위상 배열 초음파 테스트

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위상 배열 초음파 검사(PAUT)는 2000년대 초반 도입된 이후 꾸준히 기존 초음파 검사를 대체해 왔습니다. PAUT는 데이터 수집 및 데이터 분석 측면에서 기존 UT에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 또한 PAUT 하드웨어의 발전으로 인해 향상된 결함 크기 및 특성 분석을 제공하는 FMC/TFM(전체 매트릭스 캡처/총 초점 방식)과 같은 고급 이미징 기술이 개발되었습니다. 이 기사에서는 PAUT 기술에 대한 일반적인 개요를 제공하고 기존 UT와 관련된 이점을 자세히 설명한 다음 차세대 PAUT 검사 기술인 FMC/TFM에 대해 간략하게 설명합니다.

초음파 테스트(UT)는 고주파 기계적 파동을 사용하여 산업용 부품의 결함을 찾습니다. 결함은 테스트 피스를 통해 초음파가 전파될 때 초음파를 반사하는 재료 특성(강성 및/또는 밀도)의 급격한 변화로 나타납니다. UT는 방사선 재료의 취급이 필요하지 않고 균열 및 융합 부족과 같은 일반적인 용접 결함에 더 민감하기 때문에 방사선 검사(RT) 대신 종종 사용됩니다.

특수 압전 센서 또는 "프로브"를 사용하여 짧은 초음파 펄스가 테스트 조각으로 발사되며, 종종 굴절 "쐐기"를 사용하여 빔을 관심 영역으로 향하게 합니다. 그림 1(상단) 참조. 입사 빔이 결함과 상호 작용할 때 결과 반사는 일반적으로 A-스캔이라고 하는 신호를 등록하는 프로브에 대한 동일한 경로를 따라 다시 이동합니다(그림 1(하단)). A-스캔은 프로브에 의해 감지된 반사 강도(진폭)를 프로브에 의해 펄스가 전송된 시간부터 경과된 시간의 함수로 매핑하며, 이는 조각의 반사 위치와 다시 관련될 수 있습니다.

A-스캔에서 감지할 수 있는 반사를 일으키려면 결함이 부품을 통과하는 경로를 따라 어딘가에서 초음파 빔과 교차해야 합니다. 결함은 검사 볼륨 내 어디에서나 발생할 수 있으므로 빔 경로가 전체 관심 영역을 덮도록 프로브/웨지를 앞쪽(또는 뒤쪽)으로 인덱싱해야 합니다. 그림 2의 전면도를 참조하세요. 용접부를 향한 프로브의 인덱싱 그림 2(평면도)에 표시된 것처럼 구성 요소의 전체 길이를 따라 반복되어야 합니다. 기존 UT 검사는 일반적으로 수동으로 수행되므로 기술자는 프로브/웨지가 정의된 스캔 패턴을 따르는지 확인하는 동시에 UT 장비의 A-스캔 디스플레이에서 결함 반사를 모니터링해야 합니다. 이 과정은 초음파가 부품에 전달될 수 있도록 결합 젤이나 오일 층을 적용하고 다시 적용해야 한다는 사실로 인해 더욱 복잡해집니다. 이러한 문제로 인해 기술자는 심각한 결함을 식별하지 못하고 검사 결과가 개별 검사 인력의 근면에 크게 좌우될 수 있습니다. 프로브는 손으로 조작되고 A-스캔은 즉석에서 분석되므로 검사 데이터를 기록할 방법/필요도 없습니다. 그러면 결과 검사 기록은 단순히 시험 중에 발견된 결함의 위치를 ​​자세히 설명하는 보고서입니다.

기존 UT 테스트 접근 방식은 인코딩된 스캔을 수행하여 더욱 강력해질 수 있습니다. 이에 따라 A 스캔이 디지털화되어 각 스캔 위치에 기록됩니다. 그런 다음 UT 데이터는 수집 후 분석될 수 있으므로 검사관이 별도의 작업 없이 결과를 적절하게 조사할 수 있는 시간을 제공합니다. 프로브 조작에 대해 걱정합니다. 기존 UT 프로브 웨지로 인코딩된 스캔 데이터를 획득하려면 관심 영역의 적용 범위를 달성하기 위해 프로브를 물리적으로 인덱싱할 수 있는 로봇 스캐닝 시스템이 필요합니다. 이 접근 방식을 자동화된 UT 또는 AUT라고 합니다. 로봇 스캐닝 시스템은 비용이 많이 들고 현장 조건에 적응하기 어렵습니다. 결과적으로, AUT는 전통적으로 시스템 비용이 검사량에 따라 정당화될 수 있는 생산 환경(예: 새로운 파이프라인 용접 검사 또는 대형 선박에 대한 부식 조사 수행)에 배포되었습니다.