KR100330569B1 - 탐상방법및장치 - Google Patents

Abstract

[목적] 피검사부재의 표면에, 예를들면 취급 자국등의 방사율이 낮은 부분이 존재할 경우에도 표면의 상흔을 방사온도계의 온도측정에 근거해 보다 정밀도가 우수하게 검출한다.

[구성] 피검사부재의 탐상에 있어서 우선 그 표면에 분체를 흡입, 부착시킨다. 이 부착정도는 바닥표면이 확실하게 덮여지게끔하는 것이 좋은데, 그 바닥표면의 일부가 노출하는 정도에따라 극박하게 부착시킬수가 있다. 그 후, 고주파유도가열에 의한 피검사부재의 표층부를 가열하고, 그 표면의 온도분포를 방사온도계로 측정한다. 그 측정에 의해서 온도가 주위와 상이한 부분을 상흔으로 판정한다. 이렇게 피검사부재의 표면을 분체로 피복함에따라 그 표면의 방사율이 대략적으로 일정해지고 방사온도계의 온도측정치가 실제의 온도분포와 대략 동일하게 되는 것이다.

Description

탐상방법 및 장치

본발명은 강재등 피검사부재의 표면에 존재하는 상흔을 검출하기 위한 탐상방법 및 그 탐상장치에 관한것이다.

종래, 강재의 표면에 상흔(균열을 포함한다.)이 있는가에 대한 여부를 검출하기 위하여 피검사부재의 표면부를 고주파유도가열에 의해 가열하고, 그 표면온도를 방사온도계로 측정함에 따라 표면의 상흔을 검출해내는 기술이 알려져왔다.

이는 일본 특개 평 2-29884 호공보 및 이에 대응하는 미국특허제 5,069,005 호에 개시되어져있다. 보다 구체적으로는 제 23 도에 도시한것과 같이 피검사부재 (W)을 계속 이송하면서 고주파유도가열코일(101)로 그 표층부를 가열함과 동시에, 그 직후에 배치한 방사온도계(102)에 의해 피검사부재(W) 표면의 온도분포를 측정한다.

만일 상흔이 있으면, 그 상흔 부분의 온도가 주위의 정상부와 다른(예를 들면 주위보다 낮아지는 경우나 높아지는 경우) 점을 기초로 해서 상이 검출되어진다.

그러나 상기와 같은 탐상을 행할 경우에는 피검사부재는 불순물인 스케일이 붙은채로도 가능하지만 일반적으로는 전처리로서 그 표면의 스케일을 제거하기 위한 쇼팅(Shotting)공정을 통과한다. 쇼팅공정후의 피검사부재(W)는 쇼팅에 의해 광택이 있는 표면(쇼팅표면)이 되고, 방사율이 저하되어 방사온도계(102)에서 검출되어진 온도차(△T)즉,

다시말해 상흔신호의 레벨은 저하된다. 또한 피검사부재의 표면에는 일반적으로 정상적인 사용에 의한 자국(예로들면 롤을 비빈 자국, 바를 잰 흔적, 혹은 와이어를 두른 자국)등이 다량으로 생성되기 쉬워서 그 부분은 경면상이 되어 쇼팅평면보다 현저한 광택을 가지기 때문에 방사율(ε)은 더욱이 저하된다. 방사율(ε)이 낮으면 방사온도계(102)로 측정된 온도는 실제보다 낮아진다.

따라서 상흔의 검출에 있어서 방사온도계(102)로 측정되어진, 주위보다 온도가 낮은 부분이 상흔인지 스쳐간 자국인지의 판정이 곤란하게되는 경우가 생기게되는 것이다. 이때문에 실제는 상흔이 아닌 스쳐 지나간 상으로 잘못검출할 가능성도 있고, 이것이 탐상정도를 저하시키는 원인이되기쉽다.

또한, 스케일이 부착된 채로 탐상을 실시할 경우에는 전술의 롤,바,와이어등에 의해 취급에 의한 자국적은 스케일이 드러난 부분이 되어 나타날 경우가있다.이 경우에도 그렇게 다루어진 자국은 주위(스케일)에 비해 방사율이 낮기때문에 방사온도계에 의한 측정온도가 저하된다. 이는 상술의 쇼팅표면에 있어서 취급 자국과 기본적으로는 동일한 양상이다.

본발명의 과제는 이상과 같이 사용에 의한 흔적이나 자국때문에 피검사부재 표면의 방사율이 균일하지 않는 경우에서도 그 정밀도가 높은 탐상을 가능하게 하는 것이다.

또한, 피검사부재 표면의 방사율을 전체적으로 높임에 따라 그 표면의 온도차(△T: 상흔신호)를 크게 해서 탐상을 보다 용이하게 함과 동시에 탐상결과의 신뢰성을 높이는데에 그 목적이 있다.

이러한 과제를 해결하기위해서 본발명에서는 피검사부재의 표면을 분체로 피복함에 따라 방사율을 균일하게 하고 그 상태로 가열해 표면의 온도분포를 방사에너지에 의거해 측정하여 상흔을 검출하는 것이다.

즉, 본발명의 탐상방법은,

(1) 정전기등에 의한 분체를 피검사부재의 탐상해야 하는 표면에 고착시키고 그 표면을 분체로 피복하는 공정과,

(2) 고주파유도가열에 의한 피검사부재의 양측면을 가열하는 공정과,

(3) 그 가열되어진 피검사부재의 표면으로부터 방사되어지는 방사에너지를 이용해서 피검사부재의 표면 온도분포를 방사온도계에 의해 측정하는 공정을 포함,

그 표면의 온도분포를 근거로 하여 피검사부재의 상흔을 검출하는 것을 특징으로 한다.

여기에서 피검사부재라고 하는 것은 주로 쇼팅공정을 거쳐 표면이 쇼팅표면으로 되어진 것을 예시할 수가 있는데 반드시 그것에 한정되어지지 않고 스케일로 덮힌 것을 탐상대상으로 할 수도 있다. 피검사부재의 표면에 광택질의 얼룩등에 의해 방사율이 드문드문 다르게 산재하게 될 경우, 더욱이 쇼팅표면등과 같이 전체적인 광택에 의한 방사율이 낮아지게 될 경우에 표면의 방사율을 균일화시키고 거기에 전체적으로 방사율을 높이기위해서 본발명의 분체피복이 유효하게되는 것이다.

상술의 분체에 의한 피복공정에 있어서 그 분체를 피검사부재의 탐사해야하는 표면에, 그 표면이 완전하게 감추어지게끔 충분한 두께로 부착시키는 것도, 박막상으로 부착시키는 것도 가능하다. 박막상의 극박피복의 경우, 피검사부재의 표면에 대해 그 일부가 노출되는 정도로 분체를 부착시킬 수가 있다.

그 정도로 해시 피검사부재의 표면을 미시적으로 관찰한 경우에 피검사부재의 바닥표면이 산재하는 점상으로 분포해서 인식되어지는 정도를 하나의 예로서 나타낼 수가 있다.

또한, 그 피검사부재의 표면 온도측정이 완료되었을 경우 피검사부재의 표면에 부착하고 있는 분체를 제거하는 공정을 실시하는 것이 바람직하다. 이 제거 공정에서는 피검사부재에 부착하고 있는 분체를, 예로들면 흡인식의 클리너로 빨아들이기도하고 혹은 역으로 고압에어를 노즐이나 블로어에서 분사해서 날려버리기도 한다.

본발명은 탐상방법에 있어서 피검사부재가 비자성재(예를들면 비자성스테인레스강재등)인 경우는 고주파유도가열코일의 전류침투깊이는 검출해야할 상흔의 깊이보다 깊게 된다. 그리고 방사온도계의 온도측정으로 상흔이 존재하는 부분이 다른 부분보다 온도가 낮음에 기초하여 상흔은 검출된다. 즉, 제 24도에 도시한 바와 같이 고주파가열코일(101)에 의하여 피검사부재(W)의 표층부에 유도전류(渦電流)가 생성되는데 제 25 도에 도시한것과 같이 유도전류의 침투깊이(δ)가 검출해야 하는 상흔의 깊이(d)보다 커지게 될 경우 그 유도전류가 상흔의 부분을 우회하고 대부분의 경우에 있어서 그 부근의 전류밀도가 작아지기 때문에 온도도 주위보다 낮아지게 된다. (제 25 도에서는 온도의 높음을 상방향 화살표의 길이로 대략적인 개념적의미로 도시했다.) 이 온도차(△T)를 방사온도계(102)가 측정하는 것으로 인해 상흔을 검출할 수가 있다.

다만, 점상분포의 상흔이나 점상분포의 상흔이 나란히 연속할 경우등, 상흔의 형태에 의해서는 상흔부의 온도는 정상부의 온도보다도 높아지는 경우가 있다. 특히 각재의 코너부의 파편상의 경우에는 거의 높아진다.

또한 제 27 도에서 도시한 것과 같이 자성재에 있어서는 고주파유도가열에 의한 전류침투깊이(δ)가 검출해야 하는 상흔의 깊이(d)보다도 얕아지는 경우가 보통이다. 고주파유도가열에 의한 발열량은 정상부보다 상흔부쪽이 단위체적당 전류가 밀집되기 때문에 커지게 되고 따라서 방사온도계(102)로 측정할 수 있는 온도 또한 높아지게된다.

이 경우에는 주위보다 돈도가 높은 부분이 상흔이라고 판단할 수 있다. 다시말해 제 27도에 도시한 탐상원리를 채택할 경우에라도 제 28 도에서처럼 예로들면 사용에 의한 자국(S1)에 상이 존재하게끔 되는 경우, 그 부분은 방사온도계(102)에의해 온도가 높은 부분으로 측정되어져야 하지만, 처리된 자국(S1)에 의한 방사율이 저하되기 때문에 외관상 측정할 수 있는 온도는 낮아지게 된다. 이 경우에는 본래 검출되어져야 하는 상흔이 검출할 수 없게되는 가능성이 있지만 본발명에서는 분체피복에 의한 방사율이 균일화된 바닥표면때문에 이를 방지할 수가 있다.

본발명과 관련된 탐상장치는

(1) 피검사부재를 이송하는 반송라인과,

(2) 그 반송라인에 장착되어져 피검사부재의 탐상해야하는 표면을 정전기등을 이용해서 분체로 피복하는 분체피복장치와,

(3) 상기 반송라인에 설치된 피검사부재의 표층부를 가열하는 고주파유도가열장치와,

(4) 그 가열되어진 분체가 부착된 피검사부재의 표면 온도분포를 측정하는 방사온도계와,

(5) 그 온도분포를 토대로 피검사부재의 상을 검출하는 검출장치를 포함한다.

이러한 탐상장치의 상기 반송라인에 피검사부재의 표면에 부착되어 있는 분체를 제거하는 분체제거장치를 부가할 수가 있다. 방사온도계는 고주파유도가열장치에서 가열된 피검사부재의 표면온도분포를 가능한 한 그 온도가 저하하지 않는 동안에 측정하는 것이 상흔 데이타의 신뢰성을 높이는데에도 중요하다.

이를 위해서는 가열직후에 방사온도계로 측온하는 것이 바람직하며 더욱이 피검사부재의 가열상태에서 측온하는 것도 좋은 방법이다.

고주파유도가열장치는 일반적으로 피검사부재를 삽입시키는 가열코일을 구비하는 것이 보통이다. 상기 반송라인에 있어서 그 가열코일의 직후에 측온포인트가 오게끔 방사온도계를 배치하는 것은 하나의 일례이지만 이외에 가열코일내에 대한 측온포인트를 설정하는 일도 가능하다.

예를들면 가열코일에 그 내측에서 외측까지 관통하는 간극부(슬리트,절결부등)를 형성하고, 그곳을 통과하는 방사에너지를 방사온도계로 측정할 수 있는 구성, 혹은 가열코일과 피검사부재의 간격사이에서 검출되는 방사에너지를 가열코일에 대해 경사진 방향으로 놓아둔 방사온도계로 측정할 수 있는 구성을 채택할 수가 있다.

특히 비자성강철에서는 자성강철보다도 전력흡수가 작기 때문에 반송속도를 늦추어서 탐상시킬 필요가 있고 열전도등으로 인한 온도의 저하를 최대한으로 막을 수 있기 때문에 가열코일내에서 온도를 측정하는 것이 바람직하다.

본발명에서는 피검사부재의 표면에 정전기등으로 인한 분체가 고착되어져서 그 표면이 분체로 피복피어진다. 그럼으로 인해 피검사부재의 표면에 처리된 자국등의 방사율이 낮은 부분이 존재해도 그 방사율이 분체의 피복에 의해 대략 균일하게되고 그 위에서 상흔신호를 검출하기 때문에 잘못 검출될 경우가 적어진다.

또, 방사율이 낮은 쇼팅표면의 피검사부재가 분체로 피복됨에 따라 방사율이 전체적으로 높아지고 온도차(△T;상흔신호)를 크게 할 수도 있다. 동시에 쇼팅표면보다도 방사율이 낮게 처리된 사용에 의한 자국이나 흔적인 존재해도 그 방사율이 분체의 피복에 의하여 대략적으로 균일한 양상이 된다.

다시말해 쇼팅표면등에 있어서 방사율의 레벨을 전체적으로 계속 높이면서 방사율의 균일화를 도시할 수가 있다. 이로써 강한 탐사신호, 정도가 높은 탐상결과를 얻을 수가 있다. 피검사부재로의 분체 부착량을 비교적 두텁게 한 경우에는 방사율을 균일화시키는 작용이 높아진다.

한편, 분체를 극박(예로들면 미시적으로 보이는 정도의 바닥표면이 존재하는 정도)으로 피복할 경우는 경제적인 장점이 있는 것은 두말할 필요도 없거니와 피검사부재를 가열할 때에 거기에 부착되어 있는 분체의 상승온도를 요하는 열량이 적어져, 가열에 필요한 시간도 에너지도 종래와 대략 동일시될 정도로 부족하다.

또한, 분체의 피복층이 두터우면 분체내에서의 열전도등으로 인한 상흔신호가 흐릿해지지만, 박막의 피복인 경우라면 보다 샤프한 상흔신호를 얻을수있어 탐상의 감도를 높이는데에 바람직하다. 이 분체로 인한 피복은 분체정전도장의 원리와 동일하게 일반적으로는 분체를 부여해 피검사부재를 확실하게 대전시키게끔 실시할수 있지만, 분체가 피검사부재의 표면을 덮게끔 부착하면 족하고 일반적인 분체도장과 같은 소결고정까지는 필요없다.

분체피복후는 종래와 동일하게 고주파유도가열, 거기에 방사온도계로 인한 표면온도의 측정이 행하여져 그 표면의 온도분포를 기초로 해서 상이 검출되어지게 된다. 이 때 가열용유도전류의 침투깊이가 검출해야 하는 상보다 깊은지 얕은지에 따라서, 혹은 상의 형태에 의하여, 검출해야 하는 상부분의 온도가 건전정상부보다 낮아지거나 높아지거나 한다.

또한 분체를 제거하는 공정 혹은 장치가 부가된 발명에서는 방사온도계에 의해 온도측정을 완료한 후, 피검사부재의 표면에 부착되어 있는 분체가, 예를들면 흡인식의 클리너등에 의해 제거된다. 때문에 피검사부재의 표면에 분체가 잔재하지 않고 후의 공정에 악영향을 미치는 일 또한 없다.

또, 가열코일내에 있어서 피검사부재의 표면온도분포를 측정할 경우는 온도강하가 없기때문에 레벨이 높은 상흔신호를 얻을 수가 있다.

이하 본발명의 실시예를 도면을 토대로 설명한다.

제 1 도에 있어서 피검사부재(W)는, 예로들면 사각단면의 장방향모양의 비자성재이고, 그 외주면은 예시하면 쇼팅블러스터에 의하여 스케일이 제거된 쇼팅면으로 되어있다. 이 피검사부재(W)는 북모양의 반송롤러(1)등을 포함하는 반송라인을 따라 반송되어진다. 반송라인에는 분체피복장치(2)가 장착되어져있다. 이는 정전기를 이용해 소정의 분체를 피검사부재(W)의 표면에 부착시키는 것으로, 그 부착되는 원리에 대해서는 분체정전도장과 동일한 것이다.

이를 개념적으로 도시한 것이 제 5도 및 제 6도이다. 분체스프레이노즐(3)에 분체공급탱크(4)에서 소정의 분체가 공급되어지는데 이 분체스프레이노즐(3)과 피검사부재(W)와의 사이에는 고전압발생장치(5)로 인한 분체스프레이노즐(3)이 음극, 피검사부재(W)가 양극이 되게끔 전압이 가해지고 또한 피검사부재(W)는 어스된다.

제 6 도에 도시한 것처럼 분체(P)는 예로들면 내부가 탄소(C)혹은 티타늄(Ti), 외층이 수지(예를들면 아크릴수지)가 된다. 그 평균입경은 예로들면 10 - 100 ㎛ 정도, 그중에서도 20 - 50 ㎛, 특히, 경제상의 이유에서 40 ㎛ 정도의 것이 알맞게 이용되어진다.

그리고, 전술의 전압(예로들면 약 100 kV, 전류 약 50 μA )에 의해 이온화분위기에서 분체(P)의 수지부분을 대전해 이 분체(P)가 양극측의 피검사부재(W)에 이끌려져 그 표면에 부착함에따라 그 표면을 피복한다.

그 피복 내지는 부착시의 두께는 미시적으로 보아 그 바닥표면이 산재하는 점모양으로 노출하는 정도, 즉 부착하고 있는 분체를 균일하게 배열해 평균화한다고 가정했을 경우에 그렇게 되어진 두께가 분체입경의 1/3 - 1/6 정도의 박막으로 설정할 수가 있다.

여기에서 분체스프레이노즐(3)은, 예를들면 제 7도에 도시한 것처럼 피검사부재(W)의 반송방향으로 피검사부재(W)의 각각의 면을 개별로 분체피복하게끔 구성할 수 있다. 이 경우 이러한 분체스프레이노즐(3)을 피검사부재(W)을 끼고 4 개만 설치하게끔 해서 피검사부재(W)의 전체 주위를 한번에 분체피복할 수가 있으며 또한 하나의 장소에 장착된 분체스프레이노즐(3)에 의해 한방향의 반을 분체피복한 후, 피검사부재(W)를 반전시켜 상류로 되돌리게 끔 왕복이동시킴으로서 잔재하는 한방향의 반의 분체피복을 행하는 것도 가능하게되는 것이다.

그리고, 예를들어 제 10 도 (a) 에 도시한 것과 같이 피검사부재(W)의 표면(S)에 취급에 의한 자국(S1)이 존재하고 있는 경우라도, 이 취급 흔적(S1)을 포함하는 피검사부재(W)의 표면전체가 분체(P)로 피복되어져(동일도면, b) 그 표면의 방사율은 대략 균일한 것이 된다.

여기에서 분체(P)의 색에 제약을 부여하지는 않는다. 피검사부재(W)의 표면에 부착한 분체(P)는 전기적으로 불량도체인 전하를 유지하기때문에 피검사부재(W)의 어스를 해제해도 어느정도의 시간동안에는 분체가 탈락되는 것은 아니다. 그리고 제 10도에 있어서 분체(P)의 도포두께는 도면작성상 의도적으로 확대시켰다. 이에 피검사부재(W)가 쇼팅공정을 거친것이라면 그 표면(S)은 쇼팅표면이고 롤, 바, 와이어등에 의한 취급 자국(S1)은 일반적으로는 쇼팅보다 더 광택이 있는 경면상의 부분이다.

또한 피검사부재W가 쇼팅공정전의 스케일용인 경우에는 그 표면(S)은 스케일, 취급 자국(S1)은 스케일이 벗겨진 부분에 상당하지만 통상적으로 표면(S)은 쇼팅공정을 거친 쇼팅표면인 경우가 많다.

제 1 도로 되돌아와서 피검사부재(W)의 반송라인에 있어서, 분체피복장치(2)의 하류측에는 고주파유도가열장치(8)가 장착되어져있다. 이는 피검사부재(W)를 권취하는 것같이 형성되어지고 제 24도에 도시한것처럼 유도전류(와전류)가 피검사부재(W)의 표층부에 생성되는 것이 공지의 사실이다.

피검사부재(W)가 비자성재일 경우, 제 25 도에 도시한 전류침투깊이(δ)는 검출해야하는 상의 깊이(d)보다 커지게끔 주파수가 설정된다. 그리고 제 10 도 (c)에 도시된 것처럼 비자성체의 피검사부재(W)의 표층부에 유도전류(와전류)가 발생되는 것에 의해서 그 표층부가 가열되어진다.

피검사부재(W)의 코너의 파편상의 경우등에는 정상건전부보다 상부쪽이 온도가 높지만 대다수의 경우, 상흔의 부분을 와전류가 우회함에의해 그 부분의 온도는 정상건전부보다 낮아진다.

여기에서 피검사부재(W)는 상온에서 상기에서처럼 가열되어져, 상온보다 예를들면 20 - 30℃ 정도 높아진다. 즉 다시말해 상온을 예로 들어 20℃라고 한다면 가열온도는 40 - 50℃정도가 된다.

제 1 도에 있어서 고주파유도가열장치(8)의 직후에는 방사온도계(9)가 장착되어지고 표층부가 가열되어진 피검사부재(W)의 표면 온도를 측정하도록 되어 있다. 방사온도계(9)는 피검사부재(W)의 표면에서 방사된 방사에너지를 센서에 전기적출력으로 변환해서 측정기에 표시시키는 공지의 온도계이고, 제 1 도에 있어서는 예를들면 피검사부재(W)의 하나의 면과 각에 대응하는 복수개로 설치되어진다. 그리고 제 12도내지 제 14도에 도시한 것처럼 가열코일(8)로서는 2쌍 형상의 것으로서, 바꾸어말하면 그 중앙부에 내측에서부터 외측까지 관통하는 슬릿(8a)등의 간극부를 이용한 것을 사용할 수가 있다. 그 코일(8)내에 피검사부재(W)가 삽입되어 가열되어진다. 그 가열부분의 표면온도가 가열코일(8)내에 대해서 제 15도에 나타낸것과 같이 슬릿(8a)을 통해 적당수의 방사온도계(9)로서 측정할 수 있다.

이러한 가열코일(8)내에 있어서의 온도측정으로 그 가열부분의 온도강하가 거의 없는 높은 측정정도를 얻을수있다. 제 16도 또한 이와 동일한 결과를 얻은것이다. 이 경우 방사온도계(9)는 가열코일(8)과 그 내측에 삽입된 피검사부재(W)와의 간격(갭)을 통해 가열코일(8)내의 피검사부재(W)를 경사방향으로 지향하는 위치나 방향으로 배치할 수 있다.

제 17 도는 그 가열코일(8)의 중심을 기준으로해서 그 중심선과 평행한 방향으로 두고 상흔신호 (△T)의 감도(강도)를 측정한 그래프이다. 가열코일에 대한 전력은 130 KVA, 피검사부재의 가열코일에 대한 반송속도는 10m/min, 20m/min,40m/min의 3 개정도 설정했다. 이 결과에 의하면 반송속도의 차이에 관계없이 가열코일의 중앙에서부터 출구부근으로 온도측정하는 것이 상흔신호(△T)의 레벨을 높이는데에 바람직하다는 사실을 알았다. 또한 제 18 도는 피검사부재의 상흔신호(△T)를, 피검사부재(W)의 표면온도의 상승도와 비교(표면온도의 상승에 대해 상흔신호(△T)가 어느만큼 강하게 생성되는지의 정도)로 평가한 것으로 가열코일의 폭내에서 양호한 감도를 얻을 수 있었다.

지금, 피검사부재(W)의 표면에, 예를들면 제 11 도 (a),(b)에 도시한 것과 같이 상흔이 있다고 한다면 방사온도계(9)로 측정할 수 있는 온도분포는 제 11 도 (c)에 도시한 것이 된다. 여기에서 제 10도 (a)에 도시한 다루어진 자국(S1)이 존재한다 해도 그것이 분체(P)에서 피복되어져 있기때문에, 피검사부재(W)의 표면에 있어서의 방사율은 대략 일정해져 이 취급에 의한 자국(S1)에서 방사온도계의 측정치가 낮게 나타나는 경우는 없다.

따라서 취급 자국(S1)이 상흔으로서 잘못 검출될 경우는 없다. 우선, 방사온도계(9)의 측정치를 근거로 온도분포를 관찰하는 것에 의해 상을 판정해도 좋지만, 제 1 도에 개념적으로 도시한것처럼 방사온도계(9)를 컴퓨터등으로 구성된 판정수단(10)에 접속해 이 판정수단(1O)에 있어서의 온도분포의 혼란이 측정될 경우에 그것을 자동적으로 판단해서 경보를 발함과 동시에 표시수단으로 상흔의 위치, 깊이등을 표시하도록 구성할 수가 있다.

혹은, 마킹장치(15)에 지령을 내어 피검사부재(W)의 표면에 상흔의 위치를 마크시키는 구성을 할수도 있다. 또한 지석연삭장치(16)로 상흔의 위치신호를 이송, 자동적으로 상흔을 제거할 수가 있다. 방사온도계(9)의 하류측에는 분체제거장치(11)가 장착되어져있다.

이는 피검사부재(W)를 둘러싸게끔 장착되어진 흡인부(12)와, 이 흡인부(12)에 접속된 흡인펌프(13) 및 분체회수부(14)를 구비함으로서, 피검사부재(W)의 표면에 부착되어있는 분체를 방사온도계(9)의 온도측정 후 흡인, 제거해 분체회수부(14)로 회수한다. 또한 이는 분체제거장치(11)의 흡인부(12)를 피검사부재(W)의 장방향으로 이동할 수 있게끔 구성할 수도 있다.

그위에 제 1 도의 장치개념을 보다 구체적인 탐상장치로서 구성한 것이 제 2도에서 제 4도에 도시한 것이다. 제 2도에서 강재(피검사부재)(W)는 북형상의 복수의 롤러(1)에서 장방향으로 보내어진다. 우선, 강재(W)는 분체도포박스(20)의 내부를 통과할 시에 그 표면에 분체가 정전부착될 수 있다.

이 박스(20)내에는 도시하지않은 도포건이 강재의 1 면, 1 코너에 대응해 1기의 비율로, 예를들면 2 기 존재한다. 이 박스(20)의 하류에 제 3도와 같이 가열코일(8)이 있고 가열코일(8)에 가열전원(21)에서부터 코일트랜스(22)를 거쳐 고주파전류가 공급되어진다.

이 가열코일(8)을 통과하는 과정에서 강재(W)가 가열되고 동시에 분체가 강재(W)에서 역전도에 의해 가열되어져 그 하류에 제 2도에서 도시한 것과 같이 복수의 방사온도계(9)가 배치되어진다. 이들 방사온도계(9)는 예를들면 제 4도에 도시한 것처럼 면온도계(9a)가 2 대, 코너온도계(9b)가 2 대 정도로 4 대가 배치되어 1 회로 강재(W)의 편측 온도측정을 실시한다. 하류에 제 2 도와 같이분체회수박스(23)가 있어 여기에서 강재(W)의 표면으로부터 분체가 회수되어진다. 24 는 분체집진장치이다.

또한 강재(W)는 1 사이클로 예를들면 그 한쪽측 반의 탐상이 행하여져 일단 상류로 되돌아가고, 이에 하류에서 다음의 1사이클이 행하여지고, 잔재하는 편측 반의 탐상을 행할 수가 있다. 그런데 현재 제 9도에 도시한것과 같이 분체(P)가 피검사부재(W)의 표면(예를들면 쇼팅표면)에 복수층으로 부착된 상태를 상정한다.

이 경우에는 쇼팅표면은 모두 가려져 방사율은 분체(P)의 그것을 따라 결정되기 때문에 방사율을 동일화한다는 목적이 달성된다. 다만, 분체의 피복층이 두터워지면 그 분체를 포함한 피검사부재(W)를 가열할 때에 가열시간이 오래 걸리기때문에 그 피검사부재(W)의 반송속도를 늦추든지 그렇지 않으면 가열시간을 일정하게해서 단위시간의 열량을 늘릴 필요가 있다.

또한 피검사부재(W)의 상흔신호를 나타낸 계곡상의 온도경사가 분체(P)의 두터운 피복층의 열전도에 의해 확산되고 상흔신호가 흐릿해져 탐상의 감도를 떨어뜨릴 우려가 있다.

원래 본발명에 있어서는 분체(P)로 피검사부재(W)의 바닥표면을 완전하게 덮을 수 있게끔 충분한 두께의 피복층을 제외하는 것은 아니지만, 상술에서와 같이 고려해 본다면 분체(P)는 가능한 한 얇게 부착시키는 것이 바람직하다.

예로 제 8도의 (e) 에 도시했듯이 분체(P)를 일층만 부착시킨다면 최소의 분체량으로 바닥표면을 대략 피복할수가 있어 열전도적인 측면에서도 유효하다. 그러나 이러한 일층의 피복상태를 얻기에는 난이한 점이 있어 피복층의 얇기를 추구해간다면 바닥표면의 노출된 부분이 생성된다. 이는 일견 바람직하지 못한 상태라고 생각되지만 이 부분적인 바닥표면의 노출이 오히려 호결과를 일으키는 것이다.

현재 제 8도 (a),(b)등에 있어서 피검사부재(W)의 쇼팅표면등에 대해 그 바닥표면이 어느정도 노출하는 정도에 따라 분체(P)가 극박하게 부착한 상태를 상정한다. 우선 제 8 도는 어디까지나 개념을 설명하기 위한 도면이지 실제의 부착상태를 충실하게 그린것은 아니다. 분체(P)간의 평균적인 간격은 그 간격 중에 검출해야하는 상흔(또는 취급 흔적)이 들어갈 정도의 큰것이 아니라, 제 8도 (b)와 같이 상흔등은 일반적으로는 다수의 분체(P)의 아래로 감추어지도록 되어있다. 현재 동일도면(a)처럼 피검사부재(W) 및 분체(P)가 온도(T)로 가열된다고 하고,

또 분체(P)를 혹체로 본다면 그 방사에너지(Q)는 온도(T)의 4승에 비례한다.(슈텐판볼츠만의 방사법칙). 동일도면(c)에서와 같이 분체(P)에서부터의 방사에너지는 (Q)(방사율 ε = 1 이다.)이고, 분체(P)간의 바닥표면부(쇼팅표면)는 광택이 있어 분체(P)보다 방사율(ε)이 낮기 때문에 ( ε < 1 ) 그 바닥표면부에서부터 방사에너지는 ε * Q 가된다.

이것만 본다면 노출된 바닥표면부에서는 방사온도계로 검출되는 온도가 주위보다 낮아지지만 동일도면(d)에 개념적인 것만 극히 단순화해서 도시화했 듯이 반사율이 높은 쇼팅바닥표면부가 노출되어있는 것으로 해서 분체(P)에서 주위로 발산하는 방사에너지의 일부가 그 바닥표면부로 반사해, 이 반사된 방사에너지(이것은 바닥표면부의 반사율을 γ 라고 하면 대략적으로 γ* Q 라고 가정해서 얻을 수 있다.)가 바닥표면부에서 직접방사되는 전술의 방사에너지(ε* Q)에 더해져 이들의합인(ε* Q + γ* Q) 방사에너지가 방사온도계(9)로 검출되어지는 것이 된다.

다시말해 반사율이 큰 바닥표면면이 일부 노출하는 것은 그곳에서 직접 발산되는 방사에너지(ε* Q)가 저레벨이 됨을 의미하는데, 역으로 반사율이 큼으로서

분체에서 나와 바닥표면면으로 반사하는 분량의 방사에너지는 당연히 커지게된다.

이 합산된 방사에너지는 설명을 알기 쉽게하기 위해 극히 단순화하면 (ε+ γ= 1)에 의해 ε* Q + γ* Q = Q 가 된다.

이는 동일도(e)에 도시한것처럼 바닥표면이 분체로 덮여짐과 동시에 분체가 순식간에 가열되어져 강재의 온도와 동일하게 되는 경우와 같은 결과가 된다. 그때문에 동일도면(f)처럼 쇼팅바닥표면의 검출온도레벨이 전체적으로 상승하나 상흔부의 온도는 크게 변하는 것이 아니기때문에 계곡형상의 상흔신호가 깊어지고 감도가 높아지는 결과가 된다.

이처럼 어느정도 바닥표면이 노출해도 분체로 덮여있는 경우와 비교해 그다지 손색이 없어 불합리한 점은 없지만 그것이 반사에 의한 방사에너지의 부가라는 새로운 결과를 낳게된다. 그래서 대략 동일한 정도의 효과를 얻을 수 있는 것이라면 사용하는 분체는 피검사부재의 가열시간, 상신호의 감도등의 측면에서 가능한한 적은 편이 좋다.

여기에서 적극적으로 표면을 노출시키는 정도의 박막으로 분체를 피검사부재에 부착시키는 것이 권장된다.

그러나, 전술한 바와 같이 분체를 바닥표면이 노출되지 않게끔 충분한 두께로 부착시키는 것을 배제하는 것은 아니다.

다음으로 제 19 도에 도시한 표면상태를 이용한 피검사부재에 본발명의 유도가열 탐상법을 적용한 경우에 대해 설명하겠다.

제 19도에 도시한 피검사부재를 종래의 유도가열탐상법에 의해 탐상하고, 그 결과를 제 20도에 나타냈다. 제 20 도에 의해 명확하지않은 상흔뿐만아니라 스치는 자국등의 취급 자국의 온도도 낮게 측정되어 상흔과 스치는 자국을 판별할 수 없다는 것을 알수 있다.

실시예 1

제 19도에 나타낸 피검사부재의 표면을 평균입경이 40 ㎛ 의 분체로 피복했다. 그 때 도포속도는 50 m/분 이었다. 그리고나서 유도가열탐상을 이행, 그 결과를 제 21 도에 나타냈다.

제 20도에 의해 명확하지않은 상흔 부분만의 온도가 낮게 측정되어지는 것을 알수 있다. 제 22 도에 실시예1 의 피검사부재에 관한 표면의 현미경사진 스케치도를 나타냈다. 제 22 도보다 여기저기에 피검사부재의 바닥표면(도면중에 희게 보이는 부분)가 나타나고 있다는 것을 알수있다. 즉, 바닥표면이 점재상태로 분포하고 있다는 것을 알수 있다.

제 1 도는 본발명의 일실시예인 탐상방법 및 그 방법을 실시하는 장치의 개념도.

제 2 도는 제 1 도의 장치개념을 보다 구체화한 탐상장치의 사시도.

제 3 도는 제 2도의 일부확대도.

제 4 도는 제 2 도의 방사온도계의 배치도.

제 5 도는 분체정전피복의 원리도.

제 6 도는 제 5 도의 더욱 상세한 원리도.

제 7 도는 분체피복의 구체적인 예를 도시한 설명도.

제 8 도는 분체를 피검사부재에 바닥표면이 일부 노출하는 정도로 아주 얇게 부착시킨 경우의 작용설명도.

제 9 도는 분체를 피검사부재에 바닥표면이 드러나지 않는 충분한 두께로 부착시킬 경우의 설명도.

제 10 도는 피검사부재의 탐상공정을 나타낸 단면도.

제 11 도는 피검사부재에 존재하는 상흔과 방사온도계가 측정하는 온도와의 관계를 나타낸 도면.

제 12 도는 중앙부에 슬리트가 있는 가열코일을 이용한 경우의 사시도.

제 13 도는 제 12도의 정면도.

제 14 도는 제 13도의 측면도.

제 15 도는 피검사부재의 온도측정을 가열코일내에서 행할 경우의 제 1 의 실시예를 나타낸 설명도.

제 16 도는 동일한 제 2의 실시예를 나타낸 설명도.

제 17 도는 가열코일내에서 온도측정을 행할 경우의 제 1 의 그래프설명도.

제 18 도는 동일한 제 2의 그래프설명도.

제 19 도는 비교예 및 실시예 1 이 적용된 피검사부재의 표면상태의 설명도.

제 20 도는 비교예에 있어서의 탐상결과의 그래프도.

제 21 도는 실시예 1 에 있어서의 탐상결과의 그래프도.

제 22 도는 실시예 1 의 피검사부재 표면의 현미경사진 스케치도.

제 23 도는 종래의 탐상방법의 일례를 나타낸 사시도.

제 24 도는 상기예의 고주파유도가열코일부분의 단면도.

제 25 도는 상흔의 존재와 유도전류의 경로와의 관계를 나타낸 설명도.

제 26 도는 피검사부재에 취급 자국이 존재할 경우의 방사에너지를 설명하는 도면.

제 27 도는 피검사부재 표층부의 전류침투깊이를 상흔의 깊이보다 얕게 했을 경우의 설명도.

제 28 도는 상기 탐상방법으로 취급 자국에 상흔이 존재하는 경우의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2: 분체피복장치

3: 분체스프레이노즐

8: 고주파유도가열장치

9: 방사온도계

11: 분체제거장치

12: 흡인부

13: 흡인펌프

14: 분체회수부

Claims (12)

1. 피검사부재의 표면에 존재하는 상흔을 검출하기 위한 탐상방법으로,

   분체를 피검사부재의 탐상해야하는 표면에 부착시키고,

   상기 표면을 분체로 피복하는 공정과,

   고주파유도가열에 의한 피검사부재의 표층부를 가열하는 공정과,

   상기 가열된 분체가 부착된 피검사부재의 표면에서 방사되는 방사에너지를 이용해 피검사부재표면의 온도분포를 방사온도계에 의해 측정하는 공정을 포함하여 상기 표면의 온도분포를 토대로 피검사부재의 상흔을 검출하는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분체를 피검사부재의 탐상해야 하는 표면에 극박하게 부착시키는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 분체에 의하여 피복되어진 피검사부재의 표면을 미시적으로 관찰한 경우, 그 바닥표면이 점재상태로 분포함을 알 수 있는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 분체를 피검사부재의 탐사해야 하는 표면에 극박하게 부착시키고, 상기 표면을 일부가 노출하는 정도로 상기 분체로 피복하는 것을특징으로 하는 탐상방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 분체에 의해 피복된 피검사부재의 표면을 미시적으로 관찰했을 경우, 그 바닥표면이 점재상태로 분포함을 알 수 있는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
6. 제 1 항 내지 5항의 어느 한 항에 있어서, 상기 피검사부재 표면의 온도분포를, 상기의 고주파유도가열이 행하여지는 위치에서 상기 방사온도계에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 피검사부재 표면의 온도측정이 완료된 후, 상기 피검사부재의 표면에 부착되어 있는 분체를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
8. 제 1 항 내지 7 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 피검사부재가 비자성재로서, 상기의 고주파유도가열의 전류침투깊이는 검출해야하는 상흔의 깊이보다 커지는 반면, 상기의 방사온도계 온도측정으로 상흔이 존재하는 부분의 온도가 타 부분 보다 낮아지는 것을 근거로 하여 상흔을 검출하는 것을 특징으로 하는 탐상방법.
9. 피검사부재의 표면에 존재하는 상흔을 검출하기 위한 탐상장치로, 피검사부재를 이송하는 반송라인과 상기 반송라인에 장착된 피검사부재의 탐상해야하는 표면을 분체로 피복하는 분체피복장치와, 상기 반송라인에 장착된 피검사부재의 표층부를 가열하는 고주파유도가열장치와, 상기 가열되어진 분체가 부착된 피검사부재 표면의 온도분포를 측정하는 방사온도계와, 상기 온도분포를 토대로 피검사부재의 상흔을 검출하는 검출장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탐상장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 피검사부재의 표면에 부착되어 있는 분체를 제거하는 분체제거장치가 상기 반송라인에 장착되어져 있는 것을 특징으로 하는 탐상장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 고주파유도가열장치가, 상기의 피검사부재를 삽입시키는 가열코일을 구비하고, 상기 가열코일에 그 내측에서분터 외측까지 관통하는 간극부가 형성되어져, 상기 방사온도계는 그 간극부를 거쳐 전기 가열코일내에 대한 상기의 피검사 부재 표면의 온도분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 탐상장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 고주파유도가열장치가 상기 피검사부재를 삽입시키는 가열코일을 구비하고, 여기에 삽입되는 상기 피검사부재와 전기 가열코일과의 간격사이를 통해, 상기의 방사온도계가 경사방향에서 상기 가열코일 내에 대한 상기 피검사부재표면의 온도분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 탐상장치.