JPH01308907A - γ線鋼管形状計測システム - 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〕 本発明はγ裸鋼管形状計測システムレこ係り、特に継目
無し鋼管製造ラインにおける鋼管の形状寸法計測、鋼管
内在疵め計測などに好適なγ線鋼管形状計測システムに
関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種鋼管形状計測に関しては、計測技術’８７
．１２　の大田代（日本鋼管）による「中径シームレス
パイプの品質検査の概要」及び第１８回日本アイソトー
プ放射裸線合会議資料’８７．１１　　に沖野代（東芝
）による「鉄鋼用クラウン計」という文献がある。

継目無し鋼管製造ラインにおける品質検査において、パ
イプの外径、内径、肉厚、疵に対する検査は、検査項目
のうち最も重要な項目である。これらの検査に対して現
在一般的に用いられている方式を見ると、まず、パイプ
外径の測定には、第３図（ａ）に示すように、光学式外
径計が用いられている。これは等しく配置された投光器
９より平行光束１０が照射されている中をパイプ１１が
通過するようになっており、光の明暗を半導体イメージ
センサ（例えば、ＣＣＤ）１２によって検出し電気信号
として取り出し、素子の物理的位置寸法と電気信号の対
応よりパイプ外径を算出するようになっている。

パイプ肉厚測定には、第３図（ｂ）に示すように、一般
的に超音波式が用いられる。この方式には、パイプ１３
に向ってプローブ１４より超音波を放射する。音波はパ
イプ１３の外表面と内表面より反射して１５ａ、１５ｂ
として戻ってくるので、肉厚は超音波の伝播時間を計測
し、その差に超音波の伝播速度を乗じて算出することに
よって計測するようにしている。ただし、この場合、プ
ローブ１４とパイプ１３面間は水膜１６を介して接触式
に計測することが必要で、そのため、水温による伝播速
度の補正などが必要となる。

また、鋼管内径は、上記の外径と肉厚の計測値から両者
の差として算出していた。

鋼管の疵検査には、やはり超音波式が採用されており、
放射状に多段配列されたプローブをパイプ周辺を回転さ
せるようにして、プローブホルダが１一回転する間に全
表面を走査計測するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、下記に述べるような問題点と
欠点があった。

（１）測定項目毎に個々の専用装置を用いなければなら
ない。

（２）パイプ肉厚測定の場合のように外径の計測値と肉
厚とをそれぞれ別々の装置で計測し、それらの計測値の
差より算出するといったもので、計測方式自体が直接的
でなく、測定精度にも問題があった。

（３）外径計測においても、光束の明暗部分を電気的に
計測し、素子の物理的配列（ピッチ）の関係を用いて算
出する方式であり、肉厚計においても、超音波の鋼管内
外表面よりの反射波の伝播速度の差より算出するといっ
たもので、かつ、媒質の温度補正を必要とし、計測方式
が２次的で、精度に欠ける傾向があった。

（４）肉厚計、疵検査とも水などの媒質を介して計測す
るもので、非接触計測ではなかった。

本発明の目的は、γ線を用いて非接触式で１つの装置に
て１回の走査で外径、内径、肉厚、疵などを同時計測で
きる継目無し鋼管のγ線鋼管形状計測システムを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、γ線源を収納し、照射口よりある角度で扇
形状にγ線ビームを放射するγ線源部と、このγ線源部
と被測定対象物である鋼管を挟んで相対向する位置に配
置された多チャンネルのγ線検出部と、このγ線検出部
と上記γ線源部を上記被測定対象物を挟んで対向して搭
載し、上記被測定対象物の搬送方向に対して垂直方向に
走行する手段を備えた台車と、上記γ線検出部からの信
号を取り込んで画像処理及びデータ処理を施すデータ処
理部とより構成され、ある間隔でサンプリングにより取
り込まれた各位置での計測データをもとに上記被測定対
象物である鋼管の外径、内径。

肉厚、鋼管内に存在する疵などの計測と鋼管断面像など
を再構築できるようにして達成するようにした。

〔作用〕

計測位置を被測定対象物である鋼管が螺旋回転しながら
進行する搬送系を備えているので、鋼管が通過する際サ
ンプリングにより得られるデータを基に鋼管の外径、内
径、肉厚の平均値、最大。

最小値、設定値に対する偏差、異常値などのオンライン
計測を行うことができ、鋼管内在の疵に対しては、上記
異常値をとらえてその断面像をデイスプレーに描画させ
て探索すると同時に形状２寸法の計測を行うことができ
る。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１−図、第２図を用いて詳細
に説明する。

第１図は本発明の７ｍ鋼管形状計測システムの一実施例
を示す基本構成図である。第１図において、１は透過力
の比較的大きな１３７Ｃｓ、　８０Ｇ　Ｏといったγ線
源を有するγ線源部、２は互いに独立した多チャンネル
のγ線検出部、３は被測定対象物である鋼管で、−殻内
には図示の紙面方向のある定まった位置を紙面に垂直な
方向に搬送されるようになつ七いる。４はγ線源部１と
γ線検出部２を図示のように対向した位置に取り付けて
鋼管３の長さ方向に対して垂直方向に移動できる台車、
５は検出部２からの信号を受け、画像処理や各種の演算
制御をつかさどるコンピュータを主体としたデータ処理
部で、γ線鋼管形状計測システムはこれらより構成しで
ある。

γ線源部１からはγ線ビーム６が図示のようにある角度
の広がりをもって扇形状に放射される。

いま、γ線検出部２の１つの検出器に注目すると、検出
器は対向したγ線ビームを受け、中間にある物質が存在
すると、γ線はその物質を経過して、そのうちの一部が
その物質に吸収されることになる。その関係は。

一μｔ ■工■。０　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
μｔ＝Ｑｏｇ（Ｉｏ／Ｉ）　　　　　　　　　　−（２
）ここに、Ｉ；ある物質透過後のγ線計数率（ｃｐｓ） 工ｏ；中間に物質が存在しないときのγ線計数率（ｃｐ
ｓ） μ；中間物質の吸収係数（ａｌｔ−１）ｔ；中間物質の
厚み（ｃｎ） で表わされる。上式かられかるように、同一物質である
と、工と工０の計数率の比は、その物質の厚み（密度）
に比例したものとなる。すなわち、これを多数の方向か
ら計測すると、その物質を透過するγ線の強度分布が得
られることになる。この蓄積した多数のデータを基に画
像を再構成することができ、鋼管３の断面像や鋼管内部
の疵状態（疵の大きさ、形状）などを求めることができ
る。

もち論、このデータから鋼管３の外径、内径、肉厚など
を直接計測することもできる。

また、データ量が多いほど、サンプル回数が多いほど画
像再構成時の像が鮮明となり、分解能が向上するため、
被測定対象物に対して３６０°全周からデータを得るこ
とが一番望ましい条件となる。ただし、製品のコストパ
フォーマンス、実際の装置構成上の制約、要求精度など
の条件から図示のような形態のものが実際的な形となら
う。本形態の装置では、台車４が鋼管３の長さ方向と垂
直な方向に移動し、サンプリングを行うことになる。

一般に製造ラインにおいては、ライン稼動中に測定する
ことが望まれることになる。現用の装置においてもこの
要求は同じである。

被測定対象物をライン上に走行させ、計測システムの方
をその周りに１回転させ、長さ方向に螺旋状に走査して
プロフィル測定を行っているが、このようなオンライン
計測の要求に対しては、計測時間をできるだけ短縮でき
るようにすることと、精度よい計測ができることを目的
に第２図に示すような構成をとる。すなわち、γ線検出
部２を３世代のＣＴ形態をとるようにし、チャンネル数
をできるだけ多くとれるようにし、かつ、被測定対象物
である鋼管３に対して測定対象が円のほぼ中心になるよ
うな放射形態とし、被測定対象物である鋼管３がγ線ビ
ーム６内を螺旋状に搬送させるように駆動機構を構築す
る。例えば、その一実施例を第２図によって説明すると
、鋼管３に回転を与えるための駆動ローラ７を鋼管３の
進行方向に対して垂直方向よりある角度斜めに配置する
。このように偏位させたローラ７を回転させると、鋼管
３を前方へ進める力と回転する力とが生じる。

その力の割合は、偏角の大きさによりある範囲に亘って
制御できる。

この場合、鋼管３は常に搬送ラインの中央を進行するこ
とが必要で、中央位置からずれぬように搬送駆動機構の
工夫が必要となる。例えば、第２図の８に示すような自
由回転するボールを鋼管３と接する面の両側より配置し
、鋼管３は両者の中央の位置になるように位置決めがな
されると同時に、鋼管３の螺旋式回転運転に対して自由
にしたがう機構を備える。ただし、これは一実施例を提
案したもので１本発明の実施例の主旨は、計測位置を被
測定対象物である鋼管３が螺旋回転しながら進行するよ
うにする駆動機構を備えたものとすればよい。以上記述
した如く、本実施例においでは、鋼管３が通過する際に
サンプリングにより得られるデータを基に鋼管３の外径
、内径、肉厚に対する平約値、最大値、最小値、設定値
に対する偏差、異常差などのオンライン計測が行えるよ
うになる。

また、鋼管内在の疵に対しては、上記異常値をとらえて
、その断面像をデイスプレーに描画させて探索すると同
時に疵の形状１寸法の計測を行う。

また、鋼管３の製造プロセスにおいて、せん孔はプラグ
と呼ばれているせん孔周のドリルを用いてピアサ−マシ
ンによって行われるが、時々プラグが鋼管３内に残され
ることがあり１次工程のマシン、例えば、エロンゲータ
、マンドレルミル。

サイザーなどに障害を及ぼすことのないように、プラグ
検出装置をラインに介在させる。

このプラグ検出も、本計測システムは異常値検出として
容易に行うことができる。

〔発明の効果〕 以上本発明の主なる効果をまとめると次のようになる。

（イ）非接触計測であるので、熱間のオンライン計測に
も適用できる。

（ロ）１つの計測システムで鋼管外径、内径、肉厚。

疵またはプラグ検出など多項目の計測ができる。

（ハ）サンプリングした蓄積データより各種の計測値を
演算表示できるばかりでなく、鋼管断面。

鋼管内在の疵の形状などをビジプル化できて。

直接的である。

（ニ）放射線にγ線を用いているため、透過力があり、
鋼管の計測に適する。

一般に中経管の仕様としては、外径１００〜５００ｍ程
度、肉厚が数Ｉ〜数十画程度、長さが数ｍ〜２０ｍ程度
といったもので、特に鋼管透過厚さは最大１００ｍ程度
は必要となり、Ｘ線では計測不可能である。

（ホ）本計測システム構成は、熱間用の実績もあり、熱
間の過酷な環境にも強く、メンテナンスも他の計測シス
テムに比較して容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のγ線鋼管形状計測システムの一実施例
を示す基本構成図、第２図は第１図の計測システムに鋼
管駆動機構を設けた一実施例を示す説明図、第３図は従
来の鋼管外径計測方式及び鋼管肉厚計測と疵計測方式の
説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、γ線源を収納し、照射口よりある角度で扇形状にγ
   線ビームを放射するγ線源部と、該γ線源部と被測定対
   象物である鋼管を挟んで相対向する位置に配置された多
   チャンネルのγ線検出部と、該γ線検出部と前記γ線源
   部を前記被測定対象物を挟んで対向して搭載し、前記被
   測定対象物の搬送方向に対して垂直方向に走行する手段
   を備えた台車と、前記γ線検出部からの信号を取り込ん
   で画像処理及びデータ処理を施すデータ処理部とより構
   成され、ある間隙でサンプリングにより取り込まれた各
   位置での計測データをもとに前記被測定対象物である鋼
   管の外径、内径、肉厚、鋼管内に存在する疵などの計測
   と鋼管断面像などを再構築できるようにしたことを特徴
   とするγ線鋼管計測システム。 ２、前記被測定対象物の搬送手段として前記γ線ビーム
   中を前記被測定対象物が通過する際に回転しながら前記
   台車の進行方向と垂直方向に直進される駆動機構を備え
   ている特許請求の範囲第１項記載のγ線鋼管計測システ
   ム。