JPS61139738A - 鋼管継手漏れ試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼管継手の漏れ試験装置に関し、特に主として
油井用鋼管等のネジ継手等からなる被試験体の漏れ試験
に用いられる高圧の試験装置に関する。

〔従来の技術〕

石油、天然ガス等の井戸ではケーンングパイプ、チュー
ビングパイプ、ドリルパイプ等の油井管が使用され、そ
の結合はねじ継手により行なわれるのが一般的である。

これらのねじ継手は油井環境に応じて高圧、高温５時に
は腐食環境に曝されるために、このような厳しい環境で
も完全に使用に耐えられるよう十分な気密性が要求され
る。

そのためにねじの種類、鋼管寸法、材質およびねじの締
付条件に応じて、水圧またはガス圧を鋼管ねじ継手に内
圧として負荷し、漏れの有無をテストして安全性の確認
１品質保証を行うことが広〈実施されている。そのため
に採用されている従来の装置を第３図に示す、この装置
は試験用に製作したねじ継手部の両端に盲板５ｄを溶接
し、一方の盲板に取りつけた送入口から加圧媒体として
の水またはガスをポンプ等の加圧装置を用いて被試験体
ねじ継手部に送入し、所定圧力まで加圧した後にねじ継
手部からの漏れを目視または水中でのバブリング（泡の
発生）により判定する方法である。この方法は簡便であ
るが次のような欠点を有していた。

（１）被試験体ねじ継手部一体毎に盲板を溶接するので
時間と手間がかかり、多数の試験を行うには適していな
い。

（２）溶接部には内圧による引張荷重が作用するため、
溶接欠陥から破壊して大事故に至る危険性がある。

（３）漏れの検出を目視で行うために危険が大きく、そ
の危険を避けるためには遠くから観察することとなるた
めに検出の精度が落ちる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来の方法に比べて漏れ試験の時間や労力を大
幅に低減し、かつ安全で高精度の試験を可能とする試験
装置を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の装置は次の要素から成っている。

（Ａ）加圧媒体を被試験体内に送り込む加圧装置、 （Ｂ）被試験体の管径に応じ外径部をシールして内圧を
保持するかまたは内径部をシールして内圧を保持するシ
ールヘッドが交換可能の形式で同一装置内に取りつけら
れたシール装置。

（Ｃ）必要に応じて設けることのできる、被試験体に曲
げ荷重を負荷する装置、 （Ｄ）被試験体内圧力が所定圧力に到達した時点で加圧
媒体を封じ込め、加圧媒体を補給しない状態で圧力を検
出または記鎚する装置、およびまたは漏れ検出装置。

〔作用〕

本発明によれば、被試験体を作成するために盲板を溶接
する手間や時間を省略することがでさ、被試験体の鋼管
が小径のときに外径シール、大径のと５に内径シールを
用いることができ、大径の鋼管を試験する場合に設備規
模を大さくしないで済むものである。

〔実施例〕

′４．ＪＡ明を実施例を用いてさらに具体的に説明する
。第１図は本発明の装置の実施例の横断面図であり、比
較的小径鋼管の被試験体の場合を示し、外径シール用ヘ
ットを装着した状態を示しており、第２図はそのＡ−Ａ
断面を示す。

第１図で１．２．３はフレーム、１１は架台、１２は水
受は兼用のタンクである。一方の外径シールへラド４は
その片端に設けられたフランジ４ａをフレーム２に設け
られた受は構２ａに挿入することにより固定される。他
方のシールへラド６も同様に保持板７に固定される。保
持板７にはソールへ−Ｉド移動用ねじ８が接続されてい
る。ねじ８はフレームＬに固定された支持部材９の中に
回転可能に同心状に設けられた回転子９ａの回転により
左右方向に移動し、シールへラド６を移動させる０回転
子９ａは、フレームｌの上部に設けられた駆動部１０の
手動ハンドル１０ｂからスプロケット１０ａ、チェーン
９ｃ、スプロケット９ｂによってｔａｂの回転が伝達さ
れて回転される。

駆動部１０は手動ハンドルｆｏｂの代りに電動モータを
用いることも可能である。被試験体５はねじ継手５ａ、
鋼管５ｂ、５ｃから構成されており、まず鋼管５ｂを外
径シールへラド４のシール部４ｂに挿入した後に、シー
ルヘッド６を回転子９ａの回転により図の左方向へ移動
し、鋼管５Ｃをシールへラド６のシール部６ｂ内に挿入
する。

この外径シール方式の縦断面図をＷ４４図に示した。被
試験体５は盲板を溶接することなく、その両端をシール
することが可能である。

外径シール方式では鋼管内面積と試験圧力との積に相当
する力がシールヘッド４．６に作用し。

フレーム１がその荷重を保持する。小径の鋼管の場合は
管内面積が小さいため発生する荷重も小さい０例えば内
径８０ｍｍ、試験圧力１０００ｋｇ／ＣｌＴ１′の場合
、軸方向荷重は約５０ｔである。

一方、大径の鋼管の場合には管内面積が太さいため発生
する荷重も大きい６例えば１３−３／８インチの鋼管で
内径３２０　ｍｍ、試験圧力１０００ｋｇ／ｃｍ’とす
ると軸方向荷重は約ａｏｏｔ、試験圧力５００ｋｇ／ｃ
ｎｉ’でも軸方内々１１４００ｔとなり、これを支持す
るため大きなフレームを必要として設備の規模が大きく
なり経済的でない。

また大径の被試験体内に大量の高圧流体を送入すること
は流体が漏れた場合の危険が大すく、安全上の観点から
も好ましくない、従って大径管の試験の場合にはフレー
ムに荷重を発生させない内径ンール方式の試験装置が最
適である。

第５図は内径シール方式の試験装置を示す。

まず内径シールへラド１４はその端部に設けた７ランジ
Ｌ４ａを受は溝２ａに挿入することによ７り固定される
。内径シールヘッドとしての中子１４ｂには鋼管の内面
をシールするためのバッキング１４ｃおよびバックアッ
プリング１４ｄが設けられている。被試験体ねじ継手５
は第５図に示すように位置決めされる。加圧媒体は中子
１４ｂ、バッキング１４ｃ、鋼管５ｂ、５ｃ、ねじ継手
５ａで囲まれた狭い空間１５に圧入され、ねじ部の漏れ
試験が可能となる。この方式では被試験体自体に軸方向
の荷重は発生せず、空間１５の断面積と試験圧力との積
に相当する力が中子１４ｂにかかるだけである。

例えば１３−３７８インチの鋼管を例にとり、鋼管内面
とパフキング溝底の距離が２０ｍｍ、内径３２０ｍｍ、
内圧１０００ｋｇ／ａｍ’とすると中子１４ｂに発生す
る軸方向引張力は２００ｔであり、外径シールの場合に
比べて約電に低減し、しかも中子１４ｂのみに力が発生
し、フレームには何らの力も発生しないので非常にコン
パクトな設備となり、しかも加圧媒体の量が少量で済む
ので危険も少ない。

加圧媒体としては水を用いることが多いが、Ｉ＆近では
継手にとってより厳しいガスでの試験が行われることも
多く、この場合には加圧媒体の量を少なくすることが加
圧時間の短縮、安全の確保上特に有効である。加圧方式
としては媒体に応じて水圧ポンプ、油圧−水圧増圧器、
ガスブースター等の方式を使用できる。

上述の如き被試験体ねじ庫手に内圧のみを負荷する漏れ
試験に加えて、油井管継手では引張、圧縮、曲げ等の荷
重を重畳して付加し、漏れ性をチェックする必要もある
。

第５図は内径シールの場合について曲げ荷重を負荷でき
る装置１７を備えた例を示す、Ｌ６は下部受台、１６ａ
はローラーの如き受台であり、鋼管と接して荷重を保持
する。上部には負荷装置１７があり、ジヤツキ１７ａ、
負荷部１７ｂ、梁１７ｃから構成される。１７ｃはフレ
ームｌに支持される構造となっており、ジヤツキ１７ａ
の反力は１７ｃとフレームｌで受けられ、曲げ荷重を被
試験体５に加えることができる。＠５図では三点曲げの
場合を示しているが、負荷部１７ｂの形状を変えること
により、ねじ継手５ａでなく鋼管５ｂ、５ｃに負荷をか
ける四点曲げとすることもできる。また第１図の外径シ
ールの場合についても同様な曲げ負荷装置を備えること
ができることは勿論であるが、この場合シールヘッド４
．６を下部受台１６と兼用することも可能である。

本発明の如く加圧媒体の容積が小さい状態で漏れ試験を
実施する場合には試験圧力まで昇圧した後に加圧媒体を
−封じ込めてその圧力を監視することにより、漏れの検
知が可能となる。

第６図は圧力を封じ込めるシステムの概略を示す、１８
は加圧ポンプ、１９は駆動用モータである。ポンプ圧は
リリーフ弁２１により設定され、電磁弁またはエア弁形
式のリモート弁２６が開いた状態で被試験体５を加圧す
る。被試験体５に加えた圧力は圧力計２３の目視、ある
いは圧力トランスデュサ２４、変換器２５からの電気出
力を記録計２８で知ることができる。被試験体圧力が試
験圧力に達したらトランスデユーサ２４．変換器２５か
らの信号によりリモート弁２６を閉鎖して加圧部を封止
し、所定時間内の圧力変化から被試験体ねじ継手部での
漏れの有無を判定することが可能である。

加圧媒体が水の場合には圧力変化で漏れを検出すること
が比較的容易であるが、極く僅かな漏れの場合には検出
が困難である。このような場合に好適に用いることので
きる漏れ検出装置の実施例としてｔＪＴＪｚ図に微量漏
れでも検出し得るカメラテレビモニタ等の撮像システム
を示す。

テレビカメラ１３はフレームｌと架台１１の間に設けら
れた隙間を通して被試験体５を監視し、モニタ上で見る
ことができる。この際、加圧水の中に僅かな蛍光染料を
混入し、被試験体５に紫外線を照射すると、僅かに水が
漏れている状態であっても、水が発光するためにより効
果的に明瞭に漏れを検出することができる。

一方加圧媒体がガスの場合には、たとえ漏れがあっても
圧力変化は小さいので他の検出装置が必要となる。最も
簡便な装置は被試験体ねじ継手部外側を水に浸し、漏れ
てくるガスを泡として検出する装置である。第７図には
内径シールの場合における例を示す、被試験体５の外側
に水槽２９を設置し、被試験体５が完全に没するまで水
を満たす、被試験体継手部からガスが踊れる場合には泡
として浮上し、容易に漏れを検出できる。外径シールの
場合にも全く同一の装置が使用できることは当然である
。

本発明では被試験体が小径の場合外径をシールし、試験
体が大径の場合内径をシールするようにシール部を被試
験体の径に応じて分けることが特徴の一つである。内径
をシールするか外径をシールするかを分ける径の選定は
任意であるが、シールヘッドの製造のし易さ、装置全体
の規模をコンパクトにする上からは外径４〜５インチ（
１００〜１２５　ｍｍ）程度で分けることが望ましい。

〔発明の効果〕 本発明は以上のように構成されているので、被試験体の
溶接等を不要とし、単時間に能率よく省力的に鋼管継手
の漏れ試験を施行することができ、また安全、高精度で
ある。さらに、外径シールヘッドと内径シールヘッドと
をフレームに交換取付可能な構成としているので、装置
全体をコンパクトにすることかでさる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図はそのＡ−
Ａ矢視図、第３図は従来の鋼管ねじ継手漏れ試験装置、
第４図は外径をシールする実施例の縦断面図、第５図は
内径をシールする実施例の縦断面図、第６図は加圧媒体
封じ込めのフロー図、第７図はガス加圧の場合の漏れ検
出装置の縦断面図である。 Ｌ、２．３・・・フレーム、４．６・・・外径シールヘ
ッド、５・・・被試験体、５ａ・・・鋼管ねじ継手、５
ｂ、５ｃ・・・鋼管、７・・・保持板、８・・・ヘッド
移動用ねじ、９・・・支持部材、ｌＯ・・・駆動部。 １１・・・架台、１２・・・タンク、１３・・・テレビ
カメラ、１４・・・内径シールヘッド、１５・・・空間
、１６・・・下部受台、１７・・・曲げ負荷装置、１８
・・・ポンプ、１９・・・モータ、２１・・・リリーフ
弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　加圧媒体を被試験体内に送り込む加圧装置と、被試
   験体の管径に応じてその両端近傍の外径または内径をシ
   ールする交換可能なシールヘッド装置と、被試験体内圧
   力が所定圧力に到達した時点で加圧媒体を封じ込め圧力
   を検出または記録する装置およびまたは漏れ検出装置と
   からなることを特徴とする鋼管継手漏れ試験装置。 ２　被試験体に曲げ荷重を負荷する装置を備えた特許請
   求の範囲第１項に記載の鋼管継手漏れ試験装置。