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위상 일관성 이미징(PCI)으로 도움을 얻을 수 있는 응용 분야

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OmniScan X3 64 결함 탐상기의 위상 일관성 이미징을 보여주는 스크린샷

OmniScan™ X3 64 결함 탐상기에 위상 일관성 이미징(PCI)을 도입하면서 오늘날의 기존 초음파 기술로 감지하기 어려운 결함의 시각화 및 구분 역량이 크게 향상되었습니다.PCI의 향상된 이미징 기능은 이러한 까다로운 사용 사례뿐만 아니라 용접 검사 및 균열 크기 확인과 같은 일반적인 사용 사례를 개선할 수 있습니다.

기존의 위상 배열(PA) 및 전체 집속 기법(TEM)을 포함한 현재의 초음파 검사 기술과 달리 PCI의 신호 처리 기술은 TFM 이미지를 생성할 때 진폭을 고려하지 않습니다.TFM 영역의 각 지점에 대한 기본 A 스캔의 위상 일관성을 측정하고 신호의 위상 정보만 사용해 결함을 감지합니다.

PCI의 도움으로 해결할 수 있는 과제

소리 감쇠 및 입자가 거친 재료

진폭이 아닌 신호의 위상에 의존하므로 감쇠 또는 배경 잡음이 큰 재료에서도 신호의 일관성을 평가할 수 있습니다. 신호 진폭이 낮아도 주파수 분포를 찾을 수 있기 때문입니다.

사실, 배경 잡음이 더 클수록 결함 신호의 위상 일관성과 혼돈 잡음의 비간섭성을 PCI로 더 쉽게 구별할 수 있습니다.오스테나이트 강과 같이 입자가 거친 재료의 결함 감지 결과가 더 나은 이유가 이 때문입니다.

대형 반사체 근처의 작은 결함 감지에 특화됨

예를 들어, 크리프 손상에 대한 기존 TFM 이미지와 PCI 모드 이미지를 다음과 같이 비교해봅시다.

진폭 기반 TFM 이미지(파란색 배경)의 배경 잡음과 후면 벽 에코는 PCI 모드 이미지(회색 배경)에서 명확하게 볼 수 있는 크리프 손상을 가립니다.두 이미지 모두 10MHz, 64개 요소 이중 선형 배열 (DLA, Dual Linear Array™) 프로브와 L-L 파형 세트를 사용하여 획득하였습니다.4

진폭은 더 이상 고려 요인이 아니기 때문에 게인 조정 및 신호 포화 문제도 해소됩니다.이로 인해 후면 벽의 강한 에코나 근접한 작은 결함을 가리는 다른 대형 반사체와 같은 문제를 완화시킬 수 있습니다.

PCI가 물론 모든 문제 발생 가능성을 해결하지는 못하지만 큰 역할을 하는 4가지 사용 사례는 다음과 같습니다.

1.고온수소침식(HTHA)

고온수소침식(HTHA)은 특히 발생 초기 단계에서 진폭 기술을 사용하여 감지하기 매우 어려운 손상 메커니즘입니다.감지가 어려운 이유는 결함의 방향, 결함의 크기 및 후면 벽과의 근접성과 같은 여러 요인 때문입니다.

PCI는 진폭이 아닌 기본 A 스캔의 위상 정보만 사용하여 TFM 이미지를 생성하므로 HTHA를 발생 초기 단계에서 감지할 수 있는 가능성이 있습니다.이러한 소형 반사체의 회절 반응이 후면 벽과 같은 대형 정반사체에 비해 매우 일관성 있기 때문입니다.결함의 방향도 같은 이유로 크게 문제가 되지 않습니다.결함의 작은 "에지"는 회절 신호를 방출하므로, 위치와 방향을 쉽게 확인할 수 있습니다.

OmniScan X3 64 결함 탐상기의 PCI 모드를 사용하여 이미지화한 HTHA 손상.

PCI는 진폭 기반 기술보다 더 나은 초기 단계 HTHA의 이미지를 제공하는 것으로 나타났습니다.

2.습식 황화수소(H2S) 손상

황화수소(H2S)가 풍부한 환경에서 발생하는 기포로 인한 수소 유발 균열은 진폭 기반 초음파 검사에 특수한 과제를 부여합니다.위상 배열 또는 기존 TFM을 활용한 0도 검사를 사용하면 기포를 쉽게 확인할 수 있지만 기포와 표면의 연결 여부를 결정하는 것은 어렵거나 불가능할 수 있습니다.소리가 표면 연결부에 닿을 수 없거나 기포의 범위를 결정하기에는 진폭이 충분하지 않기 때문입니다.

황화수소(H2S)로 인한 기포의 PCI 렌더링.OmniPC™ 소프트웨어에 표시된 이미지는 OmniScan X3 64 결함 탐상기, 7.5MHz, 64개 요소 DLA 프로브 및 L-L 파형 세트로 획득했습니다.

진폭 반환 신호가 약해도 PCI를 통해 이러한 표면 연결부를 쉽게 확인할 수 있습니다.신호가 약해도 여전히 위상 정보를 평가할 수 있어, 숨겨져 있지만 필수적인 정보를 표시합니다.

3.응력 부식 균열(SCC)

기존 TFM에 비해 PCI는 수직 결함에 대한 감도가 높아, 응력 부식 균열(SCC)을 효과적으로 감지하고 크기를 가늠할 수 있습니다.기존 TFM을 사용하면 수직 결함을 시각화하기 어려운 경우가 많고 셀프 탠덤 파형 세트가 필요합니다.셀프 탠덤 파형 세트로 결함을 표시하는 경우, 종종 상단과 하단이 두 그룹으로 분할되어 결함을 구분 짓기가 더 어려워집니다.이러한 결함의 방향으로 인해 진폭 반응이 일관성 없이 약하게 발생하기 때문입니다.

반면, PCI는 이러한 수직 불규칙 결함을 안정적으로 감지하므로 화면에서 결함을 명확하게 볼 수 있습니다.또한, 일반적으로 펄스 에코 T-T 및 TT-TT 전파 모드에서 최상의 결과를 얻을 수 있습니다.팁 회절은 균열의 급격한 방향 변화로 인해 진폭이 낮지만 매우 일관된 위상 반응을 반환하기 때문입니다.이러한 팁 회절을 통해 균열의 형상과 방향을 쉽게 식별할 수 있으며 "핫" 팁을 사용하여 정확한 크기를 확인할 수 있습니다.

PCI를 사용하면 SCC와 같은 결함이 있는 상황에서 더 나은 품질의 이미지를 위해 더 적은 수의 그룹을 사용할 수 있습니다.더 적은 수의 그룹을 사용하면, 설정 및 데이터 수집의 효율성이 높아지고 특히, 경험이 적은 UT 검사관도 PCI 사용 방법을 훨씬 쉽게 습득할 수 있습니다.

4.용접 검사

PCI는 위상 배열(PA)과 같은 반사 신호와 TOFD와 같은 팁 회절 위상 정보의 장점을 결합하기 때문에 용접 검사에 매우 효과적일 수 있습니다.PCI의 또 다른 장점은 동일한 스캔 범위에 필요한 그룹이 더 적다는 것입니다.

몇 가지 유형의 결함의 경우, PCI는 다음과 같은 특성 확인을 용이하게 합니다.

  • 크기 확인이 더 쉽습니다.
  • 결함의 이미지는 실제 특성에 더 가깝습니다.
  • 결함은 다른 그룹으로 분할될 가능성이 작습니다.

PCI는 각도 반사에 매우 민감하여, 분석을 위해 결함을 정확히 묘사하며 팁 회절 "핫스폿"을 사용하면 이러한 용접 융합 불량(LOF)과 같은 결함의 크기를 쉽게 판단할 수 있습니다.8

융합 불량:

융합 불량(LOF) 결함은 진폭 기반 기술을 사용하여 쉽게 확인할 수 있지만 크기 확인이 어려운 문제가 발생하는 경우가 많습니다.융합 불량으로 인한 신호가 포화되어 크기 확인이 불가능해지는 일이 자주 발생합니다.PCI로는 신호를 포화할 수 없기 때문에, 신호 포화가 결코 문제가 되지 않습니다.또한 팁에서 게인을 변경하거나 6dB 강하를 찾을 필요 없이 크기 확인을 위한 기준점으로 사용할 수 있는 회절을 생성하기 때문에 융합 불량 결함의 크기를 더 빠르고 쉽게 확인할 수 있습니다.

다공성:

진폭 반응이 배경 잡음과 유사하기 때문에 진폭 기반 기술로는 다공성 결함을 감지하기 어려울 수 있습니다.PCI는 작은 결함에 더 민감하기 때문에 다공성 결함을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 개별 기공을 구별하고 식별할 수도 있습니다.

균열:

SCC와 같은 이유로 PCI는 용접부 검사 시 균열을 식별하고 크기를 확인하기 위한 최적의 도구입니다.

상기 나열된 분야는 PCI가 진폭 기반 기술에 비해 향상된 결과를 제공하는 응용 분야의 몇 가지 예일 뿐이지만, 이러한 이점은 잡음이 있거나 감쇠 재료 및 작은 결함이 포함된 다른 검사에도 확장될 수 있습니다.

PCI를 통해 검사 프로세스를 개선할 방법을 알고 싶다면 현지 Evident 담당자에게 문의해 데모를 요청하거나 당사 웹사이트에서 다른 자료를 확인하십시오.

현재 OmniScan X3 64를 활용하는 사용자는 MXU 5.10 소프트웨어로 업데이트해 지금 바로 PCI를 사용할 수 있습니다!

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Product Applications Leader

After four years with the Canadian Armed Forces, Trevor chose to study Engineering Physics at Laval University with a speciality in materials science. In February 2020, Trevor joined the R&D department of then Olympus Scientific Solutions’ industrial division, now Evident Industrial. After 2 years, he switched over to the product applications team and is now in the Product Applications Leader role for the OmniScan™ X3 series of flaw detectors.

8월 30, 2022
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