(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造された金属管を水圧試験するために油圧駆動式の増圧シリンダから試験管内へ高圧水を供給して管内を所定の試験圧力に昇圧して所定時間保持する水圧試験方法において、前記増圧シリンダの油圧式駆動源として、並列接続された複数台のサーボモータ駆動ポンプを使用し、前記増圧シリンダの出力側が、予め設定した試験圧力の近傍に到達するまでは、複数台のサーボモータ駆動ポンプを同時運転し、その後は、複数台のサーボモータ駆動ポンプのうちの１台を除いて運転を停止して残り１台のサーボモータ駆動ポンプの運転により、前記増圧シリンダの出力側を試験圧力まで到達させて保持し、前記増圧シリンダについては、増圧比を段階的に高くした複数本の増圧シリンダを試験管に対して並列的に配置して、増圧比が小さいものから大きいものへ順番に使用する水圧試験方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水圧試験方法において、サーボモータ駆動ポンプが２容量形である水圧試験方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水圧試験方法において、試験圧力より所定圧小さい切り替え点圧力を設定しておき、昇圧中は増圧シリンダの出力側で高圧水の水圧Ｐを測定し、測定水圧が前記切り替え点圧力に到達するまでは複数台のサーボモータ駆動ポンプを同時運転し、測定水圧が前記切り替え点圧力に到達した時点で、複数のサーボモータ駆動ポンプのうちの１台を除いて運転を停止し、測定水圧が試験圧力に到達した時点で運転中の１台のサーボモータ駆動ポンプの運転を停止する水圧試験方法。
【請求項４】
製造された金属管を水圧試験するために油圧駆動式の増圧シリンダから試験管内へ高圧水を供給して管内を所定の試験圧力に昇圧して所定時間保持する水圧試験装置において、増圧シリンダの油圧式駆動源として、複数台のサーボモータ駆動ポンプが、前記増圧シリンダに対して並列に接続されると共に、前記増圧シリンダとして、増圧比が段階的に大きくなった複数本が、試験管に対して並列に接続されており、更に前記油圧式駆動源と複数本の増圧シリンダとの間に、油圧式駆動源からの圧油を複数本の増圧シリンダへ択一的に供給する切り替え機構が設けられると共に、増圧シリンダの出力側ラインに高圧水の水圧を測定する水圧センサが設けられており、増圧比の小さい増圧シリンダから増圧比の大きい増圧シリンダへ順番に動作するように前記切り替え機構が前記水圧センサによる測定水圧に基づいて制御されるシリンダ制御系が構成されている水圧試験装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水圧試験装置において、サーボモータ駆動ポンプが２容量形である水圧試験装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の水圧試験装置において、試験圧力より所定圧小さい切り替え点圧力が設定されており、測定水圧が切り替え点圧力に到達するまでは複数台のサーボモータ駆動ポンプが同時運転し、その後、測定水圧Ｐが試験圧力に到達するまでは１台のサーボモータ駆動ポンプが運転するように複数台のサーボモータ駆動ポンプが制御されるポンプ制御系が構成されている水圧試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電縫管やスパイラル管などの溶接管、更にはシームレス管の品質調査のために実施される水圧試験方法に関し、より具体的には、試験管内を満水とした後に油圧駆動式の増圧シリンダを使用してその試験管内に高圧水を注入して管内を所定圧に加圧し保持する水圧試験方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電縫管の製造ラインでは、製造された電縫管の品質、特にシーム部と呼ばれる溶接部の品質を調査するために水圧試験が施される。ここにおける水圧試験は、製造された所定長の電縫管を、試験ラインの前後に配置されたヘッドストックとテールストックとの間に挟んで前後両端を密閉し、この状態でヘッドストックを介して電縫管内へ高圧水を注入することにより行われる。高圧水の圧力は保証強度の９０％程度に達し、この圧力に所定の時間耐えて溶接部の破壊、これによる管バーストを生じなかったものが、機械的強度上の良品と判定される。【０００３】
水圧試験手順の概要は次のとおりである。試験管をヘッドストックとテールストックとの間に固定し、両方の管端を密閉する。ヘッドストックを介して試験管内にタンクから低圧（自重を含む）で注水を行う。試験管内の空気は、テールストックを介して管外へ排出される。試験管内が実質的に満水状態となると、その試験管内に高圧水を強制的に供給して管内を要求される試験圧力まで加圧し、更に、その試験圧力に所定時間保持して加圧試験を完了する。加圧試験が完了すると、テール側又はヘッド側若しくは両側のストックに設けられた減圧弁を開き、管内を減圧した後、両ストック間から試験管を取り外し、管内の水をピットに排出して試験が全て完了する。【０００４】
試験管内へ高圧水を強制的に供給する高圧給水系としては、特許文献１に記載されているように、油圧を用いた増圧機構が用いられる。すなわち、油圧で駆動される増圧シリンダにより高圧水が試験管内へ供給される。具体的に説明すると、油圧で駆動される増圧シリンダの出力側に水を吸込んだ後、そのシリンダの入力側を、圧油の供給により昇圧して、シリンダ内のピストンを進出駆動することにより、増圧シリンダの出力側からヘッドストック、更には試験管内へ高圧水を供給する。【０００５】
増圧シリンダの駆動系、すなわち増圧シリンダの入力側へ圧油を供給する油圧源（油圧式駆動源）としては、図４に示すように、並列配置された複数台の油圧ポンプ１が同時使用される。その理由は、試験管へ供給する高圧水の水圧、水量、更には供給パターンなどが試験管のサイズなどに応じて多岐に及ぶために、増圧シリンダ５の入力側へ供給される圧油の油圧、油量も広範囲をカバーする必要があることによる。
【０００６】
油圧の制御は、複数台の油圧ポンプ１から増圧シリンダ５の入力側へ至る主ライン２から分岐した副ライン３にチェック弁として介装された比例制御弁４により行われる。油圧制御弁が主ライン２に介装されず、主ライン２から分岐した副ライン３に介装されるのは、並列配置された複数台の油圧ポンプ１が同時使用されるのと同じく、増圧シリンダ５へ供給される圧油も、低圧・小流量から高圧・大流量まで、広い範囲をカバーする必要があるからである。【０００７】
そして、複数台の油圧ポンプ１は、ＡＣモータにて駆動される一般の油圧ユニットであるため、一定回転で圧油を吐出し続け、その圧油の吐出圧力が、副ラインにチェック弁として介装された比例制御弁により制御される。すなわち、主ライン２における圧油の圧力が、副ライン３に介装された比例制御弁４での設定圧力より高いと、設定圧力が維持されるように圧油が比例制御弁４を介してリリースされることにより、主ライン２における圧油の圧力が設定圧力に維持される。油圧ポンプ１の油圧と油量とは、図５に示すように、逆比例の関係にある。油圧と高圧水圧との関係、及び油量と高圧水量との関係は比例関係である。【０００８】
実際の水圧試験では、比例制御弁４での設定油圧が１０ＭＰａ、２０ＭＰａ、３０ＭＰａというように段階的に高められて最後に設定保持圧に移行する。これにより、高圧水の圧力は、図６に示すように、段階的に高められて最終的に保持圧力に到達する。高圧水の流量は、圧力が高くなるにつれて減少し、保持圧力が維持されている間の流量は殆ど０であり、このとき、増圧シリンダ５の油圧駆動系においては、複数の油圧ポンプ１から吐出される圧油の殆どが副ライン３内の比例制御弁４を介してライン外へリリースされる。【０００９】
試験管内へ供給される高圧水の圧力を段階的に高めて流量を減らしていくのは、比例制御弁４での設定圧力を、当初から、保持圧力に対応する最高圧にしておくと、図７に示すように、増圧シリンダ５の入力側が大流量のまま昇圧され、その結果、増圧シリンダ自身の慣性力（ピストンの慣性力）などにより、高圧水の圧力がオーバーシュートを起こして圧力上限を超えてしまうからである。【００１０】
ちなみに、高圧水の保持圧力は試験に必要な圧力と上限圧力との間に設定されており、高圧水の圧力にオーバーシュートが生じるのを防止するために、試験管内へ供給される高圧水の圧力を段階的に高めて流量を減らしていくと共に、高圧水の圧力がその保持圧力に到達する直前に、比例制御弁での設定圧力を、保持圧力に対応する最終圧に調整して、前記慣性力の完全吸収を図る。【００１１】
このような増圧シリンダによる高圧給水系、及び増圧シリンダの駆動系によると、試験管内に、要求される圧力の高圧水を、要求される時間だけ保持することができる。しかしながら、試験管内の圧力を、要求される圧力まで段階的に上昇させるために、いわゆるサイクルタイムが長くなり、単位時間あたりの処理本数が増加し、効率が悪いという本質的な問題がある。また、油圧ポンプは増圧シリンダを昇圧するときも、そうでないときも、一定回転で動作し続けるので、ポンプの動力損失が本質的に大きいという問題もある。【００１２】
加えて、電縫管の製造では、近年、整形ロールの画期的な共用化技術（特許文献２）が提案されたことに伴い、１ラインで製造できる電縫管のサイズ（管径、肉厚、長さ）を、８インチ径から２４インチ径、あるいはそれ以上までというように、非常に広くできることが一つの傾向となっているが、製造された電縫管の水圧試験では、この傾向のために、試験管内に注入する高圧水の水圧は数倍、水量は２０倍もの差異を生じ、このことが逆に様々な問題の要因となる。【００１３】
第１に、試験管のサイズ、保持圧力の違いごとに昇圧速度、昇圧速度の変更点の設定を行うため、膨大なデータを保持する必要があり、設定にかかる操作が非常に煩わしくなる。このため、１ラインで製造されるサイズの種類が増加した近時にあっては、水圧試験を１つの試験装置で行うことは現実的でないと考えられている。その結果、１ラインに多くの水圧試験装置が必要になるという不合理が生じていた。【００１４】
第２に、試験管のサイズが広範囲に及ぶため、一つの試験装置で水圧試験を行おうとすると、油圧ポンプを最大サイズに合わせる必要がある。油圧ポンプは前述したとおり常時一定回転で圧油を吐出し続けるので、試験管のサイズが小さくなったときに圧油のリリース量が増え、試験期間以外だけでなく、試験期間中も油圧ポンプに大きな動力損失が発生する。第３に、油圧ポンプを最大サイズに合わせると、小さいサイズにおいて油圧、油量の制御精度が低下する。これらの問題も、水圧試験を１つの試験装置で行うことを困難にしている。【００１５】
また、試験管内への高圧水供給に先立つ低圧水供給では、試験管内への空気の残留が避けられない。低圧水供給において試験管内に空気が残留すると、試験管内へ高圧給水が始まっても、その加圧が空気の圧縮に吸収されるので、給水初期の圧力上昇が非常に遅くなる。このことは、試験に要する時間（サイクルタイム）の一層の延長を招く。それのみならず、空気の残留量は平均的には１．５％程度であるが、そのばらつきが大きいため、大きな不確定要素となる。このため、空気の残留は、設定操作を一層複雑にする原因にもなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】日本特許第４７３８７８３号公報
【特許文献２】米国特許第４７７００１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、試験管のサイズが広範囲に及ぶ場合も、それぞれの試験管の水圧試験を精度よく、しかも効率的かつ経済的に実施できる水圧試験方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
増圧シリンダに対して精密な油圧制御を行うためには、油圧ポンプなどの油圧源から増圧シリンダの低圧側へ至る主ラインに油圧制御弁を直接的に介装するのが有効であるが、本発明が対象とする水圧試験装置においては、主ラインを高圧の圧油が多量に流通するため、これが困難である。このため、従来はその主ラインから分岐した副ラインに比例制御弁が介装されていたが、動力損失の大きさを始めとして、様々な問題のあることは前述したとおりである。【００１９】
本発明者らは、主ラインから油圧制御弁を排除するという基本原則を維持しつつ、従来の様々な問題を解決するために、油圧源である圧油ユニット自体の変更に着目し、従来の油圧ポンプに代わる様々な圧油ユニットについて比較検討した。その結果、次のことが判明した。【００２０】
第１に、増圧シリンダの油圧式駆動源としては、要求される圧力条件・流量条件に応じた回転数で運転が可能であり、これにより無駄な動力損失の発生が阻止されるサーボモータ駆動ポンプの使用が効果的である。第２に、油圧ポンプは一般に圧力が高くなるほど流量が少なくなるところ、サーボモータ駆動ポンプはこの圧力・流量の調整範囲が広く、２容量形では低圧大流量・高圧小流量という２台のポンプの働きを１台で賄うことができる。このようなサーボモータ駆動ポンプの使用、特に複数台のサーボモータ駆動ポンプを並列的に使用して、特に昇圧初期に、増圧シリンダに大量の圧油を送り込んでシリンダを昇圧することが効果的である。第３に、昇圧の最終段階では複数台のサーボモータ駆動油圧ポンプのうちの一つを選択的に使用して保持圧力まで昇圧することが効果的である。
【００２１】
すなわち、増圧シリンダの油圧式駆動源がサーボモータ駆動ポンプであると、その油圧式駆動源を増圧シリンダの出力側の圧力に基づいてフィードバック制御することにより、試験管のサイズ、肉厚等が多岐にわたる場合にも、個々の試験管に要求される保持圧力及び保持時間のみを設定するだけで必要な昇圧を行うことができる。このため、試験管のサイズ、保持圧力の違いごとに昇圧速度、昇圧速度の変更点の設定を行うという煩わしさがなくなる。また、昇圧時にのみポンプが作動する上に、その昇圧時も圧油のリリースが不要となるため、実質的に動力損失が発生しない。
【００２２】
具体的に説明すると、サーボモータ駆動ポンプの能力が２０ＭＰａであり、増圧シリンダの増圧比（受圧面積比）が２であり、保持圧力が３０ＭＰａ、保持時間が１０秒であるとすると、増圧シリンダの出力側の水圧に基づいてサーボモータ駆動ポンプをフィードバック制御すると、サーボモータ駆動ポンプは、増圧シリンダの出力側の水圧が３０ＭＰａになるまで（増圧シリンダの入力側の油圧が１５ＭＰａになるまで）、増圧シリンダの入力側を自動昇圧し、そのあと更に、設定された保持時間（１０秒間）だけその圧力を保持するのである。【００２３】
このとき、サーボモータ駆動ポンプは、昇圧初期の低圧期間においては、比較的低圧の圧油を増圧シリンダの入力側へ一気に供給して、試験管内への空気の残留による圧力吸収の影響を軽微に抑制し、その後の昇圧期間においては、比較的高圧の圧油を増圧シリンダの入力側へ連続的に供給して入力側の圧力を高めていくことにより、短時間での昇圧が可能になる。特にサーボモータ駆動ポンプが２容量形である場合は、低圧大流量と高圧小流量という２つのモードをもち、これら２つのモードの切り替えにより、より高速での昇圧が可能になる。【００２４】
また、サーボモータ駆動ポンプは、増圧シリンダに対して複数台を並列的に接続して同時に運転することにより、流量を増加させることができ、昇圧時間の一層の短縮を図ることができる。但し、複数台のサーボモータ駆動ポンプを保持圧力到達まで同時運転すると、完全な同期運転が不可能であるため、昇圧末期（保持圧力到達直前）において同期不良に起因する動作不良が発生し、精密な圧力コントロールが困難になる。このため、昇圧末期（保持圧力到達直前）においては、複数のサーボモータ駆動ポンプのうちの１台を除いて運転を停止して残り１台のサーボモータ駆動ポンプで昇圧を行うのが制御精度の点から有効である。【００２５】
一方、増圧シリンダについては、保持圧力が低い場合は１本のシリンダで増圧を行うことができる。しかし、保持圧力が高い場合に１本のシリンダで増圧を行うと、必然的にシリンダの増圧比が大きくなる。増圧シリンダは増圧比が小さい場合は低圧大流量で高速動作を行うが、増圧比が大きくなると高圧小流量となり、ピストンストロークの増大によるシリンダ規模の増大だけでなく、昇圧速度が低下することによるサイクルタイムの延長が問題になる。このため、試験管に対して、増圧比が異なる複数本の増圧シリンダを並列的に接続して、増圧比の低いものから高いものへ段階的に使用していくのが有効である。【００２６】
具体的に説明すると、油圧源の圧力が最大２０ＭＰａで、保持圧力が最大で７５ＭＰａの場合、３．７５以上の増圧比が必要となる。１本の増圧シリンダで増圧を行う場合は、その増圧シリンダの増圧比として３．７５以上が必要となるが、このような高増圧比の増圧シリンダは、油圧源の圧力が限られている状況下では、高増圧比ゆえに必然的に小流量となるので、昇圧速度が低下するのを避けられないのである。【００２７】
そこで、この増圧シリンダを複数本に分割し、増圧比を段階的に大きくする。例えば２０ＭＰａの増圧シリンダと７５ＭＰａの増圧シリンダを使うわけである。そして、２０ＭＰａの増圧シリンダは油圧源の最大圧力が２０ＭＰａであることから増圧比を１とし、７５ＭＰａの増圧シリンダの増圧比は当初のとおり３．７５以上とする。そうすると、増圧シリンダの出力側が２０ＭＰａに到達するまでは低増圧比の増圧シリンダにより高速昇圧が可能となり、２０ＭＰａより上は当初のとおりの昇圧速度による昇圧が行われる。これにより２０ＭＰａまでの低圧期間における昇圧時間が短縮され、その結果として全体の昇圧時間が短縮される。【００２８】
特に、駆動源がサーボモータ駆動ポンプである場合は、昇圧初期に使用される低増圧比の増圧シリンダは主に低圧大流量で駆動され、その後に使用される高増圧比の増圧シリンダも、昇圧開始時に必要な入力側の圧力（油圧源の圧力）が約５（２０／３．７５）ＭＰａまで低下するので、少なくとも昇圧当初は低圧大流量で駆動される。このため、昇圧時間が更に短縮される。この点において、増圧シリンダを複数本に分割した場合の油圧源として、圧力と流量の調整範囲が広いサーボモータ駆動ポンプは非常に効果的であり、圧力と流量の調整範囲が特に広い２容量形のサーボモータ駆動ポンプがより効果的となる。【００２９】
２０ＭＰａ、４０ＭＰａ及び７５ＭＰａという３本の増圧シリンダを使用した場合は、４０ＭＰａの増圧シリンダにおける増圧比は２となる。その結果、２０ＭＰａまでの低圧期間に加えて、２０ＭＰａから４０ＭＰａまでの中圧期間における昇圧時間も短縮され、全体の昇圧時間が更に短縮される。【００３０】
そして、このような複数台のサーボモータ駆動ポンプの運転モードの切替えと運転台数の切替えとの組み合わせによれば、試験管のサイズが８インチ径から２４インチ径、あるいはそれ以上までというように広範囲に及ぶ場合も、それぞれの試験管内を保持圧力まで、保持圧力の設定と保持時間の設定のみという簡単な設定操作で、しかも短時間で正確かつ経済的に昇圧して保持することが可能となるのである。【００３１】
本発明の水圧試験方法は、かかる知見を基礎として完成されたものであり、製造された金属管を水圧試験するために油圧駆動式の増圧シリンダから試験管内へ高圧水を強制的に供給して管内を所定の保持圧力に昇圧する水圧試験方法において、前記増圧シリンダの油圧式駆動源として、並列接続された複数台のサーボモータ駆動ポンプを使用し、前記増圧シリンダの出力側が、予め設定した保持圧力の近傍に到達するまでは、複数台のサーボモータ駆動ポンプを同時運転し、その後は、複数台のサーボモータ駆動ポンプのうちの１台を除いて運転を停止して残り１台のサーボモータ駆動ポンプの運転により、前記増圧シリンダの出力側を保持圧力まで到達させるものである。
【００３２】
本発明の水圧試験方法においては、増圧シリンダの油圧式駆動源が、複数台のサーボモータ駆動ポンプを並列に組み合わせたマルチサーボポンプ方式とされることにより、昇圧時間が短縮される。具体的には、増圧シリンダの出力側が、予め設定した保持圧力の近傍に到達するまでは、複数台のサーボモータ駆動ポンプが、当初は低圧大流量で、その後は高圧小流量に移行しながら、時々に可能な限りの大出力で同時運転する。これにより、試験管内へ高圧水が大量に供給され、試験管内への残留の空気の影響を抑制しつつ、試験管内が高速で昇圧する。その後は、増圧シリンダの出力側が保持圧力に到達するまでの僅かの最終期間のみ、１台のサーボモータ駆動ポンプのみが運転する。これにより、マルチサーボポンプ方式で問題となる同期不良に起因する動作不良の発生が防止される。このため、試験管内を保持圧力まで高速で正確かつ安定に昇圧することができる。サーボモータ駆動ポンプでは、圧油のリリースが生じないので、昇圧期間、非昇圧期間を問わず動力損失は発生しない。
【００３３】
実際の水圧試験方法では、保持圧力より所定圧（例えば１ＭＰａ）低い切り替え点圧力を設定しておき、昇圧中は増圧シリンダの出力側で高圧水の水圧を測定し、測定水圧が切り替え点圧力に到達するまでは複数台のサーボモータ駆動ポンプを同時運転し、測定水圧が切り替え点圧力に到達した時点で、複数のサーボモータ駆動ポンプのうちの１台を除いて運転を停止し、測定水圧が保持圧力に到達した時点で運転中の１台のサーボモータ駆動ポンプの運転を停止するのがよい。設定操作としては、保持圧力及び保持時間を設定するだけとなるので、設定操作がすこぶる簡素化される。【００３４】
サーボモータ駆動ポンプは動作範囲が広いために油圧、油量を広範囲に調整でき、低圧のときは大流量で、高圧のときは小流量で圧油を増圧シリンダの低圧側へ供給することができる。調整範囲が特に広い２容量形のサーボモータ駆動ポンプによると、昇圧初期は試験管内の水圧が低いために、複数台のサーボモータ駆動ポンプが高圧大流量モードで運転されることにより、短時間で試験管内へ高圧水を供給することができる。試験管のサイズ、肉厚が小さいときは、高圧水の供給量も保持圧力も小さくなるため、複数台のサーボモータ駆動ポンプが低圧大流量モードのまま運転され続けて、保持圧力の近傍まで昇圧が行われ、保持圧力の近傍からはサーボモータ駆動ポンプが１台になって、最終的には高圧小流量モードで保持圧力まで管内が高精度に昇圧される。【００３５】
試験管のサイズ、肉厚が大きいときは、昇圧初期の後も、複数台のサーボモータ駆動ポンプが低圧大流量モードで運転され続けて高圧水の大量供給を続け、引き続き高圧小流量モードで高圧水の供給を行う。保持圧力の近傍からはサーボモータ駆動ポンプが１台になって、高圧小流量モードで保持圧力まで管内を昇圧する。中間サイズの場合は、昇圧初期の後の低圧大流量モードから高圧小流量モードへの切替えタイミングが様々に変更される。【００３６】
保持圧力近傍の昇圧末期に運転ポンプを１台とするのは、複数台のサーボモータ駆動ポンプを完全に同期させて駆動するのが困難なために、最終段階の高圧小流量での昇圧を複数台の同時駆動で行うと、流量が極端に少ないために同期不調が顕在化し、ハンチングなどの二次的弊害が発生して、最終段階でのスムーズかつ正確な昇圧が困難になるからである。駆動ポンプが１台であっても、高圧小流量により管内が迅速に昇圧される。精密制御の観点からは、小流量の方が有利である。【００３７】
増圧シリンダについては、１本でも良いが、保持圧力の設定範囲が広く、保持圧力の最大値が油圧式駆動源の圧力に比して相当に高くなる場合などを考慮すると、複数本の方が望ましく、実際の水圧試験方法では、段階的に増圧比を高くした複数本の増圧シリンダを試験管に対して並列的に配置して、増圧比が小さいものから大きいものへ順次使用する。増圧比が小さい増圧シリンダから、増圧比が大きい増圧シリンダへ順次、段階的に使用すると、増圧比が大きい増圧シリンダのみを使用する場合に比べて低圧側、或いは低圧側及び中圧側での昇圧速度が上がり、昇圧時間が短縮される。
【００３８】
また、本発明の水圧試験装置は、複数台のサーボモータ駆動ポンプを使用するマルチサーボポンプ方式と、複数本の増圧シリンダを使用するマルチシリンダ方式とを組み合わせることにより昇圧時間の更なる短縮を図るものであり、具体的には、増圧シリンダの油圧式駆動源として、複数台のサーボモータ駆動ポンプが、前記増圧シリンダに対して並列に接続されると共に、前記増圧シリンダとして、増圧比が段階的に大きくなった複数本が、試験管に対して並列に接続されており、油圧式駆動源と複数本の増圧シリンダとの間に油圧式駆動源からの圧油を複数本の増圧シリンダへ択一的に供給する切り替え機構が設けられているものである。
【００３９】
実際の水圧試験装置では、増圧シリンダの出力側ラインに高圧水の水圧を測定する水圧センサが設けられ、増圧比の小さい増圧シリンダから増圧比の大きい増圧シリンダへ順番に動作するように前記切り替え機構が水圧センサによる測定水圧に基づいて制御されるシリンダ制御系が設けられる。
【００４０】
また、増圧シリンダの出力側ラインに高圧水の水圧を測定する水圧センサが設けられ、測定水圧が、保持圧力より所定圧（例えば１ＭＰａ）低い切り替え点圧力に到達するまでは複数台のサーボモータ駆動ポンプが同時運転し、その後、測定水圧が保持圧力に到達するまでは１台のサーボモータ駆動ポンプが運転するように複数台のサーボモータ駆動ポンプが制御されるポンプ制御系が設けられることが望まれる。【００４１】
このような制御系によると、最初は複数台のサーボモータ駆動ポンプからの圧油が増圧比の最も小さい増圧シリンダに供給され、測定水圧がその増圧シリンダの最大水圧近傍に到達すると、増圧比が次に大きい増圧シリンダに圧油が供給され、これを順次続けることにより、保持水圧の近傍までは複数台のサーボモータ駆動ポンプにより試験管内が昇圧される。その後は１台のサーボモータ駆動ポンプにより試験管内が昇圧される。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の水圧試験方法は、試験管内へ高圧水を供給する増圧シリンダを油圧駆動する際に、油圧式駆動源として、並列配置された複数台のサーボモータ駆動ポンプを使用して、駆動ポンプの運転台数を昇圧時期に応じて適切に切り替えるマルチポンプ方式を用いることにより、試験管のサイズが広範囲に及び試験圧力及びその保持時間が多岐にわたる場合も、簡単な設定操作で試験管内を試験圧力まで精度よく昇圧することができる。これにより、１つの試験装置で多種類の水圧試験を行うことか可能となり、これによる試験装置の合理化による効果は多大である。またサイクルタイムが短縮されることにより単位時間あたりの試験本数が多くなり、これによる合理化効果も大きい。また、動力損失の発生が効果的に抑制されるので、これによる動力コストの低減効果も大きく、水圧試験に要するコストの低減に、本発明の水圧試験方法は多大の効果を発揮する。
【００４３】
そして、本発明の水圧試験方法及び装置は、前記マルチポンプ方式に加えて、増圧比が段階的に大きくなる複数本の増圧シリンダを、増圧比の小さいものから大きいものへ順次運転するマルチシリンダ方式を採用することにより、試験時間の一層の短縮を図り、水圧試験に要するコストの低減に更に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の水圧試験方法を実施するのに適した水圧試験装置の構成図で、流体系統図である。
【図２】同水圧試験装置の増圧シリンダ駆動源に使用されるサーボモータ駆動ポンプの使用可能範囲を示すグラフで、吐出圧力と吐出流量との関係を示す。
【図３】同水圧試験における管内水圧の経時変化を示すグラフである。
【図４】従来の水圧試験方法に使用される水圧試験装置の増圧シリンダ駆動源を示す油圧回路図である。
【図５】同増圧シリンダ駆動源に使用されている油圧ポンプの使用可能範囲を示すグラフで、吐出圧力と吐出流量との関係を示す。
【図６】従来の水圧試験における管内水圧の経時変化を示すグラフである。
【図７】従来の水圧試験における管内水圧の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に本発明の実施形態を説明する。本実施形態の水圧試験方法及び装置は、電縫管製造ラインにおいて製造される電縫管の水圧試験に使用される。
【００４６】
本実施形態の水圧試験装置は、図１に示すように、水圧試験を受ける電縫管１０（以下、試験管１０という）を、固定ヘッドであるヘッドストックユニット２０Ａと、可動ヘッドであるテールストックユニット２０Ｂとの間に挟んで管内へ注水を行い、満水の後に高圧水を供給することにより、試験管１０の溶接部（シーム部）の品質等をチェックするものであり、試験管１０内へ非加圧（常圧）又は低圧で大量の注水を行う低圧給水系３０と、試験管１０内が非加圧水又は低圧水で満水となった後に試験管１０内へ高圧水を強制的に加圧注入する高圧給水系４０とを備えている。
【００４７】
低圧給水系３０は、試験管１０のセット位置より高い位置に設置された水タンク３１内の水を自重、又は１ＭＰａ以下（例えば０．８ＭＰａ程度）の低圧により試験管１０内へ一気に流し込むものである。具体的には、試験の後に試験管１０から排出される水を下側のプール３２に一旦溜め、図示されない沈殿槽に移送した後、その上澄みを水サンプ３３に溜める。そして、水サンプ３３内の水をポンプ３４によりフィルタ経由で高位置のタンク３１に汲み上げ、これを試験管１０内へヘッドストック２０Ａ経由で流し込む。このとき、試験管１０内の空気は、テールストック２０Ｂに設けられた空気抜き弁２１から排出される。水タンク３１からヘッドストック２０Ａへ至るラインＥにはシリンダ式の開閉弁３５が介装されている。
【００４８】
高圧給水系４０は、満水状態となった試験管１０内へ、油圧式の増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂにより、最大７５ＭＰａというような高圧水を強制的に供給するものである。油圧式の増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂは、試験管１０に対して並列的に配置されており、駆動系４２により選択的に駆動される。増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの選択的な駆動のために、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂと駆動系４２との間には、電磁弁４３Ａ，４３Ｂからなる切り替え機構４３が介装されている。
【００４９】
第１の増圧シリンダ４１Ａは最大圧力が２１ＭＰａである低圧用であり、第２の増圧シリンダ４１Ｂは最大圧力が７５ＭＰａである高圧用である。いずれも、駆動系４２から供給される圧油によりピストンを往復駆動され、退入駆動のときに出力側に前記タンク３１内からラインＡを経由して水を吸い込み、進出駆動のときに、吸い込んだ水を加圧してラインＢ経由でヘッドストック２０Ａへ供給することにより、満水状態の試験管１０内に高圧水を強制的に供給する。
【００５０】
増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの駆動系４２（すなわち油圧式駆動源）は、並列的に配置された複数台のサーボモータ駆動ポンプ４４を主要構成要素としている。複数台のサーボモータ駆動ポンプ４４のうち、１台のサーボモータ駆動ポンプが主ポンプ、残りが従ポンプである。これらのサーボモータ駆動ポンプ４４は、いずれも２容量形であり、これらの同時駆動と、これに続く主ポンプの単独駆動とにより、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの出力側の水圧が、目標値まで自動昇圧される。この自動昇圧のために、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの出力側（ラインＢ）の水圧が水圧センサ４７により測定されて、シリンダ制御系とポンプ制御系とを兼ねる制御器４８に送られることにより、切り替え機構４３の切り替え制御、並びにサーボモータ駆動ポンプ４４の出力制御及び切り替え制御が行われる。
【００５１】
切り替え機構４３の切り替え制御は、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂのオンオフ切り替え制御と、オン状態にあるシリンダの正逆切り替え制御とからなる。増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂのオンオフ切り替え制御は、切り替え機構４３を構成する電磁弁４３Ａ，４３Ｂのうちの何れか一方を開放状態、他方を閉止状態とすることにより、駆動系４２からの圧油を増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの何れか一方に供給して、その一方のみを正逆動作させるものである。また、正逆切り替え制御は、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂのうちの動作状態にあるシリンダの正動作と逆動作とを切り替えるものであり、以下のとおりである。
【００５２】
サーボモータ駆動ポンプ４４の駆動により、油サンプ４５内の油が加圧されて吐出される。吐出される圧油は、電磁弁４３Ａ，４３Ｂのうちの開放状態（正方向）にある一方を経由してラインＣから増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの何れか一方の入力側（入口）に供給される。これにより、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの何れか一方のピストンが進出駆動され、出力側から高圧水が吐出される。その高圧水がヘッドストック２０Ａへ送られることは前述したとおりである。ピストンの進出駆動に伴って入力側（出口）から排出される油は、電磁弁４３Ａ，４３Ｂの一方からラインＤを経由して油サンプ４５に戻る。
【００５３】
電磁弁４３Ａ，４３Ｂのうちの開放状態にある一方が正方向から逆方向へ操作されることにより、油サンプ４５内の油がラインＣを経由して増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの何れか一方の入力側（出口）へ供給され、ピストンが退入駆動される。ピストンの退入駆動に伴って入力側（入口）から排出される油は、電磁弁４３Ａ，４３Ｂの一方からラインＤを経由して油サンプ４５に戻る。
【００５４】
本実施形態の水圧試験方法は、このような水圧試験装置を使用して実施される。以下に本実施形態の水圧試験装置の機能を説明し、合わせて、本実施形態の水圧試験方法を説明する。
【００５５】
駆動系４２の主体をなすサーボモータ駆動ポンプ４４としては、１容量形モデルと２容量形モデルとがあり、ここでは２容量形が使用されている。２容量形モデルでは、図２に示すように、可変容量形ポンプの容量切替えにより、低圧大流量モードＭ１から高圧小流量モードＭ２への切替え、及び高圧小流量モードＭ２から低圧大流量モードＭ１への切替えが可能である。これにより、サーボモータ駆動ポンプ４４は、ＡＣモータにより駆動される通常の油圧ポンプ（図５）と比べて、低圧大流量から高圧小流量まで、格段に広範囲に圧力と流量との関係の調整が可能となる。
【００５６】
製造された電縫管である試験管１０の水圧試験では、同試験管１０に対して、第１段階として、その試験管１０を試験ラインにセットし、ヘッドストック２０Ａとテールストック２０Ｂとの間に挟む。第２段階として、低圧給水系３０内の水タンク３１内に水を満たした状態で、ラインＥ内のシリンダ式開閉弁３５を閉状態から開状態に切り替える。これにより、タンク３０内の水が自重又は１ＭＰａ以下の低圧によりラインＥを通して試験管１０内へ一気に流れ込む。水タンク３１から試験管１０内への注水により管内が満水状態になると、第３段階として、高圧給水系４０から試験管１０内へ最大圧力が７５ＭＰａとういような高圧水を供給して、試験管１０内を水圧試験に要求される試験水圧まで昇圧し、更に、その試験水圧を、水圧試験に要求される保持時間、保持する。この操作は、試験管１０に要求される試験圧力により相違する。試験圧力は保持圧力であるので、両者は同じ意味である。
【００５７】
以下に、高圧給水系４０による高圧水の供給操作、これによる試験管１０内の昇圧操作を、試験圧力ごとに説明する。サーボモータ駆動ポンプ４４は３台使用し、１台は主ポンプ、２台は従ポンプであり、いずれの最大加圧力も２１ＭＰａ以上である。低圧用の増圧シリンダ４１Ａは、最大加圧力が２１ＭＰａであり、増圧比（受圧面積比）は１である。高圧用の増圧シリンダ４１Ｂは、最大加圧力が７５ＭＰａであり、増圧比（受圧面積比）は３．５７である。
【００５８】
試験圧力（保持圧力）が２１ＭＰａ以下の場合は、試験圧力（保持圧力）及び保持時間を制御器４８に設定すると、第１段階として、低圧用の増圧シリンダ４１Ａが退入動作を行うように、駆動系４２が操作される。具体的には、増圧シリンダ４１Ａに対応する電磁弁４３Ａを逆方向に開とし、増圧シリンダ４１Ｂに対応する電磁弁４３Ｂを閉とした状態で、駆動系４２内の３台のサーボモータ駆動ポンプ４４が最大出力もしくはこれに近い出力で同時運転する。増圧シリンダ４１Ａの退入動作により、そのシリンダ４１Ａの出力側に水タンク３１内から水が吸い込まれる。そうすると、第２段階として、電磁弁４３Ａが逆方向から正方向へ切り替わり、増圧シリンダ４１Ａが進出動作を開始する。
【００５９】
増圧シリンダ４１Ａの進出動作開始当初は、入力側の油圧が低い。このため、２容量形のサーボモータ駆動ポンプ４４は、低圧大流量モードで運転し、増圧シリンダ４１Ａの入力側に大量の圧油を短時間で強制的に供給する。これにより、増圧シリンダ４１Ａの出力側からラインＢ、更にはヘッドストック２０Ａを通じて満水状態の試験管１０内へ、加圧水が大量に強制供給される。増圧シリンダ４１Ａの入力側への圧油の強制供給、これに伴う試験管１０内への加圧水の供給に伴い、増圧シリンダ４１Ａの出力側の水圧が上がり、増圧シリンダ４１Ａの入力側の油圧も上がる。これにより、２容量形のサーボモータ駆動ポンプ４４は、低圧大流量モードから高圧小流量モードへ移行し、油圧を高めながら増圧シリンダ４１Ａの入力側への圧油の供給を続ける。その結果、増圧シリンダ４１Ａの出力側から試験管１０内へ加圧水が圧力を高めながら供給される。
【００６０】
試験管１０内へ加圧水が供給されると、図３に示すように、その供給に伴って試験管１０内の圧力が上昇する。試験管１０の内圧は、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの出力側（ラインＢ）に設けられた水圧センサ４７によりモニターされている。その内圧が保持開始圧力よりも低く且つ設定保持圧力よりもΔＰ（固定値で、ここでは１ＭＰａ）だけ低い切り替え点圧力に到達すると、３台のサーボモータ駆動ポンプ４４のうちの従ポンプを停止し、主ポンプのみを運転し続ける。その主ポンプは高圧小流量モードＭ２（図２参照）で運転を続け、試験管１０の内圧を設定保持圧力まで高める。
【００６１】
試験管１０内が設定保持圧力に到達すると、その圧力を所定時間保持して試験を終える。その後は、ヘッドストック２０Ａ又はテールストック２０Ｂ、若しくはこれらの両方に設けられた減圧弁を開いて、管内を減圧する。減圧が終わると、試験管１０からテールストック２０Ｂを分離した後、その試験管１０を固定のテールストック２０Ａから分離し、傾斜させて、管内の水を全量下側のプール３２に排出する。その水の一部が次の試験に再使用されることは前述したとおりである。
【００６２】
試験圧力（保持圧力）が２１ＭＰａを超え７５ＭＰａ以下の場合は、試験圧力（保持圧力）及び保持時間を制御器４８に設定すると、第１段階として、低圧用の増圧シリンダ４１Ａ及び高圧用の増圧シリンダ４１Ｂが退入動作を行うように、駆動系４２が操作される。具体的には、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂに対応する電磁弁４３Ａ，４３Ｂを逆方向に開とした状態で、駆動系４２内の３台のサーボモータ駆動ポンプ４４が最大出力もしくはこれに近い出力で同時運転する。増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの退入動作により、それらのシリンダ４１Ａ，４１Ｂの出力側に水タンク３１内から水が吸い込まれる。そうすると、第２段階として、電磁弁４３Ａが逆方向から正方向へ切り替わり、電磁弁４３Ｂが逆方向の開状態から閉状態へ切り替わる。これにより、増圧シリンダ４１Ａのみが進出動作を開始する。
【００６３】
増圧シリンダ４１Ａの進出動作開始当初は、入力側の油圧が低い。このため、２容量形のサーボモータ駆動ポンプ４４は、低圧大流量モードで運転し、増圧シリンダ４１Ａの入力側に大量の圧油を短時間で強制的に供給する。これにより、増圧シリンダ４１Ａの出力側からラインＢ及びヘッドストック２０Ａを通じて満水状態の試験管１０内へ、加圧水が大量に強制供給される。増圧シリンダ４１Ａの入力側への圧油の強制供給、これに伴う試験管１０内への加圧水の供給に伴い、増圧シリンダ４１Ａの出力側の水圧が上がり、増圧シリンダ４１Ａの入力側の油圧も上がる。その結果、２容量形のサーボモータ駆動ポンプ４４は、低圧大流量モードから高圧小流量モードへ移行し、油圧を高めながら増圧シリンダ４１Ａの入力側への圧油の供給を続ける。これにより、増圧シリンダ４１Ａの出力側から試験管１０内へ加圧水が圧力を高めながら供給される。
【００６４】
試験管１０内へ加圧水が供給されると、試験管１０内の圧力が上昇する。試験管１０内の圧力は、増圧シリンダ４１Ａ，４１Ｂの出力側（ラインＢ）に設けられた水圧センサ４７によりモニターされている。その内圧が２１ＭＰａに達すると、第３段階として、電磁弁４３Ａが正方向の開状態から閉状態へ切り替わり、電磁弁４３Ｂが閉状態から正方向の開状態へ切り替わる。これにより、低圧用の増圧シリンダ４１Ａが進出動作を停止し、代わって高圧用の増圧シリンダ４１Ｂが進出動作を開始する。
【００６５】
高圧用の増圧シリンダ４１Ｂの増圧比は３．５７である。このため、サーボモータ駆動ポンプ４４の最大圧力が２１ＭＰａであっても、出力側の水圧を７５ＭＰａまで高めることができる。高圧用の増圧シリンダ４１Ｂに切り替わったとき、出力側の水圧は２１ＭＰａまで昇圧されているので、サーボモータ駆動ポンプ４４の実質的な負担は５．９（２１／３．５７）ＭＰａから、となる。このような低圧だと、サーボモータ駆動ポンプ４４は再び低圧大容量モードＭ１で運転する。このため、増圧シリンダ４１Ｂの入力側に再び大量の圧油が供給され始める。増圧シリンダ４１Ｂの増圧比は３．５７と高く、その分、出力側は低流量となるが、入力側が大流量であるので、高圧側の流量が補われ、増圧シリンダ４１Ａの出力側の流量より少なくなるものの、その差は小さい。したがって、増圧シリンダ４１Ｂの出力側からラインＢ及びヘッドストック２０Ａを通じて試験管１０内へ、加圧水が大量に強制供給され、試験管１０内が更に昇圧される。
【００６６】
増圧シリンダ４１Ｂの入力側への圧油の強制供給、これに伴う試験管１０内への加圧水の更なる供給に伴い、増圧シリンダ４１Ａの出力側の水圧が更に上がると、増圧シリンダ４１Ａの入力側の油圧も上がる。これにより、２容量形のサーボモータ駆動ポンプ４４は、低圧大流量モードから高圧小流量モードへ移行し、油圧を更に高めながら増圧シリンダ４１Ｂの入力側への圧油の供給を続ける。その結果、増圧シリンダ４１Ｂの出力側から試験管１０内へ加圧水が圧力を更に高めながら供給され、試験管１０内の水圧が更に高くなる。
【００６７】
試験管１０内の水圧が、保持開始圧力よりも低く且つ設定保持圧力よりもΔＰ（ここでは１ＭＰａ）だけ低い切り替え点圧力に到達すると、３台のサーボモータ駆動ポンプ４４のうちの従ポンプを停止し、主ポンプのみを運転し続ける。その主ポンプは高圧小流量モードＭ２で運転を続け、試験管１０の内圧を設定保持圧力まで高める。
【００６８】
試験管１０内が設定保持圧力に到達すると、その圧力を所定時間保持して試験を終える。その後は、ヘッドストック２０Ａ又はテールストック２０Ｂ、若しくはこれらの両方に設けられた減圧弁を開いて、管内を減圧する。減圧が終わると、試験管１０からテールストック２０Ｂを分離した後、その試験管１０を固定のテールストック２０Ａから分離し、傾斜させて、管内の水を全量下側のプール３２に排出する。その水の一部が次の試験に再使用されることは前述したとおりである。
【００６９】
このような水圧試験方法、特に試験管１０内の昇圧方法によると、制御器４８に保持圧力と保持時間を設定すれば、後は制御器４８が増圧シリンダ４１Ａ、２１Ｂの出力側の水圧にしたがって自動制御を行うので、設定操作が簡単である。このため、試験管１０のサイズ、肉厚が多岐に及ぶ場合も一つの試験装置で全てのサイズの試験管１０を試験することが可能となる。
【００７０】
多種類の試験管１０を一つの装置で試験する場合は、１本の試験管１０の試験に要する時間（サイクルタイム）を短くする必要があるが、本実施形態の水圧試験方法においては、これも可能である。すなわち、本実施形態の水圧試験方法においては、設定保持圧力の近傍まで複数台の油圧ユニットにより試験管１０内の昇圧を行うので、試験管１０内に大量の高圧水を短時間で供給することができる。しかも、それらの油圧ユニットが、低圧大流量モードＭ１と高圧小流量モードＭ２とを併有する２容量形のサーボモータ駆動ポンプ４４であるため、試験管１０のサイズ、肉厚が多岐に及び、２４インチ径を超えるような極端に大径で厚肉の試験管１０を含む場合も、何れの試験管１０内をも、昇圧初期の残留空気の圧縮による加圧の吸収を補って、設定保持圧力近傍まで可及的に短い時間で昇圧することができる。
【００７１】
加えて、設定保持圧力近傍から設定保持圧力までは、複数台のサーボモータ駆動ポンプ４４のうちの１台のみが高圧小流量モードＭ２で単独運転し、小流量により設定保持圧に収束させるので、オーバーシュートを発生させる危険がない。また、同期不良によるハンチングの問題も生じない。したがって、設定保持圧に収束させる精度が高い。
【００７２】
また、試験の全期間、及び試験外の全期間をとおして、必要量の圧油のみが増圧シリンダ４１の低圧側に供給され、リリースされる圧油が実質的に存在しないために、事実上、油圧ユニットにおける動力損失が発生しない。
【００７３】
かくして、本実施形態の水圧試験方法によると、小径の試験管１０から大径の試験管１０まで一つの水圧試験装置で試験を行うことができる。しかも、各試験では試験の所要時間が短縮され、単位時間あたりの試験本数が増加すると共に、油圧ユニットでの動力損失の発生が抑制される。これらのために試験に要するコストが大幅に低減する。
【００７４】
なお、高圧給水において複数台のサーボモータ駆動ポンプ４４が低圧大流量モードのままで出力側の水圧が切り替え点圧力に到達した場合は、高圧小流量モードへの切り替えは起こらない。また、その後の保持圧力までの単独運転でも、サーボモータ駆動ポンプ４４は低圧大流量モードのまま運転を続ける。
【実施例】
【００７５】
このような水圧試験方法により、外径が２０３ｍｍから２１インチまでの電縫鋼管を実際に試験した結果を説明する。電縫鋼管はＡＰＩ−Ｘ８０規格である。肉厚は、外径が２０３ｍｍの管を除き、各外径について５．０ｍｍ、１２．７ｍｍの２種類であり、外径が２０３ｍｍの管では１２．７ｍｍの１種類である。長さは、全ての管について１３７２ｃｍ（１３．７２ｍ）である。降伏応力ＹＳは、最小値である５５５ＭＰａと最大値である７０５ＭＰａとの間の５６２ＭＰａに設定し、これと鋼管仕様とから試験圧力Ｐを求めた。試験圧力Ｐの算出式は数式１のとおりである。【００７６】
【数１】
0005783656.tif 000002
【００７７】
各試験管の仕様、試験圧力Ｐ及びこれらから算出した必要水量を表１に示す。必要水量は、低圧給水水量と高圧給水水量の２種類を示し、高圧給水水量については、残留空気の圧縮を吸収するのに必要な水量、鋼管の膨張を吸収するのに必要な水量、２１ＭＰａ昇圧に必要な水量、２１ＭＰａから試験圧力へ昇圧するのに必要な水量、及びこれらの合計水量を示すと共に、合計水量のうち、低圧用の増圧シリンダが負担する水量、高圧用の増圧シリンダが負担する水量を示す。試験圧力が２１ＭＰａ以下のときは、２１ＭＰａ昇圧に必要な水量は試験圧力への昇圧に必要な水量であり、２１ＭＰａから試験圧力へ昇圧するのに必要な水量は０である。【００７８】
低圧用の増圧シリンダの最大容量は９５Ｌ、高圧用の増圧シリンダの最大容量は４０Ｌである。サーボモータ駆動ポンプとしては１５ｋＷのものを３台使用した。試験管内の残留空気量は、ここでは１．５％としているが、実際は大きくばらつくのを避け得ないことは前述したとおりである。したがって、ここで算出した必要水量は目安であり、実際の試験では増圧シリンダの出力側の水圧をモニターすることにより、このばらつきの影響を回避できることも前述したとおりである。【００７９】
【表１】
0005783656.tif 000003
【００８０】
１本の試験に要するサイクルタイムは例えば次のとおりである。試験管のローディング、アンローディングに６．０秒、試験管のセンタリングに１．０秒、テールヘッドの前進に４．０秒、非加圧給水に６．０〜９．５秒、エア抜きバルブの操作に０．５秒、試験圧力までの強制加圧給水に３．５〜１０秒、保持時間が１０秒、圧抜き時間に０．５秒、テールヘッド後退に３．０秒、試験管の排出に１．０秒、タイムラグが１．５〜３．０秒であり、サイクルタイムは３７．０〜４７．５秒の間に納まった。強制加圧給水時間がばらついているのは、試験圧力が異なるためであり、本実施形態の水圧試験方法では、この強制加圧給水時間の短縮が顕著である。また、従来の水圧試験方法では、そもそも、このような多種類の試験管を一つの装置で試験すること自体が不可能であった。【００８１】
なお、駆動系４２の主体をなすサーボモータ駆動ポンプ４４の台数は、２台以上であればよく、個々のポンプ４４の能力と要求される特性とにより適宜決められる。【００８２】
上述の水圧試験に合格した試験管は、次工程で管継手との接続のために管端にねじ切りが行われる。ねじ切りが完了した試験管は、一方又は両端に管継手を装着した状態で同様の水圧試験に供される。一方端のみに管継手を装着して水圧試験される場合は、試験管の端部内を密封するプラグと管継手の開放側を密封するプラグとが一体になった特殊プラグ内に高圧水を供給してねじ部の水漏れを試験する。そのため、管内全体を満水とする場合に比較して少量の高圧水で試験されるが、実施例と同様に高圧で試験されるため、やはり昇圧には時間を要する。従って、かかる管端の水圧試験においても実施例の水圧試験方法及び装置が極めて有効であり、試験時間の短縮効果が顕著である。【００８３】
上述の説明では、試験対象は電縫管であったが、本発明はシームレス管の水圧試験にも適用可能である。シームレス管の水圧試験の場合は試験圧力が例えば１６０ＭＰａと、電縫管に比べて高い。このため、増圧シリンダは３本、或いはそれ以上使用するのが望ましい。サーボモータ駆動ポンプは、１５ｋＷのものであれば８〜９台必要である。同様に、電縫管の水圧試験でも、増圧シリンダを３本以上使用することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  試験管
２０Ａ  ヘッドストックユニット
２０Ｂ  テールストック
２１  空気抜き弁
３０  低圧給水系
３１  水タンク
３２  プール
３３  水サンプ
３４  ポンプ
３５  開閉弁
４０  高圧給水系
４１  増圧シリンダ
４２  増圧シリンダ４１の駆動系
４３  切り替え機構（電磁弁）
４４  サーボモータ駆動ポンプ
４５  油サンプ
４７  水圧センサ
４８  制御系
【要約】
試験管のサイズが広範囲に及ぶ場合も、それぞれの試験管の水圧試験を精度よく、しかも効率的かつ経済的に実施する。
これを実現するために、試験管に対して並列接続され且つ増圧比が段階的に高くなった複数本の増圧シリンダ４１を使用する。複数本の増圧シリンダ４１の駆動源として、並列配置された複数台のサーボモータ駆動ポンプ５１を使用する。増圧シリンダ４１の出力側の水圧が試験圧力の近傍に到達するまでは、複数台のサーボモータ駆動ポンプ５１を同時運転する。その後は、複数のサーボモータ駆動ポンプ５１のうちの１台を除いて駆動を停止して、残り１台のサーボモータ駆動ポンプ５１により試験圧力まで昇圧する。昇圧の際には、複数本の増圧シリンダ４１を増圧比の低いものから高いものへ順番に使用する。【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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