KR20060009377A - 반응기 헤드 구성 요소들의 검사 방법 및 장치 - Google Patents

반응기 헤드 구성 요소들의 검사 방법 및 장치 Download PDF

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브래들리 에스. 델러크로스
매튜 알. 제웨트
믹 디. 메이필드
랜달 케이. 르위스
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알.브룩스어쏘시에이츠인코포레이티드
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Abstract

반응기 헤드의 내면에 장착된 관형 구성 요소들의 비파괴 검사를 수행하는 데 사용하기 위한 반응기 헤드 검사 시스템이 제공된다. 상기 검사 시스템은 상승 아암을 포함하는 가동 캐리지 조립체와, 상기 상승 아암의 원위 단부에 장착되는 검사 장치를 포함한다. 상기 검사 장치는 C 또는 U자형 칼라 및 자기 및/또는 맴돌이 전류 센서를 포함하며, 상기 칼라는 관형 구성 요소의 외면에 인접하여 칼라의 내면을 위치설정 할 수 있도록 해주는 충분한 내부 크기의 내면을 갖고 있다. 상기 칼라의 원위 표면에 복수 개의 비디오 카메라 및 광원이 제공되어, 상기 상승 아암에 장착되는 경우 상기 칼라는 반응기 헤드의 관형 구성 요소 부근에 제어 가능하게 배치되어 그 관형 구성 요소의 표면에 대한 360°시야 및 검사를 달성할 수 있다.

Description

반응기 헤드 구성 요소들의 검사 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTION OF REACTOR HEAD COMPONENTS}
본 발명은 반응기 용기의 헤드 조립체를 검사하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반응기 용기의 헤드의 내부 위치에서 그 반응기 용기의 동작 및 재충전 기간 동안 외부(시각적으로) 및 내부(예컨대, 자장, 맴돌이 전류) 검사를 원격 수행하는 시스템을 설명한다. 특히, 본 발명의 방법은 반응기 헤드 구성 요소들의 결함, 예컨대 크랙의 위치를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 반응기 헤드 구성 요소들의 자기 투과율을 모니터링하여 결함의 형성을 예측할 수 있는 센서 시스템을 채용한다. 본 발명의 시각적 검사 장치는 검사 장치의 위치를 정밀하게 나타내기 위한 위치 설정 장치 및 반응기 구성 요소, 예컨대 J-웰드의 표면의 360°평가 장치로서 기능한다. 또한, 본 발명의 내부 검사 장치는 반응기 구성 요소의 360°평가를 수행한다. 본 발명의 이송 시스템은 원격 제어식 캐리지(carriage)를 포함하는데, 이 캐리지는 상기 반응기 헤드 조립체가 지지 구조 상에 배치된 후 소정의 위치로 이동될 수 있고, 상기 내부 및 외부 검사 장치의 배치를 위해 정확하게 배치될 수 있다.
종래에, 반응기의 내부 구성 요소들은 그 요소들을 제거하여 구성 요소들의 원격 검사를 가능하게 하는 지지 스탠드 상에 배치하여 검사한다. 미국 특허 번호 제5,544,205호에 있어서, 반응기 연료봉 구성 요소들은 반응기로부터 지지 스테이션으로 제거되고, 검사 장치 지지 캐리지의 위치를 정하는 원격 카메라를 이용하여 검사된다. 상기 지지 스테이션 조립체는 검사 전에, 상기 검사 스테이션을 물로 채우고 상보적 오버헤드 마스트 구조를 상기 검사 장치와 협력하도록 배치하는 셋업 과정을 거쳐야 한다. 원격 측정 센서, 즉 반사 레이저 광원/광검출기와 같은 검사 장치는 상기 반응기의 가이드 튜브 내부에서 수직 배치를 위해 상기 오버헤드 마스트와 연결되어 있다. 미국 특허 번호 제4,272,781호에 유사한 검사 장치가 교시되어 있는데, 측정 프로브의 위치를 제어하기 위한 카메라가 있다. 상기 위치 설정 카메라 및 프로브는 각각 각종의 표면, 바람직하게는 부드러운 만곡면에 걸쳐 이동하도록 가동(可動) 캐리지 상에 장착된다. 미국 특허 번호 제5,745,387호 및 제6,282,461호는 프로브 검사를 위한 다른 비디오 위치 설정 시스템을 교시하고 있는데, 상기 비디오 카메라는 조종 아암의 원위(遠位) 단부에 장착된다.
미국 특허 번호 제5,078,955호에 개시되어 있는 바와 같이, 제어봉 가이드 튜브용 시각 검사 장치 역시 잘 알려져 있다. 이 시스템은 상기 가이드 튜브 내부에 배치되어, 가이드 튜브의 구멍을 시각적으로 검사하기 위한 위치로 이동되는 내부 검사 장치를 채용한다. 미국 특허 번호 제4,729,423호 및 제5,604,532호는 반응기 튜브의 단부를 시각적으로 검사하거나, 또는 압축 용기 내부에 장착된 측방향으로 조정 가능한 붐(boom)의 단부에 장착된 카메라를 이용하여 압축 용기의 내부를 시각적으로 검사하기 위한 다른 방법 및 장치를 교시한다.
반응기 튜브, 튜브 시트 및 지지판 상의 웰드의 내부 검사는 음향, 자기 및 전기장 센서를 이용하여 수행될 수 있다. 미국 특허 번호 제6,624,628호, 제6,526,114호, 제5,835,547호 및 제5,710,378호는 반응기 구성 요소들의 내부를 평가하기 위해 이러한 센서 프로브를 이용하는 것을 교시한다. 또한, 미국 특허 번호 제5,350,033호, 제6,672,413호 및 제4,569,230호에 개시되어 있는 바와 같이, 반응기 용기 내부에 검사 프로브를 배치하기 위한 가동 캐리지의 많은 변형예가 공지되어 있다.
반응기, 특히 핵반응기에 대하여, 규칙적인 정기 유지 관리 간격을 두고 반응기의 각 구성 요소를 검사할 필요가 있다. 상기한 것과 같은 검사 장치들은 광범위한 셋업 과정 없이 반응기 헤드의 구성 요소들을 검사하도록 개발되어 있지 않다. 예컨대, 종래의 반응기 헤드는 적소에 용접된 가이드 슬리브가 내부에 고정된 복수 개의 구멍을 포함할 수 있다. 상기 슬리브는 그 슬리브 내부에서 밀접하게 이격된 공차를 두고 또 반응기 내로의 소정 거리만큼 연장되는 랙(rack) 조립체를 수용할 수 있다. 슬리브 내부의 랙 조립체의 공차가 허용 가능한 범위에 있는지를 결정하고 또 각 구성 요소 웰드의 적합성, 즉 구성 요소 내부의 실제 결함(크랙)의 존재를 결정하고 구성 요소의 자기 투과율을 검지하여 결함 발생 가능성을 예측하기 위하여, 반응기 헤드의 각 슬리브 구성 요소를 반복적으로 평가하기 위한 신뢰성 있는 검사 시스템이 요구된다. 상기한 종래 기술의 그 어떤 검사 시스템도 반응기 헤드 구성 요소에 대해 상기 검사 기능을 수행하기 위한 견고한 다용도의 검사 장치 및/또는 캐리지를 제공하고 있지 못하다.
상기 종래의 검사 시스템은 반응기 헤드의 구성 요소들을 반복적으로 검사하기 위한 요구를 해결하고 있지는 못하면서, 상당히 복잡하고, 광범위한 제조 작업 및 상당한 비용을 필요로 한다. 반응기 헤드 구성 요소의 외면을 시각적으로 반복 검사하고, 그 구성 요소의 내부를 비파괴식으로 검사하여 결함의 존재를 결정하고 결함이 형성될 수 있는 위치를 예측하기 위한 보다 단순한 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은 반응기 헤드 내부로 센서 조립체를 이송하고, 구성 요소 표면 및/또는 구성 요소 내부를 검사하기 위한 시각적 검사 및/또는 비파괴 검사 프로브를 반응기 헤드의 구성 요소를 따라 그 부근에 반복적으로 배치하여, 구성 요소 내의 공차의 손실뿐만 아니라, 결함의 존재를 결정하고 구성 요소 내에서 결함 형성의 가능성을 예측하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 검사 프로브의 위치를 정하기 위해 상승 지지 요소들(elevation support elements)을 구비하고 있는 가동 캐리지를 제공하고, 반응기 헤드 구성 요소의 외부 및/또는 내부의 360°검사를 가능하게 하는 간단한 프로브 요소를 제공함으로써 달성된다.
본 발명의 한 가지 실시예에서, 상기 프로브는 맴돌이 전류 측정 센서, 초음파 센서, 자장 센서와 같은 비파괴 검사 장치 및 비디오 카메라를 내장한 개방 단부형 검사 칼라(collar), 예컨대 C 또는 U자형 검사 칼라로서 구성된다. 바람직한 실시예에서, 상기 칼라는 가동 캐리지에 의해 지지되는 상승 아암의 단부에 장착되고, 반응기 구성 요소 내의 실제 결함의 위치를 결정하고 또한 향후 결함 형성의 위치를 정확히 예측할 수 있도록 해주는 자기 투과율 센서를 구비하고 있는 자기 검사 프로브를 포함한다.
본 발명의 방법은 비디오 카메라를 이용하여 반응기 헤드 구성 요소 부근, 예컨대 가이드 슬리브 및 랙 조립체 부근의 위치에 상기 C 또는 U자형 칼라를 정확하게 배치하여, 상기 구성 요소들의 외면 및 공차의 360°비디오 검사를 상기 비디오 카메라를 이용하여 수행할 수 있도록 하는 것을 포함한다. 상기 비디오 카메라는 내부의 비파괴 검사 장치를 정확하게 배치할 수 있도록 해주어, 검사 요소들의 내부의 360°비파괴 검사, 예컨대 상기 구성 요소들의 각 웰드에 대한 검사를 수행할 수 있도록 해준다.
이하에서 실시예 및 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1A 및 도 1B는 검사 스테이션에서 검사할 반응기 헤드 및 구성 요소들을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1B의 A 부분의 분해도에서, 반응기 투과 구성 요소, 반응기 헤드의 열적 가이드 슬리브 내부의 랙 조립체를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 3A, 3B 및 3C는 본 발명의 검사 장치를 보여주는 도면이다.
도 4A 내지 4C는 반응기 헤드의 투과 구성 요소의 검사를 위해 랙 조립체 부근에 배치된 도 3B의 U 또는 C자형 검사 장치를 보여주는 도면이다.
도 5A 및 5B는 수축 및 연장 상태에서, 원위 단부에 배치된 검사 장치를 구 비한 상승 붐을 채용하는 본 발명의 가동 캐리지를 보여주는 도면이다.
도 6A, 6B 및 6C는 검사 장치 상에 장착되는 바람직한 자장 감지 및 맴돌이 전류 감지 프로브를 보여주는 도면이다.
도 7A 및 7B는 반응기 관통 구성 요소의 반응기 내면 및 외면 뿐만 아니라, J-웰드를 검사하기 위한 본 발명의 검사 장치의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 8A 내지 8C는 도 7A 및 7B의 블레이드 헤드 및 그 위에 장착된 도 6A 내지 6C의 감지 프로브의 등적도 및 저면도이다.
도 1A의 반응기 헤드(1)는 검사 스테이션(2) 상에 안착되어 있는 것으로 도시되어 있다. 도 1B는 반응기 헤드 및 검사 스테이션(2)의 단면도이다. 구체적으로, 반응기 헤드(1)는 관통 구성 요소(4)가 통과하여 연장되는 쉘(3)을 포함하며, 각 관통 구성 요소는 종래의 J-웰드에 의해 쉘(3)에 용접되어 있다. 각 관통 구성 요소(3)는 내부에서 동심으로 연장되는 랙 조립체(5)를 포함하며, 그 상세한 구성은 도 2에 도시되어 있다. 추가의 내부 코어 관통 구성 요소(6)가 도시되어 있는데, 상기 관통 구성 요소(4) 둘레에 분포되어 있고, 상기 관통 구성 요소들처럼 본 발명의 검사 시스템에 의해 검사된다. 도 2는 동심으로 조립된 랙 조립체(5)와 관통 구성 요소(4)의 분해도이다. 또한, 관통 구성 요소(4)와 랙 조립체(5) 사이에는 열적 가이드 슬리브(7)가 배치되어 있는데, 상기 슬리브는 상기 관통 구성 요소를 랙 조립체의 온도로부터 절연시킨다.
검사 스테이션(2)의 지지 스탠드(8)는, 예컨대 4개의 지지 칼럼(14)을 포함 하며, 상기 칼럼 상에는 반응기 헤드의 림(rim)(9)이 안착한다. 지지 스탠드(8)는 또한 억세스 포트(11)가 형성된 실드 벽(shield wall)((10)을 포함하는데, 상기 포트를 통해 검사 프로브(13)를 포함하는 가동 캐리지(12)가 이동하여 관통 구성 요소들의 검사를 위해 배치된다. 실제 검사 전에, 상기 반응기 헤드는 반응기 용기로부터 제거되어 지지 칼럼 상에 배치된다. 그 후, 캐리지(12)는 반응기 헤드(1) 아래로 이동할 수 있고, 검사 과정이 시작된다.
도 5A 및 도 5B는 본 발명의 가동 캐리지(12)의 실시예를 보여주는 도면이다. 구체적으로, 가동 캐리지(12)는 프레임(15)을 포함하며, 상기 프레임은 2개의 구동 휠(16)과 2개의 전방향 휠(16)을 구비하며, 이들 휠은 협동하여 상기 캐리지를 특정 관통 구성 요소 아래의 일반적인 위치로 이동시킨다. 검사 프로브(13)는 연장 가능한 붐(18)의 단부 상에서 X-축, Y-축 및 Z-축 회전 이동 가능하게 장착되는데, 도 5A에는 수축 상태, 도 5B에는 연장 가능한 상태에 있는 것이 도시되어 있다. 종래의 연장 요소 중 임의의 것이 붐(18), 예컨대 리드 스크루 및 모터 조립체, 유압 피스톤-샤프트 구조 또는 가스 슬리브 구조를 연장 및 수축시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 한 가지 실시예에 따른 검사 프로브(13)의 상세도가 도 3A 및 도 3B에 도시되어 있다. 감지 프로브(13)가 지지 베이스(19) 상에 장착되어 있는데, 상기 베이스는 검사 프로브(13)를 붐(18)에 장착할 수 있도록 해주고, 프로브(13)가 랙 조립체의 중앙축 둘레에서 이동할 수 있도록 해준다. 지지 베이스(19)는 그 일단부에서 상기 붐에 고정되고, 타단부에 도 3B에 도시한 것과 같이, 랙 조립체 (5) 부근에 배치되는 U 또는 C자형 칼라(20)를 포함한다. 상기 프로브의 중심축 둘레에서의 감지 프로브의 회전 이동은 지지 베이스(19) 상의 휠 조립체(23) 및 검사 프로브(13) 상의 트랙(22) 및 휠 기어 조립체(24)를 이용하여 이루어진다. 휠 기어 조립체(24)는 지지 베이스(19) 상에 장착된 모터 기어(25)(하나 만이 도시되어 있다)에 의해 구동되는데, 이들 모터 기어는 적어도 하나의 모터 기어(25)가 항상 휠 기어 조립체와 맞물리도록 상기 검사 프로브 내부에 이격된 관계로 배치된다. 유사한 방식으로, 휠 기어(25)의 단부 사이의 구멍 또한 U 또는 C자형 칼라를 형성하고, 그 구멍의 크기는 트랙(22)의 일부가 항상 지지 베이스(19) 상의 휠(23) 중 적어도 하나와 맞물리도록 선택된다. 이러한 구성은 검사 프로브(13)가 랙 조립체(5)의 중앙 축 둘레에서 360°아크로 회전할 수 있도록 해준다.
프로브 베이스(28)에서 슬라이드(27)를 따라 프로브 붐(26)을 이동시킴으로써 X-축 및 Y-축 이동이 이루어진다. 트랙(22) 및 휠 기어 조립체(24)를 프로브 베이스(28)에 부착하여 검사 프로브(13)의 360° 아크 이동을 가능하게 한다는 것에 유의하여야 한다. 프로브 베이스(28) 상에 장착된 모터(29)는 종래의 기어 장치(도시 생략)를 매개로 프로브 붐(26)을 이동시킨다.
프로브 붐(26)에 장착된 슬라이드(31) 및 프로브 블레이드 지지체(32)의 협동에 의하여 프로브 붐(26) 상에서 감지 프로브 블레이드(30)를 Z-축 (수직) 이동시킨다. 프로브 붐(26)에 장착된 모터(33)가 종래의 기어 장치(도시 생략)를 통하여 다시 슬라이드 상에서 프로브 블레이드 지지체(32)를 구동시킨다.
도 3A 및 3B는 칼라(20)에 인접한 지지 베이스(19) 상의 비디오 카메라(35) 및 광원(50)의 배치를 보여주는데, 이들은 랙 조립체(도 3B)에 바로 인접한 검사 프로브(13)의 칼라(20)를 정확하게 위치 설정해주고 연장 가능한 붐(18)의 위치를 원격 제어하는 데 사용된다. 별법으로서, 또는 카메라(35)에 추가하여, 비디오 카메라(36)를 프로브 베이스(28)의 U 또는 C자형 원위 단부에 장착할 수 있는데, 이 역시 검사 프로브(13)를 원격 제어식으로 정확하게 위치 설정할 수 있도록 해주고, 랙 조립체(5)와 관통 구성 요소(4) 사이의 간격(34)을 비디오 검사할 수 있도록 해준다.
도 3B 및 도 4A 내지 4C는 열적 슬리브(7)와 관통 구성 요소(4) 사이의 간격(34)으로 삽입되고 제거되는 여러 수직 단계에서의 감지 프로브 블레이드(30)를 보여준다. 특정 관통 구성 요소(4) 아래에 검사 프로브(13)를 원격 제어식으로 배치한 후, 연장 가능한 붐은 카메라(35) 및 이동 제어 회로(도시 생략)를 통해 랙 조립체(5) 부근의 위치로 연장되고 안내된다(도 3B 및 도 4C). 이어서, 감지 프로브 블레이드(30)는 간격(34)으로 상향 이동된다. 프로브 블레이드(30)의 단부에 장착된 감지 프로브(37)는 관통 구성 요소(4)의 내부에 대한 비파괴 검사를 위해 관통 구성 요소(4)의 내부를 따라 간격(34)으로 수직 이동한다.
관통 구성 요소(4)의 제1 수직 라인 부분을 따라 관찰한 후, 프로브 블레이드(30)는 간격(34)에서 떨어진 위치 또는 간격(34)의 입구에 바로 인접한 위치로 하향 후퇴된다. 이어서, 관통 구성 요소(4)의 내부에 대한 부분적 또는 완전한 360°비파괴 검사가 이루어질 때까지, 상기 관통 구성 요소의 다른 수직 라인를 검사하기 위해 간격(34) 내로 프로브 블레이드(30)를 반복적으로 수직 상승시키기 위 하여, 모터(21) 작동에 의해 프로브 붐(26)을 포함하는 검사 프로브(13)가 랙 조립체(5)의 수직 축 둘레에서 증가식으로 회전 이동되어, 프로브 블레이드(30)가 간격(34)의 다른 원주 위치로 이동된다.
본 발명의 검사 시스템을 이용하여, 종래 기술에서 행하여졌던 임의의 수직 위치 설정 및 이동 요소들을 조립할 필요 없이 각각의 관통 구성 요소 및 각각의 코어 내 관통 구성 요소를 검사하는 절차를 차례대로 완성할 수 있다.
감지 프로브(37)로 돌아가면, 도 6A 내지 도 6C는 관통 구성 요소(4)의 내부에 대한 비파괴 검사를 수행하기 위한 감지 프로브의 바람직한 실시예를 보여준다. 특히, 감지 프로브(37)는 인쇄 회로 기판(38)을 포함하는데, 상기 기판에는 융기부(39) 및 관통 구성 요소 내의 잔류 자장의 주변 및 축방향 측정을 위한 자장 센서(40)가 장착되어 있다. 또한, 관통 구성 요소에 대한 추가적 비파괴 검사를 위해 맴돌이 전류 센서 코일(41)이 인쇄 회로 기판(38)에 포함되어 있다.
센서(40 또는 41)는 상기한 장치 및 방법을 이용하여 관통 구성 요소의 결함, 즉 균열 또는 틈의 존재를 감지할 수 있다. 그러나, 본 발명은 관통 구성 요소 내의 잔류 자장 신호를 시간에 따라 감지하는 자장 센서를 이용하여, 관통 구성 요소의 특정한 위치에서 발생할 결함의 가능성을 예측할 수 있다는 인식도 포함한다. 잔류 자장 센서를 이용하여 시간에 따른 잔류 자장 신호를 측정하는 과정을 통해, 결함이 형성된 후 결함을 존재만을 결정하는 상기 종래 기술보다 훨씬 더 큰 예측가능성으로 구성 요소들의 수리 및 교체를 설정할 수 있다.
시간에 따른 자장 신호를 측정함으로써 결함이 형성되는 위치를 예측할 수 있는 정확한 이유는 완벽하게 알 수 없지만, 결합이 발생할 수도 있다는 위치의 예측은, 관통 구성 요소의 특정한 위치에서 시간에 따른 잔류 자장 신호의 변화에 기초하여 이루어지는데, 상기 잔류 자장 신호 변화는 상기 특정 위치에서 관통 구성 요소의 탄소 함량의 변화에 의해 야기된다. 이러한 탄소 함량의 변화는 그 특정한 위치에서 부식성 산화물을 형성하는 것으로 보이며, 따라서 그 특정한 위치에서 결함의 형성 가능성의 지표를 제공해 주는 것으로 보인다. 특정 구성 요소(또는 일련의 구성 요소들)에 대한 과거의 데이터를 모으고 편집하면, 관통 구성 요소의 특정 위치에 대한 즉석의 자장 신호 측정값을, 결점 및/또는 결함 형성의 실제 또는 가능한 위치를 가리키는 유사한 관통 구성 요소의 잔류 자장 신호의 과거 데이터 또는 과거의 변화의 목록 또는 모델과 비교할 수 있고, 따라서 (관통 구성 요소에서 실제 결함이 형성되기에 앞서) 미래의 다른 시간 또는 즉시 관통 구성 요소를 수리 또는 교환하기 위한 결정이 이루어질 수 있다.
반응기 헤드 구성 요소의 특정 감지 위치에서 결점 및/또는 결함의 형성 가능성을 결정하는 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 소정의 시간 간격을 두고 반응기 헤드의 각각의 구성 요소에 대한 검사를 수행하고, 구성 요소의 각각의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리를 축적하는 단계로서, 상기 라이브러리는 감지된 위치에서 결점 및/또는 결함을 갖는 구성 요소의 감지된 위치 및 감지된 위치에서 결점 및/또는 결함을 갖지 않는 구성요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 포함한다.
- 가장 최근의 검사로부터 각각의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 각 각의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 각각의 감지된 위치에서 잔류 자장 신호의 소정의 변화를 측정하는 단계.
- 특정의 감지된 위치에 대한 가장 최근의 감지된 잔류 자장 신호 또는 구성 요소의 특정 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 변화를 모든 구성 요소에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 특정 감지된 위치에서의 결함 또는 결점의 형성 가능성을 결정하는 단계.
프로브 블레이드(30)가 관통 구성 요소(4)와 열적 슬리브(7) 사이의 간격(34)으로 삽입되는 것으로 도시되었지만, 프로브 블레이드(30) 및 프로브 블레이드 지지체(32)를 프로브 붐(26)으로부터 제거하여, 관통 구성 요소(4)의 J-웰드(48)의 비파괴 검사를 수행할 수 있는 다른 구조의 프로브 블레이드(30')와 교체할 수도 있다. 특히, 도 7A 및 도 7B는 이러한 프로브 블레이드(30')를 보여주는데, 이 블레이드는 프로브 블레이드(30')의 상승을 위한 샤프트 슬라이드(43)와, 검사할 표면, 즉, J-웰드(48)의 표면과 매칭되는 만곡형 또는 경사진 표면(44)과 상보형이 되도록 형성된 블레이드 헤드(42)를 포함한다.
J-웰드(48) 영역의 검사 외에, 블레이드 헤드(42)는, 블레이드 헤드(42)의 각 위치를 조정하여 감지 프로브(37)를 반응기 헤드(3)의 내면에 제공함으로써, J-웰드 부근의 영역에서 반응기 헤드(3)의 내면을 검사하는데도 이용할 수 있다. 유사하게, 감지 프로브(37)를 관통 구성 요소(4)의 외면에 제공하도록 블레이드 헤드(42)를 재배치하고 관통 구성 요소(4)의 외면을 따라 수직하게 블레이드 헤드(42)를 이동시킴으로써, 관통 구성 요소의 내부에 대한 비파괴 검사를 수행할 수 있다.
도 8A 내지 도 8C는 프로브 블레이드(30')의 블레이드 헤드(42)에 장착된 도 6A 내지 도 6C의 감지 프로브를 보여준다. 감지 프로브(37)의 패드 단말(49)의 상세한 구성이 도 8C에 도시되어 있다.
결함 형성 가능성에 대한 비파괴식 예측을 반응기 헤드의 내부의 관통 구성요소의 검사와 관련하여 설명하였지만, 이 기술 및 본 발명의 센서 헤드는 수력발전 장치, 비행기 구성요소 및 선박 구축 성분, 즉, 웰드, 스킨 패널, 모터 케이싱, 유체 도관과 같은 구성 요소를 검사하는데 이용될 수 있다. 각각의 이용을 위하여, 프로브 헤드는 검사할 목적 표면을 보완하도록 재설계되는데, 이는 결함의 존재에 대한 비파괴 검사 및 미래의 어느 시점에서 목적물의 특정 위치에서 결함이 형성될 가능성에 대한 예측을 가능하게 해준다.

Claims (34)

  1. 반응기 헤드의 내면에 장착되는 관형 구성 요소들을 검사하기 위한 반응기 헤드 검사 시스템으로서,
    상승 아암을 포함하는 가동 캐리지 조립체와;
    상기 상승 아암의 원위 단부에 장착되는 검사 장치를 포함하고,
    상기 검사 장치는,
    관형 구성 요소의 외면에 인접하게 칼라의 내면을 위치설정 할 수 있도록 해주는 충분한 크기의 개방 단부가 마련된 개방 단부형 칼라와,
    상기 개방 단부형 칼라의 개방 단부 부근에 배치된 관형 구성 요소의 위치 설정과 검사 장면을 제공하기 위한 복수 개의 비디오 카메라와,
    각 비디오 카메라 부근에 배치되어 광을 상기 칼라 상에 투영하기 위한 적어도 하나의 광원과,
    관형 구성 요소의 내면 및/또는 외면을 비파괴 검사하기 위한 검사 프로브 및
    상기 검사 프로브를 조종하기 위해 상기 개방 단부형 칼라에 장착되는 위치 설정 기구를 포함하며,
    상기 위치 설정 기구 및 개방 단부형 칼라는 상기 상승 아암에 장착되어, 상기 칼라를 관형 구성 요소 부근에 인접하게 위치 설정할 수 있도록 해줌으로써, 상기 검사 장치의 위치 설정 중에 그리고 관형 구성 요소의 검사 중에 관형 구성 요 소의 외면에 대해 360°시야를 확보하며,
    상기 위치 설정 기구는 상기 검사 프로브를 상기 관형 구성 요소의 종축 둘레에서 원형 방식으로 증가 이동시키고, 상기 검사 프로브를 상기 관형 구성 요소를 따라 수직 왕복 운동 방식으로 이동시켜, 상기 관형 구성 요소 내면에 대한 360°검사를 수행하는 것인 반응기 헤드 검사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 개방 단부형 칼라는 C 또는 U자형인 반응기 헤드 검사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 개방 단부형 칼라의 비디오 카메라는 상기 관형 구성 요소에 대한 비파괴 검사도 제공하는 것인 반응기 헤드 검사 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 비파괴 검사 장치는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 포함하는 것인 반응기 헤드 검사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 반응기 헤드 검사 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 상승 아암은 텔레스코프형 아암 세스먼트를 포함하고, 상기 검사 장치는 상기 아암 세그먼트 중 하나의 원위 단부에 장착되는 것인 반응기 헤드 검사 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 원위 단부에 장착한 세장형 블레이드 형태인 반응기 헤드 검사 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 모두 포함하는 감지 프로브를 원위 단부에 장착한 세장형 블레이드 형태인 반응기 헤드 검사 시스템.
  9. 반응기 헤드의 내면에 장착되는 관형 구성 요소를 검사하기 위한 검사 장치로서,
    원위 표면 및 근위 표면이 있는 개방 단부형 칼라를 포함하는 관형 구성 요소의 내면을 비파괴 검사하기 위한 검사 프로브와;
    상기 칼라의 원위 표면으로부터 연장되는 시야를 제공하고, 상기 관형 구성 요소의 외면에 대해 360°시야를 제공하는 복수 개의 비디오 카메라와;
    각 비디오 카메라 부근에 배치되어 상기 칼라의 원위 표면으로부터 광을 투사하기 위한 적어도 하나의 광원 및
    상기 검사 프로브를 조종하기 위한 위치 설정 기구를 포함하며,
    상기 위치 설정 기구 및 개방 단부형 칼라는 상기 칼라를 관형 구성 요소 부 근에 인접하여 위치 설정할 수 있도록 협동하여, 상기 검사 장치를 위치 설정하고 관형 구성 요소를 검사하기 위해 관형 구성 요소의 외면에 대해 360°시야를 확보하며,
    상기 위치 설정 기구는 상기 검사 프로브를 상기 관형 구성 요소의 종축 둘레에서 원형 방식으로 증가 이동시키고, 상기 검사 프로브를 수직 왕복 운동 방식으로 이동시켜, 상기 관형 구성 요소에 대한 360°비파괴 검사를 수행하는 것인 검사 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 개방 단부형 칼라는 C 또는 U자형인 것인 검사 장치.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 개방 단부형 칼라의 비디오 카메라는 상기 관형 구성 요소에 대한 비파괴 검사도 제공하는 것인 검사 장치.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 것인 검사 장치.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 비파괴 검사 장치는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 포함하는 것인 검사 장치.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 원위 단부에 장착한 세장형 블레이드 형태인 것인 검사 장치.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 포함하는 감지 프로브를 원위 단부에 장착한 세장형 블레이드 형태인 것인 검사 장치.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 프로브는, J-웰드의 형태에 상보적인 아치형 또는 경사진 외면을 구비하고 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 내부에 장착한 검사 헤드를 포함하는 것인 반응기 헤드 검사 시스템.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 검사 프로브는 , J-웰드의 형태에 상보적인 아치형 또는 경사진 외면을 구비하고 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 모두 포함하는 감지 프로브를 내부에 장착한 검사 헤드를 포함하는 것인 반응기 헤드 검사 시스템.
  18. 청구항 9에 있어서, 상기 검사 프로브는, J-웰드의 형태에 상보적인 아치형 또는 경사진 외면을 구비하고 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 내부에 장착한 검사 헤드를 포함하는 것인 검사 장치.
  19. 청구항 9에 있어서, 상기 검사 프로브는, J-웰드의 형태에 상보적인 아치형 또는 경사진 외면을 구비하고 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 모두 포함하는 감지 프로브를 내부에 장착한 검사 헤드를 포함하는 것인 검사 장치.
  20. 반응기 헤드의 내면에 장착되는 구성 요소들을 검사하기 위한 방법으로서,
    반응기 헤드 아래의 검사 시스템에 접근하기 위한 억세스 포트가 마련된 지지 스탠드 상에 반응기 헤드를 배치하는 단계와;
    상기 억세스 포트를 통해 상기 반응기 헤드 아래의 위치로 검사 시스템을 이동시키는 단계로서, 상기 검사 시스템은,
    상승 아암을 포함하는 가동 캐리지 조립체와, 상기 상승 아암의 원위 단부에 장착되는 검사 장치를 포함하고, 상기 검사 장치는,
    관형 구성 요소의 외면에 인접하게 칼라의 내면을 위치설정할 수 있도록 해주는
    충분한 크기의 개방 단부가 마련된 개방 단부형 칼라와,
    상기 개방 단부형 칼라의 개방 단부 부근에 배치된 관형 구성 요소의 위치
    설정과 검사 장면을 제공하기 위한 복수 개의 비디오 카메라와,
    각 비디오 카메라 부근에 배치되어 광을 상기 칼라 상에 투영하기 위한 적어
    도 하나의 광원과,
    관형 구성 요소의 내면 및/또는 외면을 비파괴 검사하기 위한 검사 프로브
    및
    상기 검사 프로브를 조종하기 위해 상기 개방 단부형 칼라에 장착되는 위치
    설정 기구를 포함하는 것인, 상기 이동 단계와;
    상기 상승 아암을 상기 반응기 헤드의 내부에 장착된 구성 요소 부근으로 연장시키는 단계와;
    가이드용 비디오 카메라 및 광원을 이용하여 상기 검사 장치를 상기 구성 요소 부근에 위치 설정하여, 상기 위치 설정 기구 및 개방 단부형 칼라가 상기 구성 요소 부근에 밀접하게 위치하도록 함으로써, 상기 구성 요소의 검사 중에 상기 구성 요소의 표면에 대해 360°시야를 확보하는 단계와;
    상기 검사 프로브를 상기 구성 요소의 축 둘레에서 증가 이동시키고 상기 검사 프로브를 상기 구성 요소를 따라 왕복 이동 방식으로 이동시키는 단계와;
    상기 구성 요소를 따른 검사 프로브의 이동 중에 상기 검사 프로브를 이용하여 상기 구성 요소를 비파괴 검사하여, 상기 구성 요소 내의 특정 감지 위치에 결함 및/또는 흠의 존재를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 구성 요소의 축 둘레에서의 검사 프로브의 증가 이동이 완료되면, 상기 구성 요소에 대한 360°비파괴 검사가 이루어지는 것인 검사 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 구성 요소들은 상기 관형 헤드 내부에 수직으로 장착된 관형 구성 요소이고, 상기 검사 프로브의 증가 이동은 관형 구성 요소의 종 축 둘레에서 이루어지며, 상기 검사 프로브의 왕복 이동은 상기 관형 구성 요소의 수직 범위를 따라 이루어지는 것인 검사 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 검사 프로브는 상기 관형 구성 요소의 내면 둘레에서 증가적으로 이동되는 것인 검사 방법.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 검사 프로브는 상기 관형 구성 요소의 외면 둘레에서 증가적으로 이동되는 것인 검사 방법.
  24. 청구항 21에 있어서, 상기 관형 구성 요소는 상기 내부의 반응기 헤드에 용접되고, 상기 검사 프로브의 증가 및 수직 이동을 통해 상기 검사 프로브가 상기 용접부 부근에 위치되어, 상기 용접부에 대한 360°비파괴 검사가 이루어지는 것인 검사 방법.
  25. 청구항 20에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 그 원위 단부에 포함하고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 세장형 블레이드의 원위 단부가 상기 구성 요소의 둘레에서 그리고 그 요소를 따라 이동되어, 상기 감지 프로브는 상기 구성 요소의 각각의 감지된 위치에서 잔류 자장 또는 전기장을 감지하는 것인 검사 방법.
  26. 청구항 20에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 모두 포함하는 감지 프로브를 그 원위 단부에 포함하고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 세장형 블레이드의 원위 단부가 상기 구성 요소의 둘레에서 그리고 그 요소를 따라 이동되어, 상기 감지 프로브는 상기 구성 요소의 각각의 감지된 위치에서 잔류 자장 및 전기장을 감지하는 것인 검사 방법.
  27. 청구항 20에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택되는 감지 프로브를 원위 단부에 장착한 세장형 블레이드의 형태이고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 세장형 블레이드의 원위 단부가 상기 구성 요소의 둘레에서 그리고 그 요소를 따라 이동되어, 상기 감지 프로브는 상기 구성 요소의 각각의 감지된 위치에서 잔류 자장 또는 전기장을 감지하는 것인 검사 방법.
  28. 청구항 20에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 모두 포함하는 감지 프로브를 원위 단부에 장착한 세장형 블레이드의 형태이고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 세장형 블레이드의 원위 단부가 상기 구성 요소의 둘레에서 그리고 그 요소를 따라 이동되어, 상기 감지 프로브는 상기 구성 요소의 각각의 감지된 위치에서 잔류 자장 및 전기장을 감지하는 것인 검사 방법.
  29. 청구항 24에 있어서, 상기 검사 프로브는, 상기 용접부의 형태에 상보적인 아치형 또는 경사진 외면을 구비하고, 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서로 이루어지는 군으로부터 선택된 감지 프로브를 내부에 장착한 검사 헤드를 포함하고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 검사 헤드가 상기 용접부 둘레에서 그 요소를 따라 이동되어, 상기 감지 프로브는 상기 용접부의 각각의 감지된 위치 및/또는 반응기 헤드의 인접 위치에서 잔류 자장 또는 전기장을 감지하는 것인 검사 방법.
  30. 청구항 24에 있어서, 상기 검사 프로브는, 상기 용접부의 형태에 상보적인 아치형 또는 경사진 외면을 구비하고, 자장 센서 및 맴돌이 전류 센서를 모두 포함하는 감지 프로브를 내부에 장착한 검사 헤드를 포함하고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 검사 헤드가 상기 용접부 둘레에서 그 요소를 따라 이동되어, 상기 감지 프로브는 상기 용접부의 각각의 감지된 위치 및/또는 반응기 헤드의 인접 위치에서 잔류 자장 및 전기장을 감지하는 것인 검사 방법.
  31. 청구항 20에 있어서, 상기 검사 프로브는 자장 센서를 포함하고, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 자장 센서가 이동하여, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호를 감지하며, 상기 방법은,
    미리 정해진 시간 간격을 두고 상기 반응기 헤드의 각 구성 요소에 대한 검사를 수행하고, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리를 축적하는 것으로서, 상기 라이브러리는 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있는 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호 및 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있지 않은 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 포함하는 것인, 구성 요소 검사 수행 단계 및 라이브러리 축적 단계와;
    가장 최신의 검사로부터 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 각 감지된 위치의 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호의 소정의 변화를 결정하는 단계 및
    특정의 감지된 위치에 대한 가장 최신의 감지된 잔류 자장 신호 또는 상기 구성 요소의 특정의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 변화를 모든 구성 요소에 대한 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 감지된 위치에 결함 또는 흠이 형성될 지를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 검사 방법.
  32. 반응기 헤드의 내면에 장착되는 구성 요소들을 검사하는 방법으로서,
    상기 구성 요소의 축 둘레에서 검사 프로브를 증가 이동시키고, 상기 검사 프로브를 상기 구성 요소를 따라 왕복 이동 방식으로 이동시키는 단계와;
    상기 구성 요소를 따른 검사 프로브의 이동 중에, 상기 검사 프로브를 이용하여 구성 요소를 비파괴 검사하여, 구성 요소의 특정 감지된 위치에 결함 및/또는 흠의 존재를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 구성 요소의 축 둘레에서의 검사 프로브의 증가 이동이 완료되면, 상기 구성 요소에 대한 360°비파괴 검사가 이루어지고,
    상기 검사 프로브는 자장 센서를 포함하며, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의 해 상기 자장 센서가 이동하여, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호를 감지하며, 상기 방법은,
    미리 정해진 시간 간격을 두고 상기 반응기 헤드의 각 구성 요소에 대한 검사를 수행하고, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리를 축적하는 것으로서, 상기 라이브러리는 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있는 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호 및 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있지 않은 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 포함하는 것인, 구성 요소 검사 수행 단계 및 라이브러리 축적 단계와;
    가장 최신의 검사로부터 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 각 감지된 위치의 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호의 어떤 변화를 결정하는 단계 및
    특정의 감지된 위치에 대한 가장 최신의 감지된 잔류 자장 신호 또는 상기 구성 요소의 특정의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 변화를 모든 구성 요소에 대한 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 감지된 위치에 결함 또는 흠이 형성될 지를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 검사 방법.
  33. 구성 요소의 축 둘레에서 검사 프로브를 증가 이동시키고, 상기 검사 프로브를 상기 구성 요소를 따라 왕복 이동 방식으로 이동시키는 단계와;
    상기 구성 요소를 따른 검사 프로브의 각각의 이동 중에, 상기 검사 프로브 를 이용하여 구성 요소를 비파괴 검사하여, 구성 요소의 특정 감지된 위치에 결함 및/또는 흠의 존재를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 구성 요소의 축 둘레에서의 검사 프로브의 증가 이동이 완료되면, 상기 구성 요소에 대한 360°비파괴 검사가 이루어지고,
    상기 검사 프로브는 자장 센서를 포함하며, 상기 증가적 및 왕복 이동에 의해 상기 자장 센서가 이동하여, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호를 감지하며, 상기 방법은,
    미리 정해진 시간 간격을 두고 상기 반응기 헤드의 각 구성 요소에 대한 검사를 수행하고, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리를 축적하는 것으로서, 상기 라이브러리는 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있는 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호 및 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있지 않은 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 포함하는 것인, 구성 요소 검사 수행 단계 및 라이브러리 축적 단계와;
    가장 최신의 검사로부터 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 각 감지된 위치의 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호의 소정의 변화를 결정하는 단계 및
    특정의 감지된 위치에 대한 가장 최신의 감지된 잔류 자장 신호 또는 상기 구성 요소의 특정의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 변화를 모든 구성 요소에 대한 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 감지된 위치에 결함 또는 흠이 형성될 지를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 구성 요소 검사 방법.
  34. 비파괴형 검사 프로브를 구성 요소를 따라 이동시키는 단계와;
    상기 구성 요소를 따른 검사 프로브의 각각의 이동 중에, 상기 검사 프로브를 이용하여 구성 요소를 비파괴 검사하여, 구성 요소의 특정 감지된 위치에 결함 및/또는 흠의 존재를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 검사 프로브는 자장 센서를 포함하며, 상기 이동에 의해 상기 자장 센서가 이동하여, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호를 감지하며, 상기 방법은,
    미리 정해진 시간 간격을 두고 각 구성 요소에 대한 검사를 수행하고, 상기 구성 요소의 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 라이브러리를 축적하는 것으로서, 상기 라이브러리는 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있는 구성 요소의 감지된 위치 및 감지된 위치에 결함 및/또는 흠을 갖고 있지 않은 구성 요소의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 포함하는 것인, 라이브러리 축적 단계와;
    가장 최신의 검사로부터 구성 요소의 각 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호를 각 감지된 위치의 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 각 감지된 위치에서 잔류 자장 신호의 어떤 변화를 결정하는 단계 및
    특정의 감지된 위치에 대한 가장 최신의 감지된 잔류 자장 신호 또는 상기 구성 요소의 특정의 감지된 위치에 대한 잔류 자장 신호의 변화를 모든 구성 요소에 대한 잔류 자장 신호 라이브러리와 비교하여, 구성 요소의 감지된 위치에 결함 또는 흠이 형성될 지를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 구성 요소 검사 방법.
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