(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の管と該複数の管の管寄せとからなる管構造物の管内を点検するための探索センサーをセンタに接続した信号ケーブルを備えた管の検査システムであって、
前記管寄せに設置される点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物の連絡管に設けられた、信号ケーブルを内部に挿脱可能な誘導ノズルと、
該誘導ノズルの先端を管寄せ内から被検管穴に結合させ、前記点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物の連絡管に固定され、誘導ノズルを上下・左右・前後に移動する機構とノズル先端部を自在に屈曲する機構と回動する機構を備えた案内装置と、
前記誘導ノズルの管寄せ側とは反対側の端部に接続した中空のフレキシブルチューブと、
前記誘導ノズルと中空のフレキシブルチューブ内部に挿脱自在に配置される表面に摩擦抵抗の小さいラック形状の屈曲自在な皮膜で覆われた信号ケーブルと、
該信号ケーブルの先端に取り付けられた探索センサーと、
前記信号ケーブルを管内に搬送あるいは搬出する前記信号ケーブル皮膜表面のラック形状部に噛み合うピニオンを備えた皮膜ケーブル送り装置と、
前記探索センサーからの信号を受けて検査する検査装置と、
該検査装置からの信号を検査結果として演算処理するデータ処理装置と、
前記データ処理装置によって演算処理された検査データを表示する表示装置と、
記録する記録装置と
から構成されることを特徴とする管の検査システム。
【請求項２】
案内装置によって管寄せ内に案内される誘導ノズルは先端部が自在に屈曲し、被検管穴に磁力結合する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の管の検査システム。
【請求項３】
案内装置によって管寄せ内に案内される誘導ノズルは管寄せの軸芯に保持され先端部が自在に屈曲し被検管穴に磁力結合する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の管の検査システム。
【請求項４】
複数の管と該複数の管の管寄せとからなる管構造物の管内を探索センサー先端に備えた信号ケーブルで点検する管の検査方法であって、
前記管寄せに設置される点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物の連絡管から前記点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物内部に設けられた、信号ケーブルを内部に挿脱自在にした誘導ノズルを上下、左右、前後及び／又は回転させて誘導ノズル先端部を自在に屈曲させて誘導ノズルの先端を被検管穴に結合させ、前記誘導ノズル内の信号ケーブルを、該信号ケーブル表面を覆う皮膜のラック形状部に噛み合うピニオンを備えた信号ケーブル送り装置で管内に挿脱自在にして、信号ケーブル先端の探索センサーで被検管内を検査することを特徴とする管の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばボイラに使われている熱交換器管の肉厚測定や探傷検査を
管の内側から実施するのに好適な管の非破壊検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラの熱交換器管は長時間使用することによって腐食減肉や割れが発生することがあるので定期的に肉厚測定や探傷検査を行い、健全性を確認する必要があるが、熱交換器管は狭隘かつ複雑に配置されているので、熱交換器管の外側からこれらの非破壊検査することは困難である。そこで従来は図７に示すように構成されたシステムを用いて、熱交換器管の内側から超音波検査が行われている。
【０００３】
図７に示す従来の超音波検査システムの全体概略構成図を示すが、超音波検査システムは多数の受圧具１０１を具備し、一端が超音波センサー１０２、他端が超音波検査装置１０３と接続され、相互間の信号伝達を行う信号ケーブル１０４、この信号ケーブ１０４を熱交換器管１の内部に送り込んだり、あるいは送り出したりするケーブル送り装置１０５、ケーブル送り装置１０５と連結され、信号ケーブル１０４を巻き取りあるいは巻き戻しするケーブル巻き取り装置１０６、信号ケーブル１０４に取り付けている受圧具１０１に水圧を加えるために用いる水槽１０７の水を加圧するポンプ１０８、ポンプ１０８で発生する加圧水の流れ方向を換える切換弁１０９、そして、これらのケーブル送り装置１０５、ケーブル巻き取り装置１０６、ポンプ１０８および切換弁１０９をコントロールする制御装置１１０によって構成されている。
【０００４】
このシステムを用いて熱交換器管１の内側から超音波検査を行う場合は、先ず、上側管寄せ２の近くで熱交換器管１を切断し、ホース１１１ａを介してケーブル送り装置１０５と接続する。次に、下側管寄せ３の近くで熱交換器管１を切断し、ホース１１１ｂを介して熱交換器管１と切換弁１０９とを接続する。そして、ポンプ１０８を起動し、加圧水がケーブル巻き取り装置１０６に向かって流れるように切換弁１０９を切り換える。なお、熱交換器管の管寄せ２、３には隣接する熱交換器からの連絡管４３が接続している。
【０００５】
その後、信号ケーブル１０４をケーブル巻き取り装置１０６で巻き戻しながらケーブル送り装置１０５で熱交換器管１の内部へ送り込み先端に取り付けた超音波センサー１０２で熱交換器管１の超音波検査を内側から行っている。ここで、図８に熱交換器管１の内部を示すが、図８に示すような曲管部において熱交換器管１の内面と信号ケーブル１０４の間に大きな摩擦力が生じ、信号ケーブル１０４が座屈するので信号ケーブル１０４に多数の受圧具１０１を等間隔で設け、この受圧具１０１にポンプ１０８よって発生させた加圧水の圧力を与えることによって信号ケーブル１０４の搬力を補強している。
【０００６】
また、熱交換器管１の超音波検査が終わると切換弁１０９を切り替えて加圧水の流れ方向を反転させた後、信号ケーブル１０４をケーブル送り装置装置１０５で熱交換器管１の内部から送り出しながらケーブル巻き取り装置１０６で巻き取り一連の超音波検査を終了するものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示す従来の超音波検査システムでは超音波センサー１０２を熱交換器管１の内部に送り込むために熱交換器管１を切断する必要があり、その復旧を含め多大な工期と経費がかかっていた。また、信号ケーブル１０４の搬送に加圧水を必要とするため、システム全体が耐圧かつ大掛かりな構造になっていた。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、熱交換器管を切断することなく、また、加圧水を用いないで、熱交換器管の内側からの非破壊検査が簡易にできる検査システムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
すなわち、ボイラ鋼管、各種熱交換器の伝熱管等の複数の管と該複数の管の管寄せとからなる管構造物の肉厚測定や探傷検査をその管の内側から行う管の非破壊検査システムであって、前記管構造物の管内を点検するための探索センサーをセンタに接続した信号ケーブルを備えた管の検査システムに関するものであり、複数の管と該複数の管の管寄せとからなる管構造物の管内を点検するための探索センサーをセンタに接続した信号ケーブルを備えた管の検査システムであって、前記管寄せに設置される点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物の連絡管に設けられた、信号ケーブルを内部に挿脱可能な誘導ノズルと、該誘導ノズルの先端を管寄せ内から被検管穴に結合させ、前記点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物の連絡管に固定され、誘導ノズルを上下・左右・前後に移動する機構とノズル先端部を自在に屈曲する機構と回動する機構を備えた案内装置と、前記誘導ノズルの管寄せ側とは反対側の端部に接続した中空のフレキシブルチューブと、前記誘導ノズルと中空のフレキシブルチューブ内部に挿脱自在に配置される表面に摩擦抵抗の小さいラック形状の屈曲自在な皮膜で覆われた信号ケーブルと、該信号ケーブルの先端に取り付けられた探索センサーと、前記信号ケーブルを管内に搬送あるいは搬出する前記信号ケーブル皮膜表面のラック形状部に噛み合うピニオンを備えた皮膜ケーブル送り装置と、前記探索センサーからの信号を受けて検査する検査装置と、該検査装置からの信号を検査結果として演算処理するデータ処理装置と、前記データ処理装置によって演算処理された検査データを表示する表示装置と、記録する記録装置とから構成される管の検査システムである。
【００１０】
上記管の検査システムでの案内装置によって管寄せ内に案内される誘導ノズルは先端部が自在に屈曲し、被検管穴に磁力結合する機構を備えたものを使用できる。
【００１１】
前記案内装置によって管寄せ内に案内される誘導ノズルは管寄せの軸芯に保持され先端部が自在に屈曲し被検管穴に磁力結合する機構を備えてもよい。
【００１２】
また、本発明には、複数の管と該複数の管の管寄せとからなる管構造物の管内を探索センサー先端に備えた信号ケーブルで点検する管の検査方法であって、前記管寄せに設置される点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物の連絡管から前記点検用管台または該点検用管台に隣接する管構造物内部に設けられた、信号ケーブルを内部に挿脱自在にした誘導ノズルを上下、左右、前後及び／又は回転させて誘導ノズル先端部を自在に屈曲させて誘導ノズルの先端を被検管穴に結合させ、前記誘導ノズル内の信号ケーブルを、該信号ケーブル表面を覆う皮膜のラック形状部に噛み合うピニオンを備えた信号ケーブル送り装置で管内に挿脱自在にして、信号ケーブル先端の探索センサーで被検管内を検査する管の検査方法も含まれる。
【００１３】
上記のように、信号ケーブルの先端に付けた超音波センサーなどの探索センサーは、案内装置の誘導ノズルを介し管寄せ内から熱交換器管の中に送り込まれるため、超音波検査等の非破壊検査のための熱交換器管の切断が不要になる。また、信号ケーブルは外側を摩擦抵抗が小さいネジ形状をした屈曲自在な皮膜で覆われているので、送り装置で信号ケーブルを熱交換器管の中に確実に送り込めるため加圧水が不要になる。
探索センサーは、超音波センサーに限らず、磁気センサーなどのその他の非破壊検査用のセンサーが用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の熱交換器管の超音波による検査を例にした検査システムについて、図１〜図４により説明する。なお、本実施の形態に係わる超音波検査システムは熱交換器管の管寄せ上部に点検用管台がある場合に適用されるものである。
【００１５】
図１〜図４に示す本実施の形態に係わる超音波検査システムは、熱交換器管１の上管寄せ２（図１には一部管壁を取り除いた上管寄せ２を示す）の上部に設置されている点検用管台４ａまたは隣接する熱交換器との連絡管４３に固定され、誘導ノズル６ａの先端を上管寄せ２の内側から熱交換器管１の穴に結合させる案内装置５ａ、外側が摩擦抵抗の小さいネジ形状をした屈曲自在な皮膜７（図４）で覆われ、一端が超音波センサー８に、他端が超音波検査装置９にそれぞれ接続され、相互間の信号の伝達を行う信号ケーブル１０、誘導ノズル６ａの終端と中空のフレキシブルチューブ１１を介して接続され、信号ケーブル１０を熱交換器管１内に搬入あるいは熱交換器管１内から搬出するケーブル送り装置１２、超音波検査装置９からの信号を検査結果として演算処理するデータ処理装置１３、データ処理装置によって演算処理された検査データを表示する表示装置１４と記録する記録装置１５とを備えている。
【００１６】
ケーブル送り装置１２の内部には信号ケーブル１０の表面のラック形状の凹凸表面を有する皮膜７と一対ずつ噛み合い、２組からなるピニオン２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ（図３）とピニオン２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを駆動する図示しないモーターと皮膜７の凹凸面と噛み合う一対のピニオンからなる計測機構３０が設けられている。
【００１７】
上記構成からなる超音波検査システムにおいて、熱交換器管１の超音波検査を行う場合、まず、ボイラの給水設備を利用して熱交換器管１の内部に水を満たす。そして、上管寄せ２に設けられている点検用管台４ａまたは連絡管４３に案内装置５ａを図示しないボルトで固定し、誘導ノズル６ａの先端を上管寄せ２の内側から熱交換器管１の穴に結合させる。その後、誘導ノズル６ａの終端と送り装置１２とを中空のフレキシブルチューブ１１で接続し、信号ケーブル１０の皮膜７と噛み合っている送り装置１２のピニオン２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを図示しないモーターで回転させ、一端を超音波センサー８と他端を超音波検査装置９と接続した信号ケーブル１０を、交換器管１の中に確実に搬送する。
【００１８】
この搬送過程において超音波センサー８と超音波検査装置９との間で信号の授受が行われ、得られた信号をデータ処理装置１３で演算処理し、検査結果として表示装置１４に表示するとともに、記録装置１５に記録する。
【００１９】
以上のようにして熱交換器管１が下管寄せ３近くまで超音波検査できれば送り装置１２のピニオン２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを反転させ、信号ケーブル１０をもとの位置まで搬出し、一連の超音波検査を終了する。
【００２０】
上記案内装置５ａの一部破断面を示す側面図である図２（ａ）、図２（ｂ）（図２（ａ）と図２（ｂ）は９０度見る角度を変えた側面図）に示すように、熱交換器管１の前後方向へ自在に屈曲する関節部１６、熱交換器管１の左右方向へ自在に屈曲する関節部１７、熱交換器管１の穴に磁力結合する電磁石１８を備えた誘導ノズル６ａと、誘導ノズル６ａの関節部１６をワイヤー２４ａ、２４ｂを介して自在に屈曲させるエァーシリンダー１９ａ、１９ｂ、関節部１７をワイヤー２５ａ、２５ｂを介して自在に屈曲させるエァーシリンダー２０ａ、２０ｂ、誘導ノズル６ａを上下方向へ移動させる上下移動機構２１、誘導ノズル６ａを前後方向へ移動させる前後移動機構２２、誘導ノズル６ａを左右方向へ移動させる左右移動機構２３とを備えており、誘導ノズル６ａの先端を上管寄せ２の内から熱交換器管１の穴に結合させるときには、誘導ノズル６ａの内部に図示しないファイバースコープあるいはＣＣＤカメラを挿入し、これで観察しながら関節部１６をエァーシリンダー１９ａ、１９ｂで屈曲しながら関節部１７をエァーシリンダー２０ａ、２０ｂで屈曲するとともに、前後移動機構２２のハンドル２６、左右移動機構２３のハンドル２７および上下移動機構２１のハンドル２８を操作し、誘導ノズル６ａの先端を熱交換器管１の穴に合わせてから電磁石１８を作動させ、誘導ノズル６ａの先端を上管寄せ２の内側から熱交換器管１の穴に固定する。
【００２１】
上記送り装置１２は、図３に示すように皮膜７に噛み合うピニオン２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄと信号ケーブル１０の送り量を計測する計測機構３０を備えており、信号ケーブル１０を熱交換器管１の任意の位置に搬送する場合は計測機構３０で送り量を計測しながら皮膜７のラック形状部に噛み合ったラック７ａを図示しないモーターで回動する。
ここで、図４に示すように信号ケーブル１０は外側を摩擦抵抗の小さい屈曲自在の皮膜７で覆われ、かつ、最先端には案内子３１を備えているので、たとえ熱交換器管１に曲管部があっても座屈することなく信号ケーブル１０を熱交換器管１の中に確実に搬送することができる。
【００２２】
連絡管４３から超音波検査をする場合には、例えば管１の長さ方向に３列に並列配置された３つの管１を連続して検査する。このとき連絡管４３近傍の管１が、連絡管４３からの流体流入のため、その熱交換器パネルで最も損傷が起こりやすい部分であり、そのように、その近傍の２〜３列の管１を検査して異常がなければ、熱交換器パネル全体に異常なしと判断でき、また、異常があればその周辺の管１をさらに検査する。
【００２３】
次に、本発明の他の実施の形態に係わる熱交換器管１の超音波検査システムについて、図５、図６により説明する。図５は超音波検査システム全体の概略図を示し、図６にはその要部断面の上面図（図６（ａ））と側面図（図６（ｂ））を示す。なお、本実施の形態に係わる超音波検査システムは管寄せ２の側部に点検用管台４ｂまたは連絡管４３がある場合に適用されるものである。
【００２４】
図５、図６に示す本実施の形態に係わる熱交換器管１の超音波検査システムは、上管寄せ２の側部に設置されている点検用管台４ｂまたは連絡管４３に固定され、誘導ノズル６ｂの先端を上管寄せ２の内から熱交換器管１の穴に結合させる案内装置５ｂ、外側が摩擦抵抗の小さいネジ形状をした屈曲自在な皮膜（図示せず）で覆われ、一端が超音波センサー８と他端が超音波検査装置９と接続され、相互間の信号の伝達を行う信号ケーブル１０、誘導ノズル６ｂの終端と中空のフレキシブルチューブ１１を介して接続され、信号ケーブル１０を熱交換器管１内に搬送あるいは搬出するケーブル送り装置１２、超音波検査装置９からの信号を検査結果として演算処理するデータ処理装置１３、データ処理装置１３によって演算処理された検査データを表示する表示装置１４、前記検査データを記録する記録装置１５を備えている。
【００２５】
上記図５、図６に示す熱交換器管１の超音波検査システムにおいて、熱交換器管１の超音波検査を行う場合、まず、ボイラの給水設備を利用して熱交換器管１の内部に水を満たす。そして、上管寄せ２に設けられている点検用管台４ｂまたは連絡管４３に案内装置５ｂを締め付け具３２で固定し、誘導ノズル６ｂの先端を上管寄せ２の内から熱交換器管１の穴に結合させる。その後、誘導ノズル６ｂの終端と送り装置１２とを中空のフレキシブルチューブ１１で接続し、信号ケーブル１０の皮膜７と噛み合っている送り装置１２（図３に示す送り装置１２と同一の構成を有する）の一対のピニオンを２組を図示しないモーターで回転させ、一端を超音波センサー８と他端を超音波検査装置９と接続した信号ケーブル１０を、熱交換器管１の中に確実に搬送する。この搬送過程において超音波センサー８と超音波検査装置９との間で信号の授受が行われ、得られた信号をデータ処理装置１３で演算処理し、検査結果として表示装置１４に表示するとともに、記録装置１５に記録する。
【００２６】
以上のようにして熱交換器管１が下管寄せ３近くまで超音波検査できれば送り装置１２のピニオンを反転させ、信号ケーブル１０をもとの位置まで搬出し、一連の超音波検査を終了する。
【００２７】
上記図５、図６に示す案内装置５ｂは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、先端が自在に屈曲する関節部３３、上管せ２の軸芯に保持する調芯機構３４、熱交換器管１の穴に磁力結合する電磁石１８ｂを備えた誘導ノズル６ｂと、誘導ノズル６ｂの関節部３３を図示しないロットを介して自在に屈曲させる屈曲レバー３５、開脚装置付調芯機構３４を図示しないロットで開脚させる開脚レバー４１、誘導ノズル６ｂの終端をローラー３６で支持しながら送り出す送り機構３７、誘導ノズル６ｂ全体を回動させる回転機構３８とを備えており、誘導ノズル６ｂの先端を上管寄せ２の内から熱交換器管１の穴に結合させるときには、調芯機構３４を開脚レバー４１で開脚させ、誘導ノズル６ｂを管寄せ軸芯に調芯する。そして、誘導ノズル６ｂの内部に図示しないファイバースコープあるいはＣＣＤカメラを挿入し、これで観察しながら関節部３３を屈曲レバー３５で屈曲する。次に、送り機構３７の送りハンドル３９を操作し誘導ノズル６ｂを管寄せ軸芯方向に送るとともに回転機構３８の回転レバー４０を操作し周方向に回転させ誘導ノズル６ｂの先端を熱交換器管１の穴に合わせる。そして、電磁石１８ｂを作動させ誘導ノズル６ｂの先端を上管寄せ２の内側から熱交換器管１の穴に固定するものである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の管の超音波検査システムは、熱交換器管の穴に誘導ノズルの先端を管寄せの内側から結合させる案内装置、一端が超音波センサーと他端が超音波検査装置と接続された信号ケーブル、信号ケーブルを管内に搬送および搬出する送り装置、超音波検査装置からの信号を演算処理するデータ処理装置、データ処理結果を検査データとして表示する表示装置と記録する記録装置とを備えたことによって、信号ケーブルを熱交換器管の内部に挿脱自在にした誘導ノズルを上下、左右、前後及び／又は回転させて誘導ノズル先端部を自在に屈曲させて誘導ノズルの先端を被検管穴に結合させることで、熱交換器管を切断することなく、熱交換器管の超音波検査ができるので検査費用の大幅低減が可能となる。
【００２９】
また、信号ケーブルの外側を覆う摩擦抵抗の小さいネジ形状をした屈曲自在の皮膜、この皮膜表面に設けられたネジ山に噛み合うピニオンを具備した送り装置を備えることによって、熱交換器管が例え曲がり部を形成していても加圧水を使用することなく、信号ケーブルを熱交換器管の内部に搬送できるのでシステム全体の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係わる超音波検査システムの全体説明図である。
【図２】  上記実施形態に係わる案内装置の説明図で、（ａ）は（ｂ）の側面図である。
【図３】  上記実施形態に係わる送り装置の説明図である。
【図４】  上記実施形態に係わる信号ケーブルが熱交換器管の曲がり部を通過する様子を説明する図である。
【図５】  本発明の他の実施の形態に係わる超音波検査システムの全体説明図である。
【図６】  上記他の実施形態に係わる案内装置の作動説明図で、（ａ）は通常の状態、（ｂ）は熱交換器管の穴に誘導ノズル先端を結合した状態を説明する図である。
【図７】  従来の超音波検査システムの全体構成を説明する図である。
【図８】  従来の超音波検査システムに係わる信号ケーブルが熱交換器管の曲がり部を通過する様子を説明する図である。
【符号の説明】
１  熱交換器管                      ２  上側管寄せ
３  下側管寄せ                      ４ａ、４ｂ  点検用管台
５ａ、５ｂ  案内装置                ６ａ、６ｂ  誘導ノズル
７  皮膜                            ７ａ  ラック
８  超音波センサー                  ９  超音波検査装
１０  信号ケーブル                  １１  フレキシブルチューブ
１２  ケーブル送り装置              １３  データ処理装置
１４  表示装置                      １５  記録装置
１６、１７  関節部                  １８  電磁石
１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ  エァーシリンダー
２１  上下移動機構                  ２２  前後移動機構
２３  左右移動機構
２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ  ワイヤー
２６、２７、２８  ハンドル
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  ピニオン
３０  計測機構                        ３１  案内子
３２  締め付け具                      ３３  関節部
３４  調芯機構                        ３５  屈曲レバー
３６  ローラー                        ３７  送り機構
３８  回転機構                        ３９  送りハンドル
４０  回転レバー                      ４１  開脚レバー
４３  連絡管
１０１  受圧具                        １０２  超音波センサー
１０３  超音波検査装置                １０４  信号ケーブル
１０５  ケーブル送り装置              １０６  ケーブル巻き取り装置
１０７  水槽                          １０８  ポンプ
１０９  切換弁                        １１０  制御装置
１１１ａ、１１１ｂ  ホース
【図１】
0004056679.tif 000002
【図２】
0004056679.tif 000003
【図３】
0004056679.tif 000004
【図４】
0004056679.tif 000005
【図５】
0004056679.tif 000006
【図６】
0004056679.tif 000007
【図７】
0004056679.tif 000008
【図８】
0004056679.tif 000009