초음파 비파괴검사기사 필답 기출문제 (2008년 1회)

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2008년 제1회 필답

1. 일반 수직 탐촉자와 비교하여 2진동자(분할형) 수직 탐촉자의 특징 2가지를 쓰시오. (4점)

(1) 2진동자 수직 탐촉자는 송신용 및 수신용 진동자를 조금씩 경사지게 배치하여 1개의 탐촉자로 조립되어 있다. 2개의 진동자를 음향분할면으로 분리하기 때문에 수침법에서와 같이 표면에코를 수신하는 것이 없고,(표면에코가 거의 나타나지 않는다) 불감대가 없기 때문에(또는 매우 적다) 근거리 결함의 검출이나 두께측정에 사용된다.

(2) 송□수신의 진동자가 약간 기울어져 있어 송□수신의 초점(송□수신 진동자 중심축의 교점)이 일정 깊이에 오도록 만들어져 있어서, 이 초점의 위치에서는 에코높이가 최대가 되고 이 보다 멀거나 가까우면 에코높이는 현저히 저하된다. 따라서, RB-D와 같은 계단형시험편이나 횡구멍시험편 등을 이용하여 집속 범위가 최대에코높이의 □ 이상의 에코가 얻어지는 범위로 설정하는 등의 주의가 필요하다.

□ 참조 : □비파괴검사의 기초 제4권 초음파탐상검사□ / 이용 편저 / 도서출판 세진사(1999) P.80

□ 참조 : □최신 초음파탐상검사□ / 이의종, 박익근 공저 / 도서출판 골드(1998) P.129~130

2. ASME Section V, Article 5. 재료에 대한 초음파탐상시험 방법에서 오염물 관리 중에서, (4점)

(1) 니켈 합금에 사용되는 접촉매질은 황 함량이 몇 ppm을 초과하면 안되는가?

250ppm

(2) 티타늄에 사용되는 접촉매질은 할로겐화합물의 함량이 몇 ppm을 초과하면 안되는가?

250ppm

□ 참조 : □ASME 비파괴시험 2004□ / 황현철, 허삼석, 이의종 공저 / 도서출판 골드 / P.141

3. 비파괴검사법과 비교하여 초음파를 적용할 수 있는 초음파탐상검사의 특징 4가지는? (4점)

3. 비파괴검사법과 비교하여 초음파탐상검사를 적용할 수 있는 초음파의 특징 4가지는? (4점)

(3번 문제는 이 둘 중에 하나 일 겁니다. 둘 중에 하나 인건 확실한 거 같네요~ ^^ )

(1) 침투력이 매우 높아 지극히 두꺼운 단면을 갖는 부품의 깊은 곳에 있는 결함도 용이하게 검출할 수 있다.

(2) 고감도이므로 미세한 결함의 검출이 가능하다.

(3) 결함으로부터 즉시 지시를 얻을 수 있고 자동화가 가능하다.

(4) 방사선투과검사와 비교하여 검사자 및 주변에 대한 장해가 없다.

□ 참조 : □비파괴검사의 기초 제4권 초음파탐상검사□ / 이용 편저 / 도서출판 세진사(1999) P.16

□ 참조 : □최신 초음파탐상검사□ / 이의종, 박익근 공저 / 도서출판 골드(1998) P.29~35

4. KS B 0896 강 용접부의 초음파 탐상 시험 방법에 의해 경사각 탐촉자로 80mm 두께의 완전 용입부 루트 결함을 초음파탐상검사로 측정하려고 한다. 다음을 작성하시오. (4점)

(1) 검사법

1탐촉자 경사각법에 의한 직접접촉법

(2) 공칭 주파수

2MHz

(3) 시험편

RB-4 No.3

(4) 검출 레벨

M검출 레벨 또는 L검출 레벨 중 선택

□ 참조 : KS-B-0896 강 용접부의 초음파 탐상 시험 방법(1999) / P.7~8

5. 주파수 4MHz, 진동자의 직경이 9mm인 탐촉자의 근거리 음장한계 거리는 얼마인가?

단, 음속은 3250m/s (4점)

(계산방법) [eqn: chi _{0} = {D ^{2}} over {4 lambda } = {D ^{2} f} over {4 upsilon } ``` THEREFORE chi _{0} = {D ^{2} f} over {4 upsilon } = {9mm ^{2} TIMES 4 TIMES 10 ^{6} Hz} over {4 TIMES 3250 TIMES 10 ^{3} mm/s} =24.923mm SIMEQ 24.92mm# 여기서, pile{#}# D:진동자`직경 pile{#}# lambda `:파장 pile{#}# f:주파수 pile{#}# upsilon :음속(속도) pile{#}# (mm,`Hz,`s의`단위는`서로`상쇄되어`없어지고,`[mm]만`남게`된다.) pile{#}]

(답) 근거리 음장한계 거리는 약 13.73mm

□ 참조 : □최신 초음파탐상검사□ / 이의종, 박익근 공저 / 도서출판 골드(1998) P.40

□ 참조 : □초음파탐상검사□ / 한국비파괴검사학회, 한치현 저 / 도서출판 골드(2001) P.40

6. 일반적인 초음파탐상방법과 비교하여 비접촉식의 전자식 초음파 탐촉자(Electro Magnetic Acoustic Transducer, EMAT)의 특징 3가지를 쓰시오. (4점)

(1) 탐촉자 표면 자체가 진동발생원 및 수신원이 되기 때문에 접촉매질이 불필요하다.

(2) 전자석에 의한 정자계의 방향 또는 코일의 구조를 변화시켜 여러 모드의 초음파(횡파 EMAT, 종파 EAMT, 표편파 EMAT)를 발생시킬 수 있다.

(3) 하단 참조

□ 참조 : □최신 초음파탐상검사□ / 이의종, 박익근 공저 / 도서출판 골드(1998) P.164

□ 참조 : American Society for Testing & Materials (ASTM)

□ E1774-96 Standard Guide for Electromagnetic Acoustic Transducers(EMATs)

□ E1816-96 Standard Practice for Ultrasonic Examinations Using Electromagnetic Acoustic Transducer(EMAT) Technology

□ E1962-98 Standard Test Methods for Ultrasonic Surface Examinations Using Electromagnetic Acoustic Transducer(EMAT) Technology

(1) Potential Applications : EMATs have a range of potential industrial applications, such as,

① Thickness characterisation on aged boiler tubes.

② Gas pipeline inspection.

③ Analysis of adhesive bonds.

(2) Advantages : Because the sound is generated in the part inspected, EMATs have the following advantages over more conventional piezoelectric transducers,

① Nondestructive Testing Method. (NDT)

② Dry inspection. EMATs do not require couplant for transmitting sound making them very well suited for inspection of hot parts or automated environments.

③ Impervious to surface conditions. EMATs can inspect through coatings and are not affected by pollutants, oxidation or roughness.

④ Easier probe deployment. Since the sound is generated in the part, the angle of the probe does not affect the direction of sound making them easier to control and deploy in automated environments.

⑤ Ability to generate unique wave modes. EMATs are the only practical means for generating shear waves having a horizontal polarization (SH waves), which do not travel through low-density couplants. Shear Horizontal waves do not mode convert when striking surfaces that are parallel to the direction of polarization.

(3) Disadvantages

① Low efficiency compared to piezoelectric transducers.

② Larger transducer size.

③ Only available for conductive materials.

7. KS B 0831 초음파 탐상 시험용 표준 시험편에서 STB-A2를 Nonscale로 도식화하시오. (5점)

단, (1) 단위 및 허용오차는 기재하지 않는다. (조건이 3가지 정도 있음)

□ 참조 : KS-B-0831 강 용접부의 초음파 탐상 시험 방법(2001) / P.12

8. 두께가 100mm이고 음속이 5900m/s인 탐촉자가 1차 저면에코까지 걸리는 시간은 얼마인가? (4점)

(계산방법)

[eqn: C= {2L} over {TRIANGLE t}]에서, [eqn: TRIANGLE t= {2L} over {C} = {2 TIMES 100 TIMES 10 ^{-3} m} over {5900m/s} =0.000033898s=33.898 mu s`( mu =10 ^{-6} )# (m`단위는`서로`상쇄되어`없어지고,`[s]만`남게된다.`) pile{#}]

(답) 1차 저면에코까지 걸리는 시간은 약 33.9□

또는,

(계산방법)

□거리 = 속도 □ 시간□ 의 공식에서, 음파속도에서 소요시간을 계산하면 피검체 두께의 왕복 거리, 즉 피검체의 두께가 되므로 이 값을 2로 나눠주면 피검체 저면에코까지 걸린 시간을 구할 수 있다.

[eqn: 거리(두께)=속도(음속) TIMES 시간 TIMES {1} over {2}# BECAUSE `시간`=` {2 TIMES 100mm} over {5900 TIMES 10 ^{3} mm/s} =0.000033898s=33.898 mu s`( mu =10 ^{-6} )# (mm단위는`서로`상쇄되어`없어지고,`[s]만`남게된다.) pile{#}]

(답) 1차 저면에코까지 걸리는 시간은 약 33.9□

9. 굴절각 30□를 이용하여 결함이 없는 봉강을 측정하였더니 CRT 화면에 아래쪽 그림과 같이 나타났다. 이때 검사한 환봉의 직경은 얼마인가? (4점)

단, (1) 초음파빔의 분산 및 파형변환은 고려하지 않는다.

,(2) 시간축은 측정범위 100mm로 보정되었다.

,(3) 검사 후, STB-A1 시편을 사용하여 시간축을 보정한 결과는 아래와 같았다.

[그림 1] 봉강 측정시 CRT 화면	[그림 2] STB-A1 시편을 사용한 시간축 보정 CRT 화면

(계산방법)

굴절각 30□로 봉강에 입사한 초음파는 옆의 그림과 같은 경로를 경유하여 (즉, 내각이 60□인 정삼각형의 경로) CRT 화면에 60mm로 나타난다.

STB-A1 시편을 사용하여 시간축을 보정한 결과 100mm가 200mm(왕복거리)를 나타내므로, 실제 빔의 행정거리는 60mm의 두 배가 되는 120mm가 되며, 그 한 변의 길이는 120mm의 1/3인 40mm, 또, 그 한 변의 길이의 반은 20mm가 된다. 즉,

환봉의 직경 t는, [eqn: cos alpha `=` {(빔행정거리□3)□2} over {지름□2} = {(W□3)□2} over {t□2}] 이므로,

[eqn: t= {(W□3)□2} over {cos alpha } TIMES 2= {(120mm□3)□2} over {cos30 DEG } TIMES 2= {20mm} over {0.866} TIMES 2=46.189 SIMEQ 46.19mm]

(답) 환봉의 직경은 약 46.19mm

□ 참조 : □초음파탐상검사□ / 한국비파괴검사학회, 한치현 저 / 도서출판 골드(2001) P.336

10. KS B 0896 강 용접부의 초음파 탐상 시험 방법에서 원둘레 이음 용접부의 탐상 방법에서 RB-A8를 사용하여 탐상 장치를 조정하는 경우, (4점)

(1) 시간축의 예비 조정

(2) 원점의 수정

(3) 입사점 측정

(4) 굴절각 측정

□ 참조 : KS-B-0896 강 용접부의 초음파 탐상 시험 방법(1999) / P.24~25

11. KS B 0535 초음파 탐촉자의 성능 측정 방법에서, 다음 항목을 각각 4가지씩 쓰시오. (4점)

(1) 공통 측정 항목

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

(2) 개별 측정 항목(직접접촉용 1진동자 경사각 탐촉자)

빔 중심축의 편심과 편심각, 입사점, 굴절각, 불감대

□ 참조 : KS-B-0535(초음파 탐촉자의 성능 측정 방법-1995) / P.3