위상배열 초음파탐상검사를 이용한 핀 핑거형 저압터빈 블레이드 도브테일의 건전성 평가 Evaluation of Integrity of Pin-Finger Type Low Pressure Turbine Blade Dovetail Using Phased Array Ultrasonic Testing원문보기
증기터빈은 보일러에서 생성된 고온 고압의 증기가 갖는 운동에너지를 기계적 회전 에너지로 변환시켜주는 중요 발전설비중의 하나이다. 특히 저압터빈 최종 단은 고속 회전에 따른 큰 인장응력이 작용하는 상태에서 습증기 영역에서 운전됨으로써 응력부식균열이 발생할 수 있으며, 잦은 기동 정지에 따른 ...
증기터빈은 보일러에서 생성된 고온 고압의 증기가 갖는 운동에너지를 기계적 회전 에너지로 변환시켜주는 중요 발전설비중의 하나이다. 특히 저압터빈 최종 단은 고속 회전에 따른 큰 인장응력이 작용하는 상태에서 습증기 영역에서 운전됨으로써 응력부식균열이 발생할 수 있으며, 잦은 기동 정지에 따른 저주기 피로 균열이 발생할 수 있는 조건 하에서 운전되고 있다. 따라서 이들 사용 중 발생할 수 있는 결함을 조기에 검출하여 사고를 예방하는 것이 중요하다. 현재 국내에서 가장 많이 운용되고 있는 500MW 표준화력 및 신표준화력, 그리고 복합화력발전 저압터빈 최종 단의 경우 핀-핑거 형태의 블레이드를 채용하고 있으나 형상이 매우 복잡하여 이 부분에 대한 검사가 불가능하였다. 이에 따라 위상배열초음파탐상검사 기법을 적용한 스캐너를 개발하여 운전 중 발생할 수 있는 결함을 검출할 수 있는 기법에 관하여 연구하였다. 초음파 빔 시뮬레이션을 통하여 최적의 탐촉자를 선정하였으며, 가능한 범위의 초음파 빔을 생성할 수 있도록 웨지를 설계하였다. 그리고, 탐촉자가 안정적으로 탐상면에 접촉할 수 있도록 스캐너를 제작하였다. 스캐너에는 검사 속도를 기록할 수 있도록 엔코더를 장착하였으며 엔코더와 탐촉자 이송 장치를 연결하여 탐촉자의 움직임을 기록하여 제 3자에 의한 평가가 이루어질 수 있도록 하였다. 제작된 탐상 장치의 성능을 확인하기 위하여 대비시험편을 제작하여 검증한 결과 대비시험편 상의 모든 결함에 대하여 검출이 가능함을 확인하였고, 실제 현장에 적용을 한 결과 깊이 0.5mm 미만의 응력부식균열을 검출할 수 있음을 확인하였다. 또한 기존에는 건전성을 확인하기 위하여 블레이드를 분해하여 검사할 수밖에 없었으나 조립된 상태로 검사가 가능하여 발전설비의 안정적 운용에 기여할 수 있게 되었으며 신속하고 정확한 검사를 수행할 수 있어 검사의 신뢰도를 향상시키고 검사시간을 단축시킬 수 있음을 확인하였다.
증기터빈은 보일러에서 생성된 고온 고압의 증기가 갖는 운동에너지를 기계적 회전 에너지로 변환시켜주는 중요 발전설비중의 하나이다. 특히 저압터빈 최종 단은 고속 회전에 따른 큰 인장응력이 작용하는 상태에서 습증기 영역에서 운전됨으로써 응력부식균열이 발생할 수 있으며, 잦은 기동 정지에 따른 저주기 피로 균열이 발생할 수 있는 조건 하에서 운전되고 있다. 따라서 이들 사용 중 발생할 수 있는 결함을 조기에 검출하여 사고를 예방하는 것이 중요하다. 현재 국내에서 가장 많이 운용되고 있는 500MW 표준화력 및 신표준화력, 그리고 복합화력발전 저압터빈 최종 단의 경우 핀-핑거 형태의 블레이드를 채용하고 있으나 형상이 매우 복잡하여 이 부분에 대한 검사가 불가능하였다. 이에 따라 위상배열 초음파탐상검사 기법을 적용한 스캐너를 개발하여 운전 중 발생할 수 있는 결함을 검출할 수 있는 기법에 관하여 연구하였다. 초음파 빔 시뮬레이션을 통하여 최적의 탐촉자를 선정하였으며, 가능한 범위의 초음파 빔을 생성할 수 있도록 웨지를 설계하였다. 그리고, 탐촉자가 안정적으로 탐상면에 접촉할 수 있도록 스캐너를 제작하였다. 스캐너에는 검사 속도를 기록할 수 있도록 엔코더를 장착하였으며 엔코더와 탐촉자 이송 장치를 연결하여 탐촉자의 움직임을 기록하여 제 3자에 의한 평가가 이루어질 수 있도록 하였다. 제작된 탐상 장치의 성능을 확인하기 위하여 대비시험편을 제작하여 검증한 결과 대비시험편 상의 모든 결함에 대하여 검출이 가능함을 확인하였고, 실제 현장에 적용을 한 결과 깊이 0.5mm 미만의 응력부식균열을 검출할 수 있음을 확인하였다. 또한 기존에는 건전성을 확인하기 위하여 블레이드를 분해하여 검사할 수밖에 없었으나 조립된 상태로 검사가 가능하여 발전설비의 안정적 운용에 기여할 수 있게 되었으며 신속하고 정확한 검사를 수행할 수 있어 검사의 신뢰도를 향상시키고 검사시간을 단축시킬 수 있음을 확인하였다.
The steam turbine is one of the important power generating facilities which convert the kinetic energy of the high temperature and high pressure steam generated in the boiler into mechanical rotational energy. In particular, the final stage of the low-pressure turbine is operated under the condition...
The steam turbine is one of the important power generating facilities which convert the kinetic energy of the high temperature and high pressure steam generated in the boiler into mechanical rotational energy. In particular, the final stage of the low-pressure turbine is operated under the condition that stress corrosion cracking can occur due to operation in a wet steam region under a condition that a large tensile stress acts upon high-speed rotation and low cycle fatigue cracks may occur due to frequent start and stop. Therefore, it is important to detect any defects that may occur during use and to prevent accidents. The final stage of the 500MW standard thermal power, the new standard thermal power, and the combined-cycle thermal power generation low pressure turbine, which are currently being operated in Korea, employ a pin-finger type blade, but the shape of the blade is very complicated. Therefore, we developed a scanner using the phased array ultrasonic inspection technique and studied the technique to detect defects that may occur during operation. The optimal probe was selected through the ultrasonic beam simulation and the wedge was designed to generate the ultrasonic beam as far as possible. Then, the scanner was manufactured so that the probe can stably contact the test surface. The scanner is equipped with an encoder to record the inspection speed, and the movement of the probe is recorded by connecting the encoder and the probe transport device so that the evaluation can be performed by a third party. In order to confirm the performance of the fabricated test equipment, a comparison test specimen was fabricated and verified, and it was confirmed that all the defects on the specimen could be detected. As a result, it was confirmed that stress corrosion cracks with a depth of 0.5 mm can be detected .
The steam turbine is one of the important power generating facilities which convert the kinetic energy of the high temperature and high pressure steam generated in the boiler into mechanical rotational energy. In particular, the final stage of the low-pressure turbine is operated under the condition that stress corrosion cracking can occur due to operation in a wet steam region under a condition that a large tensile stress acts upon high-speed rotation and low cycle fatigue cracks may occur due to frequent start and stop. Therefore, it is important to detect any defects that may occur during use and to prevent accidents. The final stage of the 500MW standard thermal power, the new standard thermal power, and the combined-cycle thermal power generation low pressure turbine, which are currently being operated in Korea, employ a pin-finger type blade, but the shape of the blade is very complicated. Therefore, we developed a scanner using the phased array ultrasonic inspection technique and studied the technique to detect defects that may occur during operation. The optimal probe was selected through the ultrasonic beam simulation and the wedge was designed to generate the ultrasonic beam as far as possible. Then, the scanner was manufactured so that the probe can stably contact the test surface. The scanner is equipped with an encoder to record the inspection speed, and the movement of the probe is recorded by connecting the encoder and the probe transport device so that the evaluation can be performed by a third party. In order to confirm the performance of the fabricated test equipment, a comparison test specimen was fabricated and verified, and it was confirmed that all the defects on the specimen could be detected. As a result, it was confirmed that stress corrosion cracks with a depth of 0.5 mm can be detected .
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