スパイラル溶接鋼管溶接部の渦電流非破壊検査方法

鋼管輸送は、効率的な特殊輸送手段として、石油・ガス輸送分野においてますます重要な役割を果たしています。現在、国内の大口径輸送パイプラインは、主にスパイラル溶接鋼管で建設されています。輸送パイプラインの確実な運用を確保するためには、使用するスパイラル鋼管の品質を厳格に保証する必要があります。そのため、効果的なオンライン超音波自動探傷システムの研究と導入は、鋼管メーカーにとって不可欠な選択肢となっています。海外と比較すると、わが国の検査設備レベルは比較的遅れています。鋼管溶接部の探傷は、基本的に手動または半自動装置によって行われています。探傷効率が極めて低いため、通常は抜き取り検査しかできず、各鋼管の潜在的な欠陥を完全に検出することは不可能です。国際入札活動において、入札に参加する鋼管メーカーには、通常、比較的完全な探傷対策が求められます。一部の企業は巨額の費用をかけて海外製の自動検査設備を導入しましたが、国内生産や試験条件の制約により、その使用効果は必ずしも理想的とは言えず、多くの輸入設備が遊休状態となり、多額の費用が無駄になっています。こうした現状は、国内鋼管メーカーの国際競争力を大きく制限しています。

スパイラル鋼管は、製造プロセスが成熟しており、コストが低いため、主に流体輸送用鋼管として使用される鋼管の一種です。現在、スパイラル鋼管の製造には、連続成形とサブマージアーク溶接が広く採用されています。成形方法には、内部支持型と外部支持型の2種類があります。これらの2つの成形方法は、一般的に成形不足のため、鋼管製造後に大きな残留応力が生じ、鋼管の耐圧能力が低下します。理論解析の後、成形不足時の鋼管の残留応力計算式を提示し、内部支持型で成形したスパイラル鋼管の残留応力を実際に測定することで、本論文で提示した残留応力計算式の妥当性を検証し、スパイラル鋼管の製造と応用において指導的な役割を果たしています。

鋼管溶接部の非破壊検査は、常に解決が困難な重要な課題であり、様々な企業が早急に解決を迫られています。わが国の生産条件に適した自動溶接検査装置の開発は喫緊の課題です。鋼管探傷には様々な超音波方式が用いられており、それぞれの探傷精度は大きく異なります。溶接部の幾何学的形状の違いや様々な複合欠陥によって生じる不確実性により、鋼管の超音波自動探傷の難易度は比較的高く、人的要因の影響も大きくなります。探傷結果の有効性と信頼性をいかに向上させるかが、鋼管の超音波自動探傷において重要な課題となっています。長年にわたる鋼管探傷における調査研究と経験を経て、鋼管の螺旋状における高精度プローブ追跡システム、シングルチップマイコン技術、コンピュータ信号処理機能を統合した完全デジタル超音波探傷システムが開発されました。従来の探傷装置と比較して、螺旋状鋼管デジタルオンライン超音波自動探傷システムは、以下の利点を備えています。
（１）検出速度が速く、自動検出、計算、記録、自動深度補正、自動感度設定。
（２）検出精度が高く、アナログ信号の高速データ取得、定量化、計算、識別が可能であり、従来の計測器の検出結果よりも高い検出精度が得られます。
（３）検出結果を記録・保存、デジタル超音波探傷器は欠陥画像までの検出記録を提供することができます。
（4）信頼性が高く、安定性が良好で、データを総合的かつ客観的に収集・保存し、収集したデータに対してリアルタイム処理や後処理を行ったり、信号に対して時間領域、周波数領域、画像解析を行ったり、パターン認識によってワークピースの品質を等級分けしたりすることができ、人的要因の影響を低減し、検索の信頼性と安定性を向上させることができる。
（５）溶接追跡にはCCDカメラ追跡センサーが使用され、検出感度が高く、水やガスの心配がなく、シンプルで信頼性が高いなどの利点があります。

スパイラル溶接鋼管は、石油化学、熱電管網、都市給排水工学分野、特に石油・天然ガスの長距離輸送に広く使用されています。油田・ガス田の配管にはほぼ全てスパイラル溶接鋼管が使用されており、高い安全性、耐久性、経済合理性を備えています。スパイラル溶接鋼管の直径は一般に鋼板の幅に制限されないため、様々な規格の鋼板で製造できます。