KR102672202B1 - 비파괴 검사장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 비파괴검사장치는, 초음파 프로브; 상기 초음파 프로브에 연결된 초음파 웨지; 및 검사대상의 검사표면에 접착되는 탄성 접착부재;를 포함할 수 있다.

Description

비파괴 검사장치{NONDESTRUCTIVE TESTING APPARATUS}
본 발명은 비파괴 검사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 웨지의 마모를 방지할 수 있고, 검사표면과 초음파 웨지 사이에서 공간이 발생함을 방지함으로써 비파괴 검사품질을 개선할 수 있는 비파괴 검사장치에 관한 것이다.
산업현장에서 비파괴 검사는 많은 부분 활용되고 있다. 그 중에서 초음파를 활용해서 검사하는 기법은 UT(Ultrasonic Testing), PAUT(Phased Array Ultrasonic Testing) 등으로 구분하며 이는 많은 산업영역에 활용되고 있다. 초음파 비파괴 검사기법은 기본적으로 초음파 검사기구를 검사대상의 검사표면에 밀착시켜 원하는 초음파를 검사대상의 내부에 투과시킨다. 그리고 그 초음파의 특성(음압, 주파수, 속도 등)을 감지하여 검사대상의 내부적 이상 유무를 판단하는 기법을 사용한다. 이런 검사방법의 품질에 주요 요소 중 하나는 얼마나 검사대상의 검사표면에 초음파 검사기구를 밀착시킬 수 있는 것에 있다.
초음파 검사기구는 초음파 신호를 발생하고 리턴되는 신호를 검출하는 초음파 프로브와, 초음파 프로브에 연결된 초음파 웨지를 포함한다. 초음파 웨지는 초음파 프로브로부터 초음파 신호를 검사대상 내로 원하는 입사각으로 전달하도록 구성된다.
종래의 초음파 검사방법은 검사표면에 접촉매질을 도포하여 비파괴 검사에 활용하고 있다. 또한, 초음파 검사기구의 밀착성을 높이기 위해서 검사표면을 후처리한 후에 검사하는 것이 이상적인 방법이다. 그러나, 현실적으로는 표면처리가 제대로 이루어지지 않은 상태로 검사를 진행하는 환경이 일반적이며 이런 환경에서는 검사표면의 요철에 의해 검사프로브의 접촉이 일률적이지 않아 검사 품질이 저하되는 문제점을 내재하고 있다.
요철이 많은 검사표면에서의 초음파 비파괴 검사 시 검사프로브에 연결된 초음파 웨지가 요철과의 표면마찰에 의해서 지속적으로 손상되는 문제점과 함께 요철에 의해 초음파 웨지가 밀착되지 않는 이격공간이 발생하는데 이러한 이격공간에서는 초음파 산란 및 감쇠가 유발되므로 초음파 신호의 감도가 저하된다. 이러한 신호 품질의 저하는 검사자들의 평가 품질 저하와 시간 소요 증가 등을 유발할 수 있다.
또한, 초음파 검사장치의 초음파 웨지를 불규칙한 요철을 가진 검사표면에 최대한 밀착시켜 검사 방향으로 이송시키는 방식으로 초음파 검사를 수행하였다. 하지만 표면의 후처리 없이 초음파 검사장치가 요철을 가진 검사표면을 따라 이동하면 요철에 의해서 초음파 웨지의 손상이 유발되고, 이로 인해 초음파 웨지의 마모가 심하게 발생하는 단점이 있었다.
또한 초음파 웨지 및 검사표면 사이의 밀착이 제대로 이루어지지 않을 경우 이격공간의 공기층 등으로 신호가 손실되는 부위가 발생하는데 이에 따라 검사품질이 현저히 저하되며 검사에 어려움을 겪게 된다. 이러한 어려움은 평판뿐만 아니라 원형의 접촉면 및 다중곡률을 갖는 검사표면에서도 발생하는데 이러한 검사표면의 경우 요철의 영향뿐만 아니라 검사표면의 곡률에 의해서도 초음파 프로브의 밀착성이 떨어져 심한 경우 비파괴검사를 정상적으로 실행할 수 없는 부위도 발생하게 된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 요철을 가진 검사표면 뿐만 아니라 원형의 접촉면 및/또는 다중곡률을 가진 검사표면에서도 원활히 검사 품질을 확보하면서 보다 정밀한 비파괴검사를 수행할 수 있는 비파괴검사장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치는, 초음파 프로브; 상기 초음파 프로브에 연결된 초음파 웨지; 및 검사대상의 검사표면에 접착되는 탄성 접착부재;를 포함할 수 있다.
상기 탄성 접착부재는 상기 검사표면에 부착되는 점착면과, 상기 점착면과 대향하는 비점착면을 포함할 수 있다.
상기 탄성 접착부재 및 상기 초음파 웨지 사이에 개재된 상측 접촉매질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치는, 상기 검사표면 및 상기 탄성 접착부재 사이에 개재되는 하측 접촉매질을 더 포함할 수 있다.
상기 초음파 웨지의 저면은 평탄할 수 있다.
상기 초음파 웨지의 저면은 곡률진 검사대상의 검사표면에 대응하도록 곡률질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치는, 상기 초음파 웨지의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드를 더 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 가이드는 상기 초음파 웨지의 이동경로를 따라 연장될 수 있다.
상기 한 쌍의 가이드는 상기 탄성 접착부재로부터 돌출할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존의 방법과 달리 불규칙한 요철을 가진 검사표면에 탄성 접착부재가 부착됨으로써 탄성 접착부재는 검사표면의 불규칙성을 보완해주고, 탄성 접착부재가 초음파 웨지 및 검사표면 사이의 공간을 방지할 수 있으므로 초음파 웨지는 탄성 접착부재를 통해 검사표면에 실질적으로 밀착될 수 있고, 검사신호의 품질을 월등히 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 탄성 접착부재가 원형 및 다중 곡률을 갖는 검사표면에 부착됨으로써 초음파 웨지 및 검사표면 사이의 공간을 방지할 수 있으므로 검사의 효율과 품질을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 탄성 접착부재는 간편하게 휴대할 수 있고, 변형성이 우수하여 다양한 검사대상의 형상에 용이하게 적용할 수 있고, 초음파 웨지의 손상 없이 높은 검사 품질을 유지하면서 초음파 비파괴 검사를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치가 곡률진 검사대상에 장착된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 B부분을 확대한 도면이다.
도 6은 도 5의 변형실시예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치(10)는, 초음파 프로브(11)와, 초음파 프로브(11)에 연결된 초음파 웨지(12)와, 검사대상의 검사표면(2)에 분리가능하게 접착되는 탄성 접착부재(13)를 포함할 수 있다.
초음파 프로브(11)는 초음파 신호를 발생하고, 발생된 초음파신호를 검사대상(1)의 내부로 조사하며, 검사대상(1)의 내부로부터 반사된 신호를 수신함으로써 초음파신호의 변화를 측정하여 검사대상(1)의 내부 결함의 유무, 크기 및 위치 등을 측정할 수 있다.
초음파 웨지(12)는 초음파 프로브(11)로부터 검사대상(1) 내로 조사되는 초음파신호의 입사각을 결정하도록 쐐기 형상으로 구성될 수 있다. 초음파 웨지(12)는 그 상부에 경사면(12a)을 가질 수 있고, 초음파 프로브(11)는 초음파 웨지(12)의 경사면(12a)에 장착될 수 있다.
검사대상(1)의 검사표면(2)은 규칙 또는 불규칙한 요철(2a, 2b)을 가질 수 있고, 이에 초음파 웨지(12)가 검사표면(2)의 요철(2a, 2b)과 직접 접촉할 경우 비파괴검사를 위하여 초음파 웨지(12)가 검사대상(1)의 검사표면(2)을 따라 이동할 경우 초음파 웨지(12)의 저면은 검사표면(2)의 요철(2a, 2b)에 의해 마모 내지 손상될 수 있다.
도 2를 참조하면, 탄성 접착부재(13)는 변형성 및 탄성을 가진 재질로 만들어진 베이스층과, 베이스층의 아래에 형성된 점착층과, 점착층의 저면에 형성된 점착면(13a, adhesive surface)과, 베이스층의 상면에 형성된 비점착면(13b, non-adhesive surface)를 포함할 수 있다. 탄성 접착부재(13)의 점착면(13a)은 검사대상(1)의 검사표면(2)에 기밀하게 부착될 수 있다. 비점착면(13b)은 점착면(13a)과 대향할 수 있다. 탄성 접착부재(13)의 베이스층 및 점착층이 그 변형성 및 탄성에 의해 검사표면(2)의 요철(2a, 2b)들 사이의 공간을 채워줌(메꿔줌)으로써 탄성 접착부재(13)는 요철(2a, 2b)을 가진 검사표면(2)에 견고하게 부착될 수 있다. 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b)은 평탄하게 형성될 수 있고, 이에 초음파 웨지(12)는 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b)에서 부드럽게 이동할 수 있다. 특히, 탄성 접착부재(13)가 검사표면(2)의 요철(2a, 2b)들 사이의 공간을 완전히 채워줌으로써 초음파 웨지(12)의 저면(12b) 및 검사표면(2) 사이에서 빈 공간이 발생함이 방지될 수 있고, 이를 통해 초음파 비파괴검사 품질을 개선할 수 있고, 특히 초음파 웨지(12)의 저면(12b)이 검사표면(2)과 직접적으로 접촉하지 않으므로 초음파 웨지(12)의 마모 내지 손상 등이 확실하게 방지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치(10)는 검사표면(2) 및 탄성 접착부재(13) 사이에 개재된 하측 접촉매질(15, 도 2 및 도 3의 이점쇄선 참조)을 더 포함할 수 있다. 즉, 검사표면(2) 위에 접촉매질(15)이 검사표면(2)에 도포되고, 탄성 접착부재(13)가 접촉매질(15) 위에 부착될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 검사표면(2)에 하측 접촉매질(15)이 도포되지 않고, 탄성 접착부재(13)가 검사표면(2)에 직접적으로 부착될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상측 접촉매질(14)이 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b)에 도포될 수 있고, 초음파 웨지(12)는 상측 접촉매질(14)의 상면에서 검사표면(2)을 따라 이동할 수 있다. 이에 따라, 상측 접촉매질(14)은 초음파 웨지(12) 및 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b) 사이에 개재될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치(10)는 초음파 웨지(12)의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드(18)를 더 포함할 수 있다. 한 쌍의 가이드(18)는 초음파 웨지(12)의 이동경로를 따라 연장될 수 있고, 한 쌍의 가이드(18)는 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b)으로부터 상향으로 돌출할 수 있다. 한 쌍의 가이드(18)는 초음파 웨지(12)의 폭에 대응하도록 이격될 수 있고, 한 쌍의 가이드(18)는 초음파 웨지(12)의 양측면과 개별적으로 접촉함으로써 한 쌍의 가이드(18)는 초음파 웨지(12)의 이동을 정확하게 가이드할 수 있다. 또한, 한 쌍의 가이드(18)가 초음파 웨지(12)의 양측에 위치함에 따라 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b) 및 초음파 웨지(12)의 저면 사이에 개재된 상측 접촉매질(14)의 도포두께가 균일하게 확보됨과 더불어 일정하게 유지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 한 쌍의 가이드(18)는 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b)으로부터 돌출하도록 탄성 접착부재(13)에 일체로 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 한 쌍의 가이드(18)는 탄성 접착부재(13)에 대해 독립적으로 제공될 수 있고, 한 쌍의 가이드(18)는 체결구 또는 접착제 등을 통해 탄성 접착부재(13)의 비점착면(13b)에 고정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 비파괴검사장치(10)는 파이프 등과 같이 곡률진 검사대상(1)의 검사표면(2)에 장착될 수 있다. 탄성 접착부재(13)는 그 변형성, 탄성, 및 접착성을 통해 곡률진 검사대상(1)의 검사표면(2)에 기밀하게 밀착될 수 있다. 탄성 접착부재(13) 위에 상측 접촉매질(14)이 도포된 이후에 초음파 웨지(12)는 탄성 접착부재(13) 위에서 이동함에 따라 검사대상(1)의 내부에 대한 비파괴검사를 실행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 초음파 웨지(12)의 저면(12c)은 도 5와 같이, 곡률진 검사대상(1)의 곡률반경에 대응하도록 곡률질 수 있다. 탄성 접착부재(13)는 초음파 웨지(12) 및 곡률진 검사대상(1)의 검사표면(2) 사이에 유연하고 탄성적으로 개재됨으로써 초음파 웨지(12) 및 곡률진 검사대상(1)의 검사표면(2) 사이에 빈 공간이 발생됨이 방지될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 초음파 웨지(12)의 저면(12b)은 도 6과 같이, 평탄하게 형성될 수 있다. 초음파 웨지(12)의 저면(12b)이 평탄하더라도 탄성 접착부재(13)의 변형성 및 탄성에 의해 초음파 웨지(12)의 저면(12b)이 탄성 접착부재(13)에 밀착됨으로써 초음파 웨지(12) 및 곡률진 검사대상(1)의 검사표면(2) 사이에서 빈 공간이 발생됨이 여전히 방지될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 검사대상
2: 검사표면
2a, 2b: 요철
10: 비파괴검사장치
11: 초음파 프로브
12: 초음파 웨지
12a: 경사면
12b: 저면
13: 탄성 접착부재
13a: 점착면
13b: 비점착면

Claims (8)

  1. 초음파 프로브;
    상기 초음파 프로브에 연결된 초음파 웨지; 및
    검사대상의 검사표면에 접착되는 탄성 접착부재;를 포함하고,
    상기 탄성 접착부재는 변형성 및 탄성을 가진 재질로 만들어진 베이스층과, 상기 베이스층의 아래에 형성된 점착층과, 상기 점착층의 저면에 형성된 점착면과, 상기 베이스층의 상면에 형성된 비점착면를 포함하는 비파괴검사장치.

  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성 접착부재 및 상기 초음파 웨지 사이에 개재된 상측 접촉매질을 포함하는 비파괴검사장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 검사표면 및 상기 탄성 접착부재 사이에 개재되는 하측 접촉매질을 더 포함하는 비파괴검사장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 웨지의 저면은 평탄한 비파괴검사장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 웨지의 저면은 곡률진 검사대상의 검사표면에 대응하도록 곡률진 비파괴검사장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 웨지의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드를 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 가이드는 상기 초음파 웨지의 이동경로를 따라 연장되는 비파괴검사장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 한 쌍의 가이드는 상기 탄성 접착부재로부터 돌출하는 비파괴검사장치.
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