KR102585849B1 - 방사선투과검사용 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스관, 송유 및 송수관, 기타 산업용 배관의 강관 이음매 용접부위 또는 결함 가능성이 있는 내부조직의 상태를 확인하기 위한 방사선을 투과 검사시에 경량화 및 유연성에 의한 신속하면서도 간편한 고정의 설치작업으로 방사선 피폭을 차단할 수 있는 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 신축성을 갖는 실리콘 폴리머 판재과, 상기 실리콘 폴리머 판재에 테두리면이 결속되고 상, 하부면이 노출된 상태로 일정간격을 갖고 배치된 다수의 판형 Nd계 자석 및 상기 실리콘 시트 상부면 및 하부면에 적층된 텅스텐 섬유로 방직된 차폐 시트로 구성된 것을 특징으로 하는 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체 및 그 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 상기 목적은 신축성을 갖는 실리콘 폴리머 판재과, 상기 실리콘 폴리머 판재에 테두리면이 결속되고 상, 하부면이 노출된 상태로 일정간격을 갖고 배치된 다수의 판형 Nd계 자석 및 상기 실리콘 시트 상부면 및 하부면에 적층된 텅스텐 섬유로 방직된 차폐 시트로 구성된 것을 특징으로 하는 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체 및 그 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
Description
본 발명은 가스관, 송유관 및 송수관, 기타 산업용 강관에 있어서 수평 또는 수직의 강관 이음매 용접부의 결함 가능성이 있는 내부조직의 상태를 확인하기 위한 방사선투과검사 시, 강관의 표면에 가벼울 뿐만 아니라 성형성이 우수하여 간편하고도 신속하게 방사선 차폐체를 설치하여 방사선투과검사작업으로 인한 방사선 피폭을 차단할 수 있는 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
가스관, 송유관 및 송수관 등의 산업용 강관은 배관 공사 시, 강관과 강관의 단부를 용접하여 연결하는 공정을 수행한다.
따라서 산업용 강관의 용접부의 조직 내부에는 균열, 기포 및 개재물 등과 같은 수많은 용접 결함이 발생할 수 있으므로 이에 대한 검사를 통하여 강관 이음매 용접부의 건전성을 확인할 필요가 절대적으로 중요하다.
이러한 강관 이음매 용접부의 결함검사는 주로 비파괴검사방법의 일종인 방사선투과검사법을 이용하고 있다. 이러한 비파괴검사법은 방사선원(radioactive material)에서 방출되는 방사선(감마선)을 검사체에 투과시키고, 검사체의 반대편에는 영상을 담아 결함을 검출할 수 있는 필름을 대응시키며 이를 분석하는 방사선투과법(RT : Radiography)이 대표적으로 제안되고 있다. 도 1은 방사선투과검사법을 구체화하는데 사용되는 방사선 조사장치를 도시한 개략도이다. 방사선 조사장치는 감마선 조사기(1)와 원격조작장치(2) 및 가이드 튜브(3)로 구성된다. 감마선 조사기(1)에는 방사선을 방출하는 감마선원이 장전된 피그테일(4)이 있어 원격조작장치(2)에 연결하여 원격으로 조작할 수 있으며, 또 감마선 조사기의 앞쪽에는 가이드 튜브(3)를 연결하고, 가이드 튜브(3)의 앞쪽 끝부분에는 소스 스톱(5)이 부착되어 있다. 그리하여 방사선투과검사 시, 원격조작장치(2)를 사용하여 피그테일(4)을 가이드 튜브(3)의 소스 스톱(5)까지 밀어서 검사체(7)에 방사선을 조사하게 되는데 이때 방사선이 사방으로 방출되므로 방사선 작업자는 물론 주위의 사람들에게도 피폭의 영향을 미치게 된다. 이러한 방사선 피폭량을 줄이면서도 방사선 투과 사진의 상질을 향상시키기 위하여 우선 소스 스톱(5)에 부착한 것이 콜리메터(6)이다. 방사선 투과 사진의 촬영 원리는 상기와 같이 소스 스톱(5) 내의 감마선원(13)으로부터 방사된 방사선이 콜리메타(6)의 방출구를 통하여 검사체(7)에 조사되면 검사체를 투과한 방사선이 필름(8)을 감광시켜 상을 맺게 되는 것이다.
물론, 이러한 방사선투과검사는 방사선을 완벽하게 차단시킬 수 있는 특수 시설의 방사선 투과실(RT room)에서 작업이 가능한 경우에는 방사선 피폭을 확실히 차단할 수 있지만, 대부분의 강관 이음매 용접부 검사는 야외에서 수행됨으로 인하여 비파괴 검사 작업자와 주변 작업자들에게 방사선 피폭을 수반하는 문제점이 제기되고 있다.
일반적으로 널리 알려진 보편적인 방사선 차폐방법은 콜리메타를 이용하는 것에 덧붙여 납 담요나 납 판재와 같은 차폐 시트을 이용하는 것이 주지되어 있다.
콜리메타를 이용한 검사 방법은 종래에도 다양한 기술이 제안되어 있고, 통상의 방법은 작업자가 콜리메타를 필요한 용접 부위에 위치시키고 방사선검사장치를 조작하여 이리듐(Ir-192)에 의해 용접부에 방출된 감마선을 이용하여 용접부를 촬영함으로써 용접부에 대한 비파괴검사를 수행할 수 있다.
그런데 콜리메타를 이용하는 차폐방법은 대형 강관의 직경으로 인한 제한을 받을 수 있고, 많은 강관 이음매 용접부에 대한 검사는 작업시간은 물론 이동 및 설치에 따른 많은 노고가 소요되는 단점이 있다.
또한, 납 담요나 납 판재를 이용하는 방사선 차폐방법은 강관의 직경의 크기에 따라 적극적인 차폐 효과를 발휘할 수는 있으나, 두꺼운 납 판재의 중량감으로 인하여 강관의 크기에 맞는 무거운 납 판재를 일일이 이동하여 설치해야만 하는 관계로 그 사용범위가 지극히 한정적이라는 문제점이 있다.
그리하여 차폐 시트 구조의 방사선 차폐체에 대하여는 특허문헌 1과 같은 차폐체가 제안되었다.
이러한 특허문헌 1은 다양한 크기의 배관에 용이하게 적용할 수 있으면서 반복적인 사용이 가능하고 취급이 우수하면서 방사선 투과 검사에 대한 효율적인 방사선 차폐가 가능하도록 납 구슬이 고르게 배치될 수 있도록 내부가 구획된 복수의 공간부에 납 구슬이 채워져 있는 납 구슬 패드와 납 구슬 패드를 배관 둘레에 감아서 고정시킬 수 있도록 납 구슬 패드가 수용되는 내부를 삼각 또는 벌집 구조로 구획된 차폐체 외피로 구성된 방사선 차폐체를 제공하고 있다.
그러나 이러한 특허문헌 1은 납 구슬에 의한 방사선 피폭을 차단함으로서 중량이 많이 나가고, 고정을 위해 길게 부착된 벨크로 띠를 반드시 구비하고 사용 시에 강제적으로 감아서 결속해야 하는 부수적인 작업이 필요하다.
더욱이 납 구슬의 채택에 따른 납 구슬의 중첩이 없이 고르게 배치되도록 복수의 공간부을 구획하고 공간부에 납 구슬을 수납한 납 구슬 패드와 이를 고정하기 위한 차폐체 외피를 구비함으로써 배관의 용접부에 설치작업이 1차로 납 구슬 패드를 댄 상태에서 다시 2차로 차폐체 외피를 벨크로 띠로 결속하는 작업을 해야만 함으로써 그 설치에 있어서 복잡하고 번거롭다는 단점이 있다.
특히, 방사선 피폭을 확실하게 차단하기 위하여 납 구슬 패드를 중첩되게 배치하도록 설치하는 것이 어려워 그 사용범위가 극히 제한되는 단점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 문제점을 해소하고자 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체를 2장 이상으로 중첩되게 설치하면서도 Nd계 자석에 의하여 강관 이음매 용접부를 완전히 감싸는 배치로 방사선을 완벽하게 차폐시키는 것을 목적으로 하고 있다.
즉, 본 발명은 차폐체의 무게가 가벼울 뿐만 아니라 성형성이 우수하므로 간편하면서도 신속하게 차폐체를 검사체인 강관에 견고하게 고정하는 설치로 방사선 피폭을 최대한 차단할 수 있는 수평 또는 수직 강관의 이음매 용접부의 방사선 차폐체 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체는,
산업용 강관 이음매 용접부의 결함 확인을 위한 방사선 투과 검사 시에 방사선의 피폭을 차단하기 위한 차폐체에 있어서, 성형성이 우수한 실리콘 폴리머 판재(100); 상기 실리콘 폴리머 판재에 원형의 판형으로 허니콤 형상의 구조이고 윗면(N극)과 아랫면(S극)의 극성을 가지며, 그 테두리면이 실리콘 폴리머 판재에 결속되고, 상부면과 하부면이 노출된 상태로 1mm ~ 10mm 간격으로 이격하여 배치되어 인서트 성형으로 결속된 다수개의 판형 Nd계 자석(200); 및 상기 실리콘 폴리머 판재 상부면과 하부면에 각각 텅스텐 섬유를 격자 구조로 방직한 후, 여러 겹으로 적층한 다음, 압착하여 시트 형태로 성형한 상부 및 하부 차폐 시트(300)(400)로 이루어진 차폐체(A)를 구성하고, 상기 차폐체(A)를 상기 강관 이음매 용접부에 다수의 차폐체 판재를 서로 겹치게 강관 표면에 권회시키고, 상기 차폐체들의 적층에 따라 상층부 차폐체의 Nd계 자석의 아랫면의 S극과 하층부 차폐체의 Nd계 자석의 윗면의 N극이 서로 자력으로 결속되어 적층된 차폐체들의 결합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방사선투과검사용 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체이다.
또한, 상기 판형 Nd계 자석은 4각, 5각 또는 6각의 판형으로서 허니콤 구조로 배치되어 상기 실리콘 폴리머 판재내에 결속된 것을 특징으로 하는 방사선투과검사용 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체이다.
한편, 상기 Nd계 자석은 2.5 ~ 3mm 두께 범위로 상기 실리콘 폴리머 판재에 인서트 성형으로 결속되고, 상기 상부 및 하부 차폐 시트는 각각 1mm 두께로 적층되어 실리콘 폴리머 판재와 결속되되, 상기 상부 및 하부 차폐 시트는 상호 간이 중첩되어 결착되는 벨크로 테이프가 부착된 것을 특징으로 하는 방사선투과검사용 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체이다.
또한, 본 발명의 방사선투과검사용 강관 이음매 용접부 방사선 차폐체의 제조방법은,
(a) 금형을 준비하는 단계(S1);
(b) 금형의 성형공간에 다수의 판형 Nd계 자석을 윗면(N극)과 아랫면(S극)의 극성을 가지도록 1mm ~ 10mm 간격으로 이격하여 배치하는 단계(S2);
(c) 상기 금형의 성형 공간에 액상 실리콘 폴리머를 주입하여 상기 판형 Nd계 자석들 사이에 충전하여 응고시킴으로써 실리콘 폴리머 판재 내에 인서트된 Nd계 자석으로 이루어진 판재를 제조하는 단계(S3);
(d) 텅스텐 섬유를 격자 구조로 방직한 후, 여러 겹으로 적층한 다음, 압착하여 직조한 차폐 시트를 준비하는 단계(S4);
(e) 상기 실리콘 폴리머와 Nd계 자석으로 이루어진 판재를 중심으로 상부와 하부에 상기 텅스텐 섬유로 직조한 차폐 시트를 배치하는 단계(S5);
(f) 금형의 하부에 텅스텐 섬유로 직조한 차폐 시트, Nd계 자석 판재 및 상부에 텅스텐 섬유로 직조한 차폐 시트를 순서대로 적층한 상태에서 액상의 실리콘 폴리머를 주입하면서 압착하여 텅스텐 섬유로 직조한 차폐 시트의 공극에 침투하고, 또한 상부 및 하부 차폐 시트와 Nd계 자석 판재 사이에도 침투하여 경화함으로써 일체로 결속이 되는 접착이 이루어지는 단계(S6); 및
(g) 차폐체 성형이 마무리되는 단계(S7);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선투과검사용 강관 용접부 방사선 차폐체의 제조방법이다.
본 발명에 의하면, 최대한 얇은 두께로서 강관 이음매 용접부의 방사선 피폭 차단을 위한 고정작업이 Nd계 자석의 자력으로 고정되므로 설치작업이 간단하면서 효과적인 방사선 차폐를 제공한다는 점에서 신뢰성을 보장하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 차폐체의 중량을 크게 감소시킨 판재를 제공함으로써 복수의 차폐체 적층이 가능할 뿐만 아니라 반복적인 설치작업에 따른 노고를 최대한 줄일 수 있고, 방사선 피폭량에 따라서 차폐체를 중첩시키는 설치작업이 가능하여 방사선 차폐체의 사용범위를 한층 더 크게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공업적으로도 차폐체의 양산(量産) 효과를 기대할 수 있으므로 차폐체를 저렴한 가격으로 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 방사선 조사장치를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 방사선투과검사용 차폐체의 구성요소 분리상태 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 Nd계 자석의 성형상태를 보여주는 평면도.
도 4는 본 발명의 방사선투과검사용 차폐체 단면도.
도 5는 도 4의 "F"부 발췌 확대도.
도 6은 본 발명의 방사선투과검사용 차폐체를 수평의 강관 용접부에 적용한 설치 상태도.
도 7은 도 6에 따른 방사선투과검사용 차폐체의 종단면도.
도 8은 본 발명의 방사선투과검사용 차폐체를 수직의 강관 용접부에 적용한 설치 상태도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예의 제조공정을 보여주는 블록도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예의 제조공정을 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 방사선투과검사용 차폐체의 구성요소 분리상태 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 Nd계 자석의 성형상태를 보여주는 평면도.
도 4는 본 발명의 방사선투과검사용 차폐체 단면도.
도 5는 도 4의 "F"부 발췌 확대도.
도 6은 본 발명의 방사선투과검사용 차폐체를 수평의 강관 용접부에 적용한 설치 상태도.
도 7은 도 6에 따른 방사선투과검사용 차폐체의 종단면도.
도 8은 본 발명의 방사선투과검사용 차폐체를 수직의 강관 용접부에 적용한 설치 상태도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예의 제조공정을 보여주는 블록도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예의 제조공정을 보여주는 블록도.
본 발명은 현존하는 가장 강력한 자력을 형성하는 Nd계 자석을 이용하여 적층한 구조의 차폐체를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부되는 도면과 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 사용하는 고자력 자석은 높은 자기 특성을 가지고 있는 Nd계 자석, R-Fe-B계 자석(R: Y를 함유한 희토류 원소), Nd-Fe-B계 자석, Pr-Fe-B계 자석, Sm-Co계 자석 및 Sm-Fe계 자석 등의 희토류 원소를 주성분으로 함유하는 고자기(高磁氣) 에너지적(積)의 자석을 의미한다.
도 1, 도 6 내지 도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명의 수평 또는 수직의 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체(A)는 통상의 가스관, 송유관 및 송수관, 기타 산업용 강관(10)의 이음매 용접부(20)의 결함 가능성이 있는 내부조직의 상태를 확인하기 위한 방사선원(30)에서 방출되는 방사선(감마선)을 용접부(20)에 투과시키고, 용접부(20)의 반대편에는 검사 결과의 영상을 담아 검출할 수 있는 필름(40)을 통해 분석하는 방사선투과검사법에서 작업자의 피폭을 차단하기 위해 상기 강관 이음매 용접부(20)를 에워싸는 상태로 감싸서 사용한다.
여기서, 상기 강관 이음매 용접부(20)는 방사선원(30)을 이동하는 통로 역할의 가이드 튜브(3)에 의해 방사선원 컨테이너(1)와 외부로 연결된다.
본 발명은 우수한 성형성을 갖는 실리콘 폴리머 판재(100)과, 상기 실리콘 폴리머 판재 속에 테두리 면이 결속되고 상부면 및 하부면이 노출된 상태로 일정한 간격으로 이격하여 정렬하여 배치되는 다수의 판형 Nd계 자석(200)과, 상기 실리콘 폴리머 판재(100)의 상부 표면 및 하부 표면에 적층된 상부 및 하부 차폐 시트(300)(400)로 구성된다.
이러한 방사선 차폐 시트(300)(400)의 구성 및 그에 따른 제조 방법을 구체적으로 살펴본다.
1) 텅스텐 섬유로 방직된 차폐 시트
본 발명은 50㎛ 이하의 텅스텐 섬유를 압착하여, 기공율 5% 이하의 1mm ~ 3mm 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트에 관한 것이다.
그에 따른 방사선 차폐 시트의 제조방법으로서,
(1) 텅스텐 와이어를 50㎛ 이하의 텅스텐 섬유로 제조한 후, 이를 격자 구조로 방직하는 단계;
(2) 상기 방직된 텅스텐 직조체를 여러 겹으로 적층하는 단계; 및
(3) 여러 겹으로 적층된 텅스텐 직조체를 압착하여, 비이론 밀도 95% 이상의
성형체가 되도록 제조하는 단계로 이루어지는 방사선 차폐 시트의
제조방법이다.
2) 실리콘 폴리머와 텅스텐 분말로 이루어진 차폐 시트
본 발명은 실리콘 폴리머 : 10wt% ~ 15wt%, 텅스텐 분말 : 85wt% ~ 90wt% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트에 관한 것이다.
그에 따른 방사선 차폐 시트의 제조방법으로서,
(1) 교반 장치에 액상의 실리콘 폴리머 : 10wt% ~ 15wt%와 텅스텐 분말 : 85wt% ~ 90wt%를 첨가하여 30분간 혼합하므로 실리콘 폴리머에 텅스텐 분말이 균일하게 분포되어 고정시키는 공정을 수행하는 단계;
(2) 상기 실리콘 폴리머와 텅스텐 분말의 혼합공정이 끝난 후, 0.5wt% ~ 0.7wt%의 실리콘 경화촉진제를 투입하여 교반하면서 혼합하면 실리콘 폴리머, 텅스텐 분말의 혼합물 성형체를 얻는 단계;
(3) 상기 성형체를 상, 하 롤러 사이의 간격을 1mm ~ 3mm로, 폭은 150mm ~ 250mm로
압연하여 반 고체상태의 시트 형태로 성형하는 단계; 및
(4) 반 고체상태의 시트를 180℃ ~ 220℃, 10min ~ 15min에서 유지함으로써
고체의 시트로 성형하여 유연성을 가지는 단계; 로 이루어지는 방사선 차폐
시트의 제조방법이다.
상기에서 실리콘 폴리머가 10wt% 이하로 혼합이 되면 텅스텐 분말이 실리콘 폴리머에 고정되지 아니하고, 15wt% 이상으로 첨가하면 액체 형태의 실리콘 폴리머의 경화시간이 길어질 뿐만 아니라 탄성이 이루어지지 아니하며, 텅스텐 분말이 85wt% 이하로 혼합하면 방사선 차폐 성능이 떨어지고, 90wt% 이상으로 혼합하면 실리콘 폴리머 내에 균일하게 분포되지 아니한다. 또한 실리콘 경화촉진제로 첨가한 C-8가 0.5중량% 이하로 첨가하여 실리콘의 경화가 원활히 이루어지지 않을 뿐 만 아니라 적정한 탄성이 형성되지 아니하고, 0.7중량% 이상으로 혼합이 되면 실리콘의 경화가 너무 빠르게 진행하여 유연성이 떨어진다.
3) 염화비닐수지와 납(Pb) 분말로 이루어진 차폐 시트
본 발명은 염화비닐수지 : 20wt%, 납 분말 : 80wt% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트에 관한 것이다.
그에 따른 방사선 차폐 시트의 제조방법으로서,
(1) 혼합기에 염화비닐수지 : 20wt%, 납 분말 : 80wt% 및 가소제와
접착제를 넣어 30분간 교반하는 공정을 수행하는 단계;
(2) 가열 온도 : 180℃, 프레스 압력 : 60Kgf/㎠에서 금형성형법으로
두께 : 1mm ~ 3mm 두께의 시트를 제조하는 단계;
(3) 필요에 따라 상기 시트를 여러 개 겹치게 포개어 프레스롤 압착하여
라미네이트 공정을 수행하는 단계; 로 이루어지는 방사선 차폐 시트의
제조방법이다.
4) 폴리에틸렌과 나노 분말로 이루어진 방사선 차폐 시트
본 발명은 10 ~ 900nm의 납 분말 또는 텅스텐 분말 : 10wt% ~ 20wt%, 폴리에틸렌 : 80wt% ~ 90wt% 로 이루어진 것을 특징으로 하는 방사선 차폐 시트이다.
그에 따른 방사선 차폐 시트의 제조방법으로서,
(1) 아토마이징법 또는 전기선 폭발법으로 납 또는 텅스텐 나노 분말을
제조하는 공정을 수행하는 단계;
(2) 상기의 납 또는 텅스텐 나노 분말을 용제와 폴리비닐알코올,
폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 및 에폭시 들 중, 어느 하나로
이루어진 계면활성제를 서로 혼합하는 교반 공정을 수행하는 단계;
(3) 상기의 교반 공정을 수행한 다음, 용제를 증발시켜 상기 납 또는
텅스텐 나노 분말 표면에 계면활성제를 표면처리하는 공정을
수행하는 단계;
(4) 표면처리된 상기 납 또는 텅스텐 나노 분말을 폴리에틸렌수지와
분말혼합법, 용융혼합법 또는 액상 교반 등으로 균일하게
분산시키는 공정을 수행하는 단계;
(5) 납 또는 텅스텐 나노 분말이 분산된 폴리에틸렌을 압연 공정으로
시트 형태로 성형하는 공정을 수행하는 단계;
(6) 상기 공정에서 제조된 시트의 표면을 전자빔, 이온빔 또는 라디칼 에칭
등을 이용하여 표면처리 공정을 수행한 후, 고밀도폴리에틸렌, 에폭시 수지, 아크릴수지, 우레탄수지, 페놀수지, 폴리에스테르수지, 요소수지, 멜라민수지 등의 고분자 접착제를 이용하여 복수의 시트를 적층하여 1mm ~ 3mm 두께의 방사선 차폐 시트를 제조하는 단계; 로 이루어지는 방사선 차폐 시트의 제조방법이다.
한편, 본 발명은 상기 강관(10)의 용접부(20)에 1 ~ 3개의 Nd계 자석(200)을 포함하는 실리콘 폴리머 판재들이 자력으로 결속되어 감은 상태가 고정된다.
상기 실리콘 폴리머 판재(100)에 배치되는 상기 판형 Nd계 자석(200)은 위와 아래의 극성이 서로 다른 벌집 모양 구조를 이루어 상기 실리콘 폴리머 판재(100)에 결속되는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명은 중간의 상기 실리콘 폴리머 판재(100)과 이 실리콘 폴리머 판재의 상부 및 하부에 상기 상부 및 하부 차폐 시트(300)(400)가 결합된 3층의 적층 구조로 제시된다.
그리고 상기 실리콘 폴리머 판재(100)은 먼저 Nd계 자석(200)이 윗면과 아랫면의 극성이 다른 판형으로서 가공된 상태에서 다수 개가 1mm ~ 10mm 간격으로 이격하여 배치된 상태로 결속된다. 여기에서 1mm ~ 10mm 간격으로 수치한정한 이유는 검사체인 강관의 직경에 따라 1mm 이하이면 Nd 자석의 두께에 따라 서로 중첩이 일어나고, 10mm 이상이면 강관과 차폐체의 밀착도 및 결속도가 떨어지기 때문입니다.
이때, 상기 Nd계 자석(200)은 테두리면이 원형이나 4각, 5각, 6각의 판형으로서 가공된 상태에서 허니콤 구조로 배치되어 상기 실리콘 폴리머 판재(100)에 인서트 성형으로 결속되는 것이 바람직하다
상기 실리콘 폴리머 판재(100)과 Nd계 자석(200)의 결속은 금형의 성형공간에 구비된 허니콤 배치공간에 상기 Nd계 자석(200)들을 배치한 상태에서 액상 실리콘 폴리머를 주입하여 경화에 의한 몰드 성형에 의하여 결속할 수 있다.
그리고 상기 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)는 상기에서 기재한 바와 같이
텅스텐 섬유로 방직된 차폐 시트, 실리콘 폴리머와 텅스텐 분말로 이루어진 차폐 시트, 염화비닐수지와 납(Pb) 분말로 이루어진 차폐 시트 및 폴리에틸렌과 나노 분말로 이루어진 방사선 차폐 시트로 성형한 것을 사용할 수도 있다.
상기 Nd계 차폐시트(300)(400)는 각각 1mm 두께로 상기 실리콘 폴리머 판재(100)와 결속된 시트체 구조를 갖는다.
물론, 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 수평의 용접 강관(10)의 상기 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)는 상호 간이 중첩되어 결착되는 부분에 벨크로 테이프(50)가 부착하거나,
도 8에 도시된 것과 같이, 수직의 용접 강관(10)의 상기 상부 차폐시트(300)의 외주면에 벨크로 테이프(50)를 권회하여 부착하는 것에 의해 상기 Nd계 자석 (200)의 자력(인력)에 더 보강하여 견고하게 감은 상태로 결속할 수도 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 용접 강관용 방사선 차폐체의 제조방법의 제1 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 준비된 금형에 가공된 성형공간에 다수의 판형 Nd계 자석(200)을 배치한다(S1; (a)단계).
이때, 상기 판형 Nd계 자석(200)의 배치는 윗면과 아랫면의 극성(즉 상부면과 하부면)을 달리한 상태로 동일 면상에 동일한 극성으로 1mm ~ 10mm 간격으로 이격하여 배치한다.
이렇게 Nd계 자석(200)의 배치는 금형에 가공된 성형공간에 배치할 수 있는 것으로서, 이미 널리 알려진 기술임으로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 상기 금형의 성형공간에 액상 실리콘 폴리머를 주입하여 상기 판형 Nd계 자석(200) 사이 사이의 테두리 간에 액상 실리콘 폴리머가 충전되도록 주입한다.(S2; (b)단계).
이때, 상기 액상 실리콘 폴리머는 상기 판형 Nd계 자석(200)의 배치상태를 유지하나 경화되지 않은 겔상으로 1차 경화된다.
이러한 상태에서 상기 판형 Nd계 자석(200) 상부면 및 하부면에 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 배치한다(S3).
이후, 상기 액상 실리콘 폴리머는 상기 Nd계 자석(200)의 배치상태를 유지하나 겔상으로 1차 경화된 실리콘 폴리머 판재(100)의 상부 및 하부에 상기 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 적층하고 압착한다(S4).
이렇게 상기의 텅스텐 섬유로 방직된 하부 차폐 시트(400), Nd계 자석(200)이 인서트되어 1차 경화된 실리콘 폴리머 판재(100) 및 상부 차폐 시트(300)를 차례로 배치한 다음, 액상의 실리콘 폴리머를 주입하면서 압착하면 겔상 실리콘 폴리머가 텅스텐 섬유로 방직된 상부 및 하부 차폐 시트의 공극에 일부 침투하여 결속하는 상태로 경화하여 차폐체 성형한다(S5: (c)단계).
이때, 상기 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)는 실리콘 폴리머와 텅스텐 분말로 이루어진 차폐 시트, 염화비닐수지와 납(Pb) 분말로 이루어진 차폐 시트 및 폴리에틸렌과 나노 분말로 이루어진 방사선 차폐 시트 등으로 치환하여 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)로 성형한 상태로 적층하고 열을 가하고 압착 성형으로 상기 실리콘 폴리머 판재(100)과 결속하므로 방사선 차폐체를 성형할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 용접 강관용 방사선 차폐체의 제2 실시예의 제조방법으로서 도 9에 개시된 제1 실시예의 제조방법과 유사하나, 금형에 판형 Nd계 자석(200)과 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 동시에 배치하고 실리콘 폴리머 판재(100)을 성형한다는 점에서 차이가 있다.
즉, 금형의 성형공간에 다수의 판형 Nd계 자석(200)을 윗면과 아랫면의 극성을 달리한 상태로 1mm ~ 10mm 간격으로 이격하여 배치한 후, 상기 Nd계 자석의 상부 및 하부에 텅스텐 섬유로 방직된 차폐 시트에 의하여 직조된 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 동시에 배치한다(S10: (a-1)단계).
다음으로 상기 금형의 성형공간에 배치된 판형 Nd계 자석(200) 사이에 액상 실리콘 폴리머를 충전한다(S20).
이렇게 실리콘 폴리머를 충전한 상태에서 상기 판형 Nd계 자석(200)의 상부 및 하부에 적층된 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 압착한다(S30).
이렇게 상기 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 압착하여 충전된 실리콘 폴리머를 경화하여 실리콘 폴리머 판재(100)에 상기 판형 Nd계 자석(200)이 인서트 성형으로 결속되고 동시에 텅스텐 섬유로 방직된 차폐 시트의 공극에 실리콘 폴리머를 일부 침투시키고 경화하여 차폐체를 제조한다(S40: (c-1)단계).
이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
예를 들어 상술한 실시 예에 있어서는 상부 및 하부 차폐시트(300)(400)를 텅스텐 섬유에 의하여 직조된 것을 사용하는 것으로 설명하였지만, 실리콘 폴리머와 텅스텐 분말로 이루어진 차폐 시트, 염화비닐수지와 납(Pb) 분말로 이루어진 차폐 시트 및 폴리에틸렌과 텅스텐 또는 납 나노 분말로 이루어진 방사선 차폐 시트로 제조하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져는 안되며, 후술되는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 감마선 조사기 2 : 원격조작장치
3 : 가이드 튜브 4 : 피그테일
5 : 소스 스톱 6 : 콜리메타
7 : 검사체 8 : 필름
A : 차폐체
100 : 실리콘 폴리머 판재 200 : Nd계 자석
300 : 상부 차폐 시트 400 : 하부 차폐 시트
3 : 가이드 튜브 4 : 피그테일
5 : 소스 스톱 6 : 콜리메타
7 : 검사체 8 : 필름
A : 차폐체
100 : 실리콘 폴리머 판재 200 : Nd계 자석
300 : 상부 차폐 시트 400 : 하부 차폐 시트
Claims (3)
- 산업용 강관 이음매 용접부의 결함 확인을 위한 방사선 투과 검사 시에 방사선의 피폭을 차단하기 위한 차폐체에 있어서,
성형성이 우수한 실리콘 폴리머 판재(100);
상기 실리콘 폴리머 판재에 Nd계 자석은 그 형상이 4각형, 5각형 및 6각형 중, 어느 하나로 이루어진 판형으로서 허니콤 구조로 배치되고 윗면(N극)과 아랫면(S극)의 극성을 가지며, 상부면과 하부면이 노출된 상태로 1mm ~ 10mm 간격으로 이격하여 배치되고, 그 두께가 2.5mm ~ 3mm로 그 테두리 면이 실리콘 폴리머 판재에 인서트 성형으로 결속된 다수개의 판형 Nd계 자석(200); 및
상기 실리콘 폴리머 판재 상부면과 하부면에 각각 50㎛ 이하의 텅스텐 섬유를 격자 구조로 방직한 후, 여러 겹으로 적층한 다음, 기공율 5% 이하의 1mm ~ 3mm 두께를 가지는 시트 형태로 직조한 다음, 압착하여 성형한 상부 및 하부 차폐 시트(300)(400)로 이루어진 차폐체(A)를 구성하고,
상기 차폐체(A)를 상기 강관 이음매 용접부에 다수의 차폐체 판재를 서로 겹치게 강관 표면에 권회시키고, 상기 상부 및 하부 차폐체의 적층에 따라 상부 차폐체의 Nd계 자석의 아랫면의 S극과 하부 차폐체의 Nd계 자석의 윗면의 N극이 서로 자력으로 결속되어 적층된 상부 및 하부 차폐체의 결합이 이루어지고 동시에 상기 상부 및 하부 차폐 시트는 상호 간에 서로 중첩되는 부분도 결착이 이루어지도록 벨크로 테이프가 부착되는 것을 특징으로 하는 방사선투과검사용 강관 이음매 용접부의 방사선 차폐체.
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2023
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