KR20170040501A

KR20170040501A - 내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치

Info

Publication number: KR20170040501A
Application number: KR1020150139560A
Authority: KR
Inventors: 정장식
Original assignee: 에스피하이테크 주식회사
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-13

Abstract

본 발명은, 내부에 일정크기의 수용공간이 마련되는 본체(12)와, 상기 본체(12)의 내부 일측에 장착되는 회전모터(14)와, 상기 본체(12)의 외면 일측에 장착되는 척(15)과, 상호간에 일정간격 이격되어 상기 본체(12)의 일측에 설치되는 한쌍의 포스트(16)로 이루어지는 메인프레임(10)과; 좌우 한쌍으로 이루어져 상기 본체(12)의 타측 하부에 설치되는 가이드레일(22)과, 상기 가이드레일(22)을 따라 활주하는 적어도 하나 이상의 가이드체(24)와, 상기 가이드체(24) 상부에 장착되는 피동롤러(26)로 이루어지는 파이프지지대(20)와; 양측 부위가 상기 포스트(16)에 고정결합되는 제1이동가이드(32)와, 상기 제1이동가이드(32)에 설치되는 제1이동판(34)과, 상기 제1이동판(34) 상부에 장착되는 제1이동모터(36)로 이루어지는 제1이동기구(30)와; 상기 제1이동판(34)의 일면에 장착되는 제2이동가이드(42)와, 상기 제2이동가이드(42)에 설치되는 제2이동판(44)과, 상기 제2이동판(44)을 상하방향으로 이동시키는 제2이동모터(46)로 이루어지는 제2이동기구(40)와; 일단부위가 상기 제2이동판(44)에 고정결합되는 거치대(52)와, 상기 거치대(52) 타단부위에 장착되는 초음파탐촉자(56)로 이루어지는 초음파탐지기구(50)를; 포함하는 내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치를 제공한다.

Description

내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치{A detection device for welding flaw region inside of pipe having overlay welding}

본 발명은 파이프의 용접부위 결함을 탐지하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 조작으로 내면이 육성용접된 파이프의 박리결함을 신속하고 정확하게 탐지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

근자 원유와 가스의 소비가 급증하게 됨에 따라 소비지로부터 원거리의 자원 개발이 많아지고 있으며, 이에 부응하여 원유와 가스의 운송을 위하여 상당 길이의 파이프 라인이 세계 곳곳에서 건설되고 있다. 원거리의 원유와 가스를 운송할 때는 운송 효율이 높은 경제적인 수송이 필요하며, 이로 인해 대구경의 파이프, 고압수송압력에 따른 강재의 고강도화가 가속화되고 있다.

강재의 고강도화 일환으로 우수한 기계적 특성을 갖는 탄소강 및 저합금강 내면에 요구되는 특성에 맞는 용접재료를 육성용접하여 내열 및 내압, 내식성을 증대시키는 방법이 사용되고 있다. 그런데, 서로 다른 특성을 가지는 이종 금속을 사용하여 육성용접을 하게 되면 용접 금속과 모재의 계면에서 박리 균열이 발생할 수 있는데 이러한 박리 균열은 파이프 제품의 신뢰성에 중요한 변수가 된다.

이를 위해, 대개의 경우 파이프에 대한 용접이 완료되면 방사선을 이용한 투과검사 또는 초음파를 이용한 투과검사를 실시하여 용접부위에 대한 비파괴검사를 수행하여 제품의 신뢰성을 확보하고 있다. 하지만, 라인 파이프의 경우 API 규격에는 초음파를 이용한 투과검사를 실시하도록 요구하고 있어 종래 관련업계는 작업자가 일일이 수동으로 파이프에 대한 검사를 수행하였다. 초음파 수동검사는 작업이 간단하고 장비의 휴대가 용이한 장점은 있으나, 검사데이터의 보존이 불가능하고 검사자의 주관이 결과에 영향을 크게 미치는 등 정량적인 결함 평가가 불가능한 단점이 있었다.

이러한 초음파 수동검사의 문제점을 개선하기 위해 제안된 기술 중에 대한민국 등록특허 제0909596호가 있다. 이 기술은 도 2 및 도 3 각각에 개시된 것과 같이, 위치가 고정된 파이프(2)에 대하여 초음파탐촉자(260)를 X축 및 Y축으로 이동시키면서 파이프(2)에 대한 용접 결함을 검사할 수 있는 구성을 제안하고 있다. 하지만, 이 기술은 주행피니언기어(130)를 이용하여 초음파탐촉자(260)와 관련된 장치들을 위치가 고정된(2)의 외면을 따라 이동시키는 구성이라는 점에서 상당한 중량을 가지는 대구경의 파이프에 대해서는 적용하기가 곤란한 단점이 있었다.

대한민국 등록특허 제0909596호, 대한민국 공개특허 제2006-0095338호

본 발명은 이러한 종래 기술의 단점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 내면이 육성용접된 파이프의 구경에 관계없이 간단한 조작으로 보다 정확하고 신뢰성 높은 검사결과를 제공할 수 있는 용접부위 결함 탐지장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 내부에 일정크기의 수용공간이 마련되는 본체(12)와, 상기 본체(12)의 내부 일측에 장착되는 회전모터(14)와, 상기 회전모터(14)와 축결합되어 상기 본체(12)의 외면 일측에 장착되는 척(15)과, 상호간에 일정간격 이격되어 상기 본체(12)의 일측에 설치되는 한쌍의 포스트(16)로 이루어지는 메인프레임(10)과; 상기 척(15)과 동축상으로 배치되되 상호간에 일정간격 이격되는 좌우 한쌍으로 이루어져 상기 본체(12)의 타측 하부에 설치되는 가이드레일(22)과, 일정수직높이를 가지며 상기 가이드레일(22)을 따라 활주하는 적어도 하나 이상의 가이드체(24)와, 상기 가이드체(24) 상부에 장착되는 피동롤러(26)로 이루어지는 파이프지지대(20)와; 양측 부위가 상기 포스트(16)에 고정결합되는 일정길이의 제1이동가이드(32)와, 상기 제1이동가이드(32)에 설치되는 제1이동판(34)과, 상기 제1이동판(34) 상부에 장착되어 제1이동판(34)을 좌우방향으로 이동시키는 제1이동모터(36)로 이루어지는 제1이동기구(30)와; 상기 제1이동판(34)의 일면에 장착되는 제2이동가이드(42)와, 상기 제2이동가이드(42)에 설치되는 제2이동판(44)과, 상기 제2이동판(44)과 축 결합되어 제2이동판(44)을 상하방향으로 이동시키는 제2이동모터(46)로 이루어지는 제2이동기구(40)와; 일단부위가 상기 제2이동판(44)에 고정결합되고 타단부위는 상기 가이드레일(22) 방향으로 연장되는 거치대(52)와, 상기 거치대(52) 타단부위에 장착되는 초음파탐촉자(56)로 이루어지는 초음파탐지기구(50)와; 상기 본체(12)의 내부 타측에 설치되는 콘트롤러(62)와, 상기 본체(62)의 외면 타측에 설치되는 모니터(66)로 이루어지는 제어기구(60)를; 포함하는 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 회전모터를 이용하여 파이프를 회전시킴과 동시에 초음파탐촉자를 파이프의 길이방향으로 이동시키며 파이프 내면의 육성용접부위에 대한 검사를 수행할 수 있는 구성을 제안함으로써, 육성용접부위에 발생하는 박리결함을 보다 정확하고 신속하게 검사할 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명은 검사과정에서 검출되는 결함에 대한 위치와 형상 데이터를 실시간으로 분석하여 결함의 크기와 정확한 위치를 파악할 수 있다는 점에서, 육성용접부위의 보수에 소요되는 시간 및 비용을 최소화 할 수 있음은 물론 파이프 제품에 대한 수요자의 신뢰도를 제고할 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치의 개략적인 전체구성도.
도 2는 종래 내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치의 일 구성도.
도 3은 도 2에 개시된 장치의 개략적인 사용상태도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치의 개략적인 전체구성도를 보여준다. 도면에 개시된 것과 같이, 본 발명은 메인프레임(10), 파이프지지대(20), 제1, 2이동기구(30, 40), 초음파탐지기구(50), 제어기구(60)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 살펴본다.

메인프레임(10)은 본 발명은 이루는 기초프레임으로, 본체(12), 회전모터(14), 척(15), 포스트(16)를 포함하여 이루어진다. 본체(12)는 내부에 일정크기의 수용공간이 마련되는 하우징이며, 일정두께의 금속판으로 이루어진다. 회전모터(14)는 고정된 파이프(P)를 회전시키는 수단으로 본체(12)의 내부 일측에 장착된다.

척(15)은 파이프(P)를 고정시키는 수단으로 회전모터(14)와 축결합되어 본체(12)의 외면 일측에 장착된다. 포스트(16)는 제1이동기구(30)를 지지하는 수단으로, 상호간에 일정간격 이격되어 본체(12)의 일측에 설치되는 한쌍으로 이루어진다. 일정수직높이를 가지는 포스트(16)는 일정두께의 금속 또는 금속관으로 이루어질 수 있다.

파이프지지대(20)는 일단부위가 척(15)에 고정된 파이프(P)의 타측부위를 지지하는 기구로서, 가이드레일(22), 가이드체(24), 피동롤러(26)를 포함하여 이루어진다. 가이드레일(22)은 상호간에 일정간격 이격되는 좌우 한쌍으로 이루어지며, 본체(12)의 타측 하부에서 척(15)과 동축상으로 배치된다. 이에 따라 대향하는 한쌍의 가이드레일(22) 중앙부위 상측으로 파이프(P)가 위치하게 된다.

가이드체(24)는 가이드레일(22)을 활주하는 수단이다. 도면에 명확하게 개시되지 않았지만 가이드체(24)에는 수직높이를 조절할 수 있는 수단이 마련될 수 있다. 가이드체(24)는 파이프(P)의 길이 또는 중량에 따라 1개 또는 3개 이상으로 이루어질 수 있는데, 도면에는 2개의 가이드체(24)가 개시되어 있다. 피동롤러(26)는 안치되는 파이프(P)의 회전을 보조하는 수단으로 가이드체(24) 상부에 장착된다.

제1이동기구(30)는 초음파탐촉자(56)을 좌우방향으로 이동시키는 기구로서 제1이동가이드(32), 제1이동판(34), 제1이동모터(36)로 이루어진다. 일정길이를 가지는 제1이동가이드(32)는 양측 부위가 포스트(16)에 고정결합된다. 제1이동판(34)은 제1이동가이드(32)에 설치된다. 제1이동모터(36)는 제1이동판(34)을 좌우방향으로 이동시키는 수단으로 제1이동판(34) 상부에 장착된다.

제1이동판(34)의 좌우이동은, 제1이동가이드(32)의 일면에 길이방향으로 랙기어가 장착되고 제1이동모터(36)의 구동축에는 랙기어와 치합되는 피니언기어가 장착되는 구성으로 작동할 수 있다. 도면부호 33은 가이드장공이며, 제1이동판(34)의 일면에는 가이드장공(33)에 삽입되는 가이드봉이 구비될 수 있다. 다만, 이는 일례일 뿐 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

제2이동기구(40)는 초음파탐촉자(56)을 상하방향으로 이동시키는 기구로서, 제2이동가이드(42), 제2이동판(44), 제2이동모터(46)로 이루어진다. 제2이동가이드(42)는 제1이동판(34)의 일면에 장착된다. 제2이동모터(46)는 제2이동판(44)을 상하방향으로 이동시키는 수단으로 제2이동판(44)과 축 결합된다. 제2이동판(44)의 상하이동은, 제2이동판(44)의 내부에 고정너트가 마련되고 제2이동모터(46)의 축에는 고정너트와 치합되는 일정길이의 스크류 또는 장볼트가 결합되는 구성으로 작동할 수 있다. 이때, 스크류 또는 장볼트는 제2이동가이드(42)로 기능할 수 있다.

초음파탐지기구(50)는 파이프(P)의 용접부위를 결함을 탐지하는 기구로서, 거치대(52)와 초음파탐촉자(56)로 이루어진다. 거치대(52)의 일단부위는 제2이동판(44)에 고정결합되고 타단부위는 가이드레일(22) 방향으로 연장된다. 초음파탐촉자(56)는 초음파를 발진하고 수신하는 수단으로 거치대(52)의 타단부위에 장착된다. 초음파탐촉자(56)는 관련업계에서 널리 사용하고 있는 장치면 무방하다.

제어기구(60)는 전체 장치의 작동을 통제하는 기구로서, 콘트롤러(62) 및 모니터(66)로 이루어진다. 콘트롤러(62)는 본체(12)의 내부 타측에 설치된다. 모니터(66)는 초음파탐촉자(56)에서 수신되어 영상처리된 화면을 현시하는 수단으로 본체(62)의 외면 타측에 설치된다. 모니터(66)는 터치스크린으로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동구성을 도 1 및 전술한 설명을 참조하여 살펴본다.

크레인 등을 이용하여 내면에 대한 육성용접이 완료된 파이프(P)를 파이프지지대(20)의 피동롤러(26) 상부에 안치한다. 이 상태에서 파이프(P)의 일단부위를 척(15)에 고정시킨다. 파이프(P)가 척(15)에 고정되면, 제1이동기구(30)를 작동시켜 초음파탐촉자(56)를 파이프(P)의 일단부위 또는 타단부위로 이동시킨 다음, 제2이동기구(40)를 작동시켜 초음파탐촉자(56)를 파이프(P)의 외면과 일정간격 이격된 위치로 이동시킨다.

초음파탐촉자(56)가 의도하는 지점에 위치하면, 회전모터(14)를 작동시킨다. 회전모터(14)가 작동되면, 회전모터(14)와 축 결합되어 있는 척(15)이 회전하게 되고 이에 따라 파이프(P)는 피동롤러(26)와 함께 일정속도로 회전한다. 이때, 초음파탐촉자(56)를 작동시킴과 동시에 제1이동기구(30)를 좌측방향(또는 우측방향)으로 서서히 이동시킨다.

이에 따라 초음파탐촉자(56)는 초음파를 발진하면서 파이프(P) 내면에 대한 결함 정보를 실시간으로 연속 수신하여 콘트롤러(62)로 전송한다. 신호가 전송되면 콘트롤러(62)는 설정된 기준에 맞추어 전송된 신호를 가공한 다음 파이프(P)의 용접부위에 대한 분석 데이터를 모니터(66)로 실시간 전송하고 관련된 데이터를 저장한다. 이러한 과정은 초음파탐촉자(56)가 설정된 지점(파이프의 일단부위 또는 타단부위)까지 이동할 때까지 연속되며, 초음파탐촉자(56)가 설정된 지점에 이르면 제1이동기구(30) 및 초음파탐촉자(56)의 작동이 중지되면서 본 발명의 작동이 완료된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 메인프레임 20 : 파이프지지대
30 : 제1이동기구 40 : 제2이동기구
50 : 초음파탐지기구 60 : 제어기구

Claims

내부에 일정크기의 수용공간이 마련되는 본체(12)와, 상기 본체(12)의 내부 일측에 장착되는 회전모터(14)와, 상기 회전모터(14)와 축결합되어 상기 본체(12)의 외면 일측에 장착되는 척(15)과, 상호간에 일정간격 이격되어 상기 본체(12)의 일측에 설치되는 한쌍의 포스트(16)로 이루어지는 메인프레임(10)과;
상기 척(15)과 동축상으로 배치되되 상호간에 일정간격 이격되는 좌우 한쌍으로 이루어져 상기 본체(12)의 타측 하부에 설치되는 가이드레일(22)과, 일정수직높이를 가지며 상기 가이드레일(22)을 따라 활주하는 적어도 하나 이상의 가이드체(24)와, 상기 가이드체(24) 상부에 장착되는 피동롤러(26)로 이루어지는 파이프지지대(20)와;
양측 부위가 상기 포스트(16)에 고정결합되는 일정길이의 제1이동가이드(32)와, 상기 제1이동가이드(32)에 설치되는 제1이동판(34)과, 상기 제1이동판(34) 상부에 장착되어 제1이동판(34)을 좌우방향으로 이동시키는 제1이동모터(36)로 이루어지는 제1이동기구(30)와;
상기 제1이동판(34)의 일면에 장착되는 제2이동가이드(42)와, 상기 제2이동가이드(42)에 설치되는 제2이동판(44)과, 상기 제2이동판(44)과 축 결합되어 제2이동판(44)을 상하방향으로 이동시키는 제2이동모터(46)로 이루어지는 제2이동기구(40)와;
일단부위가 상기 제2이동판(44)에 고정결합되고 타단부위는 상기 가이드레일(22) 방향으로 연장되는 거치대(52)와, 상기 거치대(52) 타단부위에 장착되는 초음파탐촉자(56)로 이루어지는 초음파탐지기구(50)와;
상기 본체(12)의 내부 타측에 설치되는 콘트롤러(62)와, 상기 본체(62)의 외면 타측에 설치되는 모니터(66)로 이루어지는 제어기구(60)를;
포함하는 내면이 육성용접된 파이프의 용접부위 결함 탐지장치.