[논문]용접부 결함 검출에 관한 실험적 연구

남궁재관

[국내논문] 용접부 결함 검출에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on Detection of Defects in Weldzone 원문보기

한국공작기계학회논문집 = Transactions of the Korean society of machine tool engineers, v.12 no.6, 2003년, pp.56 - 63

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, an automatic ultrasonic testing system is used to detect the defects of the natural flaw test specimen and of the artificial flaw test specimen. We evaluate the detection performance of the acceptance standard for the natural flaw test specimen and of the acceptance standard for the artificial flaw test specimen. We also study the potential problems of those acceptance standards. The results indicate that the acceptance standard for the detection of defects in weldzone is good then the sensitivity correction is performed and that we must clearly specify special check points of the acceptance standard for the system in use.

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AI 본문요약
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제안 방법

그럼에도불구하고 우리 나라에서는 용접부의 결함 검출에 관한 표준안이 아직 유감스럽게도 정립되어 있지 않다(1-4). 이웃일본의 자료를 이용하는 사례가 있지만, 검증된 연구가 없기에 본 연구에서 일본의 오사카대학 접합과학 연구소 소유의 AUT(Automatic Ultrasonic Testing)시스템을 사용해, 한신고속도로공단소유의 인공결함시 험체 및 자연결함시험체에 관해서 Table 1~2에 검사요령(안)의 성능평가에 기준을 둔 용접결함검출특성을 조사 . 검토하였다.
각 시스템의 탐상감도를 통일하기 위해, Fig. 1에 표시한 감도 조정용 대비시험편을 이용해, 기준감도 및 DAC(거리진폭 보상)의 설정을 행하였다. 또한, 탐상정도를 확보하기 위해 에코높이 1 / 4S (직사)로 80%, 3 / 4S (1회 반사), 5 / 4S (1.
1에 표시한 감도 조정용 대비시험편을 이용해, 기준감도 및 DAC(거리진폭 보상)의 설정을 행하였다. 또한, 탐상정도를 확보하기 위해 에코높이 1 / 4S (직사)로 80%, 3 / 4S (1회 반사), 5 / 4S (1.5회 반사)로 80%±2dB의 범위가 되기 위하여 탐상 감도를 설정하였다. 그리고, 확인은 각각의 스키프위치로주사를 행하여 그때의 탐상데이타를 캘리브레이션 시이트에 남겼다.
5회 반사)로 80%±2dB의 범위가 되기 위하여 탐상 감도를 설정하였다. 그리고, 확인은 각각의 스키프위치로주사를 행하여 그때의 탐상데이타를 캘리브레이션 시이트에 남겼다.
AUT시스템의 결함검출특성을 확인하기 위해, 블로우홀을 모의한 환저구멍결함 (결함선단부 구면), 융합불량을 모의한 평저구멍결함 (결함선단부 평면) 및 크랙 , 용입상태의 불량을 모의한 대상결함 (결함선단부 평면)을 갖는, Fig. 2 의 인공결함시험체에 관해 탐상을 행하고, 에코높이, L / 2 길이, 화상위치등의 값을 조사했다. 한편, 표준으로는 조정감도+6dB을 탐상감도로 쓰고 있지만, 본 시험체는 초음파의 감쇄가 크기 때문에, 다시 +4dB의 감도보정을 행한 조정감도+10dB을 탐상감도로 했다(초음파의 감쇄 및 감도보정에 의한 탐상결과로의 영향에 관해서 별도 확인했다).
2 의 인공결함시험체에 관해 탐상을 행하고, 에코높이, L / 2 길이, 화상위치등의 값을 조사했다. 한편, 표준으로는 조정감도+6dB을 탐상감도로 쓰고 있지만, 본 시험체는 초음파의 감쇄가 크기 때문에, 다시 +4dB의 감도보정을 행한 조정감도+10dB을 탐상감도로 했다(초음파의 감쇄 및 감도보정에 의한 탐상결과로의 영향에 관해서 별도 확인했다).
3과 같이 자연결함시험체 (6 개)를 사용한, 인공결함시험체와 동일한 확인을 하였다. 본연구의 실험에는, 자연그대로의 결함의 기준적가치가 있어서 자세별 재현성의 확인은 행하지 않고 하향으로 3회의 시행을 행해 재현성의 확인을 행하였다. 또한, 탐 상감 도는 표준인 조정감도 + 6dB로 했다.
판정방법이 명시되어 있지 않아서, 본보고서에는 CH₁, 2 각각에검출된 데이터를 모두 개개의 결함으로서 처리토록 하였다. 단, 등급판정에 관해서는 CH₁, 2의 양쪽에 동위치의 결함이 결함지시길이, 에코높이, 등급분류 및 적부판정결과에관해서, 1 회째의 탐상결과를 기준으로 해 비교한 것을 Fig.
용접부의 결합검출에 관한 표준안을 만드는데 도움이 되고자 일본 한신 고속도로공단 소유의 인공결함시험체 및 자연결함시험 체의 검사요령성능평가 기준을 실험을 통해서 연구해본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

오사카대 학 접합과학 연구소 소유의 초음파자동탐상시험기 (aUT - 2)를 사용했다.
시험체는 판두께 t가 12mm 3개와 19mm 3개로 V형개선의 맞대기 용접을 한 것을 대상으로 했다.

성능/효과

평저구멍에서는 02.0mm 구멍이 결함치수가 CHI, CH₂ 에 12와 12, 13, 11로 +9~+llmm 크게 검출되었다.
그리고 04.0mm 구멍이 결함치수 CHI, CH₂에 모두 16 (1회) 15(2회) 나타나 +ll~+12mm 크게 검출되었다. 또한 06.
다시 말해서, 첫째로, 인공결함시험편의 결함검출성능에서, 평저구멍 40%, 띠모양 80%이내의 검출을 보이나, 이값 은 판두께 25mm이하의 경우에 탐상감도를 +6dB인 상태에서의 가장 높은 에코높.이의 값을 그대로 적용해도 좋은가를 명확히 해야 한다.
둘째로, 인공결함시험체에서 하나의 시험체에 대하여 연속해서 탐상을 행한 경우, 시스템의 설치나 캘리브레이션은, 그때마다 행하도록 규정해야 한다(자연결함시험체의 자세별 재현성에 대해서도 동일하다).
셋째로, 인공결함시험체의 기준에 +4dB의 감도보정을행할 때에는, 그 이유를 명기해야 한다.
금번의 실험에 검출된 결함의 범위에서 3회의 탐상결과에 관해서는, 결함지시길이, 에코높이, 공히, 등급분류에 영향을 줄 정도의 큰 차는 거의 없고, 또한 3등급이상을 불합격으로 했을 때의 적부판정에 관해서도 100%가 가까운 합격률이였기 때문에, 충분한 재현성이 확인되었다(Fig. 11~ 14, Table 3~4 참조).
타 시스템과 비교해서, 3등급, 4등급을 불합격으로 하였을 때의 적부판정에 관해서는, 합치율이 100%에 가깝고, 결함검출정도에 관해서는 만족한 결과가 얻어졌다. 단, 결합검출정도의 평가기준을 결정하기 위해 타 시스템 및 RT 의 결과와 비교, 검토할 필요가 있다(Table 5 참조).
다시말해서, 첫째로 감도보정은 표준시험편과의 감도차가 ±2dB이내인 경우에 행하고 있지만, 오사카대학에서 실험한 범위에서는 재료에 의한 감도보정량의 차는 2dB정도이며, 그것에 의한 적부판정에의 영향도 거의 나타나지 않았다. 그렇기 때문에, 감도보정량의 확인작업의 필요성에관해서 검토할 필요가 있다.
넷째로 동일결함의 판정기준으로서 ① 평면내 (용접선 방향)에 a < 1_2로 되는 경우, ② 단면내 (용접선직각방향 및 판 두께 방향) 에 화상간격이 6mm이하로 되는 경우의 두 개 조건의 양쪽, 또는 어느 쪽이든 한쪽의 규정을 만족시키면 동일 결함으로 간주하는 것이 타당하다(Fig. 16 참조) .
(7) 인공결함시험편의 연속 탐상은 매회 마다 시스템 설치나 캘리브레이션을 해야 한다.

후속연구

그렇기 때문에, 감도보정량의 확인작업의 필요성에관해서 검토할 필요가 있다. 또한, 차가 있다고 하면 V투과법의 방법에 관해서 명기한 위에, 그것에 의한 감도보정량의 확인을 필히 행하도록 하여, 그 결과를 기록해야 한다.

참고문헌 (14)

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상세보기
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JSNDI 1978, Radiographic Testing B, pp. 59-78
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Lee, M. H., 2003, 'Experimental Verification on the Stability and Sound Pressure Transmission Coefficient of Surface SH-Wave', Trans. of KSMTE, Vol. 12, No. 2, pp. 23-30

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