KR20190119952A - 초음파 탐상 방법 - Google Patents

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Abstract

초음파 탐상 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 초음파 탐상 방법은, 기준시편 초음파 탐상 단계, 기준시편 탐상 정보 취득 단계, 기준시편 탐상 정보 저장 단계, 피탐상재 초음파 탐상 단계, 및 결함 여부 판정 단계를 포함한다.

Description

초음파 탐상 방법{ULTRASONIC TESTING METHOD}
본 발명은 초음파 탐상 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 후판은 수요자의 품질 요구에 따라 출하 전 강판의 내부품질에 대한 높은 수준의 품질 관리가 필요함에 따라 비파괴 검사를 통해 내부 품질을 검사를 받게 된다.
비파괴 검사 중 대표적인 기술로서 초음파 탐상 기술을 들 수 있다.
초음파 탐상 기술은 서로 다른 밀도 특성을 갖는 매질의 경계 내에서 음파가 반사되는 현상을 이용하여 시편의 내부에 강판과 다른 매질, 즉 결함이 존재하는지 여부를 검사하는 기술이다.
일반적인 초음파 탐상 기술로 강판 내부의 품질을 검사하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.
강판 내부에 개재물(inclusion)이나 크랙, 스크래치, 덴트, 홀 등이 존재할 경우, 강판과 개재물 등과의 계면에서 음파가 반사되는 현상이 발생한다.
반사된 초음파는 탐촉자에 의해 그 위치와 강도 등의 정보와 함께 감지된다. 통상, 초음파 탐촉자는 강판의 표면을 이차원적으로 스캐닝하도록 되어 있다.
초음파 탐촉자의 이차원적 스캐닝 동작에 의해 검출된 각 지점의 결함 정보는 초음파 탐상 장치에 후속하여 연결된 이미지 처리 장치에 의해 그래픽화된 화면으로 제공될 수 있다.
신강종 개발과 더불어 신강종에 적합한 내부품질 검사가 요구된다.
본 발명은 탄소 이외에 합금성분을 첨가하여 제조되는 특수강의 내부 결함을 함금성분별, 두께별로 보다 정확하게 탐상할 수 있는 초음파 탐상 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 초음파 탐상 방법은, 초음파 탐상 장치의 탐상 프로브를 이용하여 복수개의 인공결함이 형성된 기준시편에 설정된 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상하는 기준시편 초음파 탐상 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 방법은 초음파가 기준시편에 도달된 후 기준시편의 표면, 인공결함 및 상기 기준시편의 표면에 대향하는 대향 표면으로부터 각각 반사된 반사파 정보를 수신하여 기준시편의 탐상 정보를 초음파 탐상 제어부에서 취득하는 기준시편 탐상 정보 취득 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 방법은 기준시편 탐상 정보를 통해 기준시편의 표면, 인공결함 및 대향 표면의 탐상 특성을 나타내는 탐상 특성 곡선을 저장하고, 기준시편에 투사된 초음파 음속 정보를 저장하는 기준시편 탐상 정보 저장 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 방법은 기준시편의 초음파 탐상이 완료된 후, 초음파 탐상 장치의 탐상 프로브를 이용하여 초음파 탐상을 원하는 피탐상재에 투사 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상하는 피탐상재 초음파 탐상 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 방법은 초음파가 피탐상재에 도달된 후, 피탐상재의 표면, 설정된 높이 및 상기 피탐상재의 표면에 대향하는 대향 표면으로부터 각각 반사된 반사파 정보를 수신하여 피탐상재의 탐상 정보를 초음파 탐상 제어부에서 취득하는 피탐상재 탐상 정보 취득 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 방법은 피탐상재 탐상 정보 취득 단계에서 취득된 피탐상재 탐상 정보와 기준시편 탐상 정보 저장 단계에서 취득된 기준시편 탐상 정보를 비교하여 피탐상재의 결함 여부를 판정하는 결함 여부 판정 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 단계 이전에, 초음파 탐상을 원하는 피탐상재와 동일한 함금성분 및 동일한 크기와 두께를 가지는 기준시편을 준비하는 기준시편 준비 단계를 포함하는 것일 수 있다.
기준시편 준비 단계와 초음파 탐상 단계 사이에, 초음파 탐상 장치의 하부에 피탐상재의 진행 방향을 따라 기준시편을 투입하는 기준시편 투입 단계를 포함할 수 있다.
기준시편 탐상 정보 저장 단계는 기준시편 탐상 정보를 통해 반사파와 투사 거리의 관계로 기준시편의 표면, 인공결함 및 대향 표면의 탐상 특성 곡선이 작성되는 초음파 음속을 탐색하여 기준 초음파 음속으로 결정하는 기준 초음파 음속 결정 단계를 포함할 수 있다.
기준시편 탐상 정보 저장 단계는, 기준시편의 표면, 인공결함 및 대향 표면으로부터 각각 반사된 기준 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 기준 표면 에코 곡선, 기준 결함 에코 곡선, 및 기준 저면 에코 곡선을 작성하여 정보 저장 및 표시부에 파일로 저장 및 표시하는 기준시편 탐상 특성 곡선 파일 저장 및 표시 단계를 포함할 수 있다.
초음파 탐상 장치에 피탐상재를 투입하면, 피탐상재의 함금성분과 두께 정보를 정보 저장 및 표시부에서 초음파 탐상 제어부로 제공하는 피탐상재 정보 제공 단계를 포함하는 것일 수 있다.
정보 저장 및 표시부에 피탐상재의 함금성분과 두께 정보가 입력되면, 피탐상재의 합금성분과 두께 정보에 해당하는 기준시편의 탐상 특성 곡선 파일을 선택하고 업로딩하는 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계를 포함할 수 있다.
기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계를 행한 후, 결함 여부 판정 단계는 기준 초음파 음속 결정 단계에서 결정된 기준 초음파 음속을 피탐상재의 투사 초음파 음속으로 선정하는 투사 초음파 음속 선정 단계를 포함할 수 있다.
결함 여부 판정 단계는, 피탐상재의 표면, 설정된 높이 및 대향 표면으로부터 각각 반사된 투사 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 피탐상재 표면 에코 곡선, 피탐상재 높이 에코 곡선, 및 피탐상재 저면 에코 곡선을 작성하는 피탐상재 탐상 특성 곡선 작성 단계를 포함할 수 있다.
결함 여부 판정 단계는, 피탐상재 표면 에코 곡선, 피탐상재 높이 에코 곡선, 및 피탐상재 저면 에코 곡선을, 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계에서 업로딩 된 기준 표면 에코 곡선, 기준 결함 에코 곡선, 및 기준 저면 에코 곡선과 비교하는 곡선 비교 단계를 포함할 수 있다.
곡선 비교 단계는, 피탐상재 높이 에코 곡선에서 적어도 1회 이상의 꺾임이 발생되거나 곡선에서 벗어나는 파형이 형성되는 경우에 피탐상재의 결함으로 판정하는 것일 수 있다.
기준시편에는 대향 표면으로부터 원형 홈 형태의 인공결함의 평저공이 복수개 형성되고, 복수개의 인공결함의 평저공은 기준시편의 대향 표면으로부터 높이가 다르게 형성되는 것일 수 있다.
복수개의 인공결함의 평저공은 기준시편의 네 모서리 또는 기준시편의 대각선을 따라 복수개 형성되는 것일 수 있다.
기준시편은 설정된 폭, 두께, 및 길이로 형성된 복수개의 계단부를 갖는 계단형으로 제작되고, 복수개의 계단부에는 인공결함의 평저공이 각각 형성되는 것일 수 있다.
복수개의 계단부가 형성되는 면적은, 초음파 탐상 장치에서 복수개의 탐상 프로브가 배치될 때, 각 한 개 프로브의 초음파가 발사되는 부분의 크기와 같거나 크게 형성되는 것일 수 있다.
피탐상재가 고망간강 후판인 것일 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 후판 연속 생산 공정에서 비파괴 검사 작업으로 합금성분이 함유된 특수강을 함금성분별, 두께별로 신속하고 정확하게 내부 결함을 탐상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 이용되는 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 따른 초음파 진행방향 길이(거리)와 반사파의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 따른 기준시편과 피탐상재의 특성 곡선을 초음파 진행방향 길이와 반사파의 관계를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 의해 탐상된 결함을 초음파 진행방향 길이와 반사파의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 사용되는 제1 실시예의 기준시편의 개략적인 일부 절개 사시도이다.
도 7은 도 6의 개략적인 평면도로서, 제1 실시예의 기준시편 인공결함 위치를 나타낸 저면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 사용되는 제2 실시예의 기준시편의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8의 개략적인 저면도로서, 제2 실시예의 기준시편 인공결함 위치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 사용되는 제2 실시예의 기준시편의 개략적인 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는" 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 이용되는 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 따른 초음파 진행방향 길이(거리)와 반사파의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 따른 기준시편과 피탐상재의 특성 곡선을 초음파 진행방향 길이와 반사파의 관계를 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 의해 탐상된 결함을 초음파 진행방향 길이와 반사파의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에서는, 특수강 중 망간(Mn)이 함유된 고망간강(High Manganese Steel) 후판(이하에서, '피탐상재'로 지칭함)에 대한 초음파 탐상 방법을 예로서 설명한다.
여기서, '고망간강 후판'이라 함은 망간 함유량이 3 내지 27 wt% 포함된 후판 제품을 가리킨다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 고망간강 외에 고니켈강, 고크름강을 포함하여 다양한 합금성분이 함유된 특수강에 대해 초음파 탐상하여 결함을 판정하는 방법에 모두 적용 가능하다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법은, 기준시편 준비 단계(S100), 기준시편 투입 단계(S110), 기준시편 초음파 탐상 단계(S120), 기준시편 탐상 정보 취득 단계(S130), 및 기준시편 탐상 정보 저장 단계(S140)를 포함할 수 있다.
기준시편 준비 단계(S100)는 초음파 탐상을 원하는 피탐상재(10)와 동일한 함금성분(망간 함유량) 및 동일한 크기를 가지며 복수개의 인공결함이 형성된 기준시편(200)을 준비할 수 있다.
기준시편(200)은 합금성분별(망간 함유량별), 두께별로 각각 준비될 수 있다.
기준시편(200)에는 저면으로부터 설정된 크기의 원형 홈 형태의 인공결함이 복수개 형성될 수 있다.
여기에서, ““저면”” 이라 함은 기준시편의 기준시편의 표면에 대향하는 대향 표면을 가리킨다.
기준시편(200)의 인공결함은 그 직경, 높이(깊이), 방향이 각각 다르게 또는 동일하게 형성될 수 있다.
여기에서, 인공결함의 ““높이””라 함은 기준시편(200)의 저면으로부터 표면 방향으로의 길이를 가리키면, 인공결함의 ““깊이””라 함은 기준시편(200)의 표면으로부터 저면 방향으로의 길이를 가리킨다.
인공결함은 홈의 바닥이 편평한 평저공 형태를 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 인공 결함은 합금성분별 두께별 피탐상재(고망간강 후판)의 불량 판정 기준이 되는 크기와 두께에 맞춰 형성될 수 있다.
기준시편 투입 단계(S110)는 초음파 탐상 장치(100)의 하부에 피탐상재(10)의 진행 방향(X 방향)을 따라 기준시편(200)을 투입할 수 있다.
기준시편 초음파 탐상 단계(S120)는 초음파 탐상 장치(100)의 탐상 프로브(110)를 이용하여 초음파 탐상 장치(100)로 투입된 기준시편(200)에 설정된 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상할 수 있다.
탐상 프로브(110)는 초음파 탐상 장치(100)의 폭방향(피탐상재의 진행 방향과 직교하는 방향-Y방향)을 따라 일정한 간격으로 복수개 설치되어 기준시편(200)의 폭방향(Y 방향) 탐상이 가능하다.
이에 따라, 기준시편 초음파 탐상 단계(S120)는 기준시편이 초음파 탐상 장치(100)를 통과할 때, 기준시편(200)의 선단면으로부터 후단면까지 기준시편(200)의 폭방향을 따라 초음파 탐상을 행할 수 있다.
기준시편 탐상 정보 취득 단계(S130)는 투사된 초음파가 기준시편(200)에 도달된 후, 초음파 탐상 제어부(300)에서 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면으로부터 각각 반사된 반사파 정보를 수신하여 기준시편(200)의 탐상 정보를 취득할 수 있다.
기준시편 탐상 정보 저장 단계(S140)는 취득된 기준시편 탐상 정보를 통해 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면의 탐상 특성을 나타내는 탐상 특성 곡선을 작성하여 저장하고, 기준시편(200)에 투사된 초음파 음속 정보를 저장할 수 있다.
기준시편 탐상 정보 저장 단계(S140)는, 취득된 기준시편 탐상 정보를 통해 반사파와 투사 거리의 관계로 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면의 탐상 특성 곡선이 작성되는 초음파 음속을 탐색하여 기준 초음파 음속으로 결정하는 기준 초음파 음속 결정 단계(S141)를 포함할 수 있다.
기준시편 탐상 정보 저장 단계(S140)는, 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면으로부터 각각 반사된 기준 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 기준 표면 에코 곡선(B1), 기준 결함 에코 곡선(B2), 및 기준 저면 에코 곡선(B3)을 작성하여 파일로 정보 저장 및 표시부(400)에 저장 및 표시하는 기준시편 탐상 특성 곡선 저장 및 표시 단계(S143)를 포함할 수 있다.
본 발명의 초음파 탐상 방법은 피탐상재 정보 제공 단계(S200), 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계(S210), 투사 초음파 음속 선정 단계(S220), 피탐상재 초음파 탐상 단계(S230), 피탐상재 탐상 정보 취득 단계(S240)를 포함할 수 있다.
피탐상재 정보 제공 단계(S200)는 기준시편(200)의 초음파 탐상이 완료된 후 초음파 탐상 장치(100)의 하부에 피탐상재(10)를 투입하면, 피탐상재(10)의 함금성분(망간 함유량)과 두께 정보가 정보 저장 및 표시부(400)에 입력되고, 이 정보는 초음파 탐상 제어부(300)에 제공될 수 있다.
기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계(S210)는 정보 저장 및 표시부(400)에 피탐상재(10)의 함금성분(망간 함유량)과 두께 정보가 입력되면, 정보 저장 및 표시부(400)는 피탐상재(10)의 합금성분(망간 함유량)과 두께 정보에 해당하는 기준시편(200)의 탐상 특성 곡선 파일을 선택하고 업로딩할 수 있다.
그리고, 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계(S210)를 행한 후, 투사 초음파 음속 선정 단계(S220)는 기준 초음파 음속 결정 단계(S141)에서 결정된 기준 초음파 음속을 피탐상재(10)의 투사 초음파 음속으로 선정할 수 있다.
피탐상재 초음파 탐상 단계(S230)는 상기 초음파 탐상 장치(100)의 탐상 프로브(110)를 이용하여 초음파 탐상 장치(100)로 투입된 피탐상재(10)의 선단면으로부터 후단면까지 피탐상재(10)에 투사 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상할 수 있다.
피탐상재 탐상 정보 취득 단계(S240)는 투사된 초음파가 피탐상재(10)에 도달된 후, 피탐상재(10)의 표면, 설정된 깊이 및 저면으로부터 각각 반사된 반사파 정보를 수신하여 피탐상재의 탐상 정보를 취득할 수 있다.
여기에서, 피탐상재(10)의 ““저면””이라 함은 피탐상재(10)의 표면에 대향하는 대향 표면을 가리킨다.
여기서, 피탐상재(10)의 설정된 깊이는 피탐상재(10)의 표면으로부터 저면 방향으로의 길이를 가리킨다.
피탐상재(10)의 설정된 깊이는 기준시편(200)의 인공결함의 깊이와 동일하게 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법은 결함 여부 판정 단계(S300)를 포함할 수 있다.
결함 여부 판정 단계(S300)는 피탐상재 탐상 정보 취득 단계(S240)에서 취득된 피탐상재 탐상 정보와 기준시편 탐상 정보 저장 단계(S140)에서 취득된 기준시편 탐상 정보를 비교하여 피탐상재(10)의 결함 여부를 판정할 수 있다.
또한, 결함 여부 판정 단계(S300)는, 피탐상재(10)의 표면, 설정된 높이 및 저면으로부터 각각 반사된 투사 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 피탐상재 표면 에코 곡선(P1), 피탐상재 높이 에코 곡선(P2), 및 피탐상재 저면 에코 곡선(P3)을 작성하는 피탐상재 탐상 특성 곡선 작성 단계(S310)를 포함할 수 있다.
결함 여부 판정 단계(S300)는, 피탐상재 표면 에코 곡선(P1), 피탐상재 높이 에코 곡선(P2), 및 피탐상재 저면 에코 곡선(P3)을, 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계(S210)에서 업로딩 된 기준 표면 에코 곡선(B1), 기준 결함 에코 곡선(B2), 및 기준 저면 에코 곡선(B3)과 비교하는 곡선 비교 단계(S320)를 포함할 수 있다.
피탐상재 탐상 정보 취득 단계(S240)에서 피탐상재(10)의 설정된 높이는, 피탐상재(10)의 결함 여부를 용하게 판정할 수 있도록 기준시편(200)의 저면으로부터 인공결함의 높이와 동일하게 설정될 수 있다.
곡선 비교 단계(S320)는, 피탐상재 높이 에코 곡선(P2)에서 적어도 1회 이상의 꺾임이 발생되거나 곡선에서 벗어나는 파형이 형성되는 경우에 피탐상재(10)의 결함으로 판정할 수 있다.
또한, 결함 여부 판정 단계(S300)에서 결함 길이는 도 3의 X축에서의 결함의 꺽임 또는 파형의 거리(mm)로 판정될 수 있다.
결함 여부 판정 단계(S300)에서 결함 폭은 초음파 탐상 장치(100)에 폭방향으로 일정한 간격으로 설치된 복수개의 탐상 프로브(110) 중 피탐상재 높이 에코 곡선(P2)의 결함을 탐상한 탐상 프로브 간의 거리로 판정될 수 있다.
결함 여부 판정 단계(S300)에서 결함 높이는 도 3의 Y축에서 결함의 결함의 꺽임 또는 파형의 높이(dB)로 판정될 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법의 과정에 대해서 설명한다.
먼저, 초음파 탐상을 원하는 피탐상재(10)와 동일한 망간 함유량 및 동일한 크기와 두께를 가지며 복수개의 인공결함이 형성된 기준시편(200)을 준비한다(S100).
이와 같이 준비된 기준시편(200)을 그 선단면으로부터 초음파 탐상 장치(100)에 투입한다(S110). 이때, 기준시편(200)은 피탐상재(10)의 진행 방향(도 2의 X 방향)을 따라 이송 롤러(11)를 이용하여 투입된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 기준시편(200)의 선단면(시작점)으로부터 후단면(끝점)까지 초음파 탐상 장치(100)의 탐상 프로브(110) 하부를 연속적으로 통과하게 된다.
기준시편(200)이 탐상 프로브(110)를 통과하면, 탐상 프로브(110)는 통과하는 기준시편(200)에 설정된 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상한다(S120).
탐상 프로브(110)는 초음파 탐상 장치(100)의 폭방향(도 2의 Y방향)을 따라 일정한 간격으로 복수개 설치되어 있으므로, 기준시편(200)의 폭방향(도 2의 Y 방향)을 따라 일정한 간격으로 초음파를 투사한다.
즉, 탐상 프로브(110)에서 기준시편(200)에 설정된 크기의 음속을 갖는 초음파를 투사하면, 투사된 초음파는 기준시편(200)의 표면, 인공결함, 및 저면으로부터 반사되고, 반사된 반사파 정보는 탐상 프로브(110)에 수신된다.
탐상 프로브(110)에 수신된 반사파 정보는 초음파 탐상 제어부(300)로 전달되고, 초음파 탐상 제어부(300)는 기준시편(200)의 표면, 인공결함, 및 저면의 반사파 정보를 통하여 기준시편(200)의 탐상 정보를 취득하게 된다(S130).
그리고, 초음파 탐상 제어부(300)는 취득된 기준시편(200)의 탐상 정보를 통해 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면의 탐상 특성을 나타내는 탐상 특성 곡선을 작성하고, 기준시편(200)에 투사된 초음파 음속 정보를 저장한다(S140).
또한, 탐상 프로브(110)에서 투사되는 초음파 음속 중 탐상 특성 곡선이 작성되는 특정 초음파 음속이 존재하는 바, 이러한 특정 초음파 음속은 다양한 크기의 초음파 음속을 투사하여 실험 결과로 탐색될 수 있다.
즉, 취득된 기준시편(200)의 탐상 정보를 통해 반사파와 투사 거리의 관계로 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면의 탐상 특성 곡선(B1, B2, B3)이 작성되는 초음파 음속을 탐색하고, 이 초음파 음속을 기준 초음파 음속으로 결정한다(S141).
또한, 기준 초음파 음속이 결정되면, 기준 초음파 음속에 해당하는 기준시편의 탐상 특성 곡선을 작성하여 기준시편의 합금성분(망간 함유량)과 두께에 해당하는 탐상 특성 곡선으로 저장한다.
즉, 기준시편(200)의 표면, 인공결함 및 저면으로부터 각각 반사파와 투사 거리의 관계로 기준 표면 에코 곡선(B1), 기준 결함 에코 곡선(B2), 및 기준 저면 에코 곡선(B3)을 작성하여 파일 정보로 정보 저장 및 표시부(400)에 전달한다.
정보 저장 및 표시부(400)에서는 파일 정보를 저장하고 외부에서 볼 수 있도록 모니터 등에 표시한다(S143).
상기의 과정을 반복하여, 초음파 탐상을 원하는 피탐상재(10)의 합금성분별(망간 함유량별), 두께별로 대응하게 기준시편(200)의 합금성분별(망간 함유량별), 두께별로 탐상 특성 곡선을 작성하여 정보 저장 및 표시부(400)에 각각 저장한다.
그리고, 기준시편(200)의 초음파 탐상이 완료된 후, 즉 탐상 특성 곡선 작성 및 저장이 완료된 후, 초음파 탐상 장치(100)의 하부에 탐상을 원하는 피탐상재(10)를 투입한다.
피탐상재(10)를 초음파 탐상 장치(100)에 투입하면, 투입되는 피탐상재(10)의 함금성분(망간 함유량)과 두께 정보를 정보 저장 및 표시부(400)에 입력하고, 이와 같이 입력된 정보는 초음파 탐상 제어부(300)에 제공한다(S200).
그리고, 정보 저장 및 표시부(400)는 피탐상재(10)의 합금성분(망간 함유량)과 두께 정보에 해당하는 기준시편(200)의 탐상 특성 곡선 파일을 선택하고 업로딩 한다(S210).
기준 초음파 음속 결정 단계(S141)에서 결정된 기준 초음파 음속을 피탐상재(10)의 투사 초음파 음속으로 선정한다(S220).
예컨대, 피탐상재(10)가 망간 함유량 10중량%, 두께 20mm인 경우, 초음파 음속을 5300m/s로 선정하고, 피탐상재(10)가 망간 함유량 20중량%, 두께 40mm인 경우, 초음파 음속을 5200m/s로 선정할 수 있다.
이와 아울러, 초음파 탐상 장치(100)의 탐상 프로브(110)를 이용하여 초음파 탐상 장치(100)로 투입된 피탐상재(10)의 선단면으로부터 후단면까지 피탐상재(10)에 투사 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상할 수 있다(S230).
또한, 투사된 초음파가 피탐상재(10)에 도달된 후, 피탐상재(10)의 표면, 설정된 높이 및 저면으로부터 각각 반사되고, 반사된 반사파 정보는 정보는 탐상 프로브(110)에 수신된다.
탐상 프로브(110)에 수신된 피탐상재(10)의 반사파 정보는 초음파 탐상 제어부(300)로 전달되고, 초음파 탐상 제어부(300)는 피탐상재(10)의 탐상 정보를 취득한다(S240).
그리고, 피탐상재 탐상 정보를 취득한 후, 피탐상재 탐상 정보 취득 단계(S240)에서 취득된 피탐상재 탐상 정보와 기준시편 탐상 정보 저장 단계(S140)에서 취득된 기준시편 탐상 정보를 비교하여 피탐상재(10)의 결함 여부를 판정한다(S300).
즉, 피탐상재(10)의 표면, 설정된 높이 및 저면으로부터 각각 반사된 투사 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 피탐상재 표면 에코 곡선(P1), 피탐상재 높이 에코 곡선(P2), 및 피탐상재 저면 에코 곡선(P3)을 작성한다(S310).
이와 같이 작성된 피탐상재 표면 에코 곡선(P1), 피탐상재 높이 에코 곡선(P2), 및 피탐상재 저면 에코 곡선(P3)을, 정보 저장 및 표시부(400)에서 업로딩 된 기준 표면 에코 곡선(B1), 기준 결함 에코 곡선(B2), 및 기준 저면 에코 곡선(B3)과 비교한다(S320).
그리고, 곡선 비교 단계(S320)에서 피탐상재 높이 에코 곡선(P2)에서 적어도 1회 이상의 꺾임이 발생되거나 곡선에서 벗어나는 파형이 형성되는 경우에 피탐상재(10)의 내부 결함으로 판정한다.
여기서, 결함 길이는 도 5의 X축에서의 결함의 꺽임 또는 파형의 거리(mm)로 판정될 수 있다.
결함 폭은 초음파 탐상 장치(100)에 폭방향으로 일정한 간격으로 설치된 복수개의 탐상 프로브(110) 중 피탐상재 높이 에코 곡선(P2)의 결함을 탐상한 탐상 프로브 간의 거리로 판정될 수 있다.
결함 높이는 도 5의 Y축에서 결함의 결함의 꺽임 또는 파형의 높이(dB)로 판정될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 사용되는 제1 실시예의 기준시편의 개략적인 일부 절개 사시도이고, 도 7은 도 6의 개략적인 저면도로서, 제1 실시예의 기준시편 인공결함 위치를 나타낸 도면이다.
초음파 탐상 방법에 사용되는 제1 실시예의 기준시편은, 하기에서 특별히 설명하는 사항 이외에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에서 설명한 사항과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
초음파 탐상 방법에 사용되는 제1 실시예의 기준시편(200)은, 평판형으로 제작되어 피탐상재의 성분함량(망간 함유량)에 따라 피탐상재와 동일한 크기와 두께별로 형성될 수 있다.
기준시편(200)에는 저면으로부터 원형 홈 형태의 인공결함의 평저공(201, 203, 205)이 복수개 형성될 수 있다.
인공결함의 평저공(201, 203, 205)은 기준시편(200)의 저면으로부터 높이에 따라 대 평저공(201), 중 평저공(203), 소 평저공(205)으로 높이가 다르게 구분되어 형성될 수 있다.
그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 인공결함 탐상의 필요에 따라 3개 이하 또는 3개 이상으로 구분하여 형성될 수 있다.
인공결함의 평저공(201, 203, 205)은 그 높이에 따라 그 직경을 다르게 형성하거나 동일하게 형성할 수 있다.
인공결함의 평저공(201, 203, 205)은 드릴카운터 보링으로 저면이 평평하게 가공될 수 있다.
인공결함의 대 평저공(205)은 기준시편(200)의 네 모서리를 따라 복수개 형성되는데, 이는 피탐상재(실물 후판)의 결함이 주로 모서리쪽(윗면, 아랫면, 측면)으로 몰려서 나타나기 때문에 이를 탐상하기 위한 것이다.
이와 같이, 결함이 모서리쪽으로 나타나는 이유는, 피탐상재(실물 후판)에서 게재물, 불순물 등이 에너지 발산 방향으로 방출되려는 특성 때문이다.
또한, 인공결함의 평저공(201, 203)은 기준시편(200)의 대각선 방향을 따라서 복수개 형성될 수 있는데, 이는 인공결함 형성을 최소화하면서 모든 탐상 프로브로 탐상하기 위한 것이다.
인공결함의 펑저공이 기준시편(200)의 저면으로부터 표면 방향으로 형성되는 이유는, 탐상 특성 곡선 중 표면 에코 곡선이 표면 반사 정보이기 때문에, 피탐상재(실물 후판) 내부에 있는 결함과 유사한 조건을 만들기 위한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 사용되는 제2 실시예의 기준시편의 개략적인 단면도이고, 도 9는 도 8의 개략적인 저면도로서, 제2 실시예의 기준시편 인공결함 위치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에 사용되는 제2 실시예의 기준시편의 개략적인 사시도이다.
초음파 탐상 방법에 사용되는 제2 실시예의 기준시편은, 하기에서 특별히 설명하는 사항 이외에는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 탐상 방법에서 설명한 사항과 동일하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8 내지 도 10을 참고하면, 초음파 탐상 방법에 사용되는 제2 실시예의 기준시편(200a)은, 계단형으로 제작되어 피탐상재의 성분함량(망간 함유량)에 따라 피탐상재와 동일한 크기와 두께별로 형성될 수 있다.
이와 같이 기준시편(200a)을 계단형으로 제작하는 이유는, 두께별로 많은 기준시편을 제작하지 않고 기준시편 한 개로 여러 가지 두께의 탐상이 가능하게 하여 기준시편 제작비를 절감하기 위한 것이다.
계단형 기준시편(200a)은 설정된 폭, 두께, 및 길이로 복수개의 계단부(210)가 형성할 수 있으며, 복수개의 계단부(210)에는 인공결함의 평저공(211)이 각각 형성될 수 있다.
복수개의 계단부(210)가 형성되는 면적은, 기준시편의 정확한 탐상을 위하여 초음파 탐상 장치(100)에서 복수개의 탐상 프로브가 배치될 때, 각 한 개 프로브의 초음파가 발사되는 부분의 크기와 같거나 크게, 특히 약간 크게 형성되는 것일 수 있다.
계단부(210)의 복수개의 인공결함의 평저공(211)은 각각 동일한 크기 또는 상이한 크기로 형성될 수 있다.
또한, 계단형 기준시편(200a)은 계단을 형성하지 않고 평평한 평면부(220)를 형성할 수 있으며, 평면부(220)에는 각각 인공결함의 평저공(221)이 일정한 간격으로 복수개 형성될 수 있다.
평면부(220)의 복수개의 인공결함의 평저공(221)은 동일한 크기 또는 상이한 크기로 형성될 수 있다.
S100: 기준시편 준비 단계
S110: 기준시편 투입 단계
S120: 기준시편 초음파 탐상 단계
S130: 기준시편 탐상 정보 취득 단계
S140: 기준시편 탐상 정보 저장 단계
S200: 피탐상재 정보 제공 단계
S210: 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계
S220: 투사 초음파 음속 선정 단계
S230: 피탐상재 초음파 탐상 단계
S240: 피탐상재 탐상 정보 취득 단계
S300: 결함 여부 판정 단계
S310: 피탐상재 탐상 특성 곡선 작성 단계
S320: 곡선 비교 단계
100: 초음파 탐상 장치
200: 기준시편
300: 초음파 탐상 제어부
400: 정보 저장 및 표시부

Claims (16)

  1. 초음파 탐상 장치의 탐상 프로브를 이용하여 복수개의 인공결함이 형성된 기준시편에 설정된 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상하는 기준시편 초음파 탐상 단계,
    상기 초음파가 상기 기준시편에 도달된 후, 상기 기준시편의 표면, 인공결함 및 상기 기준시편의 표면에 대향하는 대향 표면으로부터 각각 반사된 반사파 정보를 수신하여 상기 기준시편의 탐상 정보를 초음파 탐상 제어부에서 취득하는 기준시편 탐상 정보 취득 단계,
    상기 기준시편 탐상 정보를 통해 상기 기준시편의 표면, 인공결함 및 대향 표면의 탐상 특성을 나타내는 탐상 특성 곡선을 저장하고, 상기 기준시편에 투사된 초음파 음속 정보를 저장하는 기준시편 탐상 정보 저장 단계,
    상기 기준시편의 초음파 탐상이 완료된 후, 상기 초음파 탐상 장치의 탐상 프로브를 이용하여 초음파 탐상을 원하는 피탐상재에 투사 초음파 음속을 투사하여 초음파 탐상하는 피탐상재 초음파 탐상 단계,
    상기 초음파가 상기 피탐상재에 도달된 후, 상기 피탐상재의 표면, 설정된 높이 및 상기 피탐상재의 표면에 대향하는 대향 표면으로부터 각각 반사된 반사파 정보를 수신하여 상기 피탐상재의 탐상 정보를 상기 초음파 탐상 제어부에서 취득하는 피탐상재 탐상 정보 취득 단계, 및
    상기 피탐상재 탐상 정보 취득 단계에서 취득된 피탐상재 탐상 정보와 상기 기준시편 탐상 정보 저장 단계에서 취득된 기준시편 탐상 정보를 비교하여 상기 피탐상재의 결함 여부를 판정하는 결함 여부 판정 단계
    를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 탐상 단계 이전에, 초음파 탐상을 원하는 상기 피탐상재와 동일한 함금성분 및 동일한 크기와 두께를 가지는 기준시편을 준비하는 기준시편 준비 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준시편 준비 단계와 상기 초음파 탐상 단계 사이에, 상기 초음파 탐상 장치의 하부에 상기 피탐상재의 진행 방향을 따라 기준시편을 투입하는 기준시편 투입 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준시편 탐상 정보 저장 단계는, 상기 기준시편 탐상 정보를 통해 반사파와 투사 거리의 관계로 상기 기준시편의 표면, 인공결함 및 대향 표면의 탐상 특성 곡선이 작성되는 초음파 음속을 탐색하여 기준 초음파 음속으로 결정하는 기준 초음파 음속 결정 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준시편 탐상 정보 저장 단계는, 상기 기준시편의 표면, 인공결함 및 대향 표면으로부터 각각 반사된 기준 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 기준 표면 에코 곡선, 기준 결함 에코 곡선, 및 기준 저면 에코 곡선을 작성하여 정보 저장 및 표시부에 파일로 저장 및 표시하는 기준시편 탐상 특성 곡선 파일 저장 및 표시 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 초음파 탐상 장치에 상기 피탐상재를 투입하면, 상기 피탐상재의 함금성분과 두께 정보를 상기 정보 저장 및 표시부에서 상기 초음파 탐상 제어부로 제공하는 피탐상재 정보 제공 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정보 저장 및 표시부에 상기 피탐상재의 함금성분과 두께 정보가 입력되면, 상기 피탐상재의 합금성분과 두께 정보에 해당하는 상기 기준시편의 탐상 특성 곡선 파일을 선택하고 업로딩하는 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계를 행한 후, 상기 기준 초음파 음속 결정 단계에서 결정된 기준 초음파 음속을 상기 피탐상재의 투사 초음파 음속으로 선정하는 투사 초음파 음속 선정 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결함 여부 판정 단계는, 상기 피탐상재의 표면, 설정된 높이 및 대향 표면으로부터 각각 반사된 투사 초음파 음속과 투사 거리의 관계로 피탐상재 표면 에코 곡선, 피탐상재 높이 에코 곡선, 및 피탐상재 저면 에코 곡선을 작성하는 피탐상재 탐상 특성 곡선 작성 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 결함 여부 판정 단계는, 상기 피탐상재 표면 에코 곡선, 상기 피탐상재 높이 에코 곡선, 및 상기 피탐상재 저면 에코 곡선을, 상기 기준시편 탐상 특성 곡선 업로딩 단계에서 업로딩 된 상기 기준 표면 에코 곡선, 상기 기준 결함 에코 곡선, 및 상기 기준 저면 에코 곡선과 비교하는 곡선 비교 단계를 포함하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 곡선 비교 단계는, 상기 피탐상재 높이 에코 곡선에서 적어도 1회 이상의 꺾임이 발생되거나 곡선에서 벗어나는 파형이 형성되는 경우에 피탐상재의 결함으로 판정하는 것인, 초음파 탐상 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준시편에는 대향 표면으로부터 원형 홈 형태의 인공결함의 평저공이 복수개 형성되고,
    상기 복수개의 인공결함의 평저공은 상기 기준시편의 대향 표면으로부터 높이가 다르게 형성되는 것인, 초음파 탐상 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 인공결함의 평저공은 상기 기준시편의 네 모서리 또는 상기 기준시편의 대각선을 따라 복수개 형성되는 것인, 초음파 탐상 방법.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준시편은 설정된 폭, 두께, 및 길이로 형성된 복수개의 계단부를 갖는 계단형으로 제작되고,
    상기 복수개의 계단부에는 인공결함의 평저공이 각각 형성되는 것인, 초음파 탐상 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수개의 계단부가 형성되는 면적은, 상기 초음파 탐상 장치에서 복수개의 탐상 프로브가 배치될 때, 각 한 개 프로브의 초음파가 발사되는 부분의 크기와 같거나 크게 형성되는 것인, 초음파 탐상 방법.
  16. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피탐상재가 고망간강 후판인 것인, 초음파 탐상 방법.
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