JPH02236134A - 管または容器の健全性評価方法 - 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】 本発明は、たとえば地中埋設管などの被試験管や被試験
容器の健全性を評価するために実施される健全性の評価
方法に関する． 本明細書では、「健全性」とは被試験管や被試験容器に
おける耐圧性、耐久性などを言う．現在地中埋設管は、
埋設後一定の年限がたったものをその健全性を評価する
ために掘り返している．しかし地中埋設管は、その埋設
環境によって腐食状態に差がある．したがってこの方法
では、多くの健全な地中埋設管も掘り返すことになり無
駄が多い。そのため、地中埋設管を埋設したままでその
健全性を評価し、修繕工法を選定する必要がある． 従来から地中埋設管の健全性の評価を行うために、地中
埋設管内に管内テレビを入れたり、磁界を発生させて生
じる渦電流によって健全性を評価するセンサなどを用い
たりしているけれども、これらの方法では、地中埋設管
が小径の場合は適用できず、地中埋設管が曲がっている
場合には適用するのが困難である．またこれらの方法で
は、評価する対象部分全体に亘って測定せざるを得す、
測定のための時間、労力および経費が多大となる。

本発明の目的は、被試験管または被試験容器の形状や大
きさに拘らず、健全性を確実に評価し、併せて健全性の
評価のための時間、労力および経費を大幅に削減した管
または容器の健全性評価方法を提供することである． 本発明は、被試験管または被試験容器にお，いて想定し
うる漏洩部の形状、大きさおよび周囲の状況ごとに圧力
変化に対応する漏洩流量の変化パターンを予め準備し、
被試験管または被試験容器に圧力流体供給源を接続し、
圧力流体の圧力を連続的または段階的に変１ヒさせなが
ら前記被試験管または被試験容器における漏洩流量を測
定し、その測定された漏洩流量の変化パターンと前記準
備された漏洩流量の変化パターンとを比較することによ
って前記被試験管または被試験容器の耐圧性を評価する
ことを特徴とする管または容器の健全性評価方法である
． 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
．第１図は土壌４０中の地中埋設管１内に気体圧力Ｐ　
Ｏ　ｋ　ｇ　／　ｍ　２を加えたときの漏洩個所を示す
簡略化した部分断面図である８第１図（ａ）は地中埋設
管１に腐食または亀裂によって直径ｄ　（ｍ）の穴が生
じた場合の腐食洩れを示しており、管内圧力をＰＯｋｇ
／ｍ２、管外近傍圧力をＰｌｋｇ／ｍ２、大気圧をＰｃ
Ｄｋｇ／ｍ２とすると、気体の漏洩流量Ｑｍ’／ｓは、
第１式で示される． ・・・（１） ここでρ０は管内ガス密度ｋｇ−ｓ２／ｍ’、κは断熱
指数を示している． 第１図（ｂ）は土壌４０中の地中埋設管１内にＰＯｋｇ
／ｍ２の気体圧を加えたときのねじ部を示している。こ
の第１図（ｂ）に示されるねじ部は、第１図（Ｃ）に示
される長さ１　（ｍ）に亘る直径ｄ　（ｍ）の管に近似
することができる。このねじ部からの漏れすなわち継手
漏れの場合の漏洩流量Ｑｍ’／ｓは、第２式で示される
．Ｒｅはレイノルズ数を示す． 第１式および第２式においてＰ１−ωとすると、地中埋
設管１が大気圧開放下にあると仮定した場合の漏洩流量
Ｑｍ’／ｓを表すことになる．地中埋設管１の周囲の土
壌の影響を考慮して漏洩流量Ｑｍコ／ｓを算出するには
、次の第３式を前述の第１式または第２式とともに用い
る． Ｑ　＝　（ＰＬ−ＰｃＸ））　４ｆｆ”　　　　　　　
　　　　　・（３）μ ここでμはガスの粘度ｋｇ−ｓ／ｍ２　ｒは漏洩点から
の距離ｍ．ｋは土壌の通気係数ｍ２を表す。

後述の第２図中では、ｒ＝０．０５ｍとする．ｋはたと
えば粘土ではｋ＝１．８６Ｘ１０日２ｍ２であり、砂で
はｋ＝２．７９Ｘ１０−”ｍ２である．土壌４０中にお
ける地中埋設管１からの腐食洩れの場合の漏洩流量Ｑｍ
’／ｓは、第１式と第３式において管外近傍圧力Ｐ　ｌ
　ｋ　ｇ　／　ｍ　”をパラメータとして漏洩流量Ｑｍ
’／ｓを算出すればよい．土壌４０中における地中埋設
管１からの継手洩れの場合の漏洩流量Ｑｍ’／ｓは、第
２式と第３式から同様に算出すればよい． 前述の第１式、第２式、第３式の関係に基づいて第２図
に示すような管内圧力Ｐ　Ｏ　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２
Ｇと漏洩流１（１／Ｓとの関係が得られる。横軸は管内
圧力ＰＯｋｇ／ｃｍ２Ｇを示し、縦軸は漏洩流量Ｑ１／
ｓを示している．ライン８，９、１０，１１は、継手の
隙間が０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３　ｍ　＋ｎの継
手洩れをそれぞれ示しており、これらはいずれも大気圧
開放下にあると仮定した場合の変化である．すなわち継
手洩れの場合、たとえばライン１０において、管内圧力
ＰＯが点５０未満では、継手の隙管を通る流体は層流で
ありこの場合第２式および第３式の関係が成り立つ。

点５０よりも大きい管内圧力ＰＯでは、継手の隙管を通
る流体が乱流となる．このライン１０の場合、第２図に
は示されていないけれども、管内圧力ＰＯがさらに増大
すると、継手の隙管における流速は音速に近付いていき
、管内圧力のＰＯが上昇しても漏洩流量Ｑがあまり上昇
しなくなる。なお、ライン１０の場合は、上述のように
大気圧開放下にあると仮定した場合の変化であり、ライ
ン１０ａは地中埋設管１が砂の中にあると仮定した場合
の変化であり、ライン１０ｂは地中埋設管１が粘土中に
あると仮定した場合の変化を示す。同様な特性は、ライ
ン８，９およびｌ１に関しても同様に得られる。

ライン１２，１３，１４．１５，１６．１７１８．１９
は、穴の直径が０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、
４　ｍ　ｍ、５ｍｍ．１０ｒｎｍ、２Ｑ　ｍ　ｍの腐食
洩れをそれぞれ示しており、これらはいずれも大気圧開
放下にあると仮定した場合の変化である。たとえばライ
ン１８において、点５１よりも低い管内圧力ＰＯの範囲
では、前述の第１式および第３式の関係が成り立つ．点
５１よりも高い管内圧力ＰＯでは、漏洩する流体が音速
に近付き、したがって管内圧力ＰＯが増大しても、漏洩
流量Ｑがあまり増大しない．このことはその他のライン
１２〜１７．１９に関しても同様である．ライン２０，
２１，２２．２３，２４，２５．２６は、穴の直径が１
ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ．１０ｍｍ、２
０ｍｍの腐食洩れをそれぞれ示し、地中埋設管１が間隙
の少ない土壌たとえば粘土中にあると仮定した場合の変
化である．穴の直径が０．５ｍｍの場合の粘土中での変
化はラインｌ２とほぼ一致している．ライン２７２８，
２９．３０．３１は穴の直径が３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ
、１０ｍｍ、２０ｍｍの腐Ａ洩れをそれぞれ示し、地中
埋設管１が間隙の多い土壌たとえば砂の中にあると仮定
した場合の変化である。

穴の直径が０．５ｍｍ，１ｍｍ、２　ｍ　ｍの場合の砂
の中での変化は、それぞれライン１２．１３１４にほぼ
一致している． 第２図を参照して、継手洩れを示すライン８〜１１と、
腐食洩れを示すライン１２〜３１とは、その漏洩流量の
変化パターンが相違している、継手洩れの場合は、管内
圧力と漏洩流量との間には比例関係があり、漏洩流量は
管内圧力の増加につれて増大するけれども、腐食洩れの
場合は或る圧力付近から漏洩流量はほぼ一定となり増加
しなくなる。したがってこの漏洩流量の変化パターンの
相違によって地中埋設管１の洩れが、継手洩れか、腐食
洩れかの判別が可能となる．継手洩れと腐食洩れのどち
らも生じている場合であっても、主なる漏洩原因がどち
らであるか判定することが可能である。漏洩部の大きさ
によっても漏洩流量の変化パターンが異なり、特にこの
場合は、漏洩流量の変化パターンにおいて管内圧力や漏
洩流量の値の大きさを考慮することによって腐食状態の
判定が可能となる．さらに土壌の影響を考慮することに
よって、より確実に地中埋設管の健全性を評価すること
ができる． 第３図は本発明の一実施例の楕成を示すための図である
．両端が密封された被試験管１、たとえば地中に埋設さ
れたガスの本管や支管を約１００ｍの長さで区切り、区
切るべき位置の地中を掘削し、区切るべき位置で前記本
管や支管を切断後、その両切断部を密封したものに圧力
源２からたとえば気体が管路６を経て圧入される。この
管路６としては、たとえば地中埋設管１に形成されてい
る顧客用の引込み管すなわち供給管のＩＭ所を用いれば
よい。圧力源２からの圧力は、ガバナ３によって設定さ
れた圧力に調整される。ガバナ３と地中埋設管１との間
の管路６から分岐した管路７には、圧力検出計４が設け
られる。ガバナ３と地中埋設管１との間の管路６には、
流量計５が設けられる． 圧力源２からの気体圧をたとえば０．１〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ２Ｇに亘って数点の圧力点で段階的に負荷し、各圧力
点における地中埋設管１からの漏洩流量を流量計５で検
出する。このとき気体圧を段階的に変化させるのは、各
圧力点での安定した状態の漏洩流量を検出するためであ
る．このようにして求められた漏洩流量の変化パターン
を、第２図に示されるような予め準備された漏洩流量の
変化パターンと比較することによって、漏洩部の形状、
すなわち腐食洩れか継手洩れかの判別や、漏洩個所の状
況すなわち漏洩部の大きさなどを判定することが可能と
なる． 第４図は本発明の他の実施例の構成を示すための図であ
る．両端が密封された被試験管たとえば前述の実施例と
同様な地中埋設管１には、圧力源２から流体たとえば気
体が管路６を経て前述の実施例と同様に圧入される．圧
力源２からの気体圧は、管路６に設けられたガバナ３に
よって設定圧力に調整される．ガバナ３の気体の圧送方
向下流側には、弁３２が設けられる．ガバナ３と弁３２
との間の管路６からは、管路３４が分岐し、その管銘３
４には弁３３、圧力検出計４，その圧力検出計４のため
の分岐管７、比較タンク３５、差圧計３６が気体の圧送
方向の下流に向かって順次設けられる．管路３４は、弁
３２と地中埋設管１との間の管路６に連結される． 始めに弁３２．３３を開いて所定の圧力ＰＯを加える．
次に弁３２．３３を閉じ時問ｔ後の圧力の降下量すなわ
ち比較タンク３５と被試験管１との差圧がΔＰである場
合には、地中埋設管ｌの内容積をＶＯとすると次式で漏
洩流量Ｑが求められる． いくつかの段階的に変化させた圧力点において漏洩流量
を測定し、そん測定された漏洩流量変化パターンと前述
の予め準備された第２図の漏洩流量の変化パターンとの
比較によって地中埋設管１の健全性を評価する．この実
施例は、前述の実施例に比べて漏洩流量が比較的小さい
場合に有効である． 第５図は測定された管内圧力と漏洩流景との関係を示す
図である．この図は前述の第３図または第４図に示され
た構成に基づいて測定された管内圧力と漏洩流量の変化
を示している．たとえば第５図に示された漏洩流量の変
化パターンと前述の第２図に示されるような予め準備さ
れた漏洩流量の変化パターンとから地中埋設管の健全性
を評価し、その健全性の程度によって修繕工法を次のよ
うに選定する．第５図（ａ）のライン４１は、管内圧力
の増加につれて漏洩流量が一定の割合で増加している．
これによって継手洩れであることが判別でき、継手部に
シール剤を噴霧する工法を施せばよい。第５図（ｂ）の
ライン４２は管内圧力が高いときに漏洩流量の増加の割
合が減少し，ている．さらに管内圧力と漏洩流量の値の
大きさを考慮することによって継手洩れと直径２ｍｍ以
下の小さな腐食洩れとが生じていることがわかる．第５
図（ｃ）のライン４３は管内圧力が１　ｋ　ｇ　／　ｃ
ｍ２Ｇ付近からは圧力が増加しても漏洩流量はほぼ一定
で増加しない．さらに管内圧力と漏洩流量の値の大きさ
を考慮することによって、直径２ｍｍ以下の小さな腐食
洩れが生じていることがわかる．この第５図（ｂ）およ
び（Ｃ）の場合は、管体の内面に樹脂などをライニング
する工法を施せばよい。第５図（ｄ）のライン４４は、
管内圧力ｌｋｇ／ｃｍ２Ｇ付近から圧力が増加しても漏
洩流量はほぼ一定で増加しない．さらに第５図（ｃ）の
ライン４３に比べて漏洩流量の値が大きい．これは直径
５ｍｍ程度の大きな腐食洩れが生じていることを示して
いる。第５図（ｅ）のライン４５は、・或る圧力から急
激に漏洩流量が増加しており、耐圧性がなく、１０ｋｇ
／ｃｍ２Ｇで亀裂が生じたことがわかる．第５図（ｄ）
および第５図（ｅ）の場合は、管体を掘り返して入替え
なければならない． 第６図は本発明の一実施例の管体の耐圧性を説明するた
めの図である．第６図（１）は管体表面が直径断面２ａ
に亘って部分的に腐食し、腐食残肉厚がｈになった場合
のモデルを示している。腐食部の大きさ２ａと、腐食残
肉厚ｈと、管内圧力Ｐとの関係は次の第５式で与えられ
る．ここでσは管体の引張強度である．第６図（２）は
管内圧力Ｐ＝１０ｋｇ／ｃｍ’Ｇのときの腐食部の大き
さ２ａｍｍと、腐食残肉厚ｈｍｍとの関係を示す図であ
る．第６図（２）を参照して、たとえば直径断面２０ｍ
ｍに亘って腐食減肉した場合には、１０ｋｇ／ｃｍ”Ｇ
の管内圧力では、残肉厚０．５ｍｍで亀裂が生じる．直
径断面８０ｍｍに亘って腐食減肉した場合には１　０　
ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍＧの管内圧力では、残肉厚２ｍｍで
も亀裂が生じる．また１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇの管内圧力で
亀裂が生じなければ、第６図（２）の斜線を施し，た領
域にあることになる．このように腐食部の大きさと、腐
食残肉厚との関係から、或る圧力水準で亀裂が生じなけ
れば耐圧性の評価ができることになる． すなわち、第５図（２）で示されるようにして、管内圧
力を変化させたとき漏洩流量が急変したときの圧力を測
定し、この測定した管内圧力に対応して予め準備されて
いる第６図（２）のグラフを見て、その地中埋設管は第
６図（２）の斜線を施していない広い領域にあるものと
判断して、耐圧性の評価を行うことができ、このように
して漏洩が大きくなったときには、その管の修繕を行う
ことになる。管内圧力を変化させたとき、漏洩流量の急
変が生じていないときには，その管内圧力毎に準備した
第６図（２）と同様なグラフにおける斜線を施した領域
にあるものと判断して、耐圧性の評価を行うことができ
る．このことは次に述べる第７図でも同様である．第６
図（２）のグラフは，管内圧力毎に、予め準備しておく
．またこの管内圧力を変化したとき、漏洩流量が零であ
ることもあり、管内圧力を上昇したとき、漏洩流量に急
に生じることもあり、このような場合においても、上述
と同様に耐圧性の評価を行うことができる． 第７図は継手ねじ部の耐圧性を説明するための図である
．第７図（１）は、継手ねじ部が最初の肉厚ｄＯから残
肉厚ｄまで減肉したモデルを示している．必要残肉厚ｄ
と、管の内径Ｄと，管内圧力Ｄとの関係は次の第６式で
与えられる。

ここでσは管体の引張強度を、αは応力集中係数をそれ
ぞれ示している．第７図《２）は、管内圧力が１０ｋｇ
／ｃｍ２Ｇのときの管の内径Ｄ　ｍ　ｍと、腐食残肉厚
ｄｍｍとの関係を示す図である。

第７図（２）を参照して、たとえば管の呼び内径Ｏｋｇ
／ｃｍ２Ｇの管内圧力で亀裂が発生する．管の呼び内径
が３Ｂでは残肉厚が０．１９ｍｍになると、１０ｋｇ／
ｃｍ２Ｇの管内圧力で亀裂が発生する．また１０ｋｇ／
ｃｍ”Ｇの管内圧力で亀裂が生じなければ、第７図《２
》の斜線を施した領域にあることになる．したがって或
る圧力水準で亀裂が生じなければ耐圧性の評価ができる
ことになる。

前述の実施例では、地中埋設管１に加える気体の圧力を
段階的に変化させて漏洩流量を測定したけれども、本発
明の他の実施例として気体の圧力を連続的に変化させて
漏洩流量を測゜定し、粗かしめ準備された漏洩流量の変
化パターンと比較することによって耐圧性を判定するよ
うにしてもよい．前述の実施例では、流体として気体が
用いられたけれども本発明の他の実施例として気体に代
えて液体が用いられてもよい． 以上のように本発明によれば、被試験管または被試験容
器に圧力流体供給源を接続し、圧力を連続的または段階
的に変化させながら漏洩流量を測定し、その測定された
漏洩流量の変化パターンと、予め漏洩部の形状、大きさ
、周囲の状況ごとに圧力の変化に対応して準備された漏
洩流量の変化パターンとを比較することによって被試験
管または被試験容器の健全性を評価するようにしたので
、圧力の変化によって漏洩流量が変化するかどうかを調
べることによって、または漏洩しないことを調べること
によって耐圧性についての評価ができることになる．ま
た被試験管または被試験容器の評価は、被試験管や被試
験容器の試験区間ごとに一括してできるので、先行技術
のように測定個所の数が多くなることがなく、評価のた
めの時間、労力および経費を大幅に削減することができ
るとともに、被試験管や被試験容器の形状や大きさに拘
らず健全性を評価することが可能である．

【図面の簡単な説明】

第１図は漏洩個所を示す簡略化した部分断面図、第２図
は管内圧力と漏洩流量との関係を示す図、第３図は本発
明の一実施例の構成を示すための図、第４図は本発明の
他の実施例の構成を示すための図、第５図は測定された
管内圧力と漏洩流量との関係を示す図、第６図は本発明
の一実施例の管体の耐圧性を説明するための図、第７図
は本発明の一実施例の継手ねし部の耐圧性を説明するた
めの図である． １・・・地中埋設管、２・・・圧力源、４・・・圧力検
出計、５・・・流置計、３５・・・比較タンク、ＰＯ・
・・管内圧力、Ｑ・・・漏洩流量 代理人　　弁理士　西教　圭一郎 第 図 第６　図 腐食ＩＰの大８：！２ａ（ｍｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被試験管または被試験容器において想定しうる漏洩部の
   形状、大きさおよび周囲の状況ごとに圧力変化に対応す
   る漏洩流量の変化パターンを予め準備し、被試験管また
   は被試験容器に圧力流体供給源を接続し、圧力流体の圧
   力を連続的または段階的に変化させながら前記被試験管
   または被試験容器における漏洩流量を測定し、その測定
   された漏洩流量の変化パターンと前記準備された漏洩流
   量の変化パターンとを比較することによつて前記被試験
   管または被試験容器の耐圧性を評価することを特徴とす
   る管または容器の健全性評価方法。