시뮬레이션을 통한 오스테나이트 강 용접부에서 위상배열초음파의 전파특성 연구

김영래; 조성종; 박태성; 박익근

doi:10.7779/JKSNT.2020.40.6.419

주제분류

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저널정보

한국비파괴검사학회
비파괴검사학회지 학술저널
비파괴검사학회지 제40권 제6호
2020.12 419 - 427 (9page)
DOI : 10.7779/JKSNT.2020.40.6.419

저자정보

김영래 (서울과학기술대학교)
조성종 (서울과학기술대학교)
박태성 (한전 KPS)
박익근 (서울과학기술대학교)

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2021

오스테나이트계 강 용접부에서 시뮬레이션 기반 위상배열초음파의 전파특성에 관한 연구

김영래 2021 학위논문

2020

시뮬레이션을 통한 오스테나이트 강 용접부에서 위상배열초음파의 전파특성 연구

김영래 , 조성종 , 박태성 외 1명 비파괴검사학회지 2020.12 학술저널

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발전설비의 튜브 및 배관에 널리 사용되고 있는 이종 금속 또는 오스테나이트 강 용접부는 결정립이 조대하고 결정립의 방향에 따라 속도가 다른 이방성 결정구조와 비균질성을 나타낸다. 위상배열초음파를 사용한 비파괴검사 시 이방성과 비균질성으로 인해 빔의 왜곡이 일어나 결함검출 및 빔의 경로예측이 어려워, 신뢰성 있는 결과를 얻는데 많은 어려움을 겪고 있다. 신뢰도 높은 검사를 위해서는 용접부에서 빔의 전파특성을 이해하고, 결함특성이나 검사환경에 따른 적절한 검사조건을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서는 검사에 자주 사용되는 sectorial scan 기법에 대하여 초음파 모드와 주파수에 따른 빔 전파거동 시뮬레이션을 통해 이방성 용접부에서 위상배열초음파의 전파특성을 분석하였다. 횡파를 사용한 경우 용접부 전체를 커버할 수 있었지만, 낮은 투과력을 나타내었고, 종파를 사용한 경우 용접부에서 높은 투과력을 나타내었지만, 용접부의 상단까지 빔이 전파하지 못 하였다. 이러한 빔의 전파특성을 고려하여 검사조건을 개발함으로써 결함검출 확률을 높일 수 있었다. 본 연구에서 사용된 시뮬레이션 모델링 기법은 검사조건 설정 및 절차서 개발에 활용될 수 있을 것으로 예측된다.

Dissimilar metal or austenitic steel welds, which are widely used in tubes and pipes within power-generation facilities, have coarse grains and exhibit inhomogeneity and anisotropic crystal structures with different speeds depending on the grain direction. During non-destructive inspection using phased-array ultrasonic waves, distortion of the beam occurs due to anisotropy and inhomogeneity, making it difficult to detect defects and predict the path of the beam and thus preventing reliable results. For reliable inspection, it is necessary to understand the propagation characteristics of the beam in the weld and to develop appropriate inspection conditions according to the defect characteristics or inspection environment. In this study, the propagation characteristics of phased-array ultrasonic waves in anisotropic welds were analyzed through simulation of beam propagation behavior according to ultrasonic mode and frequency for sectorial scan techniques that are frequently used for inspection. In the case using the transverse wave, the entire weld could be covered, but it showed low transmittance. In the case using the longitudinal wave, the weld showed high transmittance, but the beam could not propagate to the top of the weld. By developing inspection conditions that consider the propagation characteristics of these beams, the probability of detecting defects can be increased. It is predicted that the simulation modeling technique used in this study can be used to establish inspection conditions and develop procedures.

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