[고체실험] 비파괴 검사 (초음파 탐상법) -NDT(Non-Destructive Testing)-

목차

1. 실험목적

2. 실험장비

3. 실험배경

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 참고문헌

본문내용

수의 탐촉자가 침투력이 깊고, 감쇠가 적으나 빔의 퍼짐이 크고 감도가 저하된다.
④ 탐촉자의 구조와 형태
* 탐촉자의 구조.
·탐촉자의 크기와 모양은 3/16∼6인치까지 여러 종류가 있다.
·탐촉자의 크기는 적용에 있어서 아주 중요한데 탐촉자가 큰 것은 주어진 주파수에서 빔의 퍼짐이 적으나, 주파수가 높고 작은 것은 감도가 높다.
또한 크기는 탐촉자에 의해 투과하는 음 에너지의 양에 영향을 준다 즉, 탐촉자가 큰 것은 시험편에 더 많은 에너지를 투과시킨다.
·진동자가 큰 탐촉자는 매우 얇기 때문에 낮은 주파수로 제한된다. (높은 것은 깨지기 쉽다)
* 탐촉자의 형태
·수직 탐촉자(Straight beam)형
·사각 탐촉자(Angle beam)형
·분할 탐촉자(Double beam, Pitch and Catch)형
·Paint brush형 : 각각의 작은 진동자를 조합하여 하나의 진동자로 제작하되 각 진동자가 동일한 강도 발생.
·모자이크 진동자형 : 각 작은 진동자를 조합하되 초음파 강도를 한곳으로 집중시킴.
⑤ 탐촉자의 종류
·수직탐촉자 : 시험편에 직접 접촉시켜 사용하는 접촉형 탐촉자. 시험편 표면이 거칠 때 진동자 표면의 마모를 막기 위해 폴리우레탄 등의 막을 사용한다. (보호막형 탐촉자)
·분할형 수직탐촉자 ; 진동자를 송신용과 수신용으로 나누어 시험편에 직접 접촉시켜 사용. 시험재 중에서 빔의 교점이 얻어지도록 분할된 지연재 위에 진동자를 부착하게 되면 송신 펄스의 영향을 제거할 수 있으며 표면 근처의 결함까지도 검출이 가능하다. 초점위치에 있는 결함으로부터의 에코높이가 최대가 되므로 그것보다 결함의 위치가 가깝 거나 멀면 결함 에코높이는 현저히 저하된다. 또 저면에코의 높이를 보통의 수직탐상의 경우와 같이 에코높이를 평가할 때의 기준에 쓸 수가 없다는 것 등에 주의해야 한다.
·특수형 수직탐촉자 ; 감쇠가 큰 재료에 대해 분해능의 효과가 큰 고분해능형 수직탐촉자. 아크릴수지로 된 지연재를 탐촉자에 부착 사용하여 탐촉자와 시험재의 접촉을 안정하게 하는 지연재형 수직탐촉자. 초음파빔의 강도를 증가시키기 위해서 진동자의 앞에 음향렌즈를 부착한 집속형 수직탐촉자
·사각탐촉자 ; 초음파가 각을 가지고 입사할 수 있게 만든 탐촉자로 횡파를 이용한다. 쐐기의 각도는 접촉면에 대하여 기계적으로 가공되어 있고 접촉면이 마모되면 입사점, 굴절각 등이 변하기 때문에 탐상전에 측정해 놓을 필요가 있다.
(3) 접촉매질 ; 탐촉자와 시험편 사이의 공기의 층을 없애 초음파가 잘 통과할 수 있도록 통로를 만드는 역할을 하며 거친 표면을 채워서 불균일한 표면을 평평하게 만든다.
① 접촉매질의 종류.
·많은 종류의 액체, 반액체, 풀 및 때때로 고형의 매질까지도 이용된다.
·접촉매질은 충분히 젖어있는 상태로 시험편 표면과 탐촉자 표면에 접촉되어 표면사이로부터 공기를 제거하여야 한다.
·Wetting agent(수접 방지제) : 좋은 접착성을 갖도록 점성을 주기위해 첨가한다(수침법).
·접촉매질의 재료는 동질이며 고체입자 또는 기포 등이 없어야 하고 해가 없어야 한다.
·실제 사용되는 접촉매질은 적용과 제거가 쉽고 표면에 머므르는 성질이 있어야 한다.
② 접촉매질의 선택.
·접촉매질의 선택은 시험편 표면의 조건이 중요한 요인이 된다.
·물, 글리세린 혼합제 또는 맑은 기름은 시험표면이 비교적 매끄러운 경우에 적당하다.
·약간 거친표면은 중간 정도의 점도를 갖는 기름을 사용하고 거칠거나 수직인 표면에는 중유나 구리스를 사용한다.
·시험편의 성분이나 온도에 따라서 액체 또는 풀 형태로 된 접촉매질을 사용할 수 없을 때는 얇은 고무와 같은 재료를 사용하기도 한다.
③ 접촉매질의 적용.
·모든 경우에서 접촉매질의 막은 가능한 얇을수록 좋고 탐촉자와 시험편 표면사이의 음에너지를 일정하게 연결시킬 수 있어야 한다.
·접촉매질이 두꺼우면 감쇄 및 간섭현상으로 음에너지를 손실하게 된다.
·접촉매질의 두께가 일정하지 않으면 쐐기와 같은 작용을 하여 지시모양의 혼란과 음에너지의 입사방향의 변화가 생긴다.
·접촉매질은 되도록이면 시험편의 음향 임피던스와 근접한 것을 써서 불필요한 음에너지의 손실을 막는다.
4. 실험방법
1. 먼저 시편의 A, B, C, D, E의 부분의 길이를 측정한다.
2. 초음파 탐촉자를 A부분에 올려놓고 주파수를 맞추어서 길이를 잰다.
3. 그래프에 나온 데이터 값을 적는다.
4. 이와 같은 방법으로 B, C, D, E 부분을 초음파 탐상법으로 실험값을 얻는다.
5. 실험결과
A
B
C
D
E
E′(불순물)
실제값(mm)
91.5
85.0
100.2
5.0
45.0
14.85
측정값(mm)
92.5
84.0
100.0
4.9
45.0
15
RANGE(mm)
200
200
200
30
80
80
MTLVEL(m/s)
5996
4910
5900
6000
5632
5632
D-DELAY(mm)
66.62
63.65
74.98
94.94
19.64
19.64
P-DELAY(μs)
9.514
9.146
9.288
9.023
9.126
9.126
피크(dB)
46.6
55
49
78
66
66
실험결과 검토
이번실험은 비파괴 검사 (재료를 파괴하지 않고도 재료내의 결함을 알 수 있는 검사) 중에서도 초음파 탐상법에 대해서 알아보았다.
그리고 실험해 본 결과 위의 표를 보면 알 수 있듯이 실험값과 측정값의 차이는 얼마 나지 않는 것을 알 수 있었다. (오차가 1mm 안에서 일어난다.)
다시 말해서 재료를 파괴하지 않고도 재료의 두께를 초음파 탐상검사를 통해 거의 정확하게 알 수 있었다.
그리고 E′의 결과를 보면 불순물과의 거리도 정확히 알아낼 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 재료 내에 불순물이 있다면 재료를 파괴하지 않고 그 불순물과의 거리도 정확히 알아 낼 수 있다는 것이다.
지금까지의 실험은 재료를 파괴시키거나 마모, 변형시켜서 실험값을 측정했지만 이번 실험은 재료를 파괴시키지 않고 실험값을 얻을 수 있는 실험이었다.
6. 참고문헌
http://www.ndeitec.co.kr/ut.htm
http://aceapt.net/ut

키워드

비파괴검사,   초음파 탐상법,   초음파탐상법,   비파괴,   비파괴 검사,   초음파,   고체실험