전력 산업의 초음파 검사 이해

비파괴 검사(NDT)는 공정에서 구성 요소를 손상시키지 않고 무결성과 서비스 가능성을 보장하기 위해 재료를 검사하는 것을 말합니다. 검사관이 사용하는 NDT 방법은 다양하지만 에너지 산업에서 가장 자주 사용되는 기술 중 하나는 초음파 테스트입니다.

초음파 테스트(UT)는 해군 소나와 동일한 원리를 사용합니다. 'Sound Navigation Reading'의 약어인 소나(Sonar)가 물을 통과하여 물체에 부딪히면 소리의 일부가 잠수함에 반사되어 물체까지의 거리를 측정합니다.

제2차 세계 대전 이전에 소나는 초기 초음파 검사자들에게 영감을 주어 이 개념을 다른 응용 분야에 적용하는 방법을 모색했습니다. 1929년 초에 그들은 금속 물체를 탐지하는 데 초음파를 사용하는 연구를 수행했습니다. 1940년대에 검사관은 단일 요소 아날로그 펄스-에코 프로브를 사용하여 초음파 기술을 개발했습니다.

아날로그 기술을 사용하면 UT 감지기 기계의 전기 충격을 기계적 음파로 압전 변환하는 단일 요소 초음파 변환기(프로브)를 사용하여 구성 부품에 소리가 유입됩니다. 변환기는 소리를 음극선관에 표시할 수 있는 전기 충격으로 다시 변환하여 다시 변환합니다. 소리를 부품에 전달하기 위해 커플런트라고 하는 액체나 젤이 사용됩니다. 산업 검사에 사용되는 가장 일반적인 유형의 음파는 종방향(직선) 빔파와 횡방향(각도) 빔파이며, UT 주파수는 1MHz에서 10MHz 사이입니다.

스트레이트 빔. 검사자가 직선 빔(그림 1) 파를 사용하면 종파가 부품을 통해 전송됩니다. 거리 때문에 소리가 내부 반사경에 부딪히면 소리는 부품의 뒷벽에서 돌아오는 소리보다 더 빨리 변환기로 다시 전송됩니다.

1. 아날로그 직선빔 기술. 제공: 미국 비파괴 검사 협회(ASNT)

앵글빔. 앵글 빔 검사는 동일한 유형의 변환기를 사용하지만 각진 웨지에 장착되어 사운드 빔을 알려진 각도의 부품으로 전송합니다. 예를 들어 앵글 빔 변환기와 웨지 조합이 용접부를 향해 앞뒤로 움직이므로 사운드 빔이 용접부를 통과합니다. 직선 빔과 마찬가지로 사운드 빔에 대략 수직으로 정렬된 반사판은 사운드를 변환기로 다시 보냅니다. 그러면 이는 UT 감지기 화면에 표시됩니다.

발전하는 비파괴 검사(NDT) 산업은 점점 더 많은 디지털 기술의 새로운 추세를 관찰해 왔습니다.

위상 배열. 일반적인 디지털 기술인 위상 배열 초음파 테스트(PAUT, 그림 2)는 검사자가 사운드 빔을 조종할 수 있도록 개별적으로 활성화할 수 있는 여러 요소가 있는 변환기를 사용합니다. 결과 데이터는 검사된 부품을 통해 시각적 이미지를 형성합니다.

2. 초음파 검사(UT)와 위상배열 초음파 검사(PAUT) 기술의 비교. 제공: ASNT

PAUT를 사용하면 빔이 구성 요소를 적절한 각도로 매핑할 수 있습니다. 이 프로세스는 복잡한 형상의 검사를 단순화합니다. 변환기의 작은 설치 공간과 프로브를 이동하지 않고도 빔을 스윕할 수 있는 기능은 접근이 제한된 구성 요소를 검사하는 데 도움이 됩니다. 이 유형의 부문별 스캐닝은 용접 검사에 일반적입니다. 단일 프로브를 사용하여 여러 각도로 용접을 테스트하는 기능은 결함 탐지 가능성을 높입니다.

전자 포커싱을 통해 예상되는 결함 위치에서 빔 모양과 크기를 최적화할 수 있습니다. 포커싱은 또한 거친 입자의 재료에서 신호 대 잡음비를 향상시킵니다. 그러면 C-스캔 이미지가 매우 빠르게 생성될 수 있습니다. 이 기술은 일반 UT보다 효과적이지만 위상 배열 시스템은 고가의 장비이며 UT 직원에 대한 추가 교육과 역량이 필요합니다.

전체 매트릭스 캡처(FMC). FMC는 PAUT 변환기에 대해 가능한 모든 전송-수신 조합을 캡처할 수 있는 데이터 수집 전략입니다. PAUT 시스템은 특정 지연 법칙을 사용하여 제어된 방식으로 컴퓨터에 의해 자극되는 여러 요소(일반적으로 16~128개)가 있는 프로브를 사용합니다. 수신 후 각 요소의 기여도를 합산하여 스캔을 생성합니다.