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적외선열화상 시험에서 위상잠금모드 적용에 따른 배관 감육결함 검출능력 개선 평가
Evaluation of Improvement of Detection Capability of Infrared Thermography Tests for Wall-Thinning Defects in Piping Components by Applying Lock-in Mode 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.37 no.9, 2013년, pp.1175 - 1182  

김진원 (조선대학교 원자력공학과) ,  윤경원 (조선대학교 기계설계공학과)

초록
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위상잠금모드가 적용된 적외선열화상 시험법은 열전도도가 큰 재료에서 결함의 검출능력을 향상시키기 위해 개발되었으며, 기존의 적외선열화상 기법에 비해 우수한 결함 검출능력을 보이는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 원전 배관 감육결함 검출에서 위상잠금모드 기법의 적용 효과를 살펴보기 위해서, 감육결함이 가공된 배관 시편을 대상으로 위상잠금모드를 적용하여 적외선열화상 시험을 수행하였다. 시험 결과로부터 감육결함에 대한 위상이미지를 얻고, 이것을 기존의 적외선열화상시험법으로 구한 열화상이미지와 비교하였다. 비교 결과, 위상잠금모드의 적용이 감육결함에 대한 형상 결정 능력을 향상시키는 것을 확인하였다. 이러한 개선 효과는 폭과 길이가 작거나 경계가 경사진 감육결함에서 뚜렷하였다. 그러나, 깊이가 얕은 감육결함의 검출능력은 크게 향상되지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The lock-in mode infrared thermography (IRT) technique has been developed to improve the detection capability of defects in materials with high thermal conductivity, and it has been shown to provide better detection capability than conventional active IRT. Therefore, to investigate the application o...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 원전 배관계통에서 실제 감육결함은 결함부와 건전부 사이의 경계가 명확하지 않고, 결함부에서 두께가 완만하게 변화한다. IRT 기법을 적용한 감육결함 검출의 기본 원리는 감육부와 건전부 사이의 두께 차이에 기인한 열적 특성 차이를 측정하는 것이다. 따라서, 실제 감육결함에서 완만한 두께 변화는 IRT 기법을 적용한 감육결함 검출을 어렵게 하는 요인으로 작용할 수 있다.
  • 따라서, 본 논문에서는 위상잠금모드 기법의 적용이 배관 감육결함 검출능력을 어느 정도 개선시킬수 있는지 확인하기 위하여, 다양한 감육결함이 존재하는 배관 시편을 대상으로 위상잠금모드 기법을 적용한 IRT 시험을 수행하였다. 시험 결과로부터 감육결함에 대한 위상이미지 (Phase Image)를 얻고, 이것을 기존의 IRT 기법으로 측정한 열화상이미지(17)와 비교하였다.
  • 시험 결과로부터 감육결함에 대한 위상이미지 (Phase Image)를 얻고, 이것을 기존의 IRT 기법으로 측정한 열화상이미지(17)와 비교하였다. 비교 결과를 바탕으로 위상잠금모드 IRT 기법의 적용이 원전 배관 감육결함 검출에 어떤 영향을 미치는지 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원전 배관계통에서 감육결함 관리의 핵심은 무엇인가? (1,2) 따라서, 탄소강 배관에서 감육결함은 원전의 안전성과 경제성 측면에서 중요한 관리 대상으로 고려되고 있다.(3) 원전 배관계통에서 감육결함 관리의 핵심은 신뢰성 있는 두께 검사를 통한 결함의 검출이며, (1,4,5) 이를 위해 초음파 두께 측정 방법이 널리 사용되고 있다.(4,5) 초음파 방법은 정확한 두께 측정 결과를 제공하는 것으로 알려져 있으나, 직경이 작은 배관에 대해서는 측정 시간과 측정 신뢰도 측면에서 한계를 보인다.
IRT 기법이란? 일반적으로 결함 검출에 적용되고 있는 IRT 기법은 크게 능동형 기법과 피동형 기법으로 구분되는데, 검사 대상체가 발열하지 않는 경우에는 능동형 IRT 기법이 적용된다. 이 방법은 검사 대상체의 외부에 열적 자극을 가함으로써 결함부에서 불균일한 열적 특성을 보이게 하고, 이것을 적외선(IR) 카메라를 이용하여 열화상이미지 (Thermal Image) 형태로 측정하는 방법이다. 능동형 IRT 기법은 적용이용이하므로 다양한 분야에서 결함 검출에 활용되고 있다.
감육결함 관리를 위한 초음파 방법의 한계는? (3) 원전 배관계통에서 감육결함 관리의 핵심은 신뢰성 있는 두께 검사를 통한 결함의 검출이며, (1,4,5) 이를 위해 초음파 두께 측정 방법이 널리 사용되고 있다.(4,5) 초음파 방법은 정확한 두께 측정 결과를 제공하는 것으로 알려져 있으나, 직경이 작은 배관에 대해서는 측정 시간과 측정 신뢰도 측면에서 한계를 보인다. 따라서, 최근에는 이를 대체하기 위한 방법들이 제시되고 있는데,(6~10) 이들 방법 중 하나가 적외선열화상(Infrared Thermography, IRT) 방법이다.
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참고문헌 (19)

  1. Chexal, B., Horowitz, J., Dooley, B., Millett, P., Wood, C. and Jones, R., 1998, Flow-accelerated Corrosion in Power Plant, EPRI/TR-106611-R2. 

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  3. NRC Information Notice 2006-08, 2006, Secondary Piping Rupture at the Mihama Power Station in Japan, May. 

  4. Korea Electric Power Research Institute (KEPRI), Management Program for Thinned Pipe in NPP Secondary System, Interim Report/ TM.00NJ12. M2001.189. 

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  7. Ryu, K.H., Whang, I.S., Lee, N.Y., Oh, Y.J., Kim, J.H., Park, J.H. and Sohn, C.H., 2008, "Screening Method for Piping Wall Loss by Flow Accelerated Corrosion," Nuclear Eng. Design, Vol. 238, pp. 3263-3268. 

  8. Liu, L. and Ju, Y., 2011, "A High-Efficiency Nondestructive Method for Remote Detection and Quantitative Evaluation of Pipe Wall Thinning Using Microwave," NDT & E International, Vol. 44, pp. 106-110. 

  9. Vertesy, G., Tomas, I., Uchimoto, T. and Takagi, T., 2012, "Nondestructive Investigation of Wall Thinning in Layered Ferromagnetic Material by Magnetic Adaptive Testing," NDT & E International, Vol. 47, pp. 51-55. 

  10. Zayicek, P. and Shepard, S.M., 1997, "Investigation of an IR Technique for Detection of Wall Thinning in Service Water Piping," Proc. of SPIE Conf. thermosence XIX, Vol. 3056, pp. 242-247. 

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  12. Maldague, X., 1999, "Pipe Inspection by Infrared Thermography," Materials Evaluation, Vol. 57, No. 9, pp. 899-902. 

  13. Shen, G. and Li T., 2007, "Infrared Thermography for High-Temperature Pressure Pipe," Insight, Vol. 49, No. 3, pp. 151-153. 

  14. Hung, Y.Y., Chen, Y.S., Ng, S.P., Liu, L., Huang, Y.H., Luk, B.L., Ip, R.W.L., Wu, C.M.L. and Chung, P.S., 2009, "Review and Comparison of Shearography and Active Thermography for Nondestructive Evaluation," Materials Science Eng. R, Vol. 64, pp. 73-112. 

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  17. Kim, J.W., Yun, K.W. and Jung, H.C., 2012, "Application of an IR Thermography Technique to the Inspection of Local Wall-Thinning Defects in Nuclear Piping Components," Proc. of PVP2012, PVP2012-78503. 

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  19. Choi, M, Kang, K., Park, J., Kim, W. and Kim, K., 2008, "Quantitative Determination of a Subsurface Defect of Reference Specimen by Lock-in Infrared Thermography," NDT & E International, Vol. 41, pp. 119-124. 

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