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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박익근
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
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원자력 및 화력 발전설비에 사용되는 재질은 용도에 따라 상이하나, 내산성 및 내식성이 뛰어나고 광범위한 온도 범위에서 사용 가능한 오스테나이트계 강이 주로 사용되고 있다. 오스테나이트계 강 용접부는 조대한 결정립 및 이방성을 띄며, 이는 초음파 빔의 감쇠와 굴절을 발생시키는 주요한 원인이 된다. 이와 같은 이유로 초음파를 이용한 비파괴검사에서 초음파의 경로를 예측할 수 없고, 결함검출 및 평가에 많은 어려움을 겪고 있다.
본 연구에서는 오스테나이트계 강 용접부와 같이 이방성과 비균질성을 보이는 용접부에 대하여 위상배열초음파탐상검사 기법의 신뢰도 확보를 위해 시뮬레이션을 통한 위상배열초음파의 전파특성에 관한 연구를 수행하였다.
오스테나이트계 강 용접부를 모사하기 위해 결정립의 방향성을 균질한 영역으로 나누어 모델링을 진행하였다. 시뮬레이션은 실제 용접부 검사에 주로 사용되는 섹터 스캔 기법에 대해 초음파 모드, 주파수에 따라 횡파(4 MHz, 7.5 MHz)와 종파(5 MHz)를 사용한 3가지 스캔 플랜을 작성하여 수행하였다. 작성된 스캔 플랜에 대하여 이방성을 띄는 용접부에서 초음파의 전파특성을 확인하였다. 이후, 결함검출 시뮬레이션을 수행하였고, A-scan 및 S-scan 결과 비교를 통해 결함검출의 민감도를 분석하였다. 민감도 분석 결과 횡파 4 MHz 주파수를 사용하였을 때 모든 결함을 검출할 수 있었다. 하지만 결함의 정량적인 평가에 있어서 나머지 2가지 방법이 병행되어야 한다고 판단하였다. 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 동일한 조건으로 실험을 수행하였으며, 동일한 실험 결과를 나타내었다. 이를 통해, 오스테나이트계 강 용접부에서 위상배열초음파탐상검사 기법의 신뢰도를 확보할 수 있었으며, 결함의 특성이나 검사 환경에 따른 적절한 검사 조건을 개발하기 위해 시뮬레이션 및 모델링 기법이 활용될 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 오스테나이트계 강 용접부와 같이 이방성과 비균질성을 보이는 용접부에 대하여 위상배열초음파탐상검사 기법의 신뢰도 확보를 위해 시뮬레이션을 통한 위상배열초음파의 전파특성에 관한 연구를 수행하였다.
오스테나이트계 강 용접부를 모사하기 위해 결정립의 방향성을 균질한 영역으로 나누어 모델링을 진행하였다. 시뮬레이션은 실제 용접부 검사에 주로 사용되는 섹터 스캔 기법에 대해 초음파 모드, 주파수에 따라 횡파(4 MHz, 7.5 MHz)와 종파(5 MHz)를 사용한 3가지 스캔 플랜을 작성하여 수행하였다. 작성된 스캔 플랜에 대하여 이방성을 띄는 용접부에서 초음파의 전파특성을 확인하였다. 이후, 결함검출 시뮬레이션을 수행하였고, A-scan 및 S-scan 결과 비교를 통해 결함검출의 민감도를 분석하였다. 민감도 분석 결과 횡파 4 MHz 주파수를 사용하였을 때 모든 결함을 검출할 수 있었다. 하지만 결함의 정량적인 평가에 있어서 나머지 2가지 방법이 병행되어야 한다고 판단하였다. 시뮬레이션 결과를 검증하기 위해 동일한 조건으로 실험을 수행하였으며, 동일한 실험 결과를 나타내었다. 이를 통해, 오스테나이트계 강 용접부에서 위상배열초음파탐상검사 기법의 신뢰도를 확보할 수 있었으며, 결함의 특성이나 검사 환경에 따른 적절한 검사 조건을 개발하기 위해 시뮬레이션 및 모델링 기법이 활용될 수 있음을 확인하였다.
목차
요약ⅰ표목차 ⅱ그림목차 ⅲI. 서 론 1II. 이 론 32.1 위상배열초음파검사 기법 32.2 오스테나이트계 강 용접부 특성 102.3 오스테나이트계 강 용접부 모델링 기법 14III. 위상배열초음파의 전파특성 시뮬레이션 183.1 시뮬레이션 조건 183.2 빔 전파거동 시뮬레이션 243.3 결함검출 시뮬레이션 29IV. 위상배열초음파검사의 실험적 검증 374.1 실험 장치 및 방법 384.2 실험 결과 및 고찰 41V. 결론 46참고문헌 47영문초록 51감사의 글 53
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