KR102011778B1

KR102011778B1 - 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치

Info

Publication number: KR102011778B1
Application number: KR1020180167581A
Authority: KR
Inventors: 김윤길
Original assignee: 케이티이 주식회사
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-08-19

Abstract

본 발명은 검사 대상체의 곡면에 대응되도록 밀착 이동되어 탐촉자에서 조사되는 초음파를 일정 경사각으로 입사시킬 수 있는 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치으로, 상부에 일정 각도의 경사각을 가지도록 형성되는 경사면과, 상기 경사면에 형성되며 탐촉자가 결합되는 고정구를 포함하는 탐촉자 웨지와, 상기 탐촉자 웨지의 외면에 설치되는 고정 프레임및 상기 고정 프레임의 전방에 복수 개로 마련되며, 검사 대상체에 밀착되어 길이가 가변되는 곡률 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치{Probe attachment device for pahsed array ultrasonic test}

본 발명은 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사 대상체의 곡면에 대응되도록 밀착 이동되어 탐촉자에서 조사되는 초음파를 일정 경사각으로 입사시킬 수 있는 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 압력용기 등의 제작 시 제품의 건전성 여부를 판별하기 위해서는 압력용기에 직접 힘을 가하여 검사하지 않고 초음파 비파괴 검사를 수행한다. 즉 초음파를 이용하여 용접 상태의 결함여부 검사 또는 구조물의 결함 등을 검사하는 장치가 많이 사용되는데, 구조물이나 피검사체 내에 일정 경사각을 가진 초음파를 입사시키는 초음파 탐촉자가 사용된다. 초음파가 검사 대상체 내부의 결함부위와 직각으로 입사할 때 가장 정확한 검사결과를 얻을 수 있기 때문에 초음파가 여러가지 경사각으로 입사될 수 있도록 쐐기 형태로 이루어진 탐촉자 웨지를 많이 사용하고 있다.

이러한 초음파를 이용한 비파괴 검사는 접촉식 초음파 비파괴 검사로서 탐촉자로부터 접촉매질을 통해 검사 대상체에 초음파를 전달하여 내부에 존재하는 결함과 같은 불연속 부분으로부터 반사된 초음파의 에너지량, 초음파의 진행시간 등을 CRT 스크린에 나타내어 이를 분석하여 불연속 부분의 위치와 크기를 알아내는 검사방법이다.

초음파 비파괴 검사에서 사용되는 초음파는 크게 횡파와 종파로 구분된다. 횡파는 초음파의 진행방향과 입자의 운동 방향이 수직이며 고체에서만 존재하고 파장이 짧은 특징이 있으며, 종파는 초음파의 진행방향과 입자의 운동 방향이 평행하며 고체, 액체, 기체 전체에서 존재하며, 투과력이 양호한 특징이 있다. 이러한 초음파의 횡파와 종파의 특징을 고려하여 투과력이 많이 필요하지 않은 페라이트계 재질에서는 파장이 짧아, 작은 결점에 대한 반응이 종파보다 우수한 횡파를 많이 사용하는 반면, 오스테나이트계 재질 또는 그 용접부에서는 재질 내에서의 초음파 산란으로 인하여 횡파 전달이 어려운 경우에는 투과력이 양호한 종파를 사용하게 된다.

상술한 탐촉자 웨지와 관련하여 종래에 제안된 등록특허공보 제10-1139592호 "접촉매질 막 유지를 위한 종파 탐촉자 웨지 및 이를 이용한 종파 탐촉자"에서는 검사 대상체와 웨지가 접촉하는 면이 평면으로 설계되어 웨지 접촉면이 넓고 접촉매질의 점성이 큰 경우 접촉면 전체에 걸쳐져 접촉매질을 접촉면에 균일하게 유지하기 어려운 점과 검사 대상체의 표면의 굴곡에 따른 접촉성을 개선하는 것을 목적으로 한다.

한편, 종래의 탐촉자 웨지는 검사 대상체의 표면이 평평한 형태에서는 양호한 검사 효율을 유지할 수 있으나, 곡면 또는 비평면부 등의 다양한 형태와 크기를 갖는 용접부에서는 밀착이 양호하지 않아 비파괴 검사 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 선박, 배관 등 응력이나 피로에 취약하거나 검사자의 접근이 어려운 곡면 또는 비평면부에 밀착되어 검사함에 따라 다양한 형태의 용접부를 용이하게 비파괴 검사를 수행할 수 있는 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명에 따른 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치는 상부에 일정 각도의 경사각을 가지도록 형성되는 경사면과, 상기 경사면에 형성되며 탐촉자가 결합되는 고정구를 포함하는 탐촉자 웨지와, 상기 탐촉자 웨지의 외면에 설치되는 고정 프레임 및 상기 고정 프레임의 전방에 복수 개로 마련되며, 검사 대상체에 밀착되어 길이가 가변되는 곡률 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정 프레임은 외면에 돌출 형성되어 상기 탐촉자 웨지의 양측면에 밀착되는 결합편과, 상기 결합편과 탐촉자 웨지에 관통 결합되는 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 곡률 조절부는 상기 고정 프레임의 전방에 설치되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재의 전방에 결합되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재에 결합되는 이동 부재와, 상기 이동 부재의 단부에 결합되는 롤러 부재 및 상기 가이드 부재와 이동 부재에 관통 결합되는 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치는 탐촉자가 결합되는 탐촉자 웨지의 전방에는 복수 개의 곡률 조절부가 설치되고, 탐촉자에서 초음파를 수직하게 조사하도록 이동 부재의 간격을 조절한 후, 고정 부재를 통해 가이드 부재와 이동 부재를 고정시킴에 따라 탐촉자에서 정확하게 검사 대상체로 초음파를 조사할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 곡률 조절부는 고정 프레임의 중앙에 위치하는 주 곡률 조절부와 양 끝단에 한쌍으로 마련되는 보조 곡률 조절부로 구성되고, 탐촉자가 설치되는 탐촉자 웨지는 고정 프레임의 중앙에 위치하여 주 곡률 조절부에 의해 탐촉자가 검사 대상체에 수직한 방향으로 초음파를 조사할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치의 사용 상태도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치(1000)는 탐촉자 웨지(100), 고정 프레임(200) 및 곡률 조절부(300)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 탐촉자 웨지(100)는 경사면(110), 매질 주입부(120), 매질 막 형성부(130), 높이 조절부(140), 표면 보호부(150)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 탐촉자 웨지(100)는 상부에 일정 각도의 경사각을 가지도록 형성되는 경사면(110)과, 경사면(110)에 형성되며 탐촉자(10)가 결합되는 고정구(111)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 탐촉자 웨지(100)는 내부가 보일 수 있도록 투명한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 탐촉자 웨지(100)의 바닥면은 평평한 형상으로 형성되며, 후술할 배출구(123)와, 매질 막 형성부(130)가 형성된다.

상기 경사면(110)에는 탐촉자(10)가 일정 각도로 경사지게 설치되고, 상기 탐촉자(10)는 초음파를 송신 및 수신하여 초음파의 변화를 측정하여 균열의 존재 유무, 크기 및 위치 등을 측정하는 비파괴 검사를 수행하게 된다.

또한, 상기 고정구(111)는 경사면(110)에 직교하게 형성되며, 탐촉자(10)가 볼트와 같은 고정 부재를 통해 결합되어 탐촉자(10)가 일정한 경사각을 이루도록 설치되게 된다.

여기서, 상기 탐촉자 웨지(100)의 상부에는 매질 주입부(120)가 형성되며, 상기 매질 주입부(120)는 주입구(121), 연결관(122) 및 배출구(123)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 주입구(121)는 탐촉자 웨지(100)의 상면에 형성되어 매질이 주입되는 곳으로, 경사면(110) 또는 평평한 상면 중 선택 설치되며, 상면의 양단부에 한 쌍으로 형성된다.

이때, 매질이라 함은, 초음파를 검사 대상체로 전달하는 역할을 하는 것으로 점성이 작은 물과 점성이 큰 전용 매질까지 다양하며 목적에 따라 선택 사용되며, 탐촉자 웨지(100)의 하면에 분사되어 탐촉자 웨지(100)와 검사 대상체(1)가 접촉되는 접촉면에 도포되게 된다.

본 발명에서의 매질은 물 또는 글리세린 중 적어도 하나로 사용되며 주입구(121)를 통해 주입되어 연결관(122)으로 이동되고, 탐촉자 웨지(100)의 하부에 형성된 배출구(123)로 배출된다.

이때, 상기 연결관(122)은 탐촉자 웨지(100)를 상하로 관통 형성되며, 주입구(121)에서 주입된 매질이 이동되는 관으로 형성되고, 상기 배출구(123)는 탐촉자 웨지(100)의 하면에 관통 형성되어 연결관(122)에 연결되게 된다.

다음으로, 상기 매질 막 형성부(130)는 탐촉자 웨지(100)의 하부에 길이 방향으로 형성되며, 배출구(123)를 통해 배출되는 매질을 지면에 도포시키게 된다.

상세하게는, 상기 매질 막 형성부(130)는 탐촉자 웨지(100)의 바닥면 양측에 한 쌍으로 형성되며, 배출구(123)로부터 배출되는 매질을 탐촉자 웨지(100)가 이동되는 바닥면에 도포시키게 된다.

매질 막 형성부(130)가 탐촉자 웨지(100)의 바닥면에 양측으로 형성됨에 따라, 탐촉자 웨지(100)를 사용자가 파지하여 양측으로 이동시킬 때, 매질에 의해 검사 대상체에 접촉되는 접촉면과의 마찰을 감소시킬 수 있게 된다.

즉, 매질 막 형성부(130)를 통해 매질이 탐촉자 웨지(100)의 하부면과 검사 대상체의 접촉면에 균일하게 매질 막을 형성시키는 동시에 검사 대상체의 표면 굴곡에 따른 영향을 수용할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 높이 조절부(140)는 탐촉자 웨지(100)의 내부에 마련되는 탄성 수단(141)과, 탄성 수단(141)의 하부에 결합되며 탐촉자 웨지(100)의 하부로 돌출되는 밀착 수단(142)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 높이 조절부(140)는 탐촉자 웨지(100)의 각 모서리에 형성되며, 탐촉자 웨지(100)의 하부에 상하로 이동 가능하게 설치된다.

이때, 상기 탄성 수단(141)은 스프링과 같은 탄성력을 제공할 수 있는 구성으로, 검사 대상체의 표면 중 상대적으로 돌출된 위치에서는 탐촉자 웨지(100) 내부로 수용되게 되고, 검사 대상체의 표면 중 상대적으로 오목한 위치에서는 오목한 위치에 대응되도록 탐촉자 웨지(100)의 하부면에서 돌출되어 탐촉자 웨지(100)가 검사 대상체에서 평행하게 이동될 수 있게 된다.

그리고 상기 밀착 수단(142)은 하부가 오목한 형상으로 형성되며, 검사 대상체의 요철된 위치에서도 부드럽게 인입 및 인출될 수 있게 된다.

이때, 상기 높이 조절부(140)는 후술할 표면 보호부(150)가 탐촉자 웨지(100)의 하면에 얇게 형성되더라도, 탐촉자 웨지(100)의 하부에 일정 두께를 가지도록 형성되므로, 탐촉자 웨지(100)의 하부 가장자리에 형성된 높이 조절부(140)가 표면 보호부(150)의 두께에 대응되는 높이로 돌출되어 평행하게 이동될 수 있도록 한다.

또한, 상기 표면 보호부(150)는 보호 필름과 같은 두께가 얇은 필름 재질로 이루어지며, 탐촉자 웨지(100)의 하부면에 탈부착 가능하게 결합된다.

따라서, 상기 표면 보호부(150)는 상기 탐촉자 웨지(100)의 하부면이 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 검사 대상체에 반복된 마찰에 의해 표면 보호부(150)가 마모되게 되면, 또 다른 표면 보호부(150)로 교체하여 사용할 수 있음에 따라, 탐촉자 웨지(100)의 마모를 방지할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 고정 프레임(200)은 탐촉자 웨지(100)의 외면에 설치되는 것으로, 바람직하게는 탐촉자 웨지(100)의 전방에 설치된다.

상세하게는, 상기 고정 프레임(200)은 상기 탐촉자 웨지(100)의 양측으로 길게 형성되며, 상기 탐촉자 웨지(100)와 탈부착 가능하게 결합되도록 결합편(210)과, 고정 수단(220)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 결합편(210)은 탐촉자 웨지(100)의 양측면에 밀착되도록 상기 고정 프레임(200)의 후방에 한 쌍으로 돌출 형성된다.

그리고 상기 결합편(210)의 일단에는 관통공이 형성되고, 탐촉자 웨지(100)의 양측면에도 상기 관통공에 대응되는 결합공이 형성되며, 상기 고정 수단은 관통공과 결합공을 관통하여 탐촉자 웨지(100)와 고정 프레임(200)을 결합시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 곡률 조절부(300)는 고정 프레임(200)의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 복수 개가 마련되며, 검사 대상체에 밀착되어 길이가 가변되도록 형성된다.

도 3을 참조하여 상기 곡률 조절부(300)에 대해 상세하게 설명하면,

상기 곡률 조절부(300)는 가이드 부재(310), 탄성 부재(320), 이동 부재(330), 롤러 부재(340) 및 고정 부재(350)를 포함한다.

먼저, 상기 가이드 부재(310)는 고정 프레임(200)의 전방에 설치되며, 일정한 간격을 두고 복수 개가 설치된다.

여기서, 상기 가이드 부재(310)는 상기 고정 프레임(200)이 용접으로 고정될 수도 있으며, 볼트를 통해 탈부착 가능하게 결합될 수도 있다.

또한, 상기 가이드 부재(310)는 전방에서 후방으로 함몰되어 수용 공간이 형성되고, 상기 수용 공간에는 상기 탄성 부재(320)가 설치된다.

그리고 상기 탄성 부재(320)의 일측은 가이드 부재(310)에 연결되며, 타측은 이동 부재(330)에 연결되어 이동 부재(330)를 인입 및 인출시키게 된다.

상기 이동 부재(330)의 단부에는 롤러 부재(340)가 결합되며, 상기 롤러 부재(340)는 굴곡지거나 단면이 원형상인 검사 대상체(1)에 접하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 곡률 조절부(300)는 평평하지 않은 검사 대상체(1)의 접촉면에 롤러 부재(340)가 접촉되면서 각각의 고정 프레임(200)이 수평하게 되도록 이동 부재(330)가 가이드 부재(310) 내측으로 인입되게 된다.

이때, 상기 곡률 부재(300)는 고정 프레임(200)의 중앙에 위치하는 중심 곡률 조절부(301)와, 양 끝단에 한 쌍으로 위치하는 측면 곡률 조절부(302)로 이루어지며, 중심 곡률 조절부(301)의 롤러 부재(340)가 접하는 검사 대상체(1)의 접점에서의 법선이 중심 곡률 조절부(301)가 되도록 위치될 때, 고정 부재(350)를 통해서 각각의 이동 부재(330)를 가이드 부재(310)에 고정시키게 된다.

따라서, 비파괴 검사를 수행하는 검사 대상체(1)의 표면이 원형인 경우에는 중심 곡률 조절부(301)와 측면 곡률 조절부(302)를 고정시킨 상태에서 검사 대상체(1)의 원주를 따라 밀착된 상태에서 이동하면서 비파괴 검사를 수행할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치(1000)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 보조 본체(160) 및 측면 보호부(170)를 더 포함하여 구성된다.

이때, 상기 보조 본체(160)는 탐촉자 웨지(100)의 하부에 탈착 가능하게 결합되며, 밀착 수단(142)이 이동되도록 밀착 수단(142)과 대응되는 이동로(161)가 관통 형성된다.

여기서, 상기 보조 본체(160)는 일측 또는 양측에 측면을 따라 함몰 형성되는 함몰홈(도면 부호 미도시)이 형성되며, 상기 함몰홈에 대응되는 측면 보호부(170)가 결합된다.

이때, 탐촉자 웨지(100)의 하부에 보조 본체(160)가 마련될 경우, 보조 본체(160)의 하부에 매질 막 형성부(130)가 형성되며, 탐촉자 웨지(100)의 하부에 형성된 배출구(123)에 연통되는 이동로(161)가 형성되며, 상기 이동로(161)는 매질 막 형성부(130)에 연결된다.

이때, 배출구(123)와 이동로(161) 사이에는 매질이 누출되지 않도록 실링 부재(162)가 마련된다.

다음으로, 상기 측면 보호부(170)는 보조 본체(160)의 하부 측면에 형성된 함몰홈에 대응되도록 형성되며, 단면이 'ㄴ'자 형태로 형성되고, 내구성이 강한 재질로 이루어진다.

즉, 탐촉자 웨지(100)는 측면 방향으로 이동되면서 탐촉자(10)에서 송신 및 수신되는 초음파를 통해 비파괴 검사를 수행하고, 측면 보호부(170)는 측면 방향으로의 이동에 따른 탐촉자 웨지(100)의 하부 측면이 마모되는 것을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치
1 : 검사 대상체
10 : 탐촉자
100 : 탐촉자 웨지 110 : 경사면
111 : 고정구 120 : 매질 주입부
121 : 주입구 122 : 연결관
123 : 배출구 130 : 매질막 형성부
140 : 높이 조절부 141 : 탄성 수단
142 : 밀착 수단 150 : 표면 보호부
160 : 보조 본체 161 : 이동로
162 : 실링 부재 170 : 측면 보호부
200 : 고정 프레임 300 : 곡률 조절부
310 : 가이드 부재 320 : 탄성 부재
330 : 이동 부재 331 : 통공
340 : 롤러 부재 350 : 고정 부재

Claims

상부에 일정 각도의 경사각을 가지도록 형성되는 경사면과, 상기 경사면에 형성되며 탐촉자가 결합되는 고정구를 포함하는 탐촉자 웨지;
상기 탐촉자 웨지의 외면에 설치되는 고정 프레임;
상기 고정 프레임의 전방에 복수 개로 마련되며, 검사 대상체에 밀착되어 길이가 가변되는 곡률 조절부;
상기 탐촉자 웨지의 하부에 탈착가능하게 결합되는 보조 본체; 및
상기 보조 본체의 하부 측면에 결합되어 측면 방향으로의 이동에 따른 상기 탐촉자 웨지의 하부 측면이 마모되는 것을 방지하는 측면 보호부;를 포함하되,
상기 곡률조절부는 상기 고정 프레임의 전방에 설치되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재의 전방에 결합되는 탄성 부재와, 상기 탄성 부재에 결합되는 이동 부재와, 상기 이동 부재의 단부에 결합되는 롤러 부재 및 상기 가이드 부재와 이동 부재에 관통 결합되는 고정 부재를 포함하여
상기 이동부재의 간격을 조절한 후, 상기 고정부재를 통해 상기 가이드 부재와 상기 이동 부재를 고정시켜 상기 탐촉자에서 정확하게 검사 대상체로 초음파를 조사할 수 있는 것을 특징으로 하는 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정 프레임은,
외면에 돌출 형성되어 상기 탐촉자 웨지의 양측면에 밀착되는 결합편과, 상기 결합편과 탐촉자 웨지에 관통 결합되는 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기 노즐 부위에 대한 위상 배열 초음파 검사용 탐촉자 밀착 장치.
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