JPH09166496A - 配管付着物検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管表面の温度変化を計測し、配管内部の付
着物状況を把握する。 【解決手段】 配管１６に液膜保持部材１８を固定し、
密着面２３と対面する位置にノズル３６を備える。そし
て密着面２３の表面温度の測定が可能になるよう温度測
定部１４を設置する。この状態にて図示しないポンプを
動作し、配管１６に２０℃の液体２０を供給する。一
方、水槽２６に溜められた噴霧液２８の温度は５０℃に
設定されており、ノズル３６より密着面２３へ噴霧液２
８を噴霧する。噴霧液２８は、液膜保持部材１８の保持
孔２４に入り込み水膜を形成する。ここで噴霧を停止さ
せるとともに密着面２３の温度変化を計測する。液膜保
持部材１８は噴霧液２８を細分化するので、隣接する液
膜との熱伝導の時間を遅延させ、配管表面全体での温度
変化速度を遅延させることができる。よって肉眼では追
いづらい熱変化が十分に捕らえられ、配管内部における
付着物の付着状態を把握することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管およびタンク
等の内部に発生した腐食生成物やスケールの付着状況を
検知する方法に係り、特に非接触温度センサを用いて配
管およびタンク等の表面温度変化を計測し、時間経過と
ともに変動する熱分布の状態から、配管およびタンク等
の内部に発生した腐食生成物やスケールの付着状況を検
知する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、配管やタンク内の腐食生成物やス
ケール付着等の内部状況を検出する方法としては、超
音波センサをスケール等が付着していると思われる部分
に取り付けて測定する方法、Ｘ線透過装置を用いてそ
の透過像から腐食生成物やスケールの付着部位を検出す
る方法、ファイバースコープ鏡等を配管やタンク内に
挿入して観察する方法、配管やタンクの一部を切り取
り、腐食生成物やスケールの付着状況をノギス、マイク
ロメータ、写真、目視等によって計測する方法、非接
触温度センサを用いた方法では、配管やタンク等の測定
物内部にできた腐食生成物やスケール付着等による凹凸
によって、その部分における温度の伝達速度が異なるこ
とに注目する。第１の測定方法としては一定温度の流体
を測定物に流し、測定物を均一な温度（定常温度）に保
つ。その後、測定物に定常温度と異なる温度の流体を流
し、加温または冷却し、配管表面温度の熱分布が変化す
る過程を解析する。そしてこの解析により測定物の内面
状態を検知するという方法が用いられている。第２の測
定方法としては、一定温度の流体を測定物に流し、測定
物を均一な温度（定常温度）に保つ。その後、測定物表
面に定常温度と異なる温度の液体を噴霧し、加温または
冷却する。そして配管表面に形成された液膜を介して配
管表面温度の熱分布が変化する過程を解析する。この解
析により測定物の内面状態を検知するという方法が用い
られている。

【０００３】またこの測定物表面に形成された液膜は、
太陽光等が測定物表面に直接照射し乱反射するのを防
ぐ。このことから液膜は、測定時のノイズを低減させる
作用があることも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、の超音波セ
ンサを用いる方法については、付着部位が測定物の外面
からでは不明であり、また超音波センサも小面積対応で
あることから、測定点を増やすことが必要であった。こ
のことから多大な労力を必要とし、また測定点の計測漏
れ等が起きる可能性があった。

【０００５】のＸ線透過装置を用いる方法では、測定
装置が大がかりになり、計測そして計測したデータの解
析にも高度な技術が必要である。またＸ線を使用するこ
とから安全性が低下するのではないかという危惧があっ
た。

【０００６】のファイバースコープ鏡等を用いる方法
では、測定物の一部分を破壊するため、稼働を一時停止
させたり、スケール等の汚損物で視野が妨げられ正確な
計測が行われない可能性があった。

【０００７】のマイクロメータおよびノギスを用いる
方法では、ボイラもしくは冷凍機等の運転を止めて配管
を停止させなければならないため、運転制限の問題があ
った。

【０００８】の測定物表面に液体を噴霧し、液膜を介
して測定物表面温度の変化過程を非接触温度センサで計
測する方法では、配管表面と液膜との間に温度差が生じ
た場合、伝熱作用がはたらき両者間で熱移動が発生す
る。ここで液膜は、測定物表面に仕切られることなく形
成されているので、配管からの伝熱作用があった場合、
液膜へと移動した熱は液膜内部で拡散する。このため液
膜の熱分布を計測することで、配管内部における付着物
の付着状況を検知しようと試みても、液膜の熱分布が明
確にならないことから、正確な検知を行うことが困難で
あった。よって配管付着物検査を行っても、配管の内部
状態が正しく把握できないという問題点があった。

【０００９】本発明は、非接触温度センサを使用する際
の問題点に注目し、測定物表面に噴霧された液体を小領
域に分割し保持することで、液膜における熱拡散を抑
え、液膜での熱分布を明確にし、配管付着物検査の精度
を向上させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、配管およびタンク等からなる測定物に
液体を噴霧して液膜を形成し、伝熱作用で変化する前記
測定物の表面温度の熱分布を温度センサにて前記液膜を
介して捕らえ、前記熱分布の偏りから前記測定物内部に
付着したスケール等の分布を検知する配管付着物検査方
法において、前記測定物表面に前記液体の前記液膜を小
領域に分割させ保持し、分割された前記液膜の熱分布の
偏りから前記測定物内部に付着したスケール等の分布を
検知するようにした。

【００１１】また前記測定物表面に前記液膜を保持可能
にする液膜保持物質を、前記測定物および前記液体より
も熱伝導率の小さい網目状の部材で構成し、前記部材に
より細分化された前記液膜間の熱伝達を低減させるよう
にした。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、液体は測定物表面で小領域
に分割され液膜となり保持される。そして分割された液
膜間では熱伝達が抑えられる。よって測定物表面に温度
差が発生し、液膜へ熱が移動しても熱の拡散が抑えら
れ、明確な温度分布を形成することができる。このこと
から液膜を非接触温度センサで計測すると明確な温度分
布が捕らえられ、配管内部における付着物の付着状態を
把握することができるのである。

【００１３】また液膜を小領域に分割し保持するための
液膜保持物質を、測定物および噴霧する液体より熱伝導
率の小さな網目状の部材にて形成したことで、液膜保持
物質は、隣接する液膜間の熱伝導の時間を遅延させ、熱
の拡散を抑え、配管表面全体での温度変化速度を遅延さ
せることができる。よって肉眼では追いづらい熱変化が
十分に捕らえられ、配管内部における付着物の付着状態
を把握することができるのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る配管付着物
検査方法の好適な具体的実施例を図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明に係る配管付着物検査方法を達
成するための装置概略図である。同図に示すような装置
とは、検査測定物となる検査部１０と、検査部１０に液
体を噴霧する噴霧部１２と、検査部１０の温度測定を行
う非接触温度センサとなる温度測定部１４とで構成され
ている。

【００１５】検査部１０は、測定物となる配管１６と、
当該配管１６の表面に固定された液膜保持物質となる液
膜保持部材１８とで構成されている。そして図示しない
が、配管１６にはポンプが接続されており、当該ポンプ
を駆動させることで、配管１６に水２０を流し込むこと
が可能になっている。また配管１６は炭素鋼にて形成さ
れ、肉厚は均一となっている。

【００１６】液膜保持部材１８は四辺形状からなり、配
管１６の中心軸に対して平行に位置する２辺には、ゴム
ひもにフックを取り付けた固定具２２が設けられてい
る。そして液膜保持部材１８を配管１６に掛け、両端の
固定具２２を同一方向に引っ張ることで、液膜保持部材
１８を配管１６の半周面に密着固定する。またこのとき
液膜保持部材１８の密着面２３方向は、後述する噴霧部
１２に設けたノズルと対面するように設定する。液膜保
持部材１８は、配管１６および後述する噴霧液よりも熱
伝導の小さな材料によって形成され、また網目状に無数
の孔が設けられている。当該孔は、後述するノズルより
噴霧した噴霧液を保持するための保持孔２４となってお
り、当該保持孔２４は、噴霧液が保持孔２４に入り込ん
だ際、表面張力により保持孔２４から再び流れでないだ
けの大きさおよび形状となっていればよい。本実施例で
は、保持孔２４の大きさおよび形状は、一辺が１ｍｍ以
下の四辺形状となっている。

【００１７】上述した内容では、液膜保持部材１８は配
管１６に対して１枚のみの使用となっているが、密着面
２３を拡大するために、配管１６表面に複数の液膜保持
部材１８を固定してもよい。また液膜保持物質は、噴霧
液を配管１６表面にて小領域に分割し保持すればよいと
いう観点から、液膜保持物質を細かなブロックなどで構
成し、噴霧液をブロック間に囲まれた隙間に保持させ
る。このようにブロックの配列により隙間を形成するこ
とで、噴霧液を小領域に分割し、保持するようにしても
よい。

【００１８】噴霧部１２には水槽２６が設けられてお
り、前述した噴霧液２８を溜められるようになってい
る。そして水槽２６内部には、噴霧液２８の温度調整を
行うためのヒータ３０が取り付けられており、水槽２６
外部に設置されたヒータコントローラ３２によって任意
に噴霧液２８の温度を設定することが可能になってい
る。また水槽２６底部からはチューブが引き出され、ポ
ンプ３４の吸引口へと接続されている。当該ポンプ３４
には噴霧液２８の吸引口と吐出口とが設けてあり、当該
吐出口にはチューブを介してノズル３６が取り付けられ
ている。そしてポンプ３４を動作させることで、噴霧液
２８を吸引口より取り込み、ノズル３６より噴霧液２８
を噴霧させることができるのである。

【００１９】温度計測部１４は、測定対象物から出てい
る放射線のエネルギの強弱を計測し、測定対象物の温度
分布を知るものであり、赤外線放射温度センサ３８と赤
外線放射温度分布表示装置４０とで構成される。赤外線
放射温度センサ３８は、集光レンズにより測定物の放射
線を集光し、必要により特定の波長を選択する。そして
集光した放射エネルギを検出素子により電気信号に変換
するのである。また赤外線放射温度分布表示装置４０
は、赤外線放射温度センサ３８からの電気信号を受け、
その電気信号を増幅処理し、放射率補正、リニアライ
ズ、信号処理などを行うものである。そして赤外線放射
温度分布表示装置４０内に設置してあるモニタ４２に測
定結果である熱分布を色彩、色濃度等の表現で表示する
ようにしている。この表示方法により測定担当者は、モ
ニタを一目しただけで測定物の熱分布が理解できるので
ある。なおこのように構成した温度測定部１４は、液膜
保持部材１８が取り付けられた配管１６の表面温度が計
測できるように設置されている。

【００２０】ここで上述した装置を用いて配管における
配管付着物検査方法を行う手順を説明する。まず測定対
象となる配管１６に、断熱材からなる液膜保持部材１８
を固定具２２を用いて密着固定する。そして密着面２３
にノズル３６を対面させるとともに、温度測定部１４を
密着面２３の表面温度を計測できるように配置する。

【００２１】ここで図示しないポンプを動作させ、配管
１６に水温２０℃の水２０を流し込む。この状態を継続
すると配管１６の表面温度は、水２０からの伝熱で水２
０の水温と同様の２０℃となる。またこのとき水槽２６
に溜められている噴霧液２８を、ヒータ３０とヒータコ
ントローラ３２とを動作させ、５０℃の水温に上昇させ
ておく。

【００２２】ここでポンプ３４を動作させ、ノズル３６
より噴霧液２８を約１０秒間、密着面２３に噴霧する。
噴霧液２８は空気中にて霧状となり液膜保持部材１８に
掛かり始める。そして液膜保持部材１８に付着した噴霧
液２８は、液膜保持部材１８の保持孔２４に入り込ん
で、密着面２３に保持されるのである。そして噴霧液２
８の噴霧が終了すると密着面２３における保持孔２４に
は万遍無く噴霧液２８が入り込み、密着面２３には厚み
が均一な水膜が形成される。この水膜形成により炭素鋼
からなる配管１６は乱反射が抑えられ、温度測定部１４
にてより正確な計測が可能となるのである。また噴霧液
２８は、配管１６の表面温度よりも３０℃高い温度であ
ることから、密着面２３に噴霧すると配管１６の表面温
度を一時的に上昇させる。

【００２３】図２は噴霧を停止し、その後のある瞬間を
温度測定部１４にて計測した密着面２３の表面温度分布
図である。この図に示すように密着面２３の表面温度は
均一にならず（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように温度
が異なる位置が発生する。またこれらの温度分布は時間
経過とともに差がなくなり、十分時間が経過した後は元
の温度である２０℃に戻る。これは時間の経過ととも
に、噴霧液２８の熱が密着面２３との熱交換によって奪
われていくためである。

【００２４】図３は図２で示した（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）における位置での温度の時間経過を示したもので
ある。この図に示すように時間ｔ₀で噴霧液２８の噴霧
を停止させると、密着面２３の表面温度は、やや遅れて
から急激に元の配管１６の温度（２０℃）に向かって低
下していく。しかし液膜保持部材１８を用いず配管１６
へ直接噴霧液２８を噴霧した場合と比較すると、時間経
過に対する温度低下の度合いは、液膜保持部材１８を用
いた場合のほうが少なく、現象を遅延させることが可能
である。これは、噴霧液２８が液膜保持部材１８の保持
孔２４によって細分化されることで、隣接した水膜同士
の伝熱作用が減少するためである。そしてこの状態を温
度測定部１４にて計測した場合、肉眼では追いづらい熱
変化が遅延するので、検知に十分な時間を確保すること
ができる。

【００２５】密着面２３に発生するこの温度低下の遅れ
や（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各位置における温度低下速
度の差は、配管１６の内側に付着したスケール等の付着
範囲あるいは付着厚み等によって配管１６各部の熱拡散
率が異なることが原因となっている。このことから同図
に示すように、ある短時間の範囲で温度差４４が発生
し、前述したような偏った温度分布が見られるのであ
る。

【００２６】図４は、図２の断面Ｉ−Ｉにおける、配管
１６内側の付着スケール等の厚さとその部分の外表面温
度との関係を示している。また図５は、配管内部に付着
したスケール等の厚さと熱の伝導との関係を示した関係
図である。

【００２７】これらの図に示すように外表面の温度分布
は、スケール等が厚く付着しているところほど温度が高
く、薄い部分ほど温度が低いという違いが見られる。こ
の現象は、スケール等の熱伝導率と比熱とが配管１６を
構成する炭素鋼の値と異なることで発生するのである。
すなわちスケール等とは金属酸化物の多孔質体であり、
多孔内に水が滞留していることから、見かけの熱伝導率
は水に近くなっている。そのため熱伝達率は配管材とし
ての炭素鋼よりも著しく小さな値となり（水および炭素
鋼の熱伝導率は、それぞれ０．５ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃、
３７ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）、さらに比熱も炭素鋼より大
きくなっている（水および炭素鋼の比熱は、それぞれ
１．０ｋｃａｌ／ｋｇ℃、０．１２ｋｃａｌ／ｋｇ
℃）。そのためスケール等の付着状況によって温度分布
に偏りが発生するのである。そして上述したようなスケ
ール等の厚みと測定物の外表面温度との関係をあらかじ
め、データとして採取しておけば、測定対象となる配管
１６の温度変化を計測することで配管１６内部に付着し
たスケール等の付着状況を把握することが可能となる。

【００２８】図６は、液膜保持部材１８の拡大図を示
す。前述したように液膜保持部材１８は、液膜を細分化
し、保持孔２４に保持する。このことから隣接する液膜
に熱が伝導する時間を遅延させることができ、配管表面
全体での温度変化速度を遅延する効果がある。よってこ
の遅延効果により、配管内部の付着物検知に十分な時間
を確保することができる。

【００２９】本実施例では、配管温度より高温側の液体
を噴霧し水膜を形成させ、噴霧停止後の温度状態変化を
計測したが、噴霧液を配管温度よりも低温側に設定し、
温度状態変化を計測してもよい。また測定対象物も本実
施例では配管であったが、タンク等といった機器にも応
用例として用いることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、液
体は測定物表面で小領域に分割され液膜となり保持され
る。そして分割された液膜間では熱伝達が抑えられる。
よって測定物表面に温度差が発生し、液膜へ熱が移動し
ても熱の拡散が抑えられ、明確な温度分布を形成するこ
とができる。このことから液膜を非接触温度センサで計
測すると明確な温度分布が捕らえられ、配管内部におけ
る付着物の付着状態を把握することができるのである。

【００３１】また液膜を小領域に分割し保持するための
液膜保持物質を、測定物および噴霧する液体より熱伝導
率の小さな網目状の部材にて形成したことで、液膜保持
物質は、隣接する液膜との熱伝導の時間を遅延させ、熱
の拡散を抑え、配管表面全体での温度変化速度を遅延さ
せることができる。よって肉眼では追いづらい熱変化が
十分に捕らえられ、配管内部における付着物の付着状態
を把握することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態に係る配管付着物検査方法を
達成するための装置概略図である。

【図２】発明の実施の形態に係る密着面の表面温度分布
図である。

【図３】発明の実施の形態に係る表面温度の変化を表示
した説明図である。

【図４】配管の断面Ｉ−Ｉにおける付着スケールの厚さ
と外表面温度の関係を示した説明図である。

【図５】配管内部に付着したスケール等の厚さと熱の伝
導との関係を示す関係図である。

【図６】発明の実施の形態に係る液膜保持部材の拡大図
である。

【符号の説明】

１０ 検査部 １２ 噴霧部 １４ 温度測定部 １６ 配管 １８ 液膜保持部材 ２０ 液体 ２２ 固定具 ２３ 密着面 ２４ 保持孔 ２６ 水槽 ２８ 噴霧液 ３０ ヒータ ３２ ヒータコントローラ ３４ ポンプ ３６ ノズル ３８ 赤外線放射温度センサ ４０ 赤外線放射温度分布表示装置 ４２ モニタ ４４ 温度差

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管およびタンク等からなる測定物に液
   体を噴霧して液膜を形成し、伝熱作用で変化する前記測
   定物の表面温度の熱分布を非接触温度センサにて前記液
   膜を介して捕らえ、前記熱分布の偏りから前記測定物内
   部に付着したスケール等の分布を検知する配管付着物検
   査方法において、前記測定物表面に前記液体の前記液膜
   を小領域に分割させ保持し、分割された前記液膜の熱分
   布の偏りから前記測定物内部に付着したスケール等の分
   布を検知するようにしたことを特徴とする配管付着物検
   査方法。
2. 【請求項２】 前記測定物表面に前記液膜を保持可能に
   する液膜保持物質を、前記測定物および前記液体よりも
   熱伝導率の小さい網目状の部材で構成し、前記部材によ
   り細分化された前記液膜間の熱伝達を低減させるように
   したことを特徴とする請求項１に記載の配管付着物検査
   方法。