KR20180076973A - 배관 용접 검사 장치 - Google Patents

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KR20180076973A
KR20180076973A KR1020160181693A KR20160181693A KR20180076973A KR 20180076973 A KR20180076973 A KR 20180076973A KR 1020160181693 A KR1020160181693 A KR 1020160181693A KR 20160181693 A KR20160181693 A KR 20160181693A KR 20180076973 A KR20180076973 A KR 20180076973A
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박진규
김동열
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

용접부를 갖는 배관의 외면을 감싸며 그 내주면에 내치 기어가 형성된 프레임; 상기 프레임의 일측에 배치되고 상기 배관의 외면을 감싸도록 설치되는 탐촉자 웨지; 상기 탐촉자 웨지의 외면을 따라 이동가능하게 설치되는 탐촉자 본체; 상기 탐촉자 본체의 하부에 설치되고, 탐촉자 웨지의 외면을 따라 원주 방향을 따라 이동하며 그 하부에 초음파를 송, 수신하는 초음파 탐촉자; 상기 탐촉자 본체를 이송시키는 이송 장치; 및 상기 이송 장치를 제어하여 상기 초음파 탐촉자로부터 초음파를 발생시켜 상기 용접부를 검사하며, 그 검사 결과를 표시 및 저장하는 측정 제어 장치를 포함하고, 상기 이송 장치는 상기 탐촉자 본체의 반경 방향 외면에 설치된 구동 모터; 상기 탐촉자 본체의 내부에 설치되고, 상기 구동모터의 구동력에 의해 상기 프레임의 상기 내치 기어와 연합하여 상기 탐촉자 본체를 상기 탐촉자 웨지의 원주 방향을 따라 회전시키는 기어 유닛을 포함하는 배관 용접 검사 장치가 제공된다. 이러한 구성을 통하여, 초음파 탐촉자를 일정한 힘으로 가압하면서 이송 가능하여 용접부 검사의 신뢰도를 높일 수 있다. 특히, 배관의 곡배관부에서도 초음파 탐촉자를 일정한 힘으로 가압하면서 이송 가능하여 우수한 용접부 탐상 결과를 얻을 수 있다.

Description

배관 용접 검사 장치{WELDING INSPECTION APPARATUS FOR PIPE}
본 발명은 용접 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관 용접 검사 장치에 관한 것이다.
용접부위를 검사하는 비파괴 검사 방법으로 주로 방사선 검사 방법을 이용하는 데, 이와 같은 방사선 검사 방법은 방사선의 피복 위험이 크고, 야간 작업으로 인한 검사 능률의 저하되는 문제점이 있다. 방사선 검사 방법을 따르면 미세한 용접 균열, 응력 균열 등의 검출 능력이 곤란한 점이 있다.
따라서, 종래에는 미세한 균열의 탐지를 쉽게 할 수 있으며, 이전의 방사선 검사 방법에 비해 검사의 능률 향상, 검사 결과의 신뢰성, 야간 작업 탈피로 전체 공기간의 단축 효과, 방사성 피폭 사고 예방 등의 다양한 효과를 얻을 수 있는 초음파 탐상법을 이용하고 있다.
초음파 검사는 시험체에 초음파를 전달하여 내주에 존재하는 결함으로부터 반사한 초음파의 에너지량, 진행시간 등을 분석하여 결함의 위치 및 크기를 정확히 알아내는 방법이다.
유류나 가스 특히 극냉된 유류나 가스 수용 파이프의 경우 용접부 결함은 큰 문제를 발생시킬 수 있어 그 용접부에 대한 결함 검사가 중요하다. 따라서 이러한 파이프에는 비파괴 검사가 요구되며 초음파 검사를 필수로 하고 있다.
초음파의 특성 및 한계 상 적용할 수 있는 배관 사이즈와 두께에 제약이 있다. 예를 들면, 두께가 얇고 사이즈가 작은 배관에는 적용불가 하다. 또한, 작업자의 역량에 따라 탐상 결과가 달라진다. 일정 곡률로 만곡된 곡 배관의 경우 각 위치마다 곡률이 달라서 탐촉자가 배관 표면에 완전히 밀착되지 않고 비평면 형상으로 초음파 빔 패턴이 왜곡되고 검사부 탐상 시 수작업으로 진행하여 동일한 힘으로 탐상이 되지 않아 작업자의 역량에 따라 탐상 결과가 달라지고, 곡 배관 구조상 초음파 반사 신호 검출이 어려워 용접부 검사에 적용하지 못하고 있다.
방사선 검사를 대체하기 위한 비파괴 검사 기술인 TFM(Total Focusing Method)기법을 활용한 위상배열 초음파기법(PAUT, Phased Array Ultrasonic Testing)을 곡 배관에 적용하기 위해서는 검출신호를 분석하는 기술과 곡 배관 용접부에서 결함을 잘 탐상할 수 있도록 검사부에 밀착시켜 초음파를 일률적으로 송/수신할 수 있는 장치가 필요하다.
대한민국특허등록번호 10-1407808 대한민국실용신안등록번호 20-0406125
본 발명의 목적은 배관의 용접부 특히, 곡 배관에 있어서도 탐촉자를 검사부에 밀착시켜 자동 탐상이 가능하도록 구성하여 초음파를 일률적으로 송/수신할 수 있는 배관의 용접 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예를 따르면, 용접부를 갖는 배관의 외면을 감싸며 그 내주면에 내치 기어가 형성된 프레임; 상기 프레임의 일측에 배치되고 상기 배관의 외면을 감싸도록 설치되는 탐촉자 웨지; 상기 탐촉자 웨지의 외면을 따라 이동 가능하게 설치되는 탐촉자 본체; 상기 탐촉자 본체의 하부에 설치되고, 탐촉자 웨지의 외면을 따라 원주 방향을 따라 이동하며 그 하부에 초음파를 송,수신하는 초음파 탐촉자; 상기 탐촉자 본체를 이송시키는 이송 장치; 및 상기 이송 장치를 제어하여 상기 초음파 탐촉자로부터 초음파를 발생시켜 상기 용접부를 검사하며, 그 검사 결과를 표시 및 저장하는 측정 제어 장치를 포함하고,상기 이송 장치는 상기 탐촉자 본체의 반경 방향 외면에 설치된 구동 모터; 상기 탐촉자 본체의 내부에 설치되고, 상기 구동모터의 구동력에 의해 상기 프레임의 상기 내치 기어와 연합하여 상기 탐촉자 본체를 상기 탐촉자 웨지의 원주 방향을 따라 회전시키는 기어 유닛을 포함하는 배관 용접 검사 장치가 제공된다.
상기 기어 유닛은 상기 구동모터와 연결된 원동 기어; 상기 원동 기어와 기어 물림되고 상기 구동모터의 모터축과 직교하는 종동축에 의해 지지되는 종동 기어; 및 상기 종동축의 양단에 연결되고 상기 프레임의 내치기어와 기어 물림되는 탐상축 기어를 포함할 수 있다.
상기 탐촉자 웨지의 외면에는 상기 초음파 탐촉자가 삽입되어 이동가능한 가이드 홈이 형성될 수 있다.
상기 초음파 탐촉자의 바닥면은 상기 탐촉자 웨지의 외면 형상과 대응된 일정 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 프레임은 상기 배관의 평배관부에 배치되는 제1 프레임; 상기 배관의 상기 용접부에 배치되는 제2 프레임; 및 상기 배관의 곡배관부에 배치되는 제3 프레임을 포함하고, 상기 탐촉자 웨지는 상기 제1,2 프레임의 사이의 상기 배관의 상기 평배관부에 배치된 제1 탐촉자 웨지; 및 상기 제2,3 프레임 사이의 상기 배관의 상기 곡배관부에 배치된 제2 탐촉자 웨지를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 프레임의 외면 및 상기 제1,2 탐촉자 웨지의 외면의 높이가 동일할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 프레임 및 상기 배관의 외면 사이에는 제1 내지 제3 패드가 더 포함될 수 있다.
상기 제1,2 탐촉자 웨지 및 상기 배관의 외면 사이의 갭에 매질을 채우는 매질 공급장치가 더 포함되고, 상기 매질 공급 장치는 매질을 저장하는 매질 저장 탱크; 상기 매질 저장 탱크에 일단이 연결되고 상기 제1,2 탐촉자 웨지 및 상기 배관의 외면 사이의 상기 갭에 타단이 연결된 매질 튜브; 및 상기 매질 탱크 내의 매질을 상기 일정 압력으로 유지시키는 에어 탱크를 포함할 수 있다.
상기 매질 탱크는 실린더 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제3 패드는 테프론 또는 고무재질로 형성될 수 있다.
상기 프레임은 한 쌍의 반링형 부재를 포함하고, 상기 반링형 부재들의 마주하는 서로 일단들은 힌지 결합되고, 상기 반링형 부재들의 타단은 해제 가능한 후크 장치가 구비될 수 있다.
상기 검사장치는 상기 종동축의 위치 검출 및 모터의 속도를 검출하는 위치 감지 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명을 따르면, 배관의 외면에 설치되는 탐촉자 웨지를 준비하고, 탐촉자 웨지의 원주면을 따라 초음파 탐상체가 이송 유닛을 통하여 동일한 힘으로 가압되면서 이송되도록 함에 따라 초음파을 일률적으로 송/수신할 수 있어 우수한 용접부 탐상 결과를 얻을 수 있다.
본 발명을 따르면, 탐촉자 웨지를 배관의 평배관부 및 곡배관부에 적합하게 제공하여 초음파 검사가 불편한 곡배관에 관해서도 용이하게 초음파 검사가 가능하고, 우수한 용접부 탐상 결과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 배관 용접부 검사 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ표시부의 확대도이다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 도 1의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라 취해진 단면도이다.
도 5는 도 1의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 취해진 단면도이다.
도 6은 도 1의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 취해진 단면도이다.
도 7은 도 1의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 취해진 단면도이다.
도 8은 본 발명의 배관 용접부 검사 장치의 측정 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 배관 용접부 검사 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 배관 용접부 검사 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ표시부의 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 검사 장치(100)는 프레임(110), 탐촉자 웨지(120), 탐촉자 본체(130), 초음파 탐촉자(140), 이송 유닛(150), 및 측정 제어 장치(160), 패드(170), 및 매질 공급 장치(180)를 포함한다.
프레임(110)은 배관(10)의 외면을 감싸도록 설치되고, 배관(10)의 직선 구간(11, 이하 "평배관부"라 칭함)에 설치되는 제1 프레임(111), 배관(10)의 용접부(12)에 설치되는 제2 프레임(112), 및 배관(10)의 곡선 구간(13: 이하 "곡배관부"라 칭함)에 설치되는 제3 프레임(113)을 포함한다.
예를 들면, 제1 프레임(111), 제2 프레임(112), 및 제3 프레임(113)은 그 내면에 내치 기어(111a, 112a, 113a)가 형성된다.
탐촉자 웨지(120)는 배관(10)의 외면을 감싸도록 설치되고, 그 하부에 초음파 탐촉자(140)가 설치된 탐촉자 본체(130)가 그 외면을 따라 이송 가능하도록 지지한다.
탐촉자 웨지(120)는 제1 프레임(111) 및 제 2 프레임(112)의 사이에 배치된 제1 탐촉자 웨지(121)와, 제2 프레임(113) 및 제3 프레임(113)의 사이에 배치된 제2 탐촉자 웨지(122)를 포함한다.
제1,2 탐촉자 웨지(121,122)는 제1 내지 제3 프레임(111,112,113)을 매개로 실질적으로 용접부(112)의 양측에 배치되어 초음파가 여러 가지 경사각으로 입사될 수 있도록 한다.
제1,2 탐촉자 웨지(121,122)는 제1 프레임(111) 내지 제3 프레임(113)에 의해 배관(10)의 외면에 지지된다.
제 1 내지 제3 프레임(113)의 외면의 높이(H1)는 실질적으로 동일하고, 제1 탐촉자 웨지(121) 및 제2 탐촉자 웨지(122)의 외면의 높이(H2)는 실질적으로 동일하다.
탐촉자 본체(130)는 이송 유닛(150)을 통하여 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)의 외면상에서 원주 방향으로 이송되도록 구성되고, 그 하부에 초음파 탐촉자(140)가 설치되어 초음파 탐촉자(140)가 탐촉자 본체(130)와 함께 이송되도록 구성된다.
이송 유닛(150)은 탐촉자 본체(130)의 반경 방향을 따르는 단부에 설치된 구동 모터(151)와, 구동 모터(151)의 모터 축에 연결된 사다리꼴 형상의 원동 기어(152)와, 원동 기어(152)에 기어 물림되고 구동 모터(151)의 모터축과 직교하는 종동축(154)에 의해 지지되는 종동 기어(155); 및 종동축(154)의 양단에 연결되고 제1 내지 제 3프레임(111,112,113)의 내치기어(111a, 112a, 113a)와 기어 물림되는 탐상축 기어(156,157)를 포함한다. 구동 모터(151)는 정, 역회전 할 수 있다.
이러한 구성으로, 구동 모터(151)가 동작되면, 구동 모터(151)에 연결된 원동 기어(152)가 회전하고, 원동 기어(152)와 기어 물림된 종동기어(155)가 회전하고, 종동 기어(155)에 연결된 종동축(154)이 회전됨에 따라 종동축(154)에 연결된 탐상축 기어(156,157)가 회전한다. 이때, 탐상축 기어(156, 157)는 제1 내지 제3 프레임(111, 112,113)의 내치기어(111a, 112a, 113a)와 기어 물림되어 회전됨에 따라 배관(10)을 중심으로 회전하여 초음파 탐촉자(140)가 구비된 탐촉자 본체(130)가 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)의 외면을 따라 원주 방향으로 이송된다.
탐촉자 웨지(120)의 외면에는 초음파 탐촉자(140)의 원주 방향 이송을 가이드하는 가이드 홈(123)이 형성된다. 초음파 탐촉자(140)는 가이드 홈(123)을 따라 이송되어 탐촉자 웨지(120)로 부터 이탈되지 않고 원활하게 이송될 수 있다.
초음파 탐촉자(140)의 바닥면(141), 즉 탐촉자 웨지(120)의 외면과 접촉하는 바닥면(141)은 탐촉자 웨지(120)의 외주면과 대응된 곡률을 갖는 만곡면으로 형성되어 탐촉자 웨지(121,122)의 외면과 밀착되면서 이송되도록 한다.
제1 내지 제3 프레임(111,112,113)의 내주면 및 배관(10)의 외면 사이에는 제1 내지 제3 패드(171,172,173)이 설치된다. 제1 내지 제 3 패드(171,172,173)는 테프론이나 고무 재질으로 형성되어 자동 검사 장치가 미끄러지지 않게 잡아주는 역활을 한다. 또한 제1 내지 제3 패드(171,172,173)는 제1,2 탐촉자 웨지(121,122) 및 배관(10)의 외면 사이의 갭에 공급되는 매질(L)이 새는 것을 방지해준다.
초음파 검사 장치(100)는 제1,2 탐촉자 웨지(121,122) 및 배관(10)의 외면 사이의 갭에 매질(L)을 공급하는 매질 공급 장치(180)를 포함한다. 매질 공급 장치(180)는 매질이 저장된 매질 저장 탱크(181)와, 일단이 매질 저장 탱크(181)에 연결되고, 타단이 제1,2 탐촉자 웨지(121,122) 및 배관(10)의 외면 사이의 갭에 연결된 매질 튜브(182)와, 매질 저장 탱크(181)의 매질을 일정 압력으로 가압하는 에어 탱크(183)를 포함한다. 매질(L)은 물 또는 전용 매질을 포함한다. 매질 저장 탱크(181)는 실린더 형태로 형성되어 에어 탱크(183)로부터 공급되는 공기를 이용하여 일정 압력이 유지되도록 하여 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)와 배관(10)의 외면 사이의 갭에 매질이 일정하게 유지되도록 한다.
초음파 검사 장치(100)는 이송 유닛(150)의 종동축(154)의 위치 정보를 검출하는 위치 감지 유닛(190)을 포함할 수 있다. 위치 감지 유닛(190)은 배관(10)의 용접부(12)를 1회전 하여 자동 검사가 수행될 수 있도록 배관(10)의 1회전을 카운트한다.
위치 감지 유닛(190)은 광학식 인코더를 포함할 수 있다. 광학식 엔코더는 종동축(154)과 연결된 탐상축 기어(156 또는 157)에 설치되며 슬릿을 갖는 회전 디스크와 예컨대, 프레임(111,112,113)에 설치된 광원 및 수광 소자를 포함할 수 있다. 위치 감지 유닛(190)은 인크리멘탈 인코더, 절대치형 인코더, 자기 인코더 등 다양한 형태로 변형 가능하다.
도 3은 도 1의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취해진 단면도이다.
도 3을 참조하면, 프레임(110), 예를 들면 제1 프레임(111)은 배관(10)의 외면에 끼워지도록 예컨대 한 쌍의 반 링형 부재(111b, 111c)로 구성된다. 반 링형 부재(111b, 111c)의 서로 마주하는 일단에는 힌지 유닛(117)이 구성되고, 반 링형 부재(111b, 111c)의 타단측에는 해제 가능한 로킹 장치(118)가 구비된다. 예를 들면, 로킹 장치(118)는 반원형 링부재(111c)의 타단에 힌지 결합된 걸림돌기(118a) 및 반 링형부재(111b)의 타단에 구비되어 걸림 돌기(118a)가 걸리는 걸림부재(118b)를 포함할 수 있다.
이러한 구성으로, 반 원형 링부재(111b, 111c)는 힌지 유닛(117)을 통하여 그 타단측이 개방되고, 개방구를 통하여 배관(10)의 외면에 위치시킨 후 반원형 링부재(111b, 111c)의 타단에 배치된 걸림 돌기(118a)를 걸림부재(118b)에 걸어서 잠근다.
도 4는 도 1의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따라 취해진 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 탐촉자 웨지(121)는 평배관부(11)에 배치되어 평배관부(11)와 동심으로 배치된다. 그리하여 제1 탐촉자(121)의 반경 방향 두께는 원주 방향을 따라 동일하다. 탐상체 본체(130)는 그 하부에 탐촉자(140)가 구비되어 제1 탐촉자 웨지(121)의 외면상에서 제1 탐촉자 웨지(121)의 원주 방향으로 이송된다.
초음파 탐촉자(140)의 바닥면(141)은 제1 탐촉자 웨지(12)의 원주면과 밀착되면서 이송되도록 제1 탐촉자 웨지(12)의 원주면과 대응된 곡률을 갖도록 만곡되게 형성된다.
제1 탐촉자 웨지(121)는 프레임(110:111,112,113)과 유사하게 한 쌍의 반 링형상으로 형성되어 배관(10)의 외면에 쉽게 장착 가능토록 한다.
도 5는 도 1의 선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 취해진 단면도이다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 제2 프레임(112)에는 내치 기어(112a)가 형성되어 종동축(154)에 연결된 탐상축 기어(157)가 내치기어(112a)와 기어 물림되면서 회전하도록 구성된다.
제2 프레임(112)은 제1 프레임(111)과 같이 한 쌍의 반 링형 부재로 구성되고, 반 링형 부재의 일단측에 힌지 유닛(117)이 구비되고, 반 링형 부재의 타단측에 로킹 장치(118)가 구비된다.
제2 프레임(112)은 배관(10)의 평배관부(11)와 대략 나란한 용접부(12)의 둘레에 배치되는 것으로서, 배관(10)의 중심과 동심으로 배치되고, 그 반경 방향측 두께가 원주 방향을 따라 균일하다.
도 6은 도 1의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 취해진 단면도이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 제2 탐촉자 웨지(122)는 배관(10)의 곡배관부(13)에 배치된다. 이때 제2 탐촉자 웨지(122)의 외면의 높이는 제1 탐촉자(121)의 외면과 실질적으로 동일한 높이(H2)를 갖도록 배치된다. 그 결과, 곡배관부(13) 및 제3 패드(173)는 제2 탐촉자 웨지(122)와 편심되게 배치된다. 따라서, 곡배관부(13)를 감싸는 제2 탐촉자 웨지(122)의 반경 방향 두께는 제2 탐촉자 웨지(122)의 원주 방향에 따라 상이하다.
제2 탐촉자 웨지(122)의 외면의 높이는 제1 탐촉자 웨지(121)의 외면의 높이와 실질적으로 동일하므로 제2 탐촉자 웨지(122)의 외면을 따라 원주방향으로 이송되는 탐촉자 본체(130) 및 초음파 탐촉자(140)의 이송 거동은 제1 탐촉자 웨지(121) 상의 이송 거동과 동일하다.
도 7은 도 1의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 취해진 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제3 프레임(113)은 배관(10)의 곡배관부(13) 상에 설치된다. 제3 프레임(113)의 외면의 높이(H1)는 제1 프레임(111)의 외면의 높이(H1)와 실질적으로 동일하게 배치된다. 그 결과, 제3 프레임(113)은 제1 탐촉자(121)와 유사하게 곡배관부(13)의 중심과 편심되게 배치된다. 따라서, 곡배관부(13)을 감싸는 제3 프레임(113)의 반경 방향 두께는 제3 프레임(113)의 원주 방향에 따라 다르다.
도 8은 본 발명의 배관 용접부 초음파 검사 장치의 측정 제어 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 8을 참조하면, 측정 제어 장치(160)는 이송 장치(150)의 회전 방향, 진행, 정지, 검사 결과 등의 제어 및 초음파 제어를 위한 초음파 검사 실행 프로 그램이 내장된 제어 유닛(161)과, 초음파 탐촉자(140)를 통해 측정된 검사 결과를 저장하기 위한 저장 유닛(162)과, 검사 결과를 외부에 표시하기 위한 표시 유닛(163)과, 작업자가 조작을 위한 키 입력 유닛(164)과, 각 부에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 유닛(165)을 포함한다.
측정 제어 장치(160)는 각 배관별 탐상 방법(배관 사이즈에 따른 초음파 입사 각도, 곡 배관부 각 위치의 곡률에 따른 입사각도, 탐상 속도, 탐상 반복 횟수 등이 설정되어 있다.
도 1,2 및 도 8을 참조하면, 측정 제어 장치(160)는 작업자가 키 입력 유닛(164)을 통해 입력한 값에 따라 이송 유닛(150)의 구동 모터(151)를 정, 역회전시키며 작업자가 요구하는 배관(10)의 용접부(12)에 대하여 초음파 검사를 수행하도록 한다.
측정 제어 장치(160)는 위치 감지 유닛(190)을 통해 전달되는 신호를 비교하여 배관(10)에 대한 1회전을 판단한다. 판단 결과, 예컨대 1회전이 완료되었을 경우 검사를 종료하고 표시 유닛(43)에 그 측정 결과를 표시하여 작업자에게 알린다.
측정 제어 장치(160)는 에어 탱크(183)의 유로를 콘트롤하여 에어 탱크(183)로부터 공기를 매질 저장 탱크(183)로 공급하여 매질 저장 탱크(181)의 매질을 일정 압력으로 가압하도록 에어 탱크(183)를 제어한다. 측정 제어 장치(160)는 에어 탱크(183)로부터 공급되는 공기를 이용하여 일정 압력이 유지되도록 하여 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)와 배관(10)의 외면 사이의 갭에 매질(L)이 일정하게 유지되도록 한다.
도 9는 본 발명의 파이프 용접부 검사 방법을 도시한 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 먼저, 검사 대상 배관(10)을 확인 후 검사 장치를 설치하고(S10), 검사 장치의 탐촉자(140)를 탐상 기준선(C)으로 위치시킨다(S20).
측정제어장치(160)의 키 입력 유닛(164)을 통하여 검사 배관 탐상 방법을 설정한다(S30). 여기서 초음파 입사각도, 탐상 속도, 탐상 회수 등이 설정된다.
다음 측정 제어장치와 실제 초음파 탐촉자(140)의 기준 위치를 확인하고 설정한다(S40),
다음, 구동 모터(151)를 구동시켜 탐상을 실행한다(S50). 단계(S50)에서, 구동 모터(151)가 소정의 속도로 회전하면, 원동 기어(152)가 회전하고, 원동 기어(152)와 기어물림된 종동기어(155)가 회전하고, 종동 기어(155)에 연결된 종동축(154)이 회전됨에 따라 종동축(154)에 연결된 탐상축 기어(156,157)가 회전한다. 이때, 탐상축 기어(156,157)는 제1 내지 제3 프레임(111,112,113)의 내치기어(111a, 112a, 113a)와 기어 물림되어 회전됨에 따라 배관(10)을 중심으로 회전하여 초음파 탐촉자(140)가 구비된 탐촉자 본체(130)가 제1 탐촉자 웨지(121) 및 제2 탐촉자 웨지(122)의 외면을 따라 원주 방향으로 이송된다.
초음파 탐촉자(140)는 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)의 외면에 형성된 가이드홈(123)을 따라 일정 경로를 따라 안전하게 이송된다. 이때, 초음파 탐촉자(140)의 바닥면(141)은 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)의 원주면과 대응된 곡률을 갖는 만곡면으로 형성되어 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)와 밀착되면서 이송 가능하여 초음파를 일률적으로 송/수신할 수 있다.
또한, 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)는 배관(10)의 평배관부(11) 및 곡배관부(13)에 맞게 형성되어 초음파 탐촉자(140)를 동일한 힘을 가하면서 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)의 원주면을 따라 이송될 수 있어 우수한 용접부 탐상 결과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같은 탐상 동작을 실시하는 동안 에어 탱크(183)로부터 공기가 매질 저장 탱크(181)로 공급되어 매질 저장 탱크(181)의 매질을 일정 압력으로 가압한다. 매질 저장 탱크(181)의 매질일 일정 압력으로 가압됨에 따라 매질은 매질 튜브(182)를 통하여 제1,2 탐촉자 웨지(121,122)와 배관(10)의 외면 사이의 갭에 일정하게 유지된다. 그리하여 초음파 전달 효과를 높힌다.
제1, 2 탐촉자 웨지(121,22)와 배관(10)의 외면 사이의 갭에 공급된 매질은 제1 내지 제 3 패드(171,172,173)에 의해 실링되어 외부로 누출되는 것이 방지된다. 여기서, 제1 내지 제3 패드(171,172,173)은 이러한 실링 기능 이외에 검사 장치(100)를 배관(10) 상에 안전하게 지지하는 역할을 수행한다.
상술한 바와 같은 탐상 동작(S50)이 완료되면, 표시 유닛(163)을 통해 표시된 탐상 결과를 확인 후 결함 데이터를 판단한다(S60).
결함 데이터 판단 단계 (S60)에서 결함 데이터 이상이 없을 경우 장비를 해제(S70)하고, 결함 데이터가 있을 경우 측정 제어 장치와 실제 초음파 탐촉자(140)의 기준 위치를 확인하고 설정하는 단계(S40)로 복귀된 후 단계(S50) 및 (60)을 반복 수행한다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 배관 11: 평배관부
12: 용접부 13: 곡배관부
100: 검사장치 110(111,112,113) 프레임
120(121,122) 탐촉자 웨지 130: 탐촉자 본체
140: 초음파 탐촉자 150: 이송 유닛
151: 구동 모터 152 원동 기어
154: 종동축 155: 종동기어
156,157: 탐상축기어 160: 측정 제어 장치
180: 매질 공급 장치

Claims (12)

  1. 용접부를 갖는 배관의 외면을 감싸며 그 내주면에 내치 기어가 형성된 프레임;
    상기 프레임의 일측에 배치되고 상기 배관의 외면을 감싸도록 설치되는 탐촉자 웨지;
    상기 탐촉자 웨지의 외면을 따라 이동가능하게 설치되는 탐촉자 본체;
    상기 탐촉자 본체의 하부에 설치되고, 탐촉자 웨지의 외면을 따라 원주 방향을 따라 이동하며 그 하부에 초음파를 송, 수신하는 초음파 탐촉자;
    상기 탐촉자 본체를 이송시키는 이송 장치; 및
    상기 이송 장치를 제어하여 상기 초음파 탐촉자로부터 초음파를 발생시켜 상기 용접부를 검사하며, 그 검사 결과를 표시 및 저장하는 측정 제어 장치를 포함하고,
    상기 이송 장치는 상기 탐촉자 본체의 반경 방향 외면에 설치된 구동 모터;
    상기 탐촉자 본체의 내부에 설치되고, 상기 구동모터의 구동력에 의해 상기 프레임의 상기 내치 기어와 연합하여 상기 탐촉자 본체를 상기 탐촉자 웨지의 원주면을 따라 회전시키는 기어 유닛을 포함하는 배관 용접 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기어 유닛은 상기 구동모터와 연결된 원동 기어;
    상기 원동 기어와 기어 물림되고 상기 구동모터의 모터축과 직교하는 종동축에 의해 지지되는 종동기어; 및
    상기 종동축의 양단에 연결되고 상기 프레임의 내치기어와 기어 물림되는 탐상축 기어를 포함하는 배관 용접 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탐촉자 웨지의 외면에는 상기 초음파 탐촉자가 삽입되어 이동가능한 가이드 홈이 형성된 배관 용접 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 초음파 탐촉자의 바닥면은 상기 탐촉자 웨지의 외면 형상과 대응된 일정 곡률을 갖는 곡면으로 형성된 배관 용접 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 프레임은 상기 배관의 평배관부에 배치되는 제1 프레임;
    상기 배관의 상기 용접부에 배치되는 제2 프레임; 및
    상기 배관의 곡배관부에 배치되는 제3 프레임을 포함하고,
    상기 탐촉자 웨지는 상기 제1,2 프레임의 사이의 상기 배관의 상기 평배관부에 배치된 제1 탐촉자 웨지; 및
    상기 제2,3 프레임 사이의 상기 배관의 상기 곡배관부에 배치된 제2 탐촉자 웨지를 포함하는 배관 용접 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 프레임의 외면 및 상기 제1,2 탐촉자 웨지의 외면의 높이가 동일한 배관 용접 검사 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 프레임 및 상기 배관의 외면 사이에는 제1 내지 제3 패드가 더 포함된 배관 용접 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1,2 탐촉자 웨지 및 상기 배관의 외면 사이의 갭에 매질을 채우는 매질 공급장치가 더 포함되고,
    상기 매질 공급 장치는 매질을 저장하는 매질 저장 탱크;
    상기 매질 저장 탱크에 일단이 연결되고 상기 제1,2 탐촉자 웨지 및 상기 배관의 외면 사이의 상기 갭에 타단이 연결된 매질 튜브; 및
    상기 매질 탱크 내의 매질을 상기 일정 압력으로 유지시키도록 상기 매질 냉트내로 에어를 공급하는 에어 탱크를 포함하는 배관 용접 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 매질 탱크는 실린더 형태를 갖는 배관 용접 검사 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 패드는 테프론 또는 고무재질로 형성된 배관 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프레임은 한 쌍의 반링형 부재를 포함하고,
    상기 반링형 부재들의 마주하는 서로 일단들은 힌지결합되고,
    상기 반링형 부재들의 타단은 해제 가능한 후크 장치가 구비된 배관 용접 검사 장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 종동축의 위치 검출 및 모터의 속도를 검출하는 위치 감지 유닛을 더 포함하는 배관 용접 검사 장치.
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