非破壊検査の安全性と効率を高めるUTドローン点検とは？

2024/5/17

超音波探傷試験（UT）機能とドローン空撮ソリューションの統合が、海事、石油・ガス、発電などの産業における非破壊検査（NDT）にどのような変革をもたらしつつあるのかを探る。

近年、UT機能とドローン空撮ソリューションの統合により、石油・ガス、電力、海運業界におけるNDT検査が大きく変化している。UTドローン検査は、従来の検査方法よりも安全で効率的な代替手段を提供することで、資産所有者と検査サービスプロバイダー（ISP）がNDT検査を実施する方法に革命をもたらしている。

従来のUT検査の課題

一般的な非破壊検査（NDT）の検査方法では、検査員がデータ収集ポイントから手の届く範囲にいる必要がある。しかし、調査対象の資産のセクションによっては、アクセスするのが困難な場合があります。バラストタンク、煙突、パイプラックなどの大型資産では、検査員が測定場所に到達するには、移動式高所作業プラットフォーム（MEWP）、ロープアクセス、または足場に頼らなければならないことがよくあります。このような従来の方法では、時間とコストがかかり、高所や狭い場所での作業に伴う安全上のリスクが生じることがよくあります。 

過去に行われた船舶のUT検査

UT検査ポイントにアクセスし、測定を行うプロセスには、通常、何時間もの作業が必要である。UT検査員が構造物に登ってUT測定を行う前に、30人ものクルーがスペースに入り、足場を組み立てる。足場は高い位置での作業となるため、検査員にはリスクがつきまとう。また、船にとってはさらなる危険もある。誤って破片が取り残されると、タンクのポンプに吸い込まれて破損する恐れがあり、修理のために船を乾ドックに入れなければならなくなる。

ドローンは、非破壊検査の専門家にユニークな空中からの視点を提供し、パイロットの安全性を損なうことなく、遠隔地や手の届かないエリアへの迅速なアクセスを可能にします。空中ソリューションは、UT機能を装備した場合、非破壊検査の専門家に、運用コストを削減し、安全リスクを最小限に抑えながら、検査を実行するための迅速かつ正確な手段を提供します。

UTドローン検査の主な利点は以下の通り:

• ドローンは、従来のNDT手法に取って代わり、人件費や設備費を削減することで、運用コストを削減します。
• ドローンは人間の作業員よりも迅速に広範囲をカバーできるため、業務効率を最適化し、ダウンタイムを最小限に抑えることができます。
• ドローンは、多様な検査ニーズに対応するため、様々なセンサーやカメラを搭載することができ、幅広い検査シナリオに柔軟で適応性の高いソリューションを提供します。
• ドローンは、足場や高所作業の必要性を完全に排除することで、安全性を高めます。
• ドローンは構造物のあらゆる場所を正確にカバーすることができ、遠隔地や危険な場所、その他アクセスできない場所にも簡単に到達することができます。
• ドローンは、材料の構造的完全性を監視するのに役立ち、事故が発生した場合に緊急支援を提供することができます。
• ドローンによるUT調査は、より迅速で、客観的かつ正確なデータを提供し、情報に基づいた意思決定と業務改善を可能にします。

ELIOS 3:手の届きにくい場所で超音波検査を行うために設計されたドローン

ELIOS 3は、人の安全を最優先し、狭い場所やアクセスが困難な場所でも遠隔操作でデータを収集できるように設計されたユニークなドローンです。石油・ガス、海運、発電、セメントなどの産業で、世界中の目視検査チームによって広く活用されています。ドローンに搭載された目視検査ペイロードとモジュール設計により、プロジェクトのニーズに応じて2つの追加ペイロードの搭載でシームレスに対応できます。

UTペイロードを搭載することで、ELIOS 3は目視検査と材料厚検査の両方を行う空飛ぶUTMゲージに変身します。UTのスペシャリストであるシグナス・インスツルメンツ社との共同開発によるUTペイロードは、検査エリアの形状に合わせて成形可能な多関節アームを備えています。内蔵されたレーザーポインターにより、パイロットはプローブヘッドをターゲットエリアに完璧に位置決めすることができます。また、プローブヘッドには3種類のプローブヘッド（2Mhz、5Mhz、7.5Mhz）があり、それぞれ腐食の激しい金属の測定に適しており、最大1mm（0.040インチ）の表面コーティングを透過して測定できるエコー・モードを備えています。

届きにくいエリアでも鮮明な結果を得られるよう、ELIOS 3には以下の2つの機能が追加されています:

• 目視外で操作できるように設計されたカプラントディスペンサー。このディスペンサーは、プローブと被検査材との間の表面全体が適切に潤滑され、超音波が被検査材を通過し、UT測定が正しく行われることを保証します。
• ほこりや汚れが邪魔になる場合に備えて、試験面を整えるために取り付けることができるクリーニングモジュール。

市場に出回っている他のドローンとは異なり、ELIOS 3は表面接触検査に特化しているため、UTドローン検査ツールとしての使用に最適であり、UT検査に非常に適している。コンパクトなサイズと特許取得済みの反転モーター技術により、ドローンは安定した飛行を維持しながら、乱雑な空間を難なく飛行し、50×50cm（20×20インチ）の開口部を通過することができます。

UTドローン検査の用途例

さまざまな産業で実績のあるELIOS 3とUTペイロードは、次のような用途に使用できます。

• 船舶検査 → 貨物船のUTM検査と目視検査は途方もない作業で、コストも時間も掛かります。そこでELOS 3は、足場の必要性を完全に排除し、精度に妥協することなく、人間よりも速くUTスキャンを実施します。Flyabilityが独自に開発したソフトウェアにより、スキャン位置がソフトウェア内に3Dモデルとして保存され、正確な位置のタグ付けが行われるため、繰り返し測定が可能です。
• 煙突 → 産業用煙突は重要なインフラです。従来の検査では、ロープアクセスやブームリフトを使ってUT検査員を煙突の様々なポイントに運び、何日もかけて手作業で何百ものテストポイントをゆっくりと評価していました。作業期間中は煙突を停止しなければならず、ダウンタイムが長引くことによる経済的損失が発生します。ELIOS 3は、リモートで検査を実施することで、時間と費用を節約し、ステージングと検査コストを削減しながら、プロセス全体をスピードアップすることができます。
• スチール貯蔵タンク → UT測定ポイントに作業員を高所から運ぶには足場が最も効果的な場合が多いが、時間もコストも掛かります。貯蔵タンクに40～60の検査ポイントがある場合、数万円かけて足場を組むことが多いです。UT ドローン検査に ELIOS 3 を使用することで、検査員は地上での作業員の安全を確保しながら、作業効率とコスト効率を向上させることができます。ドローンはマンホールにフィットし、超音波厚さ測定とクローズアップ目視調査を数分でデータの収集ができます。
• 配管検査 → プロセス配管は、あらゆる処理プラントのインフラストラクチャーにおいて、重要な役割を担っています。これらの配管は、酸やアルカリから高温流体や低温流体まで、さまざまな物質の導管として機能し、中には有毒なものもあります。そして、配管は構造的完全性を維持することが最も重要です。ELIOS 3は、パイプの間の入り組んだ空間を簡単に飛行して計測を行うことができる唯一のドローンソリューションです。多関節プローブアームにより、空間の形状に関係なく、ほぼすべての検査ポイントにプローブが届き、体系的で正確な結果を得られます。

UTドローン点検手順

ELIOS 3ドローンの運用プロセスには、主に次の3つのステップがあります:

1. 上流の仕事と計画

上流段階では、ミッションの目的を定め、検査区域を特定し、リスクを評価し、許可を得て、機材を確保し、チームを編成します。

準備が完了したら、飛行経路の計画、スケジューリング、ロジスティクスの調整、天候や空域規制などの要素を考慮し、真摯に取り組むことで、効率的で安全なドローンミッションが実現し、検査や分析のための貴重なデータが得られます。

2. UTドローン点検飛行

通常、超音波ドローン検査は、ドローン操縦士とUT認定検査員の2人1組で行われ、パイロットは検査プロセス中、検査員と密接に協力し、必要なデータがすべて取得できるようにします。

アセットに入る前に、パイロットは多関節プローブアームをミッションに適した位置に調整します。次に、ドローンを飛行させ、各測定ポイントまでナビゲートし、計画的に測定値を収集します。内蔵のレーザーポインターにより、パイロットはプローブヘッドをターゲットエリアに完璧に位置づけることができます。測定ポイントに到達したら、パイロットはリモートコントローラーのボタンを押してカプラントを離すことで、Aスキャンデータはタブレットに表示され、測定品質を即座に評価できます。

この時点で、必要な場合に限り、UT検査員は手動でゲインやゲートを調整し、きれいな測定値が得られるまでAスキャンを絞り込むことができる。

被測定面が腐食しすぎていたり、埃やゴミで覆われていてプローブが正しく機能しない場合は、プローブの代わりにクリーニングモジュールを取り付けて、測定に適した状態にすることができます。パイロットは、コックピットでその場所をクリーンな場所としてポイント・オブ・インタレストでマークしておくので、クリーニング・モジュールを装着すれば、同じ場所にドローンを簡単に誘導することができる。

3. 下流の仕事と報告

ミッション終了後、すべてのデータはELIOS 3のコンパニオンソフトウェアであるInspector 5にダウンロードされます。ソフトウェアのインターフェイスでは、すべての飛行データポイントが視覚化され、アセットのデジタルツインにマッピングされるため、迅速なレビューが可能です。各測定は、最も関連性の高いエコー信号を再選択することで検証し、微調整することができます。

ELIOS 3による超音波ドローン検査の未来

ELIOS 3とそのUTペイロードは、非破壊検査に革命をもたらす完璧なポジショニングにいます。このドローンは、困難な超音波厚さ測定に関連する時間とコストを削減しながら、より安全な作業を支援します。ドローンパイロットとUT検査員は、各施設のニーズに応じて飛行とUT測定を微調整し、必要に応じて日常検査のプロセスを高い精度で再現することができます。ELIOS 3はまた、LiDAR、目視、UTデータを同時に収集することで、より広いデータカバレッジを実現します。ELIOS 3 UTは、船体検査、煙突内部検査、タンク壁面検査、パイプネットワーク検査など、あらゆる産業で非破壊検査を簡素化する準備が整っています。

ELIOS 3 UT検査ペイロードの詳細について

お問い合わせ・ご相談

■出典：Flyability社,
「How UT drone inspections elevate safety and efficiency in NDT」
https://www.flyability.com/blog/elevate-ndt-safety-ut-drone

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