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우주 정거장의 균열 찾기 - 적절한 재료를 사용한 와전류 결함 탐상기

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지구 궤도를 도는 국제 우주 정거장(ISS), 이미지 요소 제공: NASA

자사의 견고한 NORTEC™ 600시리즈 결함 탐상기는 IP66을 충족하고 현장에서 검증되었으며 혹독한 조건을 견딜 수 있도록 설계되었습니다.그러나 이 결함 탐상기는 올해 초 극한의 현장 테스트를 거쳤습니다.우주 비행사들은 와전류 탐상 검사(ECT) 장치를 사용하여 국제 우주 정거장(ISS)의 균열을 검사했으며, 우주 비행은 단연코 가장 극한의 환경 테스트일 것입니다.

우주 정거장의 공기 누출 확인 및 수리

ISS는 많은 가압 구획과 구성 요소로 이루어지며 이들은 접합부에서 연결되고 밀봉되어 있습니다.또한 허용된 공칭 공기 누출률이 설정되어 있으며 ISS 비행 관제사가 이를 모니터링합니다.ISS의 공칭 누출률이 소폭 증가한 것으로 탐지되자 조사가 시작되었습니다.이러한 소량의 공칭 누설률 증가가 탑승자에게 위험하다고 간주되지는 않았지만 압축 공기 공급 요건과 관련하여 장기적인 영향을 미칠 수 있습니다.공급품은 지구에서 로켓을 발사하여 운송해야 하므로 확실히 적을수록 좋습니다.

누출 지점은 Zvezda 서비스 모듈의 이송 챔버에 있는 작은 균열로 확인되었습니다.서비스 모듈에는 다음과 같은 우주 정거장 운영의 필수 요소가 포함되어 있습니다.

  • 거주 구역
  • 생명 유지 시스템
  • 배전 시스템
  • 데이터 처리 시스템
  • 비행 제어 시스템
  • 추진 시스템
  • 통신 시스템

가압 용기의 경우 여러 위치에서 균열이 발생할 수 있습니다.대부분의 경우 균열은 날카로운 모서리, 두께 변화가 생기는 전환부, 보수한 영역과 같이 응력 하중이 가장 높은 지점에서 시작됩니다.

이러한 유형의 균열을 수리하기 위한 표준 방법에는 균열 선단에 대한 매우 정밀한 표시가 필요합니다.Olympus의 휴대용 NORTEC 600D 이중 주파수 모델과 연필 모양의 프로브는 균열 선단의 위치를 ​​알아내는 데 필요한 정확도를 제공하므로 이 작업에 사용되었습니다.NASA는 발사용 장비와 ISS에서 사용할 장비를 인증할 수 있었습니다.이 장비는 사용자 친화적으로 조작되므로 ISS 승무원이 비교적 쉽게 배울 수 있었습니다.

왼쪽: 항공기 부품에 NORTEC 600 와전류 결함 탐상기를 사용하는 항공우주 검사관.오른쪽: 표면 균열 탐지를 위한 구부러진 샤프트 와전류 프로브

표면 균열 탐지를 위한 NORTEC 와전류 결함 탐상기(왼쪽)와 구부러진 샤프트 프로브(오른쪽)

와전류 기술의 작동 방식

와전류 탐상 검사(ECT)는 전자기 유도를 사용하여 전도성 물질에 진동 자기장을 발생시킵니다.예를 들어, ECT 프로브를 금속 부품에 가까이 대면 와전류로 알려진 전자 순환이 소용돌이치는 물줄기처럼 물질을 통해 움직이기 시작합니다.

와전류 코일 프로브의 작동 방식을 보여주는 다이어그램

테스트 대상 부품을 통해 흐르는 와전류는 결과적으로 자체 자기장을 생성하고, 이 자기장은 상호 인덕턴스를 통해 프로브의 코일 및 그 자기장과 상호 작용합니다.금속의 두께 변화나 표면 근처 균열 등의 결함은 와전류의 진폭과 패턴 그리고 그 결과로 얻은 자기장을 방해하거나 변경하여 코일의 전기 임피던스를 변화시킵니다.와전류 기기는 임피던스 진폭 및 위상각의 변화를 표시하며, 숙련된 작업자가 부품의 변화를 식별하는 데 사용할 수 있습니다.

고주파 ECT 표면 프로브를 사용하는 균열 선단 탐지

표면 균열 탐지에 일반적으로 사용되는 ECT 프로브는 고주파 와전류(HFEC)라고도 알려져 있으며 차폐 또는 비차폐로 만들 수 있는 작은 코일이 있습니다.절대 브리지, 절대 반사, 차동 브리지 또는 차동 반사의 네 가지 모드로 구성할 수 있습니다.

물리적 요건을 충족하기 위해 직선 및 각도 버전 모두에 다양한 유형의 표면 프로브가 있습니다.또한 다양한 모양으로 조정할 수 있는 유연한 샤프트와 함께 사용할 수 있습니다.표면 프로브는 작은 균열 선단을 탐지하는 데 필요한 감도로 설계할 수 있습니다.표적 균열 길이, 깊이, 너비를 잘 탐지할 수 있도록 코일의 크기를 선택합니다.

왼쪽: 와전류 기기 보정을 위한 표준의 핀 구멍.오른쪽: 절대 브리지 코일 프로브를 사용하는 NORTEC 600 와전류 결함 탐상기 화면의 신호.

0.5mm(0.020인치)표준의 핀 홀(왼쪽)과 절대 브리지 코일 구성의 프로브로 얻은 핀 홀 1개(오른쪽)의 신호 진폭 결과

이 튜토리얼 비디오를 시청하고 표면 및 지하 균열 탐지를 위한 NORTEC 600 설정을 구성하는 방법을 익히세요.

NASA의 탐지 확률(POD) 표준 충족

탐지 확률(POD)이 NASA의 요건을 준수하는지 확인하기 위해 POD 분석을 진행해야 했습니다.이를 위해 동일한 검사 매개변수를 사용하여 참조 표준을 여러 번 스캔하고 분석을 위해 결과가 기록되었습니다.

측정 횟수 성공 횟수 실패 횟수
29 29 0
46 45 1
61 59 2

결함이 누락될 확률(아래 방정식의 p)은 다음 ISO 방정식과 같이, 사용된 표준에서 참조한 공식을 사용하여 계산합니다.

ISO 표준에 따른 탐지 확률(POD) 분석 방정식

여기서 n은 검사 횟수(적중 + 누락), d는 누락 횟수, F는 F 분포의 분위수입니다.NORTEC 600D 결함 탐상기를 검사했을 때 95%의 신뢰 수준으로 표적 결함의 90% POD가 필요한 것으로 나타났습니다.

항공우주 분야에서 NORTEC 600 결함 탐상기의 장점

NORTEC 600 장치는 다음을 비롯한 특성을 가진 항공우주 분야의 유용한 도구입니다.

  • IP66 요구사항을 충족하도록 설계
  • 용접 검사에 대한 EN-15548 준수
  • 배터리 구동 가능(최대 10시간의 긴 배터리 수명)
  • 선명, 14.5cm(5.7인치)VGA 디스플레이
  • 모든 디스플레이 모드에서 제공하는 전체 화면 옵션
  • 로터리 스캐너 모드를 위한 개선된 필터
  • 사전 설정 매개변수를 제공하는 “애플리케이션 선택” 메뉴가 있는 직관적인 인터페이스
    NORTEC 600 와전류 탐상기의 애플리케이션에 따라 사전 설정된 매개변수를 제공하는 메뉴
  • 모든 설정 구성 페이지
  • 10Hz~12MHz 주파수 용량
  • 자동 내부 평형 회로(BNC 커넥터용)
  • 최대 2개의 실시간 판독값
  • 진정한 자동 혼합
  • 최대 500개 파일의 저장 용량(프로그램 및 데이터)
  • 온보드 파일 미리보기
  • 다중 경보 구성

우주 비행사가 사용한 와전류 탐상기에 대한 더 자세한 정보는 브로슈어를 다운로드하거나 Olympus에 연락하여 데모를 예약하세요.

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제품 리더, 와전류 제품군

Ghislain Morais는 2012년부터 Olympus 과학 솔루션 아메리카에서 와전류 및 접합 검사 제품 리더로 활약해 왔습니다. 그는 기존의 와전류, 배열 와전류, 기존 접합 검사 및 접합 검사 C-스캔 기술에 대한 글로벌 지원을 담당하고 있습니다. 그는 Olympus에 입사하기 전에 항공기 정비 사업에서 야금학자로 근무하면서 NDT 검사를 담당했습니다.  그는 항공 우주 산업에서 사용되는 여러 NDT 검사 방법에 대한 경험과 자격을 보유하고 있습니다.

1월 28, 2022
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