(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管等の内部を管軸方向に移動する移動部により、前記移動部又はこれと連結された部材に配置された３個の渦電流発生検出部であって、交流磁界を埋設管又は水底管（以下「埋設管等」という）の内周面側から埋設管等に印加する交流磁界発生部と前記交流磁界発生部により印加された交流磁界により埋設管等に発生する渦電流を埋設管等の内周面側から検出する渦流センサとをそれぞれ含み、埋設管等の内周方向に沿うように且つ互いが１２０度だけ離れるように互いに等間隔で配置されている３個の渦電流発生検出部をして、所定ピッチでの移動及び停止を交互に繰り返させる移動停止ステップと、
前記３個の渦電流発生検出部、前記３個の渦電流発生検出部を埋設管等の周方向に回動させる回動部、及び前記３個の渦電流発生検出部を埋設管等の内周面側に付勢又は押圧するスプリングにより、前記移動部が停止しているとき、前記３個の各渦電流発生検出部をそれぞれ１２０度だけ周方向に回動させ、当該回動しているときの前記３個の各渦電流発生検出部を埋設管等の内周面側へ付勢又は押圧して、前記回動中の３個の各渦電流発生検出部と埋設管等の内周面側との間のギャップを常に一定に保持させる回動ステップと、
を含み、前記移動部が埋設管等の管軸方向に所定ピッチで移動して停止する度に、前記回動部が前記３個の各渦電流発生検出部を１２０度だけ回動させることにより、前記交流磁界発生部による埋設管等への交流磁界の印加とこれにより埋設管等に発生する渦電流の検出とが、埋設管等の前記停止位置及びその周辺における周方向の全体に渡って行われるようにしたことを特徴とする埋設管等の外面減肉測定方法。
【請求項２】
埋設管又は水底管（以下「埋設管等」という）の外周面側の傷又は腐食等による減肉を測定する埋設管等の外面減肉測定装置であって、
埋設管等の内部を管軸方向に移動する移動部であって所定ピッチでの移動と停止を交互に繰り返す移動部と、
前記移動部又はこれと連結された部材に配置された３個の渦電流発生検出部であって、交流磁界を埋設管等の内周面側から埋設管等に印加する交流磁界発生部と前記交流磁界発生部により印加された交流磁界により埋設管等に発生する渦電流を埋設管等の内周面側から検出する渦流センサとをそれぞれ含み、埋設管等の内周方向に沿うように且つ互いが１２０度だけ離れるように互いに等間隔で配置されている３個の渦電流発生検出部と、
前記移動部又はこれと連結された部材に配置され、前記移動部が停止しているとき前記３個の各渦電流発生検出部をそれぞれ１２０度だけ周方向に回動させる回動部と、
前記３個の各渦電流発生検出部が前記回動部により回動しているとき、当該回動中の前記３個の各渦電流発生検出部を埋設管等の内周面側へ付勢又は押圧して前記回動中の３個の各渦電流発生検出部と埋設管等の内周面側との間のギャップを常に一定に保持させるスプリングと、
を備え、前記移動部が埋設管等の管軸方向に所定ピッチで移動して停止する度に、前記回動部が前記３個の各渦電流発生検出部を１２０度だけ回動させることにより、前記交流磁界発生部による埋設管等への交流磁界の印加とこれにより埋設管等に発生する渦電流の検出とが、埋設管等の前記停止位置及びその周辺における周方向の全体に渡って行われるようにしたことを特徴とする埋設管等の外面減肉測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設管等の外周面側の傷又は腐食等による減肉を測定する埋設管等の外面減肉測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属製配管の腐食等による減肉や板厚（肉厚）を測定するための配管検査装置が提案されている。しかし、それらの多くは、配管の外側から超音波などを発振しその反射波などから配管の傷などの減肉や板厚を測定するものであり（例えば特許文献１参照）、地中に埋設された埋設管などへの適用は想定されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３６６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のように、特許文献１に示すような従来の金属製配管の腐食等による減肉や板厚（肉厚）を測定するための配管検査装置は、配管の外部から配管の外周面側の傷又は腐食等による減肉を測定することはできるが、配管の内部から配管の外周面側の傷又は腐食等による減肉を有効に測定することは困難であった。また、従来より、配管の内部から画像センサなどにより配管の内周面側の傷又は腐食等による減肉を測定する配管検査装置などが知られているが、このような画像センサなどを利用した従来の配管検査装置においては、配管の内部から配管の外周面側の傷又は腐食等による減肉を有効に測定することは困難であった。
【０００５】
ところで、一般に金属配管に関してはその外周面に腐食等による減肉部が発生し易いため、定期的に金属配管の保守のため配管の外周面の傷又は腐食等による減肉の状態を測定することが求められる。しかし、地中に埋設された埋設管又は海底や湖底に敷設された水底管（以下、これらを纏めて「埋設管等」という）に関しては、金属配管の外部からの測定作業、すなわち地中や水底での測定作業が実際上困難であることから、埋設管等の外周面側の傷又は腐食等による減肉を有効に且つ効率的に検査・測定することは極めて難しかった。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の問題点に着目して為されたものであって、埋設管等の外周面側の傷又は腐食等による減肉を有効に且つ効率的に検査・測定することができる、埋設管等の外面減肉測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のような課題を解決するための本発明による埋設管等の外面減肉測定方法は、埋設管等の内部を管軸方向に移動する移動部により、前記移動部又はこれと連結された部材に配置された３個の渦電流発生検出部であって、交流磁界を埋設管又は水底管（以下「埋設管等」という）の内周面側から埋設管等に印加する交流磁界発生部と前記交流磁界発生部により印加された交流磁界により埋設管等に発生する渦電流を埋設管等の内周面側から検出する渦流センサとをそれぞれ含み、埋設管等の内周方向に沿うように且つ互いが１２０度だけ離れるように互いに等間隔で配置されている３個の渦電流発生検出部をして、所定ピッチでの移動及び停止を交互に繰り返させる移動停止ステップと、前記３個の渦電流発生検出部、前記３個の渦電流発生検出部を埋設管等の周方向に回動させる回動部、及び前記３個の渦電流発生検出部を埋設管等の内周面側に付勢又は押圧するスプリングにより、前記移動部が停止しているとき、前記３個の各渦電流発生検出部をそれぞれ１２０度だけ周方向に回動させ、当該回動しているときの前記３個の各渦電流発生検出部を埋設管等の内周面側へ付勢又は押圧して、前記回動中の３個の各渦電流発生検出部と埋設管等の内周面側との間のギャップを常に一定に保持させる回動ステップと、を含み、前記移動部が埋設管等の管軸方向に所定ピッチで移動して停止する度に、前記回動部が前記３個の各渦電流発生検出部を１２０度だけ回動させることにより、前記交流磁界発生部による埋設管等への交流磁界の印加とこれにより埋設管等に発生する渦電流の検出とが、埋設管等の前記停止位置及びその周辺における周方向の全体に渡って行われるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明による埋設管等の外面減肉測定装置は、埋設管又は水底管（以下「埋設管等」という）の外周面側の傷又は腐食等による減肉を測定する埋設管等の外面減肉測定装置であって、埋設管等の内部を管軸方向に移動する移動部であって所定ピッチでの移動と停止を交互に繰り返す移動部と、前記移動部又はこれと連結された部材に配置された３個の渦電流発生検出部であって、交流磁界を埋設管等の内周面側から埋設管等に印加する交流磁界発生部と前記交流磁界発生部により印加された交流磁界により埋設管等に発生する渦電流を埋設管等の内周面側から検出する渦流センサとをそれぞれ含み、埋設管等の内周方向に沿うように且つ互いが１２０度だけ離れるように互いに等間隔で配置されている３個の渦電流発生検出部と、前記移動部又はこれと連結された部材に配置され、前記移動部が停止しているとき前記３個の各渦電流発生検出部をそれぞれ１２０度だけ周方向に回動させる回動部と、前記３個の各渦電流発生検出部が前記回動部により回動しているとき、当該回動中の前記３個の各渦電流発生検出部を埋設管等の内周面側へ付勢又は押圧して前記回動中の３個の各渦電流発生検出部と埋設管等の内周面側との間のギャップを常に一定に保持させるスプリングと、を備え、前記移動部が埋設管等の管軸方向に所定ピッチで移動して停止する度に、前記回動部が前記３個の各渦電流発生検出部を１２０度だけ回動させることにより、前記交流磁界発生部による埋設管等への交流磁界の印加とこれにより埋設管等に発生する渦電流の検出とが、埋設管等の前記停止位置及びその周辺における周方向の全体に渡って行われるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明による埋設管等の外面減肉測定装置においては、前記移動部又はこれと連結された部材に配置された交流磁界発生部及び渦流センサは、スプリングにより常に埋設管等の内周面側に付勢又は押圧されていてもよい。
【００１０】
また、本発明による埋設管等の外面減肉測定装置においては、前記移動部又はこれと連結された部材には、３個の各交流磁界発生部及び各渦流センサが、埋設管等の内周方向に沿って互いに等間隔で配置されており、前記回動部は、前記移動部が停止しているとき、前記各交流磁界発生部及び各渦流センサを１２０度だけ回動させるものであってもよい。
【００１１】
さらに、本発明による埋設管等の外面減肉測定装置においては、前記交流磁界発生部は、埋設管等の外周面側にも磁束が浸透するような周波数の交流磁界を、埋設管等の内周面側に印加するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、埋設管等の内部を管軸方向に移動する移動部又はこれと連結された部材に交流磁界発生部及び渦流センサを配置し、これらを埋設管等の内周面に沿うように周方向に回動させるようにしている。よって、本発明によれば、前記交流磁界発生部により交流磁界を埋設管等に印加して埋設管等の内周面及び内部に発生した渦電流を埋設管等の内周面側から渦流センサで検出し、この検出データを解析することにより、例えば地面を掘削して埋設管等の外周面側を露出させることなく、埋設管等の外周面側の傷又は腐食等による減肉部の有無及びその大きさなどを有効に且つ効率的に測定できるようになる。
【００１３】
また、本発明において、前記移動部は所定ピッチで移動と停止を自動的に繰り返すものとし、前記回動部は前記移動部が停止しているとき前記交流磁界発生部及び渦流センサを所定角度だけ回動させるものとしたときは、前記交流磁界の印加とこれによる渦電流の検出とを埋設管等の全体に渡って自動的且つ効率的に行えるようになる。
【００１４】
また、本発明において、前記移動部又はこれと連結された部材に配置された交流磁界発生部及び渦流センサを常時スプリングにより埋設管等の内周面側に押圧するようにしたときは、前記交流磁界発生部及び渦流センサと埋設管等の内周面（内壁面）との間のギャップを常に一定に保持することができ、その結果、渦流センサによる検出データ中の電磁ノイズを大幅に低減させることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記移動部又はこれと連結された部材に３個の各交流磁界発生部及び各渦流センサを埋設管等の周方向に沿って互いに等間隔で配置しておき、前記回動部により前記各交流磁界発生部及び各渦流センサを１２０度だけ（１２０度ずつ）回動させるようにしたときは、１２０度という短い距離での回動動作を行うだけで、埋設管等の管軸方向の各位置（前記移動部が管軸方向に移動しながら一時的な停止を繰り返す位置）における外周面側の周方向全体の減肉部の有無及びその大きさなどを効率的に測定することができる。
【００１６】
さらに、本発明においては、前記交流磁界発生部から交流磁界を埋設管等の内周面側に印加し、埋設管等の外周面側まで磁束を浸透させ、前記外周面側にも渦電流を誘導させるようにしたので、埋設管等の外周面側の減肉部の有無及びその大きさなどを有効に測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る埋設管の外周面側減肉測定装置の一実施形態としての磁気飽和型渦流探傷装置を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態の電気的構成を示す構成図である。
【図３】本実施形態中の励磁装置及び渦流センサの構成及び動作を説明するための概略図である。
【図４】本実施形態における走行部の構成（計３個の走行用車輪など）を説明するための図である。
【図５】（ａ）は本発明者の実験において測定対象として使用された鋼管を示す図、（ｂ）は所定ピッチで移動と停止を繰り返す走行部が停止したときその停止位置で励磁装置及び渦流センサを回動させたときの渦流センサの出力波形を示すグラフ、（ｃ）は前記（ｂ）の出力波形の振幅とそれに対応する埋設管の減肉率を示す表、（ｄ）は本実験において事前に用意した波形振幅と減肉率との相関を示す較正曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る埋設管の外周面側減肉測定装置の一実施形態としての磁気飽和型渦流探傷装置を示す全体構成図、図２は本実施形態の電気的構成を示す構成図である。
【００１９】
図１及び２において、１は本発明に係る埋設管の外周面側減肉測定装置の一実施形態としての磁気飽和型渦流探傷装置、２は励磁装置２ａ（図２参照）、渦流センサ２ｂ（図２参照）及びこれらを回動させる回動用モーター（回動部。図示省略）などを含む測定部、３は前記測定部２と直接に連結された走行部であって前記測定部２などを埋設管等の内部で管軸方向（図１の右方向）に走行させる走行部、３ａは前記走行部３の周囲に備えられた車輪（前側と後側とに計３個ずつの各車輪が埋設管の周方向に沿って互いに等間隔に配置されている）、４は前記走行部３と連結バー５を介して連結された電装ピグであって前記渦流センサ２ｂからの信号を解析する信号処理装置４ａ及び記憶装置４ｂなどを含む電装ピグ、６（図２参照）は前記走行部３を管軸方向に走行させる走行用モーターと前記測定部２中の励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを内周方向に回動させる回動用モーター（回動部）などを含む駆動装置である。なお、前記信号処理装置４ａ（図２参照）による信号の解析動作に関しては、例えば本出願人の先願に係る特願２０１４−０４７２２７の明細書などに記載されている。
【００２０】
前記走行部３は、モーターによる自走式で、前記測定部２及び電装ピグ４などを管軸方向にピッチ送りで走行させる走行用モーター及び走行用車輪３ａ（図１参照）などから構成されている。すなわち前記走行部３の外周側には、前記走行用車輪３ａが前側と後側とに計３個ずつ、埋設管１０の内周方向に沿って、互いに等間隔に（互いに１２０度離れるように）配置されている（後述する図４も参照）。前記各走行用車輪３ａは、スプリング等により常に埋設管の内周面１０ａの方向に付勢されている。前記走行部３は、例えば３ｍｍ、５ｍｍ又は１０ｍｍのいずれかユーザーが選択したピッチで、管軸方向の移動と停止を自動的に繰り返す。
【００２１】
前記測定部２は、電磁石などから成る励磁装置２ａ、渦流センサ２ｂ、及びこれらを埋設管の内周面に沿うように回動させる回動用モーター（回動部）などを含む。前記測定部２の外周側には、前記励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂが、それぞれ計３個ずつ、埋設管１０の内周方向に沿って、互いに等間隔に（互いに１２０度離れるように）配置されている。また前記各励磁装置２ａ及び各渦流センサ２ｂは、スプリング等により常に埋設管１０の内周面１０ａ方向に付勢又は押圧されている。
【００２２】
前記回動用モーター（回動部）は、前記の管軸方向への走行と停止を所定ピッチで繰り返す走行部３が停止しているとき、計３個の各励磁装置２ａ及び各渦流センサ２ｂを１２０度だけ内周方向に回動させる。この１２０度の回動により、前記の計３個ずつの各励磁装置２ａ及び各渦流センサ２ｂは、前記走行部３の各停止位置において、埋設管１０の内周面１０ａを、計３個の合計で３６０度、回動する。
【００２３】
また図３は前記各励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂの構成及び動作を説明するための概略図である。図３において、２１は前記励磁装置２ａを構成しており埋設管１０の内周面１０ａ側から例えば５〜４０Ｈｚの低周波数の交流磁界を印加するヨークコイル、２２は前記渦流センサ２ｂを構成するＵ字コアプローブである。前記ヨークコイル２１と前記Ｕ字コアプローブ２２の前記埋設管１０の内周面１０ａ側の端部は、常にスプリング等により前記埋設管１０の内周面１０ａ側に付勢・押圧されている。よって、前記ヨークコイル２１と前記Ｕ字コアプローブ２２の前記埋設管１０の内周面１０ａ側の端部は、前記埋設管１０の内周面１０ａに対して、常に、一定の間隔（前記ヨークコイル２１と前記Ｕ字コアプローブ２２の前記内周面１０ａ側端部の下面に配置された例えばプラスチック製カバーの板厚と一致する距離であって、例えば０．５〜１．０ｍｍの距離）を介して近接されている。
【００２４】
本実施形態では、埋設管１０の内周面１０ａ側に対して励磁装置２ａ（ヨークコイル２１）から例えば５〜４０Ｈｚの低周波数の交流磁界を印加した場合、埋設管１０中の前記交流磁界を印加した部分及びその周辺に傷又は腐食等による減肉部がないときは、図３（ａ）に示すように、前記交流磁界を印加した部分及びその周辺（内周面１０ａ側及び外周面１０ｂ側を含む）において磁束が均一に分布する。他方、埋設管１０中の前記交流磁界を印加した部分及びその周辺、特にその埋設管１０の外周面１０ｂ側の一部に傷又は腐食等による減肉部１０ｃが存在するときは、図３（ｂ）に示すように、前記交流磁界を印加した部分及びその周辺（内周面１０ａ側及び外周面１０ｂ側を含む）の中で前記減肉部１０ｃに対応する場所だけ磁束密度が増加する。よって、この磁束密度の変化を渦流センサ２ｂ（Ｕ字コアプローブ２２）で検出することにより、減肉部１０ｃの場所とその部分の肉厚（埋設管１０の板厚）を検出、測定できる。
【００２５】
また図４は本実施形態における走行部３の構成（走行部３に備えられた計３個の走行用車輪３ａなど）を説明するための図である。図４に示すように、前記走行部３の外周側には、計３個の走行用車輪３ａが互いに等間隔で（互いに１２０度ずつ離れるように）配置されている。そして、前記各車輪３ａはスプリング等により常時、埋設管１０の内周面１０ａ側に付勢・押圧されており、その状態でモーターにより回転する。これにより、前記走行部３が、埋設管１０内を管軸方向に安定的に走行し、前記測定部２及び電装ピグ４などが管軸方向にスムーズに移動する。
【００２６】
次に本発明者が本実施形態を使用して行った鋼管の減肉率を求める実験とその結果を図５を参照して説明する。図５において、（ａ）は本発明者の実験において測定対象として使用された鋼管を示す図、（ｂ）は所定ピッチでの移動と停止を繰り返す走行部３が停止したときその停止位置で励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを内周方向に回動させたときの渦流センサ２ｂからの出力波形を示すグラフ、（ｃ）は前記（ｂ）の出力波形の振幅とそれに対応する鋼管の減肉率を示す表、（ｄ）は本実験において事前に用意した前記鋼管の波形振幅と減肉率との相関を示す較正曲線を示すグラフである。
【００２７】
本実験において、本発明者は、本実施形態を使用して、走行部３及び測定分２などが管軸方向に所定ピッチで移動して停止する度に、励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを鋼管の内周面に沿うように回動させながら、図５（ａ）の鋼管の内周面側に対し励磁装置２ａから例えば５〜４０Ｈｚの低周波数の交流磁界（前記鋼管の内周面側から外周面側まで浸透し得る交流磁界）を印加し、それにより鋼管に誘起された渦電流を渦流センサ２ｂにより検出し、図５（ｂ）の波形出力を得た。そして、図５（ｂ）に示す出力波形の振幅から、図５（ｄ）の較正曲線を参照して、図５（ｃ）に示すような、鋼管の管軸方向における複数箇所（前記各停止位置）の周辺部分の減肉率を得た。
【００２８】
以上のように、本実施形態においては、埋設管１０の内部を管軸方向に移動する走行部３又はこれと連接された部材に励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを配置し、且つ前記励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを埋設管１０の内周面１０ａに沿うように周方向に回動させるようにした。そして、特に、本実施形態では、励磁装置２ａから例えば５〜４０Ｈｚの周波数の交流磁界を埋設管１０の内周面１０ａ側に印加するようにしたので、埋設管１０の外周面１０ｂ側まで磁束を浸透させ渦電流を誘導させるようにした（一般的な鋼管又は鋼板の場合、磁束の浸透深さは印加される交流磁界の周波数が５Ｈｚのとき１１．３８ｍｍで４０Ｈｚのとき４．０２ｍｍであるところ、鋼管の肉厚は大体４〜１１ｍｍ（多くは６ｍｍ前後）であるので、前記印加される交流磁界の周波数が５〜４０Ｈｚであれば鋼管の外周面側まで磁束を浸透させ渦電流を誘導させることができる）。よって、本実施形態によれば、励磁装置２ａにより交流磁界を印加して埋設管１０の内周面１０ａ及び内部に発生した渦電流を埋設管１０の内周面１０ａ側から渦流センサ２ｂで検出し、この検出データを解析することにより、例えば地面を掘削して埋設管等の外周面側を露出させることなく、埋設管１０の外周面１０ｂ側の傷又は腐食等による減肉を有効に且つ効率的に測定できるようになった。
【００２９】
また、本実施形態においては、前記走行部３に計３個の励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを埋設管１０内の周方向に沿うように互いに等間隔に（１２０度だけ離れるように）配置しておき、前記走行部３は所定ピッチ毎に移動と停止を自動的に繰り返すようにし、前記走行部３が停止する毎に、前記回動用モーター（回動部）が励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを１２０度ずつ回動させるようにした。よって、本実施形態によるときは、交流磁界の印加とこれにより発生する渦電流の検出を、埋設管１０の全体に渡って自動的且つ効率的に行えるようになる。
【００３０】
また、本実施形態においては、前記走行部３に配置された励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂを常時スプリングにより埋設管１０の内周面１０ａ側に付勢・押圧するようにしたので、励磁装置２ａ及び渦流センサ２ｂと埋設管１０の内周面（内壁面）１０ａとの間のギャップを常に一定に保持して検出データ中の電磁ノイズを低減させることができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態として述べたものに限定されるものではなく、様々な修正及び変更が可能である。例えば、前記実施形態においては、埋設管（例えば道路や河川を地中で横断する金属製配管）の内周面側から交流磁界を励磁して外周面側の傷その他の減肉部又は肉厚を検出・測定する装置（地面を掘削して埋設管等の外周面側を露出させることなく上記減肉部又は肉厚を測定する装置）について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば海底に敷設される海底管、湖底に敷設される湖底管などの水底管の内周面側から交流磁界を励磁して外周面側の傷その他の減肉部又は肉厚を検出・測定する装置（海底や湖底などの水底中に潜ることなく上記減肉部又は肉厚を測定する装置）にも適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３２】
１    磁気飽和型渦流探傷装置
２    測定部
２ａ  励磁装置
２ｂ  渦流センサ
３    走行部
３ａ  走行用車輪
４    電装ピグ
４ａ  信号処理装置
４ｂ  記憶装置
５    連結バー
１０  埋設管
１０ａ 内周面
１０ｂ 外周面
１０ｃ 減肉部
２１  ヨークコイル
２２  Ｕ字コアプローブ
【図１】
0006452558.tif 000002
【図２】
0006452558.tif 000003
【図３】
0006452558.tif 000004
【図４】
0006452558.tif 000005
【図５】
0006452558.tif 000006