Jonathan Hawes;Jordan Knapp;Robert Burrows;Robert Montague;Jeff Arndt;Steve Walters
Nuclear Engineering and Technology
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제56권2호
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pp.437-443
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2024
The development and testing of inspection equipment is necessary for the safe deployment of advanced nuclear reactors. One proposed advanced reactor design is Westinghouse's lead-cooled fast reactor (LFR). In this paper, the process of achieving adequate wetting for an ultrasonic under-lead viewing system is discussed and results presented. Such a device would be used for inspection in the molten lead core during reactor outages. Wider tests into the wetting of various materials in molten lead at microscale were performed using electron microscopy. The possible mechanisms and kinetics for materials wetting in lead, particularly stainless steel and nickel, are proposed and discussed.
용접부 내에 존재하는 결함의 형태, 위치, 크기 등의 정보를 정량적으로 파악하기 위하여 초음파 탐상 검사가 많이 활용되는데, 최근 들어 용접부의 결함 탐상을 위해, 검사과정을 기계적 스캐너로 자동화한 자동 초음파 탐상 시스템이 많은 산업 분야에서 활용되고 있고, 특히 배관 용접부의 건전성 평가를 위한 비파괴안전진단에서 그 활용 폭이 커지고 있다. 본 논문에서는 배관 용접부의 자동 초음파 검사를 위한 알고리즘 구현과 결함 영상을 보정하여 주는 결함영상 처리 시스템을 설계 및 구현하였다. 적용된 기법으로는 초음파 A-Scan 압축 알고리즘, Synthetic Aperture Focusing 알고리즘, 결함영상증폭 알고리즘과 이와 관련된 소프트웨어 설계 및 구현에 대하여 논한다.
An ultrasonic test method, as a nondestructive test is applied to ensure the clad interface quality assessment. According to the reference codes and standards, not only korea Industrial Standard(KS) but also American Society for Testing and Materials (ASTM) Standard, ultrasonic examination procedures use the pulse-echo, A-scan, back reflection signal drop method and/or side drilled reference hole used to establish the acceptance criteria of clad material test. But the variety of bonding materials and sizes makes it difficult to produce the reference blocks, or thus the criteria. In order to overcome these practical difficulties, new ultrasonic testing criterion is suggested. In this new method, the theoretical interface reflection signal amplitude level is calculated and suggested as an acceptance criteria with the back reflection signal set to 100% FSH(Full Screen Height) which is based on acoustic impedance mismatch at the clad interface for the explosive clad ultrasonic inspection. Applicability of suggested criterion, for the explosive clad Fe-Naval Brass with different bonding quality is confirmed to the pre-existed KS and ASTM specifications and verified by using SEM (Seanning Electron Microscope) micrograph. The results obtained by the suggested method is more conservative than the results according to the KS B 0234 and ASTM A 578 specifications The suggested method could be applicable to any other combination of explosive clad ultrasonic inspection.
Ti합금은 고온환경에서 고강도가 요구되는 항공기의 엔진 부품등의 소재로 적용되고 있다. Ti합금은 이와 같이 기계적 성능이 우수함에도 불구하고 ${\alpha}$상과 ${\beta}$상의 조성에 의한 두 상의 미세 구조에 의한 초음파 산란으로 초음파를 이용한 비파괴 평가에서 피로균열 검출이 어려운 단점이 있다. 합금내의 결정립에서 산란되는 초음파 신호에 의하여 결함이 존재하지 않는 경우에도 산란 신호가 검출되는 결정립 산간 잡음 신호가 존재하며, 이들 결정립 산란 잡음 신호는 합금내부에 존재하는 기공 및 불순불 등의 결함 검출을 어렵게 하늘 요인이다. 본 연구에서는 Ti합금의 효율적일 초음파를 이용한 비파괴 평가의 적응을 위하여 Ti합금 시험편에 대하여 초음파 전파속도 측정 및 미세 드릴 가공에 의한 인공 결함의 검출능 평가 등을 수행하였다.
본 연구는 강교량의 폐합부재 등 시각적으로 탐지하기 어려운 부위의 강재에 대한 손상을 탐지하기 위한 방법을 개발하기 위한 목적의 기초연구이다. 여러 비파괴 방법들 중에서 초음파 속도법을 활용하여 두께가 다른 시편에 대해서 초음파 속도법을 실시하여, 평균 매질내 전파속도를 도출하였고, 이를 활용하여 강재 부재에 대한 회귀분석을 실시하였다. 동일한 재료일 경우 회귀분석의 결과를 활용하면 다른 부재의 두께를 도출할 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 광범위한 범위를 스캐닝하기 위해 200 mm/s로 이동하는 연속스캐닝 기법을 검토하였고, 두께가 변화는 부재의 두께를 효과적으로 예측할 수 있었다.
국내의 앵커볼트 일반 비파괴 검사법은 육안검사와 타음검사를 적용하고 있으나, 육안검사는 기초에 포함된 부분이나 너트 및 베이스 플레이트가 설치된 부분에서 앵커볼트의 부식이나 피로균열 등을 확인하는 것이 어렵다. 타음검사는 주변 환경과 개인차에 의한 영향을 받기 때문에 객관적인 조사가 어려운 것이 현실이므로 이러한 결함을 정량적으로 추정할 수 있는 비파괴 검사 기술개발이 필요하다. 국내 도로시설물 앵커볼트의 점검은 육안조사를 수행하고 있으며, 교량받침, 낙교방지시설 등의 앵커볼트 중요도가 높으므로 기존 점검방법과 함께 비파괴검사 기술을 개발하여 앵커볼트의 예방정비를 통해 교량 수명연장에 기여할 필요가 있다. 본 기술 개발을 통해 현재 수행하고 있지 않은 앵커볼트의 비파괴검사를 수행함으로 도로시설물 앵커볼트의 선제적/능동적 유지관리가 가능한 기술로 연구개발 및 실용화가 시급하다. 본 논문에서는 비파괴 검사 기법 중 초음파탐상법(Ultrasonic test)을 적용하여 부식, 균열 등 앵커볼트의 결함 검출 가능성 및 실뢰도를 실험적으로 검증하였다. 기술 개발이 완성되면 검사 신뢰성 향상 원천기술 확보로 앵커볼트에 대한 선제적/능동적 유지관리의 실현이 가능할 것으로 기대된다.
Ultrasonic inspection of heavy walled cast austenitic stainless steel(CASS)welds is very difficult due to complex and coarse grained structure of CASS material. The large size of anisotropic grain strongly affects the propagation of ultrasound by severe attenuation, change in velocity, and scattering of ultrasonic energy. therefore, the signal patterns originated from flaws can be difficult to distinguish from scattered signals. To improve detection and sizing capability of ID connected defect for heavy walled CASS piping welds, the low frequency segmented TRL Pulse Echo and Phased Array probe has been developed. The experimental studies have been performed using CASS pipe mock-up block containing artificial reflectors(ID connected EDM notch). The automatic pulse echo and phase array technique is applied the detection and the length sizing of the ID connected artificial reflectors and the results for detection and sizing has been compared respectively. The goal of this study is to assess a newly developed ultrasonic probe to improve the detection ability and the sizing of the crack in coarse-grained CASS components.
최근 역타시공법 등에 의한 콘크리트 구조물의 시공이 증가 추세에 있다. 이 경우, 자주 발생되는 신 구타설 콘크리트 시공이음부의 공극은 향후 구조물의 구조적인 특성과 내구성 등에 큰 영향을 미치게 된다. 그러나 현재 제안되고 있는 비파괴 검사법으로는 효과적으로 이음부 공극을 평가하기에 많은 한계가 있다. 본 연구에서는 시공이음부의 콘크리트 충전상태를 평가하기 위해 철골철근 콘크리트와 무근 콘크리트 시험체내에 공극을 모의제작한 후, 초음파속도 측정을 실시하고, 화상처리기법을 이용하여 비교적 용이하게 해석 가능한 방법에 대해 검토하였다.
This study examines a non-contact laser scanning-based ultrasound system, called an angular scan pulse-echo ultrasonic propagation imager (A-PE-UPI), that uses coincided laser beams for ultrasonic sensing and generation. A laser Doppler vibrometer is used for sensing, while a diode pumped solid state (DPSS) Q-switched laser is used for generation of thermoelastic waves. A high-speed raster scanning of up to 10-kHz is achieved using a galvano-motorized mirror scanner that allows for coincided sensing and for the generation beam to perform two-dimensional scanning without causing any harm to the surface under inspection. This process allows for the visualization of longitudinal wave propagation through-the-thickness. A pulse-echo ultrasonic wave propagation imaging algorithm (PE-UWPI) is used for on-the-fly damage visualization of the structure. The presented system is very effective for high-speed, localized, non-contact, and non-destructive inspection of aerospace structures. The system is tested on an aluminum honeycomb sandwich with disbonds and a carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) honeycomb sandwich with a layer overlap. Inspection is performed at a 10-kHz scanning speed that takes 16 seconds to scan a $100{\times}100mm^2$ area with a scan interval of 0.25 mm. Finally, a comparison is presented between angular-scanning and a linear-scanning-based pulse-echo UPI system. The results show that the proposed system can successfully visualize defects in the inspected specimens.
Kim, Young-H.;Song, Sung-Jin;Lee, Sung-Sik;Lee, Jeong-Ki;Hong, Soon-Shin;Eom, Heung-Seop
비파괴검사학회지
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제22권6호
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pp.621-626
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2002
The amplitude of a back-wall echo depends on the reflection coefficient of the interface between a transducer and a test material when using contact pulse-echo ultrasonic testing. A couplant is used to transmit ultrasonic energy across the interface, but has an influence on the amplitude of the pulse-echo signal. To investigate the couplant effect on pulse-echo ultrasonic testing, back-wall echoes are measured by using various couplants made of water and glycerine in a carbon and austenitic stainless steel specimens. The amplitude of the first back-wall echo and the apparent attenuation coefficient increases with the acoustic impedance of the couplant. The couplant having a higher value of the transmission coefficient is more effective for flaw detection. The reflection coefficient should be known in order to measure the attenuation coefficient of the test material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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