KR101510003B1 - 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치에 관한 것으로, 노즐 몸체의 외경에 밀착된 상태에서, 상기 노즐 몸체의 둘레를 따라 회전하면서, 기준점에 대한 회전 각도를 측정함이 가능한 각도측정수단과, 상기 각도측정수단의 상부에서 연장되어, 압력용기의 용접부 결함위치를 지시하고, 상기 노즐 몸체의 외면에서 상기 결함위치까지의 거리를 측정함이 가능한 반경측정수단을 포함한다. 본 발명은 용접부의 결함 위치를 측정함에 있어, 노즐 몸체의 외주면에 부착되어 기준점으로부터의 회전 각도의 검출이 가능하며, 상기 노즐 몸체의 외면에서 노즐 몸체의 반경 방향으로의 거리를 검출함이 가능하여, 결함 위치를 오차 없이 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치{The Coordinate Measurement Apparatus for Pressure Vessel Nozzle Weld}

본 발명은 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 원자력발전소 압력용기의 노즐 용접부에 대한 비파괴검사에서 결함이 검출되었을 때, 결함의 위치를 더 정확하게 측정할 수 있는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전은 원자로 내부에서 핵연료를 이용하여 핵 분열시 생성되는 에너지를 이용하여 1차 냉각수를 가열한 다음, 가열된 에너지를 이용하여 증기발생기에서 2차 냉각수로 에너지를 전달하고, 이때 발생된 증기를 이용하여 증기터빈을 회전시키고, 발전기에서 전기를 생산한다. 원자력 발전소는 원자로와 증기발생기 및 가압기 등의 여러 압력용기들이 다수 존재하며 이러한 설비들을 주요 설비로서 주기적으로 비파괴 검사를 수행하여 건전성을 확인해야 한다.

일반적인 압력용기의 노즐 용접 검사는 초음파 검사 기법을 사용하게 되며, 검사자가 초음파 탐촉자를 용접부에 접촉하여 결함의 유무를 확인하게 된다. 이때 검사결과 결함이 발견되면 결함이 발생한 위치를 기록하기 위하여 압력용기 표면에 각도별로 선을 그리고, 줄자를 이용하여 결함의 위치를 기록하고 결함의 길이와 깊이를 확인하게 된다.

결함의 위치를 측정할 때는 노즐의 상부방향을 기준점으로 잡고 표면에서 원주방향 거리를 줄자를 이용하여 측정하고, 다시 노즐의 외경에서부터 반경방향으로 결함이 어느 위치에 위치하는 지를 측정하게 된다.

그러나 줄자를 이용하거나 표면에 선을 그어 수동으로 결함의 위치를 측정하게 되는 경우 오차가 발생할 수 있으며, 결함의 정확한 위치와 크기를 측정하기 어려운 문제점이 있었다.

원전 설비에서 결함이 발생되면 일반적으로 응력해석을 통하여 균열이 진전할 수 있는 값을 예측하고 이를 이용하여 설비수명을 예측하여 설비 교체 예상 일정을 수립하게 된다. 그러나 압력용기 노즐용접부는 용접부의 위치에 따라서 응력분포가 다르므로 유한요소 해석에 필요한 결함의 위치에 오차가 발생하면 결과적으로 계산결과에 많은 영향을 미치게 된다.

따라서 압력용기 노즐용접부 초음파검사결과에서 나타난 결함의 위치에 대한 정확한 크기를 측정하여야 하나 수동으로 측정함에 따라 정확성이 떨어지는 문제점이 상존하여 왔다.

본 발명의 기술분야에서 이후에 설명할 본 발명의 구조와 유사하게 노즐의 외주면을 따라 회전하면서 용접부의 결함을 검출하는 장치들이 개발되어 있었다. 예를 들어 일본공개특허공보 1996-0029576호(노즐 용접부의 탐상장치)가 대표적인 구성이라 할 수 있으나, 이는 다수의 탐촉자를 구비하여 상기 노즐 주변을 회전하면서 초음파 검사를 수행할 수 있는 장치에 관한 것이며, 기구상 비슷한 구조로 보일 수는 있으나 본 발명은 결함을 검출한 후, 그 결함의 위치를 확인하기 위한 것으로 그 작용과 효과가 전혀 다른 것을 알 수 있다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 초음파 탐상장치로 탐상 된 결함의 위치를 오차 없이 측정할 수 있는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 노즐의 직경 등 결함의 위치 측정을 위한 변수들과 무관하게 정확한 결함 위치를 측정할 수 있는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치를 제공함에 있다.

본 발명 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치는, 노즐 몸체의 외경에 밀착된 상태에서, 상기 노즐 몸체의 둘레를 따라 회전하면서, 기준점에 대한 회전 각도를 측정함이 가능한 각도측정수단과, 상기 각도측정수단의 상부에서 연장되어, 압력용기의 용접부 결함위치를 지시하고, 상기 노즐 몸체의 외면에서 상기 결함위치까지의 거리를 측정함이 가능한 반경측정수단을 포함한다.

본 발명은 용접부의 결함 위치를 측정함에 있어, 노즐 몸체의 외주면에 부착되어 기준점으로부터의 회전 각도의 검출이 가능하며, 상기 노즐 몸체의 외면에서 노즐 몸체의 반경 방향으로의 거리를 검출함이 가능하여, 결함 위치를 오차 없이 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한 결함의 각도를 측정할 때, 기준점을 설정하고 그 노즐 몸체의 원주둘레를 검출하고, 회전 이동하는 거리를 이용하여 회전 각도를 정확하게 산출할 수 있어, 노즐 몸체의 직경에 무관하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치의 정면 구성도이다.
도 2는 도 1의 우측면 구성도이다.
도 3은 도 1의 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명을 이용하여 압력용기 노즐 용접부 결함의 위치를 측정하는 상태의 정면도이다.
도 5는 도 4의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 적용된 각도표시부의 일실시 구성도이다.
도 7은 본 발명에 적용된 반경표시부의 일실시 구성도이다.

이하 본 발명 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치의 정면 구성도이고, 도 2는 도 1의 우측면 구성도이고, 도 3은 도 1의 평면 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치는, 노즐 몸체의 외경에 밀착된 상태에서 그 노즐 몸체의 둘레를 따라 회전하면서, 기준점에 대한 회전 각도를 측정함이 가능한 각도측정수단(100)과, 상기 각도측정수단(100)의 상부에서 연장되어, 압력용기의 결함위치를 지시하고, 상기 노즐 몸체의 외면에서 상기 결함위치까지의 거리를 측정함이 가능한 반경측정수단(200)을 포함한다.

상기 각도측정수단(100)은 원주형의 노즐 몸체의 외경에 부착될 수 있는 원호형상의 바디부(110)와, 상기 바디부(110)의 양단 끝에 마련되어 상기 노즐 몸체에 직접 접하여 상기 바디부(110)가 회전 가능하도록 하는 복수의 롤러(111)와, 상기 바디부(110)에 마련되어 상기 원주형 노즐의 둘레의 길이를 측정할 수 있으며, 기준값으로부터 회전 각도를 산출하여 표시하는 각도측정부(120)와, 이동거리를 검출하여 상기 각도측정부(120)에 제공하는 인코더휠(130)과, 상기 바디부(110)의 양쪽 끝단에 마련되어 고정부가 연결되는 연결부(140)를 포함하여 구성된다.

상기 반경측정수단(200)은, 상기 각도측정수단(100)의 바디부(110)의 상부로부터 돌출되며 거리를 표시하는 눈금이 마련된 반경아암(210)과, 상기 반경아암(210)을 따라 이동하면서 반경을 표시하는 반경표시부(220)와, 상기 반경표시부(220)의 배면에 결합 되어 용접부의 특정 지점을 지시하는 레이저표시부(230)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성과 작용을 결함의 위치 산출과정의 설명을 통해 보다 상세히 설명한다.

도 4와 도 5는 각각 본 발명을 이용하여 압력용기 노즐 용접부 결함의 위치를 측정하는 상태의 정면도와 측면도이다.

도 4 및 도 5와 함께 상기 도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 먼저 각도측정수단(100)의 바디부(110)는 소정의 두께와 폭을 가지며 전면측에서 볼 때 호형상으로 구성되어, 노즐 몸체(1)의 외면과 인접하게 위치할 수 있다.

상기 바디부(110)의 양측 끝단에는 상기 노즐 몸체(1)에 접하여 그 바디부(110)를 노즐 몸체(1)의 둘레를 따라 회전시킬 수 있는 롤러(111)들이 마련되어 있다.

이때 바디부(110)를 노즐 몸체(1)에 고정하기 위하여 고정부(300)를 사용한다. 고정부(300)는 벨트(310)와, 벨트(310)의 중간 중간에 마련된 벨트휠(320)을 포함하는 것으로, 상기 바디부(110)의 양측 끝단에 마련된 연결부(140)에 벨트(310)의 양단이 결합되어 상기 바디부(110)가 노즐 몸체(1)의 외면 일부에 회전가능한 상태로 고정되도록 한다.

상기 바디부(110)의 저면 중앙부에는 인코더휠(130)이 마련되어 있다. 인코더휠(130)은 휠의 회전수를 검출하여 이동 거리를 검출할 수 있는 것이며, 상기 노즐 몸체(1)에 인코더휠(130)이 밀착될 수 있도록 스프링 등의 탄성수단에 의해 지지 됨이 바람직하다.

상기 인코더휠(130)에서 검출된 이동 거리는 바디부(110)에 마련된 각도표시부(120)에 인식된다.

상기 바디부(110)의 상면으로부터 수직방향으로 연장된 반경아암(210)을 포함하는 반경측정수단(200)은, 상기 바디부(110)와 함께 회전하며 레이저표시부(230)에서 발산된 레이저가 지시하는 압력용기(2)의 특정 위치를 상기 노즐 몸체(1)의 표면에서의 거리로 표시하는 반경표시부(220)를 구비하여 레이저가 표시하는 결함의 위치를 정확하게 산출할 수 있게 된다.

이와 같은 구성의 본 발명을 이용하여 결함의 위치를 측정하기 위해서는, 먼저 노즐 몸체(1)의 원주 둘레를 측정해야 한다.

도 6은 각도측정부(120)의 일실시 구성도이다.

도 6을 참조하면 각도측정부(120)는 기준위치를 정하는 영점스위치(122)와, 상기 노즐 몸체(1)의 둘레를 한바퀴 돌았음을 입력하는 교정스위치(123)와, 전원스위치(124) 및 각도를 표시하는 표시부(121)를 포함한다.

이와 같은 구성은 각도측정부(120)의 외형 구성이며, 제어부 등을 포함하여 상기 노즐 몸체(1)의 둘레를 360도 각도로 설정하고, 측정시 이동거리를 각도로 환산하여 상기 표시부(121)에 표시할 수 있는 구성이면, 그 구성에 무관하게 적용할 수 있다.

결함의 위치를 측정하기 위하여, 도 4 및 도 5와 같은 설치상태에서 작업자는 영점스위치(122)를 누르고, 상기 바디부(110)를 노즐 몸체(1)의 둘레를 따라 한 바퀴 회전시킨다. 이때의 360도 회전에 따른 이동 거리는 상기 인코더휠(130)에서 검출되며, 그 검출된 이동 거리는 상기 각도측정부(120)에서 인식된다.

이때의 인식의 완료는 작업자가 상기 교정스위치(123)을 눌렀을 때 이루어진다. 즉, 작업자가 영점스위치(122)를 누르고, 360도 회전시킨 후, 다시 교정스위치(123)를 누르면 각도측정부(120)는 인코더휠(130)의 이동 거리 정보를 수신하여 해당 노즐 몸체(10)의 외경 둘레를 인식할 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서 결함의 위치 측정을 위하여 바디부(110)를 회전시키면 상기 인코더휠(130)은 이동 거리를 측정하게 되며, 그 측정된 이동 거리는 각도측정부(120)에 실시간 전송되며, 상기 노즐 몸체(1)의 둘레 길이와 측정시 이동 거리의 비를 이용하여 현재 이동 각도를 산출할 수 있게 되며, 산출된 각도는 표시부(121)에 표시된다.

이와 같은 구성은 본 발명이 노즐 몸체(1)의 둘레를 직접 측정하는 것이며, 따라서 노즐 몸체(1)의 직경에 무관하게 적용될 수 있음을 보여준다.

상기와 같이 몸체부(110)를 회전시킨 상태에서는 상기 몸체부(110)의 상부에서 수직방향으로 연장된 반경아암(210) 역시 상기 몸체부(110)의 회전 각도와 동일한 각도로 상기 노즐 몸체(1)의 중심을 회전중심으로 하여 회전하게 된다.

상기 반경아암(210)에는 길이를 표시하는 눈금이 마련되어 있으며, 반경표시부(220)는 그 반경아암(210)을 따라 이동하면서 거리를 표시하게 된다.

상기 각도측정수단(100)의 인코더휠(130)을 통해 이미 노즐 몸체(1)의 둘레를 알고 있으며, 그 둘레와 노즐 몸체(1)의 반지름의 관계는 산출 가능한 것이며, 반경아암(210)을 따라 이동하는 반경표시부(220)에 표시된 거리를 상기 노즐 몸체(1)의 반지름에 가산하여, 노즐 몸체(1)의 중심으로부터 반경 방향으로의 결함의 거리를 검출할 수 있게 된다.

이를 위하여 상기 반경표시부(220)의 배면에 마련된 레이저표시부(230)는 레이저빔을 발산하고 있으며, 그 레이저빔의 포인터가 가압용기(2)의 용접부의 결함 위치에 위치하고 있는 상태에서 상기 각도측정부(120)의 측정각도와 상기 반경표시부(22)에 표시된 거리에 의해 결함의 원주 좌표를 정확하게 검출할 수 있게 된다.

도 7은 반경표시부(220)의 일실시 구성도이며, 이는 전자식으로 거리를 표시하는 예로서, 상기 반경표시부(220)가 반경아암(210)을 따라 이동할 때 자동으로 거리를 표시할 수 있는 것으로 할 수 있으며, 또한 단순히 지시부만을 구비하여 상기 반경아암(210)에 마련된 눈금을 지시하여 작업자가 거리를 확인하도록 구성할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

1:노즐 몸체 2:압력용기
100:각도측정수단 110:바디부
111:롤러 120:각도측정부
130:인코더휠 140:연결부
200:반경측정수단 210:반경아암
220:반경표시부 230:레이저표시부
300:고정부 310:벨트
320:벨트휠

Claims (5)

1. 노즐 몸체(1)의 외경에 밀착된 상태에서, 상기 노즐 몸체(1)의 둘레를 따라 회전하면서, 기준점에 대한 회전 각도를 측정함이 가능한 각도측정수단(100)과,
   상기 각도측정수단(100)의 상부에서 연장되어, 압력용기(2)의 용접부 결함위치를 지시하고, 상기 노즐 몸체(1)의 외면에서 상기 용접부 결함위치까지의 거리를 측정함이 가능한 반경측정수단(200)을 포함하되,
   상기 각도측정수단(100)은,
   원주형의 노즐 몸체(1)의 외경에 부착될 수 있는 원호형상의 바디부(110)와, 상기 바디부(110)의 양단 끝에 마련되어 상기 노즐 몸체에 직접 접하여 상기 바디부(110)가 회전 가능하도록 하는 복수의 롤러(111)와, 상기 바디부(110)에 마련되어 상기 원주형 노즐의 둘레의 길이를 측정할 수 있으며, 기준위치로부터 회전 각도를 산출하여 표시하는 각도측정부(120)와, 이동거리를 검출하여 상기 각도측정부(120)에 제공하는 인코더휠(130)과, 상기 바디부(110)의 양쪽 끝단에 마련되어, 상기 노즐 몸체(1)의 둘레를 감싸는 고정부(300)의 양단이 연결되는 연결부(140)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정부(300)는,
   상기 연결부(140)에 양단이 각각 연결되며, 상기 노즐 몸체(1)를 감싸 상기 바디부(110)의 이탈을 방지하는 밴드(310)와, 상기 밴드(310)에 다수로 위치하여 회전이 가능하도록 하는 밴드롤러를 포함하는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 각도측정부(120)는,
   상기 노즐 몸체(1)의 외면 둘레를 1회전하면서 상기 인코더휠(130)을 통해 검출된 상기 노즐 몸체(1)의 둘레를 360도로 저장하고,
   결함 위치 측정시 회전각도를 상기 인코더휠(130)을 통해 검출된 이동거리를 이용하여, 상기 노즐 몸체(1)의 둘레 길이와 상기 이동거리의 비에 상기 360도를 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치.
   
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 반경측정수단(200)은,
   상기 각도측정수단(100)의 바디부(110)의 상부로부터 돌출되며 거리를 표시하는 눈금이 마련된 반경아암(210)과,
   상기 반경아암(210)을 따라 이동하면서 상기 노즐 몸체(1)의 중심으로부터의 거리를 표시하는 반경표시부(220)와,
   상기 반경표시부(220)의 배면에 결합 되어 상기 압력용기(2)의 결합부분을 지시하는 레이저표시부(230)를 포함하는 압력용기 노즐 용접부 결함 위치 측정장치.

Images