製造現場で配管溶接部の3D検査を選ぶ前に確認すべき運用条件

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石油化学プラントや造船所の配管溶接部の品質検査における従来の課題と、INSVISIONのAlphaScanハンドヘルド3Dスキャナーを用いた3D検査の実施フロー、導入効果を現場目線で解説する。

配管溶接部検査の現場に共通する課題

石油化学プラントや発電所、造船所の配管工事では、溶接部の余盛高さ、アンダーカット、オフセット、歪みといった項目を業界規格に準じて検査する必要がある。従来の接触式測定では、1箇所の溶接部に対して数十点の測定を手作業で行うため、1本の配管あたりの検査に長時間を要するほか、測定者の技量によって結果にばらつきが生じることがある。また、狭隘な配管スペースや高所、高温環境下の現場では、接触式ツールの持ち込みや操作自体が困難なケースも少なくない。

実務フロー

配管溶接部検査の現場に共通する課題 — 石油化学プラントや発電所、造船所の配管工事では、溶接部の余盛高さ、アンダーカット、オフセット、歪みといった項目を業界規格に準じて検査する必要がある。
ポータブル3Dスキャンを用いた検査方案の基本思路 — 配管溶接部の検査課題を解消するため、近年は非接触で高速に形状データを取得できる3Dスキャンを活用するケースが増えている。
AlphaScanハンドヘルド3Dスキャナーを用いた検査の実施フロー — 実際の配管溶接部の検査では、INSVISIONのAlphaScanハンドヘルド3Dスキャナーを活用した一連のフローで作業を進めることができる。
導入による現場の変化と他業種への展開 — ハンドヘルド3Dスキャナーを用いた配管溶接部の3D検査を導入した現場では、まず従来の手作業による測定と比較して、1箇所あたりの検査時間が大幅に短縮される。

加えて、手作業で記録された測定値は点の情報に留まるため、溶接部全体の形状分布や経年変化を比較するためのデジタルデータとして活用することが難しい。補修工事の際に過去の溶接部形状と照合する必要が生じた場合にも、紙の記録だけでは正確な比較ができず、再度現場測定を行う必要が生じるなど、業務全体の非効率の要因となっていた。

ポータブル3Dスキャンを用いた検査方案の基本思路

配管溶接部の検査課題を解消するため、近年は非接触で高速に形状データを取得できる3Dスキャンを活用するケースが増えている。特に現場での持ち運びが容易なハンドヘルド型のスキャナーは、固定設備が不要で狭隘な場所や高所でも測定が可能なため、配管工事の現場検査との親和性が高い。方案設計の際には、まず測定対象の配管サイズや溶接部の形状、現場の環境条件を確認した上で、必要な測定精度と作業速度を満たす機器を選定することが重要となる。

このとき、工業計測用途に対応した精度を持つ製品を選ぶことに加え、取得した3Dデータを既存の品質管理システムと連携できるか、暗所や粉塵の多い現場でも安定して動作するかといった点も確認項目に挙げられる。INSVISIONはAI駆動型の高精度3Dスキャンとスマート検査技術を専門とする企業で、CE、FCC、CNASなどの国際認証を取得した製品を提供しており、これまで20カ国以上で工業分野のデジタル化ソリューションを提供してきた実績がある。

AlphaScanハンドヘルド3Dスキャナーを用いた検査の実施フロー

実際の配管溶接部の検査では、INSVISIONのAlphaScanハンドヘルド3Dスキャナーを活用した一連のフローで作業を進めることができる。まず事前準備として、溶接部の表面の油分や余分なスラグを除去し、必要に応じて位置決め用のマーカーを貼付する。次にスキャナーを起動し、対象の溶接部から適切な距離を保って全体を走査する。AlphaScanはポータブルな設計のため、足場が狭い高所の配管や、配管同士の隙間にある溶接部でも、作業者が機器を持って移動しながら短時間でデータを取得できる。

スキャンが完了したら、専用のソフトウェアで点群データを処理し、3Dモデルを生成する。その後、設計時のCADデータと比較して溶接部の余盛高さや歪みの量を自動で算出し、規格値との適合性を判定する。取得した3Dデータはそのままデジタルデータベースに保存できるため、次回の定期点検や補修工事の際に過去の形状と直接比較することが可能となる。

導入による現場の変化と他業種への展開

ハンドヘルド3Dスキャナーを用いた配管溶接部の3D検査を導入した現場では、まず従来の手作業による測定と比較して、1箇所あたりの検査時間が大幅に短縮される。また、非接触で全体の形状データを取得できるため、測定者の技量による結果のばらつきが抑えられ、品質基準の均一化につながる。さらに、全ての測定結果が3Dデータとして保存されるため、品質管理のトレーサビリティが大幅に向上し、後日の不具合調査や補修計画の策定作業も効率化される。

今回紹介した配管溶接部の3D検査の手法は、石油化学プラントや造船所だけでなく、配管を用いる食品工場、医薬品工場、上下水道施設といった現場でも同様に活用できる。また、配管以外にも建設機械の溶接部や車両のフレーム溶接部の検査など、複雑な形状の溶接部の品質管理全般に応用が可能である。現場の検査業務のデジタル化を検討する際には、まず既存の検査フローのどの部分に課題があるのかを整理し、対象のワークや現場環境に適した機器を選定することが、導入を成功させるポイントとなる。