2006년도 3회 초음파기사 필답 9월17일

1. KS B 0040의 100mm 강판 탐상시 다음을 기재하시오. (5점)

1) 사용 탐촉자 2MHz 진동자직경 30mm인 수직탐촉자 (60mm이하 : 5MHz, 20mm)

2) 불감대 2MHz : 15mm이하

5MHz : 10mm이하

3) 탐상시기 원칙적으로 강판 및 평가의 완성검사 때

4) 대비선 DM선 높이 눈금판의 50% 높이

5) 탐상부위(특별한 지정이 없는 경우) 원칙적으로 200mm피치의 압연방향의 선을 탐

상면으로 한다. 다만 자동 탐상장치의 탐촉자 이송 기구가 강판 압연방향과 직각인

경우에는 200mm피치의 판나비 방향의 선을 탐상선으로 한다

2. 아날로그 탐상기의 기본구조 5가지를 쓰시오. (5점)

송신부, 수신부, CRT 화면, 시간축부, 동기부

3. 아래 그림과 같이 굴절각 70°사각탐촉자로 탐상하였을 때 슬릿(slit)까지의 빔진행거리(W)를 계산하시오. (3점)

W = 15 / cos70° = 43.86 mm

4. 굴절각 30°를 이용하여 결함이 없는 봉강을 측정하였더니 CRT화면에 오른쪽 그림과 같이 나타났다. 이때 검사한 환봉의 직경은 얼마인가? (4점)

단, 1) 초음파빔의 분산 및 파형변환은 고려하지 않는다.

2) 시간축은 측정범위 100mm로 보정되었다.

3) 검사후 STB A1 시편을 사용하여 시간축을 보정한 결과는 아래와 같았다.

굴절각 30°로 봉강에 입사한 초음파는 그림과 같은 경로를 지나 되돌아와 (즉, 정삼각형의 경로) CRT 화면에 60mm로 나타났으므로 실제 빔의 행정거리가 120mm가 되므로, [eqn: a=20mm]가 된다.

따라서, [eqn: d= 20 over cos30 = 23.09mm],   [eqn: THEREFORE ~직경은~46.18mm`이다.]

5. 실측 판두께가 25mm의 알루미늄 함금 맞대기용접부를 5Z10×10A70 (실측굴절각 71°)를 이용하여 탐상한 경우 그림의 탐촉자 위치에서 탐상도형을 얻었다. 측정범위의 조정 및 굴절각의 측정은 STB-A1을 이용한다. 특히 보정은 하지 않으며, 알미늄 합금의 종파음속은 6350m/s, 횡파음속은 3150m/s로 한다. 이때, 반사원의 위치를 구하라. (4점)

단, 탐상도형의 측정범위는 125mm이다.

① 이 탐촉자의 알미늄 합금 중의 굴절각   [eqn: 3150 over 3230 = sin theta over sin 71 ~⇒``theta = 67.2]

② 탐상도형으로부터 CRT상의 에코위치는 60mm 이므로, 아래식을 이용하여 알미늄 합금 중의 초음파 전파거리를 구하면 [eqn: X_2 = C_2 over C_1 times X_1 = 3150 over 3230 times 60mm =58.5mm]

1) 결함의 깊이 [eqn: d=58.5cos67.2=22.64mm]

2) 용접 중심부와의 어긋난 거리  [eqn: Y-Y _{F} =55-58.5sin67.2=1.04mm]

6. KS B 0535에 따른 직접접촉용 1진동자 경사각 탐촉자의 성능측정에서 다음을 기술하시오. (4점)

1) 개별측정항목 4가지 : 빔 중심축의 편심과 편심각, 입사점, 굴절각, 불감대

2) 공통측정항목 5가지

시험주파수, 전기임피던스, 진동자의 유효 치수, 시간 응답 특성, 중심 감도 프로덕트 및 대역폭

7. 2.25C10N탐촉자를 강재 표면에 대고 초음파탐상을 하였을 때 오실로스코프상에서 첫번째 저면신호와 두번째 저면신호와의 전파시간차 (Time of Flight : TOF)가 10[eqn: mu S]였다면, 피검체의 두께는 몇 mm인가? 단 강재의 종파속도는 5900m/s 이다. (3점)

[eqn: C``=`2L/ DELTA t]에서   [eqn: L`=` {1} over {2} TIMES 5.9 TIMES 10 ^{6} TIMES 10 TIMES 10 ^{-6} =`29.5mm]

8. KS B 0534에 따른 초음파 탐상절차의 성능측정에서 수직탐상의 감도여유값 측정방법을 서술하시오. (5점)

※ 사용기재 : 접촉매질(머신유등), 반사원(STB-G V15-5.6의 표준구멍), 비집속 수직탐촉자

※ 측정방법

① 그림 (a)에 표시하는 사용 기재의 접속에 의하여, 탐촉자를 시험편에 접촉시키지 않은 상태에서 표시기상의 잡음 레벨(첨두값)이, 눈금의 10% 이하가 되도록 초음파 탐상기의 게인 조정기를 조정하고, 이때 게인 조정기의 값(S0)을 읽는다.

② 그림 (b)에 표시하는 사용 기재의 접속에 의하여 탐촉자를, 접촉 매질을 사이에 끼워서 시험편에 접촉시키고, 표준 구멍 또는 인공 흠으로부터의 에코 높이가 최대가 되도록 탐촉자의 위치를 조정하고, 측정이 끝날 때까지 이 상태를 유지한다.

③ 이 에코의 높이가 눈금의 50%가 되도록 초음파 탐상기의 게인 조정기를 조정하고, 이 때의 게인 조정기의 값(Si)을 읽는다.

④ 수직 탐상의 감도 여유값(S)은 S＝S0－Si(dB) 로 구한다.

또한, 표준 시험편 이외의 시험편을 사용하여 측정한 경우에 (S)는 S0＝S0－Si±A (dB)로 구한다.

여기에서 A：V15－5.6의 표준 구멍으로부터의 에코 높이와 사용한 시험편의 인공 흠으               로부터 에코 높이의 비(dB값). 다만, ＋의 경우는 인공 흠으로부터의 에코               높이가 V15－5.6의 높이보다 낮을 때, －의 경우는 인공 흠으로부터의 에               코 높이가 V15－5.6의 에코 높이보다 높을 때

9. 강으로부터 물로 초음파가 입사하는 경우의 음압반사율(r)과 음압통과율(T)를 구하시오.(3점)

[eqn: z _{1} =45,~~z _{2} =1.5]으로 주어짐

1) 음압반사율(r)      [eqn: r= {z _{2} -z _{1}} over {z _{1} +z _{2}} =-0.94]  = -94%

여기서, 부호가 +인 경우는 입사파에 대해 위상이 똑같이 되는 것이고

부호가 -인 경우는 입사파에 대해 위상이 역이되는, 즉 어느 순간에 음압이 양             의 최대값이 되는 것을 나타낸다.

2) 음압통과율(T)     [eqn: T= {2z _{1} BULLET z _{2}} over {z _{1} +z _{2}} =0.06] = 6%

10. 초음파 탐상시험의 적용한계는 일반적으로 파장의 1/2로 한다. 4MHz 경사각 탐촉자로 강재 탐상시 검출할 수 있는 최소 결함의 길이는 얼마인가, 단 강의 종파속도는 5900m/s, 횡파속도는 3260m/s 이다. (3점)

[eqn: f BULLET lambda =V]에서   [eqn: {1} over {2} lambda = {1} over {2} {V} over {f} = {3260 TIMES 10 ^{3}} over {2 TIMES 4 TIMES 10 ^{6}} =0.407 image 0.41mm]

11. 초음파탐상시험 결과를 영상화(C-SCAN 또는 B-SCAN)하는 목적을 간략히 설명하시오. (5점)

- 객관적인 시험결과를 보존할 수 있다.

- 시험결과를 1차원적인 기본표시로부터 2차원적인 단면표시(B-SCAN), 평면표시(C-SCAM) 또는 3차원적 표시로 가능하기 때문에 결함검출을 빠뜨릴 염려가 적고, 결함위치, 형상, 경사 등으로부터  결함의 종류를 추정할수 있다.

3) 홀로그라피(Holography)나 개구합성(開口合成)에 의한 신호처리를 하는 것에 의해 SN비를 향상시키고 결함 검출률을 향상시킨다. 또, 신호처리에 의해 분해능이 향상되기 때문에 결함크기 측정 정도(精度)를 향상시킬수 있다.