JP2018036139A - 鋼管疵手入れガイダンスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】手入れ作業中のオペレータに疵の正確な位置、長さおよび深さの情報を知らせる、鋼管疵手入れガイダンスシステムを提供する。
【解決手段】探傷工程で取得した鋼管番号ごとの疵マップ情報である、管長方向および管周方向の疵位置ならびに該疵位置ごとの疵長さおよび疵深さの情報を蓄積する手段である疵マップ情報格納手段と、前記蓄積した鋼管番号ごとの疵マップ情報の中から、鋼管番号を指定して該指定した鋼管番号に対応する疵マップ情報を抽出する手段である疵マップ情報抽出手段と、前記抽出した疵マップ情報を用い、前記指定した鋼管番号の鋼管の、前記疵マップ情報で特定される個々の疵位置に、対応する疵長さおよび疵深さの情報を表示する手段である疵マップ情報表示手段とを有するものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の表面の探傷を行う探傷工程と、前記探傷工程の後に鋼管表面の疵除去を行う手入れ工程とを備える鋼管製造工程に適用される、鋼管疵手入れガイダンスシステムに関する。

鋼管製造工程の探傷工程において、表面探傷装置で疵を自動検出すると、その周辺（おおよそ１００ｍｍ以内の範囲）に自動マーキングを行う。この自動マーキングによるマークは管長方向の位置を特定するのみで、管周方向の位置は特定しない。なお、「表面」とは外径側の表面のことである（以下同じ）。

手入れオペレータ（以下、単に、オペレータという。）は前記マークを見て、その周辺の疵と思われる範囲を手動サンダーなどで研摩手入れするのが一般的である。これを、従来手入れ方法という。
疵の大きさは、長さ１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、深さ０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度のものが手入れの対象となっている。

なお、疵の検査と手入れが同一位置で実施できるように、疵の手入れ作業を立体化した表面疵手入れ装置の提案もある（特許文献１参照）。ただし、オペレータによる手入れ作業自体は従来手入れ方法と同様である。

特開２００２−０２８７２４号公報

しかしながら、オペレータはマークのある管長方向位置で鋼管を管周方向に回転させて、目視により疵と思われる狭い範囲を特定し、そこのみを手入れするため、実際には疵が完全に手入れしきれずに残ってしまうことも多く、手入れ後の表面再探傷で同一箇所で再び疵が検出されてしまったために、再度の手入れ（再手入れ）を要することが多い。逆に、手入れされたものの内には、不必要に広範囲の領域を研削する場合もあり、歩留まりを定常的に悪化させる要因となっている。
いっぽう、全面を研摩するのでは、リードタイムや歩留まりに関する経済性を悪化させてしまう。

なお、オペレータは、疵の正確な位置、深さおよび長さの情報（以下、疵長さ、疵深さを総称して「疵程度」という。また、疵位置、疵程度を総称して「疵情報」という。）を知りさえすれば、手入れを過不足なく行える技量を体得してはいるが、現状ではオペレータに正確な疵情報を知らせる手段がないため、上述のような、手入れ不足や過剰な手入れ発生する場合がある。

本発明は上述の事情に鑑み、手入れ作業中のオペレータに疵の正確な位置、長さおよび深さの情報を知らせる、鋼管疵手入れガイダンスシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。
（１） 鋼管の表面の探傷を行う探傷工程と、前記探傷工程で検出された疵を削り取る手入れ工程とを備える鋼管製造工程用の鋼管疵手入れガイダンスシステムであって、
前記探傷工程で取得した鋼管番号ごとの疵マップ情報である、管長方向および管周方向の疵位置ならびに該疵位置ごとの疵長さおよび疵深さの情報を蓄積する手段である疵マップ情報格納手段と、
前記蓄積した鋼管番号ごとの疵マップ情報の中から、鋼管番号を指定して該指定した鋼管番号に対応する疵マップ情報を抽出する手段である疵マップ情報抽出手段と、
前記抽出した疵マップ情報を用い、前記指定した鋼管番号の鋼管の、前記疵マップ情報で特定される個々の疵位置に、対応する疵長さおよび疵深さの情報を表示する手段である疵マップ情報表示手段と
を有することを特徴とする鋼管疵手入れガイダンスシステム。
（２） 上記（１）において、前記手入れ工程で使用する手入れ工具の工具位置を特定する手段と、前記工具位置と前記疵位置との一致検出を行う手段とを有することを特徴とする鋼管疵手入れガイダンスシステム。
（３） 上記（２）において、前記手入れ工具を自動手入れ工具としたことを特徴とする鋼管疵手入れガイダンスシステム。

本発明によれば、オペレータが手入れ作業中に、疵の正確な位置、長さおよび深さを知ることができて、疵の取り残しがなくなる。そのため再手入れの必要がなくなり、リードタイムが最小で済む。また、必要な部分のみ研摩すればよくなるので、歩留まりを向上させることができる。さらに、手入れ工具位置と疵位置の一致検出により、手入れ工具の自動化が可能となる。

本発明に係る疵マップ情報の表示形式の例を示す概略図である。 本発明を適用した鋼管製造工程において、疵マップ情報表示手段を構成する補助装置を、第１形態の補助装置とした例を示す模式図である。 本発明を適用した鋼管製造工程において、疵マップ情報表示手段を構成する補助装置を、第２形態の補助装置とした例を示す模式図である。 本発明を適用した鋼管製造工程において、疵マップ情報表示手段を構成する補助装置を、第３形態の補助装置とした例を示す模式図である。

以下、本発明を適用した鋼管製造工程の例を示す図２を参照し、本発明の実施形態を説明する。図２（ａ）に示す圧延工程において、管圧延機１１を用いた圧延により造管された鋼管１は、鋼管同定用の鋼管番号を付与した後、探傷工程へ搬送される。

図２（ｂ）に示す探傷工程において、表面探傷装置２は１つの探傷ヘッド３を鋼管１の表面に当てて走行起点側の鋼管端面である基準端面４から管軸方向に走行させる。鋼管１は探傷ヘッド３の走行と同期して回転起点５から管周方向に時計回りおよび反時計回りの内から選ばれた一つの向きに回転する。図２の例では時計回りとした。回転起点５は管軸を中心とする円を時計の文字盤とみて１２時の位置とした。鋼管１の管端部には回転開始時に回転起点５の円周方向位置（１２時の位置）と一致させる鋼管１の管周方向位置を示す回転起点指標６が設けてある。鋼管１の管周方向回転は、鋼管１を支持して管周方向に回転させるターニングローラ（図示せず）により駆動される。

表面探傷装置２は、探傷ヘッド３が疵を検出した時点ごとの、探傷ヘッド３の前記走行起点側の基準端面４からの走行距離ｘの値および鋼管１の回転起点指標６の、回転起点５からの、この例では時計回りの、回転角度θの値、ならびにその疵の検出値（信号波形の高さ、幅など）を、鋼管番号と結びつけた伝送データとして、探傷用プロセスコンピュータ７へ伝送する。

なお、図２の例では、表面探傷装置２は、超音波探傷装置の場合であるが、これ以外の、渦流探傷装置、漏洩磁束探傷装置などの非破壊検査装置であっても本発明は適用可能である。

探傷用プロセスコンピュータ７は、伝送されてきた前記伝送データを用い、鋼管番号の値、走行距離ｘの値、回転角度θの値、および前記疵の検出値から、例えば図１に示す表示形式で表される疵マップ情報を生成し、図２に示す疵マップ情報格納手段８に蓄積する。図１の疵マップ情報は、図１の注釈図に示すとおり、ｉ番目の疵検出時点の基準端面４からの走行距離ｘの値を管軸方向疵位置ｘ(ｉ)とし、同時点の回転起点５からの回転起点指標６の（この例では時計回りの）回転角度θの値をθ(ｉ)としている。よって、ｉ番目に検出された疵の疵位置は基準端面４からの管軸方向距離がｘ(ｉ)、かつ回転起点指標６からの（この例では時計回りと逆回り、すなわち反時計回りの）回転角度がθ(ｉ)になる位置である。

また、ｉ番目の疵検出時点の疵長さおよび疵深さをそれぞれ、例えばＬ（大），Ｍ（中），Ｓ（小）の３階級で表している。疵長さは、例えば２０ｍｍ以下をＳ、２０ｍｍ超５０ｍｍ以下をＭ、５０ｍｍ超をＬとしている。また、疵深さは、例えば０．５ｍｍ以下をＳ、０．５ｍｍ超１．０ｍｍ以下をＭ、１．０ｍｍ超をＬとしている。

したがって、図１の疵マップ情報から、鋼管番号＝ＰＮ＊＊＊＊の鋼管について、ｉ番目に検出された疵の鋼管表面上の位置が、基準端面４からの管軸方向距離ｘ(ｉ)の管軸方向位置および回転起点指標６からの（この例では反時計回りの）回転角度θ(ｉ)の管周方向位置で特定され、かつ、その疵の疵長さおよび疵深さがそれぞれＬ，Ｍ，Ｓの３階級で特定される。

また、本発明では、図２（ｃ）に示す手入れ工程において、疵マップ情報抽出手段１０を有する。疵マップ情報抽出手段１０は、疵マップ情報格納手段８へアクセスし、鋼管番号を指定して指定した鋼管番号に対応する疵マップ情報を抽出する。疵マップ情報抽出手段１０は、精整用プロセスコンピュータ９に内蔵してある。指定すべき鋼管番号の入力は、オペレータによる手入力としてもよく、また、上位コンピュータによる自動入力としてもよい。

精整用プロセスコンピュータ９は、疵マップ情報抽出手段１０の抽出した疵マップ情報を用い、補助装置と協働して、前記指定した鋼管番号の鋼管１の、前記疵マップ情報で特定される個々の疵位置（ｘ(ｉ),θ(ｉ)）に、対応する疵程度（疵長さおよび疵深さ）の情報を表示する主宰部である。すなわち、この主宰部（精整用プロセスコンピュータ９）と前記補助装置とが、疵マップ情報表示手段（前記抽出した疵マップ情報を用い、前記指定した鋼管番号の鋼管の、前記疵マップ情報で特定される個々の疵位置に、対応する疵程度（疵長さおよび疵深さ）の情報を表示する手段）を構成する。

前記補助装置として、図２（ｃ）の例では、印字装置１２、この印字装置１２を走行させる印字走行装置（図示せず）、および、鋼管１を（この例では時計回りに）回転させる鋼管回転装置(図示せず)からなるものを用いている。この例に用いた補助装置を第１形態の補助装置と称する。印字装置１２としてはインクジェット式印字装置が好適である。前記鋼管回転装置としては前記ターニングローラが好適である。

前記印字走行装置は、印字装置１２を管軸方向に走行させつつ、基準端面４からの走行距離Ｘの値を適宜の距離計で取得して精整用プロセスコンピュータ９へ伝送する。前記鋼管回転装置は、鋼管１を回転させつつ、手入れ工程における回転起点５Ａからの回転起点指標６の時計回りの回転角度Θの値を適宜の回転角度計で取得して精整用プロセスコンピュータ９へ伝送する。なお、手入れ工程における回転起点５Ａは、図２（ｃ）に示すとおり、その円周方向位置が時計の文字盤で表すと１２時の位置としてあり、探傷工程における回転起点５（図２（ｂ））と同等である。

精整用プロセスコンピュータ９は、伝送された（Ｘ，Θ）の値と疵マップ情報内の疵位置（ｘ(ｉ),θ(ｉ)）の値との一致判定を行い、一致が成立したときのみ、印字装置１２に対し疵程度(ｉ)の情報を伝送し、印字させる。ここで、疵程度(ｉ)の情報は、例えば、図１に示す疵長さの程度（Ｌ，Ｍ，Ｓのいずれか）と疵深さの程度（Ｌ，Ｍ，Ｓのいずれか）をそれぞれ一桁目と二桁目に配置した全二桁の文字列で表すこととしておく。

これにより、手入れ工程において、手入れ対象の鋼管番号の鋼管１の表面には、探傷工程で当該鋼管１に対しｉ番目（ｉ＝1,‥‥,n）に検出された疵の疵位置の箇所に、その疵の疵程度の情報（ＬＬ，ＬＭ，ＬＳ，ＭＬ，ＭＭ，ＭＳ，ＳＬ，ＳＭ，ＳＳの全９種類の内のいずれか１つ）が印字されるから、オペレータは正確な疵情報を知ることができ、過不足のない手入れ作業を行うことができる。なお、印字サイズは、小さすぎるとオペレータにとって見えにくく、大きすぎるとインクの無駄になるため、１２〜３２ポイント程度が好適である。

また、本発明の実施形態では、前記第１形態の補助装置に代えて、第２形態の補助装置としてもよい。この第２形態の補助装置は、例えば図３に示すとおり、レーザーポインター１３、このレーザーポインター１３を走行させるポインタ走行装置（図示せず）、鋼管１を（この例では時計回りに）回転させる鋼管回転装置(図示せず)、および、オペレータの眼前に疵程度(ｉ）の値を表示するウェアラブルモニター２０からなるものを用いている。

前記ポインタ走行装置は、レーザーポインター１３を管軸方向に走行させつつ、基準端面４からの走行距離Ｘの値を適宜の距離計で取得して精整用プロセスコンピュータ９へ伝送する。前記鋼管回転装置は、鋼管１を回転させつつ、手入れ工程における回転起点５Ａからの回転起点指標６の時計回りの回転角度Θの値を適宜の回転角度計で取得して精整用プロセスコンピュータ９へ伝送する。

精整用プロセスコンピュータ９は、伝送された（Ｘ，Θ）の値と疵マップ情報内の疵位置（ｘ(ｉ),θ(ｉ)）の値との一致判定を行い、一致が成立したときのみ、ポインタ走行装置に対し走行停止指令を発して走行の一時停止をさせ、鋼管回転装置に対し回転停止指令を発して回転の一時停止をさせ、かつ、ウェアラブルモニター２０に疵程度(ｉ)の値を伝送し、表示させる。このとき、全ｎ点のうちｉ番目の疵位置の疵程度(ｉ)が例えばＬＭ（疵長さが「大」で疵深さが「中」）であったとして、例えば図３に示す「ｉ/n：ＬＭ」のような表示形式を採用すると、オペレータが未手入れ疵位置の残数を認識できて好ましい。

これにより、工具（手入れ工具の略称である）１５を手にしたオペレータは、レーザーポインター１３の走行および鋼管１の回転の一時停止時の、鋼管表面上のレーザー光点位置がｉ/n番目の疵位置であって、当該ｉ/n番目の疵位置の疵程度(ｉ)の値がウェアラブルモニター２０で眼前に表示される値であることを確認できるから、過不足のない手入れ作業を行うことができる。

なお、前記走行および回転の一時停止は、オペレータが、既設の一時停止解除用スイッチ（図示せず）を操作して解除できるようにしてある。

また、本発明の実施形態では、前記第２形態の補助装置に代えて、第３形態の補助装置としてもよい。この第３形態の補助装置は、例えば図４に示すとおり、工具１５を吊持する工具吊持装置１６、この工具吊持装置１６を走行させる工具走行装置（図示せず）、鋼管１を（この例では時計回りに）回転させる鋼管回転装置(図示せず)、および、オペレータの眼前に疵程度(ｉ）の値を表示するウェアラブルモニター２０からなるものを用いている。

前記工具吊持装置１６は、人手による工具１５の昇降が可能な吊持構造、例えば人手で伸ばせる縮み勝手バネ等を利用した弾力的な吊持構造、とするのが好適である。

前記工具走行装置は、工具吊持装置１６を介して工具１５を管軸方向に走行させつつ、基準端面４からの走行距離Ｘの値を適宜の距離計で取得して精整用プロセスコンピュータ９へ伝送する。前記鋼管回転装置は、鋼管１を回転させつつ、手入れ工程における回転起点５Ａからの回転起点指標６の時計回りの回転角度Θの値を適宜の回転角度計で取得して精整用プロセスコンピュータ９へ伝送する。

精整用プロセスコンピュータ９は、伝送された（Ｘ，Θ）の値と疵マップ情報内の疵位置（ｘ(ｉ),θ(ｉ)）の値との一致判定を行い、一致が成立したときのみ、工具走行装置に対し走行停止指令を発して走行の一時停止をさせ、鋼管回転装置に対し回転停止指令を発して回転の一時停止をさせ、かつ、ウェアラブルモニター２０に疵程度(ｉ)の値を伝送し、表示させる。このとき、全ｎ点のうちｉ番目の疵位置の疵程度(ｉ)が例えばＬＭ（疵長さが「大」で疵深さが「中」）であったとして、例えば図４に示す「ｉ/n：ＬＭ」のような表示形式を採用すると、オペレータが未手入れ疵位置の残数を認識できて好ましい。

上記第３形態の補助装置は、前述の本発明（２）に係る「前記手入れ工程で使用する手入れ工具の工具位置を特定する手段」に該当し、上記第３形態の補助装置と協働する精整用プロセスコンピュータ９は、前述の本発明（２）に係る「前記工具位置と前記疵位置との一致検出を行う手段」に該当する。すなわち、図４に例示した実施形態は、本発明（２）の実施形態に該当する。

このような第３形態の補助装置を用いた実施形態により、オペレータは、工具１５の走行および鋼管１の回転の一時停止時の、鋼管表面上の工具位置がｉ/n番目の疵位置であって、当該ｉ/n番目の疵位置の疵程度(ｉ)の値がウェアラブルモニター２０で眼前に表示される値であることを確認できるから、過不足のない手入れ作業を行うことができる。

なお、前記走行および回転の一時停止は、オペレータが、既設の一時停止解除用スイッチ（図示せず）を操作して解除できるようにしてある。

また、第３形態の補助装置を用いた実施形態の場合は、工具１５の走行および鋼管１の回転の一時停止時に、オペレータが工具１５を下降させ、直下の鋼管表面箇所（疵位置）に対し、経験則から疵程度に応じて選択した工具動作条件で工具１５を動作させ、その動作の完了後、工具１５を上昇させ、工具走行と鋼管回転の一時停止を解除する。

そこで、第３形態の補助装置を用いた実施形態において、工具１５の走行および鋼管１の回転の一時停止時に、工具１５を自動で下降させ、直下の鋼管表面箇所（疵位置）に対し、前記経験則に基づいて予め設定した疵程度と工具動作条件の関係則から疵程度に応じて選択した工具動作条件で工具１５を自動で動作させ、その動作の完了後、工具１５を自動で上昇させ、工具走行と鋼管回転の一時停止を自動で解除する自動制御手段を設けることにより、手入れ工具を自動手入れ工具とすることができ、手入れ作業の自動化が可能となる。

最終圧延工程後の継目無鋼管を、探傷し、探傷の結果、手入れが必要と判定した鋼管を手入れする工程に、図３に示した実施形態（第２形態の補助装置を用いた実施形態）の本発明を適用し、本発明例とした。

鋼管は、鋼種：炭素鋼、外径：６０．３〜１７７．８ｍｍ、肉厚：３．０〜４０．５ｍｍ、長さ：１２ｍ（一定）である。表面探傷装置２には、４個の探傷ヘッドを有する超音波探傷装置を用いている。手入れ工具には、手動サンダーを用いている。

本発明例において、疵マップ情報格納手段８は、探傷用プロセスコンピュータ７に外付けした記憶装置で構成した。疵マップ情報抽出手段１０は、ＰＬＤ（プログラマブルロジックデバイス）にて構成した。ウェアラブルモニター２０には、エプソン社製ＭＯＶＥＲＩＯシリーズ（登録商標）を用いた。

本発明例と従来例（前記従来手入れ方法による例）とで、無作為抽出した継目無鋼管１０００本について、探傷後の要手入れ本数および手入れ後の再検査（探傷工程に戻して再度探傷すること）での不合格（疵残り）本数を比較した。

その結果、従来例では、１０００本中１００本が要手入れであり、うち、再検査で不合格となったものが２０本で、不合格率は２０％であった。これに対し、本発明例では、１０００本中１１０本が要手入れであり、うち、再検査で不合格となった本数が３本で、不合格率は２．７％であり、本発明により、オペレータの手入れ不足による不合格本数が大幅に低減した。

１ 鋼管
２ 表面探傷装置
３ 探傷ヘッド
４ 基準端面
５ 回転起点（探傷工程）
５Ａ 回転起点（手入れ工程）
６ 回転起点指標
７ 探傷用プロセスコンピュータ
８ 疵マップ情報格納手段
９ 精整用プロセスコンピュータ
１０ 疵マップ情報抽出手段
１１ 管圧延機
１２ 印字装置
１３ レーザーポインター
１５ 工具（手入れ工具）
１６ 工具吊持装置
２０ ウェアラブルモニター

Claims (3)

1. 鋼管の表面の探傷を行う探傷工程と、前記探傷工程で検出された疵を削り取る手入れ工程とを備える鋼管製造工程用の鋼管疵手入れガイダンスシステムであって、
   前記探傷工程で取得した鋼管番号ごとの疵マップ情報である、管長方向および管周方向の疵位置ならびに該疵位置ごとの疵長さおよび疵深さの情報を蓄積する手段である疵マップ情報格納手段と、
   前記蓄積した鋼管番号ごとの疵マップ情報の中から、鋼管番号を指定して該指定した鋼管番号に対応する疵マップ情報を抽出する手段である疵マップ情報抽出手段と、
   前記抽出した疵マップ情報を用い、前記指定した鋼管番号の鋼管の、前記疵マップ情報で特定される個々の疵位置に、対応する疵長さおよび疵深さの情報を表示する手段である疵マップ情報表示手段と
   を有することを特徴とする鋼管疵手入れガイダンスシステム。
2. 前記手入れ工程で使用する手入れ工具の工具位置を特定する手段と、前記工具位置と前記疵位置との一致検出を行う手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の鋼管疵手入れガイダンスシステム。
3. 前記手入れ工具を自動手入れ工具としたことを特徴とする請求項２に記載の鋼管疵手入れガイダンスシステム。

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