UT 검사 결과 해석법




결함종류 분석법

초음파탐상검사로 결함의 종류를 완벽하게 분석한다는 것은 거의 불가능한 일이지만 모든 재질은 제조방법에 따라 예측되는 결함의 종류가 있다. 이와같이 예측되는 결함의 발생원인을 보면 대략적으로 발생위치, 형태, 크기, 방향등을 알 수 있고 여기에 초음파탐상결과 얻어진 정보를 종합하면 대략적인 추정이 가능하다.




용접부 결함

기공

기공의 경우 단독으로 존재하는 경우와 미세한 크기로 산포되어 있는 경우가 있고 이와 유사한 결함으로는 Blow hole, Gas hole등으로 구분되나 전체적인 특성이 유사하므로 구분하지 않고 설명한다.

기공은 용접시에 발생한 가스가 빠져나가지 못해 발생한 결함으로, 구(球)형태로 존재한다.

기공의 내부는 공기이므로 강재의 용접부내에 기공이 존재하는 경우 음향임피던스 차이가 크기 때문에 초음파반사율이 매우 높을것으로 예상될지 모르지만, 기공의 형태가 일반적으로 둥글기 때문에 기공의 표면에 입사한 초음파의 대부분이 난반사되어 탐촉자로 되돌아오는 반사파의 양은 매우 적다. 따라서 반사파의 에코우 높이는 상대적으로 낮으며 폭도 좁다.



기공에 대한 진자 주사 기공의 반사파 형상기공의 발생위치는 임의의 장소에서 발생하기 때문에 결함의 위치에 따른 결함종류의 추정은 가능하지 않지만

, 초음파탐상에서 나타나는 기공의 가장 큰 특성은 그림과 같이 진자주사를 하여도 기공의 형상이 원형이므로 반사파의 에코우 높이가 변하지 않는다.
또한 일반적으로 결함의 크기가 작기 때문에 목돌림주사, 전후주사 또는 좌우주사를 하는 경우 반사파의 에코우 높이가 급격하게 변화하거나 CRT 화면상에서 사라지게 된다.










스래그개입

스래그 개입은 용접부에 발생하는 고체 개재물이다. 피복아크 용접봉의 플럭스가용접시용접부보호층이 되는 용접스래그를 발생하는데 용접부가 냉각되면 스래그는 응고하고, 이 응고된 스래그가 용접금속에 남게되면스래그 개입이 된다.

스래그 개입에 의한 결함반사파는 기공에 비해 에코우높이가 크게 나타나며 파의 형태도 현저하게 다르게 나타난다. 스래그 개입의 표면은 불규칙하기 때문에 그림과 같이 시간축을 따라 들쑥날쑥한 형태를 나타내는 경우가 많다.

그러나 스래그 개입은 발생원으로 보면 일정한 형태를 갖고 나타날 수 없기 때문에 파의 형태로 구분하는 것은 부정확하다. 그러나 스래그 개입은 일반적으로 일정한 면적을 갖고 있으므로 진자주사를해도파형의 거의 변화하지 않으며 반대변에서 주사하여도 파형 및 파의 높이는크게 변하지 않는 경우가 많다.



그림 스래그 개입의 반사파 형상










융합부족 및 용입 부족

융합부족(Lack of Fusion)은 용접금속과 모재사이 또는 용접패스사이에서 용융이 적절하지 않아 용융금속과 모재사이가 충분히 녹아붙지 않았기 때문에 발생한 결함이다.

용입부족(Incomplete Penetration)은 용접금속이 루트(Root)부에까지 도달하지 못하였기 때문에 모재와모재사이에서 발생한 융합부족의 특별한 경우이다.

융합부족 또는 용입부족에 의한 결함반사파의 에코우 높이는 스래그개입과 큰 차이가 없으나 이들 결함은 발생원인 측면으로 볼 때 선형으로 나타나기 때문에 결함의 방향과 초음파의 진행반향이 수직일 때 최대 높이의 반사파를 얻을수 있다. 이때 결함이 놓여있는 방향으로 좌우주사를 하면 결함반사파의 높이는 그다지 변화하지 않으나 목돌림주사 또는 전후주사를 하면 결함반사파의 높이가 급격하게 변한다.

주사방향뿐만 아니라 탐촉자의 굴절각도 결함의 방향에 따라서 결함반사파의 높이에 매우 큰 영향을 줄 수 있으므로 결함의 위치에 따라 굴절각을 변화시켜가며 검사를 수행할 필요가 있다.




또한 용입부족과 융합부족의 구분은에서 볼 수 있듯이 용입부족이용접루트부를 따라서 일직선형태로 나타나기 때문에 반사파의 위치로서 쉽게 구분할 수 있다.





그림 목돌림주사에 따른 결함반사파의 변화







터짐

용접부에서 발생하는 터짐은 여러 가지 원인이 있지만 주로 용접시 발생하는 열의 냉각속도와 관계되어 용접부에 균열이 생긴 결함이다.발생위치에 따라 여러 가지로 분류되지만 초음파탐상검사로검출하는방법은 동일한 원리가 적용된다.

균열에 의한 결함반사파의 높이는 스래그개입, 용입부족, 융합부족과 비슷하게 나타나지만 때로는 매우 적게 나타나기도 한다. 균열은 대체적으로 선형모양이나 형태의 규칙성이 없기 때문에 초음파의 입사방향과 결함의 방향이 거의 완전하게 수직하지 않으면 반사파의 높이는 매우 작아지며 검출되지 않는 경우도 있으므로 주의깊게 관찰해야 한다.

최대높이의 결함반사파를 얻은 위치에서 약간의 목돌림 주사를 하면그림과 같이 결함반사파가 완전하게 사라지는 경우가 많다.



그림터짐의 반사파 형상

또한
전후주사를 하면 짧은 주사거리에서도 결함반사파의 높이가 급격하게 변하여 나타난다