제 4장 기본탐상법

 
1. 검사방법의 종류 및 특성

1-1 초음파의 진행원리에 의한 분류
초음파가 시험체내에서 진행할 때
불연속부와같은 경계면에서는 투과 및 굴절 또는 반사를 한다. 이때 불연속부에서 반사하는 초음파를 분석하여 검사하는 방법을 펄스반사법(Pulse-echo 또는 Pulse-reflection), 투과한 초음파를 분석하여 검사하는 방법을 투과법(Through Transmission), 펄스반사법과 유사하지만 공진(Resonance)현상을 이용한 공진법이 있다.

1-1-1 펄스반사법
초음파 펄스를 시험체에 규칙적으로 입사시키고 반사원으로부터 반사되는 초음파를 분석하여 반사원의 크기, 위치등 필요한 정보를 알아내는 방법이다.
반사파의 에너지는 불연속부의 크기에 절대적인 영향을 받으며 불연속부의 종류에 따라서도 영향을 받는다. 또한 반사파의 방향은 초음파의 입사방향과 불연속부의 방향에 크게 영향을 받는다.
대부분의 펄스반사법에 사용되는 장비는 타이머, 전기신호발생기, 송수신진동자,에코-시그날(Echo-Signal)증폭기,화면등으로 구성되어 있다.

그림 1. 1탐촉자를 사용한 펄스반사법

그림 1과같이 1개의 탐촉자를 사용하여 송수신을 겸하여 검사할수도 있고 그림 2와 같이 시험체의 동일면에 송신탐촉자와 수신탐촉자를 분리하여(흔히 Pitch-Catch법 이라고함.) 검사할 수도 있다.




그림 2. 2탐촉자를 사용한 펄스반사법

그림 2와같이 2개의 탐촉자를 사용하면 보다 검사감도를 높일수 있는데 특히 탐상면이 거칠거나 탐상저면(Back Surface)이 탐상면과 평행하지 않을 때, 결함의 형상으로 인해 초음파의 반사파가 입사방향으로 되돌아 오지 않아 송신탐촉자에 반사파의 펄스가 수신되지 않을 때 매우 유효한 방법이다. 펄스반사법은 종파, 횡파, 표면파, 판파등 모든 종류의 파를 이용할수 있으며 시험체의 형상 및 검사조건에 따라 수직 또는 사각 빔을 사용하여 반사파의 신호분석을 통해 불연속부의 방향, 크기, 위치, 형태등을 알아낼수 있다.

검사할 수 있는 두께는 이론적으로는 펄스반복율에 따라 결정되는데, 예를들어 펄스반복율이 초당 500펄스가 반복되고 주파수 10MHz의 종파를 사용하여 강재를 검사한다면, 먼저 형성된 펄스는 다음 펄스가 생성되기전에 12m 정도를 진행하며, 이는 시험체에서 초음파가 왕복한 거리이므로 검사두께는 6m가 된다는 것을 의미한다. 그러나 실제적으로 초음파가 투과할 수 있는 깊이는 이론적인 깊이보다 훨신 짧게 나타난다. 이는 시험체내에서의 초음파 감쇠가 실제적인 투과깊이를 좌우하기 때문이다. 실제적인 투과깊이의 한계는 시험체의 재질, 검사주파수, 장비의 성능 및 감도에 따라 달라지게 된다. 또한 먼저 형성된 펄스가 다중반사로 인해 다음 펄스가 형성되기전에 이미 없어질수 있다는 점도 실제적인 투과깊이에 영향을 미치게 된다.

먼저 형성된 펄스가 시험체내에서 감지되지 않을 정도로 약하게 사라졌을때까지 다음 펄스가 나타나지 않도록 고정시켜 놓고 탐상하는 것이 일반적인 펄스의 형상, 반사파의 진폭, 저면반사파의 감쇠량, 의사지시의 구분등을 통해 이루어진다. 반사파의 형상은 반사원의 형태, 방향 및 반사특성에 따라 다르게 나타나고, 반사파의 진폭은 반사된 빔의 강도에 따라 달라지기 때문에 평평한 반사원의 경우에는 반사면의 크기에 따라 영향을 받는다. 저면반사파의 감쇠는 초음파가 시험체내에서 진행할 때 결함등의 불연속이 없는 부위를 통과해 반사된 저면반사파는 결함이 존재하는 부위를 통과하여 나타나는 반사파에 비해 감쇠가 적으므로 반사파의 진폭은 크게 나타나므로 실제 주조물과 같이 내부에 미세한 불연속이 많이 존재하는 시험체를 검사할때에는 저면반사파의 진폭을 기준으로하여감쇠정도에 따라 합부(合不:Accept-Reject)를 결정하는 경우가 많다. 또한 펄스반사법으로 검사하는 경우는 시험체내에서의 파형변이 및 시험체의 형상등의 원인으로 인하여 여러 가지 형태의 의사 반사파(실제 불연속등의 반사원에서 반사한 것이 아닌 반사파)가 많이 존재하므로 이를 주의깊게 분석하여야 한다.

  시험체를 검사할 수 있는 두께는 이론적으로는 펄스반복율(PPR)에 따라 결정되는데 다른 조건은
  고려 하지않고 펄스반복율이 600/초인 초음파를 사용하여 펄스반사법으로 강재를 검사한다면 검사
  가능 두께는? ( 단, 강재에서 초음파의 속도는 6000/sec임)

5mm 10mm