KR100358086B1 - Wedge Device of Focused Ultrasonic Transducer for Boiler Tube and Pipe - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발전설비 보일러 튜브 및 배관 초음파 검사용 집속 탐촉자 웨지 장치 에 관한 것이다. 보다 상세하게는 발전설비 보일러 튜브 및 배관의 초음파 검사를 위하여 가변 곡율반경에 적응할 수 있는 수침용 집속 탐촉자 웨지장치로서, 튜브의 외경 곡율반경에 적응되면서 초음파를 검사체의 내부로 보낼 수 있도록 구성되어 탐촉자를 검사체의 표면을 따라 움직이지 않고 웨지내에서 좌우로 움직 이면서 튜 브의 두께 측정 및 내부의 결함을 탐지하도록 되어 있다.The present invention relates to a focusing transducer wedge device for power plant boiler tube and tubing ultrasonic inspection. More specifically, it is a water soaking focusing probe wedge device that can adapt to a variable curvature radius for ultrasonic inspection of boiler tube and piping of power generation equipment, and is adapted to send ultrasonic waves inside the test body while being adapted to the outer radius of curvature of the tube. The transducers move from side to side within the wedge rather than along the surface of the specimen, measuring the thickness of the tube and detecting internal defects.

본 발명은 휴대용으로서 검사대상체인 튜브 및 배관의 두께 측정 뿐만 아니라 탐촉자를 좌우로 조정하면 검사대상체의 내면에 존재하는 결함을 쉽게 탐지할 수 있다.The present invention can easily detect defects on the inner surface of the inspection object by adjusting the transducer from side to side, as well as measuring the thickness of the tube and the pipe which is the inspection object as portable.

Description

보일러 튜브 및 배관 초음파 검사용 집속탐촉자 웨지 장치 {Wedge Device of Focused Ultrasonic Transducer for Boiler Tube and Pipe}Wedge Device of Focused Ultrasonic Transducer for Boiler Tube and Pipe}

본 발명은 보일러 튜브 및 배관 초음파 검사용 집속 탐촉자 웨지장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 발전설비 보일러 튜브 및 배관의 초음파 검사를 위하여 가변 곡율반경에 적응할 수 있는 수침용 집속 탐촉자 웨지장치로서, 튜브의 외경 곡율반경에 적응되면서 초음파를 검사체의 내부로 보낼 수 있도록 구성되어 탐촉자 를 검사체의 표면을 따라 움직이지 않고 웨지내에서 좌우로 움직 이면서 튜 브의 두께 측정 및 내부의 결함을 탐지하도록 되어 있다.The present invention relates to a focused probe wedge device for ultrasonic inspection of boiler tubes and piping. More specifically, it is a water soaking focusing probe wedge device that can adapt to a variable curvature radius for ultrasonic inspection of boiler tube and piping of power generation equipment, and is adapted to send ultrasonic waves inside the test body while being adapted to the outer radius of curvature of the tube. The transducers are moved from side to side within the wedge rather than along the surface of the specimen, measuring the thickness of the tube and detecting internal defects.

종래의 튜브 검사를 위한 초음파 탐상은 수직형 펄스반사법을 이용한 두께측정 방법이나 각도형 초음파 탐촉자를 이용한 내부결함 검사방법(도 6)이 사용되어 왔다.Ultrasonic flaw detection for conventional tube inspection has been used a thickness measurement method using a vertical pulse reflection method or an internal defect inspection method using an angular ultrasonic probe (Fig. 6).

그러나 수직형 펄스반사법을 이용한 두께 측정시 검사대상 튜브의 곡율로 인하여 빔이 퍼져나가므로 반사되는 음압이 상대적으로 미약하고, 두께가 얇을 경우에는 탐촉자의 전면에 시간지연을 주어 근거리 음장을 해소할 수 있는 기구를 부착해야만한다. 또한 각도형 초음파 탐촉자을 이용한 내부결함 검사방법시 최대굴절각이 튜브의 외경과 내경에 따라 제한되는 범위[최대굴절각 = Sin-1(Di/Do), Di:내경 Do:외경]가 있어서 통상적으로 사용하는 사각탐촉자를 이용시에는 60。 이상의 굴절각을 가지는 탐촉자는 적용에 제한이 생긴다. 또한 탐촉자를 검사대상체의 표면에서 움직이면서 탐상할 경우 탐촉자의 입사점과 검사대상체의 표면이 수직을 이루지 않을 경우 원하는 각도로 빔의 진행이 일어나지 않으며, 전달되는 초음파 음의 에너지도 급격히 감소하게 된다.However, when the thickness is measured by the vertical pulse reflection method, the beam spreads due to the curvature of the tube to be examined, so the reflected sound pressure is relatively weak, and when the thickness is thin, the near sound field can be solved by giving a time delay to the front of the transducer. The instrument must be attached. In addition, when the internal defect inspection method using an angular ultrasonic probe, the maximum refractive angle is limited by the outer diameter and the inner diameter of the tube [maximum refractive angle = Sin -1 (D i / D o ), D i : inner diameter D o : outer diameter] In the case of using a conventional rectangular probe, a probe having a refractive angle of 60 ° or more has a limitation in application. In addition, when the probe is detected while moving on the surface of the test object, the beam does not proceed at a desired angle when the incidence point of the probe and the surface of the test object are not perpendicular to each other.

본 발명은 튜브등의 검사대상체가 곡율반경으로 인하여 탐촉자의 굴절각이 제한받고 검사부위 접촉에 있어서 일정한 접촉점 유지와 탐촉자를 검사대상체의 곡율 반경을 따라 움직이면서 검사해야되는 점을 극복하기 위하여 수침법을 이용한 휴대용 수침 탐촉자 웨지 장치를 발명하게 되었다.The present invention uses the water immersion method in order to overcome the point that the object to be inspected such as a tube is limited in the bending angle of the transducer due to the radius of curvature, maintaining a constant contact point in contact with the inspection site and moving the probe along the radius of curvature of the object. A portable immersion probe wedge device has been invented.

본 발명의 목적은 은 수침용 탐촉자와 빔의 전달경로를 통하여 검사대상 튜브 외면의 수직위치에서 두께를 측정하고, 중심에서 일정거리가 떨어지도록 탐촉자를 조정하면 튜브내면에 발생한 결함을 탐지할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to measure the thickness at the vertical position of the outer surface of the tube to be inspected through the transmission path of the silver immersion probe and the beam, and adjust the transducer so that a certain distance away from the center can detect a defect occurred in the inner surface of the tube To provide a device.

도 1은 본 발명의 가변 곡율반경에 적응할 수 있는 초음파 검사용 탐촉자 웨지 장치의 구성도이다.Figure 1 is a block diagram of the ultrasonic wedge transducer wedge device that can be adapted to the variable radius of curvature of the present invention.

도 2는 본 발명의 평면도이다.2 is a plan view of the present invention.

도 3은 본 발명의 측면도이다.3 is a side view of the present invention.

도 4는 도 3의 A 슬라이더의 상세도이다4 is a detailed view of the slider A of FIG.

도 5는 탐촉자 위치 조정기의 위치변경 범위를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the position change range of the transducer position adjuster.

도 6은 종래의 각도형 초음파 탐촉자를 이용한 검사방법Figure 6 is a test method using a conventional angular ultrasonic transducer

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

100 : 웨지 몸체 110 : 웨지 상판100: wedge body 110: wedge top plate

120 : 웨지 하부 몸체 200 : 탐촉자 슬라이더120: lower wedge body 200: transducer slider

210 : 탐촉자 이동량 측정자 220 : 방수용 O - 링210: transducer travel amount measuring instrument 220: waterproof O-ring

300 : 탐촉자 위치 조정기 310 : 탐촉자 조정기 고정용 회전형 핀300: transducer position adjuster 310: rotating pin for fixing the transducer adjuster

500 : 물 공급 배수 구멍 510 : 물공급 배수구멍 마개500: water supply drain hole 510: water supply drain hole cap

800 : 웨지 전면 박막 1000 : 수침용 탐촉자800: front surface of the wedge 1000: probe for immersion

1100 : 검사대상체의 내부 결함1100: Internal defect of the inspection object

본 발명은 발전설비 보일러 튜브 및 배관의 초음파 검사를 위하여 가변 곡율반경에 적응할 수 있는 수침용 집속 탐촉자 웨지장치로서, 튜브의 외경 곡율반경에적응되면서 초음파를 검사체의 내부로 보낼 수 있도록 구성되어 탐촉자를 검사체의 표면을 따라 움직이지 않고 웨지내에서 좌우로 움직이면서 튜브의 두께 측정 및 내부의 결함을 탐지한다.The present invention is a submerged focusing probe wedge device that can be adapted to the variable curvature radius for ultrasonic inspection of the boiler tube and piping of the power plant, adapted to send ultrasonic waves to the inside of the test body while being adapted to the outer radius of curvature of the tube While moving from side to side within the wedge rather than along the surface of the specimen, the thickness measurement of the tube and internal defects are detected.

탐촉자 슬라이더(200)는 탐촉자에 연결되어 동시에 좌우로 움직이면서 탐촉자를 수직으로 정열할 수 있도록 해주며 탐촉자와 슬라이드 연결부위는 방수처리가 되도록 고무로된 방수용 O-링(220)을 사용하였다. 또한 탐촉자가 좌우로 이동한 거리를 알 수 있도록 표시되는 탐촉자 이동량 측정자(210)를 이용하여 튜브 두께와 곡율반경에 따른 초음파의 전달경로를 계산해 낼 수 있다.The transducer slider 200 is connected to the transducer to move the left and right at the same time to align the transducer vertically, and the waterproof O-ring 220 made of rubber to waterproof the transducer and the connection portion. In addition, it is possible to calculate the transmission path of the ultrasonic wave according to the tube thickness and the radius of curvature using the transducer movement amount measurer 210 displayed so that the transducer moves to the left and right.

다양한 곡율반경에 대응할 수 있도록 웨지의 전면부(표면)에 인성과 연성을 가진 유연한 웨지 전면 박막(800)[서흥산업 제품; 골드링]을 부착하여 곡율반경이 바뀌거나 실제 사용에 있어서 검사대상체 표면의 거칠기에 대응할 수 있다. 또한 내부에 담겨 있는 액체의 압력으로 박막의 전면이 검사대상체의 표면에 일정한 압력을 유지할 수 있게 해준다.Flexible wedge front thin film 800 having toughness and ductility on the front surface (surface) of the wedge so as to cope with various curvature radii [Seoheung Industrial Products; Gold ring] can be used to change the radius of curvature or to cope with the roughness of the surface of the test object in actual use. In addition, the pressure of the liquid contained inside allows the front of the thin film to maintain a constant pressure on the surface of the inspection object.

탐촉자와 검사대상체와의 물거리 조정을 위해서는 기준이 되는 물거리를 계산하고 탐촉자(1000)의 원주 표면에 기준점과 일정간격 단위로 눈금을 표시하여 물거리 조정을 용이하도록 하였다.In order to adjust the water distance between the probe and the test object, the water distance as a reference is calculated, and the scale is displayed on the circumferential surface of the probe 1000 by a reference point and a predetermined interval to facilitate the water distance adjustment.

탐촉자를 움직이는 탐촉자 위치 조정기(300)는 탐촉자 조정기 고정용 회전형 핀(310)을 중심으로 좌우 일정각도로 회전할 수 있으며 이때 탐촉자와 조정기간의 상대 위치가 변경되므로 이동거리 29mm에 상당하는 공간이 마련되어 있다.The transducer position adjuster 300 that moves the transducer can rotate at a certain left and right angle around the rotating pin 310 for fixing the transducer adjuster. In this case, since the relative position of the transducer and the adjustment period is changed, a space corresponding to a moving distance of 29 mm is provided. It is prepared.

본 발명을 도면과 함께 보다 상세히 설명하자면,To describe the present invention in more detail with the drawings,

도 1은 본 발명의 대표도로서 웨지내에 액체(주로 물)를 담아두는 탐촉자 웨지몸체(100)가 있으며 이는 상부덮개 웨지상판(110)과 웨지하부 몸체(120)로 분리 및 조립되는 형태로 되어있다. 즉 이같은 구성으로 된 상기 탐촉자 웨지몸체(100)는 6면중 상부면은 웨지상판(110)으로 구성되고 4측면은 웨지하부몸체(120)으로 구성되고, 저면은 유연성 있는 고무재질의 웨지전면 박막(800)으로 구성되며, 웨지몸체(100)의 내부는 공간을 이루고 내부공간에 액체가 주입되는 구조로 형성되어 있음을 알 수 있다. 따라서 탐촉자 웨지몸체(100)의 저면이 유연성있는 고무재질로 되어 있고 그 내부에 액체가 들어가 있으므로 다양한 직경의 피측정 튜브의 상부면에 탐촉자(1000)가 구비된 웨지몸체(100)가 안정적으로 위치하게 되는 것이다.1 is a representative view of the present invention has a transducer wedge body 100 containing a liquid (mainly water) in the wedge which is to be separated and assembled into the upper cover wedge upper plate 110 and the lower wedge body 120 have. That is, the transducer wedge body 100 having such a configuration includes an upper surface of the wedge upper plate 110 and six sides of the lower surface of the wedge body 120, and a lower surface of the wedge front thin film of flexible rubber material ( 800, the inside of the wedge body 100 can be seen to form a structure that forms a space and the liquid is injected into the inner space. Therefore, since the bottom of the transducer wedge body 100 is made of a flexible rubber material and liquid is contained therein, the wedge body 100 having the transducer 1000 is stably positioned on the upper surface of the tube to be measured of various diameters. Will be done.

웨지가 검사대상체의 곡율반경에 원할히 대응하기 위하여 웨지의 바닥면에 유연한 웨지 전면 박막(800)을 내부의 액체가 누설되지 않도록 방수처리하여 웨지의 몸체 바닥면에 부착시켰다.In order for the wedge to smoothly correspond to the radius of curvature of the test object, the flexible wedge front thin film 800 was waterproof on the bottom surface of the wedge and attached to the bottom surface of the body of the wedge to prevent leakage of liquid therein.

도 2는 본 발명의 평면도로서 탐촉자 웨지 몸체(100)와 탐촉자 위치 조정기( 300), 탐촉자 조정기 고정용 회전형 핀(310), 탐촉자를 좌우로 이동할 수 있도록 안내하고 이동량을 표시해주는 탐촉자 슬라이더(200)로 구성되어 있다. 또한 내부의 액체를 공급하기 위한 물 공급 배수구멍(500)이 장치의 웨지 상부덮개 웨지상판 (110)에 설치되어 있다. 웨지 내부에 액체를 공급하고 필요시에 외부로 액체를 방출 시킬 수 있는 나사인 물공급 배수구멍 마개(510)는 경사형으로 가공되어 체결시 액체의 누설이 없도록 설계되어 있다.2 is a planar view of the present invention, the transducer wedge body 100 and the transducer position adjuster 300, the rotatable pin 310 for fixing the transducer adjuster, and the transducer slider 200 for guiding the transducer to move from side to side and displaying a movement amount. It consists of). In addition, a water supply drain hole 500 for supplying the liquid inside is provided in the wedge top cover wedge top plate 110 of the apparatus. The water supply drain hole cap 510, which is a screw that supplies liquid inside the wedge and releases the liquid to the outside when necessary, is designed to be inclined to prevent leakage of liquid when tightening.

도 3은 본 발명품의 측면도로서 장치에 부착된 초음파 수침용 탐촉자(1000)가 결합된 상태를 나타내는 것이다. 또한 물공급을 위한 배수구멍(500)이 웨지 상판에 있으며 물을 보충후 물공급 배수구멍 마개(510)를 체결하면 누수를 방지할 수 있다.3 is a side view of the present invention showing a state in which the ultrasonic immersion probe 1000 attached to the device is coupled. In addition, the drainage hole 500 for water supply is in the wedge top plate and the water supply drainage hole stopper 510 after replenishing water can be prevented from leaking.

도 4는 도 3의 A 슬라이더 상세도로서 웨지의 몸체를 서로 관통하며 탐촉자를 잡아주는탐촉자 슬라이더(200)는 탐촉자와 함께 좌우로 움직이면서 탐촉자의 이동거리를 표시해주는 탐촉자 이동량 측정자(210)와 탐촉자와 연결되는 부분으로 내부에 담긴 액체가 빠져나오지 않도록 방수용 O-링(220)이 조립되어 구성되어 있다. 즉 도 1 및 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 웨지상판(110)의 측면을 가로질러 凸자가 뒤집힌 형태의 관통구멍이 뚫려 있고 이 관통구멍에 탐촉자 슬라이더(200)와 탐촉자 이동량 측정자(210)가 삽입되어 좌우 이동가능하게 조립되어 있음을 알 수 있다.4 is a detailed view of the slider A of FIG. 3 and the transducer slider 200 which penetrates the body of the wedge and catches the transducer with each other, with the transducer movement amount measurer 210 and the transducer displaying the movement distance of the transducer while moving from side to side with the transducer. As the part to be connected, the waterproof O-ring 220 is assembled so that the liquid contained therein does not escape. That is, as shown in FIGS. 1 and 3, a through hole having a shape of an inverted letter is drilled across the side surface of the wedge top plate 110, and a probe slider 200 and a probe movement amount measurer 210 are inserted into the through hole. It can be seen that it is assembled to move left and right.

도 5는 탐촉자를 좌우로 이동할 수 있도록 조정해주는 탐촉자 위치 조정기(3 00)가 조정기 고정용 회전형 핀(310)으로 웨지 상판(110)과 연결되어 일정각도 20도 범위 이내로 회전하면서 슬라이더의 안내면을 따라 이동할 수 있게 되어 있다. 탐촉자와 고정 회전형 핀과의 상대거리는 회전에 의하여 변하므로 이를 대응하도록 조정기에 일정한 공간 29mm를 마련하였다. 상술한 바와 같이 웨지상판(110)위에 탐촉자 위치조정기(300), 탐촉자 위치조정기(300)위에 탐촉자 이동량 측정자(210), 탐촉자 이동량측정자(210)위에 탐촉자 슬라이더(200)가 적층되고 각각에 상하로 관통하는 구멍이 형성되고 이 관통구멍에 원통상의 형태를 취하는 탐촉자(1000)가 삽입 조립되고 그 단부가 웨지몸체(100)의 내측공간에 위치한다.(도 1 및 도 3 참조)5 is a transducer position adjuster (00) for adjusting the transducer to move from side to side is connected to the wedge top plate 110 by a rotating pin (310) for fixing the regulator to rotate the guide surface of the slider while being rotated within a range of a certain angle 20 degrees. You can move along. Since the relative distance between the transducer and the fixed rotary pin is changed by rotation, a constant space of 29 mm is provided in the regulator to cope with this. As described above, the transducer position adjuster 300 and the transducer slider 200 on the transducer position adjuster 300 and the transducer position adjuster 210 on the transducer position adjuster 300 are stacked on the wedge top plate 110, respectively. A through hole is formed, and a transducer 1000 having a cylindrical shape is inserted into the through hole, and an end thereof is positioned in the inner space of the wedge body 100 (see FIGS. 1 and 3).

도 6은 각도형 탐촉자를 이용하여 튜브 또는 배관내부에 존재하는 결함을 탐상할 경우의 검사 대상체의 내부 결함(1100)까지 빔이 전달되는 경로와 탐촉자의 위치를 나타내는 것으로서 곡율 외경을 따라 탐촉자를 검사대상체와 수직을 이루어 접촉해야 정상적인 초음파 빔의 전달경로가 나온다.FIG. 6 illustrates a path along which the beam is transmitted to the internal defect 1100 of the test object and the position of the probe when the defect is present in the tube or the pipe by using the angular probe. Normal contact with the upper body leads to the normal path of ultrasonic beam delivery.

본 발명은 곡율반경이 각각 다른 튜브 및 배관의 초음파 검사시 두께 측정과 검사대상체의 내면에 존재하는 결함을 검출할 경우에 내경과 외경의 비율에 의한 최대 굴절각의 제한을 극복하고 탐촉자의 교환 없이 하나의 탐촉자로 두께측정 및 내부결함 검출이 가능한 장치이다.The present invention overcomes the limitation of the maximum angle of refraction by the ratio of the inner diameter and the outer diameter when detecting the thickness measurement and the defects present on the inner surface of the inspection object during ultrasonic inspection of tubes and pipes having different curvature radii. It is a device capable of measuring thickness and detecting internal defects with a probe of.

따라서 이 장치에 수침용 탐촉자를 사용하여 튜브나 배관 비파괴검사를 수행하면, 초음파의 음압을 일정하게 유지 시키면서 탐촉자의 좌우 이동하면 초음파 빔의 경로 거리를 계산하여 검사대상체 내부의 결함과 두께 감육상태를 측정할 수 있다.Therefore, if the tube or pipe nondestructive test is performed using the immersion probe, the device calculates the path distance of the ultrasonic beam when the transducer moves to the left and right while maintaining the sound pressure of the ultrasonic wave. It can be measured.

Claims (4)

비파괴 방식으로 튜브나 파이프의 두께와 내부결함을 측정함에 있어서, 액체를 담을 수 있는 상자형태로 되고 분리조립가능한 구조로된 웨지몸체(100)는 상부면이 웨지상판(110)을 이루고 4측면이 웨지하부몸체(120)를 이루며 저면이 유연한 고무재질의 웨지전면박막(800)을 이루며, 상기 웨지상판(110)의 측면을 관통하여 형성된 구멍에 판상체로 된 탐촉자 슬라이더(200)와 탐촉자 이동량측정자(210)가 삽입되어 좌우이동가능하게 조립되며, 상기 웨지상판(110)의 상부면에 판상체의 탐촉자위치조정기(300)가 탐촉자조정기고정용 회전형핀(310)으로 고정되어 탐촉자위치조정기(300)가 좌우 20°의 각도로 회전가능하게 조립되고, 상기 웨지상판(110) 탐촉자 슬라이더(200) 탐촉자 이동량측정자(210) 및 탐촉자조정기(300)는 각각에 둥근 관통구멍이 형성되고 각각이 적층되어 이 관통구멍에 원통상의 초음파 수침용 탐촉자(1000)가 삽입 결합되어 그 하단부가 웨지몸체(100)의 내부에 위치하여 구성된 보일러 튜브 및 배관의 초음파 검사용 집속탐촉자 웨지장치.In measuring the thickness and internal defects of tubes or pipes in a non-destructive manner, the wedge body 100, which has a box shape to hold liquid and has a separable assembly structure, has a top surface of the wedge plate 110 and four sides thereof. The lower surface of the wedge body 120 forms a wedge front thin film 800 made of a flexible rubber material, and the probe slider 200 and the probe movement quantity measurer made of a plate-shaped body in a hole formed through the side surface of the wedge upper plate 110. 210 is inserted and assembled so as to move left and right, the transducer position adjuster 300 of the plate-shaped body on the upper surface of the wedge upper plate 110 is fixed to the transducer adjuster fixing pin 310 for the transducer position adjuster ( 300 is rotatably assembled at an angle of 20 ° to the left and right, the wedge top plate 110, the transducer slider 200, the transducer movement amount measurer 210 and the transducer adjuster 300 each have a round through-hole formed therein, respectively. And a cylindrical ultrasonic immersion probe 1000 is inserted into and coupled to the through hole, and a lower end portion thereof is located inside the wedge body 100, and the ultrasonic probe focusing wedge device for ultrasonic inspection of the boiler tube and pipe. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 탐촉자 슬라이더(200)는 끼워조립된 탐촉자(1000)와 함께 좌우로 움직이면서 탐촉자 이동량 측정자(210)가 탐촉자(1000)의 이동거리를 표시해주고, 탐촉자(1000)와 슬라이더(200)가 접하는 부분을 방수용 방수용 O-링(220)을 체결하여 구성하는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브 및 배관의 초음파 검사용 집속탐촉자 웨지장치.According to claim 1, the transducer slider 200 is moved to the left and right together with the assembled probe 1000, the transducer movement amount measurer 210 displays the movement distance of the transducer 1000, the transducer 1000 and the slider 200 Focusing probe wedge device for ultrasonic inspection of the boiler tube and the pipe, characterized in that by coupling the water-resistant waterproof O-ring (220).
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