이 애플리케이션 노트에서는 흔히 듀얼로 알려진 이중 요소 트랜스듀서를 사용하여 부식 응용 분야에서 나머지 금속 두께를 측정하는 방법을 설명합니다.
이중 요소 트랜스듀서를 사용한 부식 탐지
일반적인 구조용 금속으로 만들어진 모든 것은 부식되기 쉽습니다.특히 많은 업계에서 직면하는 중요한 문제는 내부 표면에서 부식될 수 있는 파이프, 튜브 또는 탱크의 나머지 벽 두께 측정입니다.이러한 부식은 파이프 또는 탱크를 절단하거나 분해하지 않고서 육안 검사로는 탐지할 수 없는 경우가 많습니다.구조 강철 빔 중 특히 교량 지지대와 강철 파일은 부식돼 원래 금속 두께를 상실할 수 있습니다.일정 기간 동안 감지되지 않으면 부식으로 인해 벽이 약해지고 위험한 구조적 문제까지 발생할 수 있습니다.
안전과 경제성을 모두 고려하면 부식의 대상이 되는 금속 파이프, 탱크 또는 구조물을 정기적으로 검사해야 합니다.초음파 검사는 이러한 검사를 수행하기 위해 널리 사용되는 비파괴 검사 방법이며, 부식된 금속의 초음파 검사에는 주로 이중 요소 트랜스듀서가 사용됩니다.
작동 이론
부식 상황에서 자주 발견되는 불규칙한 표면은 단일 요소 트랜스듀서보다 이중에 이점을 제공합니다.모든 초음파 측정에는 시험재에서 사운드 펄스의 왕복 타이밍이 포함됩니다.고체 금속은 기체, 액체 또는 박편이나 녹 같은 부식 생성물과 다른 음향 임피던스를 가지므로, 사운드 펄스는 나머지 금속의 먼 표면에서 반사됩니다.테스트 계측기는 시험재의 음속으로 프로그래밍되며 다음과 같은 간단한 공식을 통해 벽 두께를 계산합니다.거리 = 속도 × 시간.
부식 응용 분야용으로 설계된 대부분의 측정기는 첫 번째 후벽 에코까지의 왕복 전달 시간 간격을 측정합니다.대부분의 계측기는 또한 연속 다중 에코 간의 간격을 측정할 수 있습니다.이 기법은 두꺼운 도료 또는 유사한 코팅과 관련된 상황에서 매우 유용할 수 있지만, Echo-to-Echo 측정은 피팅을 감지하고 피팅된 파이프 또는 탱크 벽의 실제 최소 두께를 측정하는 데 덜 효과적일 수 있습니다.
이중 요소 트랜스듀서는 일반적으로 수평면에 대해 경사로(루프 각도) 절단되는 지연선에 장착된 개별 송수신 요소를 통합하여 송수신 빔 경로가 시험편의 표면 아래에서 교차하도록 합니다.이 듀얼의 교차 빔 설계는 부식 응용 분야에서 최소 벽 두께 측정을 최적화하는 의사 초점 효과를 발휘합니다.
듀얼은 최소 남은 벽 두께를 나타내는 피트 기초에서 단일 요소 트랜스듀서보다 에코에 더 민감합니다.또한, 듀얼은 종종 거친 외부 표면에 더 효과적으로 사용될 수 있습니다.거친 음 진입면의 포켓에 갇힌 접촉매질에서 단일 요소 트랜스듀서의 표면 근처 분해능을 방해하는 길고 울리는 인터페이스 에코가 생성될 수 있습니다.듀얼의 경우, 리시버 요소는 이 거짓 에코를 파악하지 못할 수도 있습니다.마지막으로, 듀얼은 단일 요소 접촉 트랜스듀서를 손상시킬 수 있는 고온 측정을 위해 설계될 수 있습니다.
부식 응용 분야에 사용되는 장비
많은 소형 휴대용 초음파 두께 측정기는 부식 조사 작업용으로 특별히 설계되었습니다.일반적으로 이러한 측정기는 이중 요소 트랜스듀서 전용 그룹과 함께 사용되어, 다양한 두께 범위와 온도 조건에 적용됩니다.일부 중요한 작업, 특히 고온에서는 사용자는 유효한 에코가 탐지되고 있는지 확인하는 데 도움이 되는 초음파 파형 디스플레이가 필요로 할 수 있습니다.
39DL PLUS™ 초음파 두께 측정기에는 이러한 케이스에 맞게 설계된 파형 디스플레이가 있습니다.자세한 내용은 계측기의 데이터 시트를 참조하십시오.이러한 유형의 테스트를 위해 설계된 또 다른 계측기는 45MG 두께 측정기입니다.부식 응용 분야에서는 결함 탐상기에서도 듀얼을 효과적으로 사용할 수 있습니다.EPOCH™ 시리즈(EPOCH 650 및 EPOCH 6LT 계측기)와 같은 디지털 결함 탐상기는 두께 측정 및 파형 디스플레이를 제공합니다.
이중 요소 트랜스듀서를 사용한 부식 두께 측정 절차
휴대용 두께 측정기 또는 결함 탐상기와 함께 사용되는지 여부에 관계없이, 이중 요소 트랜스듀서를 사용하는 모든 부식 측정에는 다음과 같은 일반 원칙이 적용됩니다.모든 케이스에서 계측기는 계측기의 작동 설명서에 있는 절차에 따라 음속 및 제로 오프셋에 대해 적절하게 보정되어야 합니다.
1.트랜스듀서 선택
초음파 측정 시스템(트랜스듀서 + 두께 측정기 또는 결함 탐상기)의 경우 유효한 측정이 가능하지 않은 최소 소재 두께가 있습니다.일반적으로 이 최소 범위는 제조업체의 문헌에 명시되어 있습니다.트랜스듀서 주파수가 증가할수록 측정 가능한 최소 두께는 감소합니다.
최소 나머지 벽 두께가 일반적으로 측정되는 매개 변수인 부식 응용 분야에서는 사용 중인 트랜스듀서의 지정된 범위를 아는 것이 중요합니다.지정된 최소 범위에 못 미치는 시험편을 측정하는 데 듀얼이 사용될 경우 측정기는 잘못된 에코를 탐지하고 높은 두께 판독값을 잘못 표시할 수 있습니다.
아래 표는 39DL PLUS 및 45MG 측정기와 함께 사용되는 표준 트랜스듀서의 경우 강철에서 측정 가능한 대략적인 최소 두께를 나열합니다.이러한 숫자는 근사치입니다.응용 분야에서 측정 가능한 정확한 최소값은 물질속도, 표면 조건 및 형상에 따라 달라지며, 사용자가 실험하여 결정해야 합니다.
트랜스듀서 | 직경 | 주파수 | 커넥터 | 약최소 두께 | 약최소 반경 | 온도제한* | ||||
인치 | mm | MHz | 인치 | mm | 인치 | mm | °F | °C | ||
D790, D790-SM | 0.434 | 11 | 5 | 직선 | 0.04 | 1 | 0.75 | 20 | -5 ~ 932 | -20 ~ 500 |
D791 | 0.434 | 11 | 5 | 직각 | 0.04 | 1 | 0.75 | 20 | -5 ~ 932 | -20 ~ 500 |
D791-RM | 0.434 | 11 | 5 | 직각 | 0.04 | 1 | 0.75 | 20 | -5 ~ 752 | -20 ~ 400 |
D792 | 0.283 | 7.2 | 10 | 직선 | 0.02 | 0.5 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D793 | 0.283 | 7.2 | 10 | 직각 | 0.02 | 0.5 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D7912 | 0.295 | 7.5 | 10 | 직선 | 0.02 | 0.5 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D7913 | 0.295 | 7.5 | 10 | 직각 | 0.02 | 0.5 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D794 | 0.283 | 7.2 | 5 | 직선 | 0.03 | 0.75 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D797-SM | 0.900 | 22.9 | 2 | 직선 | 0.15 | 3.8 | 4.00 | 100 | -5 ~ 752 | -20 ~ 400 |
D797 | 0.900 | 22.9 | 2 | 직각 | 0.15 | 3.8 | 4.00 | 100 | -5 ~ 752 | -20 ~ 400 |
D798 | 0.282 | 7.2 | 7.5 | 직각 | 0.02 | 0.71 | 0.50 | 12.7 | -5 ~ 300 | -20 ~ 150 |
D799 | 0.434 | 11 | 5 | 직각 | 0.04 | 1 | 0.75 | 20 | -5 ~ 300 | -20 ~ 150 |
D7226 | 0.350 | 8.9 | 7.5 | 직각 | 0.02 | 0.71 | 0.50 | 12.7 | -5 ~ 300 | -20 ~ 150 |
D7906-SM | 0.434 | 11 | 5 | 직선 | 0.04 | 1 | 0.75 | 20 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D7906-RM | 0.434 | 11 | 5 | 직선 | 0.04 | 1 | 0.75 | 20 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D7908 | 0.283 | 2 | 7.5 | 직선 | 0.04 | 1 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
D7910 | 0.500 | 7 | 5 | 직각 | 0.04 | 1 | 1.00 | 25 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
MTD705 | 0.200 | 5.1 | 5 | 직각 | 0.04 | 1 | 0.50 | 12.7 | 32 ~ 122 | 0 ~ 50 |
*지정된 최소값 이하의 반경을 정확하게 측정하기 위해서는 게인 조정이 필요할 수 있습니다.
2.표면 조건
시험편 외부 표면에 있는 느슨하거나 부스러진 박편, 녹, 부식 또는 오염물은 트랜스듀서에서 시험재로의 음 에너지 결합을 방해합니다.따라서, 측정 전에 와이어 브러시 또는 줄로 샘플의 이물질을 제거하십시오.
일반적으로 녹이 매끄럽고 아래 금속과 잘 결합되어 있으면 녹의 얇은 층을 통해 부식 측정이 가능합니다.일부 매우 거친 주조 또는 부식된 표면은 적절한 음향 결합을 보장하기 위해 매끄럽게 줄질 또는 샌딩해야 할 수 있습니다.도료가 두꺼운 코팅에 도포되었거나 금속에서 벗겨지고 있다면 도료를 제거해야 할 수도 있습니다.
얇은 도료 코팅(수천 분의 1인치 또는 0.1~0.2mm)을 통과해서 표준 부식 측정을 수행할 수 있는 경우는 많지만, 두꺼운 도료는 신호를 감쇠시키거나 잘못된 에코를 발생시킬 수 있으며 Echo-to-Echo 또는 TRH-COAT™ 측정과 같은 특수 기법을 필요로 할 수 있습니다.파이프나 탱크 외부 표면의 중대한 피팅은 문제가 될 수 있습니다.
일부 거친 표면에서는 액체 접촉 매질 대신 겔이나 그리스를 사용하면 소리 에너지를 시험편으로 전달하는 데 도움이 됩니다.극심한 경우에는 트랜스듀서의 면과 접촉할 수 있도록 표면을 충분히 평평하게 줄질하거나 연마해야 할 수 있습니다.파이프나 탱크의 외부에 깊은 피팅이 발생하는 상황에서는 일반적으로 피트 바닥에서 내벽까지 남아 있는 금속 두께를 측정해야 합니다.외부 피트 바닥에서 내벽까지 직접 측정할 수 있는 집속 수침형 트랜스듀서를 사용하는 정교한 초음파 기술이 있지만, 이는 일반적으로 현장 작업에 실용적이지 못합니다.
종래의 기법은 비피팅 금속 두께를 초음파로 측정하고, 피트 깊이를 기계적으로 측정하고, 측정된 벽 두께에서 피트 깊이를 빼는 것입니다.또는 표면을 피트 바닥까지 줄질하거나 연마하고 정상적으로 측정할 수 있습니다.어려운 응용 분야에서처럼, 실제 부품 샘플을 사용한 실험은 주어진 표면에서 특정 측정기/트랜스듀서 조합의 한계를 결정하는 가장 좋은 방법입니다.
3.트랜스듀서 배치/정렬
적절한 소리 결합을 위해 테스트 표면에 대고 트랜스듀서를 꽉 누릅니다.파이프와 같은 작은 직경의 원통형 표면에서는 프로브 면에 보이는 방음재가 파이프의 중심축에 수직으로 정렬되도록 트랜스듀서를 잡습니다(아래 그림 참조).
적절한 판독값을 위해서는 트랜스듀서를 꽉 잡아야 하지만, 거친 금속 표면에 프로브가 긁히거나 비틀리지 않도록 하십시오.그럴 경우 트랜스듀서의 면이 긁히고 궁극적으로 성능이 저하됩니다.거친 표면을 따라 트랜스듀서를 가장 안전하게 이동하는 기법은 트랜스듀서를 집어올려 각 측정을 위한 위치에 배치하는 것입니다.
초음파 검사는 트랜스듀서 빔 내의 한 지점에서만 두께를 측정하며, 부식 상황에서는 벽 두께가 상당히 다른 경우가 있다는 것을 기억하십시오.일반적으로 검사 절차에서는 정의된 영역 내에서 여러 번 측정하고 최소 및/또는 평균 두께를 설정해야 합니다.
이상적으로는, 트랜스듀서의 직경 절반 이하를 증분으로 데이터를 수집하여 벽 두께의 피트 또는 기타 국소 변형을 놓치지 않도록 합니다.지정된 응용 분야의 요구에 적합한 데이터 수집 패턴을 정의하는 것은 사용자의 몫입니다.
일부 심하게 부식되거나 패인 소재에서는 판독값을 얻을 수 없는 지점이 있을 수 있습니다.이것은 소재의 내부 표면이 너무 불규칙해서 소리 에너지가 트랜스듀서로 다시 반사되지 않고 산란될 때 발생할 수 있습니다.판독값이 없다는 것은 두께가 사용 중인 트랜스듀서 및 계측기의 범위를 벗어난 것일 수 있습니다.일반적으로 테스트 샘플의 특정 지점에서 유효한 두께 판독값을 얻을 수 없다는 것은 벽이 심각하게 열하되어 있다는 신호일 수 있으며, 이는 다른 방법으로 조사해야 한다는 것을 의미할 수 있습니다.
4.고온 측정
고온에서 부식을 측정할 때 특별히 고려해야 할 점이 있습니다.다음 사항을 염두에 두십시오.
표면 온도
시험편의 표면 온도가 사용 중인 트랜스듀서 및 접촉매질에 대해 지정된 최대 온도를 초과하지 않도록 하십시오.일부 듀얼은 실온 측정만을 위해 설계되었습니다.
접촉매질
작업할 온도에 대해 등급이 지정된 접촉매질을 사용하십시오.모든 고온 접촉매질은 특정 온도에서 끓어올라 소리 에너지를 전달할 수 없는 단단한 잔류물을 남깁니다.다음은 당사 접촉매질에 대한 최대 권장 온도입니다.
부품 번호
설명
용량
응용 분야
B2
글리세린
2 oz.(0.06리터)
범용적이고 점성이 높으며 음향 임피던스가 높아 거친 표면에 선호되는 접촉매질입니다.주변 온도 사용을 위한 제품입니다.
D12
겔 유형
12 oz.(0.35리터)
거친 표면, 오버헤드 표면 또는 수직 벽에 사용합니다.주변 온도 사용을 위한 제품입니다.
H-2
고온
2 oz.(0.06리터)
제조업체의 권장 절차에 따라 사용할 경우 많은 개방형 환경에서 온도 범위는 0°F(-18°C) ~ 750°F(400°C)입니다.*
I-2
고온
2 oz.(0.06리터)
700°F ~ 1000°F(371°C ~ 538°C)의 온도 범위.자세한 내용은 SDS를 참조하십시오.*
*일반적인 UT 결함 및 두께 응용 분야에서는 소량의 형성된 가스가 빠르게 소멸될 수 있는 개방형 환경에서 얇은 접촉매질 필름을 사용합니다.그러나, 드물게 발생하는 접촉매질 가스 자동 점화 플래시가 큰 문제인 경우 이 접촉매질은 SDS에 제공된 자동 점화 온도 이상에서는 사용해선 안 됩니다.
측정 속도
빠르게 측정을 하고 판독 간에 트랜스듀서 본체가 냉각되도록 합니다.고온 듀얼에는 내열성 소재로 만들어진 지연선이 있지만 매우 높은 온도에 지속적으로 노출되면 프로브 내부가 결합이 떨어질 지점까지 가열되어 트랜스듀서가 파괴됩니다.계측기의 동결 기능은 짧은 표면 접촉이 필요한 테스트 중에 판독값을 얻는 데 유용합니다.
소재 음속 및 트랜스듀서 제로 오프셋
소재 음속과 트랜스듀서 제로 오프셋 모두 온도에 따라 변경된다는 사실을 기억하십시오.고온에서 최대의 정확성을 위해서는 측정이 수행될 온도로 가열된 알려진 두께의 테스트 바 섹션을 사용하여 속도 보정을 수행합니다.
또는 39DL PLUS 계측기와 같은 고급 측정기는 알려진 온도 변화에 대해 속도를 자동으로 보상하도록 프로그래밍할 수 있는 소프트웨어를 제공합니다.당사의 모든 부식 측정기에는 고온에서 제로 설정을 조정하는 데 사용할 수 있는 반자동 제로 기능이 있습니다.자세한 내용은 계측기 작동 설명서를 참조하십시오.
기타 측정기 및 결함 탐상기의 경우 고온에서 제로 드리프트를 보상하는 방법에 대한 자세한 내용은 해당 기기의 작동 설명서를 참조하십시오.또한, 높은 온도에서 측정할 때 게인을 증가시켜야 하는 경우도 있습니다.당사의 모든 부식 측정기에는 지속적인 게인 조정 또는 이러한 목적으로 사용할 수 있는 게인 증대 기능이 있습니다.
5.측정기 및 결함 탐상기
초음파 부식 측정기는 시험편의 내벽에서 반사되는 에코를 감지하고 측정하도록 설계되었습니다.결함, 균열, 공극 또는 적층과 같은 소재 불연속성이 측정기를 트리거할 수 있을 만큼 충분한 진폭의 에코를 생성하여 시험편의 특정 지점에서 비정상적으로 얇은 측정값으로 나타낼 수 있습니다.
그러나 부식 측정기는 결함이나 균열 탐지를 위해 설계되지 않았으며 소재 불연속성을 탐지하는 데 사용할 수 없습니다.소재 불연속성을 적절하게 평가하려면 적절하게 훈련된 작동자가 EPOCH 6LT 또는 EPOCH 650 계측기와 같은 초음파 결함 탐상기를 사용해야 합니다.일반적으로 부식 측정기에 의한 설명되지 않은 판독값은 추가 검사가 필요합니다.
