엔지니어의 구조 무결성 평가를 향상시킬 수 있는 혁신적인 TFM 이미징—고객의 관점

EWI은 미국에 기반을 둔 엔지니어링 서비스 제공업체입니다. EWI의 전문가들은 장애 분석 및 설계 최적화와 같은 목적을 위해 고급 도구와 방법을 사용하여 엔지니어링 점검 및 평가를 수행합니다. 교각, 항공기 및 발전 터빈과 같은 중요한 구조물을 평가할 때, 엔지니어들은 구조물의 수명에 크게 영향을 미치는 요인(주기적인 하중)을 완벽하게 이해하고 있어야 합니다. 주기적인 하중은 특정 위치에 반복적으로 일정하거나 변동적으로 힘이 가해지는 것입니다. 예를 들어, 교각에서 하중은 교각을 상시적으로 통행하는 차량으로 인한 것이고에서 나오고, 항공기의 날개에서는 기압의 변동에서 변형력이 생성됩니다.

시간이 지나면서, 주기적인 하중의 변형력은 구조물에 피로 균열을 유도할 수 있습니다.

엔지니어가 균열성장을 안정적으로 모니터링하는 데 사용하는 한 가지 도구는 클립 게이지입니다. 클립 게이지를 균열 입구에 끼우고 전압 판독값을 사용하여 재료 적합성의 변화를 측정합니다. 클립 게이지는 이 실험의 기본 비교로 사용되었습니다.

위상 배열과 TFM을 비교하는 균열성장 측정

실험 연구실에서 EWI 팀은 유압가력골조를 설정하고 이를 프로그래밍하여 실험체에 점차적으로 증가하는 압력을 가하여(ASTM E1820 파괴인성 실험 표준) 피로균열성장을 시뮬레이션했습니다. 이 사례 연구에서 사용된 장비, 방법론 및 결과를 포함하여 실험에 대한 자세한 정보를 알아볼 수 있습니다.

EWI가 피로균열성장 실험에 사용한 위상 배열 프로브, 웨지 및 실험체

OmniScan™ X3 탐상기를 사용하여 균열성장을 측정하고 종래의 위상 배열(PA) 기법과 TFM 이미징의 결과를 비교했습니다. 이들 결과는 종료의 PA 섹터 스캔과 TFM TT(펄스-에코) TT-T(셀프탠덤) 웨이브 모드를 사용했습니다. 간격을 두고 측정을 하고 클립 게이지와 측정을 비교했습니다.

OmniScan™ X3 결함 탐상기를 사용하는 실험체(아래)의 PA S-스캔(위)과 TFM 이미징

균열 성격에 대한 이해 향상

실험의 결론으로, Oleg는 피로 균열 평가에 대한 TFM의 이점을 요약했습니다.

• 간접 속성을 통한 균열을 측정하고 세심한 설정과 보정이 요구되는 경향이 있는 클립 게이지, 카메라 및 EPD(전위차) 센서와 같은 방법에 비해 데이터 수집 프로세스를 간소화합니다.
• 정확하고 안정적인 측정. 실제로, TFM의 결과는 적은 마진으로 PA 및 클립 게이지 방법보다 더 정확한 것으로 입증되었습니다.
• TFM의 향상된 비주얼 프레젠테이션(VP)으로 인해 데이터 해석 및 접근성이 쉽습니다. 이 VP에서 균열 방향(각도, 분기 정도 등)을 명확하게 나타내어, (초음파 실험 분석에서 전문가가 아니더라도) 엔지니어에게 전파 속성에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.

Oleg는 "피로에 민감한 구조물의 점검을 위해 FMC/TFM 방법으로 얻은 해상도와 정확성의 향상이 피로 균열 탐지 및 규모 측정의 정확성도 높일 수 있는 가능성을 제공하여, 그 결과 이러한 균열 측정에 기반한 토목공학 수명 평가의 정확성도 향상시켰다"라고 하며 그는 중요성을 강조했습니다. ^１

EWI의 엔지니어들은 TFM을 사용하는 미래 실험을 실시하여 이러한 결과를 입증하고 더 복잡한 다른 피로균열형상에도 적용했을 때 결과를 살펴볼 계획이라고 한다고 말합니다. 그러나 이 예비 연구에서 엔지니어들이 TFM 이미징을 통해 얻은 통찰이 더 안전한 인프라를 구축하는 데 기여하고 구조 설계를 개선하는 데 도움을 줄 수 있음을 잘 보여줍니다.

¹Volf, Oleg. EWI 기술 통찰. “위상 배열 TFM(Total Focusing Method)을 사용한 균열성장 모니터링.” 2020년 7월.

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웨비나: TFM(Total Focusing Method)의 기본