JP3372521B2 - 配管の貫通欠陥検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管の貫通欠陥の
有無と同貫通欠陥が生じている場所との検知を併せて行
う配管の貫通欠陥検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】配管には、洩れの原因となる貫通欠陥が
生じていることがある。

【０００３】そこで、配管では貫通欠陥の有無の検知を
行っている。

【０００４】従来では、配管の貫通欠陥の有無を確かめ
るために、配管に欠陥部が在るとの疑いがあるときは、
検査しようとする配管の入口／出口を密封し、この密封
された配管の内部に所定の圧力流体、例えば所定圧の空
気を充填し、その後の空気圧の変動を圧力計などの計測
具で計測することによって、配管全体の洩れの有無を検
知していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、こうした貫
通欠陥の検知は、配管全体の洩れの有無の判別だけであ
り、その洩れが起きている配管の部位（場所）までの特
定は難しい。

【０００６】しかも、密封する領域が配管全体に渡るた
めに密封容積は過大となり、特に圧力降下の速度が遅い
微少欠陥の場合、検出に長時間を要するといった問題が
ある。

【０００７】そのうえ、この検出する時間の間に温度変
化や大気圧力の変化が起こるために、これら温度，大気
圧力の変化による影響を補正する必要があり、検出精度
が悪くなる難点もあった。

【０００８】このため、これらの点を改善した技術が要
望されている。

【０００９】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、短時間の計測時間、かつ
高い精度で、配管の貫通欠陥の有無をその貫通欠陥の場
所の特定と併せて検知することができる配管の貫通欠陥
検知装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の配管の貫通欠陥検知装置は、配管内
に挿入される、該配管軸方向に所定の間隔で、圧力流体
を受けると該配管の内周面に向かい拡張する複数の拡張
部材を配置して構成されるシール機構と、各拡張部材に
該拡張部材が配管の内周面と接するまで拡張するように
圧力流体を供給し、配管内を配管軸方向に区切るシール
壁を形成する圧力流体供給手段と、圧力流体を配管外か
ら、シール壁で区切られた配管内のシール空間の近傍に
配置した逆止弁部を通じて、シール空間へ供給し該シー
ル空間を所定圧に加圧する加圧機構と、シール空間の圧
力を検知する圧力センサと、この圧力センサの出力変化
から前記配管の貫通欠陥の有無を判定する判定手段と有
し構成して、配管の貫通欠陥の検知を、配管全体ではな
く、小容量の密封空間ですむ配管の各部分で行えるよう
にしたことにある。

【００１１】請求項２に記載の配管の貫通欠陥検知装置
は、さらに拡張部材で形成されるシール壁のシール性を
向上させるために、拡張部材を、配管の内周面と接する
表面部分が周方向に渡り形成され、該表面部分には該配
管の内周方向に渡り環状の突起状部が形成された弾性ゴ
ム膜から構成したことにある。

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図３に
示す一実施形態にもとづいて説明する。

【００１４】図１は、本発明方法を適用した貫通欠陥検
知装置の全体を示し、図中１は検査しようとする配管Ａ
内に挿入自在な細径のプローブを示す。

【００１５】プローブ１は、センサ／弁収納部２の先端
側に、シール／検査圧封入部３、挿入ヘッド部４を順に
接続して構成される。またセンサ／弁収納部２の基端側
は、接続コネクタ部５を介して、外周に気体の搬送をな
すフロート部８を有する搬送ケーブル部６に接続してあ
る。

【００１６】プローブ１および搬送ケーブル部６は、配
管Ａ外に設置される挿入装置７により繰り出されるよう
になっていて、例えば配管Ａの入口へプローブ端から挿
入して、検査しようとする配管Ａの場所へ、プローブ１
の特定部位、すなわちシール／検査圧封入部３を導ける
ようにしている。

【００１７】そして、シール／検査圧封入部３には、配
管Ａの内部を所定の小区間に区切るシール機構１０が取
り付けられている。

【００１８】図２にはこのシール機構１０の構造が示さ
れている。

【００１９】シール機構１０には、配管Ａの配管軸方向
となるプローブ１の軸方向に所定の間隔を置いて、複数
の拡張部材、例えば配管Ａの内径より小さい一対（２
個）の拡張／収縮が可能な短筒形の弾性ゴム膜１２ａ，
１２ｂを横向きに設けて、配管Ａ内での移動を可能とす
る構造が用いられている。

【００２０】すなわち、プローブ１の先端側の近くに設
けた弾性ゴム膜１２ａの内部には、導出孔２１（拡張圧
導出孔）が形成してあるサポートリング１３が嵌挿して
ある。サポートリング１３は、外周面を除く各部が接着
（ゴム膜成形時に一体に接着）されていて、短筒形の弾
性ゴム膜１２ａのシールの保持をなしている。

【００２１】この弾性ゴム膜１２ａが付いたサポートリ
ング１３が、挿入ヘッド部４と直列につながる鍔１５ａ
付き短柱形状の保持金具１５（保持部材）の外周部に嵌
挿され、同金具端にねじ込まれた例えばナット形の締結
具１６で両端側から挟持固定してある。

【００２２】またプローブ１の先端側から遠くに設けた
弾性ゴム膜１２ｂの内部にも、同様に導出孔２３（拡張
圧導出孔）が形成してあるサポートリング１７が接着固
定してある。そして、サポートリング１７は、弾性ゴム
膜１２ａのときと同様、センサ／弁収納部２と直列につ
ながる鍔１８ａ付き短柱形状の保持金具１８（保持部
材）の外周部に嵌挿され、同金具端にねじ込まれた例え
ばナット形の締結具１９で両端側から挟持固定してあ
る。

【００２３】そして、向き合う保持金具１５，１８同士
がフレキシブル性を有する空圧チューブ２０を介して接
続され、双方の弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂを比較的小ス
パン（例えば約１００mm〜１５０mm）の間隔で、プロー
ブ１に保持させている。

【００２４】具体的には、保持金具１８側に向く保持金
具１５の側部には、弾性ゴム膜１２ａの内面に臨む導出
孔２１と連通する導入孔２２（拡張圧導入孔）が形成し
てあり、保持金具１５側に向く保持金具１８の側部に
は、弾性ゴム膜１２ｂの内面に臨む導出孔２３と連通す
る中継孔２４が形成してある。そして、導入孔２２に空
圧チューブ２０の先端部が接続され、中継孔２４に空圧
チューブ２０の後端部が接続され、両保持金具１５，１
８を所定の間隔で連通自在に連結してある。

【００２５】導出孔２３は、保持金具１８に形成された
導入孔２５（拡張圧導入孔）、さらに同導入孔２５に接
続されたフレキシブル性を有する空圧チューブ２６を用
いて、センサ／弁収納部２、接続コネクタ部５、搬送ケ
ーブル部６を通じ、圧力流体供給手段、例えば挿入装置
７に内蔵されたガス圧供給部２８（例えばガス圧又は液
圧を供給するもので、本実施形態ではガス圧、例えば空
気圧を供給する機構で構成されるもの）に接続されてい
る。

【００２６】さらに例えば同挿入装置７には、ガス圧供
給部２８からの圧力空気を空圧チューブ２６へ切り換え
る機能を有する操作部２９が内蔵されていて、操作部２
９の操作によってガス圧供給部２８から各導出孔２１，
２３へ圧力流体、例えば所定の圧力空気を供給できるよ
うにしてある。

【００２７】また操作部２９には、例えば空圧チューブ
２６からの空気を大気放出させる側に切り換える機能も
有していて、操作部２９の操作で、各弾性ゴム膜１２
ａ，１２ｂに拡張圧を与えると、図２中の破線で示され
るように各弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂの環状の表面部分
を配管Ａの内周面と接するまで拡張させ、拡張圧を大気
に排気すると、図２中の実線で示されるようにゴム弾性
により収縮させるようにしてある。

【００２８】これにより、配管Ａの任意の場所にシール
／検査圧封入部３を挿入配置した後、各弾性ゴム膜１２
ａ、１２ｂに拡張圧を与えることにより、該シール／検
査圧封入部３の在る地点に、シール壁、具体的には配管
Ａの内部を配管軸方向に区切るシール壁α，βが形成さ
れるようにしている。

【００２９】また各弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂの配管Ａ
の内周面と接する環状の表面部分には、例えば図３（弾
性ゴム膜１２ａ側だけ図示）に示されるように配管Ａの
内周方向に沿う周方向全体に渡り環状の突条３０（突起
状部）が複数条、例えば３条、並行に形成されていて、
高い接触面圧で、配管Ａの内周面にシール壁α，βを接
触させるようにしてある（高いシール性を確保するた
め）。

【００３０】一方、保持金具１８には、例えば図２中の
破線で示されるようにセンサ／弁収納部２側の側部に入
口３１ａが開口し、保持金具１５側の側部に出口３１ｂ
が開口する充填圧供給孔３１が前後方向に貫通して形成
されている。

【００３１】この充填圧供給孔３１は、入口１８ａに接
続されたフレキシブル性を有する空圧チューブ３２、セ
ンサ／弁収納部２内に収納された逆止弁部２ａ、接続コ
ネクタ部５、搬送ケーブル部６を経て、加圧機構として
の例えば上記挿入装置７に内蔵されているガス圧供給部
２８に接続されている。

【００３２】これにより、ガス圧供給部２８から充填圧
供給孔３１へ向け、所定圧の流体、例えば所定圧の圧力
空気を供給することにより、逆止弁部２ａの逆流防止機
能を利用して、図２中の破線で示すシール壁α，βで小
区間に区切られた配管Ａの密封空間３３（シール空間）
に所定の検査圧を封入できるようにしている（充填）。
つまり、シール壁α，βで区切られた密封空間３３を加
圧できるようにしてある。

【００３３】なお、挿入装置７に内蔵されている操作部
２９には、弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂを拡張させたり収
縮させたりする機能以外に、例えば充填孔供給孔３１へ
の圧力空気を供給操作する機能も設定されていて、図２
中の破線で示すシール壁α，βを形成した後、配管Ａの
密封空間３３（シール空間）に検査圧を封入（加圧）で
きるようにしてある。

【００３４】他方、センサ／弁収納部２側に向く保持金
具１８の側部（センサ／弁収納部２をなす部分）には圧
力センサ３４が設置されている。また保持金具１８の内
部には、一端部が保持金具１５側の側部に開口し、他端
部が圧力センサ３４の受圧部に臨む通路３５（圧力セン
サ取付孔を兼ねる）が貫通していて、密封空間３３での
密封圧力を圧力センサ３４へ導けるようにしている。

【００３５】つまり、圧力センサ３４にて、密封空間３
３の内部充填圧を検知できるようにしてある。

【００３６】また圧力センサ３４は、センサ／弁収納部
２、接続コネクタ部５、搬送ケーブル部６、さらに同搬
送ケーブル部６の端部のコネクタ６ａを介して、例えば
配管Ａ外に設置される欠陥判定部３６に接続されてい
る。

【００３７】欠陥判定部３６は、加圧された密封空間３
３の圧力低下（降下）の割合、具体的には密封空間３３
における一定時間放置後の圧力低下（降下）率を圧力セ
ンサ３４の出力から読み取り、貫通欠陥の有無を判定す
る機能を有している。

【００３８】つまり、圧力センサ３４の出力変化から、
密封空間３３を形成した配管Ａの場所における貫通欠陥
の有無を検出できるようにしている。

【００３９】なお、保持金具１５と保持金具１８との間
は、空圧チューブ２０における応力負担を軽減、具体的
には充填圧充填時の伸びの防止，プローブ挿入時および
引抜時の負荷受部材としての役割を果たすフレキシブル
性を有する接続チューブ３７で接続して、プローブ１の
外郭としてある。但し、接続チューブ３７は、通路３５
の入口、充填圧供給孔３１の出口３１ｂを避けて接続し
てあり、充填圧の供給、密封空間３３の圧力検知は損な
わない。

【００４０】また逆止弁部２ａの外周は、例えばセンサ
／弁収納部２の外郭（プローブ１の外郭）をなす、シー
ル／検査圧封入部３と接続コネクタ部５とに渡り接続し
た保護チューブ３８に取り付けられていて、プローブ挿
入時および引抜時の際の摺動による逆止弁部２ａの損傷
を防ぐようにしてある。

【００４１】こうした貫通欠陥検知装置にて、短時間の
計測時間でかつ高い精度で、配管Ａの貫通欠陥の有無
と、貫通欠陥の場所の特定とが行えるようにしている。

【００４２】すなわち、本発明の検知方法を貫通欠陥検
知装置の作用（検査手順）にしたがい説明すれば、今、
配管Ａの漏洩の有無を検査を行うとする。

【００４３】このときには、まず、例えば配管Ａの入
口，出口といった開口の付近に挿入装置７を据え付け、
この挿入装置７を用いて、プローブ１を先端側、すなわ
ち挿入ヘッド部４から配管Ａ内へ挿入させる。

【００４４】この挿入は、検査しようとする配管部分に
相当する地点にシール／検査圧封入部３が到達するまで
行われる。

【００４５】規定位置に達すると、プローブ１の挿入を
止めて固定する。

【００４６】これにより、検査しようとする配管部分の
内部に、配管軸方向に並ぶ一対の弾性ゴム膜１２ａ，１
２ｂが位置決められる。

【００４７】この後、操作部２９の操作で、ガス圧供給
部２８から空圧チューブ２６に向け、圧力流体、例えば
所定圧の空気を供給する。

【００４８】すると、ガス圧供給部２８からの圧力流体
が、各保持金具１５，１８を通じて、各サポートリング
１３，１７の導出孔２１，２３へ導かれる。

【００４９】これにより、各弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂ
には、該ゴム膜１２ａ，１２ｂを拡張させようとする拡
張圧が加わる。

【００５０】すると、各弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂは、
図２中の破線で示されるように配管Ａの内周面に向けて
膨出、すなわち拡張していく。

【００５１】径方向外側へ向け張り出るように拡張する
各弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂの外周面は、配管Ａの内面
全周と密着してシールをなし、配管Ａの内腔を仕切るシ
ール壁α，βを形成していく。

【００５２】すると、配管Ａの内部は、図２中の破線で
示されるように所定の間隔で並ぶシール壁α，βによっ
て配管軸方向に区切られ、当該地点に密封空間３３を形
成していく。

【００５３】ここで、各弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂは配
管Ａの内周面の形状に追従する弾性ゴムで形成されてい
る上、配管Ａの内周面と接する表面部分には高い面圧で
配管Ａの内周面と接触させる突条３０が形成してあるか
ら、高い気密性を有する密封空間３３が形成される。

【００５４】この後、操作部２９の操作で、ガス圧供給
部２８から空圧チューブ３２に向けて、圧力流体、例え
ば所定圧の空気を供給する。

【００５５】すると、ガス圧供給部２８からの圧力流体
が、逆止弁部２ａを通じて、保持金具１８に形成されて
いる充填圧供給孔３１から密封空間３３へ充填され、密
閉空間３３を加圧していく。

【００５６】ここで、弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂの外周
部は、円周上の数ケ所に形成した環状の突条３０により
著しく高い接触面圧で配管Ａの内周面と密着して高いシ
ール性をもたらしているから、弾性ゴム膜１２ａ，１２
ｂの外周部とそれに接する配管Ａの内周面との間からの
圧力流体の洩れは防止される。

【００５７】なお、密封空間３３に充填された圧力は、
逆止弁部２ａの逆流防止作用により、逆流することはな
い。

【００５８】この充填を終えたら、欠陥判定部３６によ
って、圧力センサ３４の出力から密封空間３３の内部の
充填圧の変化を計測する。具体的には、一定時間放置後
の圧力低下（降下）率を検出していく。

【００５９】この圧力低下（降下）率の具合から、配管
Ａの当位置（弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂが位置決められ
た区間）での貫通欠陥の有無が検出される。

【００６０】この位置での検査を終えたら、操作部２９
の操作で、弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂに加わっている圧
力を大気に逃がして、弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂを元の
状態に戻した後、プローブ１を挿入方向あるいは引抜方
向を移動させて、配管Ａの軸方向の任意の他の場所に位
置決め、この位置で再び弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂの拡
張、充填圧の供給を用いた密封空間３３の圧力降下の検
出を行えば、この検査しようとする配管Ａの領域での漏
洩検査が行える。

【００６１】こうした検査を繰り返して、配管Ａの漏洩
を検査していく。

【００６２】このように配管Ａの貫通欠陥の検知を、配
管全体でなく、配管Ａの各部分で行う方法および装置だ
と、配管Ａの貫通欠陥の検出はもちろん、漏洩場所の特
定もできる。

【００６３】しかも、シール壁α，βで区切られた密封
空間３３は、小容積（小容量）であるので、圧力降下の
速度が遅い微少欠陥でも、短時間の計測時間で、貫通欠
陥を検出できる。

【００６４】そのうえ、計測時間が短くてすむので、計
測時間の間における温度の変化，大気圧の変化の影響を
減少させることができ、検出精度を格段に向上させるこ
とができる。

【００６５】特に、突条３０を有する配管内面にならう
特性に優れた弾性ゴム膜１２ａ，１２ｂを用いてシール
壁α，βのシール性を高める工夫、さらに密閉空間３３
の近傍に逆流防止の逆止弁部２ａを配置したり、密閉空
間３３の近傍に圧力センサ３４を配置して、密封空間３
３の容量が増加するのを抑制する構造、すなわち密封空
間３３の容量を減少させる工夫により、こうした短時間
での計測、高精度の漏洩検知が実現されるものである。

【００６６】試験の結果によると、従来の配管全体を加
圧して圧力降下を検出する検査方法では約４０時間の計
測時間を必要としているのを、本発明の配管Ａの漏洩を
検査する方法（装置）だと、１ケ所、約１５〜３０分の
計測で漏洩の有無の判別が行え、短時間での検査が実現
されることが確認された。しかも、検出精度は、板厚３
mmにもうけた約１０μｍの穴の検出が可能で、高い検出
精度が得られることも確認された。

【００６７】なお、一実施形態では流体圧力としてガス
圧を用いた例を挙げたが、これに限らず、液圧を用いて
もよい。つまり、液圧を用いた圧力流体供給手段、加圧
機構を採用しても構わない。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の貫通欠陥検
知装置によれば、流体圧力で拡張する複数の拡張部材で
配管の内部を配管軸方向に区切り、この区切られたシー
ル空間へそのシール空間の近傍に配置した逆止弁部を通
じて圧力流体を供給し、シール空間の圧力降下を圧力セ
ンサで検知するようにしたから、配管全体での検知に比
べ、小容量の空間で、精度よく、さらには温度の変化、
大気圧の変化を受けないよう短い計測時間で、配管の貫
通欠陥を検知できる。しかも、拡張部材は、配管の他の
場所に移動可能なので、任意の場所での検査を行え、漏
洩場所の特定もできる。

【００６９】したがって、短時間の計測時間、かつ高い
精度で、配管の貫通欠陥の有無をその貫通欠陥の場所の
特定と併せて検知することができる。

【００７０】しかも、拡張部材として、配管の内周面と
接する表面部分が内周方向に沿う環状の突起状部が形成
された弾性ゴム膜を用いたので、配管を配管軸方向に区
切るシール壁を高い接触面圧で配管内周面と接触させる
ことができ、同シール壁で形成される密封空間のシール
性を格段に向上させて、一層、高い検知能力をもたらせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の配管の貫通欠陥検知装置
の全体を示す図。

【図２】同貫通欠陥検知装置のシール／検査圧封入部の
構成を詳しく示す断面図。

【図３】同シール／検査圧封入部の弾性ゴム膜の外周面
に円周方向に沿って形成された突条を説明するための断
面図。

【符号の説明】

１…プローブ １０…シール機構 １２ａ，１２ｂ…弾性ゴム膜（拡張部材） １３，１７…サポートリング １５，１８…保持金具（保持部材） ２８…ガス圧供給部（圧力流体供給手段，加圧機構） ３０…環状の突条（突起状部） ３３…密封空間（シール空間） ３４…圧力センサ ３６…欠陥判定部（判定手段） Ａ…配管 α，β…シール壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 豊実 茨城県那珂郡東海村大字村松４番地33 核燃料サイクル開発機構東海事業所内 (72)発明者 白土 陽治 茨城県那珂郡東海村大字村松４番地33 核燃料サイクル開発機構東海事業所内 (72)発明者 田中 津義 茨城県那珂郡東海村大字村松４番地33 核燃料サイクル開発機構東海事業所内 (72)発明者 赤松 哲郎 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 川口 昭博 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 市瀬 順一 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−2592（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9234（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−37480（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−17281（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−102650（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−25345（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 3/28 G01M 3/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管内に挿入される、該配管軸方向に所
   定の間隔で、圧力流体を受けると該配管の内周面に向か
   い拡張する複数の拡張部材を配置して構成されるシール
   機構と、 前記各拡張部材に該拡張部材が前記配管の内周面と接す
   るまで拡張するように圧力流体を供給し、前記配管内を
   配管軸方向に区切るシール壁を形成する圧力流体供給手
   段と、圧力流体を前記配管外から、前記 シール壁で区切られた
   配管内のシール空間の近傍に配置した逆止弁部を通じ
   て、前記シール空間へ供給し該シール空間を所定圧に加
   圧する加圧機構と、 前記シール空間の圧力を検知する圧力センサと、 この圧力センサの出力変化から前記配管の貫通欠陥の有
   無を判定する判定手段と、 を具備してなることを特徴とする配管の貫通欠陥検知装
   置。
2. 【請求項２】 上記拡張部材は、前記配管の内周面と接
   する表面部分を有し、該表面部分には該配管の内周方向
   に渡り環状の突起状部が形成された弾性ゴム膜から構成
   されることを特徴とする請求項１に記載の配管の貫通欠
   陥検知装置。