KR101205594B1

KR101205594B1 - 내화물 두께 측정 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101205594B1
Application number: KR1020107015004A
Authority: KR
Inventors: 다꾸오 우에하라; 히또시 나까무라; 료오지 가와시마; 히로노부 야마나까
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2009-01-06
Publication date: 2012-11-27
Also published as: JP2009162652A; BR122019000064B1; CN101910786A; BRPI0906943B1; KR20100100948A; BRPI0906943A2; JP4392449B2; CN101910786B; WO2009088091A1

Abstract

내화물 두께 측정 방법은 방사선을 관 재료에 조사하고, 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과한 감쇠 방사선을 검출하고, 방사선을 조사한 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도 및 감쇠 방사선을 검출한 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출하고, 검출한 감쇠 방사선의 감쇠 강도로부터 관 재료의 감쇠 강도를 제거하여, 내화물의 감쇠 강도를 산출하고, 내화물 감쇠 강도로부터 내화물 두께를 산출하고, 조사 위치 표면 온도와 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 내화물 두께로부터 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출하는 내화물 두께 측정 방법을 구성한다.

Description

내화물 두께 측정 방법 및 그 장치{REFRACTORY THICKNESS MEASURING METHOD, AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 내화물 두께 측정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 방사선을 사용하여 조사측의 내화물 두께와 검출측의 내화물 두께를 검출하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

제철소에 있어서의 고로 및 열풍로 등의 부대 설비 또는 소결 및 코크스로 등의 굴뚝에서는, 철광석으로부터 선철을 취출하기 위해 고로 및 그 부대 설비는, 극히 고온의 분위기에 노출되어 있으므로, 철피의 내측에 내화물을 갖는다. 또한, 고로는 가동 개시 후 셧다운하지 않고 연속 조업하므로, 내화물의 박리를 내측으로부터 판단할 수는 없고, 외측으로부터 방사선을 사용하여 검출하는 등의 비파괴 검사를 행하고 있다.

그로 인해, 비파괴 검사에 있어서 관 재료의 내화물의 결함부를 고정밀도로 발견하여, 결함부를 수선함으로써, 사고를 미연에 방지하는 동시에 장치의 연명화를 실현하는 것이 중요한 과제로 되어 있다.

또한, 방사선을 사용한 관 재료의 두께 감소 및 부착물 두께를 산출하는 방법으로서, 관 재료와 부착물의 흡수계수의 비가 서로 다른 적어도 2종류의 방사선의 선원(線源)을 사용하여, 관의 동일 부분에 조사하여, 투과 방사선의 강도를 측정하여, 각각의 방사선에 대한 감쇠량으로부터 관 두께와 부착물의 두께를 산출하는 방법이 개시되어 있다(일본 특허 출원 공개 소63-210707호 공보).

또한, 우주선인 뮤온을 사용하여 관 재료의 내화물 두께를 산출하는 방법으로서, 우주선에 대한 감쇠량으로부터 내화물의 두께를 산출하는 방법이 개시되어 있다(일본 특허 출원 공개 평8-263741호 공보).

그러나, 제안되어 있는 방법에서는, 측정에 사용하는 방사선이나 우주선의 감쇠는 조사측의 철피 및 내화물과, 검출측의 철피 및 내화물의 양쪽에 있어서 발생하지만, 조사측의 내화물의 두께와 검출측의 내화물의 두께의 각각을 판별할 수 없는 등의 문제가 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 감안하여, 본 발명은 관 재료 내측의 내화물에 대해 방사선을 조사하고, 방사선 조사측의 내화물 두께와 방사선 검출측의 내화물 두께의 각각을 산출하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 내화물 두께 측정 방법은 방사선을 관 재료에 조사하여, 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과한 감쇠 방사선을 검출하고, 방사선을 조사한 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도 및 감쇠 방사선을 검출한 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출하고, 검출한 감쇠 방사선의 감쇠 강도로부터 관 재료의 감쇠 강도를 제거하여, 내화물의 감쇠 강도를 산출하고, 내화물의 감쇠 강도로부터 내화물 두께를 산출하고, 조사 위치 표면 온도와 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 내화물 두께로부터 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출한다.

관 재료의 감쇠 강도는 초음파 측정에 의해 검출된 관 재료의 두께에 기초하여 산출할 수 있다. 방사선 조사의 조사 위치와, 감쇠 방사선의 검출 위치는 수평 방향에 있어서 동일한 위치라도 좋다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 내화물 두께 측정 방법은 방사선을 관 재료에 조사하여, 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과한 제1 감쇠 방사선을 검출하여, 방사선을 조사하는 조사 위치, 또는 방사선을 검출하는 검출 위치를 변화시키고, 방사선을 관 재료에 조사하여, 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과한 제2 감쇠 방사선을 검출하여, 제1 감쇠 방사선의 감쇠 강도와, 제2 감쇠 방사선의 감쇠 강도를 비교함으로써, 내화물 두께의 이상을 판별한다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 방사선을 관 재료에 조사하는 방사선 조사부와, 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과하여 감쇠한 방사선을 검출하는 방사선 검출부와, 방사선을 조사한 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도 및 감쇠 방사선을 검출한 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출하는 온도 검출부와, 방사선 검출부에서 검출한 감쇠 방사선의 감쇠 강도로부터 관 재료 및 내화물을 포함한 두께를 산출하고, 산출된 관 재료 및 내화물을 포함한 두께로부터, 관 재료 두께를 감산하여 내화물만의 두께를 산출하고, 조사 위치 표면 온도와 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 내화물 두께로부터 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출하는 연산 처리부를 갖는다.

관 재료의 감쇠 강도는 초음파 측정에 의해 검출된 관 재료의 두께에 기초하여 산출할 수 있다. 또한, 방사선 조사부와, 방사선 검출부는 수평 방향에 있어서 동일한 위치라도 좋다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 내화물 두께 측정 장치 방사선을 관 재료에 조사하는 방사선 조사부와, 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과한 제1 감쇠 방사선을 검출하고, 또한 방사선을 조사하는 관 재료 상의 위치를 변화시키거나, 또는 감쇠 방사선을 검출하는 관 재료 상의 위치를 변화시킴으로써 제2 감쇠 방사선을 검출하는 방사선 검출부와, 제1 감쇠 방사선의 감쇠 강도와, 제2 감쇠 방사선 감쇠 강도를 비교함으로써, 내화물 두께의 이상부를 판별하는 판별부를 갖는다.

또한, 관 재료의 감쇠 강도는 초음파 측정에 의해 검출된 관 재료의 두께에 기초하여 산출해도 좋다.

본 발명에 따르면, 방사선을 사용한 내화물의 두께 측정에 있어서, 측정한 내화물 두께를 철피 표면 온도에 의해 방사선 조사측의 내화물 두께와 방사선의 검출측의 내화물 두께를 산출할 수 있도록 하였으므로, 관 재료 내의 어느 부분의 내화물 두께가 감소되어 있는지를 발견할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 검출한 방사선의 감쇠 강도를, 다른 검출부 또는 조사부를 사용하여 검출한 방사선의 감쇠 강도와 비교함으로써, 관 재료 내의 어느 부분의 내화물 두께가 감소되어 있는지를 발견할 수 있다.

본 발명을 첨부의 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.

도 1은 내화물 두께 측정 장치의 일례를 도시한 상면도이다.
도 2는 내화물 두께 측정 장치의 일례를 도시한 측면도이다.
도 3은 측정 장치의 상세의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 내화물 두께 측정 장치에 의한 내화물 두께 측정의 처리 플로우의 일례를 설명하는 도면이다.
도 5는 방사선 검출부에서 검출된 감쇠 방사선의 감쇠 강도를 도시하는 도면이다.
도 6은 감쇠 강도와 내화물 두께의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 내화물 두께 측정 장치에 의한 내화물 두께 측정의 처리 플로우의 일례를 설명하는 도면이다.
도 8은 방사선 조사 위치와 검출 위치의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 감쇠 방사선의 방사선 강도를 도시하는 그래프이다.
도 10은 도 9에 도시한 감쇠 방사선을 노이즈 제거한 감쇠 방사선을 도시하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은 내화물 두께 측정 장치의 일례를 도시한 상면도이다. 고로 부대 설비인 소결 굴뚝(1)은 철광석을 용해하여 선철을 제조하는 노이며, 두꺼운 철피(3)에 내화물(5)을 내측에 바른 원통 용기 또는 관 재료이다. 측정 장치(10)는 소결 굴뚝(1)에 설치되고 또한 화살표(7)로 나타내는 방사선을 조사하는 방사선 조사부(11), 방사선의 조사측(50)의 철피(3a)와 철피(3a)의 내측의 내화물(5a), 방사선의 검출측(60)의 내화물(5b) 및 철피(3b)를 통과하여 감쇠한 방사선을 검출하기 위해 반도체 검출 소자를 구비하는 방사선 검출부(14) 및 입출력부(15), 컴퓨터(16)를 갖는다.

방사선 조사부(11)는 고선량률을 갖는 방사선원인 이리듐(Ir-192) 등을 수납하는 선원 용기(12)와 선원 용기(12)로부터의 감마선이나 X선 등의 방사선을 전송하기 위한 전송관으로 접속되어 있고, 선원 용기(12)는 관리 구역으로부터의 방사선 방사 제어를 행하기 위한 조작기(13)와 릴리즈 와이어 등으로 접속되어 있다. 관리 구역으로부터 조작기(13)에 의해 선원 용기(12)의 셔터의 개폐 동작을 함으로써, 선원 용기(12)로부터 방사선이 방출되고, 소결 굴뚝(1)의 철피(3a)에 설치한 방사선 조사부(11)로부터 철피(3a)에 방사선이 조사되어, 화살표(7)로 나타낸 바와 같이 소결 굴뚝(1)을 관통하여, 철피(3b)에 설치한 방사선 검출부(14)에서 감쇠된 방사선이 검출된다. 또한, 방사선 검출부(14)는 방사선의 전리 작용에 의해 발생하는 전압을 검출한다. 또한, 조작기(13)는 입출력부(15)와 시리얼 케이블 등으로 유선 접속하여, 입출력부(15)를 통해 후술하는 컴퓨터(16)와 통신 접속될 수 있다. 그로 인해, 조작기(13)를 컴퓨터(16)로 조작 가능해진다. 또한, 방사선 검출부(14)는 검출한 전압을 디지털 데이터로 변환하여, 시리얼 케이블 등으로 접속되는 입출력부(15)를 통해 컴퓨터(16)로 전압 데이터를 송신 가능하다.

도 2는 내화물 두께 측정 장치의 일례를 도시한 측면도이다. 소결 굴뚝(1)에는 철피(3)의 내측에 내화물(5)이 발라져 있다. 측정 장치(10)는 소결 굴뚝(1)에 설치되어, 화살표(7)로 나타내는 방사선을 조사하는 방사선 조사부(11), 방사선의 조사측의 철피(3a)와 철피(3a)의 내측의 내화물(5a) 및 방사선의 검출측(60)의 내화물(5b) 및 철피(3b)를 통과하여 감쇠한 방사선을 검출하기 위해 반도체 검출 소자를 구비하는 방사선 검출부(14)를 갖는다.

도 3은 측정 장치의 상세의 일례를 도시하는 도면이다. 측정 장치(10)는 소결 굴뚝(1)에 설치되어, 방사선을 조사하는 방사선 조사부(11), 철피(3) 및 도시되지 않은 내화물(5)을 통과하여 감쇠한 화살표(7)로 나타내는 방사선을 검출하는 방사선 검출부(14)를 갖는다.

방사선 조사부(11)에는 방사선을 조사한 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도를 측정하기 위한 온도 검출부(36a) 및 초음파에 의해 철피 두께를 측정하는 초음파 측정부(38a)가 설치되어도 좋다. 방사선 조사부(11)는 제어부(31a)를 갖고, 온도 검출부(36a)가 검출한 철피(3)의 온도 데이터를 기억하여, 유선 또는 무선 통신에 의해 컴퓨터(16)에 기록한 각종 검출 데이터를 송신할 수 있다. 또한, 제어부(31a)는, 이 데이터는 기억 매체에 기록하고, 기억 매체를 컴퓨터(16)로 반송하여 데이터의 송수신을 행하는 것도 가능하다.

방사선 검출부(14)는 이동 가능하도록 레일(35b) 상에 설치되고, 반도체 검출 소자를 구비하는 스캐너부(37)를 갖고, 스캐너부(37)의 주위에, 감쇠 방사선을 검출한 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출하는 온도 검출부(36b)를 설치해도 좋다. 또한, 방사선 검출부(14)는 스캐너부(37)의 주위에, 초음파 측정부(38b)를 갖는다. 또한, 방사선 검출부(14)에는 제어부(31b)를 갖고, 방사선 검출부(14)가 검출한 방사선 데이터, 초음파 측정부(38b)가 측정한 초음파 데이터, 온도 검출부(36b)가 검출한 철피(3)의 온도 데이터를 기억하여, 유선 또는 무선 통신에 의해 컴퓨터(16)에 기억시킨 각종 검출 데이터를 송신한다. 또한, 제어부(31b)는, 이들 데이터는 기억 매체에 기록하고, 기억 매체를 컴퓨터(16)로 반송하여, 데이터의 송수신을 행하는 것도 가능하다.

또한, 온도 검출부(36a, 36b)는 근적외선 등을 검출하는 검출 소자에 의해 온도를 검출하는 것이라도 좋다. 또한, 도시하지 않지만, 방사선 조사부(11)도 이동 가능하도록 레일 상에 설치되어, 이동 가능하게 해도 좋다.

초음파 측정부(38a, 38b)는 초음파를 철피(3)에 조사하여, 초음파의 감쇠량의 변화나 반사, 흡수, 이송 시간 차 등의 특성에 의해 철피(3)의 두께를 검출할 수 있다. 또한, 초음파 측정부(38a, 38b)는 기지의 초음파 두께 측정기에 의해 실장 가능하다. 또한, 이 초음파 두께 측정기는 철피(3)에 부착된 트랜스듀서(프로브, 탐촉자)라고 불리는 센서로부터 발신한 초음파가, 측정물의 반대면으로 반사되어 되돌아오는 시간(전파 시간)을 바탕으로, 철피(3)의 두께를 산출한다.

또한, 온도 검출부(36a, 36b)와, 초음파 측정부(38a, 38b)는 시리얼 케이블 또는 이더넷(등록 상표) 케이블로 접속한 입출력부(15)를 통해 컴퓨터(16)에 데이터를 송신 가능하다.

또한, 온도 검출부(36a, 36b), 초음파 측정부(38a, 38b)는 반드시 방사선 검출부(14)나 방사선 조사부(11)와 일체화한 것일 필요는 없고, 작업원이 조사 위치 및 검출 위치를 기지의 휴대용 서모트레이서를 사용하여 측정함으로써, 각각의 표면 온도를 검출하여, 컴퓨터(16)의 입력부(24) 또는 기억부(21)에 기록시켜도 좋다.

컴퓨터(16)는 처리부(25), 처리부(25)의 동작을 규정하는 프로그램이나 각종 데이터를 기록하는 기억부(21), 유선 또는 무선 통신에 의해 데이터의 송수신을 행하는 통신부(22), 입력부(24), 표시부(23)를 갖는다.

컴퓨터(16)는 초음파 측정부(38a, 38b)로 검출한 철피(3)의 두께에 대응하는 방사선의 감쇠 강도를 하기에 나타내는 람베르트의 법칙에 의해(식 1) 구할 수 있다.

[식 1]

α는 선 감약계수이다. 여기서, x는 철피 두께이다. 철피에 입사하기 전의 방사선의 방사 강도 I₀를 이용하여 철피 속을 거리(x)만큼 이동했을 때의 방사선의 강도 I를 산출할 수 있다. 즉, x가 초음파 측정부(38a, 38b)에 의해 미리 알게 되면, 철피 통과 후의 I의 강도가 산출 가능해진다. 그리고, 컴퓨터(16)는 식 1을 사용하여 산출한 철피의 감쇠 강도를, 검출한 방사선의 감쇠 강도로부터 감산한다. 이와 같이 하여 감산하여 산출한 감쇠 강도는 조사측 및 검출측의 내화물 두께만의 감쇠 강도로 된다.

그리고, 컴퓨터(16)는 방사선 감쇠 강도와 내화물 두께의 검량선으로부터(후술하는 도 6에 도시함), 내화물 두께의 감쇠 강도에 대응하는 내화물 두께를 산출한다.

컴퓨터(16)는 산출한 내화물 두께를, 조사 위치 표면 온도 및 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 조사측 내화물 두께와 검출측 내화물 두께를 산출한다. 또한, 산출 방법은 내화물의 전도 전열량과, 철피 표면으로부터의 방사 전열량 및 대류 전열이 평형 상태에 있는 것을 상정한 하기의 식을 사용한다. 또한, 철피의 열전도는 열전도율이 극히 높고 열저항은 극히 작기 때문에 무시한다. 또한, 소결 굴뚝은 원통형이지만, 철피 표면의 극률은 평판벽 모델을 적용할 수 있을 정도로 작으므로, 전도 전열량의 계산식에는 평판벽의 전도 전열 계산식을 사용하고, 원통형의 전도 전열 계산식은 사용하지 않는 것으로 하였다.

[식 2]

[식 3]

q1은 평형 상태의 조사측 철피로부터의 열량이고, 방사 전열 및 대류 전열이다. 또한, q2는 평형 상태의 검출측 철피로부터의 열량이고, 방사 전열 및 대류 전열이다. t0은 노내 온도, t1은 노외 온도(조사측), t2는 노외 온도(검출측), b1은 조사측 내화물 두께, b2는 검출측 내화물 두께, ε는 스테판 볼트만 계수(예를 들어, 고로나 굴뚝이라면, 0.7 정도), λ는 열전도율이다.

식 2의 좌변은 푸리에의 법칙으로 나타내어지는 전도 전열량을 나타내고, 식 2의 우변 제1 항은 스테판 볼트만의 법칙으로 나타내어지는 방사 전열을 나타내고, 식 2의 우변 제2 항은 대류 전열량을 나타낸다(또한, hc는 형상에 따라 구분지어 사용된다. 수직 벽면의 경우 hc ＝ 2.2, 상향 벽면의 경우 hc ＝ 2.8, 하향 벽면의 경우 hc ＝ 1.5). 식 3도 마찬가지이다.

또한, λ는 검출측 및 조사측과 동일한 값으로 한다. 이는, 검출측 및 조사측의 수평 위치를 동일하게 했기 때문이다. 즉, 일반적으로 열전도율은 노내 환경에 의해 유체가 스며들어, 내화물 내의 성분이 증발하는 등의 현상에 의해 때때로 변화되지만, 고로나 굴뚝 등의 환경에서는, 높이 방향에 의존하여 노내 환경은 공통되므로, 내화물의 수평 위치가 동일하면, 내화물의 물성은 동일하다고 생각되기 때문이다. 또한, 도 2에서 도시한 바와 같이, 콘크리트 등의 액상 재료로 형성한 내화물이나, 벽돌과 같이 이미 고체인 내화물은, 높이 방향에 있어서 동일한 형상 또는 물성의 재료가 사용되므로, 물성 변화 전의 성질도 동일하다. 따라서, 표면 온도를 사용하여 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출하는 경우, 계산 정밀도 향상을 위해 검출측 및 조사측은 열전도율이 동일하다고 상정되는 위치 관계로 하여 수평 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 식 2 및 식 3을 식변형함으로써, b1(조사측 내화물 두께)을 산출하기 위한 식 4, b2(검출측 내화물 두께)를 산출하기 위한 식 5를 도출할 수 있다.

[식 4]

[식 5]

이와 같이 하여, 컴퓨터(16)는 전도 전열, 대류 전열, 방사 전열의 평형 상태를 상정한 식을 이용하여, b1(조사측 내화물 두께), b2(검출측 내화물 두께)를 산출 가능하다. 그러나, 식 4 및 식 5의 분모 부분인 대류 전열 및 방사 전열의 식은 외기 환경(온도, 습도, 기압, 바람), 표면 형상의 관계로부터 산출 결과와, 실제의 값이 일치하지 않는 경우가 많다. 그로 인해, 이와 같이 하여 계산된 b1, b2는 정밀도가 낮으므로, 그대로 이용하는 것은 곤란하다.

한편, 방사선에 의한 계측은 정확한 값을 산출 가능하다. 그러나, 조사측과 검출측의 전체 두께밖에 산출할 수 없다. 그로 인해, 본 실시예에 있어서는 방사선을 사용하여 계측한 값에 대해, 식 4 및 식 5로 산출한 두께(b1, b2)를 비율 계산에 사용하는 것으로 한다.

[식 6]

식 6은 b1 및 b2로부터 얻어지는 비율을 나타내는 식이다. 이 식 6 및 방사선 측정값의 두께(L)를 사용하여, 방사선 측정값 및 전열 계산에 기초하는 비율을 L1(조사측 내화물 두께), L2(검출측 내화물 두께)는 이하와 같이 정의할 수 있다.

[식 7]

[식 8]

식 7 및 식 8에서는 계산 정밀도가 낮은 식 4 및 식 5를, 조사측의 내화물 두께와 검출측의 내화물 두께를 구하기 위한 비율로서 이용한다. 이와 같이 함으로써, 계산 정밀도가 높은 방사선 측정에 의한 내화물 두께를, 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께로 나눌 수 있다. 이와 같이, 측정 장치(10)는 조사 위치 표면 온도 및 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출 가능하다.

또한, 컴퓨터(16)는 표면 온도를 사용하지 않고 내화물 두께의 검출 또는 내화물 두께의 이상 판단을 행할 수도 있다. 예를 들어, 측정 장치(10)는 방사선을 조사하는 조사 위치와 방사선을 검출하는 검출 위치를 고정하여 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과한 감쇠 방사선을 검출하고, 다음에, 방사선 검출부(14)를 수평 방향 또는 수직 방향으로 이동시킴으로써, 검출 위치를 변경하거나, 또는 방사선 조사부(11)를 수평 방향 또는 수직 방향으로 이동시킴으로써, 조사 위치를 변경하여 제2 감쇠 방사선을 검출한다.

그리고, 컴퓨터(16)가, 검출한 제1 및 제2 감쇠 방사선의 감쇠 강도의 차가 발생하는 경우, 그 감쇠 강도의 차에 대응하는 내화물의 두께를 산출하여, 검출 위치 변경 전과 검출 위치 변경 후(혹은, 조사 위치 변경 전과 조사 위치 변경 후)의 두께의 차를 방사선 감쇠 강도와 내화물 두께의 검량선으로부터(후술하는 도 6에 도시함) 구할 수 있다.

이와 같이, 검출 위치 또는 조사 위치를 변경함으로써, 방사선 강도 및 내화물 두께의 차분량을 구할 수 있다. 그리고, 차분량이 큰 경우에 이상 개소로서 검출 위치 또는 조사 위치를 판별하는 것도 가능하다. 또한, 그 검출한 복수의 감쇠 강도의 평균값을 평균 내화물 두께(avL)로 하고, 차분값의 변동 없이 정상인 상태의 내화물이라고 판단되는 개소의 두께를 평균 내화물 두께(avL)로 함으로써, 차분값(ΔL)에 의해, 평균 내화물 두께(avL)에 차분값을 가산 또는 감산함으로써 내화물 두께를 구하는 것도 가능해진다.

도 4를 사용하여, 내화물 두께 측정 장치에 의한 내화물 두께 측정의 처리 플로우의 일례를 설명한다. 처음에, 방사선 조사부(11)로부터 방사선을 관 형상의 재료로 이루어지는 원통 용기인 소결 굴뚝(1)의 철피(3)의 이면에 조사한다(스텝 101). 방사선은 소결 굴뚝(1)을 통과할 때, 조사측의 철피(3a)와 내화물(5a)의 상호 작용에 의해 감쇠하여, 소결 굴뚝(1)의 내부를 통과하고, 또한 검출측의 철피(3b)와 내화물(5b)의 상호 작용에 의해 감쇠한다. 이와 같이, 관 형상의 재료로 이루어지는 원통 용기인 소결 굴뚝(1)의 철피(3a, 3b)와 내화물(5a, 5b)을 통과한 감쇠 방사선을, 방사선 검출부(14)가 검출한다(스텝 102).

도 5를 사용하여, 방사선 검출부(14)에서 검출된 감쇠 방사선의 감쇠 강도를 도시한다. 이 감쇠 강도는 관 직경 6600㎜의 소결 굴뚝에 대해 방사선 조사부(11)에 대해 180도의 위치에 있는 방사선 검출부(14)가 측정한 것이다. 측정한 데이터는 방사선 검출부(14) 및 방사선 조사부(11)가 레일 이동에 의해, 수평 위치 1㎜ 내지 750㎜를 이동하여 검출한 방사선의 감쇠 강도이다.

도 4로 돌아가면, 다음에, 방사선을 조사한 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도 및 감쇠 방사선을 검출한 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출한다(스텝 103). 이 스텝에서는, 예를 들어 조사측의 온도 검출부(36a), 검출측의 온도 검출부(36b)가, 검출 대상으로 되는 소결 굴뚝의 표면으로부터 발사되는 적외선을 검출함으로써 온도를 측정하고, 측정 데이터는 입출력부(15)를 통해 컴퓨터(16)의 기억부(21)에 기억된다. 또한, 이 스텝은 작업원이 서모트레이서를 사용하여 계측하고, 입력부(24)를 통해 컴퓨터(16)의 기억부(21)에 기억시켜도 좋다.

다음에, 검출한 방사선의 감쇠 강도로부터 관 재료의 감쇠 강도를 제거하여, 상기 내화물의 감쇠 강도를 산출한다(스텝 104).

이 스텝은 컴퓨터(16)의 처리부(25)가, 초음파 측정부(38a, 38b)가 검출한 철피(3)의 두께를 수신한다. 다음에, 컴퓨터(16)의 처리부(25)는 수신한 철피(3)의 두께에 대응하는 철피(3)에 있어서의 방사선의 감쇠 강도를 산출한다.

예를 들어, 초음파 측정부(38a, 38b)가 검출한 철피(3)의 두께가, 조사측 11㎜, 검출측 11㎜, 전체 22㎜이고, 방사선의 방사 강도가 300keV이고, 선 감약계수는 0.864였던 경우, 컴퓨터(16)의 처리부(25)는 상술한 식 1을 사용하여, 철피(3)의 감쇠 강도는 300 × e(－0.864 × 2.22) ＝ 45[μSv/s]로 산출할 수 있다. 다음에, 그 철피(3)의 감쇠 강도를, 도 5에서 도시한 바와 같이 검출한 방사선의 감쇠 강도로부터 감산한다. 이와 같이 함으로써, 도 5에 도시되는 철피와 내화물 두께에 의한 감쇠 강도로부터, 철피(3)의 감쇠 강도가 감산되었으므로, 내화물의 감쇠 강도가 산출된다.

다음에, 내화물의 감쇠 강도로부터 내화물 두께를 산출한다(스텝 105).

도 6은 감쇠 강도와 내화물 두께의 관계를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 미리 실험에 의해 구한 감쇠 강도와 내화물 두께의 관계를 이용함으로써, 검출된 감쇠 강도로부터 내화물 두께를 산출할 수 있다. 따라서, 스텝 105에서는, 철피 감쇠 강도를 감산한 감쇠 강도로부터, 도 6에 도시한 검량선에 기초하여 내화물 두께를 산출한다.

다음에, 스텝 105에서 산출한 내화물 두께를, 조사 위치 표면 온도와 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출한다(스텝 106). 이 산출 계산은 컴퓨터(16)가 상기한 바와 같이 식 7 및 식 8을 사용하여 산출한다. 그리고, 내화물 두께 측정의 처리 플로우는 종료한다.

이하에 나타내는 표 1은, 도 5에 도시한 수평 위치 영역, a, b, c, d, e에 있어서, 상기 처리 플로우에 의한 계산의 결과를 나타낸 것이다.

[표 1]

전열 계산으로 구한 내화물 두께(b1, b2)와, 전열 계산으로 분배한 내화물 두께(L1, L2)는 상기한 바와 같이 전열 계산의 계산 정밀도상 일치한 값으로 되어 있지 않다. 그러나, 전열 계산으로 구한 내화물 두께(b1, b2)를 비율 계산으로 이용함으로써, 계산 정밀도가 향상된 내화물 두께(L1, L2)를 산출 가능하게 되었다.

도 7을 사용하여, 내화물 두께 측정 장치에 의한 내화물 두께 측정의 처리 플로우의 일례를 설명한다. 처음에, 방사선 조사부(11)로부터 방사선을 관 형상의 재료로 이루어지는 원통 용기인 소결 굴뚝(1)의 철피(3)의 표면에 조사하여(스텝 201), 방사선 검출부(14)는 관 재료와 관 재료 내측의 내화물을 통과한 감쇠 방사선을 검출한다(스텝 202).

도 8은 방사선 조사 위치와 검출 위치의 관계를 나타내는 도면이다. 스텝 201에서는, 우선 검출 위치(40a)에 대해 180도의 위치에 있는 조사 위치(30a)에서 방사선을 방사한다.

다시 도 7로 돌아가면, 방사선을 조사하는 조사 위치, 또는 방사선을 검출하는 검출 위치를 변경한다(스텝 203). 이는, 예를 들어, 검출 위치(40a)를 고정한 채, 도 8에 도시하는 조사 위치(30a)를 반시계 방향으로, 예를 들어, 13.1도 조사 위치(30b)를 변경하는 것을 나타낸다. 또한, 도 8에 도시하고 있지 않지만, 조사 위치(30a)를 고정한 채 검출 위치(40a)를 변경한 것도 마찬가지로 행하는 것이 가능하다.

다음에, 방사선 조사부(11)로부터 방사선을 관 형상의 재료로 이루어지는 원통 용기인 소결 굴뚝과 동일한 원통 용기 소결 굴뚝(1)의 철피(3)의 표면에 조사하여(스텝 204), 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과한 감쇠 방사선을 검출한다(스텝 205).

도 9는 검출된 감쇠 방사선의 방사선 강도를 나타내는 그래프이다. 부호 171은 조사 위치 변경 전의 검출된 방사선의 감쇠 강도를 나타내는 그래프이고, 부호 172는 조사 위치 변경 후의 검출된 방사선의 감쇠 강도를 나타내는 그래프이다. 그래프(171) 및 그래프(172)의 종축은 굴뚝 높이 방향을 나타내고, 횡축은 감쇠 강도이다. 부호 152a로 나타낸 감쇠 강도 파형은, 다른 파형과 비교하여 큰 감쇠 강도를 나타내므로, 당해 높이 및 위치에 있어서 내화물 두께가 얇게 되어 있다고 생각된다. 그러나, 검출한 방사선 강도는 조사측의 내화물과 검출측의 내화물에 의해 감쇠된 것이므로, 그래프(171)만으로는, 조사 위치, 검출 위치의 어느 쪽의 내화물 두께가 얇은지를 판별할 수 없다.

그로 인해, 그래프(172)에 나타낸 바와 같이, 조사 위치를 변경하여 방사선 강도를 검출하여, 높이 기준이 동일한 152b의 파형을 확인하면, 방사선의 감쇠 강도가 감소한 것을 알 수 있다. 그로 인해, 조사 위치를 변경함으로써 감쇠 강도가 감소하였으므로, 조사 위치(30a)의 내화물 두께가 얇게 되어 있는 것이 판별 가능해진다.

그리고, 그래프(171) 및 그래프(172)로 나타내어지는 검출한 감쇠 방사선은, 방사선 검출부의 제어부(31b)에 기억된다. 그리고, 제어부(31b)로부터 도시되지 않은 기록 매체 또는 무선 통신 등을 사용하여, 컴퓨터(16)의 기억부(21)에 감쇠 방사선의 데이터를 저장한다.

다시 도 7로 돌아가면, 컴퓨터(16)의 처리부는 저장한 감쇠 방사선의 데이터에 대해 노이즈 제거 처리를 행한다(스텝 206). 이 감쇠 방사선 데이터는 수직 방향으로 표본화된 신호로 구성되므로, 예를 들어 수직 방향 1㎜ 단위로 표본화된 데이터값을 평균화함으로써 노이즈 제거 처리를 실행한다.

도 10에 도시하는 부호 173은 도 9의 그래프(171, 172)에 나타낸 감쇠 방사선을 노이즈 제거한 감쇠 방사선의 그래프를 나타낸다. 도 10에 도시하는 부호 174는 그래프(173)에 나타낸 2개의 감쇠 방사선을 높이 방향을 기준으로 하여 포갠 그래프를 나타낸다. 노이즈 제거를 행함으로써 명확하게 된 감쇠 방사선에 의해, 컴퓨터(16)를 사용하여 그래프(173) 및 그래프(174)에 나타내는 데이터의 비교가 실시 가능해진다.

다시 도 7로 돌아가면, 조사 위치가 다른 2개의 감쇠 방사선의 감쇠 강도를 비교한다(스텝 207). 도 10의 부호 152c에 나타낸 바와 같이 152a 및 152b의 파형을 겹침으로써, 152a로 나타내어진 피크 부분은 조사 위치를 바꾸는 것이 아닌 것으로 되는 것이 명확해진다. 그로 인해, 조사 위치(30a)의 위치에서 감쇠 강도가 작아지는, 즉 내화물의 박리 등이 발생하고 있는 것이 판명된다. 또한, 컴퓨터(16)의 처리부(25)는 2개의 감쇠 방사선의 감쇠 강도의 차분(ΔL)을 검출하여, 차분(ΔL)이 어느 임계치를 초과함으로써, 내화물의 박리가 발생하는 이상부를 판단하는 것이 가능해진다(스텝 208). 또한, 감쇠 강도가 아니라 투과 방사선 강도를 사용한 차분(ΔL)이라도 평가 가능하다.

또한, 방사선의 감쇠 강도를 많은 지점에서 검출하여 컴퓨터(16)의 기억부(21)에 기억시키고, 그 검출한 복수의 감쇠 강도의 평균값을 평균 내화물 두께(avL)로 하고, 차분값의 변동 없이 정상인 상태의 내화물로 판단되는 개소의 두께를 평균 내화물 두께(avL)로 함으로써, 차분값(ΔL)에 의해, 평균 내화물 두께(avL)에 차분값을 가산 또는 감산함으로써 내화물 두께를 구하는 것도 가능해진다.

이와 같이 하여, 내화물 두께 측정의 처리 플로우는 종료된다.

소결 굴뚝(1)을 예로 들어 서술하였지만, 본 발명은 소결 굴뚝(1)으로의 적용으로 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들어 고로, 내측에 발라진 내화물을 갖는 배관 재료, 가열로 등의 비파괴 검사가 필요한 다양한 원통 용기 및/또는 관 재료에 널리 적용 가능하다. 또한, 내화물을 예로 들어 서술하였지만, 단열재, 보온재 등 비파괴 검사에서 검사가 필요한 다양한 관 재료에 내측에 발라지는 재료에 널리 적용 가능하다.

또한, 이상에 설명한 실시 형태는 전형예로서 든 것에 지나지 않고, 그 각 실시 형태의 구성 요소를 조합하는 것, 그 변형 및 베리에이션은 당업자에게 있어서 명백하고, 당업자라면 본 발명의 원리 및 청구의 범위에 기재한 발명의 범위를 일탈하지 않고 상술한 실시 형태의 다양한 변형을 행할 수 있는 것은 명백하다.

Claims

방사선을 관 재료에 조사하고,
상기 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과한 감쇠 방사선을 검출하고,
상기 방사선을 조사한 상기 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도 및 상기 감쇠 방사선을 검출한 상기 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출하고,
상기 검출한 감쇠 방사선의 감쇠 강도로부터 상기 관 재료의 감쇠 강도를 제거하여, 상기 내화물의 감쇠 강도를 산출하고,
상기 내화물의 감쇠 강도로부터 상기 내화물 두께를 산출하고,
상기 조사 위치 표면 온도와 상기 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 상기 내화물 두께로부터 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는, 내화물 두께 측정 방법.
제1항에 있어서, 상기 관 재료의 감쇠 강도는 초음파 측정에 의해 검출된 상기 관 재료의 두께에 기초하여 산출하는, 내화물 두께 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방사선 조사의 조사 위치와, 상기 감쇠 방사선의 검출 위치는 수평 방향에 있어서 동일한 위치인, 내화물 두께 측정 방법.
방사선을 관 재료에 조사하고,
상기 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과한 제1 감쇠 방사선을 검출하고,
상기 방사선을 조사하는 조사 위치, 또는 상기 방사선을 검출하는 검출 위치를 변화시키고,
방사선을 관 재료에 조사하고,
상기 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과한 제2 감쇠 방사선을 검출하고,
상기 제1 감쇠 방사선의 투과 강도 또는 감쇠 강도와, 상기 제2 감쇠 방사선의 투과 강도 또는 감쇠 강도를 비교함으로써, 내화물 두께의 이상부를 판별하는 것을 특징으로 하는, 내화물 두께 측정 방법.
방사선을 관 재료에 조사하는 방사선 조사부와,
상기 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과하여 감쇠한 방사선을 검출하는 방사선 검출부와,
상기 방사선을 조사한 상기 관 재료의 표면의 조사 위치 표면 온도 및 상기 감쇠 방사선을 검출한 상기 관 재료의 표면의 검출 위치 표면 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 방사선 검출부에서 검출한 감쇠 방사선의 감쇠 강도로부터 상기 관 재료 및 상기 내화물을 포함한 두께를 산출하여, 상기 산출된 관 재료 및 내화물을 포함한 두께로부터, 관 재료 두께를 감산하여 내화물만의 두께를 산출하고, 상기 조사 위치 표면 온도와 상기 검출 위치 표면 온도를 사용하여, 상기 내화물 두께로부터 조사측 내화물 두께 및 검출측 내화물 두께를 산출하는 연산 처리부를 갖는 것을 특징으로 하는, 내화물 두께 측정 장치.
제5항에 있어서, 상기 관 재료의 감쇠 강도는 초음파 측정에 의해 검출된 상기 관 재료의 두께에 기초하여 산출하는, 내화물 두께 측정 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 방사선 조사부와, 상기 방사선 검출부는 수평 방향에 있어서 동일한 위치인, 내화물 두께 측정 장치.
방사선을 관 재료에 조사하는 방사선 조사부와,
상기 관 재료와 상기 관 재료 내측의 내화물을 통과한 제1 감쇠 방사선을 검출하고, 또한 상기 방사선을 조사하는 상기 관 재료 상의 위치를 변화시키거나, 또는 상기 감쇠 방사선을 검출하는 상기 관 재료 상의 위치를 변화시킴으로써, 제2 감쇠 방사선을 검출하는 방사선 검출부와,
상기 제1 감쇠 방사선의 투과 강도 또는 감쇠 강도와, 상기 제2 투과 강도 또는 감쇠 방사선의 감쇠 강도를 비교함으로써, 내화물 두께의 이상부를 판별하는 판별부를 갖는 것을 특징으로 하는, 내화물 두께 측정 장치.