DOI QR코드

DOI QR Code

Design and Performance Evaluation of Shear Wave Phased Array Ultrasonic Transducer

횡파 위상배열 초음파 탐촉자 설계 및 성능 평가

  • 윤병식 (한수원 중앙연구원 비파괴기술그룹) ;
  • 이희종 (한수원 중앙연구원 비파괴기술그룹) ;
  • Received : 2012.01.06
  • Accepted : 2012.04.10
  • Published : 2012.04.30

Abstract

Typically, a wedge is involved to generate effectively high inspection angle in pipe weld inspection using phased array ultrasonic technique. But the usage of this wedge for weld or access limited area can cause coverage limitation for the examination volume because of the wedge front length. Therefore, the shear wave phased array probe which can generate high inspection angle without wedge is essentially necessary. In this paper, the shear wave phased array ultrasonic probe which can generate high inspection angle designed by modeling and manufactured from the modelling result. And this shear wave probe tested whether it can detect and sizing for EDM test block that contains various depth. As results, the experimental results show that the designed shear wave phased array probe can detect and size with reliable accuracy. Therefore if this phased array probe apply in field inspection, it is expected that it show more reliable inspection result for plant structure having access limitation.

일반적으로 위상배열 초음파검사 기법을 이용한 배관 용접부검사에서는 높은 검사 각도를 효과적으로 발생하기 위하여 ��지를 사용하게 된다. 그러나 용접부 또는 접근이 제한된 부위에 대한 검사는 위상 배열 초음파 탐촉자에 ��지를 부착하게 되면 ��지의 전단 길이로 인하여 검사체적을 포함하지 못하는 등의 문제점이 발생하게 된다. 따라서 ��지를 사용하지 않고 높은 검사 각도를 발생할 수 있는 횡파 위상배열 초음파 탐촉자를 적용해야 할 필요성이 있다. 본 연구에서는 굴절각도가 높은 횡파를 발생할 수 있는 위상배열 초음파 탐촉자를 설계하고 제작하여 다양한 깊이의 EDM 노치가 가공된 시험편에서 결함이 정확하게 검출되고 평가될 수 있는 지를 확인하였다. 결과적으로 본 연구에서 설계된 횡파 위상배열 초음파 탐촉자는 다양한 깊이의 결함을 검출하고 신뢰성 있는 정밀도를 나타내었으므로 향후 접근제한이 예상되는 발전설비 구조물의 검사에 적용된다면 효과적인 검사 결과를 보여줄 것으로 기대된다.

Keywords

References

  1. S. S. Lee and K. B. Kim, "Recent research trend for nondestructive testing technology," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 24, No. 1, pp. 64-85 (2004)
  2. B. S. Yoon, S .H Yang and Y. S. Kim, "Procedure development and qualification of the phased array ultrasonic testing for the nuclear power plant piping weld," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 30, No. 4, pp. 317-328 (2010)
  3. Y. S. Cho, G. Y. Jung and S. K. Park, "A study on a crack evaluation technique for turbine blade root using phased array ultrasonics," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 24, No. 2, pp. 151-157 (2004)
  4. S. W. Choi and J. H. Lee, "Analysis of the ultrasonic beam profile due to variation of the inter-element spacing for the phased array transducer," The Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 24, No. 4, pp. 972-981 (2000)
  5. Shi-Chang Wooh and Yijun Shi, "Optimum beam steering of linear phased arrays," Wave Motion, Vol. 29, pp. 245-265 (1999) https://doi.org/10.1016/S0165-2125(98)00039-0
  6. Shi-Chang Wooh and Yijun Shi, "Influence of phased array element size on beam steering behavior," Ultrasonics, Vol. 36, pp. 737-749 (1998) https://doi.org/10.1016/S0041-624X(97)00164-9
  7. Sung-Jin Song and Chang-Hwan Kim, "Simulation of 3-D radiation beam patterns propagated through a planar interface from ultrasonic phased array transducers," Ultrasonics, Vol. 40, pp. 519-524 (2002) https://doi.org/10.1016/S0041-624X(02)00176-2
  8. Robert J. McGough, "Rapid calculations of time-harmonic nearfield pressures produced by rectangular pistons," Acoustical Society of America, pp. 1934-1941 (2004)
  9. CIVA: Simulation Software for Non Destructive Testing, www-civa.cea.fr