KR101912712B1 - 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 이를 이용한 와전류탐상 검사장치 - Google Patents

발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 이를 이용한 와전류탐상 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치는 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되도록 원호 형상의 오목한 내주면을 가지는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스의 원호 형상의 오목한 내주면 하부에 구비되어 보일러 헤더에 결합된 스터브 튜브의 하부검사를 위한 제1와전류 탐촉자와, 상기 본체 케이스(11)에서 상기 제1와전류 탐촉자의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더와 스터브 튜브의 용접부에서 스터브 튜브 쪽에 인접한 용접부의 상부 검사를 위한 제2와전류 탐촉자와, 상기 본체 케이스에서 상기 제2와전류 탐촉자의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더와 스터브 튜브의 용접부에서 보일러 헤더 쪽에 인접한 용접부의 하부 검사를 위한 제3와전류 탐촉자와, 상기 본체 케이스의 저면에 설치되어 보일러 헤더에서 상기 용접부 주위의 헤더부분의 검사를 위한 제4와전류 탐촉자를 구비하고, 상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자는 스터브 튜브 표면에 수직으로 와전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

Description

발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 이를 이용한 와전류탐상 검사장치{Eddy current test probe device for boiler header stub tubes in a power plant and eddy current test device using this}
본 발명은 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 이를 이용한 와전류탐상 검사장치에 관한 것이다.
일반적으로 화력 발전소는 설비의 신뢰도가 국민의 안전성과 직접적으로 연결되어 있는 국가 기반 설비로서 정기적인 검사를 통해 안전성을 확보하고 있다.
이러한 화력 발전소는 많은 기기와 튜브(WW 튜브, 에코(ECO) 튜브, 행거 번들(Hanger Bundle) 튜브 등)로 구성되어 있고, 이들 대부분의 튜브는 용접으로 연결되어 있는 상태이므로 설비나 기기의 운전에 따라 튜브에 높은 압력과 온도가 가해지는 경우 안전의 취약 부분인 용접부에서 균열 등의 결함이 발생하여 안전성을 저해하게 되므로 이에 대한 대비책으로 배관의 용접부위에 대한 정기적 또는 건설 시공시 안전성 검사를 하고 있다.
이와 같은 용접부의 안전성 검사에서는 통상적으로 튜브의 특성에 따라 표면검사, 체적검사 등을 실시하고, 표면검사로는 육안검사, 침투탐상검사 등이 있으며, 표면 직하의 경우는 자기탐상검사, 와전류 탐상검사 등을 실시하고, 용접부 내부에 존재하는 결함은 방사선투과검사나 초음파검사 등과 같은 체적검사를 실시하고 있다.
상기한 검사 중에서 와전류 탐상검사는 비파괴검사의 하나로서 도1을 참조하여 와전류탐상검사의 원리에 대해 간략하게 설명하면 교류가 흐르는 코일을 전도체에 가까이 하면 코일 주위에 발생된 자계가 도체에 작용하게 된다. 코일의 자계는 교류에 의해 생긴 것이므로 도체를 관통하는 자속의 방향은 시간적으로 변한다. 이때 도체에는 도체를 관통하는 자속의 변화를 방해하려는 기전력이 생긴다. 이것을 전자유도라 한다. 도체는 이 기전력에 의해 와전류(Eddy Current)라는 교류전류가 생긴다. 도체에 생긴 와전류의 크기 및 분포는 주파수, 도체의 전도도와 투자율, 검사체의 크기와 형상, 코일의 형상과 크기, 전류, 도체와의 거리, 균열 등의 결함에 의해 변한다. 따라서, 시험체에 흐르는 와전류의 변화를 검출함으로서 시험체에 존재하는 결함의 유무, 재질 등의 시험이 가능해진다. 그러나 교류는 표피효과가 있어 도체로 흐르는 교류 또는 와전류는 도체의 표면층에 집중하여 흐르며 내부로 들어갈수록 급격히 감쇠한다. 감쇠의 정도는 주파수, 시험체의 전도도, 투자율이 클수록 현저히 커진다.
이러한 와전류가 시험체의 여러 가지 재료 인자나 결함에 의해 변화하는 현상에 기인하여 와전류탐상검사를 수행하게 된다.
도2에 기존 발전소 튜브에 사용하는 와전류탐상 검사장치가 도시되어 있다. 도2에 도시된 와전류탐상 검사장치는 와전류센서(3)가 구비된 환봉형태의 와전류탐상 검사장치(2)를 튜브(1) 내부에 삽입하고 와전류를 발생시켜 튜브(1)의 균열이나 결함을 검출하게 된다(4 : 케이블).
이러한 와전류탐상 검사장치(2)는 일반적으로 비접촉시험이고 시험속도가 빠르며 시험지시가 전기적 출력으로 얻어지므로 자동화하기 쉽고 시험지시로부터 결함크기를 어느 정도 측정할 수 있으며 고온 시험체의 탐상이 가능하다는 장점이 있다.
그런데, 이러한 와전류탐상 검사장치(2)는 튜브(1) 내부에 삽입하여 검사함으로써 작은 직경의 튜브에는 사용하기 어렵고 또한 구부러진 튜브 내부에는 검사장치(2)를 삽입한 다음 전진시키기가 곤란하여 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 이를 이용한 와전류탐상 검사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치는 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되도록 원호 형상의 오목한 내주면을 가지는 본체 케이스(11)와, 상기 본체 케이스(11)의 원호 형상의 오목한 내주면 하부에 구비되어 보일러 헤더(H)에 결합된 스터브 튜브(t)의 하부검사를 위한 제1와전류 탐촉자(21)와, 상기 본체 케이스(11)에서 상기 제1와전류 탐촉자(21)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 스터브 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W) 상부(B) 검사를 위한 제2와전류 탐촉자(22)와, 상기 본체 케이스(11)에서 상기 제2와전류 탐촉자(22)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W) 하부(C) 검사를 위한 제3와전류 탐촉자(23)와, 상기 본체 케이스(11)의 저면(14)에 설치되어 보일러 헤더(H)에서 상기 용접부(W) 주위의 헤더부분(D)의 검사를 위한 제4와전류 탐촉자(24)를 구비하고, 상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)는 검사대상물체(h)의 표면에 수직으로 와전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체 케이스(11)에는 상기 원호 형상의 내주면(12)과 저면(14) 사이를 연결하는 경사면(13)을 가지고, 상기 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W) 상부(B) 검사를 위한 제2와전류 탐촉자(22)와, 상기 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W) 하부(C) 검사를 위한 제3와전류 탐촉자(23)는 상기 본체 케이스(11)의 경사면(13)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자(24)는 본체 케이스(11) 내측에 위치하는 제1코일과, 상기 제1코일보다 검사대상물체에 인접하게 배치되는 제2코일이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제4와전류 탐촉자(24)는 상기 본체 케이스(11) 저면(14)에서 돌출 형성되고 승하강 가능하게 설치되는 탑재부재(25)에 설치되고, 상기 탑재부재(25)는 상기 본체 케이스(11)의 내부에 설치되는 스프링에 의해 탄성지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체 케이스(11)의 상부에는 상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자와 연결되는 케이블이 삽입되는 4개의 연결구가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치는 중앙 몸체부(110)와, 상기 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 좌측 아암부(120)와, 상기 중앙 몸체부(110)의 우측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 우측 아암부(130)와, 상기 좌측 아암부(120)의 좌측단부에 형성되는 회동축(121)에 회동가능하게 결합되고, 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 상기 좌측 아암부(120)의 좌측단부에서 일정 각도 절곡되어 연장형성되며, 상,하로 배치되어 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되는 한 쌍의 가이드바퀴(141)가 구비되는 좌측연장 아암부재(140)와, 상기 우측 아암부(130)의 우측단부에 형성되는 회동축(131)에 회동가능하게 결합되고 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 상기 우측 아암부(130)의 우측단부(134)에서 일정 각도 절곡되어 연장형성되며 상,하로 배치되어 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되는 한 쌍의 가이드바퀴(151)가 구비되는 우측연장 아암부재(150)와, 상기 중앙 몸체부(110)에 결합되어 보일러 헤더 스터브 튜브를 검사하기 위한 와전류 탐촉자 장치(10)를 포함하고, 상기 와전류 탐촉자 장치(10)는 보일러 헤더 스터브 튜브의 외주면에 접촉되도록 원호 형상의 오목한 내주면을 가지는 본체 케이스(11)와, 상기 본체 케이스(11)의 원호 형상의 내주면 하부에 구비되어 보일러 헤더(H)에 결합된 스터브 튜브(t)의 하부검사를 위한 제1와전류 탐촉자(21)와, 상기 본체 케이스(11)에서 상기 제1와전류 탐촉자(21)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W) 상부 검사를 위한 제2와전류 탐촉자(22)와, 상기 본체 케이스(11)에서 상기 제2와전류 탐촉자(22)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W) 하부 검사를 위한 제3와전류 탐촉자(23)와, 상기 본체 케이스(11)의 저면(14)에 설치되어 보일러 헤더(H)의 검사를 위한 제4와전류 탐촉자(24)를 구비하고, 상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자(24)는 검사대상물체의 표면에 수직으로 와전류를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌측 아암부(120)의 좌측단부에는 원호형상의 회동공(122)이 형성되고 상기 회동공(122)에는 회동축(121)을 중심으로 상기 좌측연장 아암부재(140)를 회동시킨 후 좌측연장 아암부재(140)를 고정하기 위한 조임나사(142)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 우측연장 아암부재(150)가 결합되는 상기 회동축(131)에는 상기 연장 아암부재(150)의 상기 가이드바퀴(152)가 스터브 튜브(t)에 밀착되도록 하는 텐션 스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙 몸체부(110)의 하부에는 한 쌍의 다리가 구비되고, 상기 한 쌍의 다리 사이에 상기 와전류 탐촉자 장치(10)가 탈부착가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드바퀴(141, 151)의 외주에는 상기 검사장치가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리지 않도록 고무링이 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검사장치는 별도의 시험편(400)을 포함하고, 상기 시험편(400)은 직사각형의 강판을 위쪽으로 볼록하게 만곡시켜 볼록한 원호형상의 단면을 가지고 좌우로 연장형성되는 기초 강판부(410)와, 상기 기초 강판부(410)의 상면에 돌출되도록 용접결합되는 다수의 강관 파이프(430)로 이루어지고, 상기 기초 강판부(410)에는 각 강관 파이프(430)가 결합되는 부위에 관통공(411)이 형성되고, 상기 관통공(411)의 주위에는 각 강관 파이프(430)의 하단부가 안착되는 단턱부(412)가 형성되며, 상기 강관 파이프(430)의 하단 둘레에는 상기 기초 강판부(410)에 용접에 의해 채워지는 용접부(W)가 형성되어 상기 시험편(400)을 통해 상기 검사장치의 교정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관통공(411)의 내경은 상기 강관 파이프(430)의 내경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시험편(400)의 용접부(W)에는 용접부(W)가 형성되는 부분에 미리 세라믹을 배치하고 용접함으로써 동공(420)을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 작은 직경의 튜브 뿐만 아니라 삽입이 곤란한 보일러 헤더 스터브 튜브에서도 적용할 수 있는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치가 제공된다.
또한, 발전소 보일러 헤더부, 스터브 튜브와 헤더의 용접부 상, 하 부분, 그리고 스터브 튜브 하단부를 동시에 검사할 수 있는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 와전류탐상 검사장치가 제공된다.
도1은 와전류 탐상원리를 도시한 도면이고,
도2는 종래 발전소 튜브에 사용되는 와전류탐상 검사장치를 도시한 도면이며,
도3은 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 사시도이고,
도4는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 정면도이며,
도5는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 저면도이고,
도6은 본 발명에 따른 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 와전류 탐촉자를 설명하기 위한 도면이며,
도7은 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 사용상태도이고,
도8은 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치의 평면도이며,
도9는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치의 정면도로서 양쪽 아암부를 외측으로 회동시켜 도시한 도면이고,
도10은 본 발명에서 시험편의 사시도이며,
도11은 도10에서 기초 강판부에 강관 파이프가 결합되는 단면구조를 도시한 도면으로 빔프로파일 시뮬레이션을 함께 도시한 도면이고,
도12는 도10에서 용접부의 단면상세도이다.
먼저 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도3은 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 정면도이며, 도5는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 저면도이고, 도6은 본 발명에 따른 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 와전류 탐촉자를 설명하기 위한 도면이며, 도7은 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치의 사용상태도이다.
본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치(10)는 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되도록 원호 형상의 오목한 내주면(12)을 가지는 본체 케이스(11)와, 본체 케이스(11)에 결합되어 검사대상물체의 표면에 수직으로 와전류를 발생시키는 다수의 와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)를 구비하고, 와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)는 본체 케이스(11)의 원호 형상의 내주면(12) 하부에 구비되어 보일러 헤더(H)에 결합된 스터브 튜브(t)의 하부(A) 검사를 위한 제1와전류 탐촉자(21)와, 본체 케이스(11)에서 제1와전류 탐촉자(21)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 스터브 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W) 상부(B) 검사를 위한 제2와전류 탐촉자(22)와, 본체 케이스(11)에서 제2와전류 탐촉자(22)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W) 하부(C) 검사를 위한 제3와전류 탐촉자(23)와, 본체 케이스(11)의 저면(14)에 설치되어 보일러 헤더(H)에서 상기 용접부(W) 주위의 헤더부분(D)의 검사를 위한 제4와전류 탐촉자(24)로 구성된다.
상기 본체 케이스(11)는 대략 직육면체 형상으로 보일러 헤더 스터브 튜브(t)에 접촉하는 측면에는 스터브 튜브(t)에 대응되도록 원호 형상의 오목한 내주면(12)을 가지고, 이 오목한 내주면(12)의 우측 하부에 제1와전류 탐촉자(21)가 설치된다. 또한, 원호형상의 오목한 내주면(12)과 저면(14) 사이에는 도4에 도시된 바와 같이 내주면(12)과 저면(14)이 만나는 연결부분에는 케이스 내측으로 경사진 경사면(13)이 형성되고, 이 경사면(13)에 제2와전류 탐촉자(22)와 제3와전류 탐촉자(23)가 설치된다.
그리고, 본체 케이스(11)의 상부에는 제1 내지 제4와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)와 별도의 모니터를 구비한 외부 탐상검사장비를 연결하는 케이블(미도시)이 삽입되는 4개의 연결구(31, 32, 33, 34)가 형성된다.
상기 제1와전류 탐촉자(21)는 보일러 헤더(H)에 결합된 스터브 튜브(t) 하부(A)의 와전류 검사를 위한 것으로, 본체 케이스(11)의 원호 형상의 오목한 내주면(12)에서 우측 하부에 설치된다. 또한, 본 발명에서 와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)는 검사대상물체(h)의 표면에 수직으로 와전류를 발생시켜 검사하는 것으로 이를 위해 도6에 도시된 바와 같이 위에서부터 제1코일(21a)과 제2코일(21b)이 적층 배치되는 구조로 이루어지고 제1코일(21a)에 전원이 인가되면 유도코일인 제2코일(21b)에 더 강한 전류가 생성되며, 이러한 제1코일(21a)과 제2코일(21b)에 의해 1차 자기장이 발생되는데 이에 따라 제2코일(21b)의 하부에 배치되는 검사대상물체(h) 표면에 2차 자기장이 발생하면서 와전류가 발생하게 된다.
본체 케이스(11)에는 제2코일이 검사대상물체(h)에 인접하게 배치되며, 제1코일(21a)이 제2코일(21b)의 상부에 적층되어 본체 케이스(11) 내측에 위치하게 된다.
상기 제2와전류 탐촉자(22)는 본체 케이스(11)에서 제1와전류 탐촉자(21)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 스터브 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W)의 상부(B)를 검사하기 위한 것으로 구체적으로 본체 케이스(11)에서 오목한 내주면(12)과 저면(14)이 만나는 연결부분인 경사면(13) 중앙에 설치된다.
상기 제3와전류 탐촉자(23)는 본체 케이스(11)에서 제2와전류 탐촉자(22)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W)의 하부(C)를 검사하기 위한 것으로 제2와전류 탐촉자(22)와 함께 본체 케이스(11)의 경사면(13) 중앙에 설치되고 제2와전류 탐촉자(22)보다 좌측에 배치된다.
상기 제4와전류 탐촉자(24)는 본체 케이스(11)의 저면(14)에 설치되어 보일러 헤더(H)에서 용접부(W) 주위의 헤더부분(D)의 검사를 위한 것으로, 구체적으로 제4와전류 탐촉자(24)는 본체 케이스(11) 저면(14)에서 돌출 형성되고 승하강 가능하게 설치되는 탑재부재(25)의 내부 하단에 설치되는데 탑재부재(25)는 본체 케이스(11)의 내부에 설치되는 스프링(미도시)에 의해 아래쪽으로 가압되도록 탄성지지되어 본 발명의 장치를 보일러 헤더 스터브 튜브(t)에 설치하였을 때 탑재부재(25)가 보일러 헤더(H) 상면에 밀착되도록 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치(10)의 작동에 대해 도7을 참조하여 설명하면 도7에 도시된 바와 같이 본 장치(10)의 본체 케이스(11)를 보일러 헤더(H)상에 배치함과 동시에 본체 케이스(11)의 원호형상의 오목한 내주면(12)이 스터브 튜브(t)의 둘레에 배치되도록 한다. 이에 의해 본체 케이스(11)의 하부에 설치되는 탑재부재(25)가 내부의 스프링에 의해 보일러 헤더(H)에 밀착되게 된다.
이 상태에서 검사자가 손으로 본 장치(10)를 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 둘레방향으로 한 바퀴 회전시키면서 검사하게 되고, 본 장치(10)가 1회전 하는 동안 제1와전류 탐촉자(21)에 의해 스터브 튜브(t)의 하부(A)를 검사하고, 제2와전류 탐촉자(22)에 의해 스터브 튜브(t)와 보일러 헤더(H)의 용접부(W) 상부(B)를 검사하며, 제3와전류 탐촉자(23)에 의해 용접부(W)의 하부(C)를 검사하고, 제4와전류 탐촉자(24)에 의해 용접부(W) 주위의 헤더부분(D)을 검사하게 되며 각각 검사된 데이터는 케이블에 의해 별도의 와전류탐상 검사장비에 전달된다. 전달된 검사 데이터는 와전류탐상 검사장비의 모니터를 이용해 확인할 수 있고 본 장치(10)의 1회전으로 스터브 튜브(t)의 하부(A), 스터브 튜브(t)와 보일러 헤더(H)의 용접부(W), 헤더부분(D)의 전 둘레에 걸쳐 결함 발생 유무를 신속하고 정확하게 확인할 수 있다.
따라서, 종래에는 튜브(t) 내부에 와전류 검사장치를 삽입하여 검사하였으나, 본 발명에서는 상기와 같이 표면에 와전류를 수직으로 발생시키는 와전류 탐촉자를 설치하고, 또한 4개의 와전류 탐촉자가 각각 튜브의 하부(A), 용접부(W) 상부(B), 용접부(W) 하부(C), 보일러 헤더부분(D)을 동시에 검사함으로써 비접촉 방식으로 한번에 신속하게 검사할 수 있음과 동시에 우수한 품질의 검사 데이터를 취득할 수 있게 된다.
다음으로 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치(100)에 대해 설명한다.
도8은 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치의 평면도이며, 도9는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치의 정면도로서 양쪽 아암부를 외측으로 회동시켜 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치(100)는 전술한 와전류탐상검사 탐촉자 장치(10)를 이용하여 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 와전류탐상검사를 하기 위한 장치로서 중앙 몸체부(110)와, 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 좌측 아암부(120)와, 중앙 몸체부(110)의 우측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 우측 아암부(130)와, 좌측 아암부(120)에 회동가능하게 결합되는 좌측연장 아암부재(140)와, 우측 아암부(130)에 회동가능하게 결합되는 우측연장 아암부재(150)를 포함하고 중앙 몸체부(110)에 본 발명의 와전류 탐촉자 장치(10)가 결합되어 이루어진다.
상기 중앙 몸체부(110)에는 상기 와전류 탐촉자 장치(10)가 탈부착가능하게 결합되는 것으로 일정 간격 이격된 한 쌍의 다리(111)가 구비되고, 한 쌍의 다리(111) 사이에 와전류 탐촉자 장치(10)가 탈부착가능하게 결합되는데, 한 쌍의 다리(111) 양쪽에서 볼트로 와전류 탐촉자 장치(10)가 결합된다. 중앙 몸체부(110)의 내주면은 와전류 탐촉자 장치(10)와 마찬가지로 스터브 튜브(t)에 배치되는 내측면은 원호형상의 오목한 내주면을 가진다.
상기 좌측 아암부(120)는 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연장 형성되는 것으로 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 전방으로 절곡되어 일체로 연장 형성된다.
그리고, 좌측 아암부(120)의 좌측단부에는 세로로 회동축(125)이 결합되고 회동축(125)에 좌측연장 아암부재(140)가 결합된다. 또한, 좌측 아암부(120)의 좌측단부에는 원호형상의 회동공(122)이 형성되고, 회동공(122)에는 회동축(121)을 중심으로 좌측연장 아암부재(140)를 회동시킨 후 좌측연장 아암부재(140)를 고정하기 위한 조임나사(142)가 구비된다.
상기 좌측연장 아암부재(140)는 좌측 아암부(120)의 좌측단부에 형성되는 회동축(121)에 회동가능하게 결합되고, 좌측 아암부(120)의 좌측단부에서 일정 각도 절곡되어 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 연장형성된다. 또한, 좌측연장 아암부재(140)의 끝단에는 상,하로 배치되어 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되는 한 쌍의 가이드바퀴(141)가 구비된다.
한 쌍의 가이드바퀴(141)는 좌측연장 아암부재(140)의 끝단에 회전가능하게 결합되어 본 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)의 둘레를 회전할 때 함께 회전되는 것으로, 가이드바퀴(141)의 외주면이 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하여 함께 회전하면서 검사장치(100)를 스터브 튜브(t)에 지지하고 검사장치(100)의 회전을 보조하게 된다. 또한, 가이드바퀴(141)의 둘레에는 본 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리는 것을 방지하기 위해 고무링(141a)이 결합된다.
상기 우측 아암부(130)는 중앙 몸체부(110)의 우측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연장 형성되는 것으로 중앙 몸체부(110)의 우측에서 전방으로 절곡되어 일체로 연장 형성된다.
또한, 우측 아암부(130)의 우측단부에는 세로로 회동축(131)이 결합되고 회동축(131)에는 텐션 스프링(미도시)이 결합되어 회동축(131)에 회동가능하게 결합되는 우측연장 아암부재(150)를 스터브 튜브(t) 쪽으로 탄성지지하게 된다. 그리고, 우측 아암부(130)의 우측단부의 회동축 상부에는 걸림고리(132)가 형성된다.
상기 우측연장 아암부재(150)는 우측 아암부(130)의 우측단부에 형성되는 회동축(131)에 회동가능하게 결합되고, 우측 아암부(130)의 우측단부에서 일정 각도 절곡되어 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 연장형성된다. 그리고, 우측연장 아암부재(150)에서 우측 아암부(130)와 결합되는 단부에는 걸림고리(132)에 걸림되어 안쪽으로 우측연장 아암부재(150)의 회동을 제한하는 지지돌기(152)가 형성된다.
또한, 우측연장 아암부재(150)의 끝단에는 상,하로 배치되어 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되는 한 쌍의 가이드바퀴(151)가 구비된다. 한 쌍의 가이드바퀴(151)는 본 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)의 둘레를 회전할 때 가이드바퀴(151)가 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하여 함께 회전하면서 검사장치(100)를 튜브(t)에 지지하고 검사장치(100)의 회전을 보조하게 된다. 또한, 가이드바퀴(151)의 둘레에는 본 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리는 것을 방지하기 위해 고무링(151a)이 결합된다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치(100)의 작동방법을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 와전류탐상 검사장치(100)에서 좌측연장 아암부재(140) 및 우측연장 아암부재(150)를 각각 회동축(121, 131)을 중심으로 바깥쪽으로 회동시켜 보일러 헤더 스터브 튜브(t)가 본 와전류탐상 검사장치(100)의 중앙에 오도록 배치한다. 그 다음 좌측연장 아암부재(140)를 다시 회동축(121)을 중심으로 안쪽으로 회동시켜 좌측연장 아암부재(140)의 가이드바퀴(141)가 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하도록 한 후 조임나사(142)를 조여 좌측연장 아암부재(140)를 고정시킨다. 우측연장 아암부재(150)는 회동축(131)에 결합된 텐션 스프링에 의해 우측연장 아암부재(150)의 가이드바퀴(151)가 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하게 된다.
이와 같이 와전류탐상 검사장치(100)가 보일러 헤더 스터브 튜브(t)에 장착이 완료되면 도7에 도시된 와전류탐상 탐촉자 장치(10)와 유사하게 검사자가 손으로 본 검사장치(100)를 보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 둘레방향으로 한 바퀴 회전시키면서 본 와전류탐상 검사장치(100)에 장착된 와전류탐상검사 탐촉자 장치(10)에 의해 스터브 튜브(t)의 하부(A), 보일러 헤더(H)의 용접부(W)의 상, 하부(B, C), 및 보일러 헤더부분(D)을 동시에 검사하게 되며 와전류탐상 검사장치(100)가 보일러 헤더 스터브 튜브(t) 주위를 1회전하면 검사를 종료하게 된다.
이와 같이 본 와전류탐상 검사장치(100)를 통해 보일러 헤더 스터브 튜브(t) 주위를 1회전시킴으로써 스터브 튜브(t)의 하부(A), 스터브 튜브(t)와 보일러 헤더(H)의 용접부(W)의 상,하부(B, C) 및 보일러 헤더부분(D)을 동시에 신속하고 정확하게 검사할 수 있게 된다.
한편, 도10 내지 도12는 본 발명의 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치를 위해 별도로 개발하여 제작된 시험편(400)을 도시한 것이다. 도10은 본 발명에서 시험편의 사시도이고, 도11은 도10에서 기초 강판부에 강관 파이프가 결합되는 단면구조를 도시한 도면으로 빔프로파일 시뮬레이션을 함께 도시한 도면이며, 도12는 도10에서 용접부의 단면상세도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 검사장치를 위한 시험편(400)은 위쪽으로 볼록한 원호형상의 단면을 가지고 좌우로 연장형성되는 기초 강판부(410)와, 이 기초 강판부(410)의 상면에 수직하게 돌출되도록 용접결합되는 다수의 강관 파이프(430)로 이루어지고, 본 실시예에서 강관 파이프(430)는 3행 4열로 일정 간격으로 정렬되어 배치되고 기초 강판부(410)의 표면에 수직하게 결합된다.
상기 기초 강판부(410)는 일정 두께의 직사각형 강판을 그 단면이 위쪽으로 볼록한 원호형상으로 만곡되게 제작한 것으로, 각 강관 파이프(430)가 결합되는 부위에는 관통공(411)이 형성되는데, 이 관통공(411)의 내경은 강관 파이프(430)의 내경과 동일하게 형성되어 도12에 도시된 바와 같이 강관 파이프(430)와 관통공(411)의 내면이 직선으로 일치되게 된다.
또한, 이 관통공(411)의 주위에는 단턱부(412)가 형성된다. 단턱부(412)는 각 강관 파이프(430)의 하단부가 안착되는 것으로 단턱부(412)의 저면(412a)은 평면으로 이루어져 강관 파이프(430)의 하단부가 안착되고, 관통공(411)으로부터 단턱부(412)의 외주(412b)까지 한쪽 폭은 강관 파이프(430)의 두께와 유사하게 형성된다. 그리고, 단턱부(412)의 외주(412b) 상단에서 기초 강판부(410)의 상면까지 깊이는 대략 8mm로서, 단턱부(412)의 외주(412b) 상단에서 기초 강판부(410)의 상면 사이에는 오목한 곡면(413)으로 연결된다.
따라서, 이 오목한 곡면(413)과 강관 파이프(430)의 둘레 사이에 용접에 의해 채워지는 용접부(W)가 형성된다.
또한, 시험편(400)의 용접부(W)에는 인위적으로 결함을 생성시키기 위해 동공(420) 또는 균열을 발생시키는데, 동공(420)의 경우 용접부(W)가 형성되는 부분에 미리 세라믹을 배치하고 용접함으로써 용접시 세라믹이 녹아 동공(420)을 형성시킨다. 균열(미도시)의 경우 용접 완료 후 냉각수로 급냉시켜 균열을 발생시킨다. 이러한 동공(420) 또는 균열은 다수의 강관 파이프(430) 하단의 용접부에서 서로 다른 위치에 배치되도록 한다.
이와 같이 시험편(400)을 제조한 후 시험편(400)에 부착된 강관 파이프(430)의 하부 둘레에 본 검사장치를 이용하여 테스트하면서 검사장치의 교정을 수행한다. 따라서, 본 발명에서는 실제 시료에서 발생 될 수 있는 결함을 실제 검사전에 상기와 같이 제조된 시험편을 통해 종류별로 파악하여 비슷한 류의 결함이 나타났을 때의 데이터를 확인하여 검사를 실시함으로써 정확한 검사가 이루어질 수 있고, 따라서 검사 결과의 신뢰성이 향상된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 수 있을 것이다.
11 : 본체 케이스 12 : 내주면
13 : 경사면 21 : 제1와전류 탐촉자
22 : 제2와전류 탐촉자 23 : 제3와전류 탐촉자
24 : 제4와전류 탐촉자 25 : 탑재부재
31, 32, 33, 34 : 연결구 100 :　와전류탐상 검사장치
110 : 중앙 몸체부 111 : 다리
120 : 좌측 아암부 121 : 회동축
130 : 우측 아암부 131 : 회동축
140 : 좌측연장 아암부재 141 : 가이드바퀴
150 : 우측연장 아암부재 151 : 가이드바퀴
400 : 시험편

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 중앙 몸체부(110)와,
    상기 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 좌측 아암부(120)와,
    상기 중앙 몸체부(110)의 우측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 우측 아암부(130)와,
    상기 좌측 아암부(120)의 좌측단부에 형성되는 회동축(121)에 회동가능하게 결합되고, 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 상기 좌측 아암부(120)의 좌측단부에서 일정 각도 절곡되어 연장형성되며, 상,하로 배치되어 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되는 한 쌍의 가이드바퀴(141)가 구비되는 좌측연장 아암부재(140)와,
    상기 우측 아암부(130)의 우측단부에 형성되는 회동축(131)에 회동가능하게 결합되고 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 상기 우측 아암부(130)의 우측단부(134)에서 일정 각도 절곡되어 연장형성되며 상,하로 배치되어 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되는 한 쌍의 가이드바퀴(151)가 구비되는 우측연장 아암부재(150)와,
    상기 중앙 몸체부(110)에 결합되어 보일러 헤더 스터브 튜브(t)를 검사하기 위한 와전류 탐촉자 장치(10)를 포함하는 와전류탐상 검사장치이고,
    상기 와전류 탐촉자 장치(10)는
    보일러 헤더 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되도록 원호 형상의 오목한 내주면을 가지는 본체 케이스(11)와,
    상기 본체 케이스(11)의 원호 형상의 내주면 하부에 구비되어 보일러 헤더(H)에 결합된 스터브 튜브(t)의 하부(A) 검사를 위한 제1와전류 탐촉자(21)와,
    상기 본체 케이스(11)에서 상기 제1와전류 탐촉자(21)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 스터브 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W)의 상부(B) 검사를 위한 제2와전류 탐촉자(22)와,
    상기 본체 케이스(11)에서 상기 제2와전류 탐촉자(22)의 아래쪽에 설치되어 보일러 헤더(H)와 스터브 튜브(t)의 용접부(W)에서 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W)의 하부(C) 검사를 위한 제3와전류 탐촉자(23)와,
    상기 본체 케이스(11)의 저면(14)에 설치되어 보일러 헤더(H)에서 상기 용접부(W) 주위의 헤더부분(D)의 검사를 위한 제4와전류 탐촉자(24)를 구비하고,
    상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)는 검사대상물체의 표면에 수직으로 와전류를 발생시키며,
    상기 검사장치는 별도의 시험편(400)을 포함하고,
    상기 시험편(400)은 직사각형의 강판을 위쪽으로 볼록하게 만곡시켜 볼록한 원호형상의 단면을 가지고 좌우로 연장형성되는 기초 강판부(410)와,
    상기 기초 강판부(410)의 상면에 돌출되도록 용접결합되는 다수의 강관 파이프(430)로 이루어지고,
    상기 기초 강판부(410)에는 각 강관 파이프(430)가 결합되는 부위에 관통공(411)이 형성되고,
    상기 관통공(411)의 주위에는 각 강관 파이프(430)의 하단부가 안착되는 단턱부(412)가 형성되며,
    상기 강관 파이프(430)의 하단 둘레에는 상기 기초 강판부(410)에 용접에 의해 채워지는 용접부(W)가 형성되어 상기 시험편(400)을 통해 상기 검사장치의 교정을 수행하고,
    상기 시험편(400)의 용접부(W)에는 용접부(W)가 형성되는 부분에 미리 세라믹을 배치하고 용접함으로써 세라믹을 녹여 동공(420)을 형성시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 본체 케이스(11)에는 상기 원호 형상의 내주면(12)과 저면(14) 사이를 연결하는 경사면(13)을 가지고,
    상기 스터브 튜브(t) 쪽에 인접한 용접부(W)의 상부(B) 검사를 위한 제2와전류 탐촉자(22)와, 상기 보일러 헤더(H) 쪽에 인접한 용접부(W)의 하부(C) 검사를 위한 제3와전류 탐촉자(23)는 상기 본체 케이스(11)의 경사면(13)에 설치되며,
    상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)는 본체 케이스(11) 내측에 위치하는 제1코일과, 상기 제1코일보다 검사대상물체에 인접하게 배치되는 제2코일이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4와전류 탐촉자(24)는 상기 본체 케이스(11) 저면(14)에서 돌출 형성되고 승하강 가능하게 설치되는 탑재부재(25)에 설치되고, 상기 탑재부재(25)는 상기 본체 케이스(11)의 내부에 설치되는 스프링에 의해 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 본체 케이스(11)의 상부에는 상기 제1 내지 제4와전류 탐촉자(21, 22, 23, 24)와 연결되는 케이블이 삽입되는 4개의 연결구가 구비되는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 좌측 아암부(120)의 좌측단부에는 원호형상의 회동공(122)이 형성되고 상기 회동공(122)에는 회동축(121)을 중심으로 상기 좌측연장 아암부재(140)를 회동시킨 후 좌측연장 아암부재(140)를 고정하기 위한 조임나사(142)가 구비되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 우측연장 아암부재(150)가 결합되는 상기 회동축(131)에는 상기 우측연장 아암부재(150)의 상기 가이드바퀴(151)가 스터브 튜브(t)에 밀착되도록 하는 텐션 스프링이 구비되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 중앙 몸체부(110)의 하부에는 한 쌍의 다리(111)가 구비되고, 상기 한 쌍의 다리(111) 사이에 상기 와전류 탐촉자 장치(10)가 탈부착가능하게 결합되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 가이드바퀴(141, 151)의 외주에는 상기 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리지 않도록 고무링이 결합되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 관통공(411)의 내경은 상기 강관 파이프(430)의 내경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상 검사장치.
KR1020180051789A 2018-05-04 2018-05-04 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 와전류탐상검사 탐촉자 장치 및 이를 이용한 와전류탐상 검사장치 KR101912712B1 (ko)

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