KR102021563B1 - 비파괴 검사 장치 - Google Patents

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KR102021563B1
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heat pipe
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KR1020180106677A
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김재동
천근영
한경석
김정민
심순보
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한국수력원자력 주식회사
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Abstract

비파괴 검사 장치는 전열관의 내부에 삽입되는 원통형 탐침부를 포함하는 프로브 본체, 상기 원통형 탐침부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 프로브 본체에 위치하며 상기 전열관 내부에 유도 전류를 인가하는 2개의 여자 코일들, 및 상기 원통형 탐침부의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되며 상기 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱하는 복수의 자기 센서들을 포함한다.

Description

비파괴 검사 장치{NONDESTRUCTIVE TESTING APPARATUS}
본 기재는 비파괴 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원자력 발전소에서 사용되는 열교환기의 전열관은 고온, 고압, 및 간섭 등의 주위 환경에 의해, 균열, 마모, 덴트(dent) 등의 결함들이 발생한다.
이에, 전열관의 건전성 확인을 위해 전열관의 내부에 삽입되는 프로브 본체를 포함하는 비파괴 검사 장치를 이용한 비파괴 검사를 수행하고 있다.
종래의 비파괴 검사 장치는 보빈 탐촉자(bobbin probe) 및 회전형(rotating pancake coil, RPC) 탐촉자 등이 있다.
보빈 탐촉자는, 전열관의 축 방향 결함 검출에는 민감한 반면, 전열관의 원주 방향 결함 검출에는 둔감한 문제점이 있다.
또한, 회전형 탐촉자는, 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함 검출에는 민감한 반면, 전열관 내부를 회전하면서 이동하기 때문에 비파괴 검사 속도가 느린 문제점이 있다.
일 실시예는, 비파괴 검사 속도가 빠른 동시에, 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함을 용이하게 검출하는 비파괴 검사 장치를 제공하고자 한다.
또한, 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 명확하게 검출하는 비파괴 검사 장치를 제공하고자 한다.
일 측면은 전열관의 내부에 삽입되는 원통형 탐침부를 포함하는 프로브 본체, 상기 원통형 탐침부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 프로브 본체에 위치하며, 상기 전열관 내부에 유도 전류를 인가하는 복수의 여자 코일들, 상기 여자 코일들과 연결되며, 상기 여자 코일들의 출력을 제1 신호로 변환하는 제1 검출부, 상기 원통형 탐침부의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되며, 상기 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱하는 복수의 자기 센서들, 및 상기 자기 센서들과 연결되며, 상기 자기 센서들의 출력을 제2 신호로 변환하는 제2 검출부를 포함하는 비파괴 검사 장치를 제공한다.
상기 제1 검출부와 연결된 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 신호를 리사주 도형으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 검출부와 연결되며, 상기 제어부는 상기 제2 신호를 2차원 영상으로 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 2차원 영상에 상기 리사주 도형의 수치를 곱한 다른 2차원 영상을 출력할 수 있다.
상기 리사주 도형의 수치는 상기 리사주 도형의 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 또는 위상각 값일 수 있다.
상기 자기 센서들은 GMR센서 또는 홀센서를 포함할 수 있다.
상기 자기 센서들은 상기 전열관의 내면을 따라 1열로 배치될 수 있다.
상기 여자 코일들은 2개이며, 상기 자기 센서들은 상기 2개의 여자 코일들 사이에 위치할 수 있다.
또한, 일 측면은 전열관의 내부에 삽입되는 원통형 탐침부를 포함하는 프로브 본체, 상기 원통형 탐침부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 프로브 본체에 위치하며, 상기 전열관 내부에 유도 전류를 인가하는 2개의 여자 코일들, 및 상기 원통형 탐침부의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되며, 상기 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱하는 복수의 자기 센서들을 포함하는 비파괴 검사 장치를 제공한다.
상기 자기 센서들은 상기 2개의 여자 코일들 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 비파괴 검사 속도가 빠른 동시에, 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함을 용이하게 검출하는 비파괴 검사 장치가 제공된다.
또한, 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 명확하게 검출하는 비파괴 검사 장치가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 여자 코일들 및 제1 검출부를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 제1 검출부가 제1 신호를 도출하는 과정을 나타낸 그래프들이다.
도 5는 도 4의 (A) 및 (B)의 각 위상차에 따른 제1 주기 동안의 적분 값의 관계를 나타낸다.
도 6은 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 전열관의 거리에 따른 제1 신호를 리사주 도형의 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 위상각 값으로 나타낸 그래프들이다.
도 7은 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 도 6에 도시된 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 위상각 값을 리사주 도형으로 출력한 것을 나타낸 그래프이다.
도 8은 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 자기 센서들 및 제2 검출부를 나타낸 도면이다.
도 9는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 전열관의 거리에 따른 제2 신호를 2차원 영상으로 출력한 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 전열관의 거리에 따른 제2 신호를 출력한 2차원 영상에 전열관 거리에 따른 제1 신호를 출력한 리사주 도형의 허수 값을 곱한 다른 2차원 영상을 출력한 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치는 원자력 발전소에서 사용되는 열교환기의 전열관(10)의 내부에 삽입되어 전열관(10)의 건전성을 확인한다. 비파괴 검사 장치는 전열관(10)의 내면(11)의 축 방향(D1) 균열 및 원주 방향(D2) 균열을 탐침할 수 있다.
여기서, 전열관(10)의 원주 방향(D2)은 전열관(10)의 내면(11)의 원주 방향을 의미할 수 있으며, 전열관(10)의 축 방향(D1)은 전열관(10)의 원주 방향(D2)과 수직한 방향을 의미할 수 있다. 전열관(10)의 축 방향(D1)은 전열관(10)의 연장 방향을 의미할 수 있다. 전열관(10)의 원주 방향(D2)과 전열관(10)의 축 방향(D1)은 서로 수직한다.
비파괴 검사 장치는 프로브 본체(100), 복수의 여자 코일(200)들, 제1 검출부(300), 복수의 자기 센서(400)들, 제2 검출부(500), 제어부(600)를 포함한다.
프로브 본체(100)는 전열관(10)의 내부에 삽입된다. 프로브 본체(100)는 전열관(10) 내부에 삽입되어 축 방향(D1)으로 이동할 수 있다면 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 프로브 본체(100)는 복수의 여자 코일(200)들 사이에 위치하는 원통형 탐침부(110)를 포함한다. 원통형 탐침부(110)의 표면은 전열관(10)의 내면(11)과 원주 방향(D2)으로 대응한다.
복수의 여자 코일(200)들은 원통형 탐침부(110)를 사이에 두고 서로 이격되어 프로브 본체(100)에 위치한다. 복수의 여자 코일(200)들은 2개이며, 2개의 여자 코일(200)들 사이에는 원통형 탐침부(110)가 위치한다.
복수의 여자 코일(200)들은 전열관(10)의 내부의 내면(11)에 원호 형태의 유도 전류를 인가하기 위한 브릿지 회로(bridge circuit)를 포함할 수 있다.
복수의 여자 코일(200)들은 전열관(10)의 내면(11)에 유도 전류를 인가할 수 있다면 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 복수의 여자 코일(200)들이 인가한 유도 전류는 전열관(10)에 위치한 결함에 대응하여 변화될 수 있으며, 이 변화된 유도 전류가 복수의 여자 코일(200)들에 의해 출력되어 제1 검출부(300)로 전달될 수 있다.
복수의 여자 코일(200)들은 전열관(10)에 위치하는 결함에 의해 변화된 유도 전류를 출력하여 전열관(10)에 형성될 수 있는 축 방향(D1) 균열을 탐침한다.
제1 검출부(300)는 여자 코일(200)들과 연결된다. 제1 검출부(300)는 여자 코일(200)들의 출력을 측정하고 제1 신호로 AD(analog to digital) 변환할 수 있다. 제1 검출부(300)는 프로브 본체(100)의 내부에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 프로브 본체(100)의 외부에 위치할 수 있다.
복수의 자기 센서(400)들은 원통형 탐침부(110)의 원주를 따라 서로 이격되어 배치된다. 복수의 자기 센서(400)들은 여자 코일(200)들이 전열관(10)의 내면(11)에 인가한 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱한다. 복수의 자기 센서(400)들은 전열관(10)의 내면의 원주 방향(D2)을 따라 원통형 탐침부(110)의 표면에 서로 이격되어 배치된다. 복수의 자기 센서(400)들은 2개의 여자 코일(200)들 사이에 위치하여 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱한다.
복수의 자기 센서(400)들은 GMR 센서(giant magnetic resistance sensor) 또는 홀 센서(hall sensor)를 포함할 수 있다.
복수의 자기 센서(400)들은 전열관(10)의 내면(11)의 원주 방향(D2)을 따라 1열로 배치된다. 복수의 자기 센서(400)들이 1열로 배치됨으로써, 비파괴 검사 장치의 전체적인 구성이 단순화되어 제조 비용이 절감될 수 있다.
복수의 여자 코일(200)들이 인가한 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도는 전열관(10)에 위치한 결함에 대응하여 변화될 수 있으며, 이 변화된 자속 밀도는 자기 센서(400)들에 의해 센싱되어 제2 검출부(500)로 전달될 수 있다.
복수의 자기 센서(400)들은 전열관(10)에 위치하는 결함에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱하여 전열관(10)에 형성될 수 있는 축 방향(D1) 균열 및 원주 방향(D2) 균열을 탐침한다.
복수의 자기 센서(400)들은 전열관(10)의 내면(11)의 원주 전체에 대응하여 0도 내지 360도로 서로 이격되어 원주 방향(D2)을 따라 배치된다.
이로 인해, 프로브 본체(100)가 전열관(10)의 내부를 회전하지 않고 축 방향(D1)을 따라 이동하더라도, 복수의 자기 센서(400)들을 통해 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱함으로써, 전열관(10)의 축 방향(D1) 결함 및 원주 방향(D2) 결함을 확인할 수 있다.
제2 검출부(500)는 자기 센서(400)들과 연결된다. 제2 검출부(500)는 자기 센서(400)들의 출력을 측정하고 제2 신호로 AD(analog to digital) 변환할 수 있다. 제2 검출부(500)는 자기 센서(400)들 각각의 출력 단자를 서로 연결한 후 각각의 출력을 필터링, 증폭, 승산, 적분, AD 변환할 수 있다. 제2 검출부(500)는 프로브 본체(100)의 내부에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 프로브 본체(100)의 외부에 위치할 수 있다.
제어부(600)는 제1 검출부(300)와 연결된다. 제어부(600)는 제1 검출부(300)의 제1 신호를 리사주 도형(Lissajous figure)으로 출력한다.
제어부(600)는 제2 검출부(500)와 연결된다. 제어부(600)는 제2 검출부(500)의 제2 신호를 2차원 영상으로 출력한다. 제어부(600)가 출력한 2차원 영상은 3차원 영상으로 변환될 수 있다.
제어부(600)는 제2 검출부(500)의 제2 신호에 의한 2차원 영상에 제1 검출부(300)의 제1 신호에 의한 리사주 도형의 수치를 곱한 다른 2차원 영상을 출력할 수 있다. 여기서, 리사주 도형의 수치는 리사주 도형의 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 또는 위상각 값일 수 있다.
제어부(600)는 전열관(10)의 축 방향(D1) 상의 동일한 위치에서의 제2 검출부(500)의 제2 신호에 의한 2차원 영상에 제1 검출부(300)의 제1 신호에 의한 리사주 도형의 수치를 곱하여 다른 2차원 영상을 출력할 수 있다.
한편, 다른 실시예에서, 제1 검출부(300) 및 제2 검출부(500)는 제어부(600)에 포함될 수 있다. 이 경우, 제어부(600)는 여자 코일(200)들 및 자기 센서(400)들과 연결되어 여자 코일(200)들의 출력을 제1 신호로 변환하고, 자기 센서(400)들의 출력을 제2 신호로 변환하고, 제1 신호를 리사주 도형으로 출력하고, 제2 신호를 2차원 영상으로 출력하고, 2차원 영상에 리사주 도형의 수치를 곱하여 다른 2차원 영상을 출력할 수 있다.
또한, 또 다른 실시예에서, 제2 검출부(500)의 제2 신호에 제1 검출부(300)의 제1 신호를 곱한 제3 신호를 출력하는 제3 검출부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(600)는 제3 검출부의 제3 신호를 상술한 다른 2차원 영상으로 출력할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제1 검출부가 여자 코일들의 출력으로부터 제1 신호를 도출하는 일례를 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 여자 코일들 및 제1 검출부를 나타낸 도면이다.
제1 검출부(300)는 함수 발생기(310), 교류 증폭기(320), 신호 처리부(330)를 포함한다.
제1 검출부(300)와 연결된 여자 코일(200)들은 브릿지 회로의 구성을 가진다.
여자 코일(200)들은 함수 발생기(310) 및 교류 증폭기(320)로 구성되는 교류 안정화 전원으로부터 전력을 공급받는다. 이때 출력은 신호 처리부(330)에서 두 개로 분기되어, 각각 0도 위상과 90도 위상을 가지는 펄스 신호와 곱한 후, 반파의 정수배만큼 적분한다.
이러한 과정에 의해 아래의 수학식1을 이용하여 실수부 신호인 실수 값(X)을 취득하고, 수학식2를 이용하여 허수부 신호인 허수 값(Y)을 취득할 수 있다.
[수학식1]
Figure 112018088853667-pat00001
[수학식2]
Figure 112018088853667-pat00002
수학식들에서, X는 실수 값, Y는 허수 값, R은 진폭 값, ω는 각진동수, t는 시간, Φ는 위상각 값이다.
또한, 상술한 수학식1과 수학식2를 조합하여 아래의 수학식3을 이용하여 진폭 값(R)을 취득하고, 수학식4를 이용하여 위상각 값(Φ)을 취득할 수 있다.
[수학식3]
Figure 112018088853667-pat00003
[수학식4]
Figure 112018088853667-pat00004
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 제1 검출부가 제1 신호를 도출하는 과정을 나타낸 그래프들이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 (A)에서 계단형 신호는 0도 위상을 가지는 펄스파이다. 실선 형태의 사인파는 입력신호를 나타내며, 점선 형태의 사인파는 출력신호를 나타낸다. 출력신호는 입력신호와 진폭이 동일하고, 위상차가 45도인 일례이다.
도 3의 (B)에서 계단형 신호는 90도 위상을 가지는 펄스파이다. 실선 형태의 사인파는 입력신호를 나타내며, 점선 형태의 사인파는 출력신호를 나타낸다. 출력신호는 입력신호와 진폭이 동일하고, 위상차가 45도인 일례이다.
도 4 및 도 3을 참조하면, 도 4의 (A)는 도 3의 (A)의 계단형 신호와 0도, 45도, 90도의 위상차를 가지는 각각의 출력신호가 어떻게 변화하는지를 나타낸다. 0도의 위상차를 가지는 신호의 제1 주기 동안의 적분은 최대값이 된다. 45도의 위상차를 가지는 신호의 제1주기 동안의 적분은 감소하며, 90도의 위상차를 가지는 신호의 제1 주기 동안의 적분은 0이 된다.
도 4의 (B)는 도 3의 (B)의 계단형 신호와 0도, 45도, 90도의 위상차를 가지는 각각의 출력신호가 어떻게 변화하는지를 나타낸다. 0도의 위상차를 가지는 신호의 제1 주기 동안의 적분은 0이 된다. 45도의 위상차를 가지는 신호의 제1 주기 동안의 적분은 증가한다. 90도의 위상차를 가지는 신호의 제1 주기 동안의 적분은 최대가 된다.
도 5는 도 4의 (A) 및 (B)의 각 위상차에 따른 제1 주기 동안의 적분 값의 관계를 나타낸다.
도 5 및 도 4를 참조하면, 도 4의 (A)의 0도 위상을 가지는 펄스파를 곱한 값의 제1주기 동안의 적분 값은 코사인 곡선을 가진다. 즉, 위상차가 0도일 때에는 최대값, 90도일 때에는 0, 180도일 때에는 최소값, 270도일 때에는 0을 나타낸다.
도 4의 (B)의 90도 위상을 가지는 펄스파를 곱한 값의 제1주기 동안의 적분 값은 사인 곡선을 가진다. 즉, 위상차가 0도일 때에는 0, 90도일 때에는 최대값, 180도일 때에는 0, 270도일 때에는 최소값을 나타낸다. 전체적으로 상술한 수학식3으로 표현되는 진폭은 일정하다. 그러나, 수학식4로 표현되는 위상각은 90도에서 270도까지 음의 값을 나타낸다. 이러한 오차는 상술한 90도 위상을 가지는 계단형 펄스파를 곱함으로써 수정될 수 있다.
상술한 일례를 통해 제1 검출부가 여자 코일들의 출력으로부터 제1 신호를 도출할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 다양한 결함을 가지는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 제1 검출부의 제1 신호를 리사주 도형으로 출력하는 일례를 설명한다.
도 6은 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 전열관의 거리에 따른 제1 신호를 리사주 도형의 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 위상각 값으로 나타낸 그래프들이다. 도 6의 (A), (B), (C)에서 x축은 일례에 따른 전열관의 축 방향의 거리(Distance)를 나타내며, y축은 진폭(Amplitude)의 전압을 나타낸다. 도 6의 (D)에서 x축은 일례에 따른 전열관의 축 방향의 거리(Distance)를 나타내며, y축은 위상각의 각도(Angle)를 나타낸다.
도 6의 (A) 내지 (D)를 참조하면, 다양한 결함을 가지는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부는 전열관의 축 방향의 거리에 따른 제1 신호를 리사주 도형의 실수 값(X), 허수 값(Y), 진폭 값(R), 위상각 값(Φ) 각각으로 출력한다.
도 7은 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 도 6에 도시된 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 위상각 값을 리사주 도형으로 출력한 것을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 다양한 결함을 가지는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부는 제1 신호를 리사주 도형으로 출력한다.
도 6 및 7에서 A, B는 환형 결함이고, C는 전열관 지지대이며, D 내지 H는 평저공 결함으로부터 출력된 신호를 나타낸다. 특히 D는 평저공 결함이 환형으로 4개 배열된 형태를 가진다. 다만, 제1 검출부의 제1 신호에 의해서는 D와 같은 결함을 판별하기 곤란할 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 상술한 다양한 결함을 가지는 일례를 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 제2 검출부의 제2 신호를 2차원 영상으로 출력하는 일례를 설명한다.
도 8은 도 1에 도시된 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 자기 센서들 및 제2 검출부를 나타낸 도면이다.
제2 검출부(500)는 복수의 자기 센서들(400-1 내지 400-n) 각각과 연결된 병렬형 교류 증폭 회로(510), 평활화 회로(520), 직류 증폭 회로(530), AD 변환기(540)를 포함한다.
자기 센서들(400-1 내지 400-n) 각각의 출력은 병렬형 교류 증폭 회로(510), 평활화 회로(520), 직류 증폭 회로(530)를 거친 후 AD 변환기(540)에서 제2 신호로 AD 변환된다.
도 9는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 전열관의 거리에 따른 제2 신호를 2차원 영상으로 출력한 것을 나타낸 도면이다. 도 9의 2차원 영상을 3차원 영상으로 변환한 A에서, x축은 전열관의 원주 방향의 길이에 대응하는 원주 방향으로 배치된 자기 센서들의 위치(일례로, x축의 7은 원주 방향으로 배치된 7번째 자기 센서이며, 22는 원주 방향으로 배치된 22번째 자기 센서)이며, y축은 결함이 발생된 전열관의 축 방향의 길이이며, z축은 전압이다.
도 9를 참조하면, 다양한 결함을 가지는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부는 제2 신호를 2차원 영상으로 출력한다.
여기서, 비파괴 검사 장치의 제어부가 출력한 2차원 영상은 전열관의 결함인 A 내지 H에 대응하여 3차원 영상으로 변환될 수 있다. A는 전열관 내측에서 전열관 두께의 10% 깊이를 가지고 전열관의 내면을 따라 연장된 환형 결함(ID Groove 10%)이며, B는 전열관 외측에서 전열관 두께의 20% 깊이를 가지고 전열관의 외면을 따라 연장된 환형 결함(OD Groove 20%)이며, C는 전열관의 외면을 지지하는 전열관 지지대(TSP, tube supporting plate)이며, D는 전열관 두께의 20%의 깊이를 가지고 환형으로 4개 배열된 평저공 결함{FBH(flat bottom hole) 20%-4}이며, E는 전열관 두께의 40%의 깊이를 가지는 평저공 결함(FBH 40%)이며, F는 전열관 두께의 60%의 깊이를 가지는 평저공 결함(FBH 60%)이며, G는 전열관 두께의 80%의 깊이를 가지는 평저공 결함(FBH 80%)이며, H는 전열관 두께의 100%의 깊이(즉, 관통된 형태)를 가지는 평저공 결함(FBH 100%)이다.
즉, 비파괴 검사 장치는, 제어부가 제2 검출부의 제2 신호를 2차원 영상으로 출력함으로써, 일례에 따른 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 검출할 수 있다.
이하, 도 10, 도 9, 도 6을 참조하여 상술한 다양한 결함을 가지는 일례를 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 2차원 영상에 리사주 도형의 수치를 곱한 다른 2차원 영상을 출력하는 일례를 설명한다.
도 10은 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부가 전열관의 거리에 따른 제2 신호를 출력한 2차원 영상에 전열관 거리에 따른 제1 신호를 출력한 리사주 도형의 허수 값을 곱한 다른 2차원 영상을 출력한 것을 나타낸 도면이다.
도 10, 도 9, 도 6을 참조하면, 다양한 결함을 가지는 일례에 따른 전열관을 탐침한 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치의 제어부는 전열관의 축 방향의 거리에 따른 제2 신호를 출력한 도 9에 도시된 2차원 영상에 전열관의 축 방향의 거리에 따른 제1 신호를 출력한 도 6의 (A), (B), (C), (D) 각각에 도시된 리사주 도형의 수치인 실수 값(X), 허수 값(Y), 진폭 값(R), 위상각 값(Φ) 각각 중 어느 하나(일례로 허수 값)를 곱한 다른 2차원 영상인 도 10을 출력한다.
제어부가 출력한 다른 2차원 영상은 결함이 없는 영역은 0에 가까운 신호를 출력하는 반면, 결함이 있는 영역에서는 큰 결함 신호를 출력한다.
즉, 비파괴 검사 장치는, 제어부가 제2 검출부의 제2 신호를 출력한 2차원 영상에 리사주 도형의 수치를 곱한 다른 2차원 영상을 출력함으로써, 일례에 따른 전열관의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 보다 명확하게 판별할 수 있다.
이상과 같이, 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치는 여자 코일(200)들에 의한 유도 전류의 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱하는 자기 센서(400)들이 전열관(10)의 내면(11)의 원주 전체에 대응하여 0도 내지 360도로 서로 이격되어 원주 방향(D2)을 따라 배치됨으로써, 프로브 본체(100)가 전열관(10)의 내부를 회전하지 않고 축 방향(D1)을 따라 신속히 이동하기 때문에, 자기 센서(400)들을 이용해 전열관(10)의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함을 신속하고 용이하게 검출할 수 있다.
즉, 비파괴 검사 속도가 빠른 동시에, 전열관(10)의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함을 용이하게 검출하는 비파괴 검사 장치가 제공된다.
또한, 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치는, 제어부(600)가 자기 센서(400)들과 연결된 제2 검출부(500)의 제2 신호를 2차원 영상으로 출력함으로써, 전열관(10)의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 검출할 수 있다.
나아가, 일 실시예에 따른 비파괴 검사 장치는, 제어부(600)가 자기 센서(400)들과 연결된 제2 검출부(500)의 제2 신호를 출력한 2차원 영상에 여자 코일(200)들과 연결된 제1 검출부(300)의 제1 신호를 출력한 리사주 도형의 수치를 곱한 다른 2차원 영상을 출력함으로써, 전열관(10)의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 보다 명확하게 검출할 수 있다.
즉, 전열관(10)의 축 방향 결함 및 원주 방향 결함의 위치, 형상, 깊이를 보다 명확하게 검출하는 비파괴 검사 장치가 제공된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
전열관(10), 원통형 탐침부(110), 프로브 본체(100), 여자 코일(200), 제1 검출부(300), 자기 센서(400), 제2 검출부(500), 제어부(600)

Claims (10)

  1. 전열관의 내부에 삽입되는 원통형 탐침부를 포함하는 프로브 본체;
    상기 원통형 탐침부를 사이에 두고 서로 이격되어 상기 프로브 본체에 위치하며, 상기 전열관 내부에 유도 전류를 인가하는 복수의 여자 코일들;
    상기 여자 코일들과 연결되며, 상기 여자 코일들의 출력을 제1 신호로 변환하는 제1 검출부;
    상기 원통형 탐침부의 원주를 따라 서로 이격되어 배치되며, 상기 유도 전류에 의한 자기장의 자속 밀도 변화를 센싱하는 복수의 자기 센서들;
    상기 자기 센서들과 연결되며, 상기 자기 센서들의 출력을 제2 신호로 변환하는 제2 검출부; 및
    상기 제1 검출부 및 상기 제2 검출부와 연결된 제어부
    를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 신호를 리사주 도형으로 출력하며, 상기 제2 신호를 2차원 영상으로 출력하며,
    상기 제어부는 상기 2차원 영상에 상기 리사주 도형의 수치를 곱한 다른 2차원 영상을 출력하는 비파괴 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 리사주 도형의 수치는 상기 리사주 도형의 실수 값, 허수 값, 진폭 값, 또는 위상각 값인 비파괴 검사 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 자기 센서들은 GMR센서 또는 홀센서를 포함하는 비파괴 검사 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 자기 센서들은 상기 전열관의 내면을 따라 1열로 배치된 비파괴 검사 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 여자 코일들은 2개이며,
    상기 자기 센서들은 상기 2개의 여자 코일들 사이에 위치하는 비파괴 검사 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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