技術紹介

赤外線サーモグラフィーによる配管腐食の検査方法
鈴木優平 *1

Suzuki Yuhei

西沢隆夫 *2

Nishizawa Takao

30 年以上の長期間使用されている種々の配管には腐食による減肉や孔食が見られ、漏水事故も発生している。漏水前に予防措置を講ずることが求められており、そのために供用中にこのような減肉や孔食個所を特定する検査技術の開発が望まれている。
位置が特定されていない減肉や孔食個所を検出する手法として、赤外線サーモグラフィーの利用を検討し、モックアップ試験を実施した結果、適用が可能であることを確認したので実機配管への適用を試みた。
本稿ではその概要および実用化するための課題等について紹介する。
キーワード：赤外線、サーモグラフィー、腐食、孔食1. はじめに

2. 赤外線サーモグラフィーとその応用

某化学工場内に 30 年以上前に敷設された酸性赤外線サーモグラフィーは、対象物から出てい液体を移送する排水管（直径 900mm、肉厚 8mm

る赤外線放射エネルギーを検出し、見かけの温度～ 16mm、スパイラル管材質 SS400）において、に変換して、温度分布を画像表示する装置あるい

管肉厚が減肉している箇所があるようで、漏水事はその方法のことをいう。

故も発生しており、その都度応急補修（FRP によこの赤外線サーモグラフィーを利用して、以下る外周補強）が実施されている。2007 年に、このに示す 2 種類の計測手法で、配管の内面に発生し配管減肉状態を配管外から測定する技術についてていると考えられる孔食について計測を試みた。

問い合わせがあり、IIC 内で超音波や板厚計など① パッシブ法のさまざまな技術を検討したが、いずれの方法も被測定物表面の自然発生的に生じる温度変化配管に接触しての計測であり、技術的には可能でを計測することにより欠陥の有無を計測する。

あるが、足場設置などの計測以外の費用が多くか② アクティブ法

かる問題があった。配管に接触せずに計測できる計測物に熱負荷を与えることにより欠陥部と技術として、未だ実機には適用できていないが、健全部における温度差を発生させ損傷部を検出広範囲に遠隔から計測できるサーモグラフィーにする方法。

よる配管の減肉・孔食検出方法を検討したので、その現状を報告する。

*1：計測事業部*2：計測事業部

計測技術部
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課長

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コンクリート構造物は比較的熱伝導率が低いた

3. モックアップ試験

めに壁面裏の空洞や、タイル剥離などを容易に検出できる特徴があるが、配管などの鋼材は非金属

配管を外部から加熱すれば、腐食により薄くよりも熱伝導率が高いため（熱し易く冷め易い）、なった部分と健全な部分では温度差が生じ、赤外一部に熱が籠ることも少なく、アクティブ法で温線サーモグラフィーカメラで撮影することにより度差を与えても今回の場合では、計測ピッチを約減肉部が検出できると考えた。
これを検証するために図 2 に示すモックアップ

1 秒以内で計測しないと、欠陥を検出する前に、全体の温度が均一になり、欠陥部を検出できない。

試験体を作製して試験を実施した。

今回使用した赤外線サーモグラフィーを図 1 に試験体は、実際の配管肉厚と同等厚さの 15mm示す。本機種のスキャン間隔は 0.1 秒で、現在市の鋼板（SS400）を使用し、検出要求である残存販されているサーモグラフィーの一般的スペック

厚さ 4mm 以下で直径 15mm の孔食を模擬した。
孔食部分は、残存厚さ 0（貫通）から 4mm までで、今回の計測に十分適用できる。の 9 種類作成し、残存厚さによる検出性の相違を確認することとした。
この試験を実施するに当たっては、大阪大学
坂上教授の指導の下、計画を立案し実施した。
坂上教授は、赤外線サーモグラフィーの専門家で、NDI 協会を通じて、ご助言をいただいた。

図1

赤外線サーモグラフィーカメラ

図2

モックアップ試験体—

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試験は、モックアップ試験体背面（空洞のない試験体では孔食を削孔として模擬した。この相違面）から赤外線サーモグラフィーにより撮影するについては今後の課題とした。

ことで、孔食部分を判別できるかを検証した。

4. 実構造物計測

当然ながら、パッシブ法では鋼材の温度差は生じていないので、孔位置は特定できなかった。

30 年以上前に敷設した排水管（直径 900mm、

図 3 に試験体背面に約 50℃の温水を数秒程度かけ肉厚 8mm ～ 16mm、スパイラル管材質 SS400）にて、温水が流れ落ちた直後（0.3 秒後）のサーモついて、フィールド試験を試みた。対象配管は化グラフィー画像を示す。

学工場と終末処理場を結ぶ配水管で今回の試験実施に提供していただき、試験実施対象部位も指定

d7d8d9d4d5d6していただいた。本配管には孔食があるのかわからない状況で実験を開始した。
図 4 の様に、既設配管の下部に温水を噴霧し、赤外線サーモグラフィーで動的に撮影し、孔食の有無の確認を試みた。

d1d2

なお、配管内の計測面については、計測時にはd3

水はほとんど無い状態と考えられるが、若干の残留液体が存在する可能性はあった。その量を正確
図3

サーモグラフィー試験結果（温水湯引き 0.3 秒後）に測ることはできなかった。

低温部（空洞のない部分）が約 31.2℃、高温部（空洞のある部分）が 35.2℃と約 4℃の温度差が生じ、明確に模擬孔食を検知しているのがわかる。残り厚さが最も厚い d9（4.0mm）については、輪郭がぼやけているが検知できるレベルである。
実際の配管では管内の流体により配管が冷却

図4

計測対象部分

図5

温水噴霧状況（あるいは加熱）されているが、試験は大気中で実施しており、流体は模擬していないので実際とは異なるが、赤外線サーモグラフィーでは約 1℃の温度差が生じればその差異を検出できることがわかった。
これは板厚が薄い部分は、加熱しやすく、冷却しやすい特徴により温度差が生じていると考えられる。
また、実際の腐食では孔食であっても腐食生成物でおおわれている場合があると考えられるが、—IIC_REVIEW_47.indb

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図 5 に噴霧器による温水噴霧状況を示す。

図 6 のとおり、温水を噴霧した部分は高温にな

モックアップ試験結果により、もし孔食があれり噴霧が通過した直後、配管表面の温度はすぐにば、温水噴霧後に温度の高い部分が生じ、赤外線冷却される。今回の試験では残像に孔食と見受けサーモグラフィーで孔食の有無を判断できるはずられる部分は存在しなかった。

である。

後に超音波探傷により、孔食の有無について確

その結果の一例を図 6 に示す。

認したが、今回提供いただいた試験対象配管では孔食を確認できなかった。

図6

試験結果一例—

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行う必要がある。

5. 考察（3）実際の孔食の調査

モックアップ試験では、局所的な減肉（孔食）

モックアップ試験においては、孔食を削孔とに関して、温水をかけ、サーモグラフィーで観察して模擬した。しかし実際の腐食については、することにより、減肉（孔食）位置を明確に特定孔食であっても腐食生成物でおおわれている場することができた。

合がほとんどであると考えられるので、実際のしかし、実機計測においては、今回場所を提供腐食を模擬した試験体での確認が必要である。

いただいた対象配管では局所的な減肉（孔食）が（4）熱源の検討存在せず、赤外線サーモグラフィーで確認するこ

今回実機試験においては、配管の外表面に直とができなかった。

接温水を噴霧することにより、表面加熱を行っ

今後の課題を以下に示す。

た。ただ現地では、配管表面にアクセスするの（1）管内の流体の有無の影響確認が困難な場合が多く、実機適用においては熱源

今回の実機試験では、一部配管内に液体が装置の検討が必要である。

残った状態で実施したが、孔食自体が存在しなかったため、その影響を確認できなかった。管以上未解決の課題も多いが、モックアップ試験

内流体の温度や流速の変化による冷却（加熱）では、鋼材背面の 15mm 程度の欠陥は表面からとの相違が検出に及ぼす影響を確認するため、今らえられることが明確になった。実機での計測で後配管内の流体有無の状況を変えて試験を実施は今後明確に欠陥の存在する対象構造物を利用ししたい。て、計測事例を増やしていきたい。また配管の損（2）温度パラメータの試験傷としては孔食以外に、平均化した減肉も存在す

今回使用した赤外線サーモグラフィーでは、るので、それらの特定方法についても、要素試験を行うなどして検討を進めたい。

1℃の温度差であれば検出可能である。ただ今回の試験では、管の表面温度、内面温度、外気

今後はこれら試験結果をもとに、さらなる赤外温、湯温を正確にパラメータとして計測してい線サーモグラフィーの活用方法を模索していきたなかったので、それらのパラメータスタディをい。

計測事業部
計測技術部

計測事業部
計測技術部
課長

鈴木 優平

西沢 隆夫

TEL. 045-791-3518
FAX. 045-791-3542

TEL. 045-791-3518
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