KR101309885B1 - 페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치는, 페인트 코팅된 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시키는 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석과, 상기 두 개의 영구자석 사이에 위치하며, 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출하는 자기센서부를 포함한다.

Description

페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법{DEFECT DETECTING APPARATUS OF STEEL PIPE COATED WITH PAINT USING MAGNETIC LEAKAGE FLUX METHOD AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
야외에 노출된 강관재의 표면에는 부식방지를 위해 페인트가 코팅된다. 장기적으로 사용된 강관재의 경우, 여러 횟수에 걸쳐 페인트가 코팅될 수 있다. 이에 따라 코팅된 페인트의 두께가 고르게 유지되지 않고 부위에 따라 얇은 곳과 두꺼운 곳이 존재할 수 있다. 이와 같이 페인트가 코팅된 강관재에 대하여, 페인트 층을 제거하지 않은 상태에서 강관재의 표면에 존재하는 결함의 존재 및 크기를 정량적으로 평가하기 위해 누설자속법을 적용할 경우, 자기센서의 강관 표면으로부터의 높이에 따라 누설자속신호가 감소하게 되므로 페인트 두께에 의해 누설자속신호가 왜곡될 수 있다. 따라서, 페인트 두께에 의한 누설자속신호의 왜곡을 제거할 필요가 있다.
이에, 미지의 두께의 페인트가 코팅된 강관재에 대해 표면에 존재하는 결함의 존재 및 크기를 정량적으로 검출하기 위한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법이 요구된다.
이러한 문제점을 해결하고자 하는 종래 기술의 예로는, 일본 공개특허공보 특개 2011-007565(2011.01.13. "누설 자속 탐상 장치"), 일본 공개특허공보 특개평11-083808(1999.03.26. "누설 자속 탐상 방법")이 있다."
당해 기술분야에서는, 페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 태양은, 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치를 제공한다. 상기 결함 탐상 장치는, 페인트 코팅된 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시키는 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석과, 상기 두 개의 영구자석 사이에 위치하며, 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출하는 자기센서부를 포함한다.
본 발명의 제2 태양은, 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 동작 방법을 제공한다. 상기 동작 방법은, 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석을 이용하여, 페인트 코팅된 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시키는 과정과, 상기 두 개의 영구자석 사이에 위치하며 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여, 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출하는 과정을 포함한다.
덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
페인트 코팅된 강관재의 누설자속법을 이용한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치에서 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 전형적인 형태를 도시한 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치에서 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 상기 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값 차이를 도시한 예시도, 및
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치에서 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이와, 해당 높이보다 미리 결정된 높이차이만큼 더 높은 위치에서 상기 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이의 비를 도시한 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 미지의 두께의 페인트가 코팅된 강관재에 대해 표면에 존재하는 결함의 존재 및 크기를 정량적으로 검출하기 위한 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 결함 탐상 장치 및 이의 동작 방법을 통해 페인트 두께에 의한 자기센서의 강관재로부터의 높이 변화와 무관하게 강관재 표면에 존재하는 결함을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 구성을 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 결함 탐상 장치는 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시키는 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석(100, 110)과, 상기 두 개의 영구자석(100, 110) 사이에 위치하며, 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서(122)와 제2 자기센서(124)를 이용하여 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출하는 자기센서부(120)를 포함한다.
여기서, 상기 자기센서부(120)는, 제1 자기센서(122)의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서(122)를 이용하여 임의의 결함으로부터 발생하는 누설자속신호를 검출하고, 상기 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 사전 측정한다. 또한, 상기 자기센서부(120)는, 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서(122)의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서(122)를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이와, 해당 높이보다 상기 제1 자기센서(122)와 제2 자기센서(124) 간 미리 결정된 높이차이만큼 더 높은 위치에서 상기 제1 자기센서(122)를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이의 비를 사전 결정한다.
상기 자기센서부(120)는, 상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서(122)와 제2 자기센서(124)를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비를 결정하고, 사전 결정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서(122)와 제2 자기센서(124)를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비에 대응하는, 상기 제1 자기센서(122)의 강관재로부터의 높이를 결정한다. 이후, 상기 자기센서부(120)는, 상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 결정된 제1 자기센서(122)의 강관재로부터의 높이에 대응하는 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 결정하고, 상기 결정된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 기반으로 상기 결함 부위의 크기를 결정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 결함 탐상 장치는 201단계에서 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석 사이에 위치하는 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 임의의 결함으로부터 발생하는 누설자속신호를 검출하고 상기 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 사전 측정한다. 여기서, 상기 누설자속신호는 강관재에 평행한 수평성분과 수직성분의 두가지 성분을 가지며, 누설자속신호의 수직성분의 전형적인 형태는 도 3에 나타낸 바와 같다. 동일한 결함에 대하여 강관재로부터의 제1 자기센서의 높이가 높아짐에 따라 해당 높이에서 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값 차이는 작아지며, 예를 들어, 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값 차이는 도 4와 같이 측정될 수 있다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 203단계에서 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이와, 해당 높이보다 미리 결정된 높이차이만큼 더 높은 위치에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이의 비를 사전 결정한다. 여기서, 상기 미리 결정된 높이차이는, 본 발명에 따른 자기센서부를 구성하는 제1 자기센서와 제2 자기센서 간 미리 결정된 높이차이와 동일하게 결정된다. 예를 들어, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이와, 해당 높이보다 미리 결정된 높이차이만큼 더 높은 위치에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이의 비는 도 5와 같이 결정될 수 있다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 205단계에서 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석을 이용하여, 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재를 자기포화시킴으로써 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시킨다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 207단계에서 상기 두 개의 영구자석 사이에 위치하며 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여, 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출한다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 209단계에서 상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이를 결정하고, 이의 비를 결정한다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 211단계에서 사전 결정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비에 대응하는, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이를 결정한다. 여기서, 상기 비를 결정하기 위해 상기 제1 자기센서에 의해 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이를 상기 제2 자기센서에 의해 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이로 나누면, 이는 페인트 두께에 의한 자기센서의 강관재로부터의 높이와 무관하게 일정한 값을 가지게 되며, 이에 대응하는 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이를 결정하면, 이는 페인트 두께가 보상된 높이가 된다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 213단계에서 상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 결정된 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이에 대응하는 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 결정한다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 215단계에서 상기 결정된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 기반으로 상기 결함 부위의 크기를 결정한다. Zatsepin과 Scherbinin (Defektoskopiya, No.5, p50-59, 1966)의 이론에 따르면, 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이는 결함의 크기와 비례하며, 따라서 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 기반으로 상기 결함 부위의 크기를 결정할 수 있다.
이후, 상기 결함 탐상 장치는 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 110 : 영구자석
120 : 자기센서부
122 : 제1 자기센서
124 : 제2 자기센서

Claims (6)

  1. 페인트 코팅된 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시키는 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석과,
    상기 두 개의 영구자석 사이에 위치하며, 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출하는 자기센서부를 포함하는 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기센서부는,
    상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 임의의 결함으로부터 발생하는 누설자속신호를 검출하고, 상기 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 사전 측정하며,
    사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이와, 해당 높이보다 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서 간 미리 결정된 높이차이만큼 더 높은 위치에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이의 비를 사전 결정하는 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자기센서부는,
    상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비를 결정하고,
    사전 결정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비에 대응하는, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이를 결정하고,
    상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 결정된 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이에 대응하는 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 결정하고,
    상기 결정된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 기반으로 상기 결함 부위의 크기를 결정하는 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치.
  4. 서로 다른 극성을 가지는 두 개의 영구자석을 이용하여, 페인트 코팅된 강관재의 표면을 이동하면서 상기 강관재에 존재하는 결함 부위에서 누설자속신호를 발생시키는 과정과,
    상기 두 개의 영구자석 사이에 위치하며 서로 다른 높이를 가지는 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여, 서로 다른 높이에서 상기 발생된 누설자속신호를 검출하는 과정을 포함하는 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 동작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 임의의 결함으로부터 발생하는 누설자속신호를 검출하고, 상기 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 사전 측정하는 과정과,
    사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이별로, 해당 높이에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이와, 해당 높이보다 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서 간 미리 결정된 높이차이만큼 더 높은 위치에서 상기 제1 자기센서를 이용하여 검출된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이의 비를 사전 결정하는 과정을 더 포함하는 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 동작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비를 결정하는 과정과,
    사전 결정 결과를 기반으로, 상기 제1 자기센서와 제2 자기센서를 이용하여 서로 다른 높이에서 검출된 누설자속신호들의 수직성분의 첨두값 차이의 비에 대응하는, 상기 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이를 결정하는 과정과,
    상기 사전 측정 결과를 기반으로, 상기 결정된 제1 자기센서의 강관재로부터의 높이에 대응하는 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 누설자속신호의 수직성분의 첨두값의 차이를 기반으로 상기 결함 부위의 크기를 결정하는 과정을 더 포함하는 페인트 코팅된 강관재의 결함 탐상 장치의 동작 방법.
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