KR100768390B1 - Heat exchanger tube inspection device using guided ultrasonic wave - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 발전소 열교환기의 검사 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a state of inspection of a typical power plant heat exchanger.
도 2는 종래의 와전류 검사법을 이용한 열교환기의 검사 모습을 보여주는 도면이다.2 is a view showing the inspection of the heat exchanger using the conventional eddy current inspection method.
도 3은 종래의 원격장 와전류 검사법을 이용한 열교환기의 검사 원리를 보여주는 도면이다.3 is a view showing the inspection principle of the heat exchanger using a conventional remote field eddy current test method.
도 4는 종래의 회전형 초음파 검사법을 이용한 열교환기의 검사 원리를 보여주는 도면이다.4 is a view showing the inspection principle of the heat exchanger using a conventional rotary ultrasonic test method.
도 5는 종래의 누설자속 검사법을 이용한 열교환기의 검사 모습을 보여주는 도면이다.5 is a view showing a state of inspection of the heat exchanger using the conventional leakage flux inspection method.
도 6은 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 조립 사시도이다.6 is an assembled perspective view of a heat exchanger inspection apparatus using guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
도 7은 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 분해 사시도이다.7 is an exploded perspective view of a heat exchanger inspection apparatus using guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
도 8은 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 요부 전면 사시도이다.8 is a front perspective view of main parts of a heat exchanger inspection apparatus using guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
도 9는 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 요부 배면 사시도이다.9 is a rear perspective view of main parts of a heat exchanger inspection apparatus using guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100- 열교환기 도체 101- 열교환기 튜브100- heat exchanger conductor 101- heat exchanger tube
200- 탐촉자 201- 와전류탐촉자200- transducer 201- eddy current transducer
202- 원격장와전류탐촉자 203- 초음파탐촉자202- Remote field current probe 203- Ultrasonic transducer
204- 누설자장탐촉자 400- 초음파센서204- Leak Field Detector 400- Ultrasonic Sensor
300- 유도초음파 전달장치 301- 초음파센서 부착부 경사면300- Induction Ultrasonic Transmitter 301- Ultrasonic Sensor Attachment Inclined Surface
302- 완충판 부착부 303- 초음파 가이드 날개302- Buffer plate attachment 303- Ultrasonic guide vanes
이 발명은 검사장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 열교환기 튜브에 유도 초음파를 전달할 수 있도록 하여 유도 초음파를 이용하여 열교환기를 검사할 수 있도록 함으로써 광범위에 걸쳐서 비파괴검사를 효율적으로 수행할 수 있으며, 탐촉자의 이동없이 고정된 지점으로부터 대형구조물을 한번에 검사할 수 있을 뿐만 아니라, 보온재나 접근이 어려운 위치의 검사대상에 대한 검사도 가능한, 유도초음파(Guided Ultrasonic Wave)를 이용한 열교환기 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection apparatus, and more specifically, it is possible to efficiently conduct non-destructive testing over a wide range by allowing induction ultrasonic waves to be delivered to the heat exchanger tubes so as to inspect the heat exchangers using induction ultrasonic waves. The present invention relates to a heat exchanger inspection apparatus using a guided ultrasonic wave, which can inspect a large structure from a fixed point at a time without moving, and also inspects an insulation material or an inspection object in an inaccessible position.
통상적으로 원자력발전소 또는 화력발전소에 설치된 열교환기들은 고온 또는 고압의 증기가 가진 열에너지를 2차측으로 전달하는 설비로서, 다양한 운전환경에 의하여 여러 가지 손상을 받게 된다. 열교환기 튜브에 균열, 마모, 덴팅(denting) 등의 손상이 발생되고, 이러한 손상에 의하여 궁극적으로 튜브가 파손되면 열교환기의 기능이 떨어지게 되며, 열교환기의 종류에 따라 심각한 사고를 발생할 위험성이 존재하기도 한다. 따라서 열교환기 튜브에 대한 주기적인 검사가 필요하다. In general, heat exchangers installed in a nuclear power plant or a thermal power plant are facilities that transfer thermal energy of high-temperature or high-pressure steam to the secondary side, and are damaged by various operating environments. Damage, such as cracking, abrasion, or denting, may occur in the heat exchanger tube, and if the tube is ultimately broken due to such damage, the function of the heat exchanger will be impaired, and there is a risk of serious accidents depending on the type of heat exchanger. Sometimes. Therefore, periodic inspection of the heat exchanger tubes is necessary.
도 1은 종래의 열교환기 튜브의 검사 모습을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 발전소의 열교환기는 열교환기 도체(100)에 열교환기 튜브(101)가 수백개에서 수천개 배열된 구조로 되어 있으며, 상기한 열교환기 튜브(101)를 검사하고자 하는 경우에 탐촉자(200)를 열교환기 튜브(101)의 내부에 삽입하여 전체 열교환기 튜브(101)의 길이를 진행하면서 각 위치에 대한 신호를 얻음으로써 하나의 열교환기 튜브(101)에 대한 검사를 완료하게 된다. 1 is a view showing a state of inspection of a conventional heat exchanger tube. As shown in FIG. 1, a heat exchanger of a conventional power plant has a structure in which hundreds to thousands of
상기한 탐촉자(200)의 구조에 따라 여러가지 검사법이 있다.There are various inspection methods depending on the structure of the
도 2는 종래의 와전류 검사법을 이용한 열교환기의 검사 원리를 보여주는 도면이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 와전류 검사법은 코일이 내장된 와전류탐촉자(201)를 열교환기 튜브(101)의 내부에 삽입하여 전장검사를 하게 된다.2 is a view showing the inspection principle of the heat exchanger using the conventional eddy current inspection method. As shown in FIG. 2, the eddy current test method performs an electric field test by inserting an eddy
그러나, 상기한 와전류 검사법은 열교환기 튜브(101)가 자성체 튜브일 경우 검사가 불가능하기 때문에, 상기한 와전류 검사법 이외에도 열교환기 튜브를 검사하기 위한 여러 가지 검사기법들이 개발되고 있는 실정이다.However, since the eddy current inspection method cannot be inspected when the
자성체 튜브의 열교환기 튜브(101)를 검사하는 경우에 원격장 와전류 검사법을 이용하여 검사를 수행하게 되는데, 도 3은 종래의 원격장 와전류 검사법을 이용 한 열교환기의 검사 원리를 보여주는 도면이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 원격장 와전류 검사법은 코일이 내장된 원격장와전류탐촉자(202)를 열교환기 튜브(101)의 내부에 삽입하여 전장검사를 하게 된다.In the case of inspecting the
그러나 상기한 종래의 원격장 와전류 검사법은 신호평가가 매우 어려운 문제점이 있다. However, the conventional remote field eddy current test method has a problem that signal evaluation is very difficult.
도 4는 종래의 회전형 초음파 검사법을 이용한 열교환기의 검사 원리를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 회전형 초음파 검사법은 회전하는 형태의 초음파탐촉자(203)를 열교환기 튜브(101)의 내부에 삽입하여 검사하는 IRIS(Internal Rotating Inspection System)를 사용하여 검사를 하게 된다.4 is a view showing the inspection principle of the heat exchanger using a conventional rotary ultrasonic test method. As shown in FIG. 4, the conventional rotatable ultrasonic inspection is performed by using an internal rotating inspection system (iris) that inserts and inspects a rotating
그러나, 상기한 종래의 회전형 초음파 검사법은 검사속도가 느리고 곡관부에 대한 검사를 수행할 수 없다는 단점이 있다. However, the conventional rotary ultrasound test method has a disadvantage in that the inspection speed is slow and the inspection of the curved pipe part cannot be performed.
도 5는 종래의 누설자속 검사법을 이용한 열교환기의 검사 모습을 보여주는 도면이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 누설자장을 이용한 검사 기법은 누설자장탐촉자(204)를 열교환기 튜브(101)의 내부에 삽입하여 검사를 하게 된다.5 is a view showing a state of inspection of the heat exchanger using the conventional leakage flux inspection method. As shown in FIG. 5, the conventional inspection method using the leakage magnetic field is performed by inserting the leakage
그러나, 상기한 누설자속 검사법도 와전류 검사법과 동일한 단점을 가지고 있다. However, the leak magnetic flux test method has the same disadvantages as the eddy current test method.
이상에서 살펴본 바와 같이 기존의 열교환기 검사법들은 모두 국부검사만이 가능하므로 열교환기 튜브의 전체 길이에 대하여 검사를 수행하여야 하며, 튜브의 재질에 따라 검사법이 달라져야 하는 단점을 가지고 있다.As described above, all the existing heat exchanger inspection methods can perform local inspection only, and thus, the inspection of the entire length of the heat exchanger tube has to be carried out, and the inspection method has to be changed according to the material of the tube.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열교환기 튜브에 유도 초음파를 전달할 수 있도록 하여 유도 초음파를 이용하여 열교환기를 검사할 수 있도록 함으로써 광범위에 걸쳐서 비파괴검사를 효율적으로 수행할 수 있는 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by performing induction ultrasonic waves to the heat exchanger tube to be able to inspect the heat exchanger using the induction ultrasonic waves to efficiently perform non-destructive testing over a wide range It is to provide a heat exchanger inspection device using guided ultrasonic waves that can be.
본 발명의 다른 목적은, 탐촉자의 이동없이 고정된 지점으로부터 대형구조물을 한번에 검사할 수 있을 뿐만 아니라, 보온재나 접근이 어려운 위치의 검사대상에 대한 검사도 가능한, 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a heat exchanger inspection apparatus using guided ultrasonic waves, which can not only inspect a large structure from a fixed point at a time without moving the transducer, but also inspect a thermal insulation material or an inspection object in an inaccessible position. To provide.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 초음파를 발생시키는 초음파 센서와, 일측단에 상기한 초음파 센서를 부착하기 위한 초음파센서 부착부 경사면이 형성되어 있고 중간부에 완충판 부착부가 단차 형성되어 있으며 타측단에 초음파를 전달하기 위한 초음파 가이드 날개가 형성되어 있는 유도초음파 전달장치를 포함하여 이루어진다.As a means for achieving the above object, the configuration of the present invention, the ultrasonic sensor for generating the ultrasonic wave, and the ultrasonic sensor mounting portion inclined surface for attaching the ultrasonic sensor to one side end is formed and the buffer plate attachment portion in the middle step It is formed and comprises a guided ultrasonic wave transmission device is formed with an ultrasonic guide blade for transmitting ultrasonic waves to the other end.
이 발명의 구성은, 상기한 유도초음파 전달장치가 열교환기 튜브의 입구에 설치되어 전체 열교환기 튜브를 검사하면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the above-described induction ultrasonic wave transmission device is installed at the inlet of the heat exchanger tube to inspect the entire heat exchanger tube.
이 발명의 구성은, 상기한 초음파센서 부착부 경사면은 타원형으로 이루어지면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the inclination surface of the ultrasonic sensor attachment portion is formed in an elliptical shape.
이 발명의 구성은, 상기한 완충판 부착부는 사각형으로 이루어지면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably such that the above-mentioned buffer plate attaching portion is formed in a quadrangle.
이 발명의 구성은, 상기한 열교환기 튜브의 재질내부에서 반사된 신호를 이용하여 검사를 하면 바람직하다.The configuration of the present invention is preferably performed by using a signal reflected inside the material of the heat exchanger tube.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. . Other objects, features, and operational advantages, including the object, operation, and effect of the present invention will become more apparent from the description of the preferred embodiment.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.For reference, the embodiments disclosed herein are only presented by selecting the most preferred embodiment in order to help those skilled in the art from the various possible examples, the technical spirit of the present invention is not necessarily limited or limited only by this embodiment Rather, various changes, additions, and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments.
도 6은 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 조립 사시도이고, 도 7은 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 분해 사시도이고, 도 8은 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 요부 전면 사시도이고, 도 9는 이 발명의 실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 요부 배면 사시도이다.6 is an exploded perspective view of a heat exchanger inspection apparatus using induction ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is an exploded perspective view of a heat exchanger inspection apparatus using induction ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is Main part front perspective view of the heat exchanger inspection apparatus using guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a rear perspective view of the main part of the heat exchanger inspection apparatus using an induced ultrasonic wave according to an embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 구성은, 초음파를 발생시키는 초음파 센서(400)와, 일측단에 상기한 초음파 센서(400)를 부착하기 위한 초음파센서 부착부 경사면(301)이 타원형으로 형성되어 있고 중간부에 완충판 부착부(302)가 사각형으로 단차 형성되어 있으며 타측단에 초음파를 전달하기 위한 초음파 가이드 날개(303)가 형성되어 있는 유도초음파 전달장치(300)를 포함하여 이루어진다.As shown in Figures 6 to 9, the configuration of the heat exchanger inspection apparatus using the guided ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention, the
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 유도초음파를 이용한 열교환기 검사장치의 작용은 다음과 같다.By the above configuration, the operation of the heat exchanger inspection apparatus using the induced ultrasonic wave according to an embodiment of the present invention is as follows.
유도초음파 전달장치(300)의 일측에는, 검사하고자 하는 열교환기 튜브(101)의 내경과 동일하게 가공된, 검사대상의 재질에 적합한 주파수특성을 가진 초음파센서(400)가 체결되어 있다. On one side of the induced ultrasonic
이와 같이 초음파센서(400)가 체결된 유도초음파 전달장치(300)는 검사 대상인 열교환기 튜브(101)의 내부로 삽입되어 열교환기 튜브(101)의 내부면에 안착된다. 이때 스프링이 장착된 완충장치(도시되지 않음)가 작용하여 유도초음파 전달면이 검사 대상의 내경에 밀착하게 된다. As such, the guided ultrasonic
유도초음파 전달장치(300)가 열교환기 튜브(101)의 내경에 삽입되어 안착된 상태에서 외부에서 초음파센서(400)를 가진시켜 유도초음파를 발생하고 재질내부에서 반사된 신호를 이용하여 검사를 할 수 있다. 즉, 유도초음파 전달장치(300)가 열교환기 튜브(101)의 내부면에 안착된 상태에서 외부에서 초음파센서(400)를 가진시켜 초음파를 발생하고, 상기한 초음파센서(400)로부터 발생된 초음파는 유도초음파 전달장치(300)의 초음파센서 부착부 경사면(301)에 의해 각도를 가지고 유도초음파 전달장치(300)에 전달되고, 다시 검사대상인 열교환기 튜브(101)에 초음파가 전달됨으로써 열교환기 튜브(101)의 내부에 유도초음파가 생성되도록 하며, 이때 열교환기 튜브(101)의 재질내부에서 반사된 신호를 이용하여 검사를 하게 된다.Induced ultrasonic
이 경우에, 상기 유도초음파 전달 장치(300)가 열교환기 튜브(101)에 삽입된 상태에서 초음파 가이드 날개(303)에 의하여 유도초음파를 전달 및 효과적으로 수신할 수 있다.In this case, the guided ultrasonic
상기한 유도초음파는 검사대상의 기하학적인 구조를 따라 전파되는 파동으로서 광범위에 걸쳐서 비파괴검사를 효율적으로 수행할 수 있게 된다. 즉, 상기한 유도초음파를 이용하게 되면, 기존의 국부검사와는 달리, 탐촉자의 이동없이 고정된 지점으로부터 대형구조물을 한번에 검사할 수 있을 뿐만 아니라, 보온재나 접근이 어려운 위치의 검사대상에 대한 검사도 가능하게 된다. 따라서, 열교환기 튜브(101)의 입구에서만 초음파 센서(400) 및 유도초음파 전달장치(300)가 설치되면 전체 열교환기 튜브(101)를 검사할 수가 있어 검사속도 및 신호해석에서 매우 유리하다.The guided ultrasonic wave is a wave propagating along the geometric structure of the inspection object, so that the non-destructive inspection can be efficiently performed over a wide range. In other words, if the above-mentioned guided ultrasonic waves are used, unlike the conventional local inspection, not only the large structure can be inspected from a fixed point without moving the transducer at a time, but also the inspection of the insulation or difficult to access inspection target It is also possible. Therefore, when the
또한 상기한 유도초음파를 검사대상에 전달할 수 있는 유도초음파 전달장치(300)를 이용함으로써 검사에 소요되는 센서의 수를 최소화하고, 검사에 소요되는 시간이 현저히 감소할 수 있어, 경제적인 효과 및 검사인력도 감소할 수 있다.In addition, by using the guided ultrasonic
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 열교환기 튜브에 유도 초음파를 전달할 수 있도록 하여 유도 초음파를 이용하여 열교환기를 검사할 수 있도록 함으로써 광범위에 걸쳐서 비파괴검사를 효율적으로 수행할 수 있으며, 탐촉자의 이동없이 고정된 지점으로부터 대형구조물을 한번에 검사할 수 있을 뿐만 아니 라, 보온재나 접근이 어려운 위치의 검사대상에 대한 검사도 가능한, 효과를 갖는다.As described in the above embodiments, the present invention enables the delivery of induction ultrasound to the heat exchanger tube, thereby enabling the inspection of the heat exchanger using induction ultrasound, thereby efficiently performing nondestructive testing over a wide range of transducers. Not only can large structures be inspected at a time from fixed points without movement, but also inspection of the insulation or difficult-to-access inspection objects has the effect.
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