비파괴평가 - 초음파탐상시험과 음향방출시험을 통한 결함검출

소개글

비파괴평가 - 초음파탐상시험과 음향방출시험을 통한 결함검출에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험주제

2. 실험목적

3. 사전조사

4. 1)초음파탐상시험
①실험준비물
②실험과정
③결과 및 고찰
2)음향방출시험
①실험준비물
②실험과정
③결과 및 고찰

5. 종합 후기 및 고찰

6. 참고문헌

본문내용

되지 않는다.
Felicity Ratio (Kaiser 효과 반대) : FRP제 용기에서 관찰되는 현상중의 하나로서, 이미 경험한 응력보다 낮은 응력이 작용한 경우에도 AE가 발생되는 수가 있다. FRP는 점탄성 거동을 나타내는 재료이기 때문에, 변형기구에 관여하는 인자로서 응력의 크기 이외에 응력의작용 경과시간을 들 수 있다. 그리고 파괴기구 또한 매우 복잡하기 때문에 이미 경험한 응력의 크기와 작용시간의 대소에 따라 생성된 균열선단은 금속재료에 비하여 불한정한 상태이다. 이러한 불안정성 때문에 경험 응력보다 낮은 응력 하에서도 AE신호가 발생 가능하다.
실시간 모니터링에 주로 이용되고 있는 AE시험방법
원자력산업 : 균열탐지 및 누설탐지
보일러 : 누설감시
가스배관 : 누설탐지 등 위험부분의 감시기구로서 이용
회전기기 : 이상진단 모니터링
드릴(drill)이나 바이트(bite) : 파손감지 모니터링
IC나 반도체 패키지의 검사
하드디스크 크랏슈 검출
트랜스 등의 절연 열화에 의한 코로나 차지 검출
항공산업 : 항공기 구조 시험 및 운항중 연속감시
항공 우주용 금속 재료시험 등에 널리 이용
용접결함의 실시간(real time) 모니터링
신소재분야 : 동적결함의 검출에 좋은 도구가 되는 AE를 이용한 복합재료의 결함검출
4. 1)초음파탐상시험
①실험 준비물 : 초음파탐상기, 초음파두께측정기, 표준시험편, 원통형 탄소강파이프, 바세린
②실험 과정
ⅰ초음파탐상시험
㉠ 시험기를 켜고 탐촉자를 시험기에 연결하고 시험기를 조정한다.
㉡ 시편에서 시험할 부분에 바세린을 발라 매질 역할을 하게 하고 그 위에 탐촉자를 얹는다.
㉢ 시험기에 나타난 주파수를 확인한다.
<탐촉자를 놓아 값을 얻는 모습> <결함이 없는 부위를 시험하는 장면>
<결함이 있는 부위를 시험하는 장면>
ⅱ초음파두께측정시험
㉠ 시험기를 켜고 탐촉자를 연결한다.
㉡ 탐촉자를 시험기 밑부분에 있는 표준시편에 대고 기준을 설정하여 영점조절을 한다.
㉢ 두께를 측정할 부분에 바세린을 바르고 탐촉자를 대고 두께를 측정한다.
<영점조절을 위해 기준시편에 탐촉자를 대고 두께와 음속을 구하는 모습들>
③결과 및 고찰
결함이 없는 부분의 주파수▼
실험을 통해 나오는 Sa값과 Sb값의 차이를 통해 재료의 두께를 측정할 수 있다. 그리고 큰 주파수 옆에 반복주파수가 생기는 것을 볼 수 있다.
결함이 있는 부분의 주파수▼
앞의 빨간원의 값과 뒤의 빨간원의 값의 차이를 구하면 결함과 결함사이의 거리를 측정할 수 있다. 결함과 결함사이의 거리는 30mm정도가 나왔다. 결함이 있는 경우 결함이 없을 때와 다르게 주파수가 산란이 되어 반복주파수가 생기지 않은 것을 볼 수 있다.
초음파두께측정기로 두께를 측정하는 모습▼
두께를 측정하였을 때 예상했던 두께랑 다르게 나오게 되었다. 그 이유를 찾아보자면 시편 안쪽표면이 매끄럽지 않고 울퉁불퉁 할 수도 있고, 탐촉자는 평면이지만 시편은 원통이라 탐촉자의 가장자리부분은 떠있게 된다. 그래서 매질로 대체를 하였고, 측정되는 값은 바깥부분과 중앙부분의 평균값을 사용하여 예상과 다르게 나올 수도 있다.
2)음향방출시험
①실험 준비물 : 실험 시편(보론강, 노치가 있는 보론강, 용접된 보론강, CGI, SIC소결한 세라믹), 음향방출시험기, 샤프, 매질
②실험 과정
㉠ 시험기를 켜고 탐촉자를 연결한다.
㉡ 탐촉자를 측정할 시편위에 매질을 바른후 올리고 샤프심을 부러트린다.
㉢ 모니터에 나타난 주파수를 관찰한다.
<측정할 시험편들> <샤프심을 부러트리는 모습>
<결과적으로 나오는 그래프>
③결과 및 고찰
CGI
세라믹
보론강
용접된 보론강
노치가 있는 보론강
탁월주파수의 정리 및 분석
재료에는 고유의 주파수가 있는데 결함이 없는 재료의 주파수와 결함이 있는 재료의 주파수가 다르게 나온다. 이것을 비교해서 결함이 있다는 것을 알 수 있다.
그래프에서 빨간 부분이 주파수가 가장 높은 부분이다.
이번 시험에서는 표본이 너무 작아 신뢰성이 다소 떨어진다.
주파수정리 및 분석을 보면 표시가 많이 된 부분에 결함이 있다고 생각 할 수 있다.
5. 종합 후기 및 고찰
이번 실험은 비파괴 시험을 통해 재료의 결함부를 알아보는 실험이었다. 우리가 한 실험은 초음파탐상시험과 음향방출시험으로 재료의 두께, 결함의 존재를 대략 알 수 있었다.
먼저 초음파탐상시험을 보면 탐촉자를 사용하여 시험할 때 탐촉자와 재료사이의 빈공간을 없애주기 위해 바세린을 사용하는데 이것은 매질 역할을 하여 탐촉자와 재료가 잘 붙어 실험의 오차를 줄여준다. 그리고 결함이 없는 부분에는 반복주파수가 생기고 결함이 있는 부분은 반복주파수가 생기지 않는데 이것은 결함이 있는 부분에서 주파수가 산란되어서 돌아오지 않기 때문이다. 초음파두께측정기를 사용하여 두께를 측정할 때에는 처음에 기준시편에 탐촉자를 대어 영점조절을 해주어야 하고 동그란 재료에는 탐촉자가 떠있는 부분을 매꾸기 위해 매질을 사용해 막아주어야 한다. 이러한 초음파두께측정은 배관이나 수로의 마모정도를 측정하는데 사용될 수 있다.
그리고 음향방출시험으로는 재료에 충격을 가하면 재료에서 탄성파를 보내게 되는데 이 재료에 결함이 있으면 그 주파수가 균일하지 않고 결함이 없는 재료와 다른 주파수를 나타나게 된다. 그리고 샤프심을 부러트리면서 충격이 한번만 가해져야 하는데 샤프심이 부러지는 충격과 샤프 끝이 닿아서 생기는 충격, 이렇게 두가지 충격이 가해지면 그래프가 나타나지 않는다. 그러므로 샤프심을 적당히 길게하여 샤프심이 부러지는 충격만 가해질 수 있도록 해야 한다. 음향방출시험도 역시 매질을 사용하여 재료와 탐촉자 사이의 띄어진 공간을 매꾸어 주었다. 그리고 이 시험의 경우 표본이 시편이 너무 작아서 신뢰성이 다소 떨어지게 된다.
초음파탐상시험과 음향방출시험의 차이로는 초음파탐상시험은 직접 음파를 방출하여 되돌아오는 음파로 해석하는 것이지만, 음향방출시험에서는 직접 음파를 방출하지 않고 재료에 충격을 가하면 그 재료에서 탄성파를 발생시켜 탐촉자가 이 음파를 받아서 해석하는 것이다.
5. 참고문헌
비파괴평가공학 / 학연사 / 박은수, 박익근, 송성진 공저

키워드

비파괴평가,   초음파탐상시험,   음향방출시험,   결함검출