초음파 검사

Ultrasonic testing
V2500의 블레이드 루트에 대한 초음파 테스트(UT) 예시IAE 항공기 엔진
1단계: UT 프로브는 특수 보어스코프 도구(비디오 프로브)를 사용하여 검사할 블레이드의 루트에 배치됩니다.
2단계: 계측기 설정이 입력됩니다.
스텝 3: 프로브는 블레이드 루트를 통해 스캔됩니다.이 경우 빨간색 선(또는 게이트)을 통과하는 표시(데이터의 피크)는 양호한 블레이드를 나타냅니다.이 범위의 왼쪽에 있는 표시는 균열을 나타냅니다.
초음파 검사의 원리왼쪽: 프로브는 음파를 테스트 물질로 보냅니다.두 가지 징후가 있습니다. 하나는 프로브의 초기 펄스이고 다른 하나는 백월 에코입니다.우측: 결함에 따라 세 번째 표시가 생성됨과 동시에 백월 표시의 진폭이 감소합니다.결함의 깊이는 D/Ep 비율에 따라 결정됩니다.

초음파 테스트(UT)는 테스트 대상물 또는 재료에서 초음파의 전파를 기반으로 하는 비파괴 테스트 기술입니다.대부분의 일반적인 UT 어플리케이션에서는 중심 주파수가 0.1~15MHz, 때로는 최대 50MHz인 매우 짧은 초음파 펄스파가 내부 결함을 감지하거나 재료를 특성화하기 위해 재료로 전송됩니다.일반적인 예로는 초음파 두께 측정이 있습니다. 예를 들어 파이프 구조 부식을 모니터링하기 위해 테스트 물체의 두께를 테스트합니다.

초음파 테스트는 종종 강철 및 기타 금속 및 합금에 대해 수행되지만, 콘크리트, 목재 및 복합 재료에도 사용할 수 있지만 분해능은 낮습니다.철강 및 알루미늄 건설, 야금, 제조, 항공우주, 자동차 및 기타 운송 분야를 포함한 많은 산업에서 사용됩니다.

역사

고체 물질의 결함을 발견하기 위해 초음파 테스트를 사용한 첫 번째 노력은 1930년대에 [1]일어났다.1940년 5월 27일, 미국 연구원 Dr.미시간 대학플로이드 파이어스톤은 최초의 실용 초음파 검사 방법으로 미국 발명 특허를 출원했다.이 특허는 1942년 4월 21일 미국 특허 No.280,226으로 부여됐다.이 완전히 새로운 비파괴시험방법에 대한 특허의 첫 두 단락에서 발췌한 내용은 그러한 초음파시험의 기본을 간결하게 설명한다."제 발명은 재료의 밀도 또는 탄성의 불균일한 존재를 감지하는 장치와 관련이 있습니다.예를 들어, 주조물 내부에 구멍이나 균열이 있는 경우, 내 장치를 통해 결함의 존재와 위치를 탐지할 수 있습니다. 결함이 완전히 주조물 안에 있고 그 일부가 표면으로 확장되지 않더라도 말입니다. ...이 장치의 일반적인 원리는 검사 대상 부품에 고주파 진동을 보내고 부품 표면에 있는 하나 이상의 스테이션에 직접 및 반사 진동이 도달하는 시간 간격을 결정하는 것입니다."

제임스 F. 오토메이션 인더스트리의 맥널티(미국 라디오 엔지니어)는 캘리포니아 엘 세군도에서 1962년 12월 12일 자신이 제출한 미국 특허 3,260,105(출원)에서 초음파 검사에 대해 자세히 가르치고 있습니다.c) "기본적으로 초음파 시험은 초음파 주파수의 주기적인 전기 펄스를 압전결정 변환기에 적용하여 실시한다."결정체는 초음파 주파수로 진동하며 시험 대상 시료의 표면에 기계적으로 결합된다.이 결합은 변환기와 시료를 액체에 담그거나 오일과 같은 액체의 얇은 막을 통해 실제 접촉함으로써 이루어질 수 있습니다.초음파 진동은 시료를 통과하며 발생할 수 있는 모든 불연속부에 반영됩니다.반사된 에코 펄스는 동일한 변환기 또는 다른 변환기로 수신되며 결함의 존재를 나타내는 전기 신호로 변환됩니다."피로 또는 크리프 손상의 초기 단계에서 미세 구조 특징을 특징짓기 위해 보다 고도의 비선형 초음파 시험을 사용해야 한다.이러한 비선형 방법은 [2]재료에 미세한 손상을 입히면서 강한 초음파가 왜곡되고 있다는 사실에 기초하고 있다.왜곡의 강도는 손상 정도와 관련이 있습니다.이 강도는 음향 비선형성 파라미터(β)로 정량화할 수 있다.β는 제1 및 제2 고조파 진폭과 관련된다.이러한 진폭은 고속 푸리에 변환 또는 웨이브릿 [3]변환을 통한 초음파 신호의 고조파 분해를 통해 측정할 수 있습니다.

구조

건설 현장에서 기술자가 초음파 위상 배열 기기를 사용하여 파이프라인 용접의 결함을 테스트합니다.자기 휠이 있는 프레임으로 구성된 스캐너는 스프링에 의해 프로브를 파이프에 접촉시킵니다.습윤 영역은 소리가 파이프 벽으로 통과할 수 있도록 하는 초음파 결합 장치입니다.
스플라인 균열을 나타내는 스윙 샤프트의 비파괴 시험

초음파 테스트에서는 진단기에 접속된 초음파 변환기가 검사 대상물 위를 통과한다.변환기는 일반적으로 침지 테스트에서와 같이 젤, 오일 [1]또는 물과 같은 결합식물에 의해 테스트 대상과 분리됩니다.그러나 전자파 음향 변환기(EMAT)를 사용하여 초음파 테스트를 수행할 경우 결합기를 사용할 필요가 없습니다.

초음파 파형을 수신하는 방법에는 반사와 감쇠의 두 가지가 있습니다.반사(또는 펄스 에코) 모드에서 변환기는 "소리"가 장치에 반사됨에 따라 펄스파의 송수신을 모두 수행합니다.반사 초음파는 물체의 뒷벽과 같은 인터페이스 또는 물체 내부의 불완전함에서 발생합니다.진단 기계는 이러한 결과를 반사 강도 및 거리를 나타내는 진폭과 함께 반사 도착 시간을 나타내는 신호 형태로 표시합니다.감쇠(또는 스루송신) 모드에서는 송신기가 한쪽 표면을 통해 초음파를 송신하고, 다른 수신기가 매체를 통과한 후 다른 표면에서 도달한 양을 검출합니다.송신기와 수신기 사이의 공간에 결함이나 다른 조건이 있으면 전송되는 소리의 양이 줄어들어 그 존재가 드러납니다.Couplant를 사용하면 표면 간 이격에 따른 초음파 에너지 손실을 줄여 공정 효율을 높일 수 있습니다.

특징들

이점

  1. 침투력이 높아 부품 [1]깊은 곳의 결함을 검출할 수 있습니다.
  2. 고감도, 극히 작은 [1]결함도 검출할 수 있습니다.
  3. 내부 결함의 깊이와 평행한 표면을 가진 부품의 두께를 결정하는 데 있어 다른 비파괴 방법보다 정확도가 높습니다.
  4. 결점의 크기, 방향, 형상 및 특성을 추정하는 능력입니다.
  5. 음향 특성이 다른 부품의 합금 구조를 추정하는 능력
  6. 작업이나 인근 인력에 위험하지 않으며 주변 장비 및 재료에 영향을 미치지 않습니다.
  7. 휴대용 또는 고도로 자동화된 조작이 가능합니다.
  8. 결과는 즉각적이다.따라서 즉석에서 결정을 [1]내릴 수 있다.
  9. 검사 [1]중인 제품의 한쪽 표면에만 접근하면 됩니다.

단점들

  1. 수동 조작에는 숙련된 기술자의 세심한 주의가 필요합니다.변환기는 일부 재료의 정상적인 구조, 다른 표본의 허용 가능한 이상("소음"이라고 함) 및 표본 무결성을 훼손할 정도로 심각한 결함 모두에 대해 경고한다.이러한 신호는 숙련된 기술자가 식별해야 하므로 다른 비파괴 테스트 방법에 [5]대한 후속 조치가 필요할 수 있습니다.
  2. 검사 [1]절차 개발을 위해서는 광범위한 기술적 지식이 필요하다.
  3. 거칠거나 모양이 불규칙하거나 매우 작거나 얇거나 균질하지 않은 부품은 검사하기가 어렵습니다.
  4. 표면에 제대로 접착된 페인트를 제거할 필요는 없지만 느슨한 스케일, 페인트 등을 청소 및 제거하여 표면을 준비해야 합니다.
  5. 비접촉 기술을 사용하지 않는 한 변환기와 검사 대상 부품[1] 간에 초음파 에너지를 효과적으로 전달하기 위해 결합체가 필요하다.비접촉 기술에는 레이저 및 전자기 음향 변환기(EMAT)가 있습니다.
  6. 기기가 비쌀 수 있다
  7. 기준 기준 및 교정[1] 필요

표준

국제 표준화 기구(ISO)
  • ISO 2400: 비파괴시험 - 초음파시험 - 교정블록 1번 규격(2012년)
  • ISO 7963: 비파괴 시험 — 초음파 시험 교정 블록 2번 규격 (2006)
  • ISO 10863: 용접부 비파괴시험 - 초음파시험 - 비행시간회절기술(TOFD)의 사용(2011년)
  • ISO 11666: 용접부의 비파괴 시험 - 초음파 시험 - 허용 수준(2010)
  • ISO 16809: 비파괴 시험 -- 초음파 두께 측정(2012)
  • ISO 16831 : 비파괴 시험 -- 초음파 시험 -- 초음파 두께 측정 장비의 특성 및 검증(2012년)
  • ISO 17640: 용접부의 비파괴 시험 - 초음파 시험 - 기술, 시험 수준평가(2010년)
  • ISO 22825, 용접의 비파괴 시험 - 초음파 시험 - 오스테나이트강 니켈기 합금의 용접 시험(2012)
  • ISO 5577: 비파괴 시험 -- 초음파 검사 -- 어휘 (2000)
유럽 표준화 위원회(CEN)
  • EN 583, 비파괴 테스트 - 초음파 검사
  • EN 1330-4, 비파괴 시험 - 용어 - 제4부: 초음파 시험에 사용되는 용어
  • EN 12668-1, 비파괴 시험 - 초음파 검사 장비의 특성화검증 - 제1부: 기기
  • EN 12668-2, 비파괴 시험 - 초음파 검사 장비의 특성화검증 - 제2부: 프로브
  • EN 12668-3, 비파괴 시험 - 초음파 검사 장비의 특성화검증 - Part 3: 복합 장비
  • EN 12680, 창립 - 초음파 검사
  • EN 14127, 비파괴 시험 - 초음파 두께 측정

(주: 독일에서는 DIN EN으로, 체코에서는 CSN EN으로 인정된 CEN 표준의 일부).

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i j 금속 부품의 비파괴 결함 검출 품질 매거진 2015년 8월호 Dan DeVries 31-32면
  2. ^ Matlack, K. H.; Kim, J.-Y.; Jacobs, L. J.; Qu, J. (2015-03-01). "Review of Second Harmonic Generation Measurement Techniques for Material State Determination in Metals" (PDF). Journal of Nondestructive Evaluation. 34 (1): 273. doi:10.1007/s10921-014-0273-5. ISSN 0195-9298. S2CID 39932362.
  3. ^ Mostavi, Amir; Kamali, Negar; Tehrani, Niloofar; Chi, Sheng-Wei; Ozevin, Didem; Indacochea, J. Ernesto (2017). "Wavelet Based Harmonics Decomposition of Ultrasonic Signal in Assessment of Plastic Strain in Aluminum". Measurement. 106: 66–78. Bibcode:2017Meas..106...66M. doi:10.1016/j.measurement.2017.04.013.
  4. ^ https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/EquipmentTrans/Couplant.htm Couplant Iowa State University - 비파괴 평가 센터(Center for Non-Destructive Evaluation)는 8/1/1900을 취득했습니다.
  5. ^ 초음파 시험장치 및 방법에 대한 미국 특허 3,260,105.1열의 37-48행과 60-72행과 2열의 1-4행에 McNulty가 있습니다.

추가 정보

  • 앨버트 S.버크스, 로버트 E.Green, Jr. 테크니컬 에디터, Paul McIntire 에디터초음파 검사, 2차 검사.콜럼버스, OH: 미국 비파괴 시험 협회, 1991.ISBN 0-931403-04-9.
  • 요제프 크라우트크래머, 헤르베르트 크라우트래머재료 초음파 테스트, 4차 완전 개정판베를린; 뉴욕: Springer-Verlag, 1990.ISBN 3-540-51231-4.
  • J.C. 드루리기술자를 위한 초음파 결함 탐지, 제3판, 영국: Silverwing Ltd.2004. (온라인(PDF, 61kB) 제1장 참조).
  • 비파괴 테스트 핸드북, 제3판:제7권 초음파 검사콜럼버스, 오주: 미국 비파괴 시험 협회.
  • 초음파 현미경 검사 및 웨이브릿 변환 측정을 통한 전자 장치 결함의 검출 및 위치, 제3권, 제2호, 2002년 3월, 페이지 77-91, L. Angrisani, L. Bechou, D.달렛, P. 다폰테, Y언인
  • Charles Hellier (2003). "Chapter 7 - Ultrasonic Testing". Handbook of Nondestructive Evaluation. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-028121-9.