시장 압력으로 인해 튜브 제조업체들이 엄격한 품질 기준을 준수하면서 생산성을 높일 방법을 모색해야 하는 상황에서, 최적의 검사 방법과 지원 시스템을 선택하는 것이 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 많은 튜브 제조업체들이 최종 검사에 의존하지만, 상당수의 제조업체들은 제조 공정 초기 단계에서 검사를 실시하여 불량 자재나 공정상의 문제를 조기에 발견합니다. 이는 불량품 발생을 줄일 뿐만 아니라 불량 자재 처리와 관련된 비용도 절감해 줍니다. 이러한 접근 방식은 궁극적으로 수익성 향으로 이어집니다. 따라서 공장에 비파괴 검사(NDT) 시스템을 도입하는 것은 경제적으로 매우 합리적인 선택입니다.
재질 유형, 직경, 벽 두께, 공정 속도, 튜브 용접 또는 성형 방법 등 여러 요인이 최적의 시험 방법을 결정합니다. 이러한 요인들은 또한 사용되는 검사 방법의 특징 선택에도 영향을 미칩니다.
와전류 검사(ET)는 다양한 배관 분야에 사용됩니다. 비교적 저렴한 비용으로 최대 0.250인치(약 6mm) 두께의 얇은 배관에도 적용할 수 있으며, 자성 및 비자성 재료 모두에 적합합니다.
센서 또는 테스트 코일은 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다. 감싸는 형태의 코일과 접선형 코일입니다. 감싸는 형태의 코일은 튜브의 전체 단면을 검사하는 반면, 접선형 코일은 용접 부위만 검사합니다.
랩어라운드 코일은 용접 부위뿐만 아니라 전체 스트립의 결함을 감지하며, 직경 2인치 미만의 스트립을 검사할 때 더 효과적인 경향이 있습니다. 또한 패드 드리프트에도 강합니다. 주요 단점은 스트립을 압연 공정에서 테스트 코일로 통과시킬 때 추가적인 단계와 주의가 필요하다는 것입니다. 또한 테스트 코일이 스트립 직경에 꽉 맞을 경우, 용접 불량으로 인해 튜브가 열려 테스트 코일이 손상될 수 있습니다.
접선 코일은 튜브 원주의 작은 부분만 검사합니다. 대구경 적용 분야에서는 일반적으로 랩어라운드 코일보다 접선 코일을 사용하면 신호 대 잡음비(배경의 정적 신호에 대한 테스트 신호의 강도를 나타내는 척도)가 더 좋습니다. 또한 접선 코일은 나사산이 필요하지 않고 공장 외부에서 교정하기가 더 쉽습니다. 단점은 용접 부위만 검사한다는 것입니다. 이 방법은 대구경 파이프에 적합하며 용접 위치가 잘 제어되면 소구경 파이프에도 사용할 수 있습니다.
두 가지 코일 유형 모두 간헐적인 불연속성을 검사할 수 있습니다. 결함 검사(공극 검사 또는 불일치 검사라고도 함)는 용접부를 모재의 인접 부분과 지속적으로 비교하며 불연속성으로 인한 미세한 변화에도 민감합니다. 핀홀이나 점프 용접과 같은 짧은 결함을 감지하는 데 이상적이며, 대부분의 압연 공장에서 사용되는 주요 검사 방법입니다.
두 번째 테스트인 절대 측정법에서는 장황한 결함이 발견되었습니다. 이 가장 간단한 형태의 ET는 작업자가 양호한 재료를 사용하여 시스템을 전자적으로 균형 조정해야 합니다. 이 방법은 일반적이고 지속적인 변화를 감지하는 것 외에도 벽 두께의 변화도 감지합니다.
이 두 가지 ET 방법을 사용하는 것은 특별히 번거롭지 않습니다. 기기에 해당 기능이 탑재되어 있다면 하나의 테스트 코일로 두 방법을 동시에 사용할 수 있습니다.
마지막으로, 테스터의 물리적 위치는 매우 중요합니다. 주변 온도 및 밀 진동(튜브에 전달됨)과 같은 특성은 배치에 영향을 미칠 수 있습니다. 테스트 코일을 솔더 박스 가까이에 배치하면 작업자는 납땜 공정에 대한 정보를 즉시 얻을 수 있습니다. 그러나 내열성 센서 또는 추가 냉각이 필요할 수 있습니다. 테스트 코일을 밀 끝부분 가까이에 배치하면 사이징 또는 셰이핑 공정으로 인해 발생하는 결함을 감지할 수 있지만, 센서가 절단 시스템에 더 가까워져 절단 또는 전단 중 발생하는 진동을 감지할 가능성이 높아지므로 오탐지 가능성이 커집니다.
초음파 검사(UT)는 전기 에너지 펄스를 고주파 음파 에너지로 변환하여 사용합니다. 이러한 음파는 물이나 밀 냉각제와 같은 매체를 통해 검사 대상 재료에 전달됩니다. 음파는 방향성을 가지므로 센서의 방향에 따라 시스템이 결함을 찾는지 또는 벽 두께를 측정하는지가 결정됩니다. 여러 개의 변환기를 사용하여 용접부의 윤곽을 생성할 수 있습니다. UT 방법은 튜브 벽 두께에 제한을 받지 않습니다.
초음파 탐상(UT)을 측정 도구로 사용하려면 작업자는 변환기가 튜브에 수직이 되도록 방향을 맞춰야 합니다. 음파는 튜브의 외경(OD)으로 들어가 내경(ID)에서 반사되어 변환기로 돌아옵니다. 시스템은 음파가 외경에서 내경까지 이동하는 데 걸리는 시간인 시간차(time-of-flight)를 측정하고, 이 시간을 두께 측정값으로 변환합니다. 제철소 환경에 따라 이 설정은 ± 0.001인치의 정확도로 벽 두께를 측정할 수 있습니다.
재료 결함을 감지하기 위해 작업자는 변환기를 비스듬한 각도로 위치시킵니다. 음파는 외경(OD)에서 들어가 내경(ID)으로 이동한 후 반사되어 다시 외경으로 돌아와 벽면을 따라 진행합니다. 용접 불량 부위는 음파를 반사시키고, 반사된 음파는 동일한 경로를 따라 센서로 되돌아와 전기 에너지로 변환되어 결함 위치를 나타내는 시각적 신호를 생성합니다. 또한 신호는 결함 감지 게이트를 통과하는데, 이 게이트는 작업자에게 경보를 울리거나 결함 위치를 표시하는 도색 시스템을 작동시킵니다.
UT 시스템은 단일 변환기(또는 여러 개의 단일 결정 변환기) 또는 위상 배열 변환기를 사용할 수 있습니다.
기존의 초음파 탐상 장비는 하나 이상의 단일 결정 변환기를 사용합니다. 센서의 수는 예상되는 결함 길이, 생산 속도 및 기타 테스트 요구 사항에 따라 달라집니다.
위상 배열 초음파 탐상 장비(UT)는 하나의 본체에 여러 개의 변환기 소자를 사용합니다. 제어 시스템은 변환기 소자의 위치를 ​​변경하지 않고도 음파를 전자적으로 제어하여 용접 부위를 스캔합니다. 이 시스템은 결함 감지, 벽 두께 측정, 용접부 세척 상태 변화 모니터링 등 다양한 작업을 수행할 수 있으며, 이러한 검사 및 측정 모드는 거의 동시에 수행 가능합니다. 특히, 위상 배열 방식은 기존의 고정 위치 센서보다 넓은 영역을 커버할 수 있기 때문에 용접 편차를 어느 정도 허용할 수 있다는 장점이 있습니다.
세 번째 비파괴 검사 방법인 자기누설검사(MFL)는 직경이 크고 벽이 두꺼운 자성 등급 파이프를 검사하는 데 사용됩니다. 이 방법은 석유 및 가스 분야에 이상적입니다.
MFL(자기유체레이팅 장치)은 튜브 또는 튜브 벽을 통과하는 강력한 직류 자기장을 사용합니다. 자기장 세기는 완전 포화 상태에 가까워지는데, 이는 자화력의 증가가 자기 플럭스 밀도의 상당한 증가로 이어지지 않는 지점입니다. 자기장 선이 재료의 결함을 만나면 자기 플럭스가 왜곡되어 표면에서 자기장이 방출되거나 기포처럼 발생할 수 있습니다.
자기장을 통과하는 간단한 권선형 프로브를 사용하여 이러한 기포를 감지할 수 있습니다. 다른 자기 유도 응용 분야와 마찬가지로, 이 시스템은 테스트 대상 재료와 프로브 사이의 상대적인 움직임을 필요로 합니다. 이 움직임은 자석과 프로브 어셈블리를 튜브 또는 파이프의 둘레를 따라 회전시킴으로써 구현됩니다. 처리 속도를 높이기 위해 이 설정에서는 추가 프로브(역시 하나의 어레이) 또는 여러 개의 어레이를 사용합니다.
회전식 MFL 장치는 종방향 또는 횡방향 결함을 감지할 수 있습니다. 차이점은 자화 구조의 방향과 프로브 설계에 있습니다. 두 경우 모두 신호 필터가 결함 감지 및 내경(ID)과 외경(OD) 위치 구분 과정을 처리합니다.
MFL은 ET와 유사하며 서로 보완적인 관계입니다. ET는 벽 두께가 0.250인치 미만인 제품에 적합하고, MFL은 벽 두께가 이보다 큰 제품에 사용됩니다.
MFL이 UT에 비해 가지는 장점 중 하나는 이상적이지 않은 결함까지 감지할 수 있다는 점입니다. 예를 들어, MFL은 나선형 결함을 쉽게 감지할 수 있습니다. 이러한 비스듬한 방향의 결함은 UT로도 감지할 수 있지만, 예상 각도에 맞는 특정 설정이 필요합니다.
이 주제에 대해 더 자세한 정보를 원하십니까? 제조업체 및 제조업체 협회(FMA)에서 더 많은 정보를 제공합니다. 저자인 필 마인칭거와 윌리엄 호프만이 이 공정의 원리, 장비 선택, 설치 및 사용에 대한 정보와 지침을 하루 종일 제공합니다. 이 회의는 11월 10일 일리노이주 엘진(시카고 근처)에 있는 FMA 본사에서 개최되었습니다. 온라인 및 오프라인 참석 등록이 가능합니다. 자세히 알아보세요.
Tube & Pipe Journal은 1990년에 금속 파이프 산업만을 전문으로 다루는 최초의 잡지가 되었습니다. 오늘날에도 북미에서 유일하게 이 산업에 특화된 간행물이며, 파이프 전문가들에게 가장 신뢰받는 정보원으로 자리매김했습니다.
이제 The FABRICATOR 디지털판에 대한 전체 액세스 권한을 통해 업계의 귀중한 자료에 손쉽게 접근할 수 있습니다.
튜브 앤 파이프 저널의 디지털판을 이제 완전히 이용하실 수 있어 업계의 귀중한 자료에 쉽게 접근할 수 있습니다.
금속 스탬핑 시장의 최신 기술 발전, 모범 사례 및 업계 뉴스를 제공하는 STAMPING Journal 디지털판에 대한 전체 액세스 권한을 누리세요.
이제 The Fabricator en Español 디지털판에 대한 전체 액세스 권한을 통해 업계의 귀중한 자료를 손쉽게 이용할 수 있습니다.