KR100607079B1 - 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 탐촉자를 설치하여 탐촉자를 손으로 잡지 않은 상태에서 간단한 조작만으로 2:1의 초음파 반사 신호를 잡아 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가를 평가를 단독으로 수행하여 일관성 있는 결과를 얻을 수 있는 것을 목적으로 하는 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가 장치에 관한 것으로서, 상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 초음파탐촉자(400)의 초음파 반사 신호를 받는 상면을 단차를 이루도록 함과 하면을 경사를 이루도록 형성한 아크릴재인 초음파반사체(100)와, 초음파반사체(100)의 하면에 부착되는 스테인레스재인 반사체지지판(120)과, 초음파반사체(100)에 부착되어진 반사체 위치 조정레바(130)로 이루어진 초음파 반사수단 ; 및 상기 초음파 반사수단을 포함하여 매질을 수용하는 수용관체로 초음파 탐촉자(400)가 설치되는 초음파 탐촉자 접속구(210)와 과수용되는 매질을 유인하는 배수구(220)를 형성한 초음파 매질하우징(200)의 구성과 상기 반사체지지판(120)은 상면에 초음파 반사 저감홈(110)들을 형성한 것을 특징적 구성으로 한다.

초음파반사체, 초음파 반사 저감홈, 초음파 매질하우징

Description

초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가 장치{Linearity checking tool for ultrasonic examination instrument}

도 1은 본 발명의 증폭 직진성 평가장치에 적용된 초음파반사체의 구성을 나

타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 초음파반사체와 초음파 전파 매질이 수용되는 초음파 하우

징의 구성을 나타낸 사시도,

도 3은 본 발명의 사용 상태를 나타낸 도면.

＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＊

100 : 초음파반사체 110 : 초음파 반사 저감홈

120 : 반사체지지판 130 : 반사체 위치 조정레바

200 : 초음파 매질하우징 210 : 초음파 탐촉자 접속구

220 : 매질 배수구 400 : 초음파 탐촉자

410 : 초음파 빔 전파 및 반사 420 : 초음파 탐상기

430 : 초음파 반사 신호

본 발명은 원자력발전소 배관 및 압력용기 등의 용접부에 대한 초음파 검사시 수행하는 초음파 탐사장비의 증폭 직진성 평가장치에 관한 것으로서, 특히 원자력발전소 주요 설비 초음파 탐상 전에 수행하는 탐상 장비 증폭 직진성 평가를 단독으로수행하면서도 용이하고 일관성 있는 결과를 얻을 수 있게 하는 초음파 탐사장비의 증폭 직진성 평가장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력발전소는 원자로에서 나오는 핵분열 생성에너지를 이용하여 물을 증기화시키고 이 증기가 터빈/발전기를 회전시켜 전기를 생산하게 되며, 이때원자로에 장전된 핵연료의 핵분열에 의해 열에너지가 발생하며, 핵분열 과정에서 핵분열 생성물질과 방사화된 방사성 물질이 생성된다.

이에 원자력발전소에서는 이러한 방사능 물질을 다중 안전시스템 개념으로 외부와 안전하게 격리시킴과 원자력법 및 관련 기술기준에서 비파괴 검사 방법을 이용하여 원자력발전소 운전에 따른 경년열화 등에 의한 원자력발전소 주요 기기, 재료 및 이의 용접부 등에 손상이 발생할 가능성이 있는 취약 부위에 대한 건전성을 주기적으로 평가하는 “가동중검사”를 실시하고 있다.

이러한 건전성 검증을 위하여 "ASME SEX. XI Code" 요건에 따라 일정 주기마다 주요 설비 및 용접부에 대한 비파괴검사를 수행하는데, 원자력발전소 기기, 압력용기, 배관 및 구조물에 대한 비파괴검사에서 초음파 검사 기법이 차지하는 비중 은 대략 20%로 검사 용접부위는 약 105 군데이고, 이외에 표면검사인 액체침투탐상과 자분탐상검사가 20%에 해당되며, 이외 육안검사가 60%를 차지하고 있다.

초음파 탐상의 경우 2인 1조로 검사를 수행하는데 보통 하루에 용접부의 크기에 따라 다르지만, 대략 2개 혹은 3개 부위를 검사를 수행하며, 이 경우 ASME Code 요건에 따라 초음파 탐상 장비에 대한 증폭 직진성 확인을 검사 시작 전 매일 수행해야 한다.

이러한 증폭 직진성 평가 시험은 표준시험편인 IIW 블락을 활용하여 높이가 다른 IIW 블락의 초음파반사체로부터 두개의 초음파 신호를 받아 이들의 크기가 2:1이 되도록 증폭을 조정한 후 ASME Code 요건에 따라 증폭도를 감소시켜 나가면서 2:1의 신호 비가 Code 요건에 따라 잘 유지되는 확인하는 시험이다.

그러나 종래의 초음파탐상 장비에 대한 증폭 직진성 평가는 검사자 2인이 1조가 되어 1명은 초음파 탐촉자를 IIW 블락에 접촉시키고 동시에 초음파 탐상 장비의 증폭도를 조정하여 초음파 탐상장비의 신호 크기를 읽고, 다른 1명은 결과 기록지에 그 값을 기록하여 평가를 수행하는 구조로서, 탐촉자의 접촉에 대한 문제점과 평가수행을 단독으로 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 종래의 초음파탐상 장비의 증폭 직진성 평가장치는 평가자가 IIW 블락 위에 탐촉자를 접촉시킨 후 일정 압력으로 눌러 접촉을 유지하게 하기 때문에 상황에 따라 접촉력이 달라질 수 있으며 이에 따라 초음파 반사 신호의 크기가 변동될 가능성이 있으며, 직진성 평가를 위해 최소한 2명이 필요하다는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 초음파 탐촉자를 설치하여 탐촉자를 손으로 잡지 않은 상태에서 간단한 조작만으로 2:1의 초음파 반사 신호를 잡아 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가를 평가를 단독으로 수행하여 일관성 있는 결과를 얻을 수 있는 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가 장치를 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도면에서 본 발명은 초음파탐촉자(400)의 초음파 반사 신호를 받는 상면을 단차를 이루도록 함과 하면을 경사를 이루도록 형성한 아크릴재인 초음파반사체(100)와, 초음파반사체(100)의 하면에 부착되는 스테인레스재인 반사체지지판(120)과, 초음파반사체(100)에 부착되어진 반사체 위치 조정레바(130)로 이루어진 초음파 반사수단 ; 및 상기 초음파반사수단을 포함하여 매질을 수용하는 수용관체로 초음파 탐촉자(400)가 설치되는 초음파 탐촉자 접속구(210)와 과수용되는 매질을 유인하는 배수구(220)를 형성한 초음파 매질하우징(200)을 특징적 구성으로 한다.

상기 반사체지지판(120)은 상면에 초음파 반사 저감홈(110)들을 형성한 것을 특징적 구성으로 한다.

즉, 도 1은 초음파 반사수단을 나타내고, 도 2는 초음파 매질하우징(200)을 나타내며, 도 3은 도1의 초음파 반사수단 및 매질을 수용한 사용 상태를 나타낸 도 면으로서, 도3에서 매질하우징(200) 내부에 점으로 나타낸 매질은 물 혹은 글리세린을 사용하며, 초음파 반사수단은 초음파반사체(100), 반사체지지판(120), 반사체 위치 조정레바(130)로 이루어진다.

도1과 도3에서 초음파 전파 매질 속에 위치하는 초음파반사체(100)는 아크릴재로 이루어진 것으로서, 아크릴재는 물의 초음파 임피던스 값 1.48(kg/m2 s × 106)과 유사한 3.22(kg/m2 s × 106)이기 때문에 물과 아크릴의 경계에서 반사되어 되돌아오는 초음파의 량이 철(45.43(kg/m2 s × 106))과 같은 금속에 비해 적다.

일반적으로 초음파는 전파 매질의 경계에서 임피던스 값의 차이가 크면 초음파 반사가 많고 임피던스 값이 비슷하면 투과하는 량이 많아진다.

초음파 탐상 장비 증폭 직진성 평가는 두개의 초음파 신호를 2:1이 되게 잡아 이중 큰 초음파 신호가 초음파 탐상기 화면높이의 100%가 되게 탐상기 장비의 증폭도를 조정한 후 다시 증폭도를 조정하여 큰 초음파 신호를 10% 단위로 감소 시켜 최종적으로 20%가 될 때까지 감소시킨다.

이때 각 단계에서 작은 신호가 큰 신호의 반, 즉 2:1을 어느 정도 유지하는 지를 평가하는 것이 직진성 평가이다.

이렇게 100% 신호의 크기에서 20%의 신호의 크기까지 감소시키기 위해서는 초음파 탐상 장비 증폭도 값이 최소한 14dB이상에서 100% 초음파 신호가 나타나야 20%까지 줄일 수 있는 여유를 확보할 수가 있다.

따라서 도 1의 초음파반사체(100)는 초음파 전파 매질인 물과 임피던스 값이 유사한 아크릴재를 사용하였으며, 또한 초음파반사체(100)의 상면은 반사 신호 2개를 얻기 위하여 일정 높이의 단 차를 두었으며, 초음파 반사 저감홈(110)들을 형성하여 여러 각으로 반사되어 초음파 탐촉자로 되돌아오는 초음파 신호의 세기를 줄일 수 있도록 하였다.

즉, 초음파반사체(100)의 초음파 반사 저감홈(110)들은 초음파 신호의 반사를 산란시키는 역할을 하기 때문에 초음파탐촉자(400)로 반사되어 돌아오는 초음파의 세기를 줄일 수 있다.

아울러 초음파반사체(100)의 하면에 부착되는 반사체지지판(120)은 스테인레스재로 초음파반사체(100)의 하면과 동일한 경사를 이루어 부착되어 스테인레스재인 반사체 지지판(120)이 초음파 전파 매질인 물속에서 아크릴재인 초음파반사체(100)의 부력을 감소시키켜 도 3에서와 같이 반사체 위치 조정레바(130)에 의한 초음파반사체(100)의 움직임 조절시 흔들림의 영향을 최소화하는 역할을 한다.

초음파반사체(100)의 하면에 부착되는 반사체지지판(120)을 초음파반사체(100)의 하면과 동일한 경사를 이루어 부착한 이유는 물과 아크릴재인 초음파반사체(100)를 투과하여 전파되는 초음파가 초음파반사체(100)와 반사체지지판(120)의 경계면에서 제 2의 반사가 발생하는데 이 반사 초음파가 초음파 탐촉자(400)로 되돌아오는 것을 없애기 위함이다.

이에 수직으로 입사되는 초음파가 경사각의 경계면을 만나면 입사되는 면의 수직 법선에 대칭으로 반사됨으로 이 경사각 경계면에서는 상부에 도 3에서와 같이 초음파 탐촉자(400)로 초음파가 반사되어 돌아오지 않음으로서 도 3의 부호 430으 로 나타낸 바와 같이 초음파 반사신호가 두개의 신호만 나타난다.

만약 초음파반사체(100)와 반사체지지판(120)의 경계면이 수평이면 도 3에서 초음파 반사신호(430)가 많은 수의 신호로 나타나기 때문에 이 중에서 두개의 신호를 선택하여 2:1 비율로 조절하기가 쉽지 않다.

도 3은 도 1의 초음파 반사수단과 도 2의 매질 하우징을 조합한 초음파 탐상 장비 증폭 직진성 평가를 위한 시스템 구성으로서, 부호 400은 초음파 탐촉자, 420은 초음파 탐상기, 그리고 430은 초음파 탐상기의 초음파 화면이다.

초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가는 초음파 탐촉자(400)에서 방사된 초음파가 매질인 물에서 전파하여 초음파반사체(100)인 상부의 높이가 다른 두 표면에서 반사된다.

이때 반사체의 위치를 앞뒤로 조절하여 최적의 신호 즉, 신호 크기가 2:1인 초음파 신호를 얻을 수 있으며, 전술한 기능에 의해 최적의 신호값인 초음파 반사신호(430)를 얻을 수 있는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 종래의 초음파 탐상장비의 증폭 직진성 평가 방법의 경우 2인이 수행하여야 하는 불편함과 그 결과의 일관성 유지에 어려움이 있는 등 여러 가지 문제점을 해소하여, 초음파 탐상 장비와 탐촉자를 연결하여 최적의 신호 위치를 한번 조절해 놓으면 1인으로도 충분히 탐상장비의 직진성 평가를 편리하고 신속하게, 그리고 일관된 결과를 얻을 수 있는 평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 초음파탐촉자(400)의 초음파 반사 신호를 받는 상면을 단차를 이루도록 함과 하면을 경사를 이루도록 형성한 아크릴재인 초음파반사체(100)와, 초음파반사체(100)의 하면에 부착되는 스테인레스재인 반사체지지판(120)과, 초음파반사체(100)에 부착되어진 반사체 위치 조정레바(130)로 이루어진 초음파 반사수단 ; 및

   상기 초음파반사수단을 포함하여 매질을 수용하는 수용관체로 초음파 탐촉자(400)가 설치되는 초음파 탐촉자 접속구(210)와 과수용되는 매질을 유인하는 배수구(220)를 형성한 초음파 매질하우징(200)의 구성을 특징으로 하는 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가 장치.
2. 제1항에 있어서,

   반사체지지판(120)은 상면에 초음파 반사 저감홈(110)들을 형성한 구성을 특징으로 하는 초음파 탐상 장비의 증폭 직진성 평가 장치.

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