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技術 肉厚測定装置、肉厚評価装置、肉厚測定方法及び肉厚評価方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 松本智敏苅部健太廣壮太
出願日 2016年4月13日 (3年5ヶ月経過) 出願番号 2016-080669
公開日 2017年10月19日 (1年11ヶ月経過) 公開番号 2017-191013
状態 特許登録済
技術分野 音響的手段による測長装置
主要キーワード 半ピッチ位相 リサージュ図 レーザー距離センサ 時間ピッチ 図心位置 Y座標 メンテナンス費 鋼管全長
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月19日)のものです。
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図面 (13)

課題

より精度良く配管全周に対する肉厚を評価可能とする肉厚測定装置を提供する。

解決手段

肉厚測定装置は、配管1の肉厚を検出する複数の超音波探触子と、配管1の円周方向Yへの送り量である第1の送り量を測定する第1の送り量測定装置と、配管1の管軸方向Xへの送り量である第2の送り量を測定する第2の送り量測定装置と、を備える。複数の超音波探触子は、上記配管1の管軸方向Xに沿って千鳥状に配列し、その配列長さは、上記配管1が円周方向Yに1周した際の管軸方向Xへの送りピッチPよりも長く設定される。超音波探触子による肉厚測定位置を、第1の送り量測定装置の測定結果及び第2の送り量測定装置の測定結果に基づき演算する測定位置演算部17を備える。

概要

背景

従来、鋼管肉厚測定方法としては、例えば特許文献1、2のように、鋼管をスパイラル状に搬送しながら肉厚を測定する方法が一般的である。
特許文献1に記載の測定方法は、円周方向の測定ピッチを等間隔に分割したピッチもしくは連続測定するとしている。しかし、管軸方向の補正がなされていないために、管軸方向位置の精度が担保されないという問題がある。また広範囲の測定を行うには大きな探触子を用いる、若しくは複数の探触子を用いる必要がある。

これに対し、特許文献2に記載された方法は、複数の探触子を使用して全面探触するとしている。しかし、鋼管を搬送する搬送ロールの回転量を参照し計算値に基づく探触子配置を行って測定する事となっており、測定点に対する位置補正が行われていない。また複数の探触子を使う事から管端部からの全面探触されない未測定領域が発生する。また、測定位置の補正量を測定するには搬送ロールの回転数スキュー角から求める方法が一般的であるが、設備劣化状況等により全ての搬送ロールを同一状態で作動させる事は出来ない場合が多い。このため、肉厚測定位置の精度が必ずしも担保されない。
なお、特許文献3には、周方向、管軸方向の送り量を塗料塗布ピッチから測定する方法等の記載がある。しかし、塗布位置と測定位置の違いから配管曲がり等の影響で配管の上下左右後方向の挙動が変化すると、それが測定位置に誤差要因となるおそれがある。

概要

より精度良く配管全周に対する肉厚を評価可能とする肉厚測定装置を提供する。肉厚測定装置は、配管1の肉厚を検出する複数の超音波探触子と、配管1の円周方向Yへの送り量である第1の送り量を測定する第1の送り量測定装置と、配管1の管軸方向Xへの送り量である第2の送り量を測定する第2の送り量測定装置と、を備える。複数の超音波探触子は、上記配管1の管軸方向Xに沿って千鳥状に配列し、その配列長さは、上記配管1が円周方向Yに1周した際の管軸方向Xへの送りピッチPよりも長く設定される。超音波探触子による肉厚測定位置を、第1の送り量測定装置の測定結果及び第2の送り量測定装置の測定結果に基づき演算する測定位置演算部17を備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

金属製の配管軸回転させつつ管軸方向に送りながら、その配管の肉厚を測定する肉厚測定装置であって、それぞれが上記配管の肉厚を検出する複数の超音波探触子と、上記配管の円周方向への送り量である第1の送り量を測定する第1の送り量測定装置と、上記配管の管軸方向への送り量である第2の送り量を測定する第2の送り量測定装置と、を備えると共に、上記複数の超音波探触子は、上記配管の管軸方向に沿って千鳥状に配列し、その配列長さは、上記配管が円周方向に1周した際の管軸方向への送りピッチよりも長く設定され、上記超音波探触子による肉厚測定位置を、上記第1の送り量測定装置の測定結果及び上記第2の送り量測定装置の測定結果に基づき演算する測定位置演算部を備えることを特徴とする肉厚測定装置。

請求項2

上記配管の周面を、仮想的に複数のエリア区画し、同一エリアに対する上記複数の超音波探触子による複数の肉厚測定値に対して統計処理を施して、各エリアでの肉厚の代表値を求める肉厚代表値演算部を有することを特徴とする請求項1に記載した肉厚測定装置。

請求項3

上記複数の超音波探触子を支持する探触子ホルダを有し、その探触子ホルダには、上記千鳥状に配列した複数の超音波探触子を挟んで設けられた一対のガイドロールを有し、相対的に、上記一対のガイドロールは、上記複数の超音波探触子よりも上記配管側に配置されて、上記配管の周面に転動可能に当接することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した肉厚測定装置。

請求項4

上記探触子ホルダは、直交する2軸の回転軸を有するジンバル機構を備えることを特徴とする請求項3に記載した肉厚測定装置。

請求項5

上記第1の送り量測定装置は、上記配管の周面に転動可能に当接するガイドロールの回転量を測定し、上記第2の送り量測定装置は、上記配管の管軸方向の端面に取り付けられた反射板と、その反射板に対向配置したレーザー距離センサとを有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載した肉厚測定装置。

請求項6

上記配管は、配管軸方向に延在する溶接ビードを有し、上記溶接ビードを検出するビード検出センサを備え、上記ビード検出センサによるビード検出によって、上記第1の送り量測定装置の円周方向への送り量の測定値校正する校正部を有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載した肉厚測定装置。

請求項7

請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の肉厚測定装置と、上記肉厚測定装置が測定した肉厚の測定値に基づき配管の肉厚を評価する肉厚評価部とを備えることを特徴とする肉厚評価装置

請求項8

金属製の配管を軸回転させつつ管軸方向に送りながら、その配管の肉厚を測定する肉厚測定方法であって、上記配管の管軸方向に沿って千鳥状に配列した複数の超音波探触子で、所定サンプリング時間で上記配管の肉厚を検出しながら、上記配管の円周方向への送り量である第1の送り量、及び上記配管の管軸方向への送り量である第2の送り量を個別の送り量検出センサで測定し、上記千鳥状に配列した複数の超音波探触子の配列長さは、上記配管が円周方向に1周した際の管軸方向への送りピッチよりも長く設定され、上記各超音波探触子による肉厚測定位置を、上記2つの送り量検出センサが測定した測定結果に基づき決定することを特徴とする肉厚測定方法。

請求項9

上記配管の周面を、仮想的に複数のエリアに区画し、同一エリアに対する上記複数の超音波探触子による複数の肉厚測定値に対して最大値平均値最小値の少なくとも一つの統計処理を施して、各エリアでの肉厚の代表値を求めることを特徴とする請求項8に記載した肉厚測定方法。

請求項10

上記複数の超音波探触子を探触子ホルダに支持させ、上記探触子ホルダは、上記複数の超音波探触子の位置を搬送される配管の挙動追従させるための一対のガイドロール及びジンバル機構を備えることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載した肉厚測定方法。

請求項11

上記配管は、配管軸方向に延在する溶接ビードを有し、上記溶接ビードを検出することで、円周方向への送り量を校正することを特徴とする請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載した肉厚測定方法。

請求項12

請求項8〜請求項11のいずれか1項に記載の肉厚測定方法で測定した肉厚の測定値に基づき上記配管の肉厚を評価することを特徴とする肉厚評価方法

技術分野

0001

本発明は、鋼管その他の金属製の配管肉厚を測定する技術に関し、配管の欠陥その他の検査の適用に有効な技術に関する。

背景技術

0002

従来、鋼管の肉厚測定方法としては、例えば特許文献1、2のように、鋼管をスパイラル状に搬送しながら肉厚を測定する方法が一般的である。
特許文献1に記載の測定方法は、円周方向の測定ピッチを等間隔に分割したピッチもしくは連続測定するとしている。しかし、管軸方向の補正がなされていないために、管軸方向位置の精度が担保されないという問題がある。また広範囲の測定を行うには大きな探触子を用いる、若しくは複数の探触子を用いる必要がある。

0003

これに対し、特許文献2に記載された方法は、複数の探触子を使用して全面探触するとしている。しかし、鋼管を搬送する搬送ロールの回転量を参照し計算値に基づく探触子配置を行って測定する事となっており、測定点に対する位置補正が行われていない。また複数の探触子を使う事から管端部からの全面探触されない未測定領域が発生する。また、測定位置の補正量を測定するには搬送ロールの回転数スキュー角から求める方法が一般的であるが、設備劣化状況等により全ての搬送ロールを同一状態で作動させる事は出来ない場合が多い。このため、肉厚測定位置の精度が必ずしも担保されない。
なお、特許文献3には、周方向、管軸方向の送り量を塗料塗布ピッチから測定する方法等の記載がある。しかし、塗布位置と測定位置の違いから配管曲がり等の影響で配管の上下左右後方向の挙動が変化すると、それが測定位置に誤差要因となるおそれがある。

先行技術

0004

特開昭59−10802号公報
特開平3−94156号公報
特開2015−10912号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は、上記のような点に着目してなされたものであり、より精度良く配管全周に対する肉厚を評価可能とすることを目的としている。

課題を解決するための手段

0006

課題を解決するために、本発明の一態様は、金属製の配管を軸回転させつつ管軸方向に送りながら、その配管の肉厚を測定する肉厚測定装置であって、
それぞれが上記配管の肉厚を検出する複数の超音波探触子と、
上記配管の円周方向への送り量である第1の送り量を測定する第1の送り量測定装置と、
上記配管の管軸方向への送り量である第2の送り量を測定する第2の送り量測定装置と、を備えると共に、
上記複数の超音波探触子は、上記配管の管軸方向に沿って千鳥状に配列し、その配列長さは、上記配管が円周方向に1周した際の管軸方向への送りピッチよりも長く設定され、
上記超音波探触子による肉厚測定位置を、上記第1の送り量測定装置の測定結果及び上記第2の送り量測定装置の測定結果に基づき演算する測定位置演算部を備えることを特徴とする。

発明の効果

0007

本発明の態様によれば、円周方向と共に管軸方向の送り量も測定することで、各超音波探触子による測定位置を精度良く求めることが出来る。
又、千鳥状に配列した複数の超音波探触子群による測定範囲が、管軸方向への送りピッチよりも長く設定されていることから、探触子群間で確実に、肉厚測定位置に重なりを持って肉厚測定が行われる。この結果、配管全周の測定を確実に行うことが可能となる。

0008

以上のことから、本発明の態様によれば、配管の全面肉厚測定をすることで、高精度で肉厚測定が可能となる。

図面の簡単な説明

0009

本発明に基づく実施形態に係る配管と搬送装置を説明する図である。
本発明に基づく実施形態に係る搬送装置の構成を説明する管軸方向からみた図である。
本発明に基づく実施形態に係る搬送ロールに付けられたスキュー角を説明する図である。
本発明に基づく実施形態に係る超音波探触子の配置例を説明する図である。
本発明に基づく実施形態に係る探触子ホルダを上側からみた上面視である。
本発明に基づく実施形態に係る探触子ホルダを管軸方向からみた模式図である。
本発明に基づく実施形態に係る配管を側方から見た図である。
本発明に基づく実施形態に係る肉厚判定部の構成を示す図である。
本発明に基づく実施形態に係る展開した配管全周に対するエリア区画例を示す図である。
本発明に基づく実施形態に係る各探触子による測定履歴の例を説明する図である。
実施例における配管をスパイラル状に搬送する際に、配管の上下左右方向振れ廻りリサージュ図を示す図である。
実施例における厚み真値測定厚みとの関係を示す図である。

0010

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、肉厚測定対象の金属製の配管1として、UO鋼管を例に挙げて説明する。UO鋼管は、円周方向Yの一箇所に管軸方向Xに直線状に延在する溶接ビード部1Aを有する。肉厚測定対象としての金属製の配管1は、鋼管に限定されず、銅管アルミ管などであっても良く、又、溶接ビード部1Aは必ずしも必要ではない。

0011

(構成)
本実施形態の肉厚測定装置は、搬送装置、複数の超音波探触子3、第1の送り量測定装置7、第2の送り量測定装置、溶接ビード検出センサ6、及び肉厚判定部17を備える。
<搬送装置>
搬送装置は、図1及び図2に示すように、測定対象の配管1を下側から支承して、配管1を、軸回転させながら管軸方向Xに送る、すなわち配管1をスパイラル状に送るための配管送り用の装置である。もっとも搬送装置としては、公知の搬送装置を使用すればよい。

0012

本実施形態の搬送装置は、配管1の長手方向に沿って所定間隔で複数配置されている。図1では、2箇所だけを例示しているが、2箇所に限定されない。各搬送装置は、配管1の幅方向に並ぶ一対の搬送ロール2を備える。一対の搬送ロール2の回転軸はそれぞれ、図3に示すように、配管1の管軸方向X(送り方向)と平行な方向に対し、配管1をスパイラル状に送るためのスキュー角だけ左右方向に軸を傾けて設定されている。このスキュー角で、1周回転する毎の管軸方向Xへの配管1の送りピッチPが設定される。

0013

<超音波探触子3>
複数の超音波探触子3は、一つの探触子ホルダ本体4Aに装着されている。各超音波探触子3は、予め設定した探傷ピッチのサンプリング時間で肉厚を検出する。
本実施形態では、複数の超音波探触子3は、図4のように、前後2列に分かれて配列し、各列毎に、列に沿って複数(図4では6個)の超音波探触子3が配置されている。このとき、隣り合う超音波探触子3間の間隔が各超音波探触子3による測定範囲よりも狭いピッチとなるように超音波探触子3の列を配置してある。

0014

また前列の超音波探触子3の並びに対し、後列の超音波探触子3の並びを、相対的に約半ピッチ位相をずらして配置することで、複数の超音波探触子3が管軸方向Xに沿って千鳥状に配列されている。千鳥配置とすることで、列に交差する方向に沿って探傷すれば、列に交差する方向で並ぶ各探触子3は互いに測定領域に重複部分を有するようになる。
これによって、複数の超音波探触子3の群によって、図4に示すように、並び方向に沿った連続した肉厚測定幅L(配列幅)が設定される。

0015

更に、本実施形態では、その肉厚測定幅L(配列幅)は、搬送装置で配管1が円周方向Yに1周分回転した際における配管1の管軸方向Xへの送りピッチPよりも長くなるように、超音波探触子3の配列数を設定する。例えば、一つの超音波探触子3での測定幅分だけ管軸方向Xへの送りピッチPよりも長く設定する。
<探触子ホルダ4>
探触子ホルダ本体4Aは、図5に示すように、探触子ホルダ4の上面中央部に取り付けられ、各超音波探触子3は測定方向が上方となるように設定されている。

0016

探触子ホルダ4には、探触子ホルダ本体4Aの他、一対のガイドロール5、第1の送り量測定装置7、及び溶接ビード検出センサ6が取り付けられている。
一対のガイドロール5は、上記の複数列の超音波探触子3を、列に交差する方向で当該複数列の超音波探触子3を間に挟んで配置される。その一対のガイドロール5の最上面位置が、超音波探触子3のセンサ上端よりも上方に位置する。これによって、一対のガイドロール5が配管1に転動可能に当接することで、各超音波探触子3と配管1表面との離隔距離が一定若しくは一定に近づいた状態に規制される。

0017

<第1の送り量測定装置7>
第1の送り量測定装置7は、配管1の円周方向Yへの送り量である第1の送り量を測定する。本実施形態の第1の送り量測定装置7は、周方向センサエンコーダ)から構成される。
周方向センサは、予め設定した送り量検出のためのサンプリング時間で、配管1の回転に伴うガイドロール5の回転角を検出することで、配管1の円周方向Yへの送り量(回転量)を検出する。一対のガイドロール5の一方の回転量を検出しても良いし、両方のガイドロール5の各回転量を検出しても良い。両方のガイドロール5の回転量を検出する場合には、その2つの平均値を採用すれば良い。

0018

<溶接ビード検出センサ6>
溶接ビード検出センサ6は、配管1が有するビード部1Aの位置を検出するセンサである。溶接ビード検出センサ6は、例えば渦電流センサから構成され、ビード部1Aの位置を通過する際の過電流の変化から、ビード部1Aを検出する。

0019

ジンバル機構
探触子ホルダ4には、ジンバル機構が設けられている。
具体的には、上面視で、探触子ホルダ4の外周に枠体8が配置され、探触子ホルダ4と枠体8とは、探触子ホルダ本体4Aの長手方向(管軸方向Xに沿った方向)に軸を向けた第1の回転軸10を介して枠体8に揺動可能に連結している。また第1の回転軸10と直交する方向に軸を向けた第1の回転軸10を介して昇降装置12が連結している。第1の回転軸10の延長方向と第2の回転軸11の延長方向とは、平面視で探触子ホルダ4の中央(図心位置)で交差するように設定される。なお、第1の回転軸10及び第2の回転軸11を構成する部材は、探触子ホルダ4を貫通していない。

0020

<昇降装置12>
昇降装置12は、探触子ホルダ4の下側に配置されて、探触子ホルダ4を配管1に向けて上昇させて押し付けるための装置である。
本実施形態の昇降装置12は、軸を上下に向けたエアシリンダ装置から構成され、その作動部であるシリンダロッド12Bの先端部にヨーク部が形成されて、上記第2の回転軸11に連結する。

0021

そして、昇降装置12によって探触子ホルダ4を配管1に押し付ける。このとき、一対のガイドロール5は、第2の回転軸11周りに揺動可能な状態で配管1下面に当接すると共に、第1の回転軸10周りにも揺動可能な状態にも揺動可能となる。この結果、一対のガイドロール5が、配管1の搬送時における配管1の挙動に追従するようになって、配管1が前後・左右に変動しても配管1と超音波探触子3との距離が一定若しくは一定に近い状態に維持されるようになる。

0022

更に、本実施形態では、昇降装置12をエアシリンダ装置で構成することで、配管1の上下方向の揺動に追従して昇降装置12の作動部であるシリンダロッド12Bも上下動するクッション性ダンパー)を有する。この結果、ジンバル機構と昇降装置12のクッション性とによって、一対のガイドロール5が、配管搬送時における配管1の3次元の挙動に追従可能となって、配管1が上下・左右・前後に変動しても配管1と超音波探触子3との距離が一定若しくは一定に近い状態に維持されるようになる。
なお、昇降装置12を電動モータ油圧シリンダで構成しても良いが、クッション性が無いため、別途ゴムバネなどからなるダンパーが必要となり、機器が増えることでメンテナンス費部品の増加に繋がる。

0023

<第2の送り量測定装置>
第2の送り量測定装置は、配管1の管軸方向Xへの送り量である第2の送り量を測定する。本実施形態の第2の送り量測定装置は、図7に示すように、反射板13とレーザー距離計14とを備える。なお、符号16は中継BOXを示している。
反射板13は、配管1の後端面に着脱可能に取り付けられる。後端面とは、配管1の移動方向とは反対側を向いている端面側である。もっとも反射板13は、配管1の前端面に取り付けられてもよい。

0024

反射板13は、反射板本体13aと、その反射板本体13aの裏面に設けられて外径が配管1の内径に等しいかやや大きな円柱部13bとからなる。円柱部13bは、例えばスポンジなどの弾性体から構成される。そして、反射板13は、円柱部13bを配管1内周面に嵌合させることで配管1端面に取り付けられる。
レーザー距離計14は、反射板13の反射面に対し配管1の管軸方向Xで対向可能な位置に配置される。本実施形態では、レーザー距離計14で配管1の軸と交差する反射面位置若しくはその近傍を測定可能に配置した。そして、レーザー距離計14は、予め設定した所定サンプリング時間で反射板13までの距離を測定し、その測定情報を肉厚判定部17に出力する。

0025

<肉厚判定部17>
肉厚判定部17は、図8に示すように、肉厚処理部17A、円周方向位置演算部17B、管軸方向位置演算部17C、同期設定部17D、測定位置演算部17E、肉厚−位置紐付け部17F、肉厚代表値演算部17G、及び肉厚評価部17Hを備える。
肉厚処理部17Aは、各超音波探触子3からの肉厚測定値を入力し、入力する度に、その肉厚測定値を時間に紐付けて記憶部に記憶する。この記憶情報を肉厚測定値情報と呼ぶ。ここで、肉厚測定値等の記憶は、各超音波探触子3毎に行う。

0026

なお、紐付ける時間は、例えば同期をとった測定開始時からの経過時間(タイマーカウント)を採用すれば良い。他の処理部でも同様である。
ここで、探傷器15が、超音波探触子3から受信した配管1表面からの反射波と配管1内周面からの反射波との差分から肉厚を演算し、演算する度に、演算した肉厚測定値を肉厚判定部17に出力する。

0027

円周方向位置演算部17Bは、第1の送り量測定装置7からの信号と溶接ビード検出センサ6からの信号を取得する。円周方向位置演算部17Bの校正部17Baは、溶接検出センサからのビード検出信号を入力する度に、第1の送り量カウンタゼロリセット(第1の送り量カウンタをゼロクリア)する。また円周方向位置演算部17Bは、単位時間当たりに入力した第1の送り量測定装置7からの信号によって、今回のサンプリング時間での送り量を演算し、第1の送り量カウンタに加算する。

0028

実際には、第1の送り量測定装置7であるエンコーダからの信号を入力する度に、単位送り量を第1の送り量カウンタに加算すると共に溶接検出センサからのビード検出信号を入力する度に第1の送り量カウンタをゼロリセットする。そして、所定時間ピッチで、時間に紐付けて第1の送り量カウンタのカウンタ値を記憶部に記憶する。この記憶情報を第1の送り情報と呼ぶ。

0029

管軸方向位置演算部17Cは、レーザー距離計14からの距離検出値を入力する度に、その距離検出値から初期値を差し引いた距離を第2の送り量として、時間に紐付けて記憶する。この記憶情報を第2の送り情報と呼ぶ。初期値は、肉厚測定開始時にレーザー距離計14が測定した測定値とする。
同期設定部17Dは、予め配管1全周の面に対して仮想的に設定したX−Y座標中の、肉厚検出時における、各超音波探触子3の座標を記憶する。

0030

ここで、X−Y座標は、測定対象の配管1を溶接ビード部1A位置で分離して仮想的に展開し、その展開した管全周に、管軸方向XをX軸、円周方向YをY軸に設定し、管の端面位置ゼロ点を設定した座標である。
図9に、その座標を仮想した状態を示し、その展開後の鋼板表面を、仮想的に複数のエリアAREAに区画する例を示している。図9では、各エリアAREAが10mm角正方形の場合を例示している。各エリアAREAは正方形形状である必要は無い。

0031

測定位置演算部17Eは、配管1全周についての肉厚測定が完了した後に作動する。
測定位置演算部17Eは、記憶部を参照し、各肉厚検出時間に対応する各肉厚測定値情報のX−Y座標値を、第1の送り情報及び第2の送り情報に基づき演算する。
例えば、一の肉厚測定値情報の有する時間(肉厚測定値を検出した時間)前後の時間を有する2つの第1の送り情報を検索し、2つの第1の送り情報の補間処理を行って、一の肉厚測定値情報の有する時間の第1の送り量(溶接ビード部1Aからの円周方向Yへの送り量)を算出する。但し、同期設定部17Dが記憶した肉厚検出時における、各超音波探触子3の座標で、一の肉厚測定値情報に対応する超音波探触子3に対応する位置に位置補正を行う。これによって、肉厚測定値情報の肉厚測定値の測定値に対応する第1の送り量(Y軸の値)を求める。

0032

同様にして、第2の送り量(X軸の値)を求める。即ち、一の肉厚測定値情報の有する時間(肉厚測定値を検出した時間)前後の時間を有する2つの第2の送り情報を検索し、2つの第2の送り情報の補間処理を行って、一の肉厚測定値情報の有する時間の第2の送り量(配管1端面からの管軸方向Xへの送り量)を算出する。但し、同期設定部17Dが記憶した肉厚検出時における、各超音波探触子3の座標で、一の肉厚測定値情報に対応する超音波探触子3に対応する位置に位置補正を行う。これによって、肉厚測定値情報の肉厚測定値の測定値に対応する第2の送り量(X軸の値)を求める。

0033

肉厚−位置紐付け部17Fは、測定位置演算部17Eが算出した位置情報(X−Y座標値)と対応する肉厚測定値情報の肉厚測定値とから、肉厚−位置データを作成して、マップ情報として記憶部に記憶する。
肉厚代表値演算部17Gは、配管1全周のマップ情報を参照し、各エリアAREA毎の肉厚測定値の統合処理を行う。統合処理は、統計処理を行って統合して各エリアAREAの代表値を決定する。具体的には、各エリアAREAを特定する座標情報に基づき、肉厚−位置データの位置データを参照して、同一エリアに位置する複数の肉厚−位置データを検索し、その検索した複数の肉厚−位置データ中の肉厚測定値に対して統計処理を行う。統計処理としては、複数の肉厚測定値の最大値、平均値、最小値の少なくとも一つを、対応するエリアAREAの代表値として求め、各エリアAREA毎の代表値のデータを、エリア代表値データとして記憶部に記憶する。

0034

肉厚評価部17Hは、肉厚−位置紐付け部17Fが作成した、配管1全周のマップ情報を参照し、肉厚が不良肉厚閾値以下の肉厚−位置データを検索し、該当する肉厚−位置データの位置情報を肉厚測定値と共に、印刷したりディスプレイに表示したりする処理を行う。
又は、肉厚評価部17Hは、肉厚代表値演算部17Gが求めたエリア代表値データを参照し、肉厚が不良肉厚閾値以下のエリア代表値データを検索し、該当するエリア代表値データのエリアAREA情報を肉厚測定値と共に、印刷したりディスプレイに表示したりする処理を行う。

0035

(動作その他)
本実施形態の肉厚測定装置は、千鳥配列した複数の超音波探触子3で、一度に肉厚測定幅L分の肉厚の測定を行う。配管1はスパイラル状に搬送されることから、複数の超音波探触子3による肉厚測定位置は、スパイラル状に移動する。このとき、本実施形態では、円周方向Yへ一周するときの管軸方向Xへの送りピッチPよりも、肉厚測定幅L分を長く設定しているので、複数の超音波探触子3による肉厚測定位置に重なりをもって、連続して肉厚測定が実施される。この結果、配管1全周の全面に対し、確実に肉厚測定を行うことが可能となる。

0036

又、同一エリアについて複数の肉厚測定値を統計処理を行ってそのエリアの代表値を決定することで、肉厚の誤検知出が一部に含まれていることがあっても、精度良く、肉厚値を求めることが出来る。
また、肉厚測定と共に、配管1の円周方向Y及び管軸方向Xの送り量も測定することで、肉厚測定位置を取得可能となる。

0037

また、連続的に測定するサンプリングピッチは、図10のように、円周方向Y及び管軸方向Xの送り速度と、測定サンプリング時間によって決まる。しかし、配管1の曲がりや円周方向Y及び管軸方向Xへ管を移動させる搬送ロール2等の設備の劣化状況等によって、搬送ロール2による搬送量も変動し誤差要因となる。
このため、(a)配管1の半径方向水平垂直不規則動きを補正し肉厚を測定する事と、(b)円周方向Y距離の実測と、(c)管軸方向X距離の実測をする事が必要である。

0038

さらに(d)円周方向Y距離測定誤差解消を行う必要もある。
これに対し、本実施形態では、肉厚測定値、第1の送り量、第2の送り量を同期をとりつつ、それぞれ個別のサンプリング時間で取得することで対応している。ここで、本実施形態では、測定が完了してから、第1の送り量及び第2の送り量から肉厚測定値を求めている。これは、通常、肉厚測定のサンプリング時間よりも、第1の送り量、第2の送り量の計測のサンプリング時間が長い為、肉厚取得と同時に位置演算が面倒なためである。また、肉厚測定と同時に位置測定し処理後に記録すると処理時間により遅延が発生する為、各測定データは同時にそれぞれ別ファイルとして記録し、測定後に処理を行い、各超音波探触子3毎の位置補正を行っている。

0039

また、本実施形態では、配管1を送るスキュー角が付けられた搬送ロール2ではなく、ガイドロール5の回転量から円周方向Yに位置を求めている。円周方向Yは搬送ロール2により回転されるが搬送ロール2の回転から距離測定を行うと滑りが大きい。これに対し、搬送ロール2よりも滑りが小さいガイドロール5から円周方向Yの送り量を求めることで、従来よりも精度良く円周方向Yの位置を特定可能となる。

0040

但し、ガイドロール5の回転量から円周方向Yを連続して測定するとエンコーダの滑り等による誤差が発生し、全長測定時に当該誤差が蓄積される。これを回避する為、前記溶接ビード検出センサ6により配管1が1周回転する毎に円周方向Yの位置をリセットゼロ点調整(校正)を行うことで、更に、円周方向Yの位置の検出精度を向上させている。
また、レーザー距離計14を使用することで、管軸方向Xの送り量を精度良く検出している。

0041

また、本実施形態では、複数の超音波探触子3が設けられた探触子ホルダ4に一対のガイドロール5を設け、該一対のガイドロール5を配管1に当接することで、各超音波探触子3の配管1表面までの距離が一定となるようにしている。
このとき、配管1の半径方向水平垂直の不規則な動きを補正する為に、探触子ホルダ4部は自在に動くジンバル機構と昇降装置12により配管1へ押し当てることで、更に各超音波探触子3の配管1表面までの距離が一定となるよう調整されるようにしている。

実施例

0042

φ610mm、L=12000mmの鋼管に対して、本実施形態の装置を使用して肉厚測定を行ってみた。なお、搬送時間12分で、鋼管全長の処理時間が8分であった。
このとき、図11に示すような振れ廻りが鋼管に発生していたが、図12に示すように、測定精度σ=0.12mmで精度良く肉厚が測定できたことを確認している。
尚、鋼管に対し、部分的に肉厚を削って実施した。

0043

1配管
1A溶接ビード部
2搬送ロール
3 超音波探触子
4 探触子ホルダ
4A 探触子ホルダ本体
5ガイドロール
6 溶接ビード検出センサ
7 第1の送り量測定装置
8枠体
10 第1の回転軸
11 第2の回転軸
12昇降装置
13反射板
14レーザー距離計
15探傷器
17肉厚判定部
17A 肉厚処理部
17B円周方向位置演算部
17Ba校正部
17C管軸方向位置演算部
17D 同期設定部
17E 測定位置演算部
17F 肉厚−位置紐付け部
17G 肉厚代表値演算部
17H 肉厚評価部
AREAエリア
L肉厚測定幅
P送りピッチ
X 管軸方向
Y円周方向

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