분야
hwp1. 초음파검사 정의
2. 초음파검사의 원리
3. 초음파 탐상시험의 장·단점
Ⅱ. 음향방출 검사법(AE)
1. 음향방출 검사법의 원리
2. AE검사법의 장점·단점
3. 초음파 탐상시험과 AE의 차이점
Ⅲ. 침투탐상검사
1. 침투탐상검사의 원리
2. 침투탐상검사의 장·단점
3. 다른 비파괴검사와의 비교
1. 초음파검사 정의
금속재료 등에 음파보다도 주파수가 짧은 초음파(0.5~25MHz)의 반사파(Impulse)를 피검사체의 한 면에 입사시킨 다음 저면(Base)과 결함부분에서 반사되는 반사파의 시간과 반사파의 크기를 Brown관을 통하여 관찰, 결함의 유무, 크기 및 특성 등을 평가한다.
2. 초음파검사의 원리
초음파탐상검사는 고주파수의 음파의 beam을 검사할 재질 내로 보내어 표면 및 내부결함을 검출하는 비파괴 검사법으로 초음파는 에너지의 감쇠(손실)와 더불어 재질내를 진행하며 계면에 의해 반사되고 반사된 빔을 검출 분석하므로 결함의 유무 및 위치를 알 수 있게 된다.
금속과 기체의 계면에서 음파는 거의 완전히 반사한다. 그러나 금속과 액체 또는 금속과 고체의 계면에서는 부분적으로 반사가 되며, 반사비율은 계면 양쪽 물질의 특성에 영향을 받으므로 반사 정도는 주로 계면의 반대쪽 물질의 물리적 상태에 영향을 받는다.
금속-기체면을 갖는 불연속인 균열, 라미네이션, 수축 공동, 터짐, 기공 등은 쉽게 검출된다. 또한 개재물, 시험체와 다른 이물질은 비록 금속-기체 계면을 형성하지는 않지만 초음파의 부분적인 반사나 산란 또는 초음파적으로 검출 가능한 다른 영향을 나타냄으로써 검출이 가능하게 된다.
대부분의 초음파 탐상장치는 금속-기체 계면, 금속-액체 계면, 금속내의 불연속적으로 부터의 에너지 반사, 송신 탐촉자로 부터 송신된 초음파가 시험체를 통과하여 수신탐촉자로 돌아오는 데까지의 초음파의 진행시간, 시험체 내에서의 흡수 또는 산란에 의한 초음파의 감쇠 등을 하나 또는 그 이상을 감지함으로써 결함을 검출한다.
초음파 탐상검사의 방법에는 펄스반사법, 투과법, 공진법의 3종류가 있다. 이중에서 가장 널리 이용되는 방법은 펄스반사법이다.
펄스반사법은 초음파 탐상의 가장 일반적인 방법으로 지속시간이 매우 짧은 초음파 펄스를 재료 중에 투입하여 그것이 재료 중의 흠에반사되는 것을 수신하여 흠의 위치와 크기 등을 아는 방법이다. 이것은 한 개의 탐촉자로 수신.발신을 할 수 있는 1탐촉자법과 수신.발신을 각각 2개의 탐촉자를 이용하는 2탐촉자법으로 크게 구분한다.
투과법은 연속파 또는 펄스의 고주파전압을 송신탐촉자에 의해 피검물을 투과한초음파를 수신 탐촉자에서 재차 고주파전압으로 바꾸어서 수신기에 보내어 지시기로 관측하며 이 경우 도중에 흠이 있으면 투과하는 초음파의 에너지가 산란감소하므로 그 존재를 알 수 있다.
공진법은 본래 판두께 측정을 목적으로 하는 것으로 사용되어 왔으나 흠 검사에도 이용되고 있다. 이 원리는 주파수로 피검체판 내에 초음파의 정상파가 생겨 공진상태로 된다. 이 양상을 검출기로 관찰함으로서 그 두께를 알 수 있다. 판 중에 흠이 있으면 판의 두께에 의한 정상파의 생김이 약해져 또한 때에 따라서는 판의 표면과 흠의 면과의 사이에 정상파가 생기므로 흠의 검출이 가능하다. 종류에는 두께 및 부식도를 측정하는 브라운관식과 재질 및 두께 측정에 사용되는 음향식이 있다.
3. 초음파 탐상시험의 장·단점
초음파 탐상시험은 방사선 투과시험과 더불어 체적시험(volumetric examination)이므로 내부결함뿐만 아니라 표면결함을 탐상할 수 있다. 그러나 초음파파 탐상시험(UT) 방사선 투과시험(RT)은 결함 검출원리가 다르기 때문에 각각 검출하기 쉬운 결함과 어려운 결함이 있다. 초음파 탐상시험의 가장 큰 장점은 균열 등 면상결함의 검출 능력이 방사선 투과시험 보다 훨씬 탁월하다는 점이다. 강한 재료일수록 균열에 민감하고 균열에 의한 강도저하가 크므로 균열의 검출에 주의해야 한다. 검출 능력을 향상시키기 위해서는 균열의 면에 초음파가 가능한 한 수직으로 되는 탐상방법을 선정해야 한다.
다음은 금속시험체에 대해 초음파 탐상시험법이 다른 비파괴시험보다 우수한점을 열거한 것이다.
(1) 투과력이 특월하며 미세한 결함에 대하여 감도가 높다.
(2) 내부결함의 위치, 크기, 방향을 어느 정도 정확히 측정 할 수 있고 단지 한 면에서 탐상이 가능하다.
(3) 검사결과를 브라운관을 통해 즉시 알 수 있다.
(4) 이동성이 좋고 검사자 또는 주변인에 대한 장해가 없다.
(5) 표면균열의 깊이에 대해서는 UT쪽이 훨씬 정보가 많고 정량적 측정이 어느 정도 가능하다.
초음파 탐상시험의 가장 큰 단점은 결함종류의 식별이 곤란하다는 점이며 결함의 발생위치와 각종 주사방법을 이용한 경우에 에코 높이 및 그 형태의 변화와 경험의 축적에 의해 결함종류의 식별이 가능한 많으나 그것으로도 식별 확률이 충분치 못하다. 초음파 탐상시험의 단점을 열거하면 다음과 같다.
(1) 시험체의 표면이 거칠거나 모양이 일정치 않거나 두께가 아주 얇은 경우 및 비균일 재질인 경우 탐상이 곤란하다.
(2) 불감대가존재하며 내부조직에 따른 영향이 크다.
(3) 초음파의 효과적인 전달을 위해 접촉매질이 필요하고 표준시험편 또는 대비시험편이 필 요하다.
(4) 결함과 초음파빔의 방향에 따른 영향이 크다.
(5) 검사절차를 이해하는데 검사지의 폭 넓은 지식이 필요하며 수동검사시 검사지의 경험이 요구된다.
(6) 표면결함의 검출에 대해서는 자분탐상시험이나 침투탐상시험보다 검출확률이 떨어진다.
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