KR100488366B1 - A system for measuring hydrogen induced cracking and corrosion using ultrasonic and an methode for evaluating stability therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환기동체, 압력용기, 반응기, 분리타워, 저장탱크, 배관 등의 정유, 발전소, 상하수관, 석유화학공장의 장치류에서 발생하는 수소유기균열이나 부식, 재료내부에 존재하는 유해한 결함을 검출함에 있어서, 초음파 탐촉자의 이동을 엔코드(Encoder)의 변위각과 이등변삼각형 축의 변위를 이용하여 피검체의 형상과 표면거리를 전기적신호로 감지하여 이를 평면상으로 다시 펼치는 알고리즘을 사용 피검체의 실측크기를 화면상에 그대로 평면으로 재현하고, 탐촉자 위치마다의 초음파신호를 평면상에 칼라화상으로 피검체의 내부와 내 표면에 존재하는 결함을 표시하도록 하여, 검사한 피검체의 상황을 평면, 측면 및 단면의 3차원으로 나타내어 결함의 형상과 크기를 측정 할 수 있도록 한 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템과 그 안전성 평가방법이다.The present invention is a harmful defect that exists in the hydrogen organic cracks and corrosion, material generated in the refinery of the heat exchanger, pressure vessel, reactor, separation tower, storage tank, piping, etc., equipment of power plants, water and sewage pipes, petrochemical plants In detecting, the ultrasonic transducer detects the shape and surface distance of the subject as an electrical signal using the displacement angle of the encoder and the displacement of the isosceles triangle axis, and uses an algorithm to unfold it on a plane. The actual size is reproduced on the screen as it is, and the ultrasonic signal for each transducer position is displayed on the plane as color images to display defects existing on the inside and the inside of the subject. Hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic wave that shows the shape and size of defects in three dimensions of side and cross section As a safety assessment.
Description
본 발명은 각종 압력 용기류, 반응기 및 배관 등의 피검체 외면에서 초음파를 발생하고 이에 반사되어 입력되는 초음파 신호를 검출하여 상기 피검체의 내부와 내면에 존재하는 수소유기균열이나, 부식, 게재물 또는 라미네이션 등 설비에 유해한 결함의 형상과 크기를 측정함과 동시에 산출된 결함의 크기를 이용하여 설비의 안전성을 평가할 수 있도록 한 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템과 안전성 평가 방법에 관한 것이다.The present invention generates ultrasonic waves on the outer surface of a subject such as various pressure vessels, reactors, and pipes, detects ultrasonic signals inputted by the reflected object, and detects the hydrogen organic cracks, corrosion, inclusions, etc. The present invention relates to a hydrogen organic crack and corrosion measurement system and a method for evaluating safety using ultrasonic waves, which can measure the shape and size of defects harmful to the facility such as lamination and evaluate the safety of the facility using the calculated defect size.
일반적으로, 정유공장, 석유화학공장, 발전소, 상하수관 및 해상구조물 등에 사용되는 공정이나, 사용 환경 상 유체와 기체의 냉각, 응축, 저장, 추롤, 반응 및 운송 등의 용도로 사용되는 장치, 특히, 압력용기, 열 교환기 동체, 분리타워, 저장탱크, 반응용기 및 배관 등은 화학제품의 생산목적에 사용되는 핵심 장치물들은 장치(피검체)에 대한 균열 및 부식정도를 측정하여 안전성을 평가하는 검사가 필연적으로 이루어진다.In general, devices used in processes used in oil refineries, petrochemical plants, power plants, water and sewage pipes and offshore structures, or for cooling, condensing, storing, extracting, reacting and transporting fluids and gases in the use environment, and in particular, , Pressure vessel, heat exchanger fuselage, separation tower, storage tank, reaction vessel and piping are the inspections that evaluate the safety by measuring the degree of cracking and corrosion on the device (inspection). Is inevitably done.
이와 같은 장치들은 내부의 유체, 가스, 부식성 물질이나 반응에 의한 유해물질(유화수소, 황, 산 등)에 의해 용기 내부나 금속체 내부에 수소유기균열이나 부식성균열 또는 부식 등의 손상이 필연적으로 일어나며, 이러한 손상을 조기에 발견하지 못하면 파괴나 누설에 의한 화재와 폭발 또는 환경오염이나, 유해물질의 외부 누설 시 사회적 안전의 위협과 설비의 정지로 인한 물질적 또는 경제적 손실을 초래하게 된다.Such devices inevitably cause damage such as hydrogen organic cracking, corrosive cracking, or corrosion to the inside of a container or a metal body by harmful substances (hydrogen sulfide, sulfur, acid, etc.) due to fluids, gases, corrosive substances, or reactions. Failure to detect such damage prematurely can result in fire and explosion or environmental pollution, or external leakage of hazardous substances due to destruction or leakage, resulting in material or economic loss due to social safety threats and equipment shutdowns.
따라서, 상기와 바와 같은 고온고압, 유해물질취급 장치를 보유한 회사들은 여러 가지 예상되는 손상을 정의하고 주기적으로 점검과 검사를 실시하여 필요시 수정 보완 등으로 계속적 사용 여부와 안전성 유무를 엄격하게 평가 판정해야 하므로 이에 따른 검사장치와 기술은 필수 불가결한 실정이다.Therefore, companies with high temperature, high pressure and hazardous substance handling devices as described above define various expected damages and carry out inspections and inspections on a regular basis to strictly evaluate the use and safety of continuous use by correcting them if necessary. As a result, the inspection apparatus and technology are indispensable.
그러나, 대부분의 검사장치들은 피검체 내면의 접근이 가동 중에는 불가능한 경우가 많고, 대구경(1 - 8m)으로 철판의 두께가 작게는 20mm에서 크게는 400mm로 일반적인 비파괴적인 검사방법인 방사선투과시험으로는 촬영이 불가능하며 장치물이 현장에 고정 설치되어 있어 적용이 더욱 더 어렵다. However, most inspection devices are often impossible to access the inside of the subject during operation, and the large diameter (1-8m) of the steel sheet is as small as 20mm to 400mm in general, non-destructive testing method of radiographic test It is impossible to shoot and the application is more difficult because the equipment is fixed on site.
또한, 검사장치의 주 손상이 용기의 내 표면이나 철판 내부의 게재물 등에서 초기에 발생하므로 침투탐상시험이나 자분탐상시험은 적용 될 수 없다.In addition, the penetration test or magnetic particle test cannot be applied since the main damage of the inspection equipment occurs early on the inner surface of the container or the contents inside the steel plate.
종래의 유일한 방법인 초음파탐상시험은 한쪽 면에서만 접근 가능하면 내면과 내부를 검사할 수 있는 이점을 가지고 있으나, 전적으로 수 작업에 의존 해야하고, 자동기록이 불가능하여 유해한 결함의 검출과 평가는 어려운 실정이다.Ultrasonic testing, which is the only conventional method, has the advantage of inspecting the inside and the inside if it is accessible from only one side, but it has to rely solely on manual work, and automatic recording is impossible, making it difficult to detect and evaluate harmful defects. to be.
즉, 초음파 수동탐상시험은 영구기록이 남지 않으며, 단순히 1차원적인 기하학적으로만 결과를 표시할 수 있는 정도일 뿐 아니라 검사자의 기량이나 숙련도에 영향을 많이 받기 때문에 안전성 평가에 있어 가장 중요한 결함의 위치, 높이 및 길이의 정량적 측정이 어려우며 측정의 오차가 큰 것이 문제이다.In other words, the ultrasonic manual examination has no permanent record, it is not only the degree of displaying the result only in one-dimensional geometry, but also greatly influenced by the skill and skill of the examiner. The problem is that the quantitative measurement of height and length is difficult and the measurement error is large.
따라서, 국제적으로 이러한 문제를 해결하고자 검사장비 제조사들은 이를 보완한 자동이나 반자동식 초음파장비를 시판하고 있으나, 이 또한 부분적인 화상표시와 기록방식으로 단면 또는 측면, 평면 중 하나나 둘로 1차원이나 2차원적 단순표시 방식을 채용하고 있으며, 스캐너 또한 자동방식을 사용함으로서 가격이 고가이고 현장 적용에 있어 공간이나 주위 물체에 영향을 받아 제한적 사용이 불가피한 실정이고, 수동방식의 경우에도 평면 전용으로 제작되어 구형이나 3차원 곡면의 경우 오차가 많이 발생한다.Therefore, to solve this problem internationally, inspection equipment manufacturers are selling automatic or semi-automated ultrasonic equipment that complements this problem. The dimensional simple display method is adopted, and the scanner also uses an automatic method, which is expensive and limited use is inevitable due to the influence of space or surrounding objects in the field application. In the case of spherical or three-dimensional curved surface, a lot of error occurs.
일례로, 영국의 AEA사는 초음화상처리 장치를 제조하여 국제적으로 시판하고있으나 복잡한 구조, 배관엘보(Elbow), 구형 탱크 등 기하학적인 형상에 적용 시 실제 검사한 위치와 장치가 인식한 위치가 피검체의 곡율이나 구배에 따라 상당한 오차를 야기 시킨다. 이러한 원인은 위치인식 센서 방식이 1점 고정식 적외선 방식으로 피검체 표면의 고저를 인식 할 수 없기 때문이다.For example, in the UK, AEA manufactures a supersonic image processing device and markets it internationally.However, when it is applied to a geometric shape such as a complicated structure, an elbow, a spherical tank, the actual inspection position and the position recognized by the device Depending on the curvature and the gradient of the can cause a significant error. This is because the position sensor method cannot recognize the height of the subject's surface by the one-point fixed infrared method.
즉, 구배가 적은 대구경이나 평판에는 적합하나 소구경 배관이나 직경이 작은 피검체에 적용하게 되면 큰 오차가 발생한다는 것이다. 또한, 적외선 카메라를 피검체를 볼 수 있는 위치에 설치해야 하므로 설치 공간에 제한을 받으며, 주간에는 적외선을 인식 못하는 단점을 가지고 있다.That is, it is suitable for a large diameter or flat plate having a small gradient, but when applied to a small diameter pipe or a small diameter object, a large error occurs. In addition, since the infrared camera should be installed at a position where the subject can be seen, the installation space is limited, and there is a disadvantage in that infrared rays are not recognized during the day.
특히, 위보기자세(over head position)에서는 센서와 탐촉자 사이에 탐촉자를 잡고 이동하기 위해 작업자의 손이 들어가야 하므로 결과적으로 적외선 교신을 막아 위보기 자세에서의 검사는 불가능하다.In particular, in the over head position, the operator's hand must enter to hold and move the transducer between the sensor and the transducer, and as a result, inspection in the upper position is not possible because it prevents infrared communication.
즉, 고정장치의 하부에서 위보기 자세에서의 탐상은 되지 못하는 단점이 있다. 또한, 적외선 카메라를 피검체에 설치해야하고 설치된 카메라는 피검체의 중앙에 위치해야 하므로 설치공간의 확보와 보조 막대기 등의 치공구가 필요하다. That is, there is a disadvantage in that the flaw detection in the above position from the bottom of the fixing device. In addition, since the infrared camera should be installed on the subject and the installed camera should be located at the center of the subject, it is necessary to secure an installation space and a tool such as an auxiliary rod.
또한, 피검체의 진동 또한 카메라와 센서가 일체형이 아니므로 진동이나 흔들림에 의한 위치인식이 불가능한 경우도 있다.In addition, the vibration of the subject may not be able to recognize the position due to vibration or shaking because the camera and the sensor are not integrated.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 열교환기동체, 압력용기, 반응기, 분리타워, 저장탱크, 배관 등의 정유, 발전소, 상하수관, 석유화학공장의 장치류에서 발생하는 수소유기균열이나 부식, 재료내부에 존재하는 유해한 결함을 검출함에 있어서, 초음파 탐촉자의 이동을 엔코드(Encoder)의 변위각과 이등변삼각형 축의 변위를 이용하여 피검체의 형상과 표면거리를 전기적신호로 감지하여 이를 평면상으로 다시 펼치는 알고리즘을 사용 피검체의 실측크기를 화면상에 그대로 평면으로 재현하고, 탐촉자 위치마다의 초음파신호를 평면상에 칼라화상으로 피검체의 내부와 내 표면에 존재하는 결함을 표시하도록 하여, 검사한 피검체의 상황을 평면, 측면 및 단면의 3차원으로 나타내어 결함의 형상과 크기를 측정 할 수 있도록 한 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템을 제공하는 것에 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger, a pressure vessel, a reactor, a separation tower, a storage tank, piping, oil refineries, power plants, water and sewage pipes, and petrochemical plants. In detecting the hydrogen organic crack, corrosion, and harmful defects in the material, the ultrasonic transducer is used to determine the shape and surface distance of the subject by using the displacement angle of the encoder and the displacement of the isosceles triangle axis. Using the algorithm to detect and spread it back to the plane, the actual size of the subject is reproduced on the screen as it is, and the ultrasonic signals of each transducer position are present on the inside and the inside of the subject as color images on the plane. The defects can be displayed, and the shape and size of the defects can be measured by representing the inspected object in three dimensions of plane, side, and cross section. The present invention provides a hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic waves.
본 발명의 다른 목적은 초음파측정데이터 및 측정위치데이터 등을 이용한 신호통합처리에 의한 결과에서 도출된 피검체의 정량화된 결함치수를 이용하여, 검사체가 가지는 물성치를 이용한 재료역학적인 강도계산에 따른 현 상태에서의 사용적정성을 평가하며, 재료의 파괴인성치와 파괴 파라메타를 이용한 파괴역학적인 평가로 현재의 결함이 작용응력에 파괴역학적으로 안전한지를 평가하여 검사대상물의 계속사용여부와 안정성여부를 판단 및 확인 할 수 있도록 한 피검체의 안전성 평가방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to use a quantitative defect dimension of a subject derived from a signal integration process using ultrasonic measurement data, measurement position data, etc. Evaluate the adequacy of use in the state, and determine whether the current defect is destructively mechanically safe to the working stress by evaluating the fracture toughness of the material and the failure parameters. It is to provide a method for evaluating safety of a subject to be identified.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파이프, 곡관, 구면 및 평면 등의 피검체의 내부 균열이나 부식정도를 외부에서 초음파를 이용하여 측정하는 초음파 스캐너와, 상기 초음파 스캐너를 통해 측정한 균열 및 부식 데이터와, 상기 초음파 스캐너가 측정한 장소의 위치데이터를 입력받아 디지털 신호로 변환 처리하여 출력하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단으로부터 출력되는 신호를 입력받아 소정의 프로그램에 의하여 피검체의 부식 및 균열정도와 그 안전성 등에 대한 평가를 수행하여 디스플레이하고, 동시에 이러한 결과치를 저장할 수 있는 출력수단을 포함하는 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정시스템과 그 안전성 평가방법에 있어서, 측정 가능한 파이프, 곡관, 구면, 평판 등의 피검체 검사면을 작게 분할하여 검사 한 후 이를 모아 한 평면상에 소프트웨어로 합성하여 표시하는 제 1 과정; 상기 제 1 과정을 통해 형성된 평면상에 검출되는 아날로그 초음파신호를 디지털로 변환하여 실시간으로 저장 및 출력하여 피검체의 두께에 대응하여 칼라 화상으로 표시함으로써 색상을 통해 피검체의 두께 범위와 분포, 결함의 크기를 인식할 수 있도록 한 제 2 과정; 및 상기 제 2 과정을 통해 측정된 피검체의 두께 범위와 분포, 결함의 크기 등의 실측 정보를 이용하여 피검체(M)의 안전성유무를 평가하기 위하여, 재료역학적평가와 파괴역학적평가를 수행하는 제 3 과정; 을 포함하여 된 특징을 가진다.The present invention for achieving the above object is an ultrasonic scanner for measuring the degree of internal cracks or corrosion of the subject, such as pipes, pipes, spherical and flat surfaces using ultrasonic waves from the outside, and the cracks and Signal processing means for receiving the corrosion data, the position data of the place measured by the ultrasonic scanner to convert the digital signal and output the signal, and the signal output from the signal processing means to receive the corrosion of the subject by a predetermined program In the hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic wave and an output means capable of performing the evaluation and display of the degree of cracking and its safety, and at the same time storing the results, and the safety evaluation method, measurable pipe, pipe Divided the test object such as, sphere, flat plate into small pieces On one plane together this first step of the synthesis shown in software; The analog ultrasonic signal detected on the plane formed through the first process is converted to digital, stored and output in real time, and displayed as a color image corresponding to the thickness of the subject. A second process to recognize the size of the second process; And to evaluate the safety of the subject (M) using the measurement information, such as the thickness range and distribution of the subject, the size of the defect measured through the second process, to perform a material mechanical evaluation and fracture mechanical evaluation Third process; Has the features, including.
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이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic waves according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수소유기균열 및 부식 측정 시스템은 이등변 삼각형의 구성으로, 파이프형의 실린더, 엘보(Elbow)와 같은 곡관, 압력용기의 헤드와 같은 구면이나 평판 등의 피검체(M)의 내부 균열이나 부식정도를 외부에서 초음파를 이용하여 측정하는 초음파 스캐너(100)와, 상기 초음파 스캐너(100)를 통해 측정한 균열 및 부식 데이터와, 상기 초음파 스캐너(100)가 측정한 장소의 위치데이터를 입력받아 디지털 신호로 변환 처리하여 출력하는 신호처리수단(200)과, 상기 신호처리수단(200)으로부터 출력되는 신호를 입력받아 소정의 프로그램에 의하여 피검체(M)의 부식 및 균열정도와 그 안전성 등에 대한 평가를 수행하여 디스플레이하고, 동시에 이러한 결과치를 저장할 수 있는 출력수단(300)을 포함한다.As shown, the hydrogen organic crack and corrosion measurement system according to the present invention is an isosceles triangle configuration, pipe-shaped cylinders, elbows such as elbows, spherical bodies such as spherical surfaces or flat plates such as heads of pressure vessels ( Ultrasound scanner 100 for measuring the internal crack or corrosion degree of M) from the outside using ultrasonic waves, crack and corrosion data measured by the ultrasound scanner 100, and the place measured by the ultrasound scanner 100 The signal processing means 200 for receiving the position data of the input signal, converting the digital signal into the digital signal, and receiving the signal output from the signal processing means 200; And an output means 300 for performing evaluation of the degree and its safety and displaying the same, and at the same time storing these results.
상기 출력수단(300)은 퍼스널 컴퓨터(이하 'PC' 라 함), 또는 노트북이나 PDA(Personal Digital Assistant)가 바람직하다. The output means 300 is preferably a personal computer (hereinafter referred to as a 'PC'), a notebook computer, or a PDA (Personal Digital Assistant).
상기 초음파 스캐너(100)의 구성을 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.The configuration of the ultrasound scanner 100 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.
상기 초음파 스캐너(100)는, 크게 본체(101)와, 상기 본체(101)의 상부에 연결되는 제1축(108)과, 상기 제1축(108)의 타단에 연결되는 제2축(113)과, 상기 제2축(113)의 타단에 연결되는 연결부(115)와, 상기 연결부(115)의 타단에 연결되는 이동부(118)와, 상기 이동부(118)의 타단에 연결되고 내부에 초음파를 발생하는 탐촉자(140)가 설치된 초음파발생부(120)와, 상기 본체(101)의 측면에 고정 설치되고 영구자석이 내장된 자석홀더(130)와, 상기 본체(101), 제1케이스(105) 및 제2케이스(109) 내부의 힌지축에 각각 설치되어 상기 제1축(108) 및 제2축(113)의 위치를 감지하는 제1, 제2 및 제3엔코더(104)(107)(111)를 포함하여 구성된다.The ultrasound scanner 100 includes a main body 101, a first shaft 108 connected to an upper portion of the main body 101, and a second shaft 113 connected to the other end of the first shaft 108. ), A connecting part 115 connected to the other end of the second shaft 113, a moving part 118 connected to the other end of the connecting part 115, and connected to the other end of the moving part 118 and inside Ultrasonic generator 120 is provided with a transducer 140 for generating an ultrasonic wave, a magnet holder 130 fixed to the side of the main body 101, the permanent magnet is built-in, the main body 101, the first First, second and third encoders 104 installed on the hinge shafts inside the case 105 and the second case 109 to sense the positions of the first shaft 108 and the second shaft 113, respectively. 107, 111 is configured.
보다 구체적으로는, 상기 본체(101)는 사각형상으로 내부의 힌지축(102)이 제1케이스(105)와 베어링(103)을 통해 연결되어, 상기 힌지축(102)을 중심으로 상기 제1케이스(105)는 좌우 회전이 가능하게 되며, 상기 힌지축(102) 둘레에는 제1엔코더(104)가 설치되어 상기 힌지축(102)의 회전각도, 즉 이와 연결된 제1축(108)의 좌우 회전각도를 검출하게 된다.More specifically, the main body 101 has a rectangular shape, the hinge shaft 102 of the inside is connected through the first case 105 and the bearing 103, the first around the hinge shaft 102 The case 105 may rotate left and right, and a first encoder 104 is installed around the hinge shaft 102 to rotate the hinge shaft 102, that is, the left and right sides of the first shaft 108 connected thereto. The rotation angle is detected.
상기 제1케이스(105)의 외부 양측에는 제1축(108)의 일측에 형성된 ㄷ자 형상의 연결구(133)를 통해 힌지축(106)이 결합 구성되며, 상기 제1케이스(105)의 내부 힌지축(106)의 둘레에는 제2엔코더(107)가 설치되어 상기 제1축(108)의 상하 이동각도를 검출하게 된다.The hinge shaft 106 is coupled to the outer both sides of the first case 105 by a c-shaped connector 133 formed at one side of the first shaft 108, and the inner hinge of the first case 105. A second encoder 107 is installed around the shaft 106 to detect the vertical movement angle of the first shaft 108.
또한, 상기 제1축(108)의 타단에는 4각형상의 제2케이스(109)가 형성되며, 상기 제2케이스(109)의 외부 양측에는 제2축(113)의 일측에 형성된 ㄷ자 형상의 연결구(112)를 통해 힌지축(110)이 결합 구성되며, 상기 제2케이스(109)의 내부 힌지축(110)의 둘레에는 제3엔코더(111)가 설치되어 상기 제2축(113)의 상하 이동각도를 검출하게 된다.In addition, a quadrangular second case 109 is formed at the other end of the first shaft 108, and a c-shaped connector formed at one side of the second shaft 113 on both outer sides of the second case 109. Hinge shaft 110 is coupled through the 112, and the third encoder 111 is installed around the inner hinge shaft 110 of the second case 109, the upper and lower sides of the second shaft 113 The moving angle is detected.
상기 제2축(113)의 타단에는 삽입홈(114)이 형성되고, 상기 삽입홈(114)에는 연결부(115)의 삽입구(116)가 삽입 고정되며, 상기 연결부(115) 내부의 베어링(117) 구조에 의하여 상기 연결부(115)는 상기 제2축(113)을 중심으로 좌우 회전 가능하게 된다.An insertion groove 114 is formed at the other end of the second shaft 113, and an insertion hole 116 of the connection portion 115 is inserted and fixed in the insertion groove 114, and a bearing 117 inside the connection portion 115. The connecting portion 115 is rotatable left and right about the second shaft 113 by the structure.
상기 연결부(115)의 타단은 이동부(118)의 일단과 힌지(119) 결합되고, 상기 이동부(118)의 타단은 초음파발생부(120)와 베어링(121)을 통해 연결되며, 상기 이동부(118)는 상기 연결부(115)와는 상하로 이동 가능하게 된다.The other end of the connecting portion 115 is coupled to one end of the moving part 118 and the hinge 119, the other end of the moving part 118 is connected through the ultrasonic generator 120 and the bearing 121, the movement The part 118 is movable up and down with the connection part 115.
상기 초음파발생부(120)는 일단이 상기 이동부(118)와 베어링(121) 구조를 통해 연결되어, 상기 이동부(118)를 중심으로 회전 이동 가능하게 연결되며, 외부에는 보호 커버(122)가 형성되고 내부에는 초음파를 발생시키는 탐촉자(140)가 설치된다. 또한, 상기 초음파발생부(120)의 보호커버(122) 양 측면에는 중공(123)을 형성하여 탐촉자(140)와 신호처리용 케이블이 연결될 수 있도록 한다.One end of the ultrasonic wave generator 120 is connected to the moving part 118 and the bearing 121 structure so as to be rotatable about the moving part 118, and a protective cover 122 outside. Is formed and the transducer 140 for generating an ultrasonic wave is installed therein. In addition, by forming a hollow 123 on both sides of the protective cover 122 of the ultrasonic generator 120, the probe 140 and the signal processing cable can be connected.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 초음파발생부(120)의 선단부(124)의 중앙에는 탐촉자(140)로부터 출력되는 초음파가 발사되는 홀(125)과, 상기 홀(125)을 중심으로 십자형의 홈부(126)를 형성하여 피검체(M)인 구면, 원통 및 평판에서의 접촉력을 높이고 틈새에 초음파 전달매개체인 접촉매질(물, 오일, 글리세린 등)이 잘 흘러 들어가게 구성한다.In addition, as shown in Figure 4 in the center of the front end portion 124 of the ultrasonic generator 120, the ultrasonic wave output from the probe 140 is emitted and the cross-shaped around the hole 125 The groove 126 is formed to increase the contact force in the spherical surface, the cylinder and the flat plate (M), and the contact medium (water, oil, glycerin, etc.), which is the ultrasonic transfer medium, flows well into the gap.
상기 본체(101)의 측면에 고정 설치되는 자석홀더(130)의 내부에는 영구자석이 설치되고, 상기 자석홀더(130)의 외측에는 노브(131)가 설치된다. 상기 노브(131)는 영구자석의 자력을 기구적으로 차단 또는 해제하는 역할을 하며, 그 상세한 기구부의 구조는 공지된 기술로 여기서 상세하게 언급하지는 않는다.A permanent magnet is installed inside the magnet holder 130 fixed to the side of the main body 101, and a knob 131 is installed on the outside of the magnet holder 130. The knob 131 serves to mechanically block or release the magnetic force of the permanent magnet, and the structure of the detailed mechanical part is well known in the art and will not be described in detail herein.
따라서, 상기 노브(131)의 조작에 따라 자석홀더(130)의 저면은 피검체(M)의 표면에 접촉되거나 떨어지게 되는 것이다.Accordingly, the bottom surface of the magnet holder 130 is in contact with or dropped from the surface of the subject M according to the manipulation of the knob 131.
또한, 상기 자석홀더(130)의 상부에는 중앙에 U자형 안착부(134)가 형성된 ㄴ자 형상의 영점조절구(132)가 고정 설치되어, 상기 초음파 스캐너(100)의 측정 작업시 초기 상태인 영점조절(초기화)을 위해 초음파발생부(120)의 후단부가 삽입되는 구조를 형성한다.In addition, the upper portion of the magnet holder 130 has a U-shaped mounting portion 134 is formed in the center of the U-shaped mounting portion 134 is fixed, the zero point which is the initial state during the measurement operation of the ultrasound scanner 100 For adjustment (initialization) to form a structure in which the rear end of the ultrasonic generator 120 is inserted.
미설명부호 C는 케이블이다.Reference numeral C is a cable.
이와 같이 구성되는 초음파 스캐너(100)는, 무게 경감과 녹의 발생, 뒤틀림의 방지를 위해 알루미늄 재질로 구성되며, 상기 제1축(108) 및 제2축(113)은 각각 H-빔 구조 및 원통형 파이프 형태로 구성하여 충분한 강도를 가지며 변형을 방지하도록 구성한다.The ultrasonic scanner 100 configured as described above is made of aluminum to reduce weight, prevent rust, and to prevent warping. The first and second shafts 108 and 113 have an H-beam structure and a cylindrical shape, respectively. It is configured in the form of pipe to have sufficient strength and to prevent deformation.
상기 본체(101), 상기 본체(101)와 제1축(108), 상기 제1축(108)과 제2축(113) 사이에 형성된 제1, 제2 및 제3엔코더(104)(107)(111)는 상기 제1축(108) 및 제2축(113)의 이동 변위를 측정하는 것으로, 상기 변위 인식 수는 2048개로 1개의 회전각은 0.175°의 각도 정밀도를 가진다.First, second and third encoders 104 and 107 formed between the main body 101, the main body 101 and the first axis 108, and the first axis 108 and the second axis 113. (111) measures the displacement displacement of the first axis 108 and the second axis 113, the number of displacement recognition is 2048, one rotation angle has an angle accuracy of 0.175 °.
상기 초음파발생부(120)의 재질은 내마모성이 높고 부식에 강한 스테인레스강으로 구성하고, 상기 초음파발생부(120)의 외면은 사용자가 손가락으로 집을 때 미끄러지지 않도록 깔주기 가공을 해서 구성한다.The material of the ultrasonic generator 120 is made of stainless steel having high abrasion resistance and corrosion resistance, and the outer surface of the ultrasonic generator 120 is formed by infusing the user so that it does not slip when the user picks it up with a finger.
또한, 상기 초음파 스캐너(100)는 제1축(108) 및 제2축(113)을 최대로 펼치면 본체(101)로부터 반경 100mm - 300mm까지의 측정범위를 가지며, 측정 가능한 피검체(M)는 직경 150mm이상의 파이프(pipe), 곡관, 반경150mm 이상의 구면, 평판 등이나, 더 작은 직경을 가지는 피검체(M)의 경우에는 검사면을 작게 분할하여 검사 한 후 이를 모아 한 평면에 소프트웨어로 합성하여 표시 할 수 있다.In addition, the ultrasound scanner 100 has a measuring range from 100 mm to 300 mm in radius from the main body 101 when the first axis 108 and the second axis 113 are fully extended. In the case of pipes, curved pipes, pipes of 150 mm or more, spherical surfaces of 150 mm or more, flat plates, etc., or smaller specimens (M), the test surface is divided into small pieces, and the test pieces are collected and synthesized in one plane by software. Can be displayed.
도 5는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템의 제어 회로 블록도이다.5 is a control circuit block diagram of a hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic waves according to the present invention.
도시된 바와 같이, 표시기호 100은 초음파스캐너의 회로 블록을 나타내는 것으로, 균열 또는 부식측정을 위하여 일정한 주파수로 초음파를 피검체(M)로 발사하는 탐촉자(140)와, 상기 초음파스캐너(100)의 측정 위치, 즉 피검체(M)의 측정 위치를 제1엔코더(104), 제2엔코더(107) 및 제3엔코더(111)로부터 위치 변위로 검출하는 엔코더(150)로 구성된다.As shown, the reference numeral 100 denotes a circuit block of the ultrasonic scanner, the probe 140 for emitting ultrasonic waves to a subject M at a constant frequency for crack or corrosion measurement, and the ultrasonic scanner 100 of the ultrasonic scanner 100. It consists of the encoder 150 which detects a measurement position, ie, the measurement position of the subject M from the 1st encoder 104, the 2nd encoder 107, and the 3rd encoder 111 by position displacement.
표시기호 200은 신호처리수단으로서, 상기 탐촉자(210)로 초음파 펄스신호를 인가하여 탐촉자(210)가 초음파를 발생시키도록 제어하는 초음파발생부(210)와, 상기 탐촉자(140)로부터 발사된 초음파가 상기 피검체(M)로부터 다시 반사 되어 입력되는 초음파 검출신호(부식 또는 균열 데이터)를 입력받는 초음파입력부(220)와, 상기 초음파입력부(220)로부터 입력되는 아날로그형 초음파 검출신호를 디지털신호로 변환시키는 A/D변환부(230)와, 상기 A/D변환부(230)로부터 입력되는 측정 데이터를 신호 처리하여 출력수단(300)으로 전송하고, 동시에 초음파발생부(210)로 초음파 발생펄스를 출력하도록 제어하는 초음파신호처리부(240)와, 상기 엔코더(150)로부터 입력되는 각각의 제1, 제2 및 제3엔코더(104)(107)(111)의 아날로그형 출력신호를 디지털로 변환하는 A/D변환부(250)와, 상기 A/D변환부(250)로부터 입력되는 변위데이터를 신호처리하여 출력수단(300)으로 출력하는 엔코더신호처리부(260)로 구성된다.Symbol 200 is a signal processing means, by applying an ultrasonic pulse signal to the transducer 210, the ultrasonic generator 210 for controlling the transducer 210 to generate ultrasonic waves, and the ultrasonic wave emitted from the transducer 140 The ultrasonic input unit 220 which receives the ultrasonic detection signal (corrosion or crack data) reflected back from the subject M and the analog type ultrasonic detection signal input from the ultrasonic input unit 220 as digital signals. A / D converter 230 for converting and the measurement data input from the A / D converter 230 is signal processed and transmitted to the output means 300, and at the same time ultrasonic generation pulse to the ultrasonic generator 210 Ultrasonic signal processing unit 240 for controlling the output and the analog output signal of each of the first, second and third encoders 104, 107, 111 input from the encoder 150 to digital conversion A / D conversion unit 250 , By treating the A / D signal the displacement data received from the converter 250 is composed of an encoder signal processing unit 260 for outputting to the output means 300.
표시기호 300은 출력수단으로, 상기 신호처리수단(200)의 초음파신호처리부(240) 및 엔코더신호처리부(260)로부터 입력되는 초음파 데이터 및 위치 데이터를 이용하여, 현재 피검체(M)의 부식 및 균열정도를 산출하고, 동시에 피검체(M)의 안전성 유무를 산출 및 판정하되, 이 결과치들을 실시간으로 출력하고, 저장하는 본체부(310)와, 상기 본체부(310)의 출력에 의하여 현재 피검체(M)의 부식 및 균열정도를 소정의 형태로 디스플레이하고, 그에 따른 피검체의 안전성 유무를 소정의 형태로 디스플레이하는 표시부(320)와, 상기 본체부(310)로 소정의 키 값을 입력하여 주는 키보드(330)로 구성된다.The reference symbol 300 is an output means, and using the ultrasonic data and the position data input from the ultrasonic signal processor 240 and the encoder signal processor 260 of the signal processor 200, the corrosion of the current subject M and Calculate the degree of cracking, and at the same time calculate and determine the safety of the subject (M), the main body 310 for outputting and storing these results in real time, and the current body by the output of the main body 310 The display unit 320 displays the corrosion and cracking degree of the specimen M in a predetermined form, and inputs a predetermined key value into the main body unit 310 and the display unit 320 for displaying the safety state of the subject in a predetermined form. The keyboard 330 is provided.
이와 같이 구성되는 본 발명 시스템은 산업 현장의 압력용기(pressure vessel), 각종드럼(drum), 열교환기동체(heat exchanger shell), 분리형 타워(separation tower), 저장용탱크(storage tank), 반응용기류(reactors), 각종배관류(process pipe lines)등의 표면에 자석척(magnetic chuck)을 이용하여 상기 초음파 스캐너(100)를 간단히 고정시키고 검사 대상 부위를 검사자가 수동으로 이동시켜 피검체(M)로부터 초음파 신호와, 이등변삼각형 형상의 초음파 스캐너(100)에 장착된 X,Y,Z축 엔코더(150)의 변위가 상기 신호처리수단(200)을 거쳐 전기적 신호로 변환되어 출력수단(300)으로 입력된다.The present invention constituted as described above includes pressure vessels, drums, heat exchanger shells, separation towers, storage tanks, and reaction vessels in industrial sites. (M) by simply fixing the ultrasound scanner 100 by using a magnetic chuck on the surface of reactors, process pipe lines, and the like. From the ultrasonic signal and the displacement of the X, Y, Z axis encoder 150 mounted on the isosceles triangle shaped ultrasound scanner 100 is converted into an electrical signal via the signal processing means 200 to the output means 300 Is entered.
이때 상기 신호들은 출력수단(300)의 모니터(320) 상에 도 6과 같이 화상 결과가 표시되며, 이때 표시 방식은 탐상평면도(802), 탐상단면도(806), 탐상측면도(805) 3가지로 표현된다.At this time, the signals are displayed on the monitor 320 of the output means 300 as shown in Fig. 6, wherein the display method is three types of flaw detection plan 802, flaw cross section 806, flaw detection side view 805 Is expressed.
상기 검사가 완료되면 화면상에서 X축(길이방향)과 Y축(축방향)의 커서(809)(810)를 자유자재로 이동 시키면서 전체검사부위의 단면과 측면의 결함 분포와 연결성을 실측 크기로 확인 가능하도록 눈금자(803)가 구성되어 있다.When the inspection is completed, the defect distribution and connectivity of the cross section and side surfaces of the entire inspection area are moved to the actual size while moving the cursors 809 and 810 on the X axis (length direction) and Y axis (axial direction) on the screen freely. The ruler 803 is comprised so that confirmation is possible.
각각의 단면에서 손상이 가장 심한 곳을 선정하여 결함의 축방향 단면에서의 길이(811)와 결함이 차지하는 단면 두께(812) 및 측면부(축의 직각방향)에서의 결함 길이(813)와 결함이 차지하는 단면 두께(814)를 구해 이를 이용하여 결함 크기를 국제적인 협회(미국재료협회, 일본비용접협회 등)나 국가규격(미국표준(ANSI), 영국표준(BS))등에서 규정하는 결함의 정형화 기준에 맞도록 한 후 규격에 따라 결함을 평가하게 되는 것이다.In each cross section, the most severe damage is selected so that the length 811 in the axial cross section of the defect and the cross section thickness 812 occupied by the defect and the defect length 813 in the side portion (orthogonal to the shaft) and the defect occupy Obtain the thickness of the cross section (814) and use it to determine the defect size according to the standard of defects prescribed by international associations (American Materials Association, Japan Cost Contact Association, etc.) or national standards (ANSI, British Standards, etc.). After conforming, the defects will be evaluated according to the specification.
본 발명에 따른 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정시스템과 그 안전성 평가방법은, 측정 가능한 파이프, 곡관, 구면, 평판 등의 피검체 검사면을 작게 분할하여 검사 한 후 이를 모아 한 평면상에 소프트웨어로 합성하여 표시하는 제 1 과정과, 상기 제 1 과정을 통해 형성된 평면상에 검출되는 아날로그 초음파신호를 디지털로 변환하여 실시간으로 저장 및 출력하여 피검체의 두께에 대응하여 칼라 화상으로 표시함으로써 색상을 통해 피검체의 두께 범위와 분포, 결함의 크기를 인식할 수 있도록 한 제 2 과정과 , 상기 제 2 과정을 통해 측정된 피검체의 두께 범위와 분포, 결함의 크기 등의 실측 정보를 이용하여 피검체(M)의 안전성유무를 평가하기 위하여, 재료역학적평가와 파괴역학적평가를 수행하는 제 3 과정을 포함하여 구성된다.Hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic wave and the safety evaluation method according to the present invention, after dividing the inspection surface of the subject such as measurable pipe, curved tube, spherical surface, flat plate into small pieces and inspecting the software on one plane A first process of synthesizing and displaying a color, and converting an analog ultrasonic signal detected on a plane formed by the first process into digital, storing and outputting in real time, and displaying the color as a color image corresponding to the thickness of the subject. Through the second process to recognize the thickness range and distribution of the subject, and the size of the defect through the measurement, the measured information such as the thickness range and distribution of the subject and the size of the defect measured by the second process In order to evaluate the safety of the specimen (M), it comprises a third process of performing a material mechanical evaluation and a fracture mechanical evaluation.
보다 구체적으로, 본 발명 시스템은 측정 가능한 파이프, 곡관, 구면, 평판 등 검사면을 작게 분할하여 검사 한 후 이를 모아 한 평면에 소프트웨어로 합성하여 표시 할 수 있게 되는 데, 초음파 스캐너(100)가 피검체(M)의 곡율과 구배를 자동계산 인식하도록 하기 위해, 파이프와 같은 실린더형 피검체(M)의 형상인식은 피검체의 검사대상면 6점을 읽어 계산토록 하며, 엘보(elbow)같은 곡관은 9점을, 타워나 열교환기, 압력용기의 헤드(head)같은 구면(spherical)은 4점, 평판은 3점을 읽어 피검체의 형상과 곡율 구배 등을 프로그램으로 자동 계산하여 평면상으로 펼쳐 나타내준다. More specifically, the system of the present invention enables to divide the inspection surface such as measurable pipe, curved pipe, spherical surface, flat plate into small pieces, inspect them, and then combine them and display them by software in one plane. In order to automatically recognize the curvature and gradient of the specimen (M), the shape recognition of the cylindrical specimen (M) such as a pipe is to be calculated by reading the six points of the inspection target surface of the specimen, and the elbow (curve) such as elbow Nine points, four spherical surfaces such as the head of a tower, heat exchanger, or pressure vessel, and three points of flat plates are read, and the shape and curvature gradient of the subject are automatically calculated by a program and displayed on a flat surface. give.
상기 측정 점을 이용한 피검체(M)의 형상 인식과 계산은 소정의 프로그램에 각점을 입력하여 구하게 되는데, 상세한 것은 후술하는 알고리즘을 이용하여 프로그램으로 계산되어 최종 결과 도출 시에는 이를 평면상으로 나타내어 주게 된다.Shape recognition and calculation of the subject M using the measurement points are obtained by inputting each point into a predetermined program. Details are calculated by a program using an algorithm described below, and when the final result is derived, it is shown on a plane. do.
(1)검사 대상이 구인 경우에 평면으로의 좌표변환(1) Coordinate transformation into a plane when the inspection target is a sphere
세 점 P1(x1,y1) P2(x2,y2) P3(x3,y3) 일 때, When three points P1 (x1, y1) P2 (x2, y2) P3 (x3, y3)
x2+y2+Ax+By+C=0에서, at x2 + y2 + Ax + By + C = 0,
중심 : 반지름: center : radius:
(2)검사 대상이 원통인 경우에 평면으로의 좌표변환(원통의 표면을 X-Y평면 좌표로의 변환)(2) Coordinate transformation to plane (conversion of cylinder surface to X-Y plane coordinate) when the inspection target is a cylinder
(가정) 도 7a에 도시된 바와 같이 P1, P2, P3와 P4, P5, P6은 동일 평면상에 있다.(Assuming) As shown in Fig. 7A, P1, P2, P3 and P4, P5, P6 are on the same plane.
(A)변환순서의 개괄 (A) Overview of Conversion Order
① P1, P2, P3, P4, P5, P6까지 순서대로 점좌표를 찍어서 입력한다.① Input point coordinates in order from P1, P2, P3, P4, P5, P6.
② P1, P2, P3를 이용하여 중심 C1을 구한다.② Find the center C1 using P1, P2, and P3.
③ P4, P5, P6을 이용하여 중심 C2를 구한다.③ Find the center C2 using P4, P5, and P6.
④ C1, C2를 이용하여 직선의 방정식을 구하고, 중심 C1과 P3을 기저로 하는 원통 좌표계로 변환하는 변환식을 구한다.④ Find the equation of the straight line using C1, C2, and find the conversion equation that converts to the cylindrical coordinate system based on the centers C1 and P3.
⑤ 변환식을 기초로 임의의 측정 좌표를 원통좌표계로 변환한다.⑤ Convert arbitrary measurement coordinates to cylindrical coordinate system based on the conversion formula.
⑥ 변환된 원통좌표계를 기초로 하여 다시 X-Y평면 좌표계로 변환한다.⑥ Convert to the X-Y plane coordinate system based on the converted cylindrical coordinate system.
(B) 실제 변환에 필요한 식과 유도과정(B) Equation and derivation process necessary for the actual conversion
① 측정기에는 3개의 엔코더가 있고, 이에 따른 측정기의 직각좌표계로 변환하는 방법은 다음과 같다.(도 7b 참조) ① There are three encoders in the measuring instrument, and the method of converting them to the rectangular coordinate system of the measuring instrument is as follows (see Fig. 7b).
② 상기 (A)-②와 (A)-③을 이용하여 C1과 C2를 구하려면② To obtain C1 and C2 using (A) -② and (A) -③
㉮ 먼저 P1, P2, P3를 지나는 평면의 방정식을 구한다. 여기서는 원이 된다. 세 점 P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3)를 지나고 중심이 C1(x0, y0, z0)인 원의 방정식을 구한다.㉮ First, find the equation of the plane passing through P1, P2, and P3. Here it is a circle. Pass three points P1 (x 1 , y 1 , z 1 ), P2 (x 2 , y 2 , z 2 ), P3 (x 3 , y 3 , z 3 ) and the center is C1 (x 0 , y 0 , z Find the equation of a circle, 0 ).
위 세 식에 의해서 중심 C1을 구할 수 있다.The center C1 can be obtained by the above three equations.
나머지 P4(x4, y4, z4), P5(x5, y5, z5), P6(x6, y6, z6)을 지나는 중심 C2(x7, y7, z7)도 구할 수 있다.Center C2 (x 7 , y 7 , z 7 ) through remaining P4 (x 4 , y 4 , z 4 ), P5 (x 5 , y 5 , z 5 ), P6 (x 6 , y 6 , z 6 ) Also available.
이러한 과정을 통해서 중심이 C1, C2인 원의 방정식을 구한다.Through this process, the equation of a circle centered on C1 and C2 is obtained.
㉯ P1, P2, P3으로 이루어지는 평면의 좌표계로 변환한다.Convert to the coordinate system of the plane which consists of P1, P2, P3.
다시 말해 ( x , y, z ) --> ( x, y, 0 )으로 변환한다. 이 말은 x, y평면으로의 투사(Projection)를 말한다. 그러므로 x* = x, y* = y, z* = 0가 되는 것을 의미하므로 이를 나타내는 변환 행렬은 아래와 같다.In other words, convert to (x, y, z)-> (x, y, 0). This means projection to the x and y planes. Therefore, it means that x * = x, y * = y, z * = 0, so the transformation matrix representing this is as follows.
위의 행렬변환에 의해서 xy평면 위에 변환된 평면을 구한다.Find the transformed plane on the xy plane by the matrix transformation above.
㉰ 위의 방법으로 구한 C1과 C2를 다시 원래의 좌표계로 변환시켜 최종의 C1과 C2를 얻는다. 즉, 원통좌표계(rθz좌표계)를 직각좌표계(xy평면좌표계)로 나타내면 x=z, y=rθa가 된다. 그러므로 xy평면 위에 투사된 평면을 구할 수 있다. C Convert C1 and C2 obtained by the above method back to the original coordinate system to obtain final C1 and C2. That is, when the cylindrical coordinate system (rθz coordinate system) is represented by a rectangular coordinate system (xy plane coordinate system), x = z and y = rθa. Therefore, we can find the plane projected on the xy plane.
(3)검사 대상이 곡관인 경우에 평면으로의 좌표변환(3) Coordinate transformation into plane when the inspection object is a curved pipe
(곡관의 표면을 X-Y평면 좌표로의 변환)(Convert the surface of the curve to X-Y plane coordinates)
(가정) 도 8a에서와 같이, P1, P2, P3과 P4, P5, P6과 P7, P8, P9는 동일 평면상에 있다.(Assuming) As in FIG. 8A, P1, P2, P3 and P4, P5, P6 and P7, P8 and P9 are on the same plane.
(A)변환순서(A) Conversion order
① P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9까지 순서대로 점좌표를 찍어서 입력한다.① Input point coordinates to P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9 in order.
② P1, P2, P3으로 이루어지는 평면의 좌표계로 변환한다.② Convert into a coordinate system of a plane consisting of P1, P2, and P3.
다시 말해 ( x , y, z ) --> ( x, y, 0 )으로 변환한다.In other words, convert to (x, y, z)-> (x, y, 0).
상기 변환은 x, y평면으로의 변환을 말하는데 P1, P2, P3으로 이루어지는 평면 좌표계에서 평행이동과 회전이동을 통하여 C0를 중심으로 하는 xyz 직각 좌표계로 변환하는 행렬 변환식을 만든다. P1, P2, P3과 P4, P5, P6과 P7, P8, P9의 각각의 평면의 중심좌표를 구하여 z값을 찾아내는 것은 이들 평면이 하나의 평면 위에 존재하는지 알아보기 위함이다. 일련의 과정을 통해서 한 평면에 있다고 하게 되면 도 8b와 같은 기하학적 계산에 의해서 평면으로 좌표 변환된 것을 구할 수 있다.The transformation refers to the transformation into the x and y planes. In the plane coordinate system consisting of P1, P2, and P3, the transformation is performed to transform the matrix into an xyz rectangular coordinate system centering on C0 through parallel and rotational movements. Finding the z-value by finding the center coordinates of each plane of P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, and P9 is to find out if these planes exist on one plane. If it is said to be in one plane through a series of processes, it can be obtained that the coordinate conversion to the plane by the geometric calculation as shown in FIG.
먼저 해야 할 일은 측정기의 좌표계를 C0가 중심이 되는 xyz좌표계로 변환하기 위해서 측정기의 좌표계를 평행이동과 회전이동을 하여 좌표계를 일치시킨다.First of all, in order to convert the coordinate system of the measuring machine to the xyz coordinate system where C0 is the center, the coordinate system of the measuring machine is parallel and rotated to match the coordinate system.
다음 행렬은 P2(x2, y2, z2)를 x, y, z방향으로 J, K, L만큼 평행이동하여 중심 C0에 일치시킨 행렬변환이다.The next matrix is a matrix transformation in which P2 (x 2 , y 2 , z 2 ) is moved in parallel in the x, y, z directions by J, K, and L to coincide with the center C0.
이렇게 변환된 좌표계를 C0가 중심인 xyz 직교 좌표계로 일치시키려면 아래의 행렬변환에 의해서 y축을 따라 α만큼 회전 이동시키면 된다. In order to match the transformed coordinate system to the xyz Cartesian coordinate system where C0 is the center, it is necessary to rotate and move α along the y axis by the following matrix transformation.
x* = xcosα+ zsinαx * = xcosα + zsinα
y* = yy * = y
z* = -xsinα+ zcosαz * = -xsinα + zcosα
이므로 행렬변환으로 나타내면Since it is matrix transformation
이다.to be.
그러므로 C0를 중심으로 하고 xyz직각 좌표계로 변환된 P2의 변환식은 아래와 같다.Therefore, the conversion formula of P2 centered on C0 and converted to the xyz rectangular coordinate system is as follows.
③ P1, P2, P3를 이용하여 중심 C1을 구하는데 원의 조건에 의해 C1의 x, y를 아래의 방법에 의해서 구한다.③ Find the center C1 using P1, P2, and P3, and find the x and y of C1 by the following method.
즉, 세 점 P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2 ), P3(x3, y3, z3)을 지나고 중심이 C1(x0, y0, z0)인 원의 방정식을 구한다.That is, it passes three points P1 (x 1 , y 1 , z 1 ), P2 (x 2 , y 2 , z 2 ), P3 (x 3 , y 3 , z 3 ) and the center is C1 (x 0 , y 0 , z 0 )
위 세 식을 연립하여 풀면 중심 C1을 구할 수 있다.By solving the above three equations, we can find the center C1.
동일한 방법으로 P4(x4, y4, z4), P5(x5, y5, z 5), P6(x6, y6, z6)을 지나는 중심 C2(x10, y10, z10)을 구하고, 동일한 방법으로 P7(x7, y 7, z7), P8(x8, y8, z8), P9(x9, y9, z9)을 지나는 중심 C3(x11, y11, z11 )을 구할 수 있다.In the same way, the center C2 (x 10 , y 10 , z passing through P4 (x 4 , y 4 , z 4 ), P5 (x 5 , y 5 , z 5 ), P6 (x 6 , y 6 , z 6 ) 10 ) and center C3 (x 11 ) through P7 (x 7 , y 7 , z 7 ), P8 (x 8 , y 8 , z 8 ), P9 (x 9 , y 9 , z 9 ) in the same way. , y 11 , z 11 ).
이러한 과정을 통해서 중심이 C1, C2, C3 인 원의 방정식을 구한다. 이렇게 구한 C1, C2, C3의 x, y좌표를 구할 수 있다.Through this process, the equation of circle with centers of C1, C2, C3 is obtained. The x and y coordinates of C1, C2, and C3 thus obtained can be obtained.
④ 상기 ②의 역으로 계산하여 중심 C의 z성분을 구하여 C0, C1, C2, C3가 한 평면 위에 있는지를 보여줘야 한다. 이를 증명하기 위해 z성분을 구한다. ④ Calculate the z component of the center C by reversing the above ② and show that C0, C1, C2, and C3 are on one plane. To prove this, the z component is found.
위의 ③에서 x, y성분을 알고 있으므로 위의 행렬변환식에서 z성분을 알 수 있다. Since x and y components are known in (3) above, the z component can be known from the matrix transformation equation.
여기서 z성분에 의해서 어떤 평면을 기준으로 휘어져 있는 것을 알게되고 한 평면에 있는 것을 보고 아래의 ⑤식을 적용할 수 있다.Here you can see that it is bent on a certain plane by the z component, and you can apply the following equation ⑤ to see that it is in one plane.
⑤ C1, C2, C3를 지나고 중심이 C0인 xyz직각좌표계로 변환하는 관계식을 구한다. 도 8b에서 임을⑤ Find the relation that transforms into the xyz rectangular coordinate system passing C1, C2, C3 and the center is C0. In FIG. 8B That
이용하여 x, y평면 위에 투영한 것을 표현하면 되어 x, y평면으로 나타낼 수 있다.To express what is projected on the x, y plane It can be represented by the x, y plane.
결과적으로, 이와 같은 본 발명 시스템은 초음파 발생부(140) 선단부(124)로부터 피검체 (M) 내부 및, 피검체(M) 뒷면의 상태를 초음파 반사 신호를 관찰함으로서 피검체(M)의 부식 상황이나 두께 감소, 내부의 결함 유무 등을 파악하게 된다.As a result, the system of the present invention observes the ultrasonic reflection signal in the state of the inside of the subject M and the back of the subject M from the front end portion 124 of the ultrasonic generator 140 to corrode the subject M. Understand the situation, thickness reduction, and the presence of internal defects.
본 발명에서는 초음파 아날로그 신호를 특정 범위로 지정하여 게이트에 들어오는 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 실시간으로 소프트웨어를 거쳐 컴퓨터의 하드에 저장하여 도 6과 같이 두께에 따라 칼라파레트에 매치(match)시켜 칼라 화상으로 모니터(320)에 나타내어 주므로 색상만 보더라도 두께 범위와 분포, 결함의 크기를 알 수 있도록 하였다.In the present invention, by designating the ultrasonic analog signal in a specific range, the analog signal coming into the gate is converted into digital and stored in real time through software through a software and matched to the color palette according to thickness as shown in FIG. Since it is shown on the monitor 320, so as to see the thickness range and distribution, the size of the defects only look at the color.
즉, 피검체(M)의 두께 변화, 내부의 결함 길이, 깊이, 평면상의 면적(크기), 배면의 형상을 실시간으로 칼라화상으로 표시하여 이를 이용하여 피검체(M)의 상태를 평가하는 시스템이다. 이때, 초음파 스캐너(100)의 위치표정은 3개의 엔코더 전기신호를 받아 거리로 환산하여 특정지점의 초음파 두께값과 X,Y,Z의 위치값을 함께 저장하여 이를 한 평면상에 나타내어 주는 것이다.That is, a system for evaluating the state of the subject M using the color change of the thickness of the subject M, the internal defect length, the depth, the area (size) on the plane, and the shape of the back surface in real time as a color image. to be. At this time, the positioning of the ultrasonic scanner 100 receives three encoder electrical signals, converts them into distances, stores the ultrasonic thickness values of the specific points together with the position values of X, Y, and Z and displays them on one plane.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 화상의 평면도(802)에 수평과 수직 방향의 커서(809)(810)를 두어 커서의 위치에 대한 최소 두께값, 최대 두께값, 위치(804) 및 측면도(805)와 단면도(806)가 커서 움직임에 따라 실시간으로 나타나도록 하여 검사 종료 후 결함의 평가 시 평가자가 커서의 이동에 따른 부식의 형상, 균열의 크기, 상호 연결성, 깊이 분포 등을 쉽게 파악 할 수 있도록 한다.In addition, as shown in Fig. 6, the horizontal and vertical cursors 809 and 810 are placed on the plan view 802 of the image, so that the minimum thickness value, the maximum thickness value, the position 804 and the side view of the cursor position. 805 and cross-section 806 appear in real time according to the movement of the cursor so that the evaluator can easily identify the shape of the corrosion, the size of the crack, the interconnection, and the depth distribution according to the movement of the cursor when the defect is evaluated after the inspection. To help.
이는 검사한 지역에서 최대 손상 지역을 찾는 것과 재료역학적 계산 및 파괴역학적 안전성 계산에 사용 할 결함 치수를 결정하기 위한 것이다.This is to find the maximum damage area in the examined area and to determine the defect dimensions to be used in the calculation of the material mechanics and the fracture safety.
그리고, 화상처리한 결과에서 결함의 두께별 점유율을 계산하여 면적(80')으로 나타나게 하여 향후 시간의 경과에 따른 동일 부위의 결함성장, 면적 변화를 이전 검사결과와 비교 할 수 있도록 하여 손상부위의 경시 변화 모니터링이 가능하다.In addition, by calculating the occupancy ratio of each defect thickness in the result of the image processing, it is shown as the area (80 ') so that the defect growth and the area change of the same part over time can be compared with the previous inspection result. Changes over time can be monitored.
화상처리 단면과 측면도에는 눈금자(803)를 붙혀 프린트하여 사용 할 때 별도의 자를 사용하지 않아도 결함의 깊이와 분포 표면 및 내면에서의 이격 거리, 길이 등을 알 수 있다.When printing and using the ruler 803 attached to the cross-section and side view of the image processing, it is possible to know the depth of the defect and the distance and distance from the surface and the inner surface of the defect without using a separate ruler.
또한, 본 발명은 상기와 같은 과정을 거쳐 화상처리해서 구한 결함의 실측 정보를 이용하여 피검체(M)의 안전성유무를 평가하기 위하여, 재료역학적평가와 파괴역학적평가를 수행한다.In addition, the present invention performs the material mechanical evaluation and the fracture mechanical evaluation in order to evaluate the safety of the subject (M) using the actual measurement information of the defect obtained by the image processing through the above process.
이때 안전성 평가를 위해 기본적으로 입력되는 결함의 정보와 계산을 위해 사용되는 설계사양 입력은, 설비의 설계 사양과 피검체 두께, 온도, 검사장비의 조정 값, 제품명, 기기번호, 재질 등이 된다. 이렇게 입력된 값을 바탕으로 소프트웨어가 자동 계산하여 최종 결과를 표시하게 된다.At this time, the information of defects input for the safety evaluation and the design specification used for the calculation are basically the design specifications of the facility, the thickness of the test object, the temperature, the adjustment value of the inspection equipment, the product name, the device number, and the material. Based on these inputs, the software automatically calculates and displays the final result.
먼저, 재료역학적인 평가의 이론적 배경은 현재 설비가 가동 중에 작용하는 작용력과 설비 재료가 견디는 내력을 계산하여 작용력이 내력보다 작으면 합격으로 한다.First of all, the theoretical background of the material dynamic evaluation is to calculate the force acting during the current operation of the plant and the strength of the plant material.
여기서 기준이 되는 보수나 교체 한계는 다음 식으로 구한다.The standard repair or replacement limit is obtained from the following equation.
축 방향과 원주 방향을 각각 계산하여 비교한다.Calculate and compare the axial and circumferential directions respectively.
(1) 내구력의 계산(1) Calculation of durability
0.9σy(1- a/A), 여기서, σy는 재료의 항복응력(재료 고유 물성치로 재료강도 표에서 인용)이고, a는 두께 방향 결함 길이(두께 방향 연속 결함 길이)와 길이 방향 결함길이의 곱)이며, A는 HIC평가 면적(두께 X 길이 방향 결함 길이)이다.0.9σy (1-a / A), where σy is the yield stress of the material (the material intrinsic properties, quoted in the material strength table), and a is the thickness of the defect length in the longitudinal direction (thickness continuous defect length) Product, and A is the HIC evaluation area (thickness X longitudinal defect length).
상기 식에서 항복 응력에 0.9를 곱한 것은 구조적 불연속에 있어서 응력 집중 등을 고려한 경우에 작용응력 σ(sigma)를 그때마다 정도 높게 산출하지 않는다면 건전부의 허용응력에 0.9σy를 사용하면 위험 측에서 안전하게 평가하는 것이 되므로 0.9σy를 사용한다.In the above formula, the yield stress multiplied by 0.9 is safely evaluated on the risk side when 0.9σy is used for the permissible stress of the sound field unless the calculated working stress σ (sigma) is high enough in consideration of stress concentration in structural discontinuity. 0.9σy is used.
(2)작용응력의 계산(2) Calculation of working stress
σt1 = Pr/t, 여기서, σt1는 축방향 작용응력이고, P는 설계압력(사용적정성 평가 시는 실제 압력)이며, r은 원통의 내 반경이고, t는 피검체 두께다.sigma t1 = Pr / t, where sigma t1 is the axial working stress, P is the design pressure (actual pressure during adequacy evaluation), r is the inner radius of the cylinder, and t is the thickness of the subject.
σt2 = Pr/2t, 여기서, σt2는 원주 방향 작용응력이고, P는 설계압력(사용적정성 평가 시는 실제 압력)이고, r은 원통의 내 반경이고, t는 피검체 두께이다.sigma t2 = Pr / 2t, where sigma t2 is the circumferential working stress, P is the design pressure (actual pressure in evaluating adequacy), r is the inner radius of the cylinder, and t is the thickness of the subject.
한편, 파괴역학적인 평가는 응력과 변형을 이용한다. 즉, 인장강도나 항복응력에 대한 안전율을 고려해서 결정된 허용 응력을 이용한다.Fracture mechanics assessments, on the other hand, use stress and strain. That is, the allowable stress determined by considering the safety factor against tensile strength or yield stress is used.
그러나, 구조용 부재에 결함(균열)이 존재하는 경우 응력과 변형량 만에 대한 정보로 문제를 해결 할 수 없다. 파괴 역학적인 설계나 해석은 응력확대 계수(K), J-적분(J), 균열선단 개구변위(CTOD.δ) 등이 이용되어야 한다.However, if a defect (cracks) is present in the structural member, the problem cannot be solved with information only on the stress and deformation amount. Fracture mechanics design or analysis should use stress intensity factor (K), J-integral (J) and crack tip opening displacement (CTOD.δ).
본 발명에서는 탄소성파괴기구(EPFM)에서 균열선단의 소성 항복에 의한 개구량의 파괴 파라메타로 이용되는 균열선단 개구변위(CTOD, δ)를 사용한다.In the present invention, the crack tip opening displacement (CTOD, δ) used as a failure parameter of the opening amount due to plastic yielding of the crack tip in the elasto-plastic breakdown mechanism (EPFM) is used.
파괴역학적 해석이나 평가를 지정하는 대표적인 국제 규격에는, 미국의 기계기술자협회(ASME)의 경우는 ASME CODE SECTION XI, Appendix. A와 영국의 국가규격인 BSI PD6493, 일본의 용접협회 규격인 WES2805가 있다.Representative international standards that specify fracture mechanics analysis or evaluation include ASME CODE SECTION XI, Appendix. A and BSI PD6493, the national standard of the UK, and WES2805, the welding association standard of Japan.
상기 각 국의 규격은 대동소이하나 본 발명에서는 일실시예로 일본의 규격을 채용한다. Although the standards of the respective countries are roughly the same, in the present invention, Japanese standards are adopted as an embodiment.
이 규격에 따른 평가법은 다음과 같다.The evaluation method according to this standard is as follows.
먼저, 파괴인성치(δc)는 다음과 같이 구한다. 피검체 재질에 대한 균열개구변형시험(COD)결과가 없는 경우나 충격치가 없는 경우는 파괴 인성치(δc)를 0.1로 한다. 다만, 피검체(M) 재질이 특수한 경우는 별도 조정을 필요로 한다.First, the fracture toughness value δc is obtained as follows. The fracture toughness value (δc) is set to 0.1 when there is no crack opening deformation test (COD) result or no impact value. However, if the subject (M) material is special, additional adjustment is required.
파괴역학적 계산은 하기와 같이 이루어진다.Fracture mechanics calculations are made as follows.
(1) 응력(σ)의 계산 (1) Calculation of stress (σ)
σt1 = Pr/t, 여기서, σt1은 축 방향 작용응력이고, P는 설계압력(사용적정성 평가 시는 실제 압력)이고, r은 원통의 내 반경이고, t는 피검체 두께다.sigma t1 = Pr / t, where sigma t1 is the axial working stress, P is the design pressure (actual pressure during adequacy evaluation), r is the inner radius of the cylinder, and t is the thickness of the subject.
σt2 = Pr/2t, 여기서, σt2는 원주 방향 작용응력이고, P는 설계압력(사용적정성 평가 시는 실제 압력)이고, r은 원통의 내 반경이고, t는 피검체 두께다.sigma t2 = Pr / 2t, where sigma t2 is the circumferential working stress, P is the design pressure (actual pressure in evaluating adequacy), r is the inner radius of the cylinder, and t is the thickness of the subject.
(2) 변형량(ε)의 계산(2) Calculation of deformation amount (ε)
축 방향 변형량 ε1= ((m-2) /(2mE)) x (Pr/t), 여기서, m는 포아송수로 구조용강재에서 3.3을 적용한 것이고, E는 영률이고, P는 설계압력(사용적정성 평가 시는 실제 압력)이고, r은 원통의 내 반경, t는 피검체 두께다.Axial Strain ε1 = ((m-2) / (2mE)) x (Pr / t), where m is Poisson's channel structural steel applied 3.3, E is Young's modulus, P is design pressure (usability) Is the actual pressure), r is the inner radius of the cylinder, and t is the thickness of the subject.
원주 방향 변형량 ε2= ((2m-1) /(2mE)) x (Pr/t), 여기서, m는 포아송수로 구조용강재에서 3.3을 적용한 것이고, E는 영률이고, P는 설계압력(사용적정성 평가 시는 실제 압력)이고, r은 원통의 내 반경, t는 피검체 두께다.Circumferential strain ε2 = ((2m-1) / (2mE)) x (Pr / t), where m is Poisson's channel structural steel applied 3.3, E is Young's modulus, P is design pressure Is the actual pressure), r is the inner radius of the cylinder, and t is the thickness of the subject.
연강에서의 파괴 파라메타 δ= 3.5εa 와 연강에서 파괴인성치는 δc= 0.1를 적용하여 파괴 인성치가 파괴파라메타보다 크면 합격이 된다.The fracture parameter δ = 3.5εa in mild steel and the fracture toughness in mild steel are applied by applying δc = 0.1, so that the fracture toughness is greater than the fracture parameter.
그러나, 결함의 특성치수 a를 구하는 것은 일본 용접협회 규격 WES 2805에 따라 결함의 두께 방향 위치에 따라 관통, 매설, 표면으로 나누고, 인접 결함의 연결성도 평가해서 결함 특성치수 a를 해당 도표에서 읽어 입력시킨다.However, obtaining the characteristic dimension a of defect is divided into penetrating, buried, and surface according to the thickness direction of the defect according to the Japan Welding Association standard WES 2805, and assessing the connection of adjacent defects, and reading the defect characteristic dimension a from the table. Let's do it.
상기와 같이 공학적인 계산에 따라 현재 피검체가 작용하는 응력이나 내부의 균열 등의 결함이 성장해서 파괴에 이를 것인지 아닌지를 명확히 알 수 있게 되어 설비의 안전적 유지와 가동을 확보하게 된다.According to the above engineering calculation, it is possible to clearly know whether or not defects such as stresses or internal cracks that the current subject acts on grow and lead to destruction, thereby ensuring safe maintenance and operation of the facility.
이러한 모든 계산과 칼라화상 등이 출력수단(300)을 통해 프로그램화된 상세 메뉴에 따라 이루어지고 저장되므로 상시 확인과 비교가 가능하고 수작업에 의한 계산 오류를 예방 할 수 있게 된다.Since all these calculations and color images are made and stored according to the detailed menu programmed through the output means 300, it is possible to always check and compare and prevent calculation errors by manual operation.
또한, 입력값으로 자동 평가해서 보고서를 자동으로 생성시켜 출력함으로 보고서 작성의 번거로움과 수 작업에 의한 계산 오류를 방지하게 된다.In addition, by automatically evaluating the input value and automatically generating and outputting the report, it is possible to prevent the trouble of report preparation and calculation error by manual operation.
이상에서와 같이 본 발명은 석유화학 프랜트, 제철, 발전소 등의 장치 산업 설비에서 발생되는 수소유기균열, 부식 상태 등의 경년 변화와 손상 상태를 조사, 측정하여 재료역학이나 파괴역학적인 안전성 평가 방법을 이용한 장치물의 사용 안전성을 평가하는 장치로, 종래의 방법이나, 타 검사 방법으로는 표시하거나 기록할 수 없는 방대한 두께측정값(가로×세로150mm 범위일 때 90,000개)과, 위치테이터값(270,000개)으로 구성되며, 매우 조밀한(0.5 ×0.5mm) 측정 포인터의 두께 측정값과 이들의 측정위치값을 디지털화하여 칼라 화상으로 한 평면상에 평면, 측면, 단면도로 가시 화상으로 실시간으로 나타내 줌으로서 화상을 이용한 손상의 범위나 면적, 위치, 크기, 깊이 등을 정량적으로 측정 할 수 있을 뿐만 아니라 디지털 파일로 컴퓨터에 저장 관리되므로 손상의 시간적 변화 모니터링이 가능하다.As described above, the present invention investigates and analyzes the secular changes and damage conditions such as hydrogen organic cracks and corrosion conditions generated in the equipment industrial facilities such as petrochemical plants, steel mills, and power plants. It is a device for evaluating the safety of the used equipment.It is a large thickness measurement value (90,000 in the range of 150mm length × width) that cannot be displayed or recorded by the conventional method or other inspection methods, and position data value (270,000). By measuring the thickness of the very dense (0.5 × 0.5mm) measurement pointer and their measurement position by digitizing it and displaying it in real time as a visual image in plane, side, and cross-section on a plane as a color image. Not only can you quantitatively measure the extent, area, location, size, and depth of damage using images, but it is also stored and managed as a digital file on your computer. Monitoring of temporal changes in damage is possible.
또한, 본 발명은 종래의 검사법으로는 표시하기 어려운 측정 정밀도와 영구 기록 저장, 검사소요 시간의 단축, 화상처리 결과물을 이용한 손상의 공학적 근거에 기초한 사용 안전성의 평가로 장치 설비류의 수명 예측 및 파열, 누수, 폭발, 환경오염등의 사고를 예방 할 수 있다.In addition, the present invention predicts the service life and ruptures of equipment by evaluating the use of measurement accuracy and permanent record storage that are difficult to display by conventional inspection methods, shortening of inspection time, and safety of use based on the engineering basis of damage using image processing results. It can prevent accidents such as water leakage, explosion and environmental pollution.
또한, 한 쪽 면에서 만 접근하여 내면과 배면의 형상을 입체적인 정밀 화상으로 볼 수 있으므로 내면이나 배면의 금속적 결함이나 부식 손상 등의 크기와 형상, 깊이 등의 상세한 정보를 알 수 있으므로 여러 가지 검사나 점검 부분에 응용하여 사용 될 수 있다.In addition, since only one side can be approached and the inside and back shapes can be viewed as a three-dimensional precision image, detailed information such as the size, shape, and depth of metal defects and corrosion damage on the inside and back can be seen. It can be used for application to the inspection part.
본 발명은 종래 적외선 카메라 교신 방식 외국 제품의 단점인 설치 공간의 과대 차지와 설치의 번거로움, 위보기 검사의 불가능, 진동에 따른 위치 인식 불가, 적외선 교신이 어려운 환경(한 낮)에서 사용의 어려움 등의 단점을 제거한 저공간 기계식엔코드 3축 6자유도의 스마트(높이250mm이내)한 구조와 원터치의 영구자석으로 탈착이 가능한 알루미늄 경량 구조로 고가의 초음파센서를 보호하기 위해 보호대를 부착하여 센서의 마모를 방지하여 영구적 사용이 가능하며 배관이나 구면에서 초음파 센서의 접촉력을 높이기 위해 보호대 하부에 십자홈을 가공하여 접촉매질의 공급도 원활하게 한 장점이 있다. The present invention is a disadvantage of the conventional infrared camera communication method foreign products, the excessive occupancy of the installation space and the cumbersome installation, the inspection of the above, impossible to recognize the position due to vibration, difficult to use in an environment where infrared communication is difficult (day) Low space mechanical encoder with 3 axes 6 degrees of freedom eliminating shortcomings, etc. Smart (within 250mm height) structure and aluminum lightweight structure that can be detached with one-touch permanent magnet. Permanent use is possible by preventing abrasion, and there is an advantage that the supply of contact medium is also smoothed by processing a cross groove in the lower part of the guard to increase the contact force of the ultrasonic sensor in the pipe or spherical surface.
무엇보다도 본 발명은 기존제품의 곡관, 배관, 구면 등의 평판이 아닌 부위의 측정 시에 발생하는 심각한 측정 오차를 3축 인식 스캐너를 이용하여 좌우, 상하, 고저의 검사체의 형상 인식 방법을 이용한 수학적 곡면과 곡율의 보정 알고니즘을 이용하여 평면상에 전개, 측정 오차를 최소화시킴으로 초음파화상처리 결과물의 오차가 최대 +1.5mm이내 가됨으로서 화상결과를 이용한 결함의 정량적이고 정밀한 평가가 가능한 장점이 있다. 이는 화상에서 구한 결함의 크기를 직접적으로 계산에 이용하는 안전성 평가의 신뢰성을 높여 설비의 계속 사용이나 보강, 경신 등의 결정에 중요한 공학적 근거가 된다.Above all, the present invention uses a three-axis scanner to detect the serious measurement errors that occur when measuring non-flat parts such as curved pipes, pipes, and spherical surfaces of existing products. Minimized development and measurement error on the plane by using mathematical surface and curvature correction algorithm, the error of ultrasonic image processing result can be within max. + 1.5mm, which makes it possible to quantitatively and precisely evaluate defects using image results. . This increases the reliability of the safety assessment, which directly calculates the size of the defects obtained from the images, and is an important engineering basis for determining continuous use, reinforcement, and renewal of equipment.
또한, 이러한 평가법은 국내외의 규격이나 국제적 공인성이 있는 협회의 규격에 따라 절차화 된 순서와 작업 요령서를 만들어 사용함으로 그 이론적 근거나, 공학적 근거가 명확하여 국제적으로 사용하여도 손색이 없으며, 수작업에 따른 계산의 오류나 공학적인 지식이 없는 사용자를 위한 화면에 따른 입력값 만으로도 최종 검사 결과물인 화상처리결과와 안전성 평가 결과가 자동으로 계산되어 프린트되도록 프로그램화하여 사용자 편리성을 높인 장점이 있다. In addition, the evaluation method is made by using procedures and procedures in accordance with national and international standards or internationally recognized associations, and its theoretical and engineering basis is clear, so it can be used internationally. The user's convenience is improved by programming the final inspection result image processing result and safety evaluation result to be automatically calculated and printed by the input value according to the screen for the user who does not have error in calculation or engineering knowledge.
도 1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템의 구성도, 1 is a block diagram of a hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic waves according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 초음파 스캐너의 사시도, 2 is a perspective view of an ultrasound scanner according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 초음파 스캐너의 측면 구성도, 3 is a side configuration diagram of an ultrasound scanner according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 초음파 스캐너의 초음파 발생부의 상세 구성도, 4 is a detailed configuration diagram of the ultrasonic generator of the ultrasonic scanner according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 초음파를 이용한 수소유기균열 및 부식 측정 시스템의 제어 회로 블록도,5 is a control circuit block diagram of a hydrogen organic crack and corrosion measurement system using ultrasonic waves according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 초음파 화상처리 결과를 나타내는 화면,6 is a screen showing an ultrasonic image processing result according to the present invention;
도 7a는 본 발명에 따른 측정 작업시 피검체 대상이 원통인 경우에 평면으로의 좌표변환을 설명하기 위한 도식도,7A is a schematic diagram for explaining coordinate transformation into a plane when a subject under test is a cylinder during a measurement operation according to the present invention;
도 7b는 상기 도 7a를 설명하기 위해 본 발명에 따른 엔코더 3개 사용시의 엔드 이펙트(end-effect)를 나타내는 도식도,FIG. 7B is a schematic diagram showing an end-effect when using three encoders according to the present invention for explaining FIG. 7A;
도 8a는 본 발명에 따른 측정 작업시 피검체 대상이 곡관인 경우에 평면으로의 좌표변환을 설명하기 위한 도식도,8A is a schematic diagram for explaining coordinate transformation into a plane when a subject under test is a curved tube according to the present invention;
도 8b는 상기 도 8a의 C0, P7, P8, P9를 나타내는 단면도이다.FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating C0, P7, P8, and P9 of FIG. 8A.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: 초음파 스캐너 200: 신호처리수단100: ultrasonic scanner 200: signal processing means
300: 출력수단 104: 제1엔코더300: output means 104: first encoder
107: 제2엔코더 111: 제3엔코더107: second encoder 111: third encoder
108: 제1축 113: 제2축108: first axis 113: second axis
120: 초음파발생부 140: 탐촉자120: ultrasonic generator 140: transducer
130: 자석홀더 210: 초음파발생부130: magnet holder 210: ultrasonic generator
220: 초음파입력부 230,250: A/D변환부220: ultrasonic input unit 230,250: A / D conversion unit
240: 초음파신호처리부 260: 엔코더신호처리부240: ultrasonic signal processor 260: encoder signal processor
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