쌀. 1. 스테인리스강 용접 제조 검사 방법: TRL 모드에서 이중 2D 매트릭스 조립.

관련 규정, 표준 및 방법이 발전함에 따라 오스테나이트 용접부 검사에 RT 대신 위상 배열 초음파 검사(PAUT)를 사용할 수 있게 되었습니다. 약 15년 ​​전 원자력 발전소에서 처음으로 널리 사용된 이중(2D) 배열 센서 어셈블리는 높은 감쇠율을 가진 오스테나이트 용접부의 신속하고 신뢰할 수 있으며 안전한 검사가 요구되는 석유 및 가스 산업을 비롯한 다양한 산업 분야로 확산되었습니다.
최신 휴대용 위상 배열 장치는 강력한 내장 소프트웨어를 갖추고 있어 외부 계산기나 고급 소프트웨어를 사용하는 원격 제어 시스템으로 생성된 초점 법칙 파일을 가져올 필요 없이 2D 매트릭스 배열 스캔을 신속하고 효율적으로 설정, 배포 및 해석할 수 있습니다. (PC용 소프트웨어)
오늘날 2D 어레이 트랜스듀서 기반 검사 기술은 스테인리스강 및 이종 금속 용접부의 둘레 및 축 방향 결함을 감지하는 데 탁월한 성능을 제공합니다. 표준화된 2D 이중 매트릭스 구성은 스테인리스강 용접부의 검사 영역을 효과적으로 커버할 수 있으며 평면 및 부피 결함을 감지할 수 있습니다.
초음파 검사 절차는 일반적으로 검사 대상 부품의 외경과 일치하는 윤곽을 가진 교체 가능한 쐐기형 부품에 배치된 2차원 매트릭스의 이중 배열을 사용합니다. 이종 금속 용접부 및 기타 감쇠 감소 재료에는 1.5MHz의 저주파를 사용하고, 균일한 단조 스테인리스강 기판 및 용접부에는 2MHz~3.5MHz를 사용합니다.
이중 T/R 구성(송신/수신)은 다음과 같은 장점을 제공합니다. 지표면 근처의 "데드존"이 없고, 웨지 내부 반사로 인한 "팬텀 에코"가 제거되며, T 빔과 R 빔의 합성으로 인해 궁극적으로 더 나은 감도와 신호 대 잡음비(신호/잡음 비율)를 얻을 수 있습니다.
오스테나이트 스테인리스강 용접부 제작 관리를 위한 PA UT 방법을 살펴보겠습니다.
생산 관리를 수행할 때 RT 대신 용접부 전체와 열영향부의 전체 벽 두께를 대상으로 관리해야 합니다. 대부분의 경우 솔더 캡이 제자리에 있을 것입니다. 탄소강 용접의 경우, 전단파를 사용하여 관리 영역의 양쪽 면을 초음파 처리하는 것이 좋으며, 마지막 반파는 용접 경사면의 결함에서 발생하는 정반사를 얻는 데 사용됩니다.
낮은 주파수에서는 유사한 전단파 방법을 사용하여 스테인리스강 용접부의 근위 경사면을 검사할 수 있지만, 오스테나이트계 용접 재료를 관통하여 검사하는 데는 신뢰성이 떨어집니다. 또한, 소위 CRA 용접의 경우 탄소강 파이프의 내경에 내식성 합금 코팅이 되어 있어 횡보의 와이어 점퍼 후반부를 효과적으로 사용할 수 없습니다.
그림 1에 나타낸 휴대용 초음파 탐상기기와 소프트웨어를 이용한 시료 검출 방법을 살펴보겠습니다.
30도에서 85도까지 굴절된 P파 빔을 생성하는 이중 2D 어레이 트랜스듀서는 전체 부피를 커버하는 데 사용할 수 있습니다. 벽 두께가 15mm에서 50mm인 경우, 기판의 감쇠율에 따라 1.5MHz에서 2.25MHz까지의 주파수가 적합합니다.
어레이 프로브 요소의 쐐기 각도와 구성을 최적화함으로써, 관련 측엽 없이 광범위한 굴절 각도 스캔을 효율적으로 생성할 수 있습니다(그림 2). 입사면에서 쐐기 노드의 크기가 최소화되어 빔 출구 지점을 용접부에 최대한 가깝게 배치할 수 있습니다.
표준 2.25MHz 10x3 이중 배열 안테나의 성능을 TRL 모드에서 25mm 두께의 304 스테인리스강 판 용접부에서 평가했습니다. 시험편은 전형적인 V자형 경사각과 용접 직후의 표면 상태를 가지며, 용접선과 평행한 실제 용접 결함을 포함하고 있었습니다.
라이스. 3. 304 스테인리스강 판 용접부에 설치된 표준 2.25MHz 10 x 3 이중 배열(TRL) 어레이에 대한 결합 위상 배열 데이터.
그림 3은 용접부 전체 길이에 걸쳐 모든 굴절각(30°~85° LW)에 대한 합성 PAR 데이터를 보여줍니다. 데이터 수집은 반사율이 높은 결함의 포화를 방지하기 위해 낮은 게인 레벨에서 수행되었습니다. 16비트 데이터 해상도를 통해 다양한 유형의 결함에 대해 적절한 소프트 게인 설정을 적용할 수 있습니다. 투영 셔터의 위치를 ​​적절히 조정하면 데이터 해석이 용이해집니다.
그림 4는 동일한 병합 데이터 세트를 사용하여 생성된 단일 결함 이미지입니다. 결과를 확인하십시오.
검사 전에 플러그를 제거하고 싶지 않다면, 파이프 용접부의 축 방향(횡방향) 균열을 감지하는 다른 검사 방법을 사용할 수 있습니다. 펄스 에코 모드에서 단일 어레이 프로브를 사용하여 용접 플러그를 "기울이는" 방식입니다. 아래쪽에서 음파를 조사하면 음파가 주로 기판을 따라 전파되면서 전단파가 발생하여 용접부 가까운 쪽의 결함을 안정적으로 감지할 수 있습니다.
이상적으로 용접부는 4개의 빔 방향(그림 5)에서 검사해야 하며, 시계 방향과 반시계 방향에서 검사할 수 있는 두 개의 대칭 웨지가 필요합니다. 어레이의 개별 요소의 주파수와 크기에 따라 웨지 어셈블리를 최적화하여 스캔 축 방향에 대해 40°~65°의 굴절각을 얻을 수 있습니다. 각 검색 셀에는 50개 이상의 광선이 조사됩니다. 내장 계산기가 있는 정교한 초음파 광음향측정기(US PA)는 그림 6에서와 같이 다양한 편향각을 가진 초점 법칙 세트를 쉽게 정의할 수 있습니다.
일반적으로 두 줄로 이루어진 검사 시퀀스를 사용하여 전체 검사 범위를 완벽하게 커버합니다. 두 스캔 라인의 축 방향 위치는 파이프 두께와 용접부 끝단의 폭에 따라 결정됩니다. 첫 번째 스캔 라인은 용접부 가장자리에 최대한 가깝게 스캔하여 용접 뿌리 부분에 있는 결함을 찾아내고, 두 번째 스캔 라인은 열영향부(HAZ)를 완전히 검사합니다. 프로브 노드의 기본 영역은 빔 출구 지점이 용접부 끝단에 최대한 가깝도록 최적화되며, 쐐기 내부에서 심각한 내부 반사가 발생하지 않도록 합니다.
이 검사 방법은 축 방향으로 발생한 결함을 탐지하는 데 매우 효과적인 것으로 나타났습니다. 그림 7은 스테인리스강 용접부의 축 방향 균열에서 촬영한 위상 배열 이미지를 보여줍니다. 결함은 다양한 경사각으로 발견되었으며 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 확인할 수 있었습니다.
그림 7: 스테인리스강 용접부의 축 방향 균열에 대한 위상 배열 데이터의 합성 결과(다양한 용접봉 각도 및 경사): 일반 투영(왼쪽) 및 극좌표 투영(오른쪽).
첨단 PA UT(펄스 초음파)는 방사선 촬영을 대체하는 기술로서 석유 및 가스, 발전, 제조 및 기타 오스테나이트 용접부의 신뢰할 수 있는 검사가 필요한 산업 분야에서 점점 더 주목받고 있습니다. 또한, 완벽하게 통합된 PA UT 장비, 강력한 펌웨어 및 2D 어레이 프로브는 이러한 검사를 더욱 비용 효율적이고 효율적으로 만들어 줍니다.
가이 매스는 제텍의 초음파 검사(UT) 영업 이사입니다. 그는 첨단 초음파 검사 방법 개발 및 구현, 역량 평가 및 소프트웨어 개발 분야에서 25년 이상의 경력을 보유하고 있습니다. 더 자세한 정보는 (425) 974-2700으로 전화하거나 www.zetec.com을 방문하십시오.
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