KR102038781B1 - Thermal Fatigue Crack for flow control - Google Patents

Thermal Fatigue Crack for flow control Download PDF

Info

Publication number
KR102038781B1
KR102038781B1 KR1020180171809A KR20180171809A KR102038781B1 KR 102038781 B1 KR102038781 B1 KR 102038781B1 KR 1020180171809 A KR1020180171809 A KR 1020180171809A KR 20180171809 A KR20180171809 A KR 20180171809A KR 102038781 B1 KR102038781 B1 KR 102038781B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heating
unit
cooling
cooling water
thermal fatigue
Prior art date
Application number
KR1020180171809A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안형근
김재성
Original Assignee
호진산업기연(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호진산업기연(주) filed Critical 호진산업기연(주)
Priority to KR1020180171809A priority Critical patent/KR102038781B1/en
Priority to PCT/KR2018/016963 priority patent/WO2020138576A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102038781B1 publication Critical patent/KR102038781B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/017—Inspection or maintenance of pipe-lines or tubes in nuclear installations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
    • G01N2203/0062—Crack or flaws
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0069—Fatigue, creep, strain-stress relations or elastic constants
    • G01N2203/0073—Fatigue
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Disclosed is a thermal fatigue crack generator of a flow control type. According to the present invention, the thermal fatigue crack generator of a flow control type comprises: a frame unit being in close contact with both sides of a penetrated test pipe piece to receive cooling water from the outside and guiding the same toward the inside of the test pipe piece; a heating unit disposed adjacent to the outer surface of one side of the test pipe piece to locally heat the same; a cooling unit having a cooling water pump cooling the test pipe piece by forcing the cooling water to be supplied into the test pipe piece; and a control unit controlling the operation of the heating unit and the cooling unit. The cooling unit includes: a flow rate detector detecting the flow rate of the test pipe piece; and a flow control valve installed on a cooling water line connecting the cooling water pump and the test pipe piece to control the flow rate. The control unit includes a thermal fatigue cycle control unit detecting the heating temperature and heating time of the heating unit, calculating the flow rate and water flow time of the cooling water passing through the inside of the test pipe piece based on the heating temperature and the heating time, and applying control signals to the heating unit and the cooling unit, respectively. According to the present invention, the thermal fatigue crack generator of a flow control type can precisely manage and control the cooling conditions to greatly increase the accuracy of the thermal fatigue cycle of repeatedly heating and cooling and the reliability of reproducibility, thereby guaranteeing the reliability and effectiveness of performance demonstration of non-destructive testing. In addition, the test pipe piece having various diameters and lengths can be inspected, thereby increasing economical efficiency and maintenance convenience through an efficient operation of the generator.

Description

유량제어형 열피로 균열 발생장치{Thermal Fatigue Crack for flow control}Flow control type thermal fatigue crack generator {Thermal Fatigue Crack for flow control}

본 발명은 실제 원자력 발전소에서 발생하는 자연균열과 동일한 환경 조건하에서 열피로 균열(Thermal Fatigue Crack)을 형성시킴으로써 검사의 정확도와 신뢰성 있는 정밀진단을 가능하게 한 유량제어형 열피로 균열 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자력 발전소 구조물에 사용되는 다양한 크기의 시험 배관에 대한 검사를 가능하게 함으로써 전용 장비 제작에 따른 폐단을 해소하고, 특히 가열과 냉각을 반복하는 열피로 사이클을 정밀하고 균일하게 관리 제어할 수 있도록 함으로써 검사의 신뢰성을 보장함과 아울러 실제 원자력 발전소 설비에 대한 위험도를 정확하게 예측 진단할 수 있는 유량제어형 열피로 균열 발생장치에 관한 것이다. The present invention relates to a flow-controlled thermal fatigue crack generating apparatus that enables accurate and reliable diagnosis of inspection by forming a thermal fatigue crack under the same environmental conditions as a natural crack occurring in an actual nuclear power plant. More specifically, by inspecting test pipes of various sizes used in the structure of nuclear power plants, it is possible to eliminate the waste caused by the manufacture of dedicated equipment, and to precisely and uniformly control and control the thermal fatigue cycle that repeats heating and cooling. The present invention relates to a flow-controlled thermal fatigue crack generating device that can accurately predict and diagnose the risk to the actual nuclear power plant facilities by ensuring the reliability of the inspection by making it possible.

국제원자력기구 IAEA는 현재 전 세계에서 가동 중인 원자력 발전소를 435개이며, 이중 80% 이상이 가동한 지 20여년이 넘어 노후화에 따른 안전성이 우려된다는 진단을 내린 바 있으며, 대한민국의 경우 1978년 고리 원자력 1호기가 상업운전을 시작한 이후 지속적으로 국내 전력의 상당부분을 담당해온 원자력 발전소 역시 아래의 표 1에서 보는 바와 같이 설계 수명 한도가 다 되어간다.The International Atomic Energy Agency, the IAEA, currently has 435 nuclear power plants in operation around the world, and has been diagnosed as concerned about the safety of aging after more than 20 years of operation of more than 80%. Nuclear power plants, which have been responsible for a significant portion of domestic power since the first unit started commercial operation, also reach the design life limit as shown in Table 1 below.

* 대한민국 원자력 발전소의 잔존 수명* Remaining Lifespan of Korean Nuclear Power Plant 발전소명Power plant 상업운전 개시(년)Commercial operation start (year) 설계수명 만료(년)Design Life Expiration (Years) 설계 수명(년)Design life (years) 잔존 수명(년)Remaining life (years) 고리 2호기Kori Unit 2 19831983 20232023 4040 77 고리 3호기Kori Unit 3 19851985 20242024 4040 88 고리 4호기Kori Unit 4 19861986 20252025 4040 99 영광 1호기Glory Unit 1 19861986 20252025 4040 99 영광 2호기Glory Unit 2 19871987 20262026 4040 1010 울진 1호기Uljin Unit 1 19881988 20272027 4040 1111 울진 2호기Uljin Unit 2 19891989 20282028 4040 1212 월성 2호기Wolseong Unit 2 19971997 20262026 3030 1010 월성 3호기Wolseong Unit 3 19981998 20272027 3030 1111 월성 4호기Wolseong Unit 4 19991999 20292029 3030 1313

원자력 발전소의 노후화에 따라 국내외 원자력 발전소에서는 가동 중인 원자력 발전소의 안전성에 문제를 일으킬 수 있는 열피로 균열(Thermal Fatigue Crack)과 응력부식균열(Stress Corrosion crack, SCC) 등의 손상 및 내부균열 발생사례가 계속적으로 보고되고 있다.Due to the aging of nuclear power plants, domestic and foreign nuclear power plants have experienced cases of damage and internal cracks such as thermal fatigue crack and stress corrosion cracking (SCC), which can cause problems in the safety of operating nuclear power plants. It is reported continuously.

특히, 원전 구조물에서 주된 손상을 일으키는 열피로 균열과 응력부식균열은 주로 원전 가동 조건에 의해 주로 발생하고 있으며, 열피로 균열은 Pressurizer Surge Line, RCS Safety Relief Line 및 비상 노심 냉각 계통에서 열성층(Thermal Stratification)에 의한 열응력 구배가 원인으로 알려져 있다. In particular, thermal fatigue cracks and stress corrosion cracking, which cause major damage in nuclear power plant structures, are mainly caused by nuclear power plant operating conditions, and thermal fatigue cracks are used in the Pressurizer Surge Line, RCS Safety Relief Line, and emergency core cooling system. The thermal stress gradient due to stratification is known to be the cause.

즉, 원전 구조물에서 발생하는 균열 현상은 고온고압과 부식환경 및 잔류응력 등이 발생 원인으로 증기발생기, 원자로 압력용기, 노즐 및 가압기 등에서 발생함에 따라 방사능 유출의 위험성이 있으므로, 원전 구조물의 노후화에 따라 지속적으로 발생하는 손상과 균열 등을 확인할 필요가 있으며, 이를 위해 주기적으로 가동중 검사(In-Service Inspection, ISI)를 실시하고 있다. 이러한 가동중 검사는 대부분 비파괴검사 방법(이하 NDT)을 통해 발생할 수 있는 안전사고에 대한 예방 정비를 진행하고 있다. In other words, the crack phenomenon occurring in nuclear power plant structures is caused by steam generators, reactor pressure vessels, nozzles and pressurizers due to high temperature, high pressure, corrosive environment, and residual stresses. It is necessary to check for damage and cracks that occur continuously. To this end, in-service inspection (ISI) is conducted periodically. Most of these in-service inspections are under preventive maintenance for safety accidents that may occur through NDT.

따라서, 원자력 발전소의 안전성 및 NDT기술의 신뢰성을 확보하기 위해서는 가동 중인 원전에서 발생하는 실제 결함과 유사한 자연 균열을 제작할 수 있는 기술 확보가 매우 중요한 실정이다.Therefore, in order to secure the safety of nuclear power plants and the reliability of NDT technology, it is very important to secure a technology capable of producing natural cracks similar to actual defects occurring in a nuclear power plant in operation.

이를 위해서는 실제 원전 구조물에서 열피로 균열 발생조건을 모사할 수 있는 실험장치를 구성하기 위한 본 발명은 원전의 신뢰성 및 안전성을 향상시키고, 가동 중 결함을 진단할 수 있는 정밀 진단기술을 고도화 할 수 있다. 즉, 원자력 발전소에서 실제 사용하는 배관재에 열피로 실제 모의 균열 제작 및 정밀진단의 원천기술을 확보하게 되면 이를 통하여 가동 중 검사기술을 발전시킴과 동시에 원자력 구조물 안전 규제 및 보수 기준의 자료로 활용할 수 있을 것이다.To this end, the present invention for constructing an experimental apparatus that can simulate thermal fatigue cracking conditions in a real nuclear power plant structure can improve the reliability and safety of nuclear power plants, and improve the precision diagnostic technology to diagnose defects during operation. . In other words, if the core technology of actual fatigue crack production and precise diagnosis is secured to the piping materials actually used in the nuclear power plant, it will be able to develop the inspection technology during operation and use it as the data for safety regulation and repair standards of nuclear structures. will be.

국내의 경우 정밀탐지능력과 신뢰성에 대한 한계지점을 극복하기 위해 2000년부터 비파괴검사요원들의 기량검증을 실시하고 있는 미국의 기량검증제도를 도입하여 2005년부터 적용하고 있으나, PDI 시험편(실제 균열 시험편)은 원전 구조물 정밀진단을 위해 장비의 교정에는 직접적으로 사용하지 않고 비파괴 검사자들의 기량 검증에만 사용되고 있으며, 국내에서 사용하고 있는 대부분의 PDI 시험편 실제 균열 제작 기술에 대한 부족으로 인해 전량 외국에서 수입되고 있는 실정이다. In Korea, in order to overcome the limitations of precision detection capability and reliability, the US capability verification system, which has been conducted by non-destructive inspection personnel since 2000, has been introduced and applied since 2005. However, PDI specimens (actual crack specimens) ) Is not directly used for the calibration of equipment for precise diagnosis of nuclear power plants, but only for the verification of skills by non-destructive inspectors, and most of the PDI specimens used in Korea are imported from foreign countries due to the lack of actual crack fabrication technology. It is true.

또한 이러한 시험편들은 자연균열과 유사한 환경에서 배관에 직접 제작되지 못하고, 전기적인 방전을 이용한 와이어 컷팅 및 CT 시험편 등을 통해 열에 의한 열피로균열이 아닌 일반 피로시험을 통해 제작된 후 일반 배관재 또는 용접부에 심어진 경우가 대부분으로, 종래의 일반 피로 균열 형성방식에 의해 제작된 시편은 실제 가동중인 원전 또는 장치산업의 설비에서 발생하는 배관재에 발생하는 것이 아닌 모의 시험편으로 제작하는 것이기 때문에 실제 균열과 많은 부분에서 차이가 발생함에 따라, 비파괴 검사의 기량검증에 대한 실효성을 확실하게 보장할 수 없는 단점이 있었다. In addition, these specimens are not manufactured directly in the pipe in an environment similar to natural cracking, and are manufactured through general fatigue test, not thermal fatigue cracks due to heat through wire cutting and CT test pieces using electrical discharge, and then to general piping materials or welded parts. In many cases, the specimens manufactured by the conventional general fatigue crack formation method are manufactured from simulated specimens, not from the piping materials generated in the actual nuclear power plants or the equipment industry. As the difference occurred, there was a disadvantage in that the effectiveness of the non-destructive test could not be reliably guaranteed.

또한, 필요한 시기에 즉각적인 활용이 어려울 때가 많으며, NDT 업계의 기량 검증 및 훈련을 위해 다수의 시편이 필요할 때에 수요를 맞추기 어려운 폐단이 있었다.In addition, it is often difficult to make immediate use when it is needed, and it is difficult to meet demand when multiple specimens are needed for skills validation and training in the NDT industry.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-0801404호를 통해 ‘열피로균열형성장치’가 제안된 바 있으며, 그 청구항 1에는 ‘관형 시편(test piece made of pipe)의 일측 외주면에 원주방향으로 부착된 전도부재, 및 상기 전도부재에 인접하여 배치된 유도가열코일을 구비한 가열유닛; 냉각수 저장원으로부터 관형 시편의 내경면에 냉각수를 강제로 주입하는 냉각수펌프 및 냉각수 호스를 구비한 냉각유닛; 및 상기 가열유닛 및 냉각유닛의 작동을 제어하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열피로균열형성장치.’가 개시되어 있다.As a conventional technology for solving such a problem, a 'thermal fatigue crack forming apparatus' has been proposed through Korean Patent No. 10-0801404, and in claim 1, an outer peripheral surface of one side of a test piece made of pipe. A heating unit having a conductive member attached to the circumferential direction, and an induction heating coil disposed adjacent to the conductive member; A cooling unit having a cooling water pump and a cooling water hose for forcibly injecting cooling water into the inner diameter surface of the tubular specimen from the cooling water storage source; And a thermal control unit for controlling the operation of the heating unit and the cooling unit.

또 다른 종래기술로는 이건 출원의 발명자은 대한민국 등록특허 제 10-0920102호(2009.09.25.), ‘길이 방향 열피로 균열 형성장치’를 제안한 바 있으며, 그 청구항 1에는 ‘내면에 노치가 형성된 관형 시편(test piece made of pipe)의 일측 외주면에 원주방향으로 관형 시편에 인접하여 배치된 유도가열 코일을 구비한 가열 유닛과, 냉각수 저장원으로부터 관형 시편의 내경면에 냉각수를 강제로 주입하는 냉각수펌프 및 냉각수 호스를 구비한 냉각 유닛과, 상기 가열 유닛 및 냉각 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 열피로 균열 형성장치에 있어서, 상기 관형 시편의 일측 외주면에 밀착 접촉되어 감싸도록 구비되어 원주 방향의 응력 크기를 제어하는 관형부재로서, 길이 방향으로 균열 위치 조정용 슬릿이 형성되고, 내부에는 냉각 온도 제어기에 의해 제어되는 냉각기에 배관 연결되어 냉각수 또는 냉각가스로 이루어진 냉각원이 주입되어 순환되는 냉각수 라인이 형성되며, 선택적으로 냉각원을 공급받아 상기 가열 유닛에 의해 가열된 관형 시편을 반복 냉각시켜 온도구배를 조절하는 냉각 블록을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 길이 방향 열피로 균열 형성장치.’을 제안한 바 있다. In another prior art, the inventor of the present application has proposed the Republic of Korea Patent No. 10-0920102 (2009.09.25.), 'Length fatigue fatigue crack forming apparatus', the claim 1 in the' notched on the inner surface tubular A heating unit having an induction heating coil disposed adjacent to the tubular specimen in the circumferential direction on one outer peripheral surface of the test piece made of pipe, and a cooling water pump for forcibly injecting cooling water into the inner diameter surface of the tubular specimen from the cooling water storage source. And a cooling unit having a cooling water hose, and a control unit for controlling the operation of the heating unit and the cooling unit, the thermal fatigue crack forming apparatus comprising: a circumferential direction provided to be in close contact with one outer peripheral surface of the tubular specimen; A tubular member that controls the stress magnitude of the crack, wherein a slit for adjusting the crack position in the longitudinal direction is formed, and inside is cooled by a cooling temperature controller. A cooling water line is formed by connecting a pipe to a controlled cooler and injecting a cooling source consisting of cooling water or cooling gas, and selectively cooling the tubular specimen heated by the heating unit to control the temperature gradient by receiving a cooling source. It has been proposed a longitudinal thermal fatigue crack forming apparatus comprising a cooling block.

또 다른 종래기술로는 이건 출원의 발명자가 제안한 대한민국 등록특허 제10-0909118호, ‘응력 부식균열 형성장치’가 있으며, 그 청구항 1에는 ‘관형 시편의 일측 외주면에 원주 방향으로 구비되는 전도부재 및 이 전도부재에 인접하여 배치된 가열 코일을 구비하여 관 내부에 증기압을 발생시키는 가열 유닛과; 상기 관형 시편 내부에 발생하는 증기압이 누설되지 않도록 개방된 양측을 밀폐시키는 양단 구속 유닛과; 상기 가열 유닛 및 양단 구속 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하며, 상기 양단 구속 유닛은 상기 관형 시편의 양단을 차폐시키는 어퍼 플레이트 및 로어 플레이트와, 상기 어퍼 플레이트 및 로어 플레이트간의 간격을 조절하는 것으로 유공압을 작동압으로 하는 유공압 실린더 또는 전원 공급에 의해 로드를 출몰시키는 액츄에이터로 제공되는 텐션바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 응력 부식균열 형성장치.’가 개시되어 있다.Another prior art is the Republic of Korea Patent No. 10-0909118 proposed by the inventor of the application, 'stress corrosion cracking forming apparatus', the claim 1' conductive member provided in the circumferential direction on one outer peripheral surface of the tubular specimen and A heating unit having a heating coil disposed adjacent to the conductive member to generate steam pressure inside the pipe; Both end constraining units for sealing both sides of the open side to prevent leakage of vapor pressure generated inside the tubular specimen; And a control unit for controlling the heating unit and both ends of the constraining unit, wherein the both ends of the constraining unit controls an air pressure by adjusting an interval between the upper plate and the lower plate for shielding both ends of the tubular specimen, and the gap between the upper plate and the lower plate. Disclosed is a stress corrosion cracking forming device comprising a tension bar provided by a hydraulic cylinder or a hydraulic actuator for driving a rod by a power supply.

그러나 종래 기술에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치는 관형 시편의 국부에 가열과 냉각을 반복하여 열피로를 발생시키고 있으나, 이러한 열피로 사이클을 정밀하고 균일하게 제어할 수 없는 구조이어서 검사의 신뢰성을 높이는데 한계가 있어 결과적으로 실제 원자력 발전소 설비에 대한 위험도를 정확하게 예측 진단할 수 없는 심각한 문제점이 있었다.However, the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the prior art generates thermal fatigue by repeatedly heating and cooling the local portion of the tubular specimen, but since the thermal fatigue cycle cannot be precisely and uniformly controlled, the reliability of the inspection is improved. There is a limit to increase, and as a result, there is a serious problem that cannot accurately predict and diagnose the risk to the actual nuclear power plant facilities.

또한, 다양한 크기의 배관 시편에 대한 검사가 불가능하여, 배관 시편의 크기에 따라 전용 장치를 제작하여야 하므로 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 배관 시편의 크기에 따라 여러 대의 장치를 운용해야 하므로 장치를 설치 운용하기 위한 공간과 유지 관리면에서 비효율적인 문제점이 있었다.In addition, it is impossible to inspect pipe specimens of various sizes, and it is necessary to manufacture a dedicated device according to the size of the pipe specimen, and the economical efficiency is lowered, and several devices must be operated according to the size of the pipe specimen. There was an inefficient problem in space and maintenance.

등록특허 제10-08014040000(2008.01.29.),'열피로균열 형성장치'Patent No. 10-08014040000 (2008.01.29.), 'Thermal fatigue crack forming apparatus' 등록특허 제10-0920102호(2009.09.25.), ‘길이 방향 열피로 균열 형성장치’Korean Patent No. 10-0920102 (2009.09.25.), 'Length Fatigue Crack Forming Device' 등록특허 제10-0909118호(2009.7.16.),‘응력 부식균열 형성장치’Korean Patent No. 10-0909118 (2009.7.16.), 'Stress Corrosion Crack Forming Device'

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 원자력 발전소 구조물에 사용되는 다양한 크기의 시험배관에 대한 검사를 가능하게 함으로써 장비의 표준화에 따른 운용의 효율성을 높이고, 특히 가열과 냉각을 반복하는 열피로 사이클을 일정하고 정밀하게 제어할 수 있도록 함으로써 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 유량제어형 열피로 균열 발생장치를 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention is to enable the inspection of the test pipe of various sizes used in the nuclear power plant structure to improve the efficiency of operation according to the standardization of equipment The present invention provides a flow-controlled thermal fatigue crack generation device that can increase the reliability of inspection by increasing the thermal fatigue cycle, in particular, repeating heating and cooling.

즉, 본 발명은 종전기술에서 냉각수를 시편 배관의 내부로 단순 통수시키는 방식에서 벗어나 시편 배관 내부를 통수하는 유량을 검출하고, 이를 열응력 발생지점을 기준으로 유량을 실시간 정밀하게 관리 제어할 수 있도록 함으로써 규칙적인 재현성을 보장하고 신뢰성있는 예측 진단을 가능하게 하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치를 제공하는데 있다.That is, the present invention is to detect the flow rate passing through the inside of the specimen pipe from the method of simply passing the coolant into the inside of the specimen pipe in the prior art, and to control and control the flow rate in real time precisely based on the thermal stress generation point Therefore, the present invention provides a flow-controlled thermal fatigue crack generator that guarantees regular reproducibility and enables reliable predictive diagnosis.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 실시례에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치는, 관통된 배관시편의 양측면에 밀착 접촉되어 외부로부터 냉각수를 공급받아 배관시편의 내부로 안내하는 프레임 유닛과, 상기 배관 시편의 일측 외면에 인접하게 배치되어 국부 가열하는 가열유닛과, 상기 배관시편의 내부로 냉각수를 강제 공급하여 냉각시키는 냉각수펌프를 구비한 냉각유닛과, 상기 가열유닛과 냉각유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치에 있어서,Flow control type thermal fatigue crack generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, the frame unit which is in close contact with the both sides of the through-pipe piping specimen to receive the coolant from the outside to guide the inside of the pipe specimen; And a cooling unit disposed adjacent to an outer surface of one side of the pipe specimen and having a heating unit configured to locally heat the cooling unit, and a cooling water pump for forcibly supplying and cooling the cooling water to the inside of the pipe specimen, and operating the heating unit and the cooling unit. In the flow-controlled thermal fatigue crack generating device comprising a control unit for controlling,

상기 냉각유닛은 배관시편의 내부 유량을 검출하는 유량검출기 및 상기 냉각수펌프와 배관시편을 연결하는 냉각수 라인 상에 설치되어 유량을 조절하는 유량조절밸브; 상기 제어유닛은 가열유닛의 가열 온도와 가열시간을 검출하여 이를 기초로 상기 배관 시편의 내부를 통과하는 냉각수의 유량과 통수 시간을 계산 처리하여 상기 가열유닛과 상기 냉각유닛에 제어신호를 인가하는 열피로 사이클 제어부로 구성된 것을 그 특징으로 한다.The cooling unit includes a flow rate detector for detecting an internal flow rate of the pipe specimen and a flow rate control valve installed on a coolant line connecting the cooling water pump and the pipe specimen; The control unit detects the heating temperature and the heating time of the heating unit and calculates and processes the flow rate and the water passing time of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen based on the heat to apply the control signal to the heating unit and the cooling unit. Characterized in that it is composed of a fatigue cycle control unit.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 제어유닛은, 상기 가열유닛의 발열온도 및 온/오프의 동작을 제어하는 가열제어모듈; 상기 국부 가열된 배관시편의 발열점의 위치를 검출하는 발열위치 검출모듈; 상기 발열위치 검출모듈로부터 발열점의 위치 정보를 제공받아 이를 기준으로 열응력 발생구간 설정을 위한 냉각점의 위치를 계산처리하고, 계산된 냉각점의 위치에 냉각수 수위가 유지되도록 상기 유량조절밸브에 제어신호를 인가하는 열응력 제어부로 구성되는 것에 있다.As a preferred feature of the invention, the control unit, the heating control module for controlling the operation of the heating temperature and on / off of the heating unit; A heating position detection module detecting a position of a heating point of the locally heated pipe specimen; Receives the position information of the heating point from the heating position detection module and calculates the position of the cooling point for setting the heat stress generation section based on this, and to the flow control valve to maintain the cooling water level at the position of the calculated cooling point It consists of a thermal stress control part which applies a control signal.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 냉각유닛은, 상기 배관시편의 내부를 통과하는 냉각수의 수위를 측정하는 수위레벨센서 및 상기 배관 시편의 내부를 통과하는 냉각수의 유속을 감지하는 유속감지센서 및 상기 배관 시편을 통과하는 냉각수의 온도를 측정하는 수온센서 중 어느 하나 또는 하나 이상으로 구성되는 것에 있다.In another preferred aspect of the present invention, the cooling unit includes a water level sensor for measuring the level of the cooling water passing through the inside of the pipe piece and a flow rate detecting sensor for detecting the flow rate of the cooling water passing through the inside of the pipe piece. One or more of the water temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water passing through the pipe specimen.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 가열유닛은, 고주파 전류를 인가 받아 자장을 형성시켜 발열을 유도하는 유도가열 코일 또는 전원을 공급받아 발열하는 발열선을 구비한 직접가열 코일 중 어느 하나로 이루어진 발열원; 상기 발열원의 가열온도를 측정하는 가열온도 센서; 상기 발열원의 가열시간을 측정하는 가열 타이머; 상기 발열원에 의해 가열된 배관 시편의 가장 높은 발열점 위치를 검출하여 이를 제어유닛에 인가하는 발열위치 검출모듈로 구성되는 것에 있다.As another preferred feature of the present invention, the heating unit comprises a heating source comprising any one of an induction heating coil for generating a magnetic field by applying a high frequency current to induce heat generation or a direct heating coil having a heating wire for generating heat; A heating temperature sensor measuring a heating temperature of the heat generating source; A heating timer for measuring a heating time of the heat generating source; And a heating position detecting module for detecting a position of the highest heating point of the pipe specimen heated by the heating source and applying the same to the control unit.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기프레임 유닛은, 상기 배관 시편의 개방된 양측면 중 어느 한쪽에 밀착 접촉되는 배출차폐면을 형성한 것으로 냉각수가 외부로 배출될 수 있도록 배출구가 형성된 수직하게 배치된 판재 형상의 배출 플랜지; 상기 배출 플랜지와 간격을 두고 대향 배치되되 상호 횡방향으로 배치된 복수의 가이드 포스트로 연결 지지되는 고정 플랜지; 상기 배출 플랜지와 고정 플랜지 사이에 배치되어 가이드 포스트를 따라 전,후 슬라이드 이동 가능하게 구비되되, 상기 배관 시편의 다른 한쪽에 밀착 접촉되는 가동차폐면을 형성한 것으로 일측에는 외부로부터 냉각수를 공급받는 냉각재킷이 구비된 가동 플랜지; 상기 고정 플랜지의 일측에 설치되어 상기 가동 플랜지를 전,후 이동시켜 상기 배출 플랜지와의 간격을 조절하는 가압 구동원 및 상기 가동 플랜지에 작용하는 가압력을 검출하여 상기 배관 시편에 대한 밀착 정도를 조절하는 가압 제어부로 구성되는 것에 잇다.As another preferable feature of the present invention, the frame unit is formed in the discharge shielding surface which is in close contact with any one of the open both sides of the pipe specimen is arranged vertically with a discharge port so that the cooling water can be discharged to the outside Discharge flange of plate shape; A fixed flange disposed opposite to the discharge flange and supported by a plurality of guide posts disposed in a cross direction; It is arranged between the discharge flange and the fixed flange is provided to be able to move forward and backward along the guide post, and formed a movable shielding surface in close contact with the other side of the pipe specimen to cool the one side is supplied with cooling water from the outside A movable flange equipped with a jacket; Pressurized drive source installed on one side of the fixed flange to move the movable flange before and after to adjust the distance to the discharge flange and the pressing force acting on the movable flange to adjust the degree of adhesion to the pipe specimen It consists of a control unit.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 가압 구동원은 제어신호를 인가받아 동작되는 것으로, 상기 가동 플랜지의 일측에 연결된 로드를 전,후진시켜 가동 플랜지를 전,후 방향으로 연동되게 하는 액츄에이터 또는 상기 가동 플랜지의 일측에 나사체결된 이송스크류를 정,역 회전시켜 가동 플랜지를 전,후 방향으로 연동되게 하는 스크류모터 중 어느 하나이고;, 상기 가압 제어부는 상기 가동 플랜지에 작용하는 가압력을 검출하는 로드셀 또는 가압센서 중 어느 하나로 된 가압 감지기로부터 감지신호를 인가받아 상기 가압 구동원에 제어신호를 인가하도록 구성되는 것에 있다.In another preferred aspect of the present invention, the pressurized driving source is operated by receiving a control signal, and the actuator or the movable to move forward and backward the rod connected to one side of the movable flange in the forward and backward directions Any one of the screw motor for interlocking the movable flange forward and backward by forward and reverse rotation of the screw screwed to one side of the flange; The pressure control unit is a load cell for detecting the pressing force acting on the movable flange or It is configured to receive a detection signal from the pressure sensor of any one of the pressure sensor to apply a control signal to the pressure drive source.

본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치는, 냉각 조건을 정밀하게 관리 제어할 수 있으므로 가열과 냉각을 반복하는 열피로 사이클의 정확도와 재현성에 대한 신뢰성을 크게 높일 수 있음에 따라 비파괴 검사의 기량검증에 대한 신뢰성과 실효성을 보장할 수 있는 유용한 이점이 기대된다.The flow-controlled thermal fatigue crack generating apparatus according to the present invention can precisely control and control the cooling conditions, thereby greatly increasing the reliability of the accuracy and reproducibility of the thermal fatigue cycle of repeated heating and cooling. A useful benefit is expected to ensure the reliability and effectiveness of the verification.

또한, 본 발명은 배출 플랜지에 대하여 가동 플랜지가 가압 구동원에 의해 전,후 이동되는 구조이어서 배관 시편의 개방된 양측에 대한 견고하고 안정된 밀착 상태를 유지시킬 수 있음에 따라 냉각수 누수 등의 폐단을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 시험작업 준비에 따른 작업성 및 작업시간을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has a structure in which the movable flange is moved back and forth by the pressurized drive source with respect to the discharge flange to maintain a tight and stable close contact with the open both sides of the pipe specimen, so that the closed end of the cooling water leakage, etc. is not disclosed. Not only can it be prevented, but it also has the advantage of improving workability and working time according to test preparation.

특히, 다양한 지름과 길이를 갖는 배관 시편에 대한 검사가 가능함에 따라 장치의 효율인 운용을 통한 경제성과 유지관리의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.In particular, as inspection of pipe specimens having various diameters and lengths is possible, there is an effect of increasing economic convenience and convenience of maintenance through efficient operation of the device.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims are not to be interpreted in a conventional and dictionary sense, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치의 사용상태를 설명하기 위한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치를 정면에서 바라본 도면,
도 4는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치를 위에서 바라본 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 프레임유닛의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 7은 도 6의 가동 플랜지에 대한 A-A’선 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에 따른 냉각유닛의 구성을 설명하기 위한 모식도,
도 9는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 제어유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 10은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 가열유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 11은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 냉각유닛의 구성요소를 설명하기 위한 블록도,
도 12는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 열응력 발생구간을 설명하기 위한 모식도.1 and 2 are a perspective view for explaining a state of use of the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
3 is a front view of the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
Figure 4 is a view from above of the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
5 and 6 are exploded perspective views for explaining the configuration of the frame unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
7 is a cross-sectional view along the line AA ′ of the movable flange of FIG. 6;
8 is a schematic view for explaining the configuration of the cooling unit according to the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
9 is a block diagram for explaining the configuration of the control unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
10 is a block diagram for explaining the configuration of the heating unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
11 is a block diagram for explaining the components of the cooling unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention,
12 is a schematic diagram for explaining a thermal stress generation section in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the embodiment of the present invention. However, the present invention is not intended to be limited to the specific embodiments, and it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. The terms "comprise" or "having" in the present application are intended to indicate that there is a feature, step, operation, component, part, or a combination thereof described on the specification, but one or more other features, steps, operations It is to be understood that the present invention does not exclude in advance the possibility of the presence or the addition of elements, parts, or combinations thereof. That is, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, this means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Here, the repeated description, well-known functions that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and the detailed description of the configuration will be omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention. Embodiments of the present invention are provided to more completely describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치의 사용상태를 설명하기 위한 사시도이다.1 and 2 are perspective views for explaining a state of use of the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

도면에는 배관 시편(100)을 고정 지지하기 위한 것으로 서로 마주보는 방향으로 수직하게 배치되는 판재형의 배출 플랜지(11)와 고정 플랜지(13) 그리고 이들 사이에 배치되어 가압 구동원(17)에 의해 전,후 이동하는 가동 플랜지(15)로 이루어진 프레임유닛(10)과, 상기 배관 시편(100)에 인접하게 배치되어 국부 가열하는 가열유닛(20)과, 상기 배관 시편(100)의 내부로 냉각수를 공급하여 냉각시키는 냉각유닛(30)과, 상기 가열유닛(20)과 냉각유닛(30)의 동작을 제어하여 가열과 냉각에 의한 열피로를 발생시키도록 하는 제어유닛(40)으로 이루어진 유량제어형 열피로 균열 발생장치(1)이 도시되어 있다.In the drawing, the plate-shaped discharge flange 11 and the fixed flange 13, which are arranged vertically in a direction facing each other, for fixing and supporting the pipe specimen 100, are disposed between them and are moved by the pressure driving source 17. And, the frame unit 10 consisting of a movable flange (15) to move after, the heating unit 20 is disposed adjacent to the pipe specimen 100 and locally heated, and the cooling water into the pipe specimen (100) Flow control type heat consisting of a cooling unit 30 for supplying and cooling, and a control unit 40 for controlling the operations of the heating unit 20 and the cooling unit 30 to generate thermal fatigue by heating and cooling. The fatigue crack generator 1 is shown.

도 3은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치를 정면에서 바라본 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치를 위에서 바라본 도면이다.3 is a view of the flow-controlled thermal fatigue crack generating apparatus according to the present invention from the front, Figure 4 is a view from above the flow-controlled thermal fatigue crack generating apparatus according to the present invention.

도면에는 배관 시편(100)의 개방된 양측면에 위치되어 수밀이 유지될 수 있도록 구비되는 배출 플랜지(11)와 가동 플랜지(15) 그리고 상기 가동 플랜지(15)를 상기 배출 플랜지(11)에 대해 전,후 방향으로 슬라이드 이동될 수 있도록 안내하는 가이드 포스트(12) 및 상기 가동 플랜지(15)의 일측에 간격을 두고 구비되어 냉각수 라인(32)을 통해 냉각수를 공급받아 상기 배관 시편(100)의 내부로 주입하기 위한 냉각재킷(16)과, 상기 가동 플랜지(15)를 전,후 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 가압 구동원(17)과 가압제어부(19) 및 이들 가압 구동원(17)과 가압제어부(19)를 사이에 두고 수직하게 설치되는 고정 플랜지(13)로 이루어진 프레임유닛(10)을 포함하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치(1)이 도시되어 있다.In the drawing, the discharge flange 11, the movable flange 15, and the movable flange 15, which are located on both open sides of the pipe specimen 100 and are provided to maintain watertightness, are transferred to the discharge flange 11. , The guide post 12 and the movable flange 15 to be guided so as to be moved in the rear direction are provided at intervals on one side of the piping specimen (100) by receiving the cooling water supplied through the cooling water line (32) A pressurized drive source 17 and a pressurized control unit 19 which provide a cooling jacket 16 for injecting into the furnace, and a driving force for moving the movable flange 15 before and after, and the pressurized drive source 17 and the pressurized control unit ( 19 shows a flow control type thermal fatigue crack generating device 1 comprising a frame unit 10 composed of a fixing flange 13 installed vertically with an interposed portion 19 between them.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 프레임유닛의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고,도 7은 도 6의 가동 플랜지에 대한 A-A’선 단면도이다. 5 and 6 are exploded perspective views for explaining the structure of the frame unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the movable flange of FIG.

도면에는 원통 형상의 배관 시편(100)의 개방된 일측면이 끼움 조립될 수 있도록 배관 시편(100)의 지름에 대응하는 단차홈을 형성하고 그 중앙으로는 냉각수가 외부로 배출될 수 있도록 에 배출구멍(11)이 관통 형성된 배출차폐면(11a)이 제공된 배출 플랜지(11)와, 상기 배출 플랜지(11)의 일측에 구비되되, 이 배출 플랜지(11)에 대하여 간격 조절이 가능하도록 구비되는 판재 형상의 부재로, 상기 배관 시편(100)의 개방된 타측면이 끼움 조립될 수 있도록 배관 시편(100)의 지름에 대응하는 단차홈을 형성하고, 그 중앙으로는 냉각수를 공급받을 수 있도록 입수구(15b)가 관통 형성된 가동차폐면(15a)이 마련된 가동 플랜지(15)와, 상기 가동 플랜지(15)의 가동차폐면(15a)의 반대쪽 면에 구비되어 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 라인(32)이 연결되어 상기 입수구(15b)를 통해 배관 시편(100)의 내부로 안내될 수 있게 하는 냉각재킷(16)과, 상기 가동 플랜지(15)의 일측으로 간격을 두고 배치되되 상기 가동 플랜지(15)를 전,후 이동시키기 위한 구동요소인 가압 구동원(17)과 가압제어부(19)가 설치되는 판재 요소인 고정 플랜지(13)로 이루어진 프레임유닛(10)이 도시되어 있다.In the drawing, a stepped groove corresponding to the diameter of the pipe specimen 100 is formed so that the open one side of the cylindrical pipe specimen 100 can be fitted and discharged to the center so that the coolant can be discharged to the outside. A discharge flange 11 provided with a discharge shielding surface 11a having a hole 11 formed therethrough, and a plate provided on one side of the discharge flange 11 so as to adjust an interval with respect to the discharge flange 11. As a member of the shape, to form a stepped groove corresponding to the diameter of the pipe specimen 100 so that the other open side of the pipe specimen 100 can be fitted, the inlet to receive the cooling water in the center ( The movable flange 15 provided with the movable shielding surface 15a through which 15b is penetrated, and the coolant line 32 for supplying cooling water are provided on the opposite side of the movable shielding surface 15a of the movable flange 15. Connected to the inlet (15b) Cooling jacket 16 to be guided to the inside of the pipe specimen 100 through the driving element, and the driving element for moving the movable flange 15 before and after is arranged at a distance to one side of the movable flange 15 A frame unit 10 is shown, which consists of a fixing flange 13 which is a plate element on which the phosphorus drive source 17 and the pressure control unit 19 are installed.

도 8은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에 따른 냉각유닛의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.8 is a schematic view for explaining the configuration of the cooling unit according to the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

도면에는 배관 시편(100)의 내부 유량을 검출하는 유량검출기(31) 및 냉각수를 저장하는 냉각수탱크(36) 그리고 냉각수탱크(36)에 저장된 냉각수를 강제 공급하기 위한 냉각수펌프(34)와, 냉각수펌프(34)에 연결되어 냉각수를 공급받아 가동 플랜지(15)의 일측에 마련된 냉각재킷(16)에 연결되는 냉각수 라인(32)과, 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 수위를 검출하기 위한 수위레벨센서(35) 및 유속을 검출하기 위한 유속감지센서(37) 끝으로 상기 냉각수 라인(32) 상에 설치되어 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브(33)로 이루어진 냉각유닛(30)이 도시되어 있다.In the drawings, the flow rate detector 31 for detecting the internal flow rate of the pipe specimen 100, the coolant tank 36 for storing the coolant, and the coolant pump 34 for forcibly supplying the coolant stored in the coolant tank 36, and the coolant The coolant line 32 connected to the pump 34 and connected to the cooling jacket 16 provided on one side of the movable flange 15 and the coolant level passing through the inside of the pipe specimen 100 is connected to the pump 34. Adjusting the flow rate of the coolant is installed on the coolant line 32 to the end of the water level level sensor 35 for detecting and the flow rate detecting sensor 37 for detecting the flow rate passing through the inside of the pipe specimen 100 Cooling unit 30 is shown consisting of a flow control valve 33 for.

도 9는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 제어유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 9 is a block diagram for explaining the configuration of the control unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

도면에는, 가열유닛(20)의 가열온도와 가열시간을 검출하여 이를 기초로 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 유량과 통수 시간을 계산 처리한 후 상기 가열유닛(20)과 냉각유닛(30)에 제어신호를 인가하는 열피로 사이클제어부(41)와. 배관 시편(100)의 발열점 위치를 기준으로 열응력 발생구간 설정을 위한 냉각점의 위치를 계산 처리하고 계산된 냉각점의 위치에 냉각수의 수위가 유지될 수 있게 유량조절밸브(33)에 제어신호를 인가하는 열응력 제어부(47)를 포함하는 제어유닛(40)이 도시되어 있다.In the figure, the heating temperature and the heating time of the heating unit 20 is detected and based on this, the flow rate and the water passing time of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen 100 are calculated and processed, and then the heating unit 20 and cooling are performed. A thermal fatigue cycle control unit 41 for applying a control signal to the unit 30; Calculate and process the position of the cooling point for setting the thermal stress generation section based on the heating point position of the pipe specimen 100 and control the flow control valve 33 to maintain the level of the coolant at the calculated position of the cooling point. A control unit 40 is shown that includes a thermal stress controller 47 for applying a signal.

도 10은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 가열유닛의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.10 is a block diagram for explaining the configuration of the heating unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

도면에는, 내부가 비어 있고 양측면이 개방된 원통형의 배관 시편(100)의 외부 일측에 대하여 국부 가열하는 것으로, 유도가열 코일이나 직접가열 코일 중 어느 하나로 된 발열원(21)과, 이 발열원(21)의 가열온도를 측정하는 가열온도 센서(23) 그리고 발열원(21)의 가열시간을 측정하기 위한 가열 타이머(25)로 이루어진 가열유닛(20)이 도시되어 있다.In the figure, the heating source 21 is made of any one of an induction heating coil or a direct heating coil by locally heating the outer one side of the cylindrical pipe specimen 100 having an empty inside and opening at both sides thereof, and the heating source 21. The heating unit 20 is shown which consists of a heating temperature sensor 23 for measuring the heating temperature of the heating timer and a heating timer 25 for measuring the heating time of the heat generating source 21.

도 11은 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 냉각유닛의 구성요소를 설명하기 위한 블록도이다.11 is a block diagram illustrating the components of the cooling unit in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

도면에는, 배관 시편(100)의 내부로 냉각수를 강제 공급하여 냉각시키기 위한 요소로, 상기 배관 시편(100)의 내부 유량을 검출하기 위한 유량검출기(31)와, 냉각수 공급을 위한 관로인 냉각수 라인(32)과, 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 밸브요소인 유량조절밸브(33)와, 상기 배관 시편(100)의 내부로 냉각수가 강제 공급될 수 있도록 하는 냉각수펌프(34)와, 상기 배관 시편(100)의 내부 수위를 검출하기 위한 수위레벨센서(35)와, 상기 배관 시편(100)의 내부로 공급되는 냉각수가 저장되어 있는 냉각수탱크(36)와, 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 유속을 감지하기 위한 유속감지센서(37)와, 상기 배관 시편(100)에 공급되는 냉각수의 온도 또는 배관 시편(100)의 내부를 경유한 냉각수의 온도를 검출하기 위한 수온센서(39)로 이루어진 냉각유닛(30)이 도시되어 있다.In the drawing, as an element for forcibly supplying cooling water to the inside of the pipe specimen 100, a flow rate detector 31 for detecting an internal flow rate of the pipe specimen 100, and a cooling water line that is a pipe line for supplying the cooling water. (32), a flow control valve (33) which is a valve element for controlling the flow rate of the cooling water passing through the pipe specimen 100, and the cooling water to be supplied to the inside of the pipe specimen 100 forcibly Cooling water pump (36), the water level sensor (35) for detecting the internal water level of the pipe specimen 100, and the coolant tank (36) in which the coolant supplied to the inside of the pipe specimen (100) is stored. And, through the flow rate sensor 37 for detecting the flow rate of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen 100 and the temperature of the coolant supplied to the pipe specimen 100 or via the inside of the pipe specimen (100) Water to detect the temperature of one coolant The cooling unit 30 is made of a sensor 39 is illustrated.

도 12는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치에서 열응력 발생구간을 설명하기 위한 모식도이다.12 is a schematic diagram for explaining a thermal stress generation section in the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

도면에는, 가열유닛(20)을 구성하는 발열원(21)에 의해 배관 시편(100)의 일측이 국부 가열됨에 따라 발생하는 발열점(p1)과, 이 발열점(p1)에 대하여 열응력 발생구간을 형성하기 위한 냉각수의 수위인 냉각점(p2)이 마킹된 배관 시편(100)이 도시되어 있다. 참고적으로, 열피로 균열은 열응력 발생구간에서 발생하게 되는데, 이러한 열응력 발생구간(ΔT)은 열이 집중적으로 가열되는 지점인 발열점(p1)과, 이 발열점(p1)에 대하여 도면을 기준으로 하측으로 간격을 두고 냉각수를 통과시키는 경우 냉각수의 수위에 해당하는 위치가 냉각점(p2)이 되며, 상기 발열점(p1)과 냉각점(p2) 사이의 구간이 열응력 발생구간이 된다. In the figure, a heating point p1 generated when one side of the pipe specimen 100 is locally heated by the heating source 21 constituting the heating unit 20, and a thermal stress generation section with respect to the heating point p1. The pipe specimen 100 is shown with the cooling point p2, which is the level of the coolant, for forming the water. For reference, the thermal fatigue crack is generated in the thermal stress generating section. The thermal stress generating section ΔT is a heating point p1 which is a point where heat is intensively heated and a drawing of the heating point p1. In the case of passing the coolant at a lower interval with respect to the reference point, a position corresponding to the level of the coolant becomes the cooling point p2, and a section between the heating point p1 and the cooling point p2 is a thermal stress generation section. do.

이상의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치의 구성을 살펴보기로 한다.With reference to the drawings will be described the configuration of the flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention.

본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치는 골조를 형성하는 것으로 양측면이 개방된 원통형의 배관 시편(100)을 고정 지지하기 위한 프레임유닛(10)과, 상기 배관 시편(100)의 일측 외면에 인접하게 배치되어 국부 가열함으로써 발열점(p1)을 형성하기 위한 가열유닛(20)과, 상기 배관 시편(100)의 내부에 냉각수를 통수시킴으로써 냉각점(p2)을 형성하는 것으로 냉각수의 유량 조절이 가능한 냉각유닛(30)과, 상기 가열유닛(20)과 냉각유닛(30)의 작동을 제어하여 상기 배관 시편(100)에 대한 가열과 냉각이 규칙적으로 일어날 수 있도록 하는 제어유닛(40)으로 구성된다.The flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention is to form a skeleton frame unit 10 for holding and supporting the cylindrical pipe specimen 100 is open on both sides and the outer surface of one side of the pipe specimen (100) The flow rate of the cooling water is formed by forming a cooling point p2 by passing the cooling unit 20 through the heating unit 20 for forming the heating point p1 by local heating and by passing the cooling water inside the pipe specimen 100. Possible cooling unit 30, and control unit 40 to control the operation of the heating unit 20 and the cooling unit 30 so that heating and cooling of the pipe specimen 100 can occur regularly. do.

프레임유닛(10)은 내부가 비어 있는 원통형의 부재인 배관 시편(100)의 개방된 양측면에 밀착 접촉되어 외부로부터 냉각수를 공급받아 배관 시편(100)의 내부로 안내하도록 지지하는 골조 요소로서, 배출 플랜지(11)와, 고정 플랜지(13)와, 가동 플랜지(15) 그리고 가압 구동원(17) 및 가압제어부(19)로 구성된다.Frame unit 10 is a frame element that is in close contact with the open both sides of the pipe specimen 100, which is a hollow cylindrical member to receive the cooling water from the outside to guide the inside of the pipe specimen 100, discharge The flange 11, the fixed flange 13, the movable flange 15, and the pressurization drive source 17 and the pressurization control part 19 are comprised.

상기 배출 플랜지(11)는 상기 배관 시편(100)의 개방된 양측면 중 냉각수가 통과하여 출수되는 쪽에 밀착 접촉되는 판재형의 부재로서, 상기 배관 시편(100)의 일부가 끼움 삽입될 수 있도록 단차진 홈을 형성하고, 그 중앙에는 도면을 기준으로 길이 방향의 배출구(10b)가 관통 형성된 배출차폐면(11a)이 구비되는 구성이다. The discharge flange 11 is a plate-shaped member that comes into close contact with a side of the open side of the pipe specimen 100 through which the coolant passes and is discharged so that a part of the pipe specimen 100 may be inserted. A groove is formed and a discharge shielding surface 11a having a discharge port 10b in the longitudinal direction is formed in the center of the drawing.

이러한 배출구(10b)는 배출되는 냉각수의 양을 조절하기 위하여 배출구(10b)의 크기를 조절할 수 있도록 공지의 슬라이드 셔터가 구비되어도 무방하다.The outlet 10b may be provided with a known slide shutter to adjust the size of the outlet 10b in order to adjust the amount of cooling water discharged.

또한, 상기 배출 플랜지(11)는 사각 판재형으로 제공되며, 네 모서리에 인접한 위치에 각각의 가이드 포스트(12)가 끼움 조립될 수 있는 조립홀(미부호)이 형성된다.In addition, the discharge flange 11 is provided in a rectangular plate shape, an assembly hole (unsigned) that can be assembled to each guide post 12 is formed in a position adjacent to the four corners.

상기 고정 플랜지(13)는 상기 배출 플랜지(11)와 간격을 두고 대향 배치되는 사각 판재형의 부재로서, 상기 배출 플랜지(11)와 마찬가지로 네 모서리에 인접한 위치에 가이드 포스트(12)의 타단이 결합 조립될 수 있도록 조립홀(미부호)이 형성된다.The fixing flange 13 is a rectangular plate member which is disposed to face the discharge flange 11 at intervals, and the other end of the guide post 12 is coupled to a position adjacent to four corners similarly to the discharge flange 11. Assembly holes (unsigned) are formed so that they can be assembled.

이러한 고정 플랜지(13)는 상기 배출 플랜지(11)와 함께 고정된 구조물의 역할을 하는 것으로, 후술할 가동 플랜지(15)를 전,후 슬라이드 이동시키는 구동력을 제공하는 가압 구동원(17)이 설치된다.The fixed flange 13 serves as a structure fixed together with the discharge flange 11, a pressurized drive source 17 is provided to provide a driving force to slide the front and rear movable flange 15 to be described later. .

상기 가동 플랜지(15)는 상기 배출 플랜지(11)와 고정 플랜지(13)의 사이에 배치되어 가이드 포스트(12)를 따라 전,후 슬라이드 이동 가능하게 구비되는 사각 판재형의 부재로서, 상기 네 모서리에 인접한 위치에 각각의 가이드 포스트(12)가 슬라이드 삽입통과하는 가이드레일홀(15h)이 관통 형성되고, 상기 배출 플랜지(11)와 마주보는 면으로는 상기 배관 시편(100)의 다른 한쪽이 접촉되는 가동차폐면(15a)이 형성된다. The movable flange 15 is a rectangular plate member which is disposed between the discharge flange 11 and the fixed flange 13 so as to slide forward and backward along the guide post 12. A guide rail hole 15h through which the guide post 12 slides through is inserted into a position adjacent to the guide post 12, and a surface facing the discharge flange 11 is in contact with the other side of the pipe specimen 100. The movable shielding surface 15a is formed.

이러한 가동 플랜지(15)에서 상기 가동차폐면(15a)은 상기 배관 시편(100)의 일부가 끼움 삽입되어 고정될 수 있도록 단차진 홈을 형성하고, 그 중앙에는 냉각수를 배관 시편(100)의 내부로 주입하기 위한 입수구(15b)가 형성된다. In the movable flange 15, the movable shielding surface 15a forms a stepped groove so that a portion of the pipe specimen 100 may be inserted and fixed, and a coolant may be disposed at the center of the pipe specimen 100. Inlet port 15b for injecting is formed.

또한, 상기 가동 플랜지(15)는 가동차폐면(15a)의 반대측면에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 라인(32)이 연결된 냉각재킷(16)이 구비되며, 이 냉각재킷(16)은 상기 입수구(15b)와 연결되는 구조이다.In addition, the movable flange 15 is provided with a cooling jacket 16 is connected to the cooling water line 32 for supplying the cooling water to the opposite side of the movable shielding surface (15a), the cooling jacket 16 is the inlet ( It is connected to 15b).

한편, 상기 배출 플랜지(11)와 가동 플랜지(15)는 다양한 지름의 배관 시편(100)에 대한 취부가 가능하도록 다양한 배관 연결자재를 통해 상기 배출차폐면(11a)과 가동차폐면(15a)에 조립될 수 있으며, 이는 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다. On the other hand, the discharge flange 11 and the movable flange 15 is connected to the discharge shielding surface (11a) and the movable shielding surface (15a) through a variety of pipe connecting materials to enable mounting on the pipe specimen 100 of various diameters It may be assembled, which may be carried out by a known technique, so detailed description thereof will be omitted.

상기 가압 구동원(17)은 상기 고정 플랜지(13)의 일측에 설치되어 상기 가동 플랜지(15)를 전,후 방향으로 이동시킴으로써 상기 배출 플랜지(11)와의 간격을 근접되게 하거나 이격시키는 구동요소이다. The pressurized drive source 17 is a drive element installed on one side of the fixed flange 13 to move the movable flange 15 in the front and rear directions to close or space the gap with the discharge flange 11.

이러한 가압 구동원(17)은 제어신호를 받아 동작되는 것으로, 상기 가동 플랜지(15)의 일측에 연결된 로드를 전,후진 시켜 상기 가동 플랜지(15)를 전,후 방향으로 연동되게 하는 액츄에이터가 사용되거나 또는 상기 가동 플랜지(15)의 일측에 나사 체결된 이송스크류를 정,역 회전시켜 상기 가동 플랜지(15)를 전,후 방향으로 연동되게 하는 스크류 모터가 사용될 수 있으며, 이외에도 본 발명에서의 가압 구동원(17)은 상기 가동 플랜지(15)를 전,후 방향으로 이동시킬 수 있다면 공지의 다양한 구동원이 사용되어도 무방하다. The pressurized drive source 17 is operated by receiving a control signal. An actuator is used to move the rod connected to one side of the movable flange 15 forward and backward so that the movable flange 15 is interlocked in the front and rear directions. Alternatively, a screw motor for interlocking the movable flange 15 forward and backward by forward and reverse rotation of the screw fastened to one side of the movable flange 15 may be used, in addition to the pressure driving source in the present invention. If the movable flange 15 can be moved in the front and rear directions, various known driving sources may be used.

상기 가압제어부(19)는 상기 가동 플랜지(15)에 작용하는 가압력을 검출하여 상기 배관 시편(100)에 가해지는 배출 플랜지(11)와 가동 플랜지(15)의 밀착 정도를 조절하기 위한 요소이다.The pressure control unit 19 is an element for detecting the pressing force acting on the movable flange 15 to adjust the degree of adhesion between the discharge flange 11 and the movable flange 15 applied to the pipe specimen 100.

이러한 가압제어부(19)는 상기 가동 플랜지(15)에 작용하는 가압력을 검출하는 로드셀 또는 가압센서 등으로 이루어진 가압 감지기(19a)을 포함하는 구성이며, 상기 배관 시편(100)에 가해지는 압력을 측정하여 상기 배출 플랜지(11)와 가동 플랜지(15)가 적정압력으로 배관 시편(100)의 양단에 대한 밀착 상태를 유지 또는 해제될 수 있도록 가압 구동원(17)을 제어한다.The pressure control unit 19 is configured to include a pressure sensor (19a) made of a load cell or a pressure sensor for detecting the pressing force acting on the movable flange 15, and measures the pressure applied to the pipe specimen (100). By controlling the pressurization drive source 17 so that the discharge flange 11 and the movable flange 15 can be maintained or released in close contact with both ends of the pipe specimen 100 at an appropriate pressure.

가열유닛(20)은 상기 배관 시편(100)의 일측 외면에 인접하게 배치되어 국부 가열하는 가열요소로서, 고주파 전류를 인가 받아 자장을 형성시켜 발열을 유도하는 유도가열 코일 또는 전원을 공급받아 발열하는 발열선을 구비한 직접가열 코일 중 어느 하나로 이루어진 발열원(21)과. 상기 발열원(21)의 가열온도를 측정하는 가열온도 센서(23) 그리고 상기 발열원(21)의 가열시간을 측정하는 가열 타이머(25)로 구성된다.The heating unit 20 is a heating element which is disposed adjacent to one outer surface of the pipe specimen 100 and is locally heated. The heating unit 20 generates a magnetic field by applying a high frequency current to generate a magnetic field to induce heat generation. Heating source 21 and any one of a direct heating coil having a heating wire. It consists of a heating temperature sensor 23 for measuring the heating temperature of the heating source 21 and a heating timer 25 for measuring the heating time of the heating source 21.

냉각유닛(30)은 상기 배관 시편(100)의 내부로 냉각수를 강제 공급하여 냉각시키는 냉각요소로서, 상기 배관 시편(100)의 내부 유량을 검출하는 유량검출기(31)와, 상기 냉각수펌프(34)와 배관 시편(100)을 고정하고 있는 가동 플랜지(15)의 일측에 마련된 냉각재킷(16)을 연결하는 냉각수 라인(32) 및 이 냉각수 라인(32) 상에 설치되어 상기 배관 시편(100)의 내부로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(33) 그리고 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 수위를 측정하는 수위레벨센서(35)와, 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 유속을 감지하는 유속감지센서(37)와, 상기 배관 시편을 통과하는 냉각수의 온도 또는 통과하여 배출되는 냉각수의 온도를 측정하는 수온센서(39) 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성된다.The cooling unit 30 is a cooling element for forcibly supplying and cooling the cooling water to the inside of the pipe specimen 100, a flow rate detector 31 for detecting an internal flow rate of the pipe specimen 100, and the coolant pump 34. ) And a cooling water line 32 connecting the cooling jacket 16 provided on one side of the movable flange 15 to which the pipe specimen 100 is fixed and installed on the cooling water line 32. Flow level control valve 33 for adjusting the flow rate of the cooling water supplied to the inside of the water level level sensor 35 for measuring the level of the cooling water passing through the interior of the pipe specimen 100 and the pipe specimen 100 Including at least one of the flow rate sensor 37 for detecting the flow rate of the cooling water passing through the inside and the water temperature sensor 39 for measuring the temperature of the cooling water passing through the pipe specimen or the temperature of the cooling water discharged through the pipe specimen. It is composed.

제어유닛(40)은 상기 가열유닛(20)과 냉각유닛(30)의 동작을 제어하는 제어요소로서, 크게 열피로 사이클제어부(41)와 열응력 제어부(47)로 구성된다.The control unit 40 is a control element for controlling the operation of the heating unit 20 and the cooling unit 30, and is largely composed of a thermal fatigue cycle control unit 41 and the thermal stress control unit 47.

상기 열피로 사이클제어부(41)는 상기 가열유닛(20)의 가열 온도와 가열시간을 검출하여 이를 기초로 상기 배관 시편(100)의 내부를 통과하는 냉각수의 유량과 통수시간을 계산 처리하고, 상기 가열유닛(20)과 냉각유닛(30)에 제어신호를 인가하는 요소이다. The thermal fatigue cycle control unit 41 detects the heating temperature and the heating time of the heating unit 20 and calculates and processes the flow rate and the passing time of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen 100 based on the heating temperature and the heating time. It is an element that applies a control signal to the heating unit 20 and the cooling unit 30.

즉, 상기 배관 시편(100)에 대한 열응력 발생구간을 형성하기 위해서는 가열과 냉각을 규칙적으로 재현하여야 하므로, 이를 위해서는 가열유닛(20)의 동작온도와 시간 그리고 냉각유닛(30)의 유량과 통수시간을 제어할 필요가 있으므로, 본 발명에서는 이를 위해 열피로 사이클제어부(41)가 가열유닛(20)의 가열온도와 가열시간 그리고 냉각유닛(30)의 유량과 통수시간을 기준을 제어하도록 하였다. That is, in order to form a heat stress generation section for the pipe specimen 100, heating and cooling must be regularly reproduced, for this purpose, the operating temperature and time of the heating unit 20 and the flow rate and water flow of the cooling unit 30. Since it is necessary to control the time, in the present invention, the thermal fatigue cycle control unit 41 to control the reference to the heating temperature and heating time of the heating unit 20, the flow rate and the water passage time of the cooling unit 30.

이러한 열피로 사이클제어부(41)는 상기 가열유닛(20)의 발열온도 및 온/오프의 동작을 제어하는 가열제어모듈(43)과, 상기 국부 가열된 배관 시편(100)의 발열점(p1)의 위치를 검출하는 발열위치 검출모듈(45)을 포함하여 이루어진다.The thermal fatigue cycle control unit 41 is a heating control module 43 for controlling the heating temperature and the on / off operation of the heating unit 20, and the heating point (p1) of the locally heated pipe specimen 100 It comprises a heating position detection module 45 for detecting the position of.

상기 열응력 제어부(47)는 상기 발열위치 검출모듈(45) 로부터 상기 배관 시편(100)의 발열점(p1) 위치 정보를 제공받아 이를 기준으로 열응력 발생구간 형성을 위한 냉각점(p2)의 위치를 계산 처리하고, 계산된 냉각점(p2)의 위치에 냉각수의 수위가 유지될 수 있도록 상기 유량조절밸브(33)에 제어신호를 인가하는 요소이다.The thermal stress control unit 47 receives the heating point p1 position information of the pipe specimen 100 from the heating position detection module 45, and based on this, the cooling point p2 for forming the thermal stress generation section is provided. A position is calculated and processed, and a control signal is applied to the flow regulating valve 33 so that the level of cooling water can be maintained at the calculated position of the cooling point p2.

즉, 도 12를 참조하면, 열응력 발생구간은 가열에 의해 가장 높은 온도를 갖는 지점인 발열점(p1)과, 이 발열점(p1)을 기준으로 하측에 냉각수의 최고 수위에 해당하는 지점에서 급속한 냉각이 이루어지는 냉각점(p2) 사이의 구간이며, 이 구간에서 균열 발생이 쉽게 일어나게 된다. That is, referring to Figure 12, the heat stress generation section is a heating point (p1) which is the point having the highest temperature by heating, and at the point corresponding to the highest water level of the cooling water on the lower side based on this heating point (p1) It is a section between the cooling points p2 where rapid cooling takes place, and cracking easily occurs in this section.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유량제어형 열피로 균열 발생장치는 배관 시편(100)에 대한 가열과 냉각 작용을 규칙적이면서 균일하게 재현할 수 있으므로 결과적으로 열피로 사이클 재현에 대한 신뢰성을 높일 수 있으며, 또한 배출 플랜지(11)에 대하여 전,후 이동될 수 있도록 구비된 가동 플랜지(15)의 구조에 의해 배관 시편(100)의 설치 및 해체에 따른 작업성 개선과 다양한 배관 크기에 대한 검사가 가능하다.The flow-controlled thermal fatigue crack generating device according to the present invention configured as described above can be regularly and uniformly reproduce the heating and cooling action for the pipe specimen 100, as a result can increase the reliability of the thermal fatigue cycle reproduction In addition, due to the structure of the movable flange 15 provided to be moved forward and backward with respect to the discharge flange 11, it is possible to improve the workability according to the installation and disassembly of the pipe specimen 100 and to inspect various pipe sizes. Do.

한편, 본 발명은 기재된 실시례에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the described embodiments, it is possible to use and change the application site, it is common in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have knowledge. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

1 : 유량제어형 열피로 균열 발생장치
10 : 프레임유닛 11 : 배출 플랜지 11a : 배출차폐면
11b : 배출구 11c : 배출가이드 12 : 가이드포스트
13 : 고정 플랜지 15 : 가동 플랜지 15a : 가동차폐면
15b : 입수구 15h : 가이드레일홀 16 : 냉각재킷
16a : 관로접속구 17 : 가압 구동원 19 : 가압제어부
19a : 가압 감지기 20 : 가열유닛 21 : 발열원
23 : 가열온도 센서 25 : 가열 타이머 30 : 냉각유닛
31: 유량검출기 32 : 냉각수 라인 33 : 유량조절밸브
34 : 냉각수펌프 35 : 수위레벨센서 36 : 냉각수탱크
37 : 유속감지센서 39 : 수온센서 40 : 제어유닛
41 : 열피로 사이클 제어부 43 : 가열제어모듈
45 : 발열위치 검출모듈 47 : 열응력 제어부1: Flow control type thermal fatigue crack generator
10 frame unit 11 discharge flange 11a discharge shielding surface
11b: discharge port 11c: discharge guide 12: guide post
13: fixed flange 15: movable flange 15a: movable shielding surface
15b: Inlet 15h: Guide rail hole 16: Cooling jacket
16a: pipeline connection 17: pressure drive source 19: pressure control unit
19a: pressure sensor 20: heating unit 21: heating source
23: heating temperature sensor 25: heating timer 30: cooling unit
31: flow rate detector 32: cooling water line 33: flow control valve
34 coolant pump 35 water level sensor 36 coolant tank
37: flow rate sensor 39: water temperature sensor 40: control unit
41: thermal fatigue cycle control unit 43: heating control module
45: heating position detection module 47: thermal stress control unit

Claims (6)

관통된 배관시편의 양측면에 밀착 접촉되어 외부로부터 냉각수를 공급받아 배관시편의 내부로 안내하는 프레임 유닛;
상기 배관시편의 일측 외면에 인접하게 배치되어 국부 가열하는 가열유닛;
상기 배관시편의 내부로 냉각수를 강제 공급하여 냉각시키는 냉각수펌프 및 배관시편의 내부 유량을 검출하는 유량검출기 및 냉각수펌프와 배관시편을 연결하는 냉각수 라인 상에 설치되어 유량을 조절하는 유량조절밸브를 구비한 냉각유닛;
상기 가열유닛의 가열 온도와 가열시간을 검출하여 이를 기초로 상기 배관 시편의 내부를 통과하는 냉각수의 유량과 통수 시간을 계산 처리하여 상기 가열유닛과 냉각유닛에 제어신호를 인가하는 것으로, 상기 가열유닛의 발열온도 및 온/오프의 동작을 제어하는 가열제어모듈 및 상기 국부 가열된 배관시편의 발열점의 위치를 검출하는 발열위치 검출모듈을 구비한 열피로 사이클 제어부 및 상기 발열위치 검출모듈로부터 배관시편의 발열점 위치 정보를 제공받아 이를 기준으로 열응력 발생구간 설정을 위한 냉각점의 위치를 계산 처리하고, 계산된 냉각점의 위치에 냉각수의 수위가 유지될 수 있게 상기 유량조절밸브에 제어신호를 인가하는 열응력 제어부를 구비한 제어유닛;으로 구성된 것을 특징으로 하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치. A frame unit which comes into close contact with both sides of the penetrated pipe specimen and receives cooling water from the outside to guide the inside of the pipe specimen;
A heating unit disposed adjacent to an outer surface of one side of the pipe specimen and configured to locally heat;
A cooling water pump for forcibly supplying cooling water to the inside of the pipe specimen, a flow rate detector for detecting an internal flow rate of the pipe specimen, and a flow control valve installed on the cooling water line connecting the cooling water pump and the pipe specimen to adjust the flow rate; One cooling unit;
Detecting the heating temperature and the heating time of the heating unit and calculating and processing the flow rate and the passing time of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen based on this to apply a control signal to the heating unit and the cooling unit, the heating unit A thermal fatigue cycle control unit having a heating control module for controlling the heating temperature and on / off operation of the heating element and a heating position detecting module for detecting the position of the heating point of the locally heated pipe specimen; Based on the heating point position information of the calculation and processing the position of the cooling point for setting the thermal stress generation section based on this, and the control signal to the flow control valve to maintain the level of the coolant at the calculated position of the cooling point Flow control type thermal fatigue crack generating device, characterized in that consisting of; a control unit having a thermal stress control unit to apply. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 냉각유닛은, 상기 배관시편의 내부를 통과하는 냉각수의 수위를 측정하는 수위레벨센서 및 상기 배관 시편의 내부를 통과하는 냉각수의 유속을 감지하는 유속감지센서 및 상기 배관 시편을 통과하는 냉각수의 온도를 측정하는 수온센서 중 어느 하나 또는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치.According to claim 1, wherein the cooling unit, a water level sensor for measuring the level of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen and a flow rate sensor for detecting the flow rate of the cooling water passing through the inside of the pipe specimen and the pipe specimen Flow-controlled thermal fatigue crack generation device comprising any one or more than one of the water temperature sensor for measuring the temperature of the cooling water passing through. 제 1항에 있어서, 상기 가열유닛은, 고주파 전류를 인가 받아 자장을 형성시켜 발열을 유도하는 유도가열 코일 또는 전원을 공급받아 발열하는 발열선을 구비한 직접가열 코일 중 어느 하나로 이루어진 발열원;
상기 발열원의 가열온도를 측정하는 가열온도 센서;
상기 발열원의 가열시간을 측정하는 가열 타이머;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치. The heating unit of claim 1, further comprising: a heating source comprising any one of an induction heating coil for generating a magnetic field by applying a high frequency current to induce heat generation or a direct heating coil having a heating wire for generating heat;
A heating temperature sensor measuring a heating temperature of the heat generating source;
And a heat timer for measuring a heating time of the heat generating source. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 유닛은, 상기 배관 시편의 개방된 양측면 중 어느 한쪽에 밀착 접촉되는 배출차폐면을 형성한 것으로 냉각수가 외부로 배출될 수 있도록 배출구가 형성된 수직하게 배치된 판재 형상의 배출 플랜지;
상기 배출 플랜지와 간격을 두고 대향 배치되되 상호 횡방향으로 배치된 복수의 가이드 포스트로 연결 지지되는 고정 플랜지;
상기 배출 플랜지와 고정 플랜지 사이에 배치되어 가이드 포스트를 따라 전,후 슬라이드 이동 가능하게 구비되되, 상기 배관 시편의 다른 한쪽에 밀착 접촉되는 가동차폐면을 형성한 것으로 일측에는 외부로부터 냉각수를 공급받는 냉각재킷이 구비된 가동 플랜지;
상기 고정 플랜지의 일측에 설치되어 상기 가동 플랜지를 전,후 이동시켜 상기 배출 플랜지와의 간격을 조절하는 가압 구동원 및 상기 가동 플랜지에 작용하는 가압력을 검출하여 상기 배관 시편에 대한 밀착 정도를 조절하는 가압 제어부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치. According to claim 1, wherein the frame unit is formed in the vertically arranged plate shape having a discharge port to form a discharge shielding surface in close contact with any one of the open both sides of the pipe specimen to the discharge water to the outside Exhaust flange;
A fixed flange disposed opposite to the discharge flange and supported by a plurality of guide posts disposed in a cross direction;
It is arranged between the discharge flange and the fixed flange is provided to be able to move forward and backward along the guide post, and formed a movable shielding surface in close contact with the other side of the pipe specimen to cool the one side is supplied with cooling water from the outside A movable flange equipped with a jacket;
Pressurized drive source installed on one side of the fixed flange to move the movable flange before and after to adjust the distance to the discharge flange and the pressing force acting on the movable flange to adjust the degree of adhesion to the pipe specimen Flow control type thermal fatigue crack generating apparatus further comprising a control unit. 제 5항에 있어서, 상기 가압 구동원은 제어신호를 인가받아 동작되는 것으로, 상기 가동 플랜지의 일측에 연결된 로드를 전,후진시켜 가동 플랜지를 전,후 방향으로 연동되게 하는 액츄에이터 또는 상기 가동 플랜지의 일측에 나사체결된 이송스크류를 정,역 회전시켜 가동 플랜지를 전,후 방향으로 연동되게 하는 스크류모터 중 어느 하나이고;,
상기 가압 제어부는 상기 가동 플랜지에 작용하는 가압력을 검출하는 로드셀 또는 가압센서 중 어느 하나로 된 가압 감지기로부터 감지신호를 인가 받아 상기 가압 구동원에 제어신호를 인가하도록 회로 연결된 구성을 특징으로 하는 유량제어형 열피로 균열 발생장치. The actuator of claim 5, wherein the pressurized driving source is operated by receiving a control signal and moves the rod connected to one side of the movable flange forward and backward so that the movable flange is interlocked in the front and rear directions. Any one of the screw motor for interlocking the movable flange forward and backward by forward and reverse rotation of the screw screwed in the;
The pressure control unit is a flow-controlled thermal fatigue characterized in that the circuit is connected to apply a control signal to the pressure driving source receives a detection signal from any one of the load sensor or pressure sensor for detecting the pressing force acting on the movable flange. Crack generator.
KR1020180171809A 2018-12-28 2018-12-28 Thermal Fatigue Crack for flow control KR102038781B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180171809A KR102038781B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Thermal Fatigue Crack for flow control
PCT/KR2018/016963 WO2020138576A1 (en) 2018-12-28 2018-12-31 Flow-controlled thermal fatigue crack generation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180171809A KR102038781B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Thermal Fatigue Crack for flow control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102038781B1 true KR102038781B1 (en) 2019-10-31

Family

ID=68420836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180171809A KR102038781B1 (en) 2018-12-28 2018-12-28 Thermal Fatigue Crack for flow control

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102038781B1 (en)
WO (1) WO2020138576A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102195138B1 (en) 2019-12-31 2020-12-24 호진산업기연(주) Thermal fatigue crack generator for large pipe
CN114279860A (en) * 2021-11-25 2022-04-05 湖北省电力勘测设计院有限公司 Large-diameter pipe buckling experiment device and method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112730137A (en) * 2020-12-29 2021-04-30 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 Material test integrated platform system of generator set and test method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007298467A (en) * 2006-05-02 2007-11-15 Daido Steel Co Ltd Evaluation test method, and device therefor
KR100801404B1 (en) 2006-06-26 2008-02-11 이보영 Apparatus for fomating a thermal-fatigue crack
KR100909118B1 (en) 2008-10-09 2009-07-23 한국항공대학교산학협력단 Apparatus for forming a stress corrosion crack
KR100920102B1 (en) 2008-10-31 2009-10-01 한국항공대학교산학협력단 Apparatus for forming a longitudinal thermal-fatigue crack
JP5509195B2 (en) * 2009-03-11 2014-06-04 学校法人常翔学園 Thermal conductivity measuring device and thermal conductivity measuring method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS559195B2 (en) * 1972-06-09 1980-03-08
JP2002032419A (en) * 2000-07-19 2002-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Management system for piping stress
JP2011225945A (en) * 2010-04-21 2011-11-10 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd Method of and device for heat treatment of stainless steel pipe

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007298467A (en) * 2006-05-02 2007-11-15 Daido Steel Co Ltd Evaluation test method, and device therefor
KR100801404B1 (en) 2006-06-26 2008-02-11 이보영 Apparatus for fomating a thermal-fatigue crack
KR100909118B1 (en) 2008-10-09 2009-07-23 한국항공대학교산학협력단 Apparatus for forming a stress corrosion crack
KR100920102B1 (en) 2008-10-31 2009-10-01 한국항공대학교산학협력단 Apparatus for forming a longitudinal thermal-fatigue crack
JP5509195B2 (en) * 2009-03-11 2014-06-04 学校法人常翔学園 Thermal conductivity measuring device and thermal conductivity measuring method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102195138B1 (en) 2019-12-31 2020-12-24 호진산업기연(주) Thermal fatigue crack generator for large pipe
WO2021137347A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-08 호진산업기연(주) Thermal fatigue crack generation device for large pipe
CN113348357A (en) * 2019-12-31 2021-09-03 镐进产业技研株式会社 Thermal fatigue crack generating device for large-sized pipeline
CN114279860A (en) * 2021-11-25 2022-04-05 湖北省电力勘测设计院有限公司 Large-diameter pipe buckling experiment device and method
CN114279860B (en) * 2021-11-25 2023-12-15 湖北省电力勘测设计院有限公司 Buckling experiment device and method for large-caliber pipe

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020138576A1 (en) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102038781B1 (en) Thermal Fatigue Crack for flow control
US8499610B2 (en) Test apparatus and method for safety valve
US3817829A (en) Nuclear reactor internals construction and failed fuel rod detection system
Kondo et al. IFMIF/EVEDA lithium test loop: design and fabrication technology of target assembly as a key component
KR100920102B1 (en) Apparatus for forming a longitudinal thermal-fatigue crack
EP2772334A2 (en) Weld portion repairing method and weld portion repairing apparatus
WO2014126039A1 (en) Water jet peening compressive residual stress test method, test device, and test facility
CN112964791A (en) Pipeline pitting acoustic simulation testing device and method based on visualization constant load effect
KR102195138B1 (en) Thermal fatigue crack generator for large pipe
US5361284A (en) Tube corrosion accelerator
RU2518407C1 (en) Method for nondestructive inspection of product in course of its operation
KR101083183B1 (en) Mehtod to manufacture mockup specimen for performance validation of nondestructive test about stress corrosion crack originated from PWR pressurizer heater sleeve nozzle in high temperature and pressure
Sagawa et al. Stress corrosion cracking countermeasure observed on Ni-based alloy welds of BWR core support structure
US5126100A (en) System for qualification of chemical decontamination methods for decontamination of nuclear reactor systems
CN115013139B (en) Simulation test system for performance analysis of welded pipe fitting of marine cooling water system
KR200376972Y1 (en) A leakage examination device of the dump valve
Arzhaev et al. Possible in-service damages of steam generators at VVER-1000 and VVER-1200 NPP units and their impact on long-term operation
JP2739891B2 (en) Inspection method of cooling groove of combustor by radiation thermometer
KR101101976B1 (en) Fabrication device and method of tubing with stress corrosion cracking at high temperature
Silber et al. Specimen Testing for Steam Generator Tube Leaks with Measurement of Flow Patterns
Vadlamani et al. Choking flow of subcooled liquid in steam generator tube wall cracks
CN112964790A (en) Pipeline pitting acoustic simulation testing device and method based on visualization fatigue load effect
Schenk et al. Experience and status on primary system components after 15 years of operation in the nuclear power plant Obrigheim
Kima Tube Repair Criteria for Heat Exchangers with U-Tubes Applying USNRC Reg. Guide 1.121
Schoeckle et al. Requirements for In-Service Monitoring of Failure Mechanisms

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant