Detection of Defects in a Thin Steel Plate Using Ultrasonic Guided Wave

유도초음파를 이용한 박판에서의 결함의 검출에 관한 연구

In order to establish a technical concept for the detection of defects in weldments in thin steel plate, an experimental and theoretical investigation was carried out for artificial defects in a steel plate having a thickness of 2.4mm by using the guided wave technique. In particular the goal was to find the most effective testing parameters paying attention to the relationship between the excitation frequency by a tone burst system and various incident angles. It was found that the test conditions that worked best was for a frequency of 840kHz and an incident angle of 30 or 85 degrees, most of the defects were detected with these conditions. Also, it was clear that a guided wave mode generated under an incident angle of 30 degrees was a symmetric mode, So, and that of 85 degrees corresponded to an antisymmetric mode, Ao. By using the two modes, most of all of the defects could be detected. Furthermore, it was shown that the antisymmetric mode was more sensitive to defects near the surface than the symmetric mode. Theoretical predictions confirmed this sensitivity improvement with Ao for surface defects because of wave structure variation and energy concentration near the surface.

본 연구는 박판 용접부 결함 검출 기법의 확립을 위해서 실시된 기초 연구로서, 전기강판 소재의 모재에 인위적인 결함을 작성하고, 이론 및 시험적 결과를 이용하여 결함을 검출하기 위한 최적의 조건과 임계 검출 결함 크기를 조사한 것이다. 이를 위해서 소재의 dispersion curve를 구하고, 두께 2.4mm의 박판에 대해서 tone burst방식에 의한 초음파 탐상을 실시하였다. 실험적 검토를 행한 결과 840kHz의 가진 주파수와 30도 그리고 85도의 입사각이 최적의 탐상 조건임을 알았다. 한편, 초음파의 속도와 dispersion커브를 비교 검토하여 본 바, 30도의 입사각에서 발생하여 전파하는 초음파는 symmetic mode이고 85도의 입사각에서는 antisymmetric mode의 파가 전파하고 있었다. 결함의 위치와 형상에 따라 반사파의 특성이 다르게 나타나고 있었으며, 특히 표면 결함의 경우에는 antisymmetric 모드의 초음파가 symmetric 모드 보다 높은 반사파 에너지를 나타내고 있었다. 또한 이러한 초음파 모드의 종류와 결함 검출과의 관계에 대해서는 유도파의 구조에 의해서 설명이 가능했다.