(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製配管内面に施された非導電性ライニング層を検査する検査装置において、
ライニング層に電気的に接触する接触子であって、ライニング層に接触する複数の金属ブラシを有し、各金属ブラシには、電圧印加ケーブルがそれぞれ接続されていて、それぞれ独立してライニング層の欠陥を検出する接触子と、
ライニング層に摺動しつつ電気的に接触し、ライニング層を介して配管に接地する接地子であって、ライニング層に接触する金属ブラシを有し、該金属ブラシは、その長手方向を配管の軸線方向に沿わせ、金属線が配管のライニング層に直交する方向を向いている接地子と、
ライニング層に接触している接触子と接地子との間に電圧を印加し、ライニング層の欠陥を通して導通する電流を検出して、ライニング層の欠陥を検出するライニング欠陥検出装置と、
ライニング欠陥検出装置で検出したライニング層の欠陥に関するデータを記録する記録装置と、
接触子、駆動装置、ライニング欠陥検出装置及び記録装置を搭載し、かつ接地子を下部に備えて、自動的に配管内を走行する走行車と
を備え、前記接触子の金属ブラシのライニング層への接触面積に対する接地子の金属ブラシのライニング層への接触面積の比率が１：７〜１：１８であることを特徴とする配管内面ライニング層の検査装置。
【請求項２】
配管の周方向に内周面を摺動させるように接触子を回転させる回転装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の配管内面ライニング層の検査装置。
【請求項３】
ライニング欠陥検出装置が、接触子と接地子との間に高電圧パルスを印加して、ライニング層の欠陥を検出するようにした装置であり、接地子が走行車の車体から配管内面に向かって伸びてライニング層に接触する金属ブラシと、車体と金属ブラシとの間に介在し、金属ブラシをライニング層に押圧する弾性体とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管内面ライニング層の検査装置。
【請求項４】
走行車の車輪が、走行車の車体の進行方向中心線を中心にして対称にかつ配管の内面に直交する方向に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の配管内面ライニング層の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内面ライニング層の検査装置に関し、更に詳細には、人の出入りできない小径の配管のライニング層の検査であっても、配管外から検査作業をサポートする必要がなく、自己完結的に配管内面ライニング層を検査できる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
腐食性流体が金属製配管内を流れる場合、配管内面が露出したままであると、管壁が腐食性流体により腐食されるので、腐食防止対策として、例えばビニールエステル、エポキシ、ポリエチレン等の樹脂、ゴム、或いはモルタル等の耐食性材料で配管内面をライニングすることが多い。
人が出入りできる大径の配管内面には、人がスプレー、刷毛等のライニング施工器具を使用して、人が出入りできない小径の配管内面には、ピグ式ライニング装置等を使用してライニングが施工されている。
【０００３】
ピンホール、欠け、割れ、剥離等の欠陥がライニング層に存在すると、例えそれが小さなピンホールであったとしても、腐食性流体がピンホールを通って配管の管内面に到達し、そこを腐食する。配管の内面が腐食されるに連れて、ライニング層が破壊され、剥離し、益々腐食が進行する。これでは、ライニング層を施した意味が無い。
そこで、耐食性ライニング層の施工では、施工後のライニング層の欠陥検査が極めて重要であって、従来から検査装置を使用してライニング層を検査している。
【０００４】
人が出入りできない小径配管の内面ライニングを検査する場合、走行車にピンホール検出装置を搭載した検査装置を使用している。配管内面ライニングの従来の検査装置では、いわゆるピンホール検出装置を走行車に搭載して配管内に送入し、配管外から走行車に繋いだケーブルにより、走行車の駆動用電力、ピンホール検出装置に必要な低周波高圧パルス印加用電力を供給し、また、配管外のオペレータとピンホール検出装置との間でピンホール検出装置が検出した欠陥の検出信号、制御信号等を授受している。
ピンホール検出装置は、図７に示すように、接触子としてライニング層に接触する金属ブラシと、高圧部と、検出部と、接地線を含む低周波高圧パルス印加回路と、ピンホール検出装置本体とから構成され、接触子、高圧部、検出部等は、走行車に搭載されている。ピンホール検出装置本体は、操作盤、高圧制御盤等を含む制御装置及びモニターとから構成されている。
【０００５】
配管内面ライニング層の検査では、図８に示すように、配管及びライニング層は、接地線及び接地子を通じて低周波高圧パルス印加回路の一部を構成し、断続的な低周波高圧パルスが、高圧部によって金属ブラシと接地子との間に印加される。
金属ブラシは、管壁のライニング層に沿って摺動しつつ欠陥を走査し、ライニング層に存在するピンホールに到達すると、金属ブラシと配管との間で放電又は直接接触が生じて低周波高圧パルス印加回路が閉回路となる。検出部は、低周波高圧パルス印加回路が閉回路となって電流が流れたことを検知し、制御ケーブルによって配管の外のピンホール検出装置本体に検知信号を出力する。
【０００６】
低周波高圧パルス印加回路は、図８に示すように、配管外の高圧制御盤から高圧部に接続する制御ケーブル、高圧部から金属ブラシに接続する高電圧出力ケーブル及び配管の管壁に接続する接地用ケーブル等で構成されている。
そのために、配管外のピンホール検出装置本体と配管内の走行車とには、少なくとも、高圧制御盤から高圧部に接続する制御ケーブル、検出部とピンホール検出装置本体との間で信号を授受するための信号ケーブルが接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、配管内面ライニング層の従来の検査装置では、その検査可能な配管長さは管端から高々１０ｍ程度であった。それは、検査領域が管端から１０ｍを越えて奥にあると、検出部から出力される検出信号が弱くてピンホール検出装置本体で認識することが難しくなるからであった。つまり、検知器と検出部とをつなぐケーブルを長くすると、電気抵抗及び静電誘導の発生により検出部からの出力電圧が低下し、検出感度が低下する。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、配管長の長い配管内面に施されたライニング層の欠陥を検出できる検査装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、配管内面ライニング層の従来の検査装置の問題点を追求した結果、配管長が長距離になると欠陥を検出できない理由は、第１には、走行車に搭載された高圧部及び検出部と配管の外の装置本体とを接続するケーブルとライニング層が形成されたパイプとの間で静電誘導（コンデンサ効果）が生じるために、両者の間で授受される信号が漏洩するからであり、第２には、ケーブルがライニング層と接触し、摩擦抵抗のために走行車が走行し難くなることであると見出し、問題を解決するためには、ケーブルを不要にすることであると考えた。
そこで、外部との接続ケーブルを必要としない自己完結型の検査装置を研究して、本発明を完成するに到った。
【００１０】
上記目的を達成するために、配管内面ライニング層の本発明に係る検査装置は、金属製配管内面に施された非導電性ライニング層を検査する検査装置において、
ライニング層に電気的に接触する接触子であって、ライニング層に接触する複数の金属ブラシを有し、各金属ブラシには、電圧印加ケーブルがそれぞれ接続されていて、それぞれ独立してライニング層の欠陥を検出する接触子と、
ライニング層に摺動しつつ電気的に接触し、ライニング層を介して配管に接地する接地子であって、ライニング層に接触する金属ブラシを有し、該金属ブラシは、その長手方向を配管の軸線方向に沿わせ、金属線が配管のライニング層に直交する方向を向いている接地子と、
ライニング層に接触している接触子と接地子との間に電圧を印加し、ライニング層の欠陥を通して導通する電流を検出して、ライニング層の欠陥を検出するライニング欠陥検出装置と、
ライニング欠陥検出装置で検出したライニング層の欠陥に関するデータを記録する記録装置と、
接触子、駆動装置、ライニング欠陥検出装置及び記録装置を搭載し、かつ接地子を下部に備えて、自動的に配管内を走行する走行車と
を備え、前記接触子の金属ブラシのライニング層への接触面積に対する接地子の金属ブラシのライニング層への接触面積の比率が１：７〜１：１８であることを特徴としている。
【００１１】
本発明の配管内面ライニング層の検査装置は、ライニング層のピンホール、欠け、割れ等の欠陥、ライニング施工の不良によるライニング層の剥離等を走行車に搭載したライニング欠陥検出装置により検出し、そのデータを記録装置に記録する装置である。配管の外で待機するオペレータは、記録装置に記録されたデータからライニング層の欠陥の位置、検出した際の電流値等を認識することができる。
走行車は、自動的に走行できる限り制約はないが、排気ガスがないのが望ましいので、走行車に搭載した電池を電源にして走行する電気自動車が好ましい。
【００１２】
本発明の配管内面ライニングの検査装置で使用するライニング欠陥検出装置は、ライニング層に接触している接触子と接地子との間に電圧を印加し、ライニング層の欠陥を通して導通する電流を検出して、ライニング層の欠陥を検出する既知の装置であって、例えば前述した既知の高電圧パルス印加式ピンホール検出装置（ピンホールディテクタ）を使用できる。
高電圧パルス印加式の場合、印加する高電圧パルスの出力は、ライニング層の厚さ、ライニング層の材料により異なるが、通常、例えばライニング層厚さが３ｍｍ以下の場合には、出力１０ｋＶ、３ｍｍを越える場合には、厚さに応じて出力を増加する。
【００１３】
本発明で使用する接触子としては、銅線からなる金属ブラシ等を使用する。接触子は、走行車に固定され、走行車の進行方向に沿って配管の長手方向に内周面を摺動しつつライニング層に電気的に接触してもよく、また、接触子を回転させて配管の周方向に摺動させる駆動装置を設け、配管の周方向に内周面を摺動しつつライニング層に電気的に接触するようにしても良い。固定式の接触子として、例えば接触子と接地子との面積比率が１：１０の円筒式ブラシを使用できる。回転する接触子は、例えば８インチ以上の大径の配管のライニング層を検査する場合に好ましい。
また、接地子としては、ライニング層に摺動しつつ電気的に接触し、ライニング層を介して配管に接地する接地子であって、ライニング層に接触する金属ブラシを有し、該金属ブラシは、その長手方向を配管の軸線方向に沿わせ、金属線が配管のライニング層に直交する方向を向いている接地子を用いる。
接地子を強く圧着する必要はなく、充分な接触面積で確実に接触しておれば、印加する高電圧パルスにより静電誘導が生じ、配管との間に電気的回路を構成して容易に接地することができる。
必要な接触面積は、ライニング層の厚さ、印加する高電圧パルスの電圧等により異なるので、予め実験により定める必要がある。通常、接地子の接触面積と接触子の接触面積との比率を１０：１以上にするのが望ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施態様は、ライニング欠陥検出装置が、接触子と接地子との間に高電圧パルスを印加して、ライニング層の欠陥を検出するようにした装置であり、接地子が走行車の車体から配管内面に向かって伸びてライニング層に接触する金属ブラシと、車体と金属ブラシとの間に介在し、金属ブラシをライニング層に押圧する弾性体とからなることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の更に好適な実施態様は、走行車の車輪が、走行車の車体の進行方向中心線を中心にして対称にかつ配管の内面に直交する方向に取り付けられていることを特徴としている。
これにより、走行車は配管の曲がりを円滑に走行することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施例
本実施例は、配管内面ライニング層の本発明に係る検査装置の実施例であって、図１は実施例の構成を示す斜視図、図２は図１の矢視Ｉ−Ｉから見た接触子と接地子の構成を示す装置正面図、図３は接触子の金属ブラシの寸法を示す斜視図及び図４は図２の矢視ＩＩ−ＩＩの接地子の側面図である。
本実施例の配管内面ライニング層の検査装置１０（以下、簡単に検査装置１０と言う）は、金属製配管Ａの内面に施された非導電性ライニング層を検査する検査装置であって、図１に示すように、高電圧パルス印加式ピンホール検出装置１２（以下、簡単にピンホール検出装置１２と言う）と、接触子１４と、接触子を回転、駆動する駆動装置１６と、接地子１８（図２参照）と、記録装置２０及びそれらの装置を搭載している電気走行車２２とを備えている。
【００１７】
ピンホール検出装置１２は、接地子１８の構成を除いて図７及び図８に示す既知のピンホール検出装置と同じ構成を備えていて、ピンホールの検出に必要な高圧部、検出部、制御部等が全て走行車２２に搭載されている。
【００１８】
接触子１４は、図１及び図２に示すように、配管Ａの中心軸線に沿って伸び、中心軸線の周りに回転する回転軸２４と、回転軸２４から半径方向に配管Ａのライニング層近くまで伸びる３本のアーム２６と、アーム２６の先端に取り付けられ、配管の軸線方向に伸びる金属ブラシ２８とから構成されている。
金属ブラシ２８は、回転軸２４が回転することによって、図２に示すように配管Ａのライニング層に接触しつつ配管Ａの全周にわたり摺動する。例えば３０インチの配管内面ライニングの検査に使用する場合には、金属ブラシ２８の寸法は、図３に示すように、配管Ａの軸線方向の長さＬが約２５０ｍｍ、金属線の長さが、Ｈ１  が５０ｍｍ、Ｈ２  が２５ｍｍ、幅Ｗが３６ｍｍから３９ｍｍで良く、先端の幅はＷの１／３で１２ｍｍから１３ｍｍである。接触子１４は、金属ブラシ２８により、配管内面の凹凸に充分追随して走行中常時ライニング層に接触することができる。
各金属ブラシ２８には、高電圧パルス印加ケーブルがそれぞれ接続されていて、それぞれ独立してライニング層の欠陥を検出するようになっている。
接触子１４の駆動装置として、電気モータ１６が走行車２２に搭載されており、同じく走行車２２に搭載されている電池２９を電源にして既知の歯車伝達機構を介して回転軸２４を回転させる。
【００１９】
接地子１８は、図２に示すように、走行車２２の車体の下にコイルバネ３０を介して取り付けられていて、配管Ａと同心円筒の円筒壁の一部からなる曲面パネル３２と、曲面パネル３２に取り付けられた多数個の金属ブラシ３４とから構成されている。本実施例では、金属ブラシ２８の接触面積に対する金属ブラシ３４の接触面積の比率が１：７〜１：１８になっている。
曲面パネル３２は、図２及び図４に示すように、配管内面に向かって付勢されたコイルバネ３０の下端に連結され、かつ配管Ａの軸線方向に分割されて走行車２２の車体の下面の全面にわたり延在する。
金属ブラシ３４は、多数の短い鉄線を束ねて細長い帯状に形成された鉄線束であって、その長手方向を配管Ａの軸線方向に沿わせ、鉄線が配管Ａのライニング層に直交する方向を向いて曲面パネル３２に取り付けてある。
以上の構成により、接地子１８は、金属ブラシ３４がコイルバネ３０の押圧力により充分な接触面積で以てライニング層に緊密に接触し、かつ配管面に凹凸があってもそれに追随し、走行中常時ライニング層を介して配管Ａに接地することができる。
【００２０】
本実施例では、記録装置２０は、ピンホール検出装置１２で検出した欠陥の位置とその時の高電圧パルスの電流値とを記録できる既知の構成の記録装置であって、検査装置１０を配管Ａの外に取り出した後、その記録を読み出すようになっている。
欠陥の位置は、例えば、欠陥を検出した際の接触子の累積回転角度又は走行車２２の走行距離と接触子の回転角度を計測することにより特定できる。
【００２１】
走行車２２は、搭載した電池２９を電源として走行する電気走行車であって、図１に示すように、車体の後部左右の２か所に取り付けられた駆動輪３６Ａ、Ｂと車体の前部左右の２か所に取り付けられた被駆動輪３８Ａ、Ｂとを有する。駆動輪３６及び被駆動輪３８は、図２に示すように、それぞれ車体の進行方向中心線を中心にして対称にかつ配管の内面に直交する方向に取り付けられている。
【００２２】
以上のような車輪の配置により、走行車２２は、配管Ａの内面を自在に走行することができ、配管Ａに曲がりがあっても、その曲がりに沿って進行することができる。尚、走行車２２が曲がりに沿って進行する際には、走行車２２は配管Ａの曲がり外側の内面を登った走路を取るので、その際、走行車２２が、転倒しないように、駆動輪３６及び被駆動輪３８に加えて、例えば図５に示すように、上部枠体４０を車体上部に設け、車体上部４０に突っ張り車輪４２を設けても良い。
また、走行車２２は、接触子１４が一回転するのに要する時間で金属ブラシ２８の検査長さ（ほぼ、金属ブラシ２８の配管Ａの軸線方向長さ）の距離を前進するような速度で配管Ａ内を走行する。例えば、本実施例では、金属ブラシ２８の摺動速度が３８０ｍｍ／ｓｅｃ  になるように走行車２２の速度を調整している。
【００２３】
以上の構成により、本実施例の検査装置１０は、配管Ａのライニング層をその全周にわたり接触子１４で接触、摺動しつつ配管Ａ内を前進する。仮に、ピンホール等の欠陥がライニング層にあると、接触子１４と配管Ａとの間に放電又は直接接触が生じ、高電圧パルス印加回路が閉回路になって電流が流れる。その電流をピンホール検出装置１２で検出し、記録装置２０にその欠陥の位置と電流値とを記録する。
記録装置２０に記録されたデータにより、配管の外に待機しているオペレータは、欠陥の位置と、欠陥の大きさ、種類等を認識することができる。
【００２４】
上述の検査装置１０を使用して、種々の実験を行った結果、接触子の速度を９０ｍｍ／ｓｅｃ  に設定すると、径が１．０ｍｍ以上のピンホールを検出するためには、接地子の接触面積と接触子の接触面積との比率を１０：１以上にし、高電圧パルスの印加電圧を１０．０ｋＶ以上にすることが望ましく、また径が１．０ｍｍ以下のピンホールを検出するためには、接地子の接触面積と接触子の接触面積との比率を１０：１以上にし、高電圧パルスの印加電圧を１２．５ｋＶ以上にすることが望ましいことが判った。
【００２５】
金属ブラシの長さをＬｍｍ、走行車の軸方向速度をＶｍｍ／ｓｅｃ  、接触子の回転速度をωｒｐｍ  とし、金属ブラシの個数を３個にした場合、欠陥の検出限界を考慮すると、凡そ、ω＝２０×Ｖ／Ｌの関係が成立することが判った。そこで、接地子の大きさ、金属ブラシ数及びこの関係を勘案して、金属ブラシの寸法、回転速度を定める。
例えば、内径ｄｉ７３０ｍｍの配管に施されたライニング層を検査する場合、Ｌ＝９０ｍｍとし、ω＝π×（ｄｉ／６０）×ωｍｍ／ｓｅｃ  ≦９０ｍｍ／ｓｅｃ  とすると、ω≦２．４ｒｐｍ  、Ｖ＝Ｌ×ω／２０≧１０．８ｍｍ／ｓｅｃ  ＝３９ｍ／ｈｒとなる。ωが２．４ｒｐｍ  より速いと、欠陥を見落とし、Ｖがこれより遅いと、一個の欠陥をダブッて検出することになる。
【００２６】
改変例
本例の検査装置５０は、実施例の検査装置１０の改変例であって、図６に示すように、検査装置１０の構成に加えて、走行車２２に連結、牽引された被牽引台車５２と、接触子１４の回転を支持する接触子支持輪５４とを備えている。
被牽引台車５２は、例えば配管長の長い配管内面ライニングを検査するために、走行車２２に搭載できない程の電池を積載する必要がある場合に、積めなかった電池を積載するための台車である。多数個の電池を積載する場合、走行車２２を長い車体にして全て走行車２２に搭載しようとすると、曲がり部を進行し難くなるので、寧ろ本改変例のように、被牽引台車５２を設けて、それに電池を積載した方が望ましい。
また、接触子支持輪５４は、接触子１４の先端を支持して、接触子１４が回転に際して振れないようにするためのもので、接触子１４の回転軸２４の延長軸５６に固定された３本のアーム５８からなり、アーム５８の先端にはキャスタ６０が取り付けてある。尚、アーム５８の長さは、ネジ等により調整可能になっている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、自動的に走行する走行車にライニング層の欠陥検出に必要な設備を全て搭載して、ケーブルによる電力供給、信号の授受等の外からのサポートを必要とすることなく、自動的にライニング層の欠陥を検出し、記録することができる、配管内面ライニング層の検査装置を実現している。
本発明に係る配管内面ライニング層の検査装置を使用すれば、人が中に入る必要がなく、しかも従来の装置に比べて遙に配管長の長い配管の内面に施工されたライニング層を自動的に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配管内面ライニング層の検査装置の実施例の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の矢視Ｉ−Ｉから見た接触子と接地子の構成を示す装置正面図である。
【図３】接触子の金属ブラシの寸法を示す斜視図である。
【図４】図２の矢視ＩＩ−ＩＩの接地子の側面図である。
【図５】突っ張り車輪の構成を示す模式図である。
【図６】実施例の改変例の構成を示す斜視図である。
【図７】従来のピンホール検出装置の原理を示す図である。
【図８】従来のピンホール検出装置の高電圧パルスの印加回路の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  配管内面ライニング層の検査装置の実施例
１２  高電圧パルス印加式ピンホール検出装置
１４  接触子
１６  駆動装置
１８  接地子
２０  記録装置
２２  電気走行車
２４  回転軸
２６  アーム
２８  金属ブラシ
２９  電池
３０  コイルバネ
３２  曲面パネル
３４  金属ブラシ
３６  駆動輪
３８  被駆動輪
４０  上部枠体
４２  突っ張り車輪
５０  配管内面ライニング層の検査装置の実施例の改変例
５２  被牽引台車
５４  接触子支持輪
５６  回転軸の延長軸
５８  アーム
６０  キャスタ６０
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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