(57)【要約】【課題】底板から流体が漏洩している場合に、その漏洩位置をＡＥを使用して検出可能な新規な方法を提供する。【解決手段】まず、貯留されている油３を抜き取るか、ガス放出管６から気体として放出し、油３の液面レベルを下げる。次に、ガス放出管６からの放出量を増加させることにより、タンク１内の内圧を下げていく。このとき、各ＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７ＣでＡＥを監視し、漏洩に伴うＡＥが検出されなくなった時点でガス放出管６からのガスの放出を停止する。次に、ガス放出管６から気体を入れる。すると、タンク１の内圧が再び増加し始め、所定の圧力に達した時点で、再び漏洩に伴うＡＥが発生を開始する。各ＡＥセンサでこのＡＥの発生の開始を監視し、そのＡＥの発生開始時刻の差から、漏洩の発生位置を特定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク底板から漏洩する流体の漏洩位置を検出する方法であって、タンクの複数の位置にＡＥセンサを設け、タンク内の圧力をこれらのＡＥセンサでＡＥが検出されないレベルまで低下させ、その後タンク内の圧力を再び増加させ、再発生したＡＥの先頭波を各ＡＥセンサで検知し、ＡＥの先頭波が各ＡＥセンサで検知された時刻と各ＡＥセンサの設置位置から、流体の漏洩位置を検出することを特徴とする漏洩位置検知方法。
【請求項２】
請求項１に記載の漏洩位置検知方法であって、タンク内の圧力を低下させるに先立って、ＡＥが検出されなくなるまでタンク内の圧力を低下させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで、内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておくことを特徴とする漏洩位置検知方法。
【請求項３】
タンク底板から漏洩する流体の漏洩位置を検出する方法であって、タンクの複数の位置にＡＥセンサを設け、タンク内の圧力をこれらのＡＥセンサでＡＥが検出されないレベルまで低下させ、さらにタンク内の圧力を低下させ、再発生したＡＥの先頭波を各ＡＥセンサで検知し、ＡＥの先頭波が各ＡＥセンサで検知された時刻と各ＡＥセンサの設置位置から、流体の漏洩位置を検出することを特徴とする漏洩位置検知方法。
【請求項４】
請求項３に記載の漏洩位置検知方法であって、タンク内の圧力を低下させるに先立って、ＡＥが再発生するまで圧力を低下させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで、内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておくことを特徴とする漏洩位置検知方法。
【請求項５】
タンク底板から漏洩する流体の漏洩位置を検出する方法であって、タンク底板の下面側に加圧された気体を送り込み、この加圧された気体がタンク底板の漏洩箇所を通ってタンク内に流入することによって発生するＡＥの先頭波を、タンクの複数の位置に設けられた各ＡＥセンサで検知し、ＡＥの先頭波が各ＡＥセンサで検知された時刻と各ＡＥセンサの設置位置から、流体の漏洩位置を検出することを特徴とする漏洩位置検知方法。
【請求項６】
請求項５に記載の漏洩位置検知方法であって、タンク底板の下面側に加圧された気体を送り込むに先立って、ＡＥが再発生するまで加圧された気体の圧力を上昇させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで、内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておくことを特徴とする漏洩位置検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油タンク、ＬＰＧタンク、ＬＮＧタンク等であって底板を有するものにおいて、底板において漏洩が発生している位置を検出する漏洩位置検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石油タンク、ＬＰＧタンク、ＬＮＧタンク等には、底板を有するものがあり、底板は通常、基礎の上に載置されている。このような形式のタンクにおいて、腐食等により底板に孔が開くと、そこからタンク内部の流体が基礎側に漏洩する。通常このような孔は小さく、漏洩する量は少ないが、長期にわたって放置されると土壌汚染等の発生の恐れがあるので、なるべく早期に漏洩を発見し、タンクの補修を行う必要がある。
【０００３】
このようなタンク底板からの流体の漏洩を検知する方法としてＡＥ（アコースティック・エミッション）を検出する方法が開発されている。これは、タンクに孔が開き、そこから流体が漏洩する際に音響放射が発生し、その音波がタンク外壁を伝搬することを利用したもので、タンク外壁の複数の場所にＡＥを検出可能なＡＥセンサを設置しておき、流体の漏洩に伴って発生するＡＥを検出することで、漏洩が発生していることを検知するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発明者等の実験結果によれば、このような手法により、直径が１０ｍ程度の円筒平底式のタンクにおいて、１ｍｍφ程度の孔が開いた場合にも、その漏洩を検知することができる。しかしながら、漏洩によって発生するＡＥは、連続波であるため、複数の位置にＡＥセンサを配置しても、漏洩の発生している位置を特定できないという問題がある。
【０００５】
もともと、ＡＥによる非破壊検査技術は、機械的欠陥や腐食の発生位置を検出する目的で開発されたものである。図２に、腐食によって発生するＡＥの波形を３箇所の異なる位置に設置したＡＥセンサで検知した例を示す。このように、機械的欠陥や腐食によって発生するＡＥは、ある程度の時間間隔を持って発生するパルス状のものであるので、異なる位置でこのパルスの発生した時刻を検出すれば、各位置でのパルス検出時刻の時間差と、ＡＥの伝達速度から、機械的欠陥や腐食の発生位置を演算することができる。
【０００６】
これに対し、流体の漏洩によって発生するＡＥは、図３に示されるようなものとなる。図３は、流体の漏洩により発生するＡＥの波形を３箇所の異なる位置に設置したＡＥセンサで検知した例を示す図である。このように、連続した波形であると、各箇所で測定された波形のどの点がお互いに対応するのかを判別することができず、従って、ＡＥの検出時間差を基にした漏洩位置の判定ができない。
【０００７】
図４に直径５ｍｍの孔からの漏洩があった場合に、検出された漏洩位置をプロットしたものを示す。図で円はタンク底板を示し、×印で示された位置が実際の孔の位置を示す。これに対し、検出された漏洩位置を点でプロットして示しているが、プロットされた点はタンク底板の広い範囲にわたってばらついており、かつ、真の漏洩位置との関係が見られない（なお、縦軸と横軸の単位はｍである）。
【０００８】
このように、漏洩の発生が検知できても漏洩位置の判定ができないと、タンクの補修を行う際に、目視により漏洩位置を発見する必要がある。ところが、タンクの大きさは直径が１０〜８０ｍにも及び、その底板に発生した直径が数ｍｍ以下の孔を目視で発見するためには多大の労力と時間を要することになる。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、底板を有するタンクにおいて、底板から流体が漏洩している場合に、その漏洩位置をＡＥを使用して検出可能な新規な方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、タンク底板から漏洩する流体の漏洩位置を検出する方法であって、タンクの複数の位置にＡＥセンサを設け、タンク内の圧力をこれらのＡＥセンサでＡＥが検出されないレベルまで低下させ、その後タンク内の圧力を再び増加させ、再発生したＡＥの先頭波を各ＡＥセンサで検知し、ＡＥの先頭波が各ＡＥセンサで検知された時刻と各ＡＥセンサの設置位置から、流体の漏洩位置を検出することを特徴とする漏洩位置検知方法（請求項１）である。
【００１１】
本手段においては、タンクの複数の位置にＡＥセンサを設置し、タンク内の圧力を、これらのＡＥセンサでＡＥが検出されなくなるまで低下させる。そして、この状態から、圧力を再び上昇させると、これらのセンサでＡＥが再び検出されるようになる。この検出されるＡＥの先頭の波形（先頭波と称している）の時刻は、再発生したＡＥが各ＡＥセンサに始めて到達した時刻に相当する。よって、これらのＡＥセンサが先頭波を検出した時刻の時間差と、各ＡＥセンサの位置が分かれば、タンクの外壁を伝搬するＡＥの速度は予め測定できるので、流体の漏洩位置を検出することができる。
【００１２】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、タンク内の圧力を低下させるに先立って、ＡＥが検出されなくなるまでタンク内の圧力を低下させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで、内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておくことを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１３】
タンク内に液体が貯留されている場合、その液面レベルが高いと、ＡＥが検出されなくなるまでタンク内の圧力を低下させた場合に、タンク内が高い負圧になる場合がある。通常、タンクは正圧がかかるものとして設計されているので、高い負圧がかかると、タンクの構造に変形や機械的破損等の構造的な変化を生じることがある。
【００１４】
そこで、このような場合に、本手段においては、タンク内の圧力を低下させるに先立って内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておく。すると、同じタンク内圧力でも、液体のヘッド差分だけ底板にかかる圧力が低下するので、あまりタンク内の圧力を低下させなくても、ＡＥが検出されないような状態にすることができる。
【００１５】
液体の液面レベルは、ＡＥが検出されなくなるまでタンク内の圧力を低下させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで下げておけばよい。
【００１６】
前記課題を解決するための第３の手段は、タンク底板から漏洩する流体の漏洩位置を検出する方法であって、タンクの複数の位置にＡＥセンサを設け、タンク内の圧力をこれらのＡＥセンサでＡＥが検出されないレベルまで低下させ、さらにタンク内の圧力を低下させ、再発生したＡＥの先頭波を各ＡＥセンサで検知し、ＡＥの先頭波が各ＡＥセンサで検知された時刻と各ＡＥセンサの設置位置から、流体の漏洩位置を検出することを特徴とする漏洩位置検知方法（請求項３）である。
【００１７】
前記第１の手段においては、タンク内の圧力をＡＥセンサでＡＥが検出されないレベルまで低下させた後、再び圧力を上昇させて、漏洩に伴って発生するＡＥの先頭波を検出していた。本手段においては、これと逆に、タンク内の圧力をＡＥセンサでＡＥが検出されないレベルまで低下させた後、さらに圧力を低下させ、漏洩箇所からの外気の吸い込みに伴って発生するＡＥの先頭波を検出して処理している。位置の特定方法は、前記第１の手段と同じである。
【００１８】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、タンク内の圧力を低下させるに先立って、ＡＥが再発生するまで圧力を低下させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで、内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておくことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１９】
本手段の技術的思想は、前記第２の手段と同じである。ただし、本手段においては、圧力の最低値が、ＡＥが再発生するときとなるので、このときにタンクの構造に変化を与えない程度まで液体の液面レベルを下げておくことにしている。
【００２０】
前記課題を解決するための第５の手段は、タンク底板から漏洩する流体の漏洩位置を検出する方法であって、タンク底板の下面側に加圧された気体を送り込み、この加圧された気体がタンク底板の漏洩箇所を通ってタンク内に流入することによって発生するＡＥの先頭波を、タンクの複数の位置に設けられた各ＡＥセンサで検知し、ＡＥの先頭波が各ＡＥセンサで検知された時刻と各ＡＥセンサの設置位置から、流体の漏洩位置を検出することを特徴とする漏洩位置検知方法（請求項５）である。
【００２１】
本手段においては、まず、タンク底板の下面側に加圧された気体を送り込む。すると、タンク底板下面側の圧力が上昇するに従って、タンク内の流体の漏洩量が小さくなり、ついには漏洩が無くなる。この時点で一端ＡＥが検出されなくなる。さらに圧力が上昇すると、今度は、送り込まれた気体がタンク内に流入し始め、このときにＡＥが発生する。本手段においてはこのＡＥの先頭波を検出して、前記第１の手段と同様な方法で流体の漏洩位置を検出している。
【００２２】
本手段は、浮動屋根式のタンクについて特に有効である。その理由は、前記第１の手段から第４の手段は、浮動屋根式のタンクに適用することが困難であるからである。もちろん、本手段を固定屋根式のタンクに適用することができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第５の手段であって、タンク底板の下面側に加圧された気体を送り込むに先立って、ＡＥが再発生するまで加圧された気体の圧力を上昇させた場合に、タンクの構造に変化を与えない程度まで、内部に貯留されている液体の液面レベルを低下させておくことを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２４】
前記第５の手段においても、液体が貯留されている場合は、その液面レベルを予め下げておくと、送り込む気体の圧力を小さくすることができ、タンクに与える影響を少なくすることができるので好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の例である漏洩位置検知方法を適用する設備の概要を示す図であり、固定屋根式の油タンクを示すものである。（ｂ）は平面図、（ａ）はＡ−Ａ断面図を示す。
【００２６】
タンク１は基礎２の上に設けられており、中にはＬＧＰ３が貯留されている。そして、タンク１の底板４には、孔５が開いており、そこから漏洩が発生しているとする。なお、タンク１は、鋼製の円筒型タンクである。
【００２７】
この漏洩箇所を検出するために、まず、タンク１の周囲の３箇所にＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを設ける。取り付け位置の高さは同じとし、この高さの水平面に（ｘ、ｙ）座標をとったとき、各センサの位置を（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）とする。
【００２８】
これら各ＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７ＣでＡＥを検出し、もし漏洩に伴うＡＥが検出された場合には、その漏洩位置を特定する作業を行う。まず、貯留されている油３を抜き取るか、ガス放出管６から気体として放出し、油３の液面レベルを下げる。次に、ガス放出管６からの放出量を増加させることにより、タンク１内の内圧を下げていく。
【００２９】
このとき、各ＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７ＣでＡＥを監視し、漏洩に伴うＡＥが検出されなくなった時点でガス放出管６からのガスの放出を停止する。そして、ガス放出管６から逆に気体を吹き込んでタンク１内を加圧する。タンク１の内圧が再び増加し始め、所定の圧力に達した時点で、再び漏洩に伴うＡＥが発生を開始する。各ＡＥセンサでこのＡＥの発生の開始を監視し、そのＡＥの発生開始時刻、すなわちＡＥの先頭波の到達時刻を測定する。
【００３０】
各ＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃで観測されたＡＥの先頭波の到達時刻をそれぞれｔＡ、ｔＢ、ｔＣとし、タンク１の底面及び側壁中での音速をＶとすると、漏洩点（ｘ，ｙ）は、
【００３１】
【数１】
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【００３２】
を共に満足する点となる。Ｖは予め測定可能であるので、（１）、（２）を連立方程式として解くことにより、漏洩点の座標（ｘ，ｙ）を定めることができる。
【００３３】
通常、タンク１は、内圧が正となるような前提の下で設計されているので、所定以上の負圧をかけると、凹みや破壊等が発生する恐れがある。よって、これらの検査を行うに際しては、タンク１の内圧を監視し、内圧が所定以上の負圧にならないようにする必要がある。もし、所定以上の負圧になったとき、まだ、漏洩が続いているような場合には、更に油３の液面レベルを下げて、この負圧より高い圧力で漏洩が止まるようにして測定を行う。
【００３４】
また、タンク１の内圧を下げて漏洩が止まった場合、さらに圧力を下げ続けると、今度は漏洩箇所から外気がタンク１内に流入し、その流入に伴ってＡＥが発生する。この場合も、ＡＥは一端観測されなくなり、再び観測され始めるようになる。よって、前述したのと同様、先頭波が観測される時刻を測定することにより、漏洩位置を特定することができる。このような場合も、タンク１の内圧を監視し、内圧がタンクの構造に影響を与えない程度に留まるように、油３の液面レベルを下げる必要がある。
【００３５】
以上述べたような方法の他に、タンク１の底板４の下方、即ち底板４と基礎２の間に加圧された気体を送り込み、そのときのＡＥを測定することによって漏洩の発生箇所を特定することもできる。
【００３６】
通常、底板４と基礎２の間には隙間があるので、測定に先立ってまずこの隙間をシールする。そして、シールを一部取り除き、そこから窒素等、タンク１内に入っても危険な状態を発生しないような気体を加圧して送り込む。
【００３７】
すると、タンクの底板４の下側の圧力が上昇するので、漏洩が止まるか少なくなり、その時点でＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃで漏洩に伴うＡＥが検出されなくなる。そして、さらにタンクの底板４の下側の圧力が上昇すると、加圧された気体が漏洩箇所を通してタンク１内に流入し始め、それによるＡＥが発生する。よって、このＡＥの先頭波が各ＡＥセンサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃで検出された時刻を特定することにより、前述したのと同じ手法により漏洩箇所を特定することができる。
【００３８】
この方法は、タンクが固定屋根式でなく、移動屋根式の場合も使用することができる。すなわち、移動屋根式のタンクの場合は、タンク内の圧力は屋根の重さで決定されてしまうので、内圧を変えることができず、前記第１の手段から第４の手段の方法は使用することができない。しかし、加圧された空気を底板の下から送り込む方法は、有効に使用することができる。
【００３９】
以上、各実施の形態を述べたが、いずれの方法も、漏洩によって連続しているＡＥの発生を一端止め、再び発生したＡＥの先頭波の到達時刻を複数の位置で測定し、それから漏洩位置を検出することで共通している。
【００４０】
なお、図１に示すタンクにおいては、液体である油が貯留されているが、本発明は、気体のみが収容されているタンク、ＬＰＧのように液体とそれが気化した蒸気が貯蔵されているタンクにも使用することができる。また、石油等の液体が貯留されているタンクにおいても、ガス放出管６の代わりに、大気解放管等の管を使用し、そこから吸気することによってタンクの内圧を下げることにより使用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、底板を有するタンクにおいて、底板から流体が漏洩している場合に、その漏洩位置をＡＥを使用して検出可能な新規な方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例である漏洩位置検知方法を適用する設備の概要を示す図である。
【図２】腐食によって発生するＡＥの波形を３箇所の異なる位置に設置したＡＥセンサで検知した例を示す図である。
【図３】流体の漏洩により発生するＡＥの波形を３箇所の異なる位置に設置したＡＥセンサで検知した例を示す図である。
【図４】直径５ｍｍの孔からの漏洩があった場合に、検出された漏洩位置をプロットしたものを示す図である。
【符号の説明】
１…タンク
２…基礎
３…油
４…底板
５…孔
６…ガス放出管
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ…ＡＥセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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