KR101915721B1 - 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치 - Google Patents

발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치는 중앙 몸체부와, 상기 중앙 몸체부의 좌측에서 스터브 튜브를 감싸도록 연결되는 좌측 아암부와, 상기 중앙 몸체부의 우측에서 상기 스터브 튜브를 감싸도록 연결되는 우측 아암부와, 상기 우측 아암부에 연결되고 초음파검사를 수행하는 탐촉자를 구비하는 탐촉 아암부재를 포함하여 이루어져서 상기 탐촉자에 의해 상기 스터브 튜브의 초음파검사를 수행하는 초음파 검사장치이고, 상기 중앙 몸체부에는 구동모터가 탑재되고, 상기 검사장치에는 상기 스터브 튜브의 외주면에 접촉되고 상기 구동모터에 의해 회전되는 하나 이상의 구동바퀴가 설치되어 상기 구동모터에 의해 상기 구동바퀴가 스터브 튜브의 외주면에 접촉된 상태로 회전함으로써 상기 검사장치가 스터브 튜브의 주위를 자동으로 회전하면서 검사를 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치{Phased array ultrasonic testing device for boiler header stub tubes in a power plant}
본 발명은 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브에 사용되는 위상배열 초음파 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 등로 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 초음파검사는 안전성 및 편의성으로 인해 가장 널리 이용하고 있는 바파괴 검사의 하나로서 도1에 발전소 튜브에 사용하는 초음파 검사장치가 도시되어 있다.
도1에 도시된 초음파 검사장치는 내경이 라운드지게 형성되고 내부에 상부공간(11)을 형성하고 양쪽으로 몸체 연결부를 형성하는 상부 몸체(10)와; 상기 상부 몸체(10)와 간격이 조절되며 내경이 라운드지게 형성되고 내부에 하부공간을 형성하며 양쪽으로 몸체 연결부를 형성하는 하부 몸체(20)와; 상기 하부 몸체(20)의 몸체 연결부와 엔코더 힌지 볼트(31a)로 연결되는 연결 돌출부를 형성하고 양쪽 선단에 구름 베어링(62)을 설치하는 연결몸체(60)와; 상기 상부공간(11)에 위치하며 양쪽으로 연결된 가이드 핀이 핀 관통홀을 관통하여 상, 하부 몸체(10,20)의 간격을 조절하는 핀 연결대(70)로 이루어지고, 상기 상, 하부 몸체(10, 20)의 한 부분에 몸체 연결부와 탐촉 힌지볼트(31)에 결합되어 연결되는 탐촉 몸체(30, 40)와; 상기 상부 몸체(10)의 몸체 연결부와 엔코더 힌지볼트(31a)로 연결되는 엔코더 연결부를 형성하고 엔코더 연결대가 돌출되어 엔코더 설치공간에 엔코더를 연결하는 엔코더 몸체(50)와; 상기 탐촉 몸체(30,40) 양쪽으로 웨지 암(37)이 연결되어 웨지(80)와 탐촉자를 연결하는 탐촉 회전체(36)로 이루어진다.
이 초음파검사장치는 용접부로 상,하측 튜브를 상호 연결하고 있고, 상기 용접부를 기준으로 상측과 하측에 상, 하부 몸체(10, 20)를 감싸도록 설치하여 튜브 원둘레를 따라 수동으로 회전 이동하면서 용접부의 균열이나 결함(기공, 용입부족, 융합불량 등)을 위상배열 초음파 검사에 의해 검사할 수 있도록 하는 것이다.
그런데, 발전소 보일러 헤더의 스터브 튜브의 경우 1열이 아닌 다열로 배열되고 이러한 초음파검사장치의 경우 바깥쪽 튜브에서는 쉽게 검사가 가능하나, 안쪽 튜브에서는 검사자가 직접 검사작업을 수행하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 검사자가 검사장치를 수동으로 회전시킴에 따라 회전속도가 일정하지 못하고 이에 따라 초음파검사가 정밀하게 수행되지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치는 중앙 몸체부와, 상기 중앙 몸체부의 우측에서 스터브 튜브를 감싸도록 연결되는 우측 아암부와, 상기 중앙 몸체부의 좌측에서 상기 스터브 튜브를 감싸도록 연결되는 좌측 아암부와, 상기 우측 아암부에 연결되고 초음파검사를 수행하는 탐촉자를 구비하는 탐촉 아암부재를 포함하여 이루어져서 상기 탐촉자에 의해 상기 스터브 튜브의 초음파검사를 수행하는 초음파 검사장치이고, 상기 중앙 몸체부에는 구동모터가 탑재되고, 상기 검사장치에는 상기 스터브 튜브의 외주면에 접촉되고 상기 구동모터에 의해 회전되는 하나 이상의 구동바퀴가 설치되어 상기 구동모터에 의해 상기 구동바퀴가 스터브 튜브의 외주면에 접촉된 상태로 회전함으로써 상기 검사장치가 스터브 튜브의 주위를 자동으로 회전하면서 검사를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙 몸체부에는 상기 구동모터의 상부에 형성되는 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 함께 회전하는 제1회전부재가 구비되고, 상기 좌측 아암부에는 세로방향으로 배치되는 제1회전축이 구비되며, 상기 제1회전축의 상,하부에는 제1회전축의 회전에 따라 함께 회전하는 구동바퀴가 구비되고, 상기 제1회전축의 상단에는 상기 제1회전부재와 고무벨트로 연결되는 제1종동부재가 결합되어, 상기 제1회전부재의 회전에 따라 상기 좌측 아암부의 구동바퀴가 회전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1회전부재와 상기 제1종동부재의 외주면에는 각각 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈에 상기 고무벨트가 안착되어 감기는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙 몸체부에는 상기 구동모터의 상부에 형성되는 구동축에 결합되어 상기 구동축의 회전에 의해 함께 회전하는 제2회전부재가 구비되고, 상기 우측 아암부에는 세로방향으로 배치되는 제2회전축이 구비되고, 상기 제2회전축의 상,하부에는 제2회전축의 회전에 따라 함께 회전하는 구동바퀴가 구비되며, 상기 제2회전축의 상단에는 상기 제2회전부재와 고무벨트로 연결되는 제2종동부재가 결합되어, 상기 제2회전부재의 회전에 따라 상기 우측 아암부의 구동바퀴가 회전되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2회전부재와 상기 제2종동부재의 외주면에는 각각 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈에 상기 고무벨트가 안착되어 감기는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검사장치에는 상기 검사장치가 스터브 튜브의 주위를 회전할 때 상기 검사장치를 상기 스터브 튜브에 지지하고 검사장치의 회전을 보조하는 다수의 가이드바퀴가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌측 아암부에는 상기 좌측 아암부의 좌측단부에 형성되는 회동축에 회동가능하게 결합되고 스터브 튜브의 외측을 감싸도록 상기 좌측 아암부의 좌측단부에서 일정 각도 절곡되어 연장형성되며 다수의 가이드바퀴가 구비되는 연장 아암부재가 연결되고, 상기 연장 아암부재는 상기 회동축에 결합되는 텐션 스프링에 의해 상기 연장 아암부재의 상기 가이드바퀴가 스터브 튜브에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탐촉 아암부재는 상기 우측 아암부의 우측단부에 형성되는 회동축에 회동가능하게 결합되고 상기 우측 아암부의 우측단부에서 스터브 튜브의 외측을 감싸도록 절곡되어 연장형성되며, 상기 회동축에 결합되는 텐션 스프링에 의해 상기 탐촉 아암부재의 탐촉자가 스터브 튜브에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동바퀴의 외주에는 상기 검사장치가 스터브 튜브에서 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 검사자가 접근할 수 없어 판독이 불가능한 보일러 헤더 스터브 튜브 안쪽 열에 대해서도 검사를 수행할 수 있고, 발전소의 보일러 설비의 스터브 튜브 용접부 전체에 대해 신속하고 정밀하게 검사를 수행할 수 있는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치가 제공된다.
도1은 종래 발전소 튜브에 사용되는 초음파 검사장치를 도시한 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치의 평면도이며,
도3은 도2에 도시된 본 발명의 검사장치에서 양쪽 아암부를 펼쳐서 측면에서 바라본 도면이고,
도4는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치의 사시도이며,
도5는 본 발명에서 시험편의 사시도이고,
도6은 도5에서 기초 강판부에 강관 파이프가 결합되는 단면구조를 도시한 도면으로 빔프로파일 시뮬레이션을 함께 도시한 도면이며,
도7은 도5에서 용접부의 단면상세도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치의 평면도이고, 도3은 도2에 도시된 본 발명의 검사장치에서 양쪽 아암부를 펼쳐서 측면에서 바라본 도면이며(도3은 측면전개도로서 우측에 위치한 것이 좌측 아암부(130)임), 도4는 본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치의 사시도이다.
본 발명에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치(100)는 구동모터(111)가 장착되는 중앙 몸체부(110)와, 중앙 몸체부(110)의 좌측에 연결되는 좌측 아암부(130)와, 중앙 몸체부(110)의 우측에 연결되는 우측 아암부(120)와, 우측 아암부(120)에 연결되는 탐촉 아암부재(140)와, 좌측 아암부(130)에 연결되는 연장 아암부재(150)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 중앙 몸체부(110)의 내부에는 세로로 구동모터(111)가 탑재되고, 구동모터(111)의 상부에 형성되는 구동축(112)에는 제1회전부재(113)와 제2회전부재(114)가 순차로 적층 결합되어 구동모터(111)의 구동축(112) 회전에 의해 제1,2회전부재(113, 114)가 회전되게 된다. 구동모터(111)의 작동은 구동모터(111)와 연결된 리모트 콘트롤러(미도시)를 통해 정,역회전으로 작동시킨다.
원형의 제1회전부재(113)의 외주면에는 둘레방향을 따라 단면이 반원형상의 오목홈(113a)이 형성되고 이 오목홈(113a)에는 제1회전부재(113)의 회전력을 제1종동부재(133)로 전달하는 고무벨트(115)가 안착되어 감겨지게 된다.
마찬가지로 원형의 제2회전부재(114)의 외주면에는 둘레방향을 따라 단면이 반원형상의 오목홈(114a)이 형성되고 이 오목홈(114a)에는 제2회전부재(114)의 회전력을 제2종동부재(123)로 전달하는 고무벨트(116)가 안착되어 감겨지게 된다.
상기 좌측 아암부(130)는 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연장 형성되는 것으로 상하 세로방향으로 배치되는 제1회전축(131)이 좌측 아암부(130)에 회전가능하게 결합된다.
또한 제1회전축(131)의 상, 하부는 각각 좌측 아암부(130)에서 돌출되도록 형성되고, 좌측 아암부(130)에서 돌출 형성되는 제1회전축(131)의 상,하부에는 구동바퀴(132)가 각각 결합된다.
제1회전축(131)의 상,하부에 결합되는 구동바퀴(132)는 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하도록 배치되어 제1회전축(131)의 회전에 따라 회전되는 것으로, 구동바퀴(132)가 스터브 튜브(t)의 외주면에서 회전하여 검사장치를 스터브 튜브(t)의 둘레방향으로 회전시키게 된다.
또한, 구동바퀴(132)의 외주면에는 검사도중 본 검사장치가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리는 것을 방지하기 위해 고무링(132a)이 결합된다.
구동바퀴(132)가 결합되는 제1회전축(131)의 상단에는 제1종동부재(133)가 결합되고 제1종동부재(133)는 고무벨트(115)로 제1회전부재(113)와 연결되어 제1회전부재(113)의 회전력이 제1종동부재(133)로 연결된다. 제1종동부재(133)의 외주면에는 둘레방향으로 단면이 반원형상의 오목홈(133a)이 형성되고 이 오목홈(133a)에 고무벨트(115)가 안착되어 감기게 되어 고무벨트(115)가 이탈되지 않고 안정적으로 회전되게 된다.
그리고, 좌측 아암부(130)의 좌측단부는 도시된 바와 같이 좌측 아암부(130)에서 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 절곡되고, 좌측단부의 상,하측에 가이드바퀴(134a)가 각각 결합된다.
가이드바퀴(134a)는 좌측 아암부(130)의 좌측단부에 회전가능하게 결합되어 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)의 둘레를 회전할 때 함께 회전되는 것으로, 가이드바퀴(134a)의 외주면이 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하여 함께 회전하면서 검사장치를 튜브에 지지하고 검사장치의 회전을 보조하게 된다. 가이드바퀴(134a)의 둘레에는 마찬가지로 고무링이 결합된다.
또한, 좌측 아암부(130)의 좌측단부에는 세로로 회동축(135)이 결합되고 회동축(135)에는 텐션 스프링(미도시)이 결합되어 회동축(135)에 회동가능하게 결합되는 연장 아암부재(150)를 스터브 튜브(t) 쪽으로 탄성지지하게 된다. 그리고, 좌측 아암부(130)의 좌측단부에는 연장 아암부재(150)의 걸림고리(151)가 걸림되어 안쪽으로 연장 아암부재(150)의 회동을 제한하는 지지돌기(137)가 형성된다.
상기 연장 아암부재(150)는 좌측 아암부(130)의 좌측단부에 형성되는 회동축(135)에 회동가능하게 결합되고, 좌측 아암부(130)의 좌측단부에서 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 일정 각도 절곡되어 연장형성되며 회동축(135) 상부에는 걸림고리(151)가 결합된다. 따라서, 검사시에는 외력을 가하여 연장 아암부재(150)를 회동축(135) 중심으로 스터브 튜브(t) 바깥쪽으로 회동시켜 스터브 튜브(t)에 검사장치(100)를 결합시키고, 검사장치(100)의 중앙에 스터브 튜브(t)가 배치된 다음 외력을 제거하면 텐션 스프링에 의해 연장 아암부재(150)가 스터브 튜브(t) 쪽으로 회동하여 연장 아암부재(150)의 가이드바퀴(152)가 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하게 된다.
그리고, 연장 아암부재(150)에는 2쌍의 가이드바퀴(152)가 회전가능하게 결합되는데 연장 아암부재(150)의 상,하측에 각각 결합되는 각 쌍의 가이드바퀴(152)는 연장 아암부재(150)의 상,하측에 각각 결합되어 검사장치가 스터브 튜브(t) 주위를 회전할 때 가이드바퀴(152)의 외주면이 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하여 함께 회전하면서 검사장치(100)를 스터브 튜브(t)에 지지하고 검사장치(100)의 회전을 보조하게 된다.
상기 우측 아암부(120)는 중앙 몸체부(110)의 우측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연장 형성되는 것으로 세로방향(스터브 튜브(t)의 길이방향)으로 배치되는 제2회전축(121)이 우측 아암부(120)에 회전가능하게 결합된다.
또한 제2회전축(121)의 상, 하부는 각각 우측 아암부(120)에서 돌출되도록 형성되고, 우측 아암부(120)에서 돌출 형성되는 제2회전축(121)의 상,하부에는 구동바퀴(122)가 각각 결합된다.
제2회전축(121)의 상,하부에 결합되는 구동바퀴(122)는 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하도록 배치되어 제2회전축(121)의 회전에 따라 회전되는 것으로, 구동바퀴(122)가 스터브 튜브(t)의 외주면에서 회전하여 검사장치(100)를 스터브 튜브(t)의 둘레방향으로 회전시키게 된다.
또한, 구동바퀴(122)의 외주면에는 검사도중 본 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리는 것을 방지하기 위해 고무링(122a)이 결합된다.
구동바퀴(122)가 결합되는 제2회전축(121)의 상단에는 제2종동부재(123)가 결합되고 제2종동부재(123)는 고무벨트(116)로 제2회전부재(114)와 연결되어 제2회전부재(114)의 회전력이 제2종동부재(123)로 연결된다. 제2종동부재(123)의 외주면에는 둘레방향으로 단면이 반원형상의 오목홈(123a)이 형성되고 이 오목홈(123a)에 고무벨트(116)가 안착되어 감기게 됨으로써 고무벨트(116)가 이탈되지 않게 된다.
그리고, 우측 아암부(120)의 우측단부(124)는 도시된 바와 같이 우측 아암부(120)에서 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 스터브 튜브(t) 방향으로 절곡된다.
또한, 우측 아암부(120)의 우측단부(124)에는 세로로 회동축(125)이 결합되고 회동축(125)에는 텐션 스프링(미도시)이 결합되어 회동축(125)에 결합되는 탐촉 아암부재(140)를 스터브 튜브(t) 쪽으로 탄성지지하게 된다. 그리고, 우측 아암부(120)의 우측단부(124)에는 탐촉 아암부재(140)의 걸림고리(141)가 걸림되어 탐촉 아암부재(140)의 스터브 튜브(t) 쪽으로 회동을 제한하는 지지돌기(127)가 형성된다.
상기 탐촉 아암부재(140)는 탐촉자(142)에 의해 스터브 튜브(t)의 초음파 검사를 수행하기 위한 것으로 우측 아암부(120)의 우측단부(124)에 형성되는 회동축(125)에 회동가능하게 결합되고, 우측 아암부(120)의 우측단부(124)에서 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 일정 각도 절곡되어 연장형성되며 회동축(125) 상부에는 걸림고리(141)가 결합된다.
따라서, 검사시에는 외력을 가하여 탐촉 아암부재(140)를 회동축(135) 중심으로 스터브 튜브(t) 바깥쪽으로 회동시켜 스터브 튜브(t)에 검사장치(100)를 결합시키고, 검사장치(100)의 중앙에 스터브 튜브(t)가 배치된 다음 외력을 제거하면 텐션 스프링에 의해 탐촉 아암부재(140)가 스터브 튜브(t) 쪽으로 회동하여 탐촉자(142)가 스터브 튜브(t)의 외주면에 접하게 된다.
그리고, 탐촉 아암부재(140)는 일정 간격 이격되는 한 쌍의 웨지 다리(143)가 구비되고, 한 쌍의 웨지 다리(143) 사이에 탐촉자에서 나오는 초음파가 원하는 위치로 발산될 수 있도록 굴절을 주고 튜브의 표면에 밀착될 수 있도록 하는 웨지 및 탐촉자(142)가 설치되어 초음파를 송수신하는 탐촉자(142)에 의해 초음파 검사를 수행하게 된다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치(100)의 작동방법을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 검사장치(100)에서 우측 아암부(120)에 연결된 탐촉 아암부재(140)를 외력을 가하여 회동축(125)을 중심으로 외측으로 회동시키고, 이와 함께 좌측 아암부(130)에 연결된 연장 아암부재(150) 또한 회동축(135)을 중심으로 외측으로 회동시킨 상태에서 스터브 튜브(t)가 본 검사장치(100)의 중앙에 오도록 배치한 다음 외력을 제거하여 탐촉 아암부재(140) 및 연장 아암부재(150)가 텐션 스프링에 의해 스터브 튜브(t)의 외주면을 감싸도록 하여 검사장치(100)를 스터브 튜브(t)에 장착시킨다.
이와 같이 본 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)에 장착이 완료되면 우측 아암부(120)의 구동바퀴(122)와, 좌측 아암부(130)의 구동바퀴(132) 및 가이드바퀴(134a), 그리고 연장 아암부재(150)의 가이드바퀴(152)는 모두 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉된 상태가 된다. 이 상태에서 탐촉 아암부재(140)의 탐촉자(142)에 의한 초음파검사를 개시하고, 이와 함께 중앙 몸체부(110)에 탑재된 구동모터(111)와 연결된 리모트 콘트롤러(미도시)를 동작하여 구동모터(111)를 작동시킨다. 그러면 구동모터(111)의 구동축(112)의 회전에 의해 제1,2회전부재(113,114)가 회전하게 되고 제1,2회전부재(113,114)와 고무벨트(115, 116)로 각각 연결된 제1,2종동부재(123, 133)가 회전하게 된다.
제1종동부재(133)의 회전은 제1종동부재(133)의 중심에 결합된 제1회전축(131)을 회전시키게 되고, 이에 따라 제1회전축(131)에 결합된 구동바퀴(132)를 회전시키게 된다. 마찬가지로 제2종동부재(123)의 회전은 제2종동부재(123)의 중심에 결합된 제2회전축(121)을 회전시키게 되고, 이에 따라 제2회전축(121)에 결합된 구동바퀴(122)를 회전시키게 된다.
이와 같이 우측 아암부(120)의 구동바퀴(122) 및 좌측 아암부(130)의 구동바퀴(132)가 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉된 상태로 회전하여 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)의 둘레를 따라 회전하게 되고, 검사장치(100)가 스터브 튜브(t)의 둘레를 따라 회전하면서 탐촉자(142)에 의한 초음파검사가 수행된다.
탐촉자(142)에 의한 초음파검사는 탐촉자(142)와 연결된 별도의 모니터(미도시)에서 초음파검사화면이 표출되고, 검사장치(100)가 스터브 튜브(t) 주위를 1회전하면 검사를 종료하게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써 종래 검사자가 접근할 수 없어 판독이 불가능한 보일러 헤더 스터브 튜브 안쪽 열에 대해서도 검사를 수행할 수 있고, 발전소의 보일러 설비의 스터브 튜브 용접부 전체에 대해 신속하고 정밀하게 검사를 수행할 수 있다.
또한, 종래에는 검사자가 검사장치를 수동으로 회전시켜 회전속도가 일정하지 못하게 되었으나, 본 발명에서는 검사장치(100)가 구동모터(111)에 의해 자동으로 스터브 튜브(t) 주위를 회전하면서 일정한 속도로 회전하게 되어 신속하면서도 정밀한 검사를 수행할 수 있게 된다.
한편, 도5 내지 도7은 본 발명의 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치를 위해 별도로 개발하여 제작된 시험편(400)을 도시한 것이다. 도5는 본 발명에서 시험편의 사시도이고, 도6은 도5에서 기초 강판부에 강관 파이프가 결합되는 단면구조를 도시한 도면으로 빔프로파일 시뮬레이션을 함께 도시한 도면이며, 도7은 도5에서 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 도7에 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.
110 : 중앙 몸체부 111 : 구동모터
112 : 구동축 113 : 제1회전부재
114 : 제2회전부재 115,116 : 고무벨트
120 : 우측 아암부 130 : 좌측 아암부
140 : 탐촉 아암부재 150 : 연장 아암부재
400 : 시험편

Claims (12)

  1. 중앙 몸체부(110)와,
    상기 중앙 몸체부(110)의 좌측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 좌측 아암부(130)와,
    상기 중앙 몸체부(110)의 우측에서 스터브 튜브(t)를 감싸도록 연결되는 우측 아암부(120)와,
    상기 우측 아암부(120)에 연결되고 초음파검사를 수행하는 탐촉자(142)를 구비하는 탐촉 아암부재(140)를 포함하여 이루어져서 상기 탐촉자(142)에 의해 상기 스터브 튜브(t)의 초음파검사를 수행하는 초음파 검사장치이고,
    상기 중앙 몸체부(110)에는 구동모터(111)가 탑재되고, 상기 검사장치에는 상기 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉되고 상기 구동모터(111)에 의해 회전되는 하나 이상의 구동바퀴(122, 132)가 설치되어 상기 구동모터(111)에 의해 상기 구동바퀴(122, 132)가 스터브 튜브(t)의 외주면에 접촉된 상태로 회전함으로써 상기 검사장치가 스터브 튜브(t)의 주위를 자동으로 회전하면서 검사를 수행하고,
    상기 중앙 몸체부(110)에는 상기 구동모터(111)의 상부에 형성되는 구동축(112)에 결합되어 상기 구동축(112)의 회전에 의해 함께 회전하는 제1회전부재(113)가 구비되고,
    상기 좌측 아암부(130)에는 세로방향으로 배치되는 제1회전축(131)이 구비되고,
    상기 제1회전축(131)의 상,하부에는 제1회전축(131)의 회전에 따라 함께 회전하는 구동바퀴(132)가 구비되며,
    상기 제1회전축(131)의 상단에는 상기 제1회전부재(113)와 고무벨트(115)로 연결되는 제1종동부재(133)가 결합되어, 상기 제1회전부재(113)의 회전에 따라 상기 좌측 아암부(130)의 구동바퀴(132)가 회전되는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전부재(113)와 상기 제1종동부재(133)의 외주면에는 각각 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈에 상기 고무벨트(115)가 안착되어 감기는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 몸체부(110)에는 상기 구동모터(111)의 상부에 형성되는 구동축(112)에 결합되어 상기 구동축(112)의 회전에 의해 함께 회전하는 제2회전부재(114)가 구비되고,
    상기 우측 아암부(120)에는 세로방향으로 배치되는 제2회전축(121)이 구비되며,
    상기 제2회전축(121)의 상,하부에는 제2회전축(121)의 회전에 따라 함께 회전하는 구동바퀴(122)가 구비되고,
    상기 제2회전축(121)의 상단에는 상기 제2회전부재(114)와 고무벨트(116)로 연결되는 제2종동부재(123)가 결합되어, 상기 제2회전부재(114)의 회전에 따라 상기 우측 아암부(120)의 구동바퀴(122)가 회전되는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2회전부재(114)와 상기 제2종동부재(123)의 외주면에는 각각 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈에 상기 고무벨트(116)가 안착되어 감기는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검사장치에는 상기 검사장치가 스터브 튜브(t)의 주위를 회전할 때 상기 검사장치를 상기 스터브 튜브(t)에 지지하고 검사장치의 회전을 보조하는 다수의 가이드바퀴(134a, 152)가 구비되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 아암부(130)에는 상기 좌측 아암부(130)의 좌측단부에 형성되는 회동축(135)에 회동가능하게 결합되고 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 상기 좌측 아암부(130)의 좌측단부에서 일정 각도 절곡되어 연장형성되며 다수의 가이드바퀴(152)가 구비되는 연장 아암부재(150)가 연결되고, 상기 연장 아암부재(150)는 상기 회동축(135)에 결합되는 텐션 스프링에 의해 상기 연장 아암부재(150)의 상기 가이드바퀴(152)가 스터브 튜브(t)에 밀착되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탐촉 아암부재(140)는 상기 우측 아암부(120)의 우측단부(124)에 형성되는 회동축(125)에 회동가능하게 결합되고 상기 우측 아암부(120)의 우측단부(124)에서 스터브 튜브(t)의 외측을 감싸도록 절곡되어 연장형성되며, 상기 회동축(125)에 결합되는 텐션 스프링에 의해 상기 탐촉 아암부재(140)의 탐촉자(142)가 스터브 튜브(t)에 밀착되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동바퀴(122, 132)의 외주에는 상기 검사장치가 스터브 튜브(t)에서 흘러내리지 않도록 고무링(122a, 132a)이 결합되는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  10. 제1항에 있어서,
    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 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 관통공(411)의 내경은 상기 강관 파이프(430)의 내경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 시험편(400)의 용접부(W)에는 용접부(W)가 형성되는 부분에 미리 세라믹을 배치하고 용접함으로써 동공(420)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 발전소 보일러 헤더 스터브 튜브용 위상배열 초음파 검사장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101637479B1 (ko) 2016-03-16 2016-07-21 주식회사 아거스 압력용기 카테고리 디 조인트 용접부 인사이드 전용 위상배열 초음파 검사장치와 그 방법

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