚を設けた装置が開示されている。

特開平３−２７３１０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数の固定脚を配管に固定する際に、複数の固定脚のそれぞれに設けられた締付ネジを調整する必要があるため、その調整が煩雑になるという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、配管の検査を行う配管検査装置において、複数の固定脚を配管に固定する際に、その調整を簡易に行える仕組みを提供することを目的とする。

本発明の配管検査装置は、配管の検査を行う配管検査装置であって、前記検査に用いるセンサと、前記センサを機械的に保持し、前記配管の周方向に沿って配置されたガイドリングと、前記配管の周方向に設けられ、前記ガイドリングを前記配管に対して固定するための複数の固定脚と、前記複数の固定脚と機械的に接続され、前記配管に対して前記複数の固定脚を連動させるアジャスター機構とを有する。

本発明によれば、配管の検査を行う配管検査装置において、複数の固定脚を配管に固定する際に、その調整を簡易に行うことができる。

本発明の実施形態に係る配管検査装置の概略構成の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る配管検査装置の配管検査機構における組み立て手順の一例を示す図である。図２に引き続き、本発明の実施形態に係る配管検査装置の配管検査機構における組み立て手順の一例を示す図である。図３に引き続き、本発明の実施形態に係る配管検査装置の配管検査機構における組み立て手順の一例を示す図である。図４に引き続き、本発明の実施形態に係る配管検査装置の配管検査機構における組み立て手順の一例を示す図である。図５に引き続き、本発明の実施形態に係る配管検査装置の配管検査機構における組み立て手順の一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る配管検査装置１０００の概略構成の一例を示す図である。この配管検査装置１０００は、配管２０００の検査を行う装置である。具体的に、本実施形態においては、配管２０００としてネジ継手を具備する油井管を適用し、配管検査装置１０００は、当該ネジ継手との間で超音波を送受信することによりネジ継手部分のシール性を検査する装置であるものとするが、本発明においては、この形態に限定されるものではない。例えば、配管２０００としてネジ継手を具備しない配管を適用し、配管検査装置１０００は、当該配管との間で超音波を送受信することにより当該配管の欠陥等を検査する装置である形態も、本発明に含まれる。さらに、配管検査装置１０００は、超音波を用いること無く他の方法によって配管２０００の検査を行う装置である形態も、本発明に含まれる。

図１（ａ）は、配管検査装置１０００の概略構成の一例を示す側面図であり、また、図１（ｂ）は、配管検査装置１０００の概略構成の一例を示す正面図（配管２０００の断面を見た図）である。この際、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すラック構造固定脚１１４０から右側に位置する構成部の正面図を示している。また、図１（ｂ）において、図１（ａ）に示す構成部と同様の構成部については同じ符号を付している。また、図１（ｂ）には、配管の外表面２０００Ｇ及び配管の内表面２０００Ｎが図示されている。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、配管検査装置１０００は、配管検査機構１１００、及び、情報処理装置１２００を有して構成されている。ここで、配管検査機構１１００は、図１（ａ）に示す構成部と図１（ｂ）に示す構成部とを合わせた構成部を具備しているものとする。

配管検査機構１１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、超音波探触子１１１０、走査機構１１２０、ガイドリング１１３０、ラック構造固定脚１１４０、固定脚駆動用歯車１１５０、アジャスター機構１１６０、外径変化追従機構１１７０、及び、回転用グリップ１１８０を有して構成されている。

超音波探触子１１１０は、情報処理装置１２００の制御に基づいて、配管２０００との間で、ネジ継手部分のシール性の検査に用いる超音波を送受信するものである。
なお、本実施形態では、検査に用いるセンサの例として、超音波探触子１１１０を挙げて説明しているが、本発明に係るセンサとしては、超音波探触子に限るものではなく、例えば、渦電流センサや漏洩磁束センサ等、その他のセンサを用いることもできる。

走査機構１１２０は、配管２０００に対して超音波探触子１１１０を移動させるための機構である。この走査機構１１２０は、図１（ａ）に示すように、昇降シリンダー１１２１、アーム１１２２、レール１１２３、レール用ガイドローラー１１２４、レール用歯車１１２５、及び、モーター１１２６を有して構成されている。

配管２０００の半径方向をｒ、配管２０００の軸方向をｚ、配管２０００の周方向の角度をθとする円柱座標系（ｒ，θ，ｚ）でみた場合に、昇降シリンダー１１２１は、先端に取り付けられている超音波探触子１１１０の位置をｒ方向に昇降させるためのシリンダーである。アーム１１２２は、昇降シリンダー１１２１をｚ方向に移動可能に構成されており、昇降シリンダー１１２１がこのアーム１１２２上をｚ方向に移動することにより、超音波探触子１１１０を配管２０００の管軸方向に走査できるようになっている。なお、本実施形態に係る配管検査装置１０００では、配管２０００の検査を行うのに際して、情報処理装置１２００の制御に基づいて上述した昇降シリンダー１１２１の駆動を行うものとするが、この形態に限らず、例えば検査者が手動で昇降シリンダー１１２１を操作することで上述した昇降シリンダー１１２１の駆動を行うようにしてもよい。

レール１１２３は、アーム１１２２と一体化して形成されており、このレール１１２３を回転させることによりアーム１１２２に機械的に保持している超音波探触子１１１０を配管２０００の周方向に移動させることが可能に構成されている。レール用ガイドローラー１１２４は、レール１１２３を挟み込んで支持する支持部材であり、ガイドリング１１３０に固定されている。レール用歯車１１２５は、モーター１１２６の回転をレール１１２３に伝えるための歯車である。モーター１１２６は、情報処理装置１２００の制御に基づいて、レール用歯車１１２５を介してレール１１２３を回転させるための電動機である。例えば、レール１１２３、レール用ガイドローラー１１２４、レール用歯車１１２５及びモーター１１２６は、超音波探触子１１１０を配管２０００の周方向に移動させるための周方向走査機構を構成する。

ガイドリング１１３０は、走査機構１１２０を介して超音波探触子１１１０を機械的に保持しており、図１（ｂ）に示すように配管２０００の周方向に沿って配置された環状のガイドリングである。このガイドリング１１３０は、図１（ａ）に示すように、ｚ方向の異なる位置に配置された２つのガイドリングがガイドリング連結棒１１３１で連結されて形成されている。また、ガイドリング１１３０は、図１（ｂ）に示すように、上半分の半円弧状のガイドリング部材と下半分の半円弧状のガイドリング部材とを結合して形成されたものであり、その結合部をガイドリング結合部１１３２として図示している。このガイドリング１１３０には、モーター１１２６が取り付けられており、また、レール用ガイドローラー１１２４が回転可能に取り付けられている。さらに、このガイドリング１１３０には、ラック構造固定脚１１４０が配管２０００の外径の拡縮方向に移動可能に取り付けられており、固定脚駆動用歯車１１５０が回転可能に取り付けられており、アジャスター機構１１６０のロッド１１６１が回転可能に取り付けられている。

ラック構造固定脚１１４０は、図１（ｂ）に示すように、配管２０００の周方向に複数設けられており、ガイドリング１１３０を配管２０００（具体的に、図１（ｂ）に示す例では、配管の外表面２０００Ｇ）に対して固定するためのものである。また、それぞれのラック構造固定脚１１４０は、安定化等のために、図１（ａ）に示すように、２本脚の構造となっている。このラック構造固定脚１１４０は、固定脚駆動用歯車１１５０の回転によって昇降駆動を行えるように構成されている。

固定脚駆動用歯車１１５０は、アジャスター機構１１６０に取り付けられ、ロッド１１６１の軸方向の回転をラック構造固定脚１１４０に伝えてラック構造固定脚１１４０を昇降駆動させるための歯車である。

アジャスター機構１１６０は、固定脚駆動用歯車１１５０を介して複数のラック構造固定脚１１４０と機械的に接続されており、配管２０００に対して複数のラック構造固定脚１１４０を連動させるための機構である。このアジャスター機構１１６０は、図１（ｂ）に示すように、各ラック構造固定脚１１４０の間に、複数のロッド１１６１と、隣接するロッド１１６１を連結するユニバーサルジョイント１１６２とを備えて形成されている。ユニバーサルジョイント１１６２は、連結する２つのロッド１１６１の接合角度が自由に変化する継手であり、図１（ｂ）に示すようにロッド１１６１を環状につなぎ合わせてもロッド１１６１の軸中心に回転させることができるものである。また、アジャスター機構１１６０は、ガイドリング１１３０と同様に、図１（ｂ）に示すように、上半分の半円弧状のアジャスター機構部材と下半分の半円弧状のアジャスター機構部材とを結合して形成されたものであり、その結合部をアジャスター機構結合部１１６３として図示している。即ち、図１（ｂ）には、環状に閉じたアジャスター機構１１６０の例が示されている。

外径変化追従機構１１７０は、アジャスター機構１１６０に対して、配管２０００の外径変化に追従するように複数のラック構造固定脚１１４０を連動させる駆動を行わせる機構である。この外径変化追従機構１１７０は、図１（ｂ）に示すように、バネ１１７１及び付勢伝達部材１１７２を有して構成されている。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す外径変化追従機構１１７０のＡ−Ａ'矢視断面を示す図である。バネ１１７１は、図１（ｃ）に示すように、付勢伝達部材１１７２を介してロッド１１６１の回転方向に付勢する弾性部材である。付勢伝達部材１１７２は、図１（ｃ）に示すように、ロッド１１６１の外周を覆うように形成されており、バネ１１７１の押し圧をロッド１１６１の回転力に変換させるための部材である。

回転用グリップ１１８０は、図１（ｂ）に示すようにアジャスター機構１１６０に取り付けられている。配管検査機構１１００を組み立てるとき等に、回転用グリップ１１８０を所定方向に回転させると、当該所定方向にアジャスター機構１１６０（具体的には、アジャスター機構１１６０の各ロッド１１６１）が回転し、その結果、各固定脚駆動用歯車１１５０を介して各ラック構造固定脚１１４０を連動させて配管２０００に固定することができるようになっている。なお、本実施形態に係る配管検査装置１０００では、検査者が手動で回転用グリップ１１８０を駆動させるものとするが、この形態に限らず、例えば情報処理装置１２００の制御に基づいて自動で回転用グリップ１１８０を駆動させるようにしてもよい。

情報処理装置１２００は、例えば情報入力デバイス（不図示）から入力された入力情報に基づいて、超音波探触子１１１０、昇降シリンダー１１２１及びモーター１１２６の駆動を制御する。また、情報処理装置１２００は、超音波探触子１１１０で受信した超音波の信号を処理して配管２０００のネジ継手部分のシール性を評価する処理を含む各種の処理を行う。

次に、本実施形態に係る配管検査装置１０００の配管検査機構１１００における組み立て方法について、図２〜図６を用いて説明する。なお、図２〜図６において、図１に示す構成部と同様の構成部については同じ符号をしている。

図２〜図６は、本発明の実施形態に係る配管検査装置１０００の配管検査機構１１００における組み立て手順の一例を示す図である。

まず、図２の工程について説明する。
図２（ａ）は、図１（ａ）と同様の面から見た側面図であり、また、図２（ｂ）は、図１（ｂ）と同様の面から見た正面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）では、上半分の半円弧状のアジャスター機構部材１１６０ａの所定位置に、それぞれ、固定脚駆動用歯車１１５０、外径変化追従機構１１７０及び回転用グリップ１１８０を取り付ける。その後、上半分の半円弧状のガイドリング部材１１３０ａの所定位置に、レール用ガイドローラー１１２４、モーター１１２６、ラック構造固定脚１１４０、固定脚駆動用歯車１１５０及びアジャスター機構部材１１６０ａのそれぞれが動作可能に取り付ける。

また、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、下半分の半円弧状のアジャスター機構部材１１６０ｂの所定位置に、回転用グリップ１１８０を取り付ける。その後、下半分の半円弧状のガイドリング部材１１３０ｂの所定位置に、レール用ガイドローラー１１２４、ラック構造固定脚１１４０、固定脚駆動用歯車１１５０及びアジャスター機構部材１１６０ｂのそれぞれが動作可能に取り付ける。

図２の工程が終了すると、図３の工程に進む。
図３（ａ）は、図２（ａ）と同様の面から見た側面図であり、また、図３（ｂ）は、図２（ｂ）と同様の面から見た正面図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）では、上半分の半円弧状のガイドリング部材１１３０ａと、下半分の半円弧状のガイドリング部材１１３０ｂとを結合して、ガイドリング１１３０を組み立てる。この際、ガイドリング部材１１３０ａとガイドリング部材１１３０ｂとの結合部であるガイドリング結合部１１３２には、例えば、結合用のネジ加工が施されているものとする。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、上半分の半円弧状のアジャスター機構部材１１６０ａと、下半分の半円弧状のアジャスター機構部材１１６０ｂとを結合して、アジャスター機構１１６０を組み立てる。この際、アジャスター機構部材１１６０ａとアジャスター機構部材１１６０ｂとの結合部であるアジャスター機構結合部１１６３には、例えば、結合用のネジ加工が施されているものとする。

図３の工程が終了すると、図４の工程に進む。
図４（ａ）は、図３（ａ）と同様の面から見た側面図であり、また、図４（ｂ）は、図３（ｂ）と同様の面から見た正面図であり、さらに、図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す外径変化追従機構１１７０のＡ−Ａ'矢視断面を示す図である。

まず、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、例えば検査者が回転用グリップ１１８０を図４（ｂ）に示す所定方向に回転させる。そうすると、アジャスター機構１１６０（具体的には、アジャスター機構１１６０の各ロッド１１６１）が当該所定方向に回転し、その結果、各固定脚駆動用歯車１１５０を介して各ラック構造固定脚１１４０が図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す方向に連動して配管２０００に固定される。

その後、図４（ｃ）において、各ラック構造固定脚１１４０を配管２０００に固定させた状態で、バネ１１７１の押し圧を調整して付勢伝達部材１１７２に押し圧を印加し、この状態でバネ１１７１をロックする。ここで、バネ１１７１の押し圧調整は、バネ１１７１の長さを変えることで調整してもよいし、或いは、エアーシリンダーを用いてそのエアー圧を変えることで調整してもよい。

図４の工程が終了すると、図５の工程に進む。
図５（ａ）は、図４（ａ）と同様の面から見た側面図であり、また、図５（ｂ）は、図４（ｂ）と同様の面から見た正面図である。この際、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すレール部材１１２３ａ及び１１２３ｂから右側に位置する構成部の正面図を示している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）では、先端に超音波探触子１１１０が取り付けられている昇降シリンダー１１２１を、上半分の半円弧状のレール部材１１２３ａと一体化して形成されているアーム１１２２に取り付ける。その後、この上半分の半円弧状のレール部材１１２３ａを所定のレール用ガイドローラー１１２４に挟み込む。

また、図５（ａ）及び図５（ｂ）では、下半分の半円弧状のレール部材１１２３ｂを所定のレール用ガイドローラー１１２４に挟み込む。

図５の工程が終了すると、図６の工程に進む。
図６（ａ）は、図５（ａ）と同様の面から見た側面図であり、また、図６（ｂ）は、図５（ｂ）と同様の面から見た正面図である。この際、図６（ｂ）は、図５（ａ）に示すレール１１２３から右側に位置する構成部の正面図を示している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）では、まず、上半分の半円弧状のレール部材１１２３ａと、下半分の半円弧状のレール部材１１２３ｂとを結合して、レール１１２３を組み立てる。この際、レール１１２３は、配管２０００の外径寸法が変わってもその固定位置が不変であるため、予め決まった位置に固定することが可能である。その後、レール１１２３に対してレール用歯車１１２５をかみ合わせる。その後、昇降シリンダー１１２１を調整して超音波探触子１１１０のｒ方向（図１（ａ））における位置決めを行う。さらに、昇降シリンダー１１２１をアーム１１２２上でスライドさせて、超音波探触子１１１０のｚ方向（図１（ａ））における位置決めを行う。

以上の図２〜図６の工程を経ることにより、本実施形態に係る配管検査装置１０００の配管検査機構１１００における組み立てがなされる。

本実施形態に係る配管検査装置１０００によれば、複数のラック構造固定脚１１４０と機械的に接続され、配管２０００に対して複数のラック構造固定脚１１４０を連動させるアジャスター機構１１６０を設けるようにしたので、複数のラック構造固定脚１１４０を配管２０００に固定する際に、その調整を簡易に行うことができる。

さらに、本実施形態に係る配管検査装置１０００によれば、アジャスター機構１１６０に対して、配管２０００の外径変化に追従するように複数のラック構造固定脚１１４０を連動させる駆動を行わせる外径変化追従機構１１７０を設けるようにしたので、例えば荷重付加環境下で継続して配管２０００の検査を行う際に配管２０００の外径が拡縮する場合においても、各ラック構造固定脚１１４０を配管２０００に適正に固定することができる。例えば、この外径変化追従機構１１７０を設けない場合に、配管２０００の外径が縮小すると、各ラック構造固定脚１１４０と配管２０００との間に隙間が生じて検査を適正に行うことが困難になるおそれが生じ、また、配管２０００の外径が拡大すると、各ラック構造固定脚１１４０或いは配管２０００の損傷につながるおそれが生じる。

（その他の実施形態）
上述した本発明の実施形態では、配管検査機構１１００を組み立てる際に、上半分の半円弧状の部材（１１３０ａ，１１６０ａ，１１２３ａ）と、下半分の半円弧状の部材（１１３０ｂ，１１６０ｂ，１１２３ｂ）とを結合させる例について説明を行ったが、本発明においては、この形態に限定されるものではない。例えば、左半分の半円弧状の部材と右半分の半円弧状の部材とを結合させて配管検査機構１１００を組み立てる形態や、更には、半円弧状に限らず複数の所定形状の部材を結合させて配管検査機構１１００を組み立てる形態も、本発明に含まれる。

なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０００配管検査装置、１１００配管検査機構、１１１０超音波探触子、１１２０走査機構、１１２１昇降シリンダー、１１２２アーム、１１２３レール、１１２４レール用ガイドローラー、１１２５レール用歯車、１１２６モーター、１１３０ガイドリング、１１３１ガイドリング連結棒、１１３２ガイドリング結合部、１１４０ラック構造固定脚、１１５０固定脚駆動用歯車、１１６０アジャスター機構、１１６１ロッド、１１６２ユニバーサルジョイント、１１６３アジャスター機構結合部、１１７０外径変化追従機構、１１７１バネ、１１７２付勢伝達部材、１１８０回転用グリップ、１２００情報処理装置、２０００配管、２０００Ｇ配管の外表面、２０００Ｎ配管の内表面

Claims

配管の検査を行う配管検査装置であって、
前記検査に用いるセンサと、
前記センサを機械的に保持し、前記配管の周方向に沿って配置されたガイドリングと、
前記配管の周方向に設けられ、前記ガイドリングを前記配管に対して固定するための複数の固定脚と、
前記複数の固定脚と機械的に接続され、前記配管に対して前記複数の固定脚を連動させるアジャスター機構と
を有することを特徴とする配管検査装置。
前記アジャスター機構は、前記複数の固定脚における各固定脚の間に、複数のロッドと、隣接する前記ロッドを連結するユニバーサルジョイントとを備えて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配管検査装置。
前記アジャスター機構に対して、前記配管の外径変化に追従するように前記複数の固定脚を連動させる駆動を行わせる外径変化追従機構を更に有することを特徴とする請求項２に記載の配管検査装置。
前記外径変化追従機構は、前記アジャスター機構の前記ロッドの回転方向に付勢する弾性部材を含み構成されていることを特徴とする請求項３に記載の配管検査装置。
前記ガイドリングは、前記センサを前記配管の周方向に移動させる走査機構を介して、前記センサを機械的に保持していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配管検査装置。