KR101867056B1 - Defect inspection device and method for tube - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 튜브 결함 검사 장치 및 튜브 결함 검사 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고압가스나 고온의 사용분위기에서 튜브에 발생될 수 있는 각종 금속결함을 비파괴검사로 측정할 수 있는 튜브 결함 검사 장치 및 튜브 결함 검사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tube defect inspection apparatus and a tube defect inspection method, and more particularly, to a tube defect inspection apparatus and a tube defect inspection apparatus which can measure various metal defects that can be generated in a tube in a high- To a tube defect inspection method.
일반적으로, 금속 튜브의 결함 검출에 적용되고 있는 종래의 튜브 결함 검사 장치는 지름 2cm 및 두께 8mm 이상의 중대구경 후판 튜브에 적용되고 있다. 최근에는 수소연료전지가 자동차 및 수소타운 전기에너지원으로 부각되면서, 튜브 결함 검사 장치를 이용하여 수소가스 주배관과 연결되는 박판 튜브의 결함 검사 필요성이 대두되고 있다.In general, a conventional tube defect inspection apparatus which is applied to the defect detection of a metal tube is applied to a large diameter diameter thick plate tube having a diameter of 2 cm and a thickness of 8 mm or more. Recently, the hydrogen fuel cell has become an automobile and hydrogen town electric energy source, and the necessity of defect inspection of the thin plate tube connected to the hydrogen gas main pipe by using the tube defect inspection apparatus is emerged.
수소에너지는 이산화탄소와 환경공해 유발이 없는 청정에너지로 분류되어 미래 에너지원으로 각광받고 있는데, 원자번호 1번인 수소는 원자의 크기가 작아서 금속을 비롯한 일반 재질에 치명적인 결함을 유발하는 인자로 알려져있다. 수소에너지를 보급하기 위해서는 금속 박판튜브의 사용이 절실한데 이 때문에 수소의 결함유발과 이 결함을 검사할 수 있는 측정장비가 필요한 실정이다.Hydrogen energy is classified as a clean energy that does not cause carbon dioxide and environmental pollution. It is regarded as a future energy source. Hydrogen as atomic number 1 is known as a factor causing fatal defects in general materials including metals because of its small size. In order to dissipate hydrogen energy, it is necessary to use metal thin plate tubes. Therefore, it is necessary to provide a measuring instrument capable of detecting hydrogen defects and inspecting the defects.
그러나, 이러한 종래의 튜브 결함 검사 장치는 수소가스 주배관과 연결되는 박판튜브 결함검사에 적용되지 못하는 문제가 있었다. 여기에는 수소유도 결함의 검출기술이 부적합한 이유도 포함되는데, 블리스터(blister), 균열(crack), 덴트(dent) 등으로 분류되는 수소유도 결함은 아직까지 초음파 비파괴검사 기술로 측정되지 않는 결점과 위험성을 내포하고 있다. 이것은 수소가 유도하는 금속결함 생성기구와 그 형태가 매우 고유한데 종래의 튜브 결함 검사 장치는 이것을 일반 금속결함들과 비교하여 식별하기 어려운 문제점이 있었다.However, such a conventional tube defect inspection apparatus has a problem that it can not be applied to defect inspection of a thin plate tube connected to a hydrogen gas main pipe. This includes the reason for the inadequate detection technology of hydrogen induced defects. Hydrogen induced defects classified as blisters, cracks, dents, etc. are still defects that are not measured by ultrasonic nondestructive testing It is dangerous. This is because the metal-defect generating mechanism and the form of the hydrogen-induced metal defect are very unique, and the conventional tube defect inspection apparatus has a problem that it is difficult to distinguish it from general metal defects.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 박판튜브를 사용하는 수소에너지와 관련된 수소용기, 배관 및 부품의 금속결함 검출을 용이하게 할 수 있으며, 이를 통해 금속결함 발생에 대한 튜브의 잔존수명 평가가 가능하고, 검사주기를 설정할 수 있다. 또한, 수소 사용 시 수소폭발의 위험성을 미리 감지하여 수소 사용의 안정성 및 배관, 용기 및 부품의 사용건전성을 확보할 수 있는 튜브 결함 검사 장치 및 튜브 결함 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to facilitate the detection of metal defects in hydrogen containers, pipes and parts related to hydrogen energy using a thin plate tube, The remaining life of the tube can be evaluated, and the inspection cycle can be set. It is also an object of the present invention to provide a tube defect inspection apparatus and a tube defect inspection method which can detect the danger of hydrogen explosion in advance by using hydrogen and ensure the stability of hydrogen use and the soundness of use of pipes, containers and parts. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 튜브 결함 검사 장치가 제공된다. 상기 튜브 결함 검사 장치는, 튜브의 적어도 일부분을 둘러싸는 형상으로 형성되는 몸체; 상기 튜브를 초음파 센싱하여 금속결함을 검출할 수 있도록 상기 몸체에 설치되는 초음파 센서모듈; 및 상기 몸체의 일측에 설치되고, 상기 튜브의 원주면과 접촉하여 상기 몸체가 상기 튜브상에서 이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정장치;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a tube defect inspection apparatus is provided. The tube defect inspection apparatus includes: a body formed to surround at least a portion of a tube; An ultrasonic sensor module installed on the body for detecting metal defects by ultrasonic sensing the tube; And a movement distance measuring device installed at one side of the body and measuring a distance that the body moves on the tube in contact with the circumferential surface of the tube.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 초음파 센서모듈은, 상기 몸체의 중심축을 기준으로 4개가 90도로 등각 배치될 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the ultrasonic sensor module may be disposed at an angle of 90 degrees with respect to the central axis of the body.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 초음파 센서모듈은, 상기 튜브의 길이방향 금속결함을 탐지하는 길이방향 초음파 센서; 및 상기 길이방향 초음파 센서와 상기 몸체의 전진 방향 또는 후진 방향으로 소정 거리 이격되어 설치되고, 상기 튜브의 원주방향 금속결함을 탐지하는 원주방향 초음파 센서;를 포함할 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the ultrasonic sensor module may include: a longitudinal ultrasonic sensor for detecting a longitudinal metal defect of the tube; And a circumferential directional ultrasonic sensor that is spaced apart from the longitudinal ultrasonic sensor by a predetermined distance in a forward or backward direction of the body and detects a circumferential metal defect of the tube.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 몸체에 설치되고, 상기 초음파 센서모듈과 상기 튜브의 원주면의 접촉 위치를 조절하는 마운트부;를 더 포함할 수 있다.The apparatus for inspecting a tube defect may further include a mounting portion provided on the body and adapted to adjust a contact position between the ultrasonic sensor module and a circumferential surface of the tube.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 마운트부는, 상기 초음파 센서모듈이 설치되는 가동대; 상기 몸체를 관통하여 설치되고, 상기 가동대가 상하이동 또는 틸트 조절될 수 있도록 상기 가동대의 일측을 탄성 지지하는 제 1 위치 조절구; 상기 몸체를 관통하여 설치되고, 상기 가동대가 상하이동 또는 틸트 조절될 수 있도록 상기 가동대의 타측을 탄성 지지하는 제 2 위치 조절구; 및 상기 제 1 위치 조절구 및 상기 제 2 위치 조절구에 삽입되어, 상기 가동대를 상기 튜브 방향으로 가압할 수 있도록 복원력을 발생시키는 탄성부재;를 포함할 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the mounting portion may include: a movable table on which the ultrasonic sensor module is installed; A first position adjuster installed to penetrate the body and elastically supporting one side of the movable table so that the movable table can be vertically moved or tilted; A second position adjuster installed to penetrate the body and elastically supporting the other side of the movable table so that the movable table can be vertically moved or tilted; And an elastic member inserted in the first position adjuster and the second position adjuster to generate a restoring force to press the movable table in the tube direction.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 이동거리 측정장치는, 상기 튜브의 원주면과 접촉하여 회전하는 바퀴; 및 상기 바퀴의 회전수를 감지하여 상기 튜브 상에서 상기 몸체의 이동 위치를 측정하는 엔코더;를 포함할 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the movement distance measuring device may include: a wheel rotating in contact with a circumferential surface of the tube; And an encoder for sensing the rotational speed of the wheel and measuring the moving position of the body on the tube.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 몸체는, 상기 튜브의 일측을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 1 부분; 및 상기 튜브의 타측을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 고정구로 상기 제 1 부분과 고정되는 제 2 부분;을 포함할 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the body may include: a first portion formed to surround one side of the tube; And a second portion formed in a shape surrounding the other side of the tube and fixed to the first portion by a fixture.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 몸체는, 상기 몸체를 상기 튜브의 길이 방향으로 손쉽게 전후진 시킬 수 있도록 상기 몸체의 일측에 설치되는 손잡이부;를 포함할 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the body may include a handle provided on one side of the body so that the body can be easily moved back and forth in the longitudinal direction of the tube.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 튜브를 둘러싸는 상기 몸체가 흔들리지 않도록 상기 튜브의 원주면과 상기 몸체의 내경면 사이에 설치되는 씰링부재;를 더 포함할 수 있다.The tube defect inspection apparatus may further include a sealing member installed between the circumferential surface of the tube and the inner surface of the body so that the body surrounding the tube is not shaken.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 초음파 센서모듈이 상기 튜브를 초음파 센싱한 센싱신호를 인가받아 상기 튜브의 금속결함 여부를 판단하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.The ultrasonic sensor module may further include a controller for receiving a sensing signal obtained by ultrasonic sensing the ultrasonic sensor module to determine whether the tube is metal defective.
상기 튜브 결함 검사 장치에서, 상기 제어부는, 상기 튜브의 각 대표적인 금속결함에 대한 표준신호를 설정하는 표준샘플을 상기 초음파 센서모듈로 측정하여 상기 표준신호를 저장하는 표준신호 저장부; 및 상기 초음파 센서모듈이 상기 튜브를 초음파 센싱한 센싱신호와 상기 표준신호를 비교하여 상기 튜브의 금속결함 형태를 판별하는 금속결함 판별부;를 포함할 수 있다.In the tube defect inspection apparatus, the control unit may include: a standard signal storage unit for storing the standard signal by measuring a standard sample for setting a standard signal for each representative metal defect in the tube with the ultrasonic sensor module; And a metal defect discrimination unit for discriminating the type of metal defect in the tube by comparing the standard signal with a sensing signal obtained by ultrasonic sensing the tube by the ultrasonic sensor module.
본 발명의 일 관점에 따르면, 튜브 결함 검사 방법이 제공된다. 상기 튜브 결함 검사 방법은, 튜브의 각 대표적인 금속결함에 대한 표준신호를 설정하는 표준샘플을 초음파 센서모듈로 측정하여 상기 표준신호를 저장하는 표준신호 저장 단계; 몸체를 상기 튜브의 길이 방향으로 전진 또는 후진 이동시키면서, 상기 몸체에 설치된 상기 초음파 센서모듈이 상기 튜브를 초음파 센싱하여 센싱신호를 발생시키는 초음파 센싱 단계; 및 상기 센싱신호와 상기 표준신호를 비교하여 상기 튜브의 금속결함 형태를 판별하는 금속결함 판별 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a method for inspecting a tube defect is provided. A standard signal storage step of storing the standard signal by measuring a standard sample for setting a standard signal for each representative metal defect of the tube with an ultrasonic sensor module; An ultrasonic sensing step of ultrasonic sensing the tube by the ultrasonic sensor module installed on the body while moving the body forward or backward in the longitudinal direction of the tube to generate a sensing signal; And a metal defect discrimination step of discriminating a metal defect type of the tube by comparing the sensing signal and the standard signal.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 박판튜브를 사용하는 수소에너지와 관련된 수소용기, 배관 및 부품의 금속결함 검출을 용이하게 할 수 있으며, 이를 통해 금속결함 발생에 대한 튜브의 잔존수명 평가가 가능하고, 검사주기를 설정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, it is possible to facilitate detection of metal defects in a hydrogen container, piping, and parts related to hydrogen energy using a thin plate tube, Life evaluation is possible, and the inspection cycle can be set.
또한, 수소 사용 시 수소폭발의 위험성을 미리 감지하여 수소 사용의 안정성 및 배관, 용기 및 부품의 사용건전성을 확보할 수 있는 튜브 결함 검사 장치 및 튜브 결함 검사 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In addition, it is possible to implement a tube defect inspection apparatus and a tube defect inspection method which can ensure the stability of hydrogen use and ensure soundness of piping, containers, and parts by sensing the danger of hydrogen explosion in advance when using hydrogen. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 튜브 결함 검사 장치의 초음파 센서모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 튜브 결함 검사 장치의 이동거리 측정장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a cross-sectional view showing a tube defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view showing an ultrasonic sensor module of the tube defect inspection apparatus of FIG.
3 is a cross-sectional view showing a moving distance measuring apparatus of the tube defect inspection apparatus of FIG.
4 is a flowchart illustrating a method of inspecting a tube defect according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, region or substrate is referred to as being "on", "connected to", "laminated" or "coupled to" another element, It will be appreciated that elements may be directly "on", "connected", "laminated" or "coupled" to another element, or there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when one element is referred to as being "directly on", "directly connected", or "directly coupled" to another element, it is interpreted that there are no other components intervening therebetween do. Like numbers refer to like elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "top" or "above" and "under" or "below" can be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the Figures. Relative terms are intended to include different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. For example, in the figures, when the element is turned over, the elements depicted as being on the upper surface of the other elements are oriented on the lower surface of the other elements. Thus, the example "top" may include both "under" and "top" directions depending on the particular orientation of the figure. If the elements are oriented in different directions (rotated 90 degrees with respect to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정 하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 장치(100)를 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 튜브 결함 검사 장치(100)의 초음파 센서모듈(20)을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1의 튜브 결함 검사 장치(100)의 이동거리 측정장치(30)를 나타내는 단면도이다.1 is a sectional view showing a tube
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 장치(100)는, 크게 몸체(10)와, 초음파 센서모듈(20), 이동거리 측정장치(30), 마운트부(40) 및 씰링부재(50)를 포함할 수 있다.1 to 3, a tube
도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(10)는, 튜브(T)의 적어도 일부분을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 몸체(10)는, 초음파 센서모듈(20), 이동거리 측정장치(30), 마운트부(40) 및 씰링부재(50)를 수용하여 지지할 수 있는 적절한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다. 예컨대, 이러한 몸체(10)는, 스틸, 스테인레스, 알루미늄, 마그네슘 및 아연 중 어느 하나 이상의 재질을 선택하여 구성되는 구조체일 수 있다. 그러나, 몸체(10)는, 도 1에 반드시 국한되지 않고, 초음파 센서모듈(20), 이동거리 측정장치(30), 마운트부(40) 및 씰링부재(50)를 수용하여 지지할 수 있는 매우 다양한 재질의 부재들이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
더욱 구체적으로, 몸체(10)는, 튜브(T)의 일측을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 1 부분(11) 및 튜브(T)의 타측을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 고정구(B)로 제 1 부분(11)과 고정되는 제 2 부분(12)을 포함할 수 있다.More specifically, the
예컨대, 몸체(10)는, 튜브(T)를 전체적으로 둘러싸는 형상으로, 튜브(T)가 몸체(10)를 관통하여 통과할 수 있도록, 제 1 부분(11) 및 제 2 부분(12) 2개의 파트로 분리되어 튜브(T)를 중심으로 결합될 수 있다. 이때, 제 1 부분(11)과 제 2 부분(12)은 볼트 부재와 같은 고정구(B)를 이용하여 결합 고정될 수 있다. 또한, 제 1 부분(11)과 제 2 부분(12)의 결합은 반드시 고정구(B)를 이용한 결합에만 국한되지 않고 후크 결합과 같은 매우 다양한 결합 방법이 적용될 수 있다.For example, the
따라서, 몸체(10)는, 튜브(T)가 관통하여 통과할 수 있도록 제 1 부분(11) 및 제 2 부분(12)이 결합으로 형성되어, 튜브(T)의 길이 방향으로 전진 또는 후진 이동 할 수 있다. 이때, 몸체(10)의 일측에 손잡이부(H)를 설치하여 몸체(10)를 튜브(T)의 길이 방향으로 손쉽게 전진 또는 후진 이동시킬 수 있다. 또한, 몸체(10)가 튜브(T)의 길이 방향으로 전진 또는 후진 이동시에 튜브(T)를 둘러싸는 몸체(10)가 흔들리지 않도록 튜브(T)의 원주면과 몸체(10)의 내경면 사이에 씰링부재(50)가 설치될 수 있다.The
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 센서모듈(20)은, 튜브(T)를 초음파 센싱하여 금속결함을 검출할 수 있도록 몸체(10)에 설치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 초음파 센서모듈(20)은, 몸체(10)의 중심축을 기준으로 4개가 90도로 등각 배치될 수 있다. 예컨대, 초음파 센서모듈(20)은, 튜브(T)의 원주면에 사전에 설정된 적정한 간격으로 접촉될 수 있도록, 적어도 일부분이 몸체(10)의 내경면측으로 돌출되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 몸체(10)에 설치된 초음파 센서모듈(20)이 튜브(T)를 둘러싸는 형태로 4개가 90도로 등각 배치되고, 몸체(10)와 함께 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동하여 튜브(T)의 전체 원주면을 초음파 센싱하여 금속결함을 검출할 수 있다.2, the
또한, 초음파 센서모듈(20)은, 튜브(T)의 길이방향 금속결함을 탐지하는 길이방향 초음파 센서(21) 및 길이방향 초음파 센서(21)와 몸체(10)의 전진 방향 또는 후진 방향으로 소정 거리 이격되어 설치되고, 튜브(T)의 원주방향 금속결함을 탐지하는 원주방향 초음파 센서(22)를 포함할 수 있다.The
예컨대, 길이방향 초음파 센서(21)가 튜브(T)를 둘러싸는 형태로 4개가 90도로 등각 배치되어 몸체(10)에 설치되고, 원주방향 초음파 센서(22)가 길이방향 초음파 센서(21)로부터 몸체(10)의 전진 방향 또는 후진 방향으로 소정 거리 이격된 위치에, 튜브(T)를 둘러싸는 형태로 4개가 90도로 등각 배치되어 몸체(10)에 설치될 수 있다.For example, four longitudinal
따라서, 길이방향 초음파 센서(21) 및 원주방향 초음파 센서(22)가 몸체(10)에 총 8채널로 설치되어, 몸체(10)와 함께 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동하여 튜브(T)의 전체 원주면을 정밀하게 초음파 센싱하여 금속결함을 검출할 수 있다.Therefore, the longitudinal
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 마운트부(40)는, 몸체(10)에 설치되어, 초음파 센서모듈(20)과 튜브(T)의 원주면의 접촉 위치를 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로, 마운트부(40)는, 초음파 센서모듈(20)이 설치되는 가동대(41)와, 몸체(10)를 관통하여 설치되고, 가동대(41)가 상하이동 또는 틸트 조절될 수 있도록 가동대(41)의 일측을 탄성 지지하는 제 1 위치 조절구(42)와, 몸체(10)를 관통하여 설치되고, 가동대(41)가 상하이동 또는 틸트 조절될 수 있도록 가동대(41)의 타측을 탄성 지지하는 제 2 위치 조절구(43) 및 제 1 위치 조절구(42) 및 제 2 위치 조절구(43)에 삽입되어, 가동대(41)를 튜브(T) 방향으로 가압할 수 있도록 복원력을 발생시키는 탄성부재(44)를 포함할 수 있다.2, the mounting
예컨대, 가동대(41)는 초음파 센서모듈(20)과 결합되어 초음파 센서모듈(20)을 몸체(10)의 내경면과 튜브(T)의 원주면 사이의 공간에서 지지할 수 있다. 아울러, 가동대(41)의 일측을 제 1 위치 조절구(42)가 전후진 유동이 가능하도록 탄성 지지하고, 가동대(41)의 타측을 제 2 위치 조절구(43)가 전후진 유동이 가능하도록 탄성 지지하여, 튜브(T)의 직경이나 형상에 따라서 제 1 위치 조절구(42) 및 제 2 위치 조절구(43)가 상하 유동되어, 가동대(41)가 튜브(T)의 직경이나 형상에 맞게 상하로 이동 또는 틸트 조절될 수 있다.For example, the movable table 41 can be coupled with the
또한, 제 1 위치 조절구(42) 및 제 2 위치 조절구(43)의 외경면에 숫나사부가 형성되고, 위치 조절구(42, 43)를 수용하는 몸체(10)에 암나사부가 형성될 수도 있다. 이에 따라, 제 1 위치 조절구(42) 및 제 2 위치 조절구(43)를 회전 조절하여 사용자가 초음파 센서모듈(20)이 설치된 가동대(41)를 수동으로 상하이동 및 틸트조정할 수 있어서, 사용자 임의로 튜브(T)와 초음파 센서모듈(20) 간의 접촉 간격 및 접촉 각도를 설정할 수 있다.A female screw portion may be formed on the outer surface of the
이때, 탄성부재(44)가 제 1 위치 조절구(42)및 제 2 위치 조절구(43)에 동축으로 삽입되어 몸체(10)와 가동대(41) 사이에 튜브(T) 방향으로 복원력을 발생시키므로, 길이방향 초음파 센서(21) 또는 원주방향 초음파 센서(22)가 튜브(T)의 원주면에 접촉하려는 힘을 발생시킬 수 있다.At this time, the
따라서, 마운트부(40)가 초음파 센서모듈(20)의 위치를 조절하여, 튜브(T)의 원주면과의 접촉 간격 및 접촉 각도를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 초음파 센서모듈(20)과 튜브(T)의 원주면과의 접촉 간격 및 접촉 각도를 조절함으로써, 지름 2cm 이하 및 두께 8mm 이하의 박판튜브에 최적화된 금속결함을 검출할 수 있는 초음파 센서모듈(20)의 배치를 구현할 수 있다.Therefore, the mounting
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동거리 측정장치(30)는, 몸체(10)의 일측에 설치되고, 튜브(T)의 원주면과 접촉하여 몸체(10)가 튜브(T)상에서 이동한 거리를 측정할 수 있다.3, the moving
더욱 구체적으로, 이동거리 측정장치(30)는, 튜브(T)의 원주면과 접촉하여 회전하는 바퀴(31) 및 바퀴(31)의 회전수를 감지하여 튜브(T) 상에서 몸체(10)의 이동 위치를 측정하는 엔코더(32)를 포함할 수 있다. 이때, 바퀴(31)와 엔코더(32)는 직접 접촉하여 바퀴(31)의 회전운동을 엔코더(32)로 전달하거나, 벨트와 같은 동력전달부재로 연결되어 바퀴(31)의 회전운동을 엔코더(32)로 전달할 수 있다.More specifically, the moving
또한, 바퀴(31)는, 엔코더(32)로 회전운동을 전달하는 역할 이외에도, 튜브(T)의 원주면과 접촉하여 회전함으로써, 튜브(T)를 둘러싸고 있는 몸체(10)가 튜브(T)의 길이방향으로 원활하게 전진 또는 후진 이동할 수 있도록 이동 경로를 안내하는 역할을할 수도 있다.The
따라서, 이동거리 측정장치(30)는, 엔코더(32)가 튜브(T)의 원주면과 접촉하여 회전하는 바퀴(31)의 회전수를 감지하고, 바퀴(31)의 상기 회전수와 바퀴(31)의 지름을 이용하여 몸체(10)가 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동한 이동거리를 계산함으로써, 튜브(T)상에 발생된 금속결함의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.The moving
또한, 도시되진 않았지만 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 장치(100)는, 제어부(미도시)를 포함하여 초음파 센서모듈(20)이 튜브(T)를 초음파 센싱한 센싱신호를 인가받아 튜브(T)의 금속결함 여부를 판단할 수 있다.Although not shown, a tube
더욱 구체적으로, 상기 제어부는, 튜브(T)의 각 대표적인 금속결함에 대한 표준신호를 설정하는 표준샘플을 초음파 센서모듈(20)로 측정하여 표준신호를 저장하는 표준신호 저장부 및 초음파 센서모듈(20)이 튜브(T)를 초음파 센싱한 센싱신호와 표준신호를 비교하여 튜브(T)의 금속결함 형태를 판별하는 금속결함 판별부를 포함하여 구성될 수 있다.More specifically, the control unit includes a standard signal storage unit for storing a standard signal for measuring a standard sample for setting a standard signal for each representative metal defect of the tube T with the
예컨대, 상기 표준샘플은, 초음파 센서모듈(20)이 측정하는 튜브(T)의 내면 또는 외면의 표준결함으로써, 초음파 센서모듈(20)로 초음파 센싱함으로써 각 대표적인 결함에 대한 센서 신호의 표준을 설정할 수 있다. 이에, 표준으로 설정한 상기 센서 신호의 비교를 통해 튜브(T)의 결함형태를 정확하게 구분하는 기능을 할 수 있다. 이때, 상기 표준샘플은 표면층 결함, 블리스터(blister), 수소유도기공(hydrogen induced void), 수소유도균열(hydrogen induced crack), 균열(crack) 및 덴트(dent) 중 적어도 어느 하나 이상에 대한 샘플일 수 있다.For example, the standard sample is a standard defect of the inner surface or the outer surface of the tube T measured by the
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 장치(100)는, 길이방향 초음파 센서(21) 및 원주방향 초음파 센서(22)가 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동가능한 몸체(10)에 총 8채널로 설치되어, 몸체(10)와 함께 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동하여 튜브(T)의 전체 원주면을 정밀하게 초음파 센싱하여 금속결함을 검출할 수 있다.The apparatus for inspecting a
또한, 마운트부(40)가 길이방향 초음파 센서(21) 및 원주방향 초음파 센서(22)의 위치를 조절하여, 튜브(T)의 원주면과의 접촉 간격 및 접촉 각도를 조절함으로써, 지름 2cm 이하 및 두께 8mm 이하의 박판튜브에 최적화된 금속결함을 검출할 수 있는 초음파 센서모듈(20) 배치를 구현할 수 있다.The mounting
또한, 이동거리 측정장치(30)의 엔코더(32)가 튜브(T)의 원주면과 접촉하여 회전하는 바퀴(31)의 회전수를 감지하고, 바퀴(31)의 상기 회전수와 바퀴(31)의 지름을 이용하여 몸체(10)가 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동한 이동거리를 계산함으로써, 튜브(T)상에 발생된 금속결함의 위치를 용이하게 파악할 수 있다.The
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 장치(100)는, 박판튜브를 사용하는 수소에너지와 관련된 수소용기, 배관 및 부품의 금속결함 검출을 용이하게 할 수 있으며, 이를 통해 금속결함 발생에 대한 튜브(T)의 잔존수명 평가가 가능하고, 검사주기를 설정할 수 있다. 또한, 수소 사용 시 수소폭발의 위험성을 미리 감지하여 수소 사용의 안정성 및 배관, 용기 및 부품의 사용건전성을 확보하는 효과를 가질 수 있다.Therefore, the tube
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of inspecting a tube defect according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 방법은, 튜브(T)의 각 대표적인 금속결함에 대한 표준신호를 설정하는 표준샘플을 초음파 센서모듈(20)로 측정하여 상기 표준신호를 저장하는 표준신호 저장 단계(S10)와, 몸체(10)를 튜브(T)의 길이 방향으로 전진 또는 후진 이동시키면서, 몸체(10)에 설치된 초음파 센서모듈(20)이 튜브(T)를 초음파 센싱하여 센싱신호를 발생시키는 초음파 센싱 단계(S20) 및 상기 센싱신호와 상기 표준신호를 비교하여 튜브(T)의 금속결함 형태를 판별하는 금속결함 판별 단계(S30)를 포함할 수 있다.4, a method of inspecting a tube defect according to an exemplary embodiment of the present invention includes measuring a standard sample for setting a standard signal for each representative metal defect in the tube T with the ultrasonic sensor module 20 A standard signal storing step S10 for storing the standard signal and an
더욱 구체적으로, 표준신호 저장 단계(S10)에서, 제어부의 표준신호 저장부에 튜브(T)의 각 대표적인 금속결함에 대한 표준신호를 설정하는 표준샘플을 초음파 센서모듈(20)로 측정하여 표준신호로 저장할 수 있다.More specifically, in the standard signal storage step S10, a standard sample for setting a standard signal for each representative metal defect of the tube T in the standard signal storage unit of the control unit is measured by the
또한, 초음파 센싱 단계(S20)에서, 몸체(10)에 설치된 초음파 센서모듈(20)이 튜브(T)를 둘러싸는 형태로 4개가 90도로 등각 배치되고, 몸체(10)와 함께 튜브(T)의 길이방향으로 전진 또는 후진 이동하여 튜브(T)의 전체 원주면을 초음파 센싱하여 센싱신호를 발생시킬 수 있다.In the ultrasonic sensing step S20, the
또한, 금속결함 판별 단계(S30)에서, 상기 제어부의 금속결함 판별부가, 초음파 센서모듈(20)이 튜브(T)를 초음파 센싱한 센싱신호와 상기 표준신호 저장부에 저장된 표준신호를 비교하여 튜브(T)의 금속결함 형태를 판별할 수 있다.In the metal defect determination step S30, the metal defect determination unit of the control unit compares the sensing signal obtained by ultrasonic sensor sensing the tube T with the standard signal stored in the standard signal storage unit, It is possible to determine the type of metal defect in the metal layer T.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 결함 검사 방법은, 박판튜브를 사용하는 수소에너지와 관련된 수소용기, 배관 및 부품의 금속결함 검출을 용이하게 할 수 있으며, 이를 통해 금속결함 발생에 대한 튜브(T)의 잔존수명 평가가 가능하고, 검사주기를 설정할 수 있다. 또한, 수소 사용 시 수소폭발의 위험성을 미리 감지하여 수소 사용의 안정성 및 배관, 용기 및 부품의 사용건전성을 확보하는 효과를 가질 수 있다.Therefore, the method for inspecting a tube defect according to an embodiment of the present invention can facilitate detection of metal defects in a hydrogen container, piping, and parts related to hydrogen energy using a thin plate tube, (T) can be evaluated and the inspection period can be set. In addition, when hydrogen is used, it is possible to detect the danger of hydrogen explosion in advance to ensure the stability of hydrogen use and to secure the usability of pipes, containers and parts.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 몸체
20: 초음파 센서모듈
30: 이동거리 측정장치
40: 마운트부
50: 씰링부재
T: 튜브
H: 손잡이부
100: 튜브 결함 검사 장치10: Body
20: Ultrasonic sensor module
30: Moving distance measuring device
40: Mount portion
50: Sealing member
T: Tube
H: Handle portion
100: Tube defect inspection system
Claims (12)
상기 튜브를 초음파 센싱하여 금속결함을 검출할 수 있도록 상기 몸체에 설치되는 초음파 센서모듈;
상기 몸체의 일측에 설치되고, 상기 튜브의 원주면과 접촉하여 상기 몸체가 상기 튜브상에서 이동한 거리를 측정하는 이동거리 측정장치; 및
상기 몸체에 설치되고, 상기 초음파 센서모듈과 상기 튜브의 원주면의 접촉 위치를 조절하는 마운트부;를 포함하고,
상기 초음파 센서모듈은,
상기 몸체의 중심축을 기준으로 상기 튜브를 둘러싸는 형태로 4개가 90도로 등각 배치되도록 상기 몸체에 설치되고, 상기 튜브의 길이방향 금속결함을 탐지하는 길이방향 초음파 센서; 및
상기 길이방향 초음파 센서와 상기 몸체의 전진 방향 또는 후진 방향으로 소정 거리 이격된 위치에, 상기 몸체의 중심축을 기준으로 상기 튜브를 둘러싸는 형태로 4개가 90도로 등각 배치되도록 상기 몸체에 설치되고, 상기 튜브의 원주방향 금속결함을 탐지하는 원주방향 초음파 센서;를 포함하고,
상기 마운트부는,
상기 초음파 센서모듈이 설치되는 가동대;
상기 몸체를 관통하여 설치되고, 상기 가동대가 상하이동 또는 틸트 조절될 수 있도록 상기 가동대의 일측을 탄성 지지하는 제 1 위치 조절구;
상기 몸체를 관통하여 설치되고, 상기 가동대가 상하이동 또는 틸트 조절될 수 있도록 상기 가동대의 타측을 탄성 지지하는 제 2 위치 조절구; 및
상기 제 1 위치 조절구 및 상기 제 2 위치 조절구에 삽입되어, 상기 가동대를 상기 튜브 방향으로 가압할 수 있도록 복원력을 발생시키는 탄성부재;
를 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.A body formed in a shape surrounding at least a portion of the tube;
An ultrasonic sensor module installed on the body for detecting metal defects by ultrasonic sensing the tube;
A moving distance measuring device installed at one side of the body and measuring a distance that the body moves on the tube in contact with the circumferential surface of the tube; And
And a mounting part installed on the body and adjusting a contact position of the ultrasonic sensor module with a circumferential surface of the tube,
The ultrasonic sensor module includes:
A longitudinal direction ultrasonic sensor installed on the body so as to surround the tube with respect to a center axis of the body so as to be equally spaced at an angle of 90 degrees and to detect metal defects in the longitudinal direction of the tube; And
Four longitudinally arranged ultrasonic sensors are disposed on the body at a position spaced apart from the longitudinal direction ultrasonic sensor by a predetermined distance in the forward or backward direction of the body so as to surround the tube with respect to the central axis of the body, And a circumferential ultrasonic sensor for detecting circumferential metal defects of the tube,
The mounting portion includes:
A movable table on which the ultrasonic sensor module is installed;
A first position adjuster installed to penetrate the body and elastically supporting one side of the movable table so that the movable table can be vertically moved or tilted;
A second position adjuster installed to penetrate the body and elastically supporting the other side of the movable table so that the movable table can be vertically moved or tilted; And
An elastic member inserted in the first position adjuster and the second position adjuster to generate a restoring force so as to press the movable table in the tube direction;
And the tube defect inspection device.
상기 이동거리 측정장치는,
상기 튜브의 원주면과 접촉하여 회전하는 바퀴; 및
상기 바퀴의 회전수를 감지하여 상기 튜브 상에서 상기 몸체의 이동 위치를 측정하는 엔코더;
를 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.The method according to claim 1,
Wherein the moving distance measuring device comprises:
A wheel rotating in contact with the circumferential surface of the tube; And
An encoder that senses the number of revolutions of the wheel and measures a moving position of the body on the tube;
And the tube defect inspection device.
상기 몸체는,
상기 튜브의 일측을 둘러싸는 형상으로 형성되는 제 1 부분; 및
상기 튜브의 타측을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 고정구로 상기 제 1 부분과 고정되는 제 2 부분;
을 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.The method according to claim 1,
The body,
A first portion formed in a shape surrounding one side of the tube; And
A second portion formed to surround the other side of the tube and fixed to the first portion by a fastener;
And the tube defect inspection device.
상기 몸체는,
상기 몸체를 상기 튜브의 길이 방향으로 손쉽게 전후진 시킬 수 있도록 상기 몸체의 일측에 설치되는 손잡이부;
를 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.The method according to claim 1,
The body,
A handle provided on one side of the body so that the body can be easily moved back and forth in the longitudinal direction of the tube;
And the tube defect inspection device.
상기 튜브를 둘러싸는 상기 몸체가 흔들리지 않도록 상기 튜브의 원주면과 상기 몸체의 내경면 사이에 설치되는 씰링부재;
를 더 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.The method according to claim 1,
A sealing member installed between the circumferential surface of the tube and the inner diameter surface of the body so that the body surrounding the tube is not shaken;
The tube defect inspection apparatus further comprising:
상기 초음파 센서모듈이 상기 튜브를 초음파 센싱한 센싱신호를 인가받아 상기 튜브의 금속결함 여부를 판단하는 제어부;
를 더 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.The method according to claim 1,
A controller receiving ultrasonic sensing signals from the ultrasonic sensor module to determine whether the tube is metal defective;
The tube defect inspection apparatus further comprising:
상기 제어부는,
상기 튜브의 각 대표적인 금속결함에 대한 표준신호를 설정하는 표준샘플을 상기 초음파 센서모듈로 측정하여 상기 표준신호를 저장하는 표준신호 저장부; 및
상기 초음파 센서모듈이 상기 튜브를 초음파 센싱한 센싱신호와 상기 표준신호를 비교하여 상기 튜브의 금속결함 형태를 판별하는 금속결함 판별부;
를 포함하는, 튜브 결함 검사 장치.11. The method of claim 10,
Wherein,
A standard signal storage unit for storing the standard signal by measuring a standard sample for setting a standard signal for each representative metal defect in the tube with the ultrasonic sensor module; And
A metal defect discrimination unit for discriminating a metal defect type of the tube by comparing the sensing signal obtained by ultrasonic sensing the tube with the standard signal;
And the tube defect inspection device.
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