후방복사된 초음파를 이용한 12Cr강 부식 피로특성 평가

Evaluation of Corrosion Fatigue Characteristics of 12Cr Steel Using Backward Radiated Ultrasound

화력발전 플랜트의 터빈 블레이드(blade) 재료인 12Cr 합금강의 고속 열화 시편에 대한 레일리(Rayleigh) 표면탄성파의 산란과 속도의 주파수 의존특성을 액체/고체 경계 면에서 표면파의 발생기구에 의해 나타나는 후방복사 초음파 세기의 입사각 의존성으로 간접 평가하고 부식피로 특성과 비교 분석하였다. 후방복사 현상이 발생하는 입사각 폭은 부식온도와 반비례하였으며 이는 효과적 부식층의 두께 증가로 설명되었다. 이 프로파일의 폭은 피로시험에서 균열성장 관계식인 파리스(Paris) 법칙의 지수 m과 선형적으로 반비례하여 열화시편의 부식 피로 특성의 비파괴적 평가에 있어 후방복사된 초음파를 이용한 기술이 매우 유용함을 보여 보여주었다.

The corrosion-fatigue characteristics of the 12Cr steel, which is widely used in fossil power plants as a turbine blade material, are evaluated nondestructively by use of the Rayleigh surface wave. In this study, the frequency dependency of the Rayleigh surface wave is investigated indirectly by measuring the angular dependency of the backward radiation of the incident ultrasonic wave in the aged specimens, and then compared to the corrosion-fatigue characteristics. The width of the backward radiation profile decreases as the increase of the aging temperature, which seems to result from the increase of the effective degrading layer thickness. This parameter also shows an inversely proportionality to the exponent, m, in the Paris law which predicts the crack size increasement due to fatigue. The result observed in this study demonstrates high potential of the backward radiated ultrasound as a tool for the nondestructive evaluation of the corrosion-fatigue characteristics of the aged materials.