ロボットによる非破壊検査(NDT)は、石油、天然ガス、水道設備の構造的健全性を評価するための検査方法です。クローラー式ロボットツールは、従来のインテリジェントピギングツールでは検査できないパイプライン(またはピギング不可能なパイプライン) のインライン検査(ILI)アプリケーションによく使用されます。
ロボット非破壊検査ツールは、タンク内部や海底石油施設などの過酷な場所での必須検査にも使用できます。これらのツールは、訓練を受けた技術者または非破壊検査分析者によって遠隔操作されるため、検査員への危険を最小限に抑えることができます。これらのシステムは、データとコマンドを有線(通常はアンビリカルケーブルまたはテザーと呼ばれます)または無線(バッテリー駆動のテザーレスクローラーの場合)で送信します。
ロボット NDT ツールは、パイプライン オペレータや公益事業会社が、次のアプリケーションでメンテナンスの目的で必要な構造整合性データ セットを完成させるのに役立ちます。
フロー駆動型ピグ検査を妨げたり、阻害したりする可能性のあるパイプラインの状態には、次のようなものがあります。
ロボット非破壊検査ツールは、過酷な環境でも安全上の利点をもたらします。

有線式ロボット検査ツールには、アンビリカルケーブルが接続されており、ツールに電力と制御コマンドを供給するとともに、センサーデータを技術者に中継します。有線式クローラーは、無線式クローラーに比べて以下の利点があります。
テザー クローラーは、非テザー クローラーに比べて次のような欠点があります。

非接続型ロボットILIクローラーは、搭載バッテリーで駆動します。これらのツールは、センサーデータをツールオペレーターにワイヤレスで送信するか、ツール回収時にダウンロードできるようにデータを保存できます。非接続型クローラーは、接続型クローラーに比べて以下の利点があります。
非接続型クローラーには、接続型クローラーに比べて次のような欠点があります。
ロボット非破壊検査ツールは、複数の検査センサーを搭載しています。このセクションでは、一般的なセンサーの種類について説明します。ほとんどのツールは、ロボットのサイズ、設計、用途などの要因に応じて、複数の種類のセンサーを組み合わせています。
メイン記事 –電磁音響変換器

電磁音響トランスデューサー(EMAT)は、均一に研磨された金属検査対象物(例:パイプ壁、タンク底)に超音波を誘導します。技術者は、これらの超音波の反射に基づいて金属の状態を評価し、異常を検出することができます。トランスデューサーが異常箇所を通過すると、最初のパルスと通常の反射の間に新たな反射が現れます。[ 1 ]
ダイレクトビームEMATは、工具が金属に0°の角度(または金属表面に対して垂直)で超音波を照射する、最も一般的な検査方法です。ダイレクトビーム検査では、金属の厚さを測定するだけでなく、以下の欠陥を検出・測定します。

斜角探傷検査では、工具を用いて金属表面に対して斜めに超音波を照射し、直接探傷検査と同時に実施することで異常検出を確認することができます。斜角探傷トランスデューサーは、ビーム経路に入る異常部または反射体からの反射波のみを検出します。直接探傷とは異なり、通常の鋼材の反対側の壁からの反射波は検出しません。[ 1 ]
斜角検査と直達検査を組み合わせることで、新たな異常を発見し、検査精度を向上させることができます。ただし、斜角検査は直達検査よりも表面異物に対する許容度が低くなります。斜角検査では、パイプ軸に平行な亀裂状の異常や、直達検査では検出できないほど小さな欠損欠陥など、以下のような欠陥を発見できます。
ピグできないパイプラインでの使用に加えて、EMAT ツールの非接触性により、この方法は、液体の接触媒質の要件により従来の UT ツールが望ましくない乾式アプリケーション (天然ガス ラインなど) に最適です。
溶接部の完全性はパイプラインの安全性にとって重要な要素であり、特に円周溶接(パイプの各セクションを接合する円周溶接)は重要です。しかし、鋼板の均一な分子構造とは異なり、溶接部とその熱影響部(HAZ)は異方性の結晶構造を有しており、超音波信号を減衰させ、ILIツールによる解析を困難にする波動速度の変動を引き起こします。
斜角ビームEMAT法の1つは、円周溶接部の両側で9つの周波数時間(FT)スキャンを使用し、各周波数が異なる入力波角度に対応します。 [ 2 ]次の図は、この方法でカバーされる検査領域の図を示しています。緑色の領域は、溶接部と周囲の金属における せん断波の伝播を表しています。


このツールは、FTスキャンの各セットを単一の周波数時間マトリックススキャンに統合して溶接状態を表示し、異常を重大度別に色分けします。[ 2 ]この円周溶接スキャン方法は、以下の溶接欠陥を検出するように設計されています。
メイン記事 –磁束漏れ
磁束漏洩(MFL)検査ツールは、複数の強力な磁石に挟まれたセンサーを用いて、管壁内の磁束の流れを生成・測定します。構造的に健全な鋼材は均一な構造を有し、磁束が規則的に流れますが、異常や特徴によって磁束の流れが識別可能なパターンで中断されます。センサーはこれらの磁束の中断を検出し、後で分析するために記録します。次の図は、典型的なMFL検査ツールの原理を示しています。図の左側は、構造的に健全な管内でMFLツールがどのように機能するかを示し、右側は、ツールが金属損失欠陥を検出・測定する様子を示しています。[ 3 ]

MFLツールは主に孔食腐食の検出に使用され、一部のツール構成では溶接欠陥の検出も可能です。超音波ツールと比較したMFLツールの利点の一つは、比較的厚い表面コーティング(例:塗料、パイプライナー)を通しても十分な感度を維持できることです。[ 4 ]

メイン記事 –ビデオ検査
ロボット非破壊検査ツールは、検査対象エリアの最適な視界を技術者に提供するためにカメラを搭載しています。一部のカメラは、ツールの制御を支援するためにパイプラインの特定の視界(例えば、正面、金属上のセンサー接触領域)を提供する一方、他のカメラは検査結果の高解像度写真を撮影するために使用されます。
ビデオ検査のみを行うツールもあります。これらのツールの多くは、カメラを技術者の視野を完全に最適化する機構を備えており、かさばるILIセンサーパッケージがないため、非常に操作性に優れています。多目的ILIツールに搭載されるカメラは通常、技術者が検査結果を分析する能力を最大限に高め、ツールを最適に制御できる位置に設置されます。

メイン記事 –表面計測
レーザープロファイロメーターは、物体表面に形状を投影します。技術者は、通常の金属上で形状が均一になるように、レーザーの入射角と物体からの距離を調整します。表面の異常(孔食、へこみなど)によって形状が歪むため、検査技術者は独自のソフトウェアプログラムを用いてこれらの異常を測定できます。これらのレーザーによる歪みの写真は、視覚的な証拠となり、データ分析プロセスの改善と構造健全性確保に貢献します。
メイン記事 –パルス渦電流
パルス渦電流(PEC)ツールは、プローブコイルを用いて金属対象物にパルス磁場を送り込みます。変化する磁場は金属表面に渦電流を誘導します。ツールは検出された渦電流信号を処理し、ツール動作前に設定された基準信号と比較します。これにより材料特性が除去され、磁場がカバーする領域内の平均壁厚が読み取られます。ツールは信号を記録して、後で分析できるようにします。[ 5 ]次の図は、一般的なPEC検査ツールの原理を示しています。

PEC ツールは、他のツールよりもトランスデューサーと検査対象物との間のギャップが大きくても正確に検査できるため、非金属物質 (パイプコーティング、断熱材、海洋生物など) を通して金属を検査するのに最適です。
米国連邦法では、パイプラインの現状統計を確立するためのベースライン検査と、資産の劣化を監視するための定期検査が義務付けられています。パイプライン事業者は、すべてのパイプラインにおいて重要影響区域(HCA)を指定し、パイプラインの状態を監視するための定期的な評価を実施し、予防措置および対応計画を策定する責任も負っています。[ 6 ]
パイプラインの検査に関する州の規制は、公共の安全に対する懸念の度合いによって異なります。例えば、2010年にサンブルーノの住宅街で発生した天然ガスパイプラインの爆発を受け、カリフォルニア州公益事業委員会はカリフォルニア州の天然ガス輸送事業者に対し、安全強化計画の策定を義務付けました。[ 7 ]この安全計画には、多数のパイプラインの交換とインライン検査が含まれていました。
連邦パイプライン・危険物安全局(PHMSA)は、HCA(高所作業車)におけるテザーレスクローラーの使用を、スタックの危険性を理由に許可していません。高速道路、河川、または密集した都市部の下に埋設されたパイプラインを掘削してスタックしたツールを回収することは、地域社会のインフラに甚大な影響を与える可能性があります。そのため、天然ガスおよび石油パイプラインの運営者は、ピグが取り付けられないパイプラインの点検に、テザーレスILIクローラーロボットを活用しています。
ウィリアムズは2015年にニュージャージー州にあるトランスコパイプラインのピグ不可能な部分を検査するために、連結式ロボットILIクローラーを使用した。[ 8 ]パイプラインシステムはハドソン川の下を通っており、近くで新しいコンドミニアム開発が行われたことで新しいHCAが作られたため、ウィリアムズはPHMSA規制に従って整合性管理プログラムを作成する必要があった。
2011年にポンプステーション1の地下石油パイプラインで石油漏れが発見された後、Alyeska Pipeline Service Companyはトランスアラスカパイプラインシステムのポンプステーション3を検査した。[ 9 ]この流出により、AlyeskaとPHMSAの間で合意に達し、AlyeskaはILIツールまたは同様の適切な検査技術を使用して評価できないすべての液体輸送配管をシステムから取り除くことが義務付けられた。他のILIツールはパイプライン沿いの11のポンプステーションのそれぞれに共通するパイプラインの形状を移動できなかったため、Alyeskaはポンプステーション3の検査プロジェクトを完了するためにDiakont製の有線ロボットILIクローラーを使用する承認を受けた。このツールにより、Alyeskaはクローラーが配管内に入るために地上の小さな継手を数個取り外すだけで済み、数百フィートのパイプ(その一部はコンクリート製の地下室にも収められていた)を掘削して手作業で検査するために必要な時間と費用を節約できた。
米国の原子力発電所には、原子力エネルギー協会(NEI) の NEI 09-14「埋設配管の完全性管理ガイドライン」に基づく独自の完全性管理義務が適用されます。
天然ガスパイプライン事業者は、重要なインフラ要素(高速道路の交差点など)の下にはない小規模の配給パイプラインに、テザーレス ロボット ILI クローラーを使用できます。
ロボット NDT ツールには、他の NDT 方法に比べて次のような利点があります。
ロボットツールには、他の NDT 方法に比べて次のような欠点があります。