JPS623654A - 管内の亀裂深さ測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はバイブライン等に使用される管の内壁の溶接部
等に生じる亀裂検出およびそのの亀裂深さを自動測定す
る管内の亀裂深さΔし１定装置（こ関する。

［従来の技術］ 原油、天然ガス等を輸送するノくイブラインを敷設する
場合、多数の鋼鉄製の管を順次溶接して１本のパイプラ
インに形成する。そして、溶接作業が終了すると、管の
溶接部分に溶込み不足（こ起因する亀裂が生じていない
ことを管の外周面および内周面から確認する必要がある
。

従来、鋼鉄等の導電性材で形成された部材の溶接部に生
じる亀裂を検出し、検出された亀裂深さを次の手順で測
定する。すなわち鋼鉄表面の溶接部を挟んだ位置に２本
又はそれ以上の電流供給用電極を油圧、空気圧、）＜ネ
カ出もって圧接し、さらにこの電流供給電極間に一対の
電位差検出用電極を同様の手法にて圧接する。そして、
外部電流供給源から電流供給電極を介して溶接部を含む
鋼鉄に電流を流す。この状態て′電位差検出用電極間の
電位差を電圧計等で計′Ａｌ１１することによって亀裂
の有無情報および亀裂深さを得る。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上記の手法をパイプラインの溶接部に適
用する場合、溶接部を外表面から検査することは比較的
容易であるが、作業能率等を考慮するとこの溶接□部を
管の内面から検査することは特別の冶具を開発しない限
り困難であった。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、その目的とするところは、管内を移動する移動体に搭
載された円筒体の外周にＤＩ定時に管の内壁に圧接され
る電極を設けることによって、内壁に生じた亀裂の深さ
を簡単に計測できる管内の亀裂深さ測定装置を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の管内の亀裂深さ測定装置は、導電性材で形成さ
れた管の内部を軸方向に移動する移動体に軸心が管の軸
心と平行する電極保持用の円筒体を搭載し、複数の電流
供給用電極および複数の電位差検出用電極をこの円筒体
の外周における軸方向に配列し、電極押出し機構によっ
て管の内壁における亀裂深さ測定時に電流供給用電極お
よび電位差検出用電極を内壁に圧接させ、電流供給源に
て′電流供給用電極に電流を供給した状態で、電位差計
測部によって内壁に圧接された電位差検出用電極間の電
位差を計測する。さらに位置検出部で計測時における移
動体の管内での位置を検出するものである。

［作用］ このように構成された管内の亀裂深さ測定装置であれば
、管の内壁における亀裂深さ０１定時には電極押出し機
構によって移動体に搭載された円筒体の外周の軸方向に
配列された電流供給用電極および電位差検出用電極が管
の内壁に圧接される。

その状態で電流供給源から電流供給用電極を介して管の
内壁に電流が供給され、電位差計測部で電位差検出用電
極間の電位が計測されると共に、位置検出部でもってそ
の位置が検出される。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の管内の亀裂深さ測定装置を示す断面模
式図である。図中１はバイブラインを構成する鋼管１で
あり、この鋼管１の軸方向の一定間隔おきに環状の溶接
部２が形成されている。鋼管１内にピグ走行車と呼ばれ
る移動体３が挿入されており、この移動体３は、鋼管１
の軸心位置に配設された中心軸４における前後２箇所に
移動機構５ａ、５ｂを固定し、各移動機構５ａ、５ｂに
てこの移動機構５ａ、５ｂに支持アームを介して連結さ
れた各車輪６ａ、６ｂを回転させることによって、鋼管
１内を軸方向に自由に移動できるようになつている。

前記移動体３の中心軸４にはこの移動体３が鋼管１の溶
接部２位置に達したことを検出する、例えば渦電流検出
装置等で形成された溶接位置検出センサ７が取付けられ
ている。さらに中心軸４には両端開口が蓋された鋼管１
より若干小径の円筒体８が取付けられている。この円筒
体８の外周の軸方向に、電流供給用電極９ａ、９ｂおよ
び電位差検出用電極１０ａ、１０ｂの計４本の針状電極
が、電流供給用電極９ａ、９ｂが両端に位置するように
配列されている。そして、４本の針状電極からなる電極
群が円筒体８の外周方向に等間隔て１６組配設されてい
る。

なお、溶接位置検出センサ７の中心位置と円筒体８の中
心位置とは軸方向に距離ノたけ離れている。

また中心軸４の円筒体８の隣接位置にリング状の高圧ボ
ンベ１１が取付けられており、中心軸４の終端近傍位置
に円筒状ケースに収納された計測処理部１２が取付けら
れている。この計測処理部１２を収納するケースに支持
アームを介してこの移動体３の鋼管開口からの移動距離
を測定するための距離測定ローラ１３が取付けられてい
る。

第２図および第３図は円筒体８の内部を示す断面模式図
であり、この円筒体８の外周面の軸方向に前記針状の各
電流供給用電極９ａ、９ｂおよび電位差検出用電極１０
ａ、１０ｂが貫通するための４個の貫通孔１４が穿設さ
れている。各電流供給用電極９ａ、９ｂおよび電位差検
出用電極１０ａ、１０ｂの一端はそれぞれシリンダ１５
の駆動軸に固定されている。また、円筒体８の内部には
この円筒体８の外周上に取付けられた（４　Ｘ　１６）
個全部の電極９　ａ、　　９　ｂ、　　１０　ａ、　　
１０　ｂのシリシダ１５ｉ、：接続された環状の空気溜
り１６が形成されており、この空気溜り１６は電磁調節
弁１７を介して前記高圧ボンベ１１に接続されている。

したがって、電磁調節弁１７を大きく開放すれば高圧ボ
ンベ１１内の高圧空気が空気溜り１６を介して各シリン
ダ１５を駆動させ、各シリンダ１５の駆動軸に取付けら
れた全部の電流供給用電極９ａ、９ｂおよび電位差検出
用電極１０ａ、１０ｂが円筒体８の外周方向に移動して
各電極の先端か第３図に示すように鋼管１の内壁に圧接
される。

また電磁調節弁１７の開度を小さくすると空気溜り１６
内の空気圧か低下して各電極９ａ、９ｂ。

１０ａ、１０ｂが元の位置へ戻る。第３図は円筒体８の
中央位置が鋼管１の溶接部２に一致したときに電磁調節
弁１７を大きく開放した場合を示し、各電位差検出用電
極１０ａ、１０ｂが溶接部２に生じた亀裂１９を挟む状
態になっている。しかして、各シリンダ１５．空気溜り
１６．電磁調節弁１７および高圧ボンベ１１で電極押出
し機構を構成している。

第４図は円筒体８の半径方向断面図である。図示するよ
うに４本の電極９ａ、９ｂ、’１０ａ。

１０ｂからなる（１）番目から（１６）番目までの１６
個の電極群が周方向に等角度間隔て配列されている。

第５図は計測処理部１２を示すブロック部であり、マイ
クロプワセッサ等で構成された制御部２１には、溶接位
置検出センサ７から溶接位置検出信号すおよび距離Ａ１
１Ｊ定ローラ１３からの距離信号Ｃが入力される。また
、制御部２１は、各小輪６ａ、６ｂを回転駆動する駆動
機構５ａ、５ｂへ駆動信号ａを送出し、高圧ボンベ１１
と空気溜り１６を接続する電磁調節弁１７へ駆動信号ｄ
を送出する。さらに前記制御部２１は、電流供給源２３
から供給される電流を円筒体８の外周上に配列された各
電流供給用電極９ａ、９ｂへ順次切換える電流切換スイ
ッチ２２、およびこの電流切換スイッチ２２に同期して
電位差を計測すべき円筒体８の外周上に配列された各電
位差検出用電極１０ａ。

１０ｂを切換える計測切換スイッチ２４を制御する。こ
の計ｒ（ＩＩ＋切換スイッチ２４を介した各電位差検出
用電極１０ａ、１０ｂ間の電位差は電位差計測部２５に
て測定され、信号処理部２６で信号処理されたのち記録
計２７にて記録紙上に記録される。この記録計２７には
距離測定ローラ１３からの距離信号が入力される。

次にこのように構成された管内の亀裂深さ測定装置の動
作説明を第６図のタイムチャートを用いて説明する。

最初移動体３を第１図の矢印方向に等速移動で移動させ
る。そして時刻ｔＱで溶接位置検出センサ７が鋼管１の
溶接部２を検出して溶接位置検出信号すを送出すると、
制御部２１は各駆動機構５ａ、５ｂに一瞬停止指令を出
して移動体３の移動を停止させる。そして直ぐに移動開
始指令ａを出して溶接位置検出センサ７と円筒体８との
中心位置間の距離ｌたけ移動体３を前進させる。なおこ
の距離ｌは距離測定ローラ１３からの距離信号Ｃにて検
出される。時刻ｔ２にて溶接部２が円筒体８の中心位置
に到達すると、駆動機構５ａ、５ｂへ停止指令を送出し
て移動体３を停止させる。同時に電磁調節弁１７へ駆動
信号ｄを送出して、電磁調節弁１７の開度を上昇させて
高圧ボンベ１１の空気を空気溜り１６へ送る。すると、
空気溜り１６の空気圧が上昇して各シリンダ１５が作動
して各電流供給用電極９ａ、９ｂおよび電位差検出用電
極１０ａ、１０ｂの先端を第３図に示すように鋼管１の
内壁に圧接する。時刻ｔ３にて各電極９ａ、９ｂ、１０
ａ、１０ｂが所定の圧力で内壁に圧接されると、電磁調
節弁１７の動作を停止して各電極の押当圧を一定値にす
る。

同時に電流切換スイッチ２２へ電流切換信号ｅを送出し
て、電流供給源２３と円筒体８の外周上に配列された第
４図に示す（１）番目の電極群に属する電流供給用電極
９ａ、９ｂとを接続するとともに、電流供給源２３から
規定の電流ｆを該当電流供給用電極９ａ、９ｂへ期間Ｔ
またけ供給する。この期間Ｔ１に同期して計測切換スイ
ッチ２４へ測定切換信号ｇを送出して、先の電流切換信
号ｅに対応する電位差検出用電極ＩＱａ、１０ｂと電位
差計測部２５とを接続する。し、たかって、電位差計測
部２５ではｔ３からｔ４までの期間Ｔ１で電位差検出用
電極１０ａ、１０ｂ間の電位差を計測する。この電位差
計測部２５て得られた計測値は同期間Ｔ１にて信号処理
部２６て信号処理されたのち、記録計２７で距離測定ロ
ーラ１３から得られた距離信号値とともに記録紙上に記
録される。

時刻ｔ４にて（１）番目の電極群に対する電位差の計測
か終了すると、電流切換信号ｅ、Ｗｉｌｌ定切換信号ｇ
を送出して測定すべき電極群を（２）番目の電極群に移
動する。そして、（１）番目と同様の手順で電位差検出
用電極ＩＱａ、１０ｂ間の電位差を測定して記録計２７
にて記録する。このようにして時刻ｔ５にて円筒体８の
外周上に配列された。（１）番目から（１６）番目の電
極群に対する電位差の測定が終了すると、電磁調節弁１
７へ駆動信号ｄを送出Ｉ、て、電磁調節弁１７の開度を
低下させる。すると空気溜り１６内の空気圧が低下１７
て、シリンダ１５が動作して各電極９ａ。

ｂ、１０．ｂか第２図に示す元の位置まで後退する。そ
して、時刻ｔ６にて後退動作が終了すると、再び駆動機
構５ａ、５ｂを駆動させて移動体３の移動を再開させる
。

このような亀裂深さ測定装置であれば、バイブラインを
構成する各鋼管Ｊの溶接部２における電位差計測か終了
して移動体３を鋼管１外へ取出したのち、記録計２７に
記録されている電位差および位置データを検討すること
によって、鋼管１の内壁におｌ−する亀裂１９の存在の
有無および存在すればその亀裂深さを存在位置とともに
把握することが可能である。

第７図は本発明の他の実施例に係わる管の亀裂深さＡｐ
ｌ定装蓋装置す断面模式図であり、第１図の実施例と同
一部分には同・−符号か付（、である。

この実施例においては電極９ａ、９ｂ、］、Ｏａ。

１０ｂの絶膜置数を低域するために各電極を支持する円
筒体３１の径を鋼管１の径に比較して半分以下に設定し
ている。そして、この円筒体３１の両端を中心軸４回り
に回転駆動される回転腕３２で支持している。そして、
第８図に示すように、円筒体３１の外周面に先の実施例
と同様に電流供給用電極９ａ、９ｂおよび電位差検出用
電極１０ａ、１０ｂが配列されている。各電極９ａ、９
ｂ。

１０ａ、１０ｂを駆動するシリンダ１５へ圧縮空気を送
り、電流供給用電極９ａ、９ｂに電流を供給し、さらに
電位差検出用電極１０ａ、１０ｂ間の電位差を検出する
ためにスリップリング３３が中心軸４に取付けられてい
る。また、回転腕３２は図示しない駆動モータにて中心
軸４の軸回りに回転駆動される。従って、電磁調節弁１
７を調整してスリップリング３３、回転腕３２を介して
円筒体３１内の空気溜り１６へ圧縮空気を送り、シリン
ダ１５を駆動させて、第８図に示すように各電極を外周
面から突出させると、この外周に設けられた１列の電極
群のみが鋼管１の内壁に圧接される。そしてこの状態で
回転腕３２を回転させると、円筒体３１の外周の８箇所
に設けられた各電極群が順次鋼管１の内壁に圧接される
。したかつてこの実施例においては特別に電流切換スイ
ッチおよび計Ａ１１ｌ切換スイッチを設けなくとも、円
筒体３１の外周に設けられた各電位差検出用電極１０ａ
、１０ｂ間の電位差が記録計２７に順次記録されていく
。その結果、鋼管１の溶接部２の内壁全周に亘って電位
差が計ｉ４１＋１される。なお、この場合記録計２７に
得られた各電位差データは鋼管１の周上どの位置に対応
するかはあまりセ要なことではない。すなわち周上１箇
所でも亀裂が生じていると判断されると、その溶接部２
全部を補修又は溶接やり直しを実施する必要があるから
である。

このように構成された管の亀裂深さ測定装置であれば、
簡単な構成のスリップリング３３を取付けるのみで、使
用する電極の総数を低減できるとともに各切換スイッチ
をも除去でき、装置全体の製造費を低減できる。

なお、本発明は」二連した実施例に限定されるものでは
ない。実施例においては各シリンダ１５を圧縮空気で駆
動させたが、油圧を利用してもよい。

また、円筒体８．３１の軸方向に配列する゛溢極数を４
本に設定したが４本以−Ｆてあってもよい。

さらに、距離測定ローラ１３を除去して、制御部２１に
溶接位置検出センサ７からの溶接位置検出信号すのパス
ル数をカウントするカウンタを設けて、移動体３が鋼管
１の入口から何番目の溶接部２に位置しているかを検出
してもよい。また、この距離測定ローラ１３を駆動機構
５ａ、５ｂの各車輪６ａ、６ｂに兼用させてもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、管内を移動する移
動体に搭載された円筒体の外周に測定時に管の内壁に圧
接される電極を設けることによって、内壁に生じた亀裂
の深さを簡単に計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる管内の亀裂深さ測定
装置を示す断面模式図、第２図乃至第４図は同実施例の
要部を取出して示す切欠断面図、第５図は同実施例の概
略構成を示すブロック図、第６図は同実施例の動作を示
すタイムチャート、第７図は本発明の他の実施例に係わ
る管内の亀裂深さ測定装置を示す断面模式図、第８図は
同実施例の要部を取出して示す切欠断面図である。 １・・・鋼管、２・・・溶接部、３・・移動体、４・・
・中心軸、５ａ、５ｂ・・・駆動機構、５ａ、５ｂ・・
・車輪、７・・・溶接位置検出センサ、８，３１・・・
円筒体、９ａ、９ｂ・・電流供給用電極、１０ａ、１０
ｂ−電位差検出用電極、１１・・・高圧ボンベ、１２・
・・計７１＄Ｊ処理部、１３・・・距離測定ローラ、１
４・・・貫通孔、１５・・・シリンダ、１６・・・空気
溜り、１７・・・電磁調節弁、１８・・・信号ケーブル
、１９・・亀裂、２１・・・制御部、２２・・・電流切
換スイッチ、２３・・・電流供給源、２４・・・計７Ｉ
ｐｊ切換スイッチ、２５・・・電位差計測部、２６・・
・信号処理部、２７・・・記録計、３２・・回転腕、３
３・・・スリップリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性材で形成された管の内部を軸方向に移動する移動
   体と、この移動体に搭載され、軸心が前記管の軸心と平
   行する電極保持用の円筒体と、この円筒体の外周におけ
   る軸方向に配列された複数の電流供給用電極および複数
   の電位差検出用電極と、前記管の内壁における亀裂深さ
   測定時に前記電流供給用電極および電位差検出用電極を
   前記内壁に圧接させる電極押出し機構と、前記電流供給
   用電極に電流を供給する電流供給源と、前記内壁に圧接
   された電位差検出用電極間の電位差を計測する電位差計
   測部と、前記移動体の管内での位置を検出する位置検出
   部とを具備したことを特徴とする管内の亀裂深さ測定装
   置。