KR20110050909A - 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누설자속 검출장비의 불편함을 해소하고 동시에 상기의 다른 주행형 검출장비에 복합적으로 적용가능한 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치로서, 더욱 상세하게는 구동바퀴가 부착된 몸체;와 상기 몸체에 구비되어 몸체와 자성의 피검체 사이에 인력을 형성하는 영구자석; 및 상기 몸체에 구비되며 상기 영구자석에 의해 자화된 상기 피검체의 결함부위에서 발생하는 누설자속을 검출하는 자기장 검출센서를 고정하는 센서지지부;로 이루어진 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치이다.

비파괴, 누설자속, 결함, 탐상, 바퀴, 차륜, 영구자석

Description

누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치{NONDESTRUCTIVE FLAW TEST APPARATUS BY MEASURING MAGNETIC FLUX LEAKAGE}

본 발명은 주행가능한 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치로서, 더욱 상세하게는 구동바퀴가 부착된 몸체;와 상기 몸체에 구비되어 몸체와 자성의 피검체 사이에 인력을 형성하는 영구자석; 및 상기 몸체에 구비되며 상기 영구자석에 의해 자화된 상기 피검체의 결함부위에서 발생하는 누설자속을 검출하는 자기장 검출센서를 고정하는 센서지지부;로 이루어진 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치이다.

구조물에 발생한 국부적인 결함은 구조체 일부분의 문제가 아니라 구조물 전체의 내구성을 저하시키게 되므로 안전과 품질 확보를 위해서는 철저한 검사가 필요하다. 즉 결함을 정밀하게 평가하는 것은 구조물 전체의 건전성 및 안정성 측면에서 대단히 중요할 뿐만 아니라 수명연장을 위해 공학적으로 중요하다.

결함을 검사하기 위하여 사용되는 비파괴적 방법으로는 육안 검사(VT), 침투탐상검사(PT), 초음파 탐상검사(UT), 방사선 투과검사(RT), 와전류 탐상법(ECT), 방사선 사진 판독 등에 의한 방법이 있다. 육안검사, 초음파 탐상검사는 검사자의 경험 및 주관에 의존하여 신뢰성 및 재현성이 적은 단점이 있고, 방사선 투과검사는 탐상 면에 수직한 균열 등의 선형결함에 대해 탐상이 어려운 단점이 있으며, 와전류 탐상법은 전도체 재료의 표면 또는 표면 근처의 결함만을 탐상할 수 있다. 피검체의 내·외부 벽의 결함에 의해 누설되는 자속을 측정하는 누설자속 (MFL:Magnetic Flux Leakage) 측정법은 자기장을 사용하기 때문에 강자성체로 구조체에서만 사용할 수 있지만 검사가 비교적 쉽고 시험체의 크기나 형상 등에 영향을 적게 받으며 결함의 종류를 식별하기에 용이하다.

도 1은 결함부위에서 자속이 누설되는 현상을 설명하고 있는데 피검체(60)를 자화 시켰을 때 결함(61)은 큰 자기저항을 일으키고 이때 우회한 자속은 결함 주위에 집속하게 되어 결과적으로 유효 자기장의 세기를 증가시킨다. 자기유도의 큰 증가는 유효 자기장 세기를 증가시킨다. 피검체는 내부응력에 의해 인장응력을 받게 되고, 이로 인해 피검체의 결함은 응력 상승자(stress riser) 역할을 하게 되어 결함 주변에 투자율이 증가한다. 따라서 피검체를 흐르는 자기력선은 도 1에서 보이는 바와 같이 투자율이 증가한 결함의 밑 부분에 집속되어 흐르게 되고, 이 작은 영역에서 자기력선은 magnetic line dipole 같이 거동한다. 이 dipole을 ‘detour flux dipole’이라 한다. 이 dipole은 피검체 내의 교란된 자기장과 같은 방향을 갖고, 결함 내의 누설자속과 반대방향을 갖는 자기장을 생성시킨다. 따라서 결함이 존재하는 편에서도 반대편에서도 누설자속을 측정함으로써 결함을 탐지할 수 있다.

상기와 같은 누설자속을 검출하는 장비는 다양하게 제안되어 왔으나 그 일례 로 도 2와 같이 요크타입의 탐상장치를 들 수 있다. 탐상장치는 피검체를 자화시키기 위한 요크 및 요크에 권선된 코일에 전류를 인가하는 전원공급기, 자기장 검출센서 및 자기장 검출센서의 출력신호를 분석하는 분석장비등으로 이루어진다. 이러한 요크타입등의 종래의 탐상장치는 전류의 공급이 필요하고 피검체에 맞는 요크가 제공되어야 하며 요크와 자기장 검출 센서가 별도로 배치되는 등 그 구성이 복잡한 문제점이 있다.

또한 연속적인 탐상을 위해 피검체를 이동시켜야 하는 불편함이 따르거나 혹은 탐상장치를 설치상태에서 수동으로 설치해제하고 다시 다른 부위에 설치해야 하는 번거로움이 따를 수밖에 없는 문제점이 있다.

한편, 이러한 탐상과정의 번거로움을 해소하고자 도 3등에 도시되듯이 종래의 비파괴 탐상법에서는 주행가능한 탐상장치(13)등을 제안하고 있는데 도 3은 초음파 탐촉자(6)를 이용한 비파괴 탐상장치(13)로서 탐상장치가 자석으로 이루어진 바퀴(14)에 의해 피검체상(1)에 부착되며 주행하게 된다. 여기서 자석은 피검체와 탐상장치 사이에 부착을 위한 도구에 지나지 않는다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 누설자속 검출장비의 불편함을 해소하고 동시에 상기의 다른 주행형 검출장비에 복합적으로 적용가능한 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치를 제공하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 영구자석과 누설자속 검출센서를 구비할 수 있는 비파괴 탐상장치를 제안한다. 특히 종래의 일반적인 비파괴 탐상장치가 영구자석을 바퀴 등에 구비하여 피검체에 부착하는데 그쳤던 반면 본 발명은 영구자석을 몸체에 구비하여 부착 힘을 주는 반면 바퀴의 이동 자체는 용이하게 하였고, 나아가 영구자석을 또 다르게 피검체을 자화하는 용도로 사용하여 자화된 피검체의 결함부위에서 발생하는 누석자속을 검출가능하게 함으로써 간소한 탐상장치로 누설자속 측정법을 적용가능하도록 하였다.

본 발명에 의한 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치는 구동바퀴가 부착된 몸체;와 상기 몸체에 구비되어 몸체와 자성의 피검체 사이에 인력을 형성하는 영구자석; 및 상기 몸체에 구비되며 상기 영구자석에 의해 자화된 상기 피검체의 결함부위에서 발생하는 누설자속을 검출하는 자기장 검출센서를 고정하는 센서지지부;로 이루어진다.

이때, 상기 영구자석은 몸체 내부에 수용된 것이 바람직하다.

한편, 상기 자기장 검출센서(500)는 Search coil, Flux gate, Hall Effect, GMR, TMR, AMR 및 PHR 센서중 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 비파괴 탐상장치는 간소한 구성만으로 누설자속 측정법에 의한 비파괴 탐상을 가능하게 한다.

탐상장치 자체가 피검체 위를 이동하며 검사하므로 종래 피검체 자체를 이동시키거나 탐상장치를 수차례 탈부착해야 했던 번거로움이 사라진다.

자기장 검출센서와 영구자석이 하나의 탐상장치에 구비되므로 검출장비가 일체화된다.

전자석이 아닌 영구자석에 의한 자기장을 형성하므로 추가적인 배선이나 전원공급의 문제점이 발생하지 않는다.

영구자석 또는 자기장 검출센서를 교체함으로써 수리가 신속하고 쉽게 이루어질 수 있다.

또 기존에 피검체과의 부착을 위해 사용되던 영구자석을 자화의 목적으로 활용가능하므로 기존의 비파괴 탐상장치에 센서지지부만을 구비하면 누설자속 측정에 의한 결함 검사가 가능해진다.

이로써 단일의 탐사장치가 누설자속 측정법을 포함한 다양한 검사기능을 수행할 수 도 있다.

한편, 종래에 바퀴 등에 영구자석을 이용하였으나 본 발명은 영구자석을 몸체에 구비하여 바퀴의 이동을 자유롭게 하는 한편, 고정된 영구자석을 이용하여 일정한 자기장이 형성되도록 하여 정밀한 누설자속을 검출할 수 있도록 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치(1000)를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 비파괴 탐상장치(1000)의 사시도이며 도 5는 본 발명의 비파괴 탐상장치(1000)의 작동원리를 보여주는 측면도이다.

본 발명에 의한 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치(1000)는 구동바퀴(200)가 부착된 몸체(100);와 상기 몸체(100)에 구비되어 몸체(100)와 자성의 피검체(600) 사이에 인력을 형성하는 영구자석(300); 및 상기 몸체(100)에 구비되며 상기 영구자석(300)에 의해 자화된 상기 피검체(600)의 결함(610)부위에서 발생하는 누설자속을 검출하는 자기장 검출센서(500)를 고정하는 센서지지부(400);로 이루어진다.

몸체(100)는 각종 탐상장비를 수용하기 위한 구성으로 본 발명의 누설자속 측정용 구성을 수용하는 별개의 구성일 수 있거나 다른 초음파등 탐상장비가 구비 된 기존의 장치를 이용할하는 구성일 수도 있다. 도 4와 같이 상기 몸체(100)의 하부에는 몸체(100)를 주행시키는 구동바퀴(200)가 부착되어 있다. 상기 구동바퀴(200)의 형상 및 작동방법이 한정되는 것은 아니나 본 발명에서는 앞뒤 좌우로 4개의 구동바퀴(200)가 구비되며 특히 상기 구동바퀴(200)는 고무로 제작되는 것이 피검체(600)상에서의 주행시 용이할 것이다.

영구자석(300)은 몸체(100)의 내부에 구비되어 자성의 피검체(600)와 몸체(100)간에 인력을 형성한다. 즉 몸체(100)가 피검체(600)상에서 주행시 이탈되는 일이 없이 부착이 유지되도록 하는 구성이다. 영구자석(300)은 몸체(100)의 어느 부위에 구비되어도 무방하나 도 5에 도시한 바와 같이 몸체(100)가 가장 안정적으로 부착될 수 있는 바닥 무게중심 인근에 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 영구자석(300)이 부착을 위한 구성일 뿐만 아니라 피검체(600)를 자화시키는 구성이기도 하다. 즉 본 발명의 탐상장치내의 영구자석(300)에 의한 자기장내에 피검체(600)가 위치함으로써 주행범위내의 피검체(600)가 자화되게 된다. 만일 자화된 피검체(600)에 결함(610)이 있는 경우 결함(610)부분으로 영구자석(300)의 자속이 누설되는 것이다.

상기 몸체(100)에는 센서지지부(400)가 구비되어 있는데 상기 센서지지부(400)는 상술한 누설자속을 검출하는 자기장 검출센서로 Search coil, Flux gate, Hall Effect, GMR, TMR, AMR, PHR 등 다양한 자기장 검출센서가 단독으로 혹 은 둘 이상 조합되어 제한 없이 적용가능 하다.

한편, 상기 센서지지부(400)는 자기장 검출센서(500)가 탈착가능하도록 구비되는 것이 바람직하다. 평소에 탐상장치는 피검체(600)의 다른 탐상을 위해 사용되다가 필요시에 자기장 검출센서(500)를 센서지지부(400)에 부착하여 본 발명의 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치(1000)로서 이용할 수도 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 자화된 피검체의 결함부위에서 발생되는 누설자속의 모습.

도 2는 종래의 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치.

도 3은 종래의 자속차륜을 구비한 비파괴 검사장치의 모습.

도 4는 본 발명의 비파괴 탐상장치의 사시도.

도 5는 본 발명의 비파괴 탐상장치의 작동원리를 보여주는 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1000 : 비파괴 탐상장치

100 : 몸체

200 : 구동바퀴

300 : 영구자석

400 : 센서지지부

500 : 자기장 검출센서

600 : 피검체

610 : 결함

Claims (3)

1. 구동바퀴(200)가 부착된 몸체(100);와

   상기 몸체(100)에 구비되어 몸체(100)와 자성의 피검체(600) 사이에 인력을 형성하는 영구자석(300); 및

   상기 몸체(100)에 구비되며 상기 영구자석(300)에 의해 자화된 상기 피검체(600)의 결함(610)부위에서 발생하는 누설자속을 검출하는 자기장 검출센서를 고정하는 센서지지부(400);로 이루어진 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치(1000).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석(300)은 몸체(100) 내부에 수용된 것을 특징으로 하는 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치(1000).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 자기장 검출센서(500)는 Search coil, Flux gate, Hall Effect, GMR, TMR, AMR 및 PHR 센서중 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 누설자속 측정에 의한 비파괴 탐상장치(1000).

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