KR20070105591A - 배관부 자동 초음파 검사장치 - Google Patents

배관부 자동 초음파 검사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관용 자동 초음파 검사장치에 관한 것으로서, 모터(Motor)(122) 및 전원 연결부(Connector)가 파이프의 직경에 따라 신축성 있게 대응 가능하도록 하는 클램프부(Clamp Unit)(도4)에 의해 배관부에 고정되어 내구성 향상 및 전원부의 단락위험을 방지하는 모터 결합부(도2), 상기 모터 결합부(도2)를 통해 전달된 전원을 통해 Y-축 방향의 모듈을 탈, 부착이 가능하도록 하여 검사거리에 따라 y축 암(Arm)을 손쉽게 교체가 가능하도록 하는 y-암 결합부(도3), 상기 배관부의 파이프(Pipe) 직경에 따라 신축성 있게 대응 가능하여 원자로나 오염장소에서 피폭의 최소화를 실현하는 클램프(Clamp)부(도4) 및 한조로 형성된 링(Ring)(152)과 탐촉자 홀더(153)를 탐침장비의 양끝단부에 설치하여 한번에 전체둘레를 탐침 할 수 있도록 하는 회전부(Rotator)(도5)를 포함하여 구성함으로써, 다양한 환경에서 검사가 용이할 뿐만 아니라 요동이 없어 내구성 향상 및 전원부의 단락 위험을 대폭 감소시킬 수 있으며, 전체적인 모듈의 탈부착의 교체가 용이하고, 배관파이프의 직경에 따른 빠른 대응을 할 수 있음으로써, 위험지역에서의 노출을 최소화하여 안전을 극대화할 수 있는 효과를 갖을 수 있으며, 또한 탐촉자의 수를 늘릴 수 있음으로써 생산성 향상을 가져올 수 있는 효과를 가져 올 수 있다.
초음파 검사장치, 자동스캐닝, 크랙자동검사

Description

배관부 자동 초음파 검사장치{Automatic Ultrasonic Inspection Device}
도 1은 본 발명이 적용되는 배관부 자동 초음파 검사장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 모터 결합부의 세부구성도,
도 3은 본 발명에 따른 y-암 결합부의 세부 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 클램프(Clamp)부의 세부 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 회전부(Rotator)의 세부구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
120: 모터 결합부
121; (ENCORDER ),
122: (MOTOR),
123: (GEAR BOX)
130: Y-ARM 결합부
131: (Y-ARM CLAMP SCREW),
132: (ROTATOR 이송축),
133: (ROTATOR 이송 GEAR SET)
140: 클램프부(CLAMP)
141: (고정밴드),
142: (버클),
143:(조임핸들)
150: 순환부(Rotator)
151: (RING GUIDE),
152:(RING),
153:(탐촉자 HOLDER),
154: (NOZZLE)
본 발명은 초음파 센서를 장착하고 배관의 용접부위 및 배관면의 비파괴검사를 수행하기 위한 배관부 자동 초음파 장치에 관한 것으로서, 세부적으로는 자동검사 가능성을 명확하게 결정할 수 있는 스캐너를 구비한 소형의 탐상로봇을 통한 검사방식을 하기 제공하기 위한 것이다.
종래의 검사장비는 vessel검사에 적용되기에 적합하도록 설계되어 있어 부피가 크고 배관용접부에서 이동시 간섭부위가 많으며, 스캐너(scanner)의 높이와 y-arm의 길이 때문에 제한 부위가 많이 생겨 배관에 적용하기에 상당한 어려움을 초래하게 되었다.
또한 배관 주위의 지지물이나 다른 배관과의 사이가 vessel처럼 공간이 충분하지 않으며 배관의 형태도 여러 가지로 설계되어 있어서 공간이 충분이 확보되지 않은 장소와 다양한 검사체에 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.
원자력 발전소의 건전성을 확보하기 위하여 실시되는 가동 전 점검에서 용접부에 대한 자동초음파검사가 확대 적용되고 있는데, 검사 결과는 저장장치에 기록되어 영구히 보존되고 있는 상태로 현재 보유하고 있는 장비는 원격 조정에 의해 검사가 이루어지고 크게 네 부분으로 분류할 수 있으며, 그 중 검사체에 직접 장착되는 스캐너(scanner)에 의해 자동검사 가능부위가 결정된다.
이때 장비 제조회사마다 만들어져 판매되는 검사프로그램, 스캐너 등은 모두 다르며 그들만의 독창적인 모델들로 되어 있는데, 검사프로그램과 같은 소프트웨어는 그 환경과 메이커가 다르다고 하더라도 얻어지는 결과는 모두 같으며, 적용 코드(Code)나 요구사항에 적합하도록 만들어져 있는데 스캐너는 형태가 제조사마다 모두 다르게 설계, 제작되어 있다.
이러한 결과는 배관구조물의 형상 그리고 scanner의 형태에 의해 검사 제한구역(자동초음파검사 불가구역)이 발생한 것으로서, 현재 문제점 해결을 위한 scanner들이 개발되고 있는 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 장비의 경량화 및 검사의 적합성을 고려하여 검사체에 장착되어 배관 크랙(crack)의 자동검사를 명확하게 수행할 수 있는 스캐너(scanner)를 구비한 배관부 자동초음파 검사장치(도1) 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 모터(Motor)(122) 및 전원 연결 부(Connector)가 파이프의 직경에 따라 신축성 있게 대응가능 하도록 하는 클램프부(Clamp Unit)(도4,140)에 의해 배관부에 고정되어 내구성 향상 및 전원부의 단락위험을 방지하는 모터 결합부(도2,120), 상기 모터 결합부(도2,120)를 통해 전달된 전원을 통해 Y-축 방향의 모듈을 탈, 부착이 가능하도록 하여 검사거리에 따라 y축 암(Arm)을 손쉽게 교체가 가능하도록 하는 y-암 결합부(도3,130), 상기 배관부의 파이프(Pipe) 직경에 따라 신축성 있게 대응 가능하여 원자로나 오염장소에서 피폭의 최소화를 실현하는 클램프(Clamp)부(도4,140) 및 한조로 형성된 링(Ring)(152)과 탐촉자 홀더(153)를 탐침장비의 양끝단부에 설치하여 한번에 전체둘레를 탐침할 수 있도록 하는 회전부(Rotator)(도5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배관용 자동초음파 검사장치(도1)는 배관용접부 비파괴검사 방법중 하나인 초음파 검사를 수행하기 위한 자동화장치로 서보모터(122)와 엔코더(121)의 조합으로 자동스캐닝이 가능하도록 설계하였으며, 탐촉자 홀더(Probe Holder)(153)를 최대 4개까지 부착하여 약 400%의 생산성 향상을 이루도록 구성되었다.
또한 상기 검사장치는 배관벽면에 부착되어 정해진 검사경로를 따라 이동을 하는 기능을 갖는데 용접부위는 제작회사에 따라 차이가 있어 원주방향에 접합선 노즐(154)과 세이프 엔드(safe end)간의 용접부, 노즐(154)과 쉘(shell)간의 용접부, 노즐 리니어 래디어스 섹션(liner radius section), 리거먼트(Ligament), 쉘 플랜지(Shell Flange)와 어퍼쉘(Upper Shell)간의 용접부를 검사한다. 또한 배관자체의 조직균일성 및 열피로 누적, 열경화 상태를 검사 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 배관용접부 자동 초음파 검사장치의 전체 구성도로서, 모터(120) 및 전원 연결부(Connector)가 파이프의 직경에 따라 신축성 있게 대응가능하도록 하는 클램프부(140)에 의해 배관부에 고정되어 내구성 향상 및 전원부의 단락위험을 방지하는 모터 결합부(120), 상기 모터 결합부(120)를 통해 전달된 전원을 통해 Y-축 방향의 모듈을 탈, 부착이 가능하도록 하여(Clamp Screw 4개 사용) 검사거리에 따라 y축 암(Arm)을 손쉽게 교체가 가능하도록 하는 y-암 결합부(130), 상기 배관부의 파이프(Pipe) 직경에 따라 신축성 있게 대응 가능하여(2"~무한대) 원자로나 오염장소에서 피폭의 최소화를 실현하는 클램프부(140) 및 상기 배관의 외부둘레를 감싸고 있는 링(Ring)(152)과 탐촉자 홀더(153)가 한조로 이루어져 양끝단부에 장착되어 검사를 1회에 완료할 수 있는 회전부(150)로 이루어져 있다.
상기 모터 결합부(120)는 회전체를 구동하는 서보모터를 포함한 구동부를 구비하고, MicroProcess를 장착하고 모터제어와 초음파신호를 수집, 분석하는 자동제어부로 이루어져 검사경로를 따라 검사하는 기능을 수행한다.
상기 y-암 결합부(130)는 상기 모터 결합부(120)에 장착되며, 구동 모터에 의하여 상기 회전체(150)를 X-Y축 방향으로 전,후 이동시키는 동작을 수행한다.
또한 상기 클램프부(140)는 배관파이프의 둘레에 따라 손쉽게 장착할 수 있는 sling bar를가지며, 빠른시간에 고정할 수 있는 조임 핸들을 구비하여 탐상작업을 원활하도록 하는 기능을 수행하며, 상기 회전부(150)는 상기 Y-Arm부(130)의 하부에 장착되는 링(Ring)(152)과 탐촉자 홀더(153)가 한조로 구성되어 180도 이상 회 전하면 360도 이상의 검사를 할 수 있는 장점을 갖는다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 결합부(120)의 세부구성도로서, 동력전달 기능을 수행하는 모터(122)에 이동거리의 측정을 위한 엔코더(121)를 결합시킨 후, 동력전달부의 선단에 기어장치(123)를 조합하여 Y-ARM(130)부와 ROTATOR(150)로 동력을 전달시키는 기능을 수행한다. 이때 사용되는 기어의 타입은 평기어 및 헬리컬 베벨기어의 조합으로 이루어진다. 단, 토오크(TORQ)가 적은 소형 모터의 동력을 배가 시키고 이송 속도의 적절한 조절을 위하여 변속비가 큰 유성치차기어 방식의 감속기어 박스를 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 Y-ARM 결합부(130)의 세부 구성도로서, 동력전달 기능을 수행하는 모터부(120)에서 받은 동력으로 ROTATOR(150)전체를 X-Y방향으로 전,후 이송하는데 필요한 기능을 수행한다. 이때 Y-ARM은 CLAMP부(140)에 의해 고정되어지며, 배관두께에 따라서 스캐닝 하는 거리가 달라지는데, 일정한 거리(1~200mm)이상을 벗어나는 경우에는 CLAMP SCREW(131)4개만 풀어서 좀 더 큰 규격(예;0~600,0~800)으로 쉽게 교체가 가능토록 탈착이 가능한 구조를 가진다. ROTATOR(150)와 동력전달은 ROTATOR이송축(132)을 타고 ROTATOR 이송기어셋트(133)가 X-Y방향으로 미끄럼운동을 하며 동시에 ROTATOR이송축(132)이 육각형의 단면을 가지는 축으로 구성되어 동력전달의 누수현상을 없앴다. 이는 4각축봉 보다 마찰력을 줄이고 휨으로 인한 처짐 현상을 줄이는 효과도 가진다.
도 4는 본 발명에 따른 클램프(140)부의 세부 구성도로서, 몸체를 배관부에 고정하는 기능을 수행하는 고정밴드(141) 와 버클(142) 그리고 조임핸들(143)로 구성되며, 고정밴드(141)은 시중에서 쉽게 구입가능한 화물차 적재시 사용되는 슬링바(SLING BAR)로 오염시엔 언제라도 대체가 용이하며 비용이 매우 경제적이다. 작동순서는 먼저, 버클(142)을 배관에 맞도록 적당히 풀거나 조여서 배관에 장착후, 조임핸들(143)으로 조여주면 매우 단단히 고정되며, 상부의 모터부(120) 및 ROTATOR(150)부도 배관과 정확히 중심을 맞추어주는 기능을 가진다.
도 5는 본 발명에 따른 회전부(150)의 세부구성도로서, Y-ARM(130)부에 고정되는 링가이드(151)와 모터부(120)에서 동력을 전달 받아 회전운동을 정역으로 수행하는 링(152)과, 링의 양 끝단에 180도 간격으로 부착되어 초음파 탐상을 수행하는 초음파 탐촉자 및 홀더(153)으로 구성된다. 링(152)에는 Y-ARM(130)부의 ROTATOR 이송축(132)을 타고 다니면서 동시에 회전운동(180도)이 가능토록 외부에 기어가 가공되어 있으며, 링가이드(151)내부에 장착된 다수의 베어링 로울러가, 견고하게 고정이 되어 회전 시에 유격이 없으며, 또한 마찰계수가 거의 발생치 않으므로 동력원인 모터에 부하를 최대한 억제시키는 구조를 가진다. 또한 탐촉자홀더(153)에는 동시에 4개까지의 탐촉자를 부착하여, 기존에 1~2개 장착대비 최대 400%의 검사 수행능력이 배가되며, 표면마찰계수를 줄이도록 윤활제공급용 노즐(154)를 내장하여 기존의 번거로운 배선과 수동공급 방식에 비하여, 인력감소 및 정비의 효율성을 증가 시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 배관용 자동 초음파 검사장치(도1)를 사용함으로써, 엘보우, 티 타입 배관 및 배관내부, 노즐, 베셀, 터빈 등에도 쉽게 적용이 가능함에 따라 다양한 장비의 개발을 수행할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 배관부 자동 초음파 검사장치(도1)는, 다양한 환경에서 검사가 용이할 뿐만 아니라 요동이 없어 내구성 향상 및 전원부의 단락 위험을 대폭 감소시킬 수 있으며, 전체적인 모듈의 탈부착의 교체가 용이하고, 배관파이프의 직경에 따른 빠른 대응을 할 수 있으며, 비자성체 배관(스테인레스계) 에서의 기존 자석식 스캐너 와 전용 트랙을 별도로 설치해야하는 번거로움 등 위험지역에서의 노출을 최소화하여 안전을 극대화할 수 있는 효과를 갖는다. 또한 자석식트래킹에 비해 곧은 직진스캔 및 정밀스캔이 가능하므로 신뢰성을 가진다.
이와 더불어 탐촉자 의 부착수를 늘릴 수 있음으로써 생산성 향상을 가져올 수 있는 효과 또한 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 배관부위의 crack에 대한 탐상을 명확하게 하기 위한 검사장치에 있어서,
    모터(120) 및 전원 연결부(Connector)가 파이프의 직경에 따라 신축성 있게 대응가능하도록 하는 클램프부(140)에 의해 배관부에 고정되어 내구성 향상 및 전원부의 단락위험을 방지하는 모터 결합부(도2,120);
    상기 모터 결합부(120)를 통해 전달된 동력을 통해 Y-축 방향의 모듈을 탈, 부착이 가능하도록 하여 검사거리에 따라 Y축 암(Arm)을 손쉽게 교체가 가능하도록 하는 Y-ARM 결합부(도3,130);
    상기 배관부의 파이프(Pipe) 직경에 따라 신축성 있게 대응가능하며 신속한 탈부착으로 원자로나 오염장소에서 피폭의 최소화를 실현하는 클램프부(도4,140); 및
    한조로 형성된 링(Ring)(152)과 탐촉자 홀더(153)를 탐침장비의 양끝단부에 설치하여 한번에 전체둘레를 탐침 할 수 있도록 하는 회전부(도5,150)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 결합부(도2,120)는 동력전달 기능을 수행하는 모터(122)에 이동거리의 측정을 위한 엔코더(121)를 결합시킨 후, 동력전달부의 선단에 기어장치(123)를 조합하여 Y-ARM(130)부와 ROTATOR(150)로 동력을 전달시키는 기능으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 Y-ARM 결합부(도3,130)는
    CLAMP SCREW(131)4개만으로 쉽게 교체가 가능토록 탈착이 가능한 구조를 가진 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 Y-ARM 결합부(130)는
    ROTATOR(150)와 동력전달은 ROTATOR이송축(132)을 타고 ROTATOR 이송기어셋트(133)가 X-Y방향으로 미끄럼운동을 하며 동시에 ROTATOR이송축(132)이 육각형의 단면을 가지는 축으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 클램프(140)부는
    고정밴드(141) 와 버클(142) 그리고 조임핸들(143)로
    이루어진 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 회전부(150)는
    Y-ARM(130)부에 고정되는 링가이드(151)와 모터부(120)에서 동력을 전달 받아 회전운동을 정역으로 수행하는 링(152)과, 링의 양 끝단에 180도 간격으로 부착되어 초음파 탐상을 수행하는 초음파 탐촉자 및 홀더(153)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 회전부(도5,150)는
    링가이드(151)내부에 장착된 다수의 베어링 로울러가, 견고하게 고정이 되어 회전시에 유격이 없으며, 또한 마찰계수가 거의 발생치 않으므로 동력원인 모터에 부하를 최대한 억제시키는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 회전부(도5,150)는
    또한 탐촉자홀더(153)에는 동시에 4개까지의 탐촉자를 부착가능 하도록 하는 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 회전부(도5,150)는
    표면마찰계수를 줄이도록 윤활제공급용 노즐(154)를 내장하는 것을 특징으로 하는 배관부 자동 초음파 검사장치.
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