KR20120104659A - 퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법 - Google Patents

퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비파괴 검사 장치 및 비파괴 검사 방법에 관한 것으로, 보일러 튜브의 측정 위치에 프로브를 이송하는 단계와, 프로브를 통해 상기 프로브 튜브의 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하여 계측 전류를 전달하는 단계와, 기 저장된 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 참조하여 전달된 계측 전류에 따른 보일러 튜브의 관막힘율을 결정하는 단계와, 결정된 관막힘율을 튜브 정보에 따라 2D 또는 3D로 디스플레이하는 단계를 포함한다.

Description

퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법{NON DESTRUCTIVE INSPECTION APPARATUS AND ITS METHOD FOR MEASUREMENT OF ACCUMULATED OXIDE SCALE}
본 발명은 비 자성체 재질인 보일러 튜브 내부에 퇴적된 산화스케일을 검출하는 퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 보일러는 드럼형, 관류형(아임계압, 초임계압, 초초임계압), 유동층 보일러 등의 고온, 고압의 대형 발전용 보일러에서부터 산업용 보일러까지 다양한 형태의 보일러가 있으며, 석탄, 오일 등의 다양한 화석연료를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같은 보일러는 튜브에 손상이 많이 발생하게 되는데, 튜브에는 대표적으로 장시간 고온 운전으로 인한 크리프 손상, 침식 및 부식으로 인한 튜브 두께의 감육 손상 등이 발생될 수 있다.
일반적으로, 튜브 내면의 스케일(scale)은 튜브를 흐르는 증기와 튜브 재질과의 산화작용에 의해 발생하고, 튜브의 운전온도에 비례하여 두께가 성장하므로, 튜브 내면에 스케일이 성장할수록 고온가스에서 증기로의 열전달 량이 감소하고 튜브의 운전온도가 증가하여 튜브의 크리프 손상이 가속된다.
발전기 운전중에 보일러 튜브 내부면에 형성된 스케일은 발전기 정지 시 탄성변형율의 차이로 인해 박리되어 보일러 튜브 하부 곡관부 등에 퇴적될 수 있다.
이러한 퇴적 스케일은 증기흐름을 방해하여 단기과열로 인해 튜브를 파단시키고, 터빈 블레이드의 침식을 유발시킬 수 있다. 이렇게 퇴적된 스케일양을 신속하게, 또한 효과적으로 검출하여 보일러 튜브의 수명을 관리하기 위한 비파괴 검사 기법이 여러 가지 제안되어 있다.
그 중에서 특히 자주 이용되는 방사선 투과 검사(radiographic testing)는 방사선을 이용하는 것으로, 많은 시간적, 경제적 비용을 치룰 뿐만 아니라, 작업자에게 방사선이 피폭되는 안전사고가 발생할 위험이 있다.
또한, 방사선 투과 검사는 퇴적 스케일의 2차원적인 정보만을 제공함으로써 관막힘율 등과 같은 정량적인 평가에는 많은 단점을 내포하고 있다.
본 발명은 보일러 튜브에 퇴적된 내부 산화스케일을 자화시켜 그에 상응하는 전류를 계측하고, 보일러의 두께와 관경에 따라 관막힘율을 평가함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 정확하게 검출할 수 있는 퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 계측된 전류를 산화스케일의 퇴적 밀도에 따라 평가함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 정확하게 검출할 수 있는 퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 계측된 전류를 온도 보정에 따라 평가함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 정확하게 검출할 수 있는 퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 보일러의 두께와 관경, 퇴적 밀도 및 온도 보정에 각각 가중치를 부여하여 평가함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 정확하게 검출할 수 있는 퇴적 산화스케일 검출용 비파괴검사 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 보일러 튜브의 외주면을 따라 회전 및 병진할 수 있는 이송 라인과 튜브 길이 방향과 원주 방향에 대한 상기 프로브의 좌표 정보를 제공하는 엔코더를 포함하며, 상기 프로브를 측정 위치로 이송하는 이송부와, 상기 이송부를 통해 상기 외주면을 따라 이동 가능한 상기 프로브를 포함하며, 상기 프로브를 통해 상기 보일러 튜브의 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하는 측정부와, 상기 프로브를 상기 측정 위치로 이송하도록 상기 이송부를 제어하고, 상기 측정 위치에서 상기 프로브를 통해 계측된 계측 전류를 상기 측정부로부터 전달받아 평가 제어신호를 제공하는 제어부와, 상기 제공되는 평가 제어신호에 따라 기 저장된 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 참조하여 상기 계측 전류에 대한 관막힘율을 결정하는 평가 처리부와, 상기 관막힘율을 튜브 정보에 따라 2D 또는 3D로 디스플레이하는 표시부를 포함하는 비파괴 검사 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 보일러 튜브의 측정 위치에 이송부를 통해 프로브를 이송하는 단계와, 상기 프로브를 통해 상기 프로브 튜브의 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하여 계측 전류를 전달하는 단계와, 기 저장된 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 참조하여 상기 전달된 계측 전류에 따른 상기 보일러 튜브의 관막힘율을 결정하는 단계와, 상기 결정된 관막힘율을 튜브 정보에 따라 2D 또는 3D로 디스플레이하는 단계를 포함하는 비파괴 검사 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에서는, 검사하고자 하는 보일러 튜브의 측정 위치에 프로브를 이동시킨 후 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하고, 이러한 계측 전류에 대해 평가 조건을 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출하며, 산화스케일의 관막힘율을 반영한 보일러 튜브를 디스플레이함으로써, 보일러 튜브의 내면에 발생된 산화스케일을 비파괴적으로 검사할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 보일러 튜브의 내면에 발생된 산화스케일에 대해 측정 위치에 따라 관막힘율을 산출하고, 이에 따라 전체 보일러 튜브의 내면에 발생된 산화스케일을 2D 또는 3D로 디스플레이함으로써, 보일러 튜브의 내면에 발생된 산화스케일을 직관적으로 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 보일러 튜브의 산화스케일을 검사하는 비파괴 검사 장치의 블록 구성도,
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 비파괴 검사 장치를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 보일러 튜브의 산화스케일을 검사하는 과정을 도시한 플로우차트,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 튜브 두께와 관경에 따른 평가를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 퇴적 밀도에 따른 평가를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 온도 보정에 따른 평가를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 보일러 튜브의 산화스케일을 검사하는 비파괴 검사 장치의 블록 구성도로서, 제어부(102), 이송부(104), 측정부(106), 평가 처리부(108), 표시부(110), 저장매체(112) 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 제어부(102)는 마이크로 프로세서 등을 포함하여 비파괴 검사 장치의 전반적인 동작 제어를 수행하는 것으로, 프로브가 장착된 이송 장비가 보일러 튜브에 장착되면, 기 설정된 측정 위치로 프로브를 이송시키기 위한 이송 제어신호를 이송부(104)로 제공하고, 이송부(104)로부터 기 설정된 측정 위치에 프로브가 이송되었음을 알리는 이송 완료 신호가 전달되면, 프로브 내부의 송신 코일에 전류가 흐르게 하여 전류에 의해 주변에 생성된 자기장으로 튜브 내부의 스케일을 자화시켜 생긴 미세 전류를 수신 코일, 자기저항센서 등으로 수신하기 위한 측정 제어신호를 측정부(106)로 제공할 수 있다.
또한, 제어부(102)는 측정부(106)로부터 계측 전류(전류값)가 전달되면 전달된 계측 전류 및 좌표 정보를 전달하면서 평가 조건(예를 들면, 튜브 두께와 관경, 퇴적 밀도, 온도 보정 등)에 따른 관막힘율(blockages, %)을 산출하기 위한 평가 제어신호를 평가 처리부(108)에 제공하며, 평가 조건에 따른 관막힘율이 산출되면 이를 2D 또는 3D 화면으로 디스플레이하기 위한 표시 제어신호를 표시부(110)에 제공할 수 있다. 여기에서, 평가 조건은 튜브 두께와 관경을 기준으로 하되, 퇴적 밀도 및 온도 보정 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 제어부(102)는 저장매체(112)로부터 보일러 튜브의 관경, 두께 등에 따라 보일러 튜브 전체 외주면으로 프로브를 회전 또는 병진시키기 위한 이송 제어신호를 이송부(104)에 제공하고, 각각 이송된 이송 위치에서 전류를 계측하기 위한 측정 제어신호를 측정부(106)로 제공하며, 평가 조건에 따른 관막힘율을 산출하기 위한 평가 제어신호를 평가 처리부(108)에 제공함으로써, 보일러 튜브 전체에 대한 산화스케일을 검출하여 표시부(110)를 통해 디스플레이할 수 있도록 제어할 수 있다.
이송부(104)는 보일러 튜브의 외주면을 따라 회전 및 병진할 수 있는 이송 라인, 이송 라인에 결합되어 프로브를 감싸고 있는 형태의 지그, 튜브 길이 방향과 원주 방향에 대한 프로브의 좌표 정보(x축, y축)를 제공하는 엔코더 등을 포함하며, 제어부(102)로부터 제공되는 이송 제어신호에 따라 프로브를 튜브 외주면의 측정 위치 또는 이송 위치로 이송할 수 있다.
또한, 이송부(104)는 프로브의 이송이 완료되면 해당 좌표 정보와 이송 완료 신호를 제어부(102)로 전달할 수 있다.
측정부(106)는 송신 코일과, 수신 코일 또는 자기 저항 센서를 포함하고 내주면이 보일러 튜브의 외주면과 동일한 곡률로 형성된 일체형 프로브를 포함하며, 이송부(104)의 이송에 따라 측정 위치에 이동한 후, 제어부(102)로부터 측정 제어신호가 제공되면 송신 코일에 전류가 흐르도록 전류를 인가하고, 수신 코일 또는 자기 저항 센서를 통해 산화스케일의 자력선 왜곡에 따라 발생하는 미세 전류를 계측할 수 있다.
예를 들면, 고온 및 고압에 사용되는 보일러 튜브의 경우 크리프강도를 높인 스테인레스강을 이용하여 제작되는데, 이러한 보일러 튜브 내부에는 마그네타이트 등의 산화스케일이 생성될 수 있고, 송신 코일에 전류가 흐르면 이에 따라 형성된 자기장이 강자성체인 마그네타이트에 접근할 경우 자력선 왜곡을 발생시켜 미세 전류를 발생시키며, 발생된 미세 전류를 수신 코일 또는 자기 저항 센서를 통해 계측할 수 있다.
측정부(106)는 상술한 방식으로 계측된 계측 전류를 제어부(102)로 전달할 수 있다. 물론, 측정부(106)는 제어부(102)의 제어에 따라 이송부(104)를 통해 보일러 튜브 외주면을 따라 이송된 이송 위치에서 미세 전류를 계측하여 전달할 수 있다.
평가 처리부(108)는 제어부(102)로부터 측정 위치, 계측 전류 및 평가 제어신호가 제공되면, 저장매체(112)에서 튜브 정보(예를 들면, 튜브 외경, 튜브 내경, 튜브 두께, 튜브 길이, 튜브 형태 등)와 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 추출하고, 계측 전류에 대한 보일러 튜브의 관막힘율을 결정할 수 있다.
한편, 평가 처리부(108)는 결정된 보일러 튜브의 관막힘율에 평가 조건(예를 들면, 튜브 두께와 관경, 퇴적 밀도, 온도 보정 등)을 반영함으로써, 보일러 튜브의 관막힘율을 재산출할 수 있다.
여기에서, 평가 처리부(108)는 튜브 두께와 관경을 반영할 경우 튜브 두께(즉, 프로브와 마그네타이트와의 거리)와 관경은 보일러 튜브에 따라 다르게 되는데, 계측 전류는 거리에 반비례하기 때문에 보일러 튜브의 관막힘율은 튜브 두께와 관경이 증가함에 따라 급격한 곡선 형태로 증가할 수 있으며, 기준 관막힘율(즉, 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값)에 이러한 튜브 두께와 관경을 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출할 수 있다.
예를 들면, 보일러 튜브의 관막힘율은 아래의 수학식 1과 같이 튜브 두께와 관경을 반영하여 산출될 수 있다.
Figure pat00001
여기에서, x는 튜브 두께를 의미하고, y는 튜브 관경을 의미하며, z는 관막힘율을 의미하고, c1, c2, c3는 상수를 의미한다.
또한, 평가 처리부(108)는 산화스케일의 퇴적 밀도를 반영할 경우 발전기 및 보일러의 운전 조건에 따라 퇴적양 및 퇴적 밀도가 다르게 되는데, 보일러 튜브의 관막힘율은 산화스케일의 퇴적 밀도가 증가함에 따라 완만한 곡선 형태로 증가할 수 있으며, 기준 관막힘율(즉, 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값)에 이러한 산화스케일의 퇴적 밀도를 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출할 수 있다.
예를 들면, 보일러 튜브의 관막힘율은 아래의 수학식 2와 같이 산화스케일의 퇴적밀도를 반영하여 산출될 수 있다.
Figure pat00002
여기에서, d는 퇴적 밀도를 의미하고, c5, c6은 상수를 의미한다.
한편, 평가 처리부(108)는 온도 보정을 반영할 경우 보일러의 운전 조건에 따라 보일러 튜브의 온도는 다르게 되는데, 보일러 튜브의 관막힘율은 온도가 증가함에 따라 완만한 곡선 형태로 감소할 수 있으며, 기준 관막힘율(즉, 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값)에 이러한 온도 보정을 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출할 수 있다.
예를 들면, 보일러 튜브의 관막힘율은 아래의 수학식 3과 같이 측정 대상의 온도 보정을 반영하여 산출될 수 있다.
Figure pat00003
여기에서, t는 측정 대상의 온도를 의미하고, c7, c8은 상수를 의미한다.
상술한 바와 같은 보일러 튜브의 관막힘율의 산출에는 각각의 평가 조건에 대해 가중치를 부여할 수 있는데, 퇴적 밀도의 경우 운전 조건에 따라 산화스케일의 퇴적양이 다를 수 있으나, 표준화된 운전 조건에 따라 발전기 및 보일러를 운전하기 때문에 그 퇴적 밀도는 운전 조건에 따라 추정할 수 있어 상대적으로 작은 가중치를 부여할 수 있다.
또한, 온도 보정의 경우 보일러 튜브는 상온에서 측정하게 되며, 측정 시 발전기의 운전을 중지하기 때문에 측정 대상인 보일러 튜브의 온도는 상온과 대략 50℃이하의 차이가 나게 되며, 이에 따른 관막힘율은 상대적으로 작은 가중치를 부여할 수 있다.
위와 같이 평가 조건 중 퇴적 밀도 및 온도 보정에 따른 관막힘율의 산출에는 상대적으로 작은 가중치가 부여될 수 있고, 튜브 두께 및 관경에 따른 관막힘율의 산출에는 상대적으로 큰 가중치가 부여될 수 있다. 물론, 이러한 가중치 부여는 기 설정된 가중치 부여 비율에 따라 부여될 수 있다. 예를 들면, 튜브 두께 및 관경:퇴적 밀도:온도 보정=7:2:1 등의 방식으로 가중치 부여 비율이 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이 평가 조건을 반영하여 산출된 보일러 튜브의 관막힘율은 보일러 튜브 외주면 전체에 대해 산출될 수 있으며, 이러한 평가 조건을 반영한 관막힘율과 튜브 정보(예를 들면, 튜브 외경, 튜브 내경, 튜브 두께, 튜브 길이, 튜브 형태, 튜브 형태 등) 및 좌표 정보는 표시부(110)에 전달될 수 있다.
표시부(110)는 평가 처리부(108)로부터 전달되는 튜브 정보에 따라 보일러 튜브의 단면 및 길이 방향에 측정 위치별 관막힘율을 반영하고, 보일러 튜브 이미지를 2D 또는 3D로 생성하여 이를 디스플레이할 수 있다.
저장매체(112)는 플래시 메모리 등을 포함하는 것으로, 튜브 정보, 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율 등을 저장할 수 있으며, 이러한 정보들은 필요에 따라 추출되어 제공될 수 있다.
예를 들면, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 비파괴 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하여 미세 전류 계측에 대해 설명하면, 송신 코일(Excitation coil)에 전류가 흐르도록 발진기(oscillator)를 통해 송신 코일에 전류를 인가하고, 수신 코일(Sensing coil) 또는 자기 저항 센서(MR sensor)를 통해 산화스케일의 자력선 왜곡에 따라 발생하는 미세 전류를 수신한 후, 전압계(Voltmeter)를 통해 미세 전류를 계측할 수 있다.
도 2b를 참조하여 보일러 튜브의 스케일에 대한 미세 전류 계측에 대해 설명하면, 보일러 튜브(Boiler tube, 200)는 a의 튜브 두께와 b의 관경을 가지며, 내면에 스케일(220)이 퇴적될 경우 측정 위치에서 프로브(210)를 통해 산화스케일(220)의 퇴적에 따른 미세 전류를 계측함으로써, 보일러 튜브(200)에 퇴적된 산화스케일에 따른 관막힘율을 산출할 수 있다.
여기에서 사용되는 프로브(210)는 도 2c에 도시된 바와 같은 형태를 가지며, 송신 코일과, 수신 코일 또는 자기 저항 센서를 포함하는 일체형으로 제작될 수 있고, 그 내주는 측정하고자 하는 보일러 튜브(200)의 외주 곡률과 동일하게 제작될 수 있다.
한편, 도 2d를 참조하여 스케일 발생된 보일러 튜브의 디스플레이에 대해 설명하면, 보일러 튜브의 관막힘율이 측정 위치별로 산출되면 단면 형태 보일러 튜브(200a)에 발생된 제 1 형태의 스케일(220a)과 길이 방향 보일러 튜브(200b)에 발생된 제 2 형태의 산화스케일(220b)을 하나의 화면(230)에 2D로 디스플레이할 수 있다. 예를 들면, 도 2d는 퇴적 스케일(Accumulated magnetite)의 양은 150g이고, 관막힘율(Tube spot blockage)은 65%인 경우를 예시한 것이다.
따라서, 검사하고자 하는 보일러 튜브의 측정 위치에 프로브를 이동시킨 후 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하고, 이러한 계측 전류에 대해 평가 조건을 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출하며, 산화스케일의 관막힘율을 반영한 보일러 튜브를 디스플레이함으로써, 보일러 튜브의 내면에 발생된 산화스케일을 비파괴적으로 검사할 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 비파괴 검사 장치에서 보일러 튜브의 산화스케일에 대한 계측 전류를 통해 평가 조건을 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출하여 디스플레이하는 방식으로 보일러 튜브에 대한 비파괴 검사를 수행하는 과정에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 보일러 튜브의 산화스케일을 검사하는 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 3을 참조하면, 제어부(102)에서는 프로브가 장착된 이송 장비가 보일러 튜브에 장착되면, 측정 위치로 프로브를 이송시키기 위한 이송 제어신호를 이송부(104)로 제공하고, 이송부(104)에서는 이송 제어신호에 따라 이송 라인, 지그, 엔코더 등을 이용하여 프로브를 튜브 외주면의 측정 위치로 이송할 수 있다(S302).
그리고, 제어부(102)에서는 이송부(104)로부터 측정 위치에 프로브가 이송되었음을 알리는 이송 완료 신호가 전달되면, 프로브를 이용한 측정 제어신호를 측정부(106)로 제공하고, 측정부(106)에서는 송신 코일에 전류가 흐르도록 전류를 인가하여 수신 코일 또는 자기 저항 센서를 통해 산화스케일의 자력선 왜곡에 따라 발생하는 미세 전류를 계측할 수 있다(S304).
다음에, 제어부(102)에서는 측정부(106)로부터 계측 전류(전류값)가 전달되면 전달된 계측 전류 및 좌표 정보를 전달하면서 평가 제어신호를 평가 처리부(108)에 제공하며, 평가 처리부(108)에서는 평가 조건 중 튜브 두께(즉, 프로브와 마그네타이트와의 거리)와 관경에 따라 관막힘율을 산출함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 평가할 수 있다(S306).
예를 들면, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 튜브 두께와 관경에 따른 평가를 설명하기 위한 도면으로, 튜브 두께(즉, 프로브와 마그네타이트와의 거리)와 관경은 보일러 튜브에 따라 다르게 되는데, 자화된 마그네타이트에서의 계측 전류는 거리에 반비례하기 때문에 보일러 튜브의 관막힘율은 튜브 두께와 관경이 증가함에 따라 급격한 곡선 형태로 증가할 수 있으며, 기준 관막힘율(즉, 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값)에 이러한 튜브 두께와 관경을 반영하여 상기 수학식 1과 같이 보일러 튜브의 관막힘율을 산출할 수 있다. 여기에서, 기준 관막힘율값은 저장매체(112)에 저장된 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 추출하여 계측 전류와 비교함으로써 결정될 수 있다.
또한, 평가 처리부(108)에서는 평가 조건 중 퇴적 밀도에 따라 관막힘율을 산출함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 평가할 수 있다(S308).
예를 들면, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 퇴적 밀도에 따른 평가를 설명하기 위한 도면으로, 산화스케일의 퇴적 밀도를 반영할 경우 발전기 및 보일러의 운전 조건에 따라 퇴적양 및 퇴적 밀도가 다르게 되는데, 보일러 튜브의 관막힘율은 산화스케일의 퇴적 밀도가 증가함에 따라 완만한 곡선 형태로 증가할 수 있으며, 기준 관막힘율(즉, 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값)에 이러한 산화스케일의 퇴적 밀도를 반영하여 상기 수학식 2와 같이 보일러 튜브의 관막힘율을 산출할 수 있다.
또한, 평가 처리부(108)에서는 측정 대상인 보일러 튜브의 온도 보정에 따라 관막힘율을 산출함으로써, 보일러 튜브의 산화스케일을 평가할 수 있다(S310).
예를 들면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 온도 보정에 따른 평가를 설명하기 위한 도면으로, 온도 보정을 반영할 경우 보일러의 운전 조건에 따라 보일러 튜브의 온도는 다르게 되는데, 보일러 튜브의 관막힘율은 온도가 증가함에 따라 완만한 곡선 형태로 감소할 수 있으며, 기준 관막힘율(즉, 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값)에 이러한 온도 보정을 반영하여 상기 수학식 3과 같이 보일러 튜브의 관막힘율을 산출할 수 있다.
한편, 평가 처리부(108)에서는 S306, S308 및 S310에서 평가된 각각의 평가 조건(예를 들면, 튜브 두께와 관경, 퇴적 밀도, 온도 보정 등)에 대해 가중치를 부여할 수 있다(S310). 여기에서, 평가 조건 중 튜브 두께와 관경만을 반영하여 관막힘율을 산출할 수 있고, 튜브 두께와 관경 및 퇴적 밀도를 반영하여 관막힘율을 산출할 수 있으며, 튜브 두께와 관경 및 온도 보정을 반영하여 관막힘율을 산출할 수 있고, 세 개의 조건을 모두 반영하여 관막힘율을 산출할 수 있다.
예를 들면, 퇴적 밀도의 경우 운전 조건에 따라 산화스케일의 퇴적양이 다를 수 있으나, 표준화된 운전 조건에 따라 발전기 및 보일러를 운전하기 때문에 그 퇴적 밀도는 운전 조건에 따라 추정할 수 있어 상대적으로 작은 가중치를 부여할 수 있다.
또한, 온도 보상의 경우 보일러 튜브는 상온에서 측정하게 되며, 측정 시 구동을 중지하기 때문에 측정 대상인 보일러 튜브의 온도는 상온과 대략 50℃이하의 차이가 나게 되며, 이에 따른 관막힘율은 상대적으로 작은 가중치를 부여할 수 있다.
위와 같이 평가 조건 중 퇴적 밀도 및 온도 보정에 따른 관막힘율의 산출에는 상대적으로 작은 가중치가 부여될 수 있고, 튜브 두께 및 관경에 따른 관막힘율의 산출에는 상대적으로 큰 가중치가 부여될 수 있다. 물론, 이러한 가중치 부여는 기 설정된 가중치 부여 비율에 따라 부여될 수 있다. 예를 들면, 튜브 두께 및 관경:퇴적 밀도:온도 보정=7:2:1 등의 방식으로 가중치 부여 비율이 설정될 수 있다.
이어서, 제어부(102)에서는 보일러 튜브의 내면에 퇴적된 스케일에 대한 2D 또는 3D 화면을 디스플레이하기 위한 표시 제어신호를 표시부(110)에 제공하고, 표시부(110)에서는 평가 처리부(108)로부터 전달되는 측정 위치 및 튜브 정보에 따라 보일러 튜브의 단면 및 길이 방향에 측정 위치별로 관막힘율을 반영하여 보일러 튜브 이미지를 2D 또는 3D로 생성함으로써, 산화스케일이 표시된 보일러 튜브를 디스플레이할 수 있다(S214). 한편, 상술한 바와 같은 단계에서는 하나의 측정 위치에 대해 설명하였으나, 이미 언급된 바와 같이 보일러 튜브의 외주면 전체에 대한 복수의 측정 위치에 따라 2D 또는 3D로 화면을 생성할 수 있다.
따라서, 검사하고자 하는 보일러 튜브의 측정 위치에 프로브를 이동시킨 후 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하고, 이러한 계측 전류에 대해 평가 조건을 반영하여 보일러 튜브의 관막힘율을 산출하며, 산화스케일의 관막힘율을 반영한 보일러 튜브를 디스플레이함으로써, 보일러 튜브의 내면에 발생된 산화스케일을 비파괴적으로 검사할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에서는 평가 조건을 모두 반영하여 비파괴 검사를 수행하는 것으로 하여 설명하였으나, 평가 조건을 반영하지 않고 계측 전류에 대한 기준 관막힘율값을 결정하여 비파괴 검사를 수행할 수 있음은 물론이고, 평가 조건을 반영하는 경우 결정된 기준 관막힘율값에 각각의 조건을 반영하여 관막힘율을 재산출할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
102 : 제어부 104 : 이송부
106 : 측정부 108 : 평가 처리부
110 : 표시부 112 : 저장매체

Claims (13)

  1. 보일러 튜브의 외주면을 따라 회전 및 병진할 수 있는 이송 라인과 튜브 길이 방향과 원주 방향에 대한 상기 프로브의 좌표 정보를 제공하는 엔코더를 포함하며, 상기 프로브를 측정 위치로 이송하는 이송부와,
    상기 이송부를 통해 상기 외주면을 따라 이동 가능한 상기 프로브를 포함하며, 상기 프로브를 통해 상기 보일러 튜브의 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하는 측정부와,
    상기 프로브를 상기 측정 위치로 이송하도록 상기 이송부를 제어하고, 상기 측정 위치에서 상기 프로브를 통해 계측된 계측 전류를 상기 측정부로부터 전달받아 평가 제어신호를 제공하는 제어부와,
    상기 제공되는 평가 제어신호에 따라 기 저장된 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 참조하여 상기 계측 전류에 대한 관막힘율을 결정하는 평가 처리부와,
    상기 관막힘율을 튜브 정보에 따라 2D 또는 3D로 디스플레이하는 표시부
    를 포함하는 비파괴 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평가 처리부는, 상기 보일러 튜브에 대한 튜브 두께 및 관경을 반영하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 평가 처리부는, 상기 산화스케일이 상기 보일러 튜브의 내면에 퇴적된 퇴적 밀도를 반영하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평가 처리부는, 측정 대상인 상기 보일러 튜브의 온도 보정을 반영하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 평가 처리부는, 상기 튜브 두께와 관경의 조건을 상기 퇴적 밀도 및 온도 보정의 조건보다 상대적으로 더 높은 가중치를 부여하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    상기 프로브는, 인가된 전류가 흐르는 송신 코일과 상기 산화스케일에 따라 발생된 상기 미세 전류를 수신하는 수신 코일 또는 자기 저항 센서를 포함하는 비파괴 검사 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    상기 튜브 정보는, 튜브 외경, 튜브 내경, 튜브 두께, 튜브 길이 및 튜브 형태를 포함하는 비파괴 검사 장치.
  8. 보일러 튜브의 측정 위치에 이송부를 통해 프로브를 이송하는 단계와,
    상기 프로브를 통해 상기 프로브 튜브의 내면에 퇴적된 산화스케일에서 자화에 의해 발생된 미세 전류를 계측하여 계측 전류를 전달하는 단계와,
    기 저장된 전류에 따른 기준 스케일양 및 기준 관막힘율을 참조하여 상기 전달된 계측 전류에 따른 상기 보일러 튜브의 관막힘율을 결정하는 단계와,
    상기 결정된 관막힘율을 튜브 정보에 따라 2D 또는 3D로 디스플레이하는 단계
    를 포함하는 비파괴 검사 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 관막힘율을 결정하는 단계는, 상기 계측된 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값에 튜브 두께 및 관경을 반영하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 관막힘율을 결정하는 단계는, 상기 계측된 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값에 상기 산화스케일이 상기 보일러 튜브의 내면에 퇴적된 퇴적 밀도를 반영하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 관막힘율을 결정하는 단계는, 상기 계측된 계측 전류에 대응하는 기준 관막힘율값에 측정 대상인 상기 보일러 튜브의 온도 보정을 반영하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 방법.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 관막힘율을 결정하는 단계는, 상기 튜브 두께와 관경의 조건을 상기 퇴적 밀도 및 온도 보정의 조건보다 상대적으로 더 높은 가중치를 부여하여 상기 관막힘율을 재산출하는 비파괴 검사 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항에 있어서,
    상기 튜브 정보는, 튜브 외경, 튜브 내경, 튜브 두께, 튜브 길이 및 튜브 형태를 포함하는 비파괴 검사 방법.
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