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1 용역연구 (G2B) 열배관공사 현장 용접부 PAUT 도입을 위한 연구 최 종 보 고 서 (사) 한국비파괴검사학회 박 익 근 한국지역난방공사

2 제 출 문 한국지역난방공사 사장 귀 하 본 보고서를 용역도급과제인 열배관공사 현장용접부 PAUT 도입을 위한 연 구 의 최종보고서로 제출합니다. 2016년 1월 22일 연구기관명 : (사)한국비파괴검사학회 연구책임자 : 박 익 근(서울과기대) 연 구 원 : 이 정 기(나우) 연 구 원 : 임 성 진(대한검사기술) 연 구 원 : 정 홍 주(KSNT) 연 구 원 : 백 민 호(KANDT)

3 목 차 1. 서 론 연구 필요성 및 목적 연구 내용 및 범위 관련 기술 기준 6 2. PAUT 기초 기술 및 기초 이론 PAUT의 원리 및 특징 RT와 PAUT 장ㆍ단점 비교 PAUT 도입에 따른 장점 PAUT 국내ㆍ외 활용 실태 국내 비파괴검사 분야 활용실태 PAUT 해외 적용사례(배관분야) PAUT 관련 국내 외 기술표준 PAUT 검사자 기량검증 시스템의 도입 필요성 및 구축방안 열배관 용접부 PAUT 적용 결과 분석 PAUT 검사 요약 PAUT 검사 수행 PAUT 검사 결과 PAUT 검사 결과 분석 결론 PAUT 기술기준 수립 장비 신뢰성 검증 방안 수립 열수송관 용접부의 위상배열 초음파탐상검사 절차서 작성 지침 열수송관 용접부에 대한 위상배열 초음파탐상검사 적용을 위한 기술 시방서 결 론 참 고 문 헌 부 속 서 부 속 서 i -

4 1. 서 론 1.1 연구 필요성 및 목적 가. 국내 외 현황 및 문제점 최근 화력 발전설비나 구조물 시설은 고도화 집약화 되어 하나의 시스템으로 제어 사용되고 있고, 이들 생산시스템이나 설비를 안전함과 동시에 효율 좋게 유지관리하기 위해서는 대상이 되는 시스템 설비 또는 그들을 구성하는 기 계 부품의 건전성(integrity)을 정량적인 비파괴적인 진단 및 검사로 파악하는 것이 중요함. 비파괴검사(Nondestructive Testing;NDT)는 소재, 기기( 機 器 ), 구조물의 품질관리 (quality control ;QC)나 품질보증(quality assurance ;QA)의 한 수단으로 이용되 는 계측기법으로 재료, 제품, 구조물 등의 종류에 거의 상관없이 시험대상물 을 손상, 분리, 파괴시키지 않고 원형 그대로 유지한 상태에서 시험체의 표면 이나 내부의 결함유무와 그 상태 또는 대상물의 성질, 내부 구조 등을 조사 하는 검사를 말하며, 국내에서는 현재까지도 화력 발전설비나 석유 화학 플 랜트 등에서는 구조물의 안전 설계 및 용접부의 건전성을 평가하기 위해 비 파괴검사 기법의 하나인 방사선투과검사(Radiographic Testing;이하 RT라 함) 을 주로 적용하여 검사를 수행하고 있음 최근 방사선투과검사(RT)를 대체할 수 있는 초음파탐상검사(Ultrasonic Testing;이하 UT라 함) 기법 중에서 최신 위상배열 초음파탐상검사(Phased Array UT, 이하 PAUT라 함)이나 비행회절시간 초음파탐상검사(Time of Flight Diffraction,이하 TOFD라 함)기술의 도입 및 활용이 가장 효율적인 해 결방안으로 제시되고 있고 이를 위한 기반조성 필요함. (원자력안전위원회에 서도 다른 비파괴검사방법으로 대체할 것을 적극 권장하고 있는 상황, 현재 방사선규제 강화의 기본 목표) 국내 비파괴검사는 방사선투과검사(RT)에 대부분 의존(약 50% 내외)하나, 원 자력안전법의 안전규제 강화에 따라 향후 활용에 제한(고준위 방사선피폭으 로 작업자 3명이 사망함에 따라 원자력안전위원회는 극히 제한된 조건에서만 RT가 가능하도록 관련법이 개정됨( 13. 8월 및 12월) - 1 -

5 최근 방사선 안전관리 강화로 인해 인구밀집 지역 열배관공사시 방사선투과 검사의 어려움 발생되고 있음 - 방사선원 사용강도 제한(50Ci 20Ci)으로 촬영시간 2배 이상 증가, 일반인 방사 선피폭 제한(1μSV이하)으로 별도의 차폐시설 설치 필요 - 개정된 원자력안전법에서는 고정 차폐시설(RT Room)이 없는 경우, 방사선 사용을 엄격히 제한 ( 14. 1월 ~ )하고 있으며, 타당한 사유(배관 매설, 고정 설비 등 이동이 불가한 검사대상물)가 없는 경우, 모든 방사선투과검사(RT) 는 방사선 차폐시설이 있는 RT Room에서만 가능함. 또한 상기 규정에 따라 국내 모든 산업분야에서 검사수행에 문제가 발생하고 있으며, 기존의 방식 을 고집해서는 해결방안 마련이 불가능한 수준으로 최근 RT를 대체할 수 있는 PAUT 기술의 도입 및 활용이 가장 효율적인 해결방안으로 제시되고 있고 이를 위한 기반조성 필요함. - 방사선 관리 구역 강화 : 제3조(방사선관리구역) : 외부 방사선량율: 1주당 400μSv 및 시간당 10μSv, 문제점으로 선량율 관리 강화로 방사선 사용 시설 외에서 RT 작업을 수행할 경우 작업능률이 매우 떨어져 현장 RT 시간이 지 연되고 있음 - 사용시설 이 외에서의 작업 시 강도에 제한을 받고 있음 : 제57조(사용시설) ; 검사대상물을 사용시설 내부로 이동할 수 없는 타당한 사유가 있고 방사선 투과검사 이외의 가능한 검사 방법이 없는 경우에만 작업해야 함, 문제점으 로 방사성동위원소 Ir TBq(20Ci) 이하만을 사용해야함, 문제점으로 는 사용 강도 제한으로 RT 시간 지연되고, 휴대용 X-선 발생장치의 현장 사 용 불가에 따른 RT 작업에 제한을 받고 있음 - 일반일 출입 제한 구역 : 제58조(방사선투과검사 작업), <신설> ; 작업장 내 일반인의 출입 제한 : 시간당 1μSv, 일반인 출입 제한 구역 신설로 방사선 관리구역과 일반인 제한 구역 두 개를 설정 및 관리해야 하므로 작업 인원 증가가 불가피, 시간당 1μSv를 만족하기 위해서는 조사방향 제한과 차폐벽 을 설치해야 하므로 작업능률의 상당한 저하가 예상됨

6 14년 산업통상자원부 비정상의 정상화 과제 로 열배관분야 PAUT 도입 선정 후 관련 고시개정이 완료됨( ) - 열배관 용접부 검사 시 기존 방사선투과검사 외에 PAUT를 병행 사용 가능토록 명기[배관두께 8mm 이상(550A 이상)] 지난 30년간 열배관 용접부에 일반 초음파검사 실적이 전무하고, 국내 도입단 계에 있는 첨단 위상배열 초음파탐상기법인 PAUT 기술을 열배관 현장 용접부 에 적용하기 위한 연구를 수행하고자 함 따라서 본 용역에서는 방사선투과검사(RT)를 대처하는 기술로 열배관공사 현 장 용접부에 PAUT 도입을 위해 이미 세계적으로 검증되고 있는 최신 위상배 열 초음파탐상검사인 PAUT 기술의 국내 도입 및 활용을 적극 추진할 필요가 있으며, 이를 위해 PAUT 기술을 열배관 현장 용접부에 적용한 결과를 분석 하여 신뢰도를 검토하고, PAUT 기술 기준의 수립과 열배관 현장 용접부에 PAUT 도입을 위한 방안을 수립하는 것이 요구됨 나. 연구 용역의 필요성 비파괴검사(NDT)는 안전과 품질확보 에 필수적인 기술 - 안전 진단 : 구조물 내부 및 표면의 결함을 조사 안전성 평가 - 품질 검사 : 제품의 결함 및 물성을 조사 신뢰성 평가 열배관 용접부 등의 안전 설계 및 용접부의 건전성 평가를 위한 비파괴검사 방법 중 높은 비중으로 방사선투과검사(RT)를 이용하여 검사를 수행중이나 원 - 3 -

7 자력안전법의 안전규제 강화에 따라 RT의 현장 적용이 제한되고 있고, RT 대 체 기술로 PA-UT 기술의 조속한 도입/활용을 위한 현장 유용성 검증과 결함 평가 요건의 기술적 근거 확보가 필요 국외의 경우 ASME Code Sec.Ⅰ 및 Sec.Ⅷ (2010 Edition)의 경우 RT 또는 자동 UT검사를 허용하고 ASME Sec. V(2013 Edition) Article 4(Ultrasonic Examination Methods for Welds)에서는 PAUT 기술이 적용될 수 있도록 기술기준화 되어 있 으나, 국내는 전기설비 판단기준은 관련 자동 초음파 탐상시험 절차 요건이 불충분하여, 비파괴검사 판단기준인 초음파탐상시험 절차 규정 부속서로 위상 배열초음파 탐상시험(PAUT) 추가가 필요하기 때문에 방사선 안전규제에 대처 하는 최신 위상배열 초음파탐상검사(PAUT) 기술의 열배관 용접부 현장 적용 을 위한 표준화 기술 개발이 요구되고 있음. 용접부 검사 시 기존 방사선 투과검사 외에 방사선 누출이 없는 초음파 비파 괴검사(PAUT)를 병행할 수 있도록 열공급 시설의 검사기준(산자부 고시 제 호, )이 개정되었으나, 전기사업법, 기술기준, 판단기준 요건에 는 비파괴검사자의 자격 요건 에 명확한 기준이 없어 PAUT 적용상 검사자 기량 검증 강화가 필요함. 방사선투과검사(RT)를 대처하는 기술로 열배관공사 현장 용접부에 PAUT 도입 을 위해 이미 세계적으로 검증되고 있는 최신 위상배열 초음파탐상검사인 PAUT 기술의 국내 도입 및 활용을 적극 추진할 필요가 있으며, 이를 위해 PAUT 기술을 열배관 현장 용접부에 적용한 결과를 분석하여 신뢰도를 검토하 고, PAUT 기술 기준의 수립과 열배관 현장 용접부에 PAUT 도입을 위한 방안 을 수립하는 것이 필요함 - 4 -

8 1.2. 연구 내용 및 범위 가. 연구의 최종목표 본 연구에서는 다음과 같이 크게 5가지의 세부 과업을 단계적으로 수행한다. PAUT 기초기술 및 기초이론 PAUT 국내 및 해외 활용실태 열배관 용접부 적용 결과 분석 및 보고서 작성 PAUT 기술기준 수립 열배관 현장 용접부 PAUT 도입을 위한 방안 수립 나. 연구의 주요(세부) 내용 PAUT 기초 기술 및 기초 이론 ㆍ PAUT의 원리 및 특징 ㆍ RT와 PAUT 장ㆍ단점 비교 ㆍ PAUT 도입에 따른 장점 주요 내용 PAUT 국내ㆍ외 활용 실태 ㆍ 국내 비파괴검사 분야 활용실태 - 국내 업체 PAUT 적용 사례 및 기술자 현황조사 - ISO 9712에 따른 PAUT 자격자 보유현황 - PAUT 관련 국내 연구개발 동향 ㆍ 국외 배관분야 PAUT 적용 실태 및 동향 ㆍ PAUT 관련 국내 외 기술표준 - 검사절차, 장비기준, 기술자 양성, 합부판정 등에 관련된 국내 기술표준 현황 - PAUT 관련 선진국(유럽 및 미국 등) 기술표준 현황 ㆍ PAUT 검사자 기량검증 시스템의 도입 필요성 및 구축방안 열배관 용접부 적용 결과 분석 및 보고서 작성 ㆍ 대상구간 : 동탄(2) 택지지구 내 건설중인 25 Bar 연계배관 ㆍ 역무범위 - 결함발생 구간 RT PAUT 비교 데이터 검토 - 결함의 등급별, 형상별 대표영상 제시 열배관용접부 PAUT 적용기술 절차 수립 ㆍ 장비 신뢰성 검증 방안 수립 ㆍ PAUT 표준검사절차서 작성 ㆍ 열배관 현장용접부 PAUT 적용을 위한 기술 시방 작성 열배관 현장 용접부 PAUT 도입을 위한 방안 수립 ㆍ PAUT 도입을 위한 검사기관과의 협의 ㆍ 용접부 PAUT 도입을 위한 방안 수립 - 5 -

9 1.3 관련 기술 기준 ㆍ 현재 제안되어 있는 PA-UT의 관련 표준 및 관련 규격은 다음과 같다. ASME Sec. V Article 4-'13 ASME Sec. V Article 4-'13 ASME Sec. V Article 4-'13 ASME Sec.V Article 23-'13 ASTM E ASME Sec.V Article 23-'13 ASTME ASTM E ISO :2015 ISO/FDIS ISO '12 KEPIC MEN B 23 SE-2491-'10 KEPIC MEN B 23 SE-2700-'13추록 KEPIC MEN A4 의무 부록 IV-'12 추록 KEPIC MEN A4 의무 부록 부록 V-'12 추록 ASME Code Case ASME CC Mandatory Appendix IV - Phased Array Manual Raster Examination Techniques Using Linear Arrays Mandatory Appendix V - Phased Array E-Scan and S-Scan Linear Scanning Examination Techniques Nonmandatory Appendix P - Phased Array (PAUT) Interpretation Standard Guide for Evaluation Performance Characteristics of Phased-Array Ultrasonic Testing Instruments ands ystems (Annexes 까지 참조) - PA 관련 일반적인 상세 기술(합부 판정 없음) Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Weld Using Phased Array - PA 전반적인 최신 내용 수록, 9~200t 적용, 그 외 두께는mockup시편 데모 후 가능 (합부 판정 없음) Standard Practice for Array Probes Characterization and Verification of Phased Non-destructive testing -- Characterization and verification of ultrasonic phased array equipment -- Part 1: Instruments Non-destructive testing -- Characterization and verification of ultrasonic phased array equipment -- Part 3: Combined systems Use of automated phased array technology 위상배열 초음파탐상검사장치 및 시스템의 성능특성 평가 표준지침(한영본) 위상배열을 사용한 용접부의 접촉 초음파탐상검사 표준지침(한영본) 선형배열을 사용한 위상배열 수동 래스터 검사(한영본) 위상배열 E-주사 및 S-주사 선형 주사 검사 기법(한영본) Use of Ultrasonic Examination in Lieu of Radiography Sec. I; Sec. VIII, Divisions 1 and 2; and Sec. XII Use of Alternative Ultrasonic Examination Acceptance Criteria in ASME B

10 2. PAUT 기초 기술 및 기초 이론 2.1 PAUT의 원리 및 특징 위상배열 초음파탐상검사(Phased Array UT, 이하 PA-UT라 함)는 여러 개의 탐 촉자로 구성된 배열 탐촉자를 사용하여 시험편 내부로 진행하는 초음파를 전 파각도와 집속위치를 전자적으로 조절하고, 초음파 신호의 수신 시 각각의 탐 촉자가 받아들이는 신호를 전자적으로 처리하여 시험편 내부의 영상을 실시간 으로 획득할 수 있다. 이러한 특성에 의해 기존 UT으로는 어려운 복잡한 형상 의 시험편에 대해서도 보다 용이하게 검사할 수 있을 뿐 아니라 디지털화된 영상을 저장하므로 정밀검사를 위한 자료로 활용할 수 있음. 일반 UT 및 PAUT 탐촉자와 결함측정 원리 지연 전기펄스에 의해 발달한 사각 및 초점 초음파빔 - 7 -

11 PAUT는 초음파를 원하는 부위에 전자적으로 집속시킴. 각각의 배열탐촉자는 서로 다른 시간에 전기펄스에 의해 초음파를 발진하는데, 각 소자의 발진 시 간을 적절히 조절하여 배열탐촉자에서 나오는 초음파 빔의 집속위치나 전파각 도를 변화시킬 수 있음. 이러한 전자적 조향과 집속 기능은 시험편의 내부를 여러 가지 입사각으로 검사할 경우 매우 유용하며, 전자적으로 집속위치를 신 속히 변화시킬 수 있기 때문에 여러 점에서 돌아오는 신호를 조합하여 시험편 내부의 2차원 영상을 실시간으로 획득할 수 있음

12 PAUT 결함탐상 및 결함 이미지 - 9 -

13 2.2 RT와 PAUT 장ㆍ단점 비교 위상배열 초음파탐상검사(PAUT) 기술은 다음과 같은 많은 특징을 가지고 있음 ㆍ 검사자의 주관적인 판단이 배재된 검사 기법 ㆍ 다양한 초음파 주사 각도로 인한 초점의 다변화, 최적화 ㆍ 다양한 굴절각의 동시 활용 가능 ㆍ 검사시간을 기존의 MUT와 RT보다 혁신적으로 감소시킬 수 있음 ㆍ TOFD기법에서 발생하는 불감대 문제를 극복 할 수 있음 ㆍ 복잡한 형상의 구조물 검사가 가능함 (터빈 블레이드 등) ㆍ 컴퓨터를 이용하므로 영구기록이 가능 ㆍ 재현성이 좋아 객관적이며 검사 결과의 신뢰성을 높일 수 있음 ㆍ RT의 기공류 결함 검출율이 PAUT의 기공류 결함 검출율 보다 우수함 ㆍ PAUT 검사기법은 RT에서 결함 검출이 어려운 면상결함(Planar defect)을 검출하는데 효과적임 ㆍ RT 검사 기법과 비교하여 검사체의 전 두께 방향으로의 체적검사에 대한 결과를 확보할 수 있음 구 분 위상배열 초음파 검사 (PAUT) 방사선 투과 검사 (RT) 검사 방법 결함 표현 검사 신뢰도 검사 속도 데이터 분석 및 보고서 결함 크기 검사체 데이터 취득 및 저장 ㆍ자동 또는 반자동 스캐닝 ㆍ초음파 사용(인체에 무해) A-Scan, B-Scan, C-Scan, S-Scan, D-Scan, 3D-image ㆍ다양한 각도의 초음파 빔 신호 분석 ㆍ컴퓨터 기반 데이터 취득 ㆍ검사자의 숙련도와 상관성 적음 ㆍ빠른 Scanning ㆍ실시간으로 데이터 취득 및 저장 ㆍ분석 소프트웨어를 통한 신속한 결과 ㆍ영구적으로 저장 가능 ㆍ정량적인 분석 및 판독 자동으로 결함 크기 측정이 가능 (결함정보 : 길이, 너비, 높이, 위치) ㆍ두꺼운 시험체(두께 100mm 이하) : 가능, 검사 속도 빠름 컬러 이미지로 메모리 카드에 저장 ㆍ수동 검사 ㆍ방사능 사용(방사선 피폭 위험) 필름 판독기를 통한 필름 이미지 ㆍ필름상의 농도 차이로 결함 판별 ㆍ검사자의 숙련도에 따라 차이 ㆍ필름 현상에 장시간 소요 ㆍ필름 손상 위험 ㆍ필름 판독 ㆍ필름 보관 시 저장성이 다소 떨어짐 (필요시 필름 스캔) 수동으로 결함 측정 (결함정보 : 길이, 폭) 두꺼운 시험체 : 매우 어려움 (장시간 소요) 필름 및 사진

14 2.3 PAUT 도입에 따른 장점 가장 큰 장점은 신속검사와 모양이 복잡하여 탐촉자 접근이 어려운 곳에서 검 사를 할 수 있다는 것과 전자적으로 초점화가 가능(작은 초점으로 초음파 에 너지를 집중하며, 하나의 탐촉자로 다양한 깊이의 빔 초점화)하고 굴절각을 임 의로 조정이 가능하므로 결함 정밀 측정을 할 수 있고, 제한된 근거리 음장으 로 근거리 탐상도 가능하다는 것임. 또한 여러 굴절각으로 사각 검사하면서 빔 초점화도 동시에 가능하여 정밀 탐상 및 신속검사가 동시에 가능함. PAUT의 초음파 조향 및 집속 개념도 기존 RT 작업 중 현장 근처 주민 방사선 피폭 문제로 대두되었던 안전에 대한 우려를 초음파로 대체함으로써 방사선 피폭 문제 해결 (주민 민원 해결) 현장에서 용접부 검사 후 결과 통보가 신속하게 산출되는 효과를 가져올 수 있다. 결함의 존재 위치를 PAUT 기법에서는 명확히 알 수 있으므로 Repair시 빠르고 불필요한 공정 해소 결함 검출율(POD)에 있어서 RT보다 높으며 MUT 보다도 훨씬 높은 결과를 산 출 할 수 있다. RT에서는 어렵게 평가되는 검사체 두께 전체에 대한 체적 검사를 수행할 수 있으며 검사 결과의 신뢰성에 기여 할 수 있다

15 3. PAUT 국내ㆍ외 활용 실태 3.1 국내 비파괴검사 분야 활용실태 가. 국내 PAUT 장비 및 자격현황 1) PAUT 장비 보유현황 현재 국내 비파괴검사업체의 PAUT 장비 현황은 40개사에서 132대를 보유하 고 있는 것으로 파악되며 가장 많은 메이커는 Olympus 사의 장비로 국내에서 약 80%의 점유율을 차지하고 있다. 이는 장비 공급사의 기술이전 노력이 잘 정착된 이유로 파악되며, 검사자들이 익숙한 검사장비를 쉽게 다른 모델로 교체하지 않으려는 성향을 감안하면 향후에도 국내 시장 점유는 계속될 것으 로 전망된다. 추가로 장비 공급사가 자체 기술로 Auto Scanner를 개발하여 공 급하고 있고 제작사 장비교정을 직접 수행하여 교정검사 성적서를 발행하고 있는 부분은 이런 전망을 더욱 뒷받침한다. [표 1] 국내 PAUT 장비 현황 제작사 명 모델 수량(대) 제작사별 수량(대) AGR TD Focus scan 1 1 GE PHASOR-XS 5 5 Harfang X M 2 M2 4 MX 20 Olympus MX2 58 OmniScan P PA SX 5 SIUI SUPOR 2 SvncScan 1 3 Technology Design TDHandy-Scan 2 2 WesDyne Zetec Topaz 6 Topaz32/ 총 합(대)

16 2) PAUT 스캐너 보유현황 PAUT 스캐너는 자동과 반자동으로 구분되며 보유현황을 확인해본 결과, 자 동 스캐너는 22개 비파괴검사업체에서 총 51대, 반자동스캐너는 28개 비파괴 검사업체에서 총 186대로 자동스캐너 보다는 반자동 스캐너의 보유 비중이 훨씬 높은 것으로 조사되었다. 자동스캐너는 최근 장비 공급사인 나우가 자체 제작 공급을 시작하면서 최근 Olympus 사의 공급은 점차 추월하고 있는 것으로 나타나고 있고 자체 제작 해서 사용하고 있는 업체도 점차 증가하고 있는 추세이다. 반자동스캐너는 압도적으로 자체 제작 수량이 많은 것으로 파악되는데 이는 1개 업체( 아거 스)에서 80대를 보유하고 있어 나타난 현상으로 대체로 반자동 스캐너도 Olympus 사와 나우의 스캐너가 국내 시장을 점유하고 있는 것으로 판단할 수 있다. [표 2] 국내 PAUT 자동스캐너 현황 제작사 수량(대) 제작사 수량(대) AMDATA 3 ES정밀 2 JIREH 3 NAWOO 16 Olympus 11 Zetec 1 웰드로 2 자체제작 13 총합(대) 51 [표 3] 국내 PAUT 반자동스캐너 현황 제작사 수량(대) 제작사 수량(대) ES정밀 4 JIREH 15 NAWOO 25 Olympus 24 SUSI 5 Zetec 6 에코란티 16 에이스정밀 7 자체제작 총합(대)

17 3) PAUT 자격 보유현황 PAUT 자격자 현황은 다음의 표와 같으며 20개 비파괴검사업체에서 총 67명 의 ISO 자격을 보유하고 있는 것으로 파악된다.(ASNT 자격은 통계에서 제 외) 자격자 보유는 업체마다 편차가 있으나 대략 20개사에서 평균 2~3명을 보유하고 있고, 1개 업체( 삼영검사엔지니어링)에서 ISO 자격(BINDT)자 총 25명으로 비교적 많은 인원을 보유하고 있는 것으로 조사되었다. [표 4] 국내 PAUT 자격자 현황 구분 레벨2(명) 레벨3(명) 총합(명) ISO 자격* PED 총합 * 국내 ISO 자격 발행기관 : BINDT, TUV, TWI 등 나. 국내 업체 PAUT 적용 사례 국내에서 현재 PAUT의 가장 중요한 적용분야는 원자력 발전소이다. 원자 로 압력용기, 냉각재 순환계 배관에 대한 ISI(In-Service Inspection, 가동 중 검사)에서 PD(Performance Demonstration)인증을 위한 한 방법으로 적용되고 있다. 터빈의 응력부식균열, 교량의 용접부위나 볼트 등 연결부위, 플랜트 배관용접부위, 항공기의 랜딩기어와 대형 복합재료 구조, 노즐과 나사 등의 복잡형상부품 검사 등 여러 분야에서 적용 사례가 발표되고 있다. 각종 압 력용기, 배관, 봉강, 후판재료 등도 주요 적용대상이다. 따라서 발전플랜트 외에 화학과 석유화학, 가스 등 산업플랜트의 시설과 배관 등에도 PAUT적 용이 확대될 것으로 전망된다. 현재 PAUT는 중공업 등 대형 발주업체에서 특정 프로젝트에 적용되는 경 향이 자주 있다. 이는 최근 원자력안전법에 의한 정부의 방사선안전규제로 인해 방사선투과검사 수행이 쉽지 않게 되면서 대구경 배관이나 후판 등에 PAUT 적용이 점차 확대되는 추세이다. 그러나 아직 국내 분야 전체로 일 반화 되지는 못하는 경향이고 풍부한 경험을 축적한 회사 또한 아직 많지 는 않은 것으로 파악된다. 때문에 장기간 특정 분야에 대한 노하우를 축적 한 업체가 선도업체로서 국내 시장을 좌우할 수 있는 상황으로 판단된다

18 1) 현대오일뱅크 일본 스미토모중공업이 현대오일뱅크에서 처음 시연을 하면서 PAUT가 처음 으로 소개되었고 이후 현장에 점차적으로 적용을 하게 된지는 벌써 5년 이상 이 경과한 상황이다. 현대오일뱅크에서 현재 PAUT가 적용되는 분야는 Steam Gas Line(18", 16", 12"), 신규 ELBO 프로젝트(4 ) 전체 배관, 보일러 튜브 등 이다. 검사장비는 OmniScan이 주로 사용되고 장비교정은 평소 UT 스탠다드 블록 (IIW 블록)으로 수행하며 장비 공급사인 나우에서 장비 제조사인 올림푸스사 이름으로 성적서를 발행하고 있다. 판정기준은 ASME code case 등 여 러 가지를 적용하고 있고 검사자는 현대오일뱅크에서 숙련도 테스트를 거쳐 검사할 수 있도록 인정하고 있다. 보일러 튜브 검사(소구경배관) - 16채널짜리 프로브 2개(7.5Mhz)를 코브라에 장착 - 최대 4.5, 최소 0.84 인치 검사 가능 < 소구경배관검사를 위한 탐촉자 장착용 코브라 > 2) 두산메카텍(창원) 두산메카텍 창원공장은 주로 대형 압력용기를 제작하는 현장으로 공사 수주 시 제품의 두께가 100mm 이상이 많아서 RT로는 검사수행이 어려워 압력용 기 부위에 따라 TOFD와 PAUT를 나누어 적용하고 있다.(예를 들어 아래 도 면의 압력용기는 Category A, B는 TOFD를 Category D는 PAUT를 적용한다.)

19 < 검사 Category 도면 > PAUT 장비는 주로 OmniScan을 사용하고 있고 장비교정은 자체 제작한 UT 스탠다드 블록을 활용하며 제작사에 1회/년 장비를 발송하고 있다. 판정기준 으로는 ASME code case 등을 활용하며 검사수행은 ASNT 또는 EN 등 에 의한 UT 레벨 2가 수행하고 있다. 3) 조선중공업(대우, 삼성, 현대) 중공업 분야에서 PAUT를 적용하게 된 것은 RT 대신 UT를 적용하면 다른 작업을 동시에 수행 가능하기 때문에 검사시간이 절약되기 때문이다. 현재 PAUT는 대구경 배관과 후판(Carbon Steel, Duplex, Stainless Steel)에 주로 적 용하고 있으며, 최초에는 Butt joint(맞대기 용접부)에만 시행하다가 최근 pipe 에 PAUT를 많이 적용하고 있는데 이는 2014년부터 RT규제가 강화된 것이 중요한 이유이다. < 삼성중공업 PAUT 적용사례 >

20 검사장비는 역시 OmniScan이 가장 많으며 교정은 평소 UT 스탠다드 블록 (IIW 블록)으로 자체 교정을 수행하고 있다. 판정기준은 RT 판정기준과 ASME Code Case 케이스는 참조하여 결정하고 있는데 이는 결함 이미지가 확대되는 경향이 있기 때문이다. 4) SK에너지 울산 SK에너지에서는 현재 배관 19mm 이상 전체 배관에 PAUT를 적용하고 있다. SK에너지는 2013년 6월부터 Nexlene Project에 최초로 PAUT를 적용하 기 시작했고, 최근에는 인천현장에서도 PAUT를 적용하고 있다고 한다. 검사 적용을 위해 발전소 등에서 튜브, heavy wall, 터빈 로터 등에 대해 풍부한 노하우를 축적한 업체를 선정했다. 검사장비는 OmniScan을 사용하고 있고 장비교정은 평소 UT 스탠다드 블록 으로 자체 검교정만 수행하고 있다. 판정기준은 ASME 31.1(code case for Pressure piping)를 적용하고 있고 검사는 UT 기능사 이상인자로써 PAUT 현 장 경력을 보유한 자로 지정하고 있다. < SK에너지 PAUT 적용사례 > 3) 우양에이치씨 평택 우양에이치씨는 압력용기와 보일러를 생산하는 곳으로 2006년부터 RT 대체를 위한 수단으로 TOFD와 PAUT를 도입했으며, TOFD는 30mm 이상에 PAUT는 두께 구분 없이 6mm 이상 필요한 검사부위에 적용하고 있다. 장비 는 Omniscan이 사용되고 있고 장비교정은 1회/년, 장비 공급사(나우)에서 실 시한다. 판정기준은 ASME code case 를 적용하고 있고 검사수행은 ASNT UT Level 2 이상의 자격자로써 해당 장비교육을 이수한 자(ASME 코 드에서 규정)로 정하고 있다

21 < 우양에이치씨 제작 압력용기 > 다. 국내 PAUT 연구개발 동향 현재 국내에는 PAUT 기술의 활성화를 위해 여러 기관이 다양한 연구를 수 행하고 있다. 특히 용접부 결함 POD 향상을 위한 위상배열 초음파 연구가 활발히 진행되고 있는 것으로 파악되며 이를 통해 용접부 미세 결함 검출 및 평가를 성공적으로 수행하고 있는 것으로 파악된다. 두산중공업, 한전 KPS, 한수원 중앙연구원, 한전 전력연구원 등은 원자력 발전설비, 특히 용접부 결함 검출 및 평가를 위한 위상배열 시스템(H/W, S/W) 개발 연구를 수행하고 있다. 그리고 표준과학연구원에서는 원전 용접 부, 배관 용접부 등 다양한 표면에 적용 가능한 Flexible 센서와 집속기술을 개발했다. 인디시스템과 한국가스안전공사는 PE 배관 융착부의 적용을 위한 위상배열 시스템을 개발하였고 성균관대학교는 복잡한 형상 및 이종금속 용접부에서 의 위상배열 초음파 거동 특성, 신호 모사, 집속 기술 등의 연구를 수행하고 있다. 1) 두산중공업 두산중공업은 Shrunk-on Type 저압 터빈 로터의 가동 중 위상배열초음파 검 사기법 및 장치를 개발한 바 있다. 이는 Dovetail 검사를 위한 단별 웨지 설 계 및 위상배열 초음파의 전자적인 조향 기술로 터빈의 가동 중 검사를 위 한 자동화 기술 및 스캐너를 개발한 것이다

22 또한, 성균관대학교, 에네스지 와 함께 통합 비파괴검사 시스템을 이용한 터빈로터 중심공 검사기술을 개발했는데 이는 위상배열 초음파 검사뿐만 아 니라 와전류검사, 자속누설 검사를 통합하여 동시에 검사하는 것으로 기존의 UT 중심공 스캐너를 Robotic system으로 대체하는 기술이다. < Shrunk-on type 저압 터빈 > Shrunk-on Type 저압 터빈 로터의 가동중 검사를 위한 초음파검사시스템 (2009) - 터빈의 wheel dovetail 부에서 가동중 원심력으로 인해 응력집중의 발생이 우려되는 가장 취약부위는 hook 1, 2, 3의 모서리부 및 모재부이기 때문 에 이를 중심으로 검사를 수행해야 함. 이때 위상배열 초음파 탐상 시험 은 조향기법을 이용하여 초음파 빔의 각도를 조절할 수 있기 때문에 웨 지의 변경 없이 훅 3개를 동시에 검사 가능 < Dovetail 개념도(좌), Dovetail 검사에 사용한 웨지와 탐촉자(우) > - 하나의 위상배열 초음파 탐촉자와 웨지를 이용하여 한번에 3개의 hook에 있는 결함 신호를 획득하는데 성공하였다

23 < 5단 dovetail에서 각각 1, 2, 3번 hook에 있는 notch에 대한 결함 신호 > - 터빈의 가동중 검사를 위하여 초음파탐상 기법의 자동화 및 신호 취득의 효율성을 높일 수 있는 자동화 스캐너를 제작. 가동 중 터빈검사 적용결 과, 신뢰성을 확인하였고 향후 장치 개선을 통해 화력발전소 등 다른 종 류의 터빈에도 확대 적용 가능 < 터빈에 개발된 기법을 적용한 자동화 스캐너로 검사 > 통합 비파괴검사 시스템 이용 터빈로터 중심공 검사기술 개발(2012) - 기존의 초음파 탐상 기법을 위상배열 초음파 검사 기법으로 대체하여 A-scan 신호와 결함 이미지를 동시에 이용함으로써 결함평가 정밀도를 획 기적으로 개선하고, Focusing 기법을 이용하여 미세결함 검출능을 향상 - 특히 기존의 위상배열 초음파 검사뿐만 아니라 와전류검사, 자속누설 검 사를 통합하여 동시에 검사함으로써 검사 시간을 획기적으로 단축할 수

24 있으며, 기존의 UT 중심공 스캐너를 Robotic system으로 대체하여 Setup 시간을 단축 < 통합 자동 비파괴 검사 시스템의 개념도 > 2) 성균관대학교 성균관대학교에서는 위상배열 초음파를 이용한 결함신호 예측기법을 개발하 고 이를 검증한 바 있다. 이를 위해 위상배열 초음파 탐촉자의 방사음장 예 측 모델, 결함에 대한 산란음장 모델과 시스템 효율인자 계산기법 등을 개발 했다. 또한, 원전 터빈의 Dovetail과 같은 복잡한 형상에서의 PAUT를 위해 최적 조 건 설정 시뮬레이션과 실제 검사를 위한 웨지 설계하였으며, 이종금속 용접 부의 PAUT를 위해 이종금속 용접부내의 음파 특성을 파악하여 초음파 시간 역전 기술을 적용함으로써 결함 검출능을 향상시킨바 있다. 위상배열 초음파 탐상 모델링 기법 개발(2006) - 단일 사각형 압전소자 방사음장 예측 모델과 위상배열 초음파 빔의 조향 집속을 위한 시간지연 기법을 통합하여 단일 혹은 이중 매질에서의 위상 배열 초음파 탐촉자의 집속ㆍ조향에 따른 방사음장 예측 모델을 개발 - 초음파 탐촉자 방사음장 모델을 통해 결함에 도달한 음압이 결함에 의해 산란되는 과정을 모델링하여 다양한 산란 음장 모델 중 체적성 결함과 균 열성 결함에서의 산란음장을 모두 구할 수 있으면서도 계산 시간이 적게 소요되는 Kirchhoff 근사법과 SOV 기법을 이용하여 산란음장을 개발 - 위상배열 초음파 탐상시스템의 효율 인자를 계산하기 위하여 대비 시험을 설정하고, 이 대비시험을 구현할 수 있는 대비모델을 개발

25 터빈 Dovetail 위상배열 초음파 시뮬레이션 및 웨지 최적 설계 (2009) - 위상배열 탐촉자의 음장이 필요한 지점에 충분한 음압을 유지하도록 탐촉 자 요소 수, 위치, 요소 크기 등을 고려하여 웨지 각도를 설계 < Dovetail 내 집속 위치에 따른 위상배열 초음파 시뮬레이션 (웨지 각도: 17 ) > < 웨지 각도에 따른 음압 변화 비교 > 이종금속 용접부 내 PAUT 기법(2013) - 이종금속 용접부 단면에 대한 Macro-photo로부터 결정조직을 이미지 처리 기법을 이용하여 구한 후, Matlab에 적용하여 이미지 처리 후 모델링 < 최적화된 수정 Ogilvy 모델을 이용하여 모사한 이종금속 용접부 결정조직 > - 위상배열 초음파 탐촉자를 이용하여 이종금속 용접부내에 초음파 빔을

26 집속하고자 할 경우 파선 추적을 수행하고, 계산된 파선추적 결과를 기본 으로 집속을 위한 시간지연을 계산 < 이종금속 용접부내 초음파 집속을 위한 파선추적 및 시간지연 산정 > - 시간 역전을 이용한 집속과정을 수행하여 수신된 신호의 시간지연을 산출하 고 산출된 시간지연을 각 탐촉자 요소에 적용하여 음파를 가진시켜 결함신호 의 에너지를 집속 < 시간 역전 기술을 이용한 위상배열 초음파 빔의 집속 원리 및 시뮬레이션 결과 > 2) 인디시스템 인디시스템은 AIM33이라는 휴대용 초음파 위상배열 영상시스템을 개발했 다. 이는 가스, 수도 배관으로 널리 사용되는 폴리에틸렌(Polyethyline, PE) 배 관의 내부, 결합부 검사를 위한 위상배열 초음파 비파괴 검사시스템이다. 실 시간으로 2D 검사 이미지를 제공하고, 검사 이미지 상에서 결함의 위치, 길 이 및 면적을 측정할 수 있으며, 검사 이미지에 문자를 넣을 수 있다. 현재 한국가스안전공사에서는 이 기술을 이용하여 직접 현장에 적용하기 위한 사 례연구를 수행하고 있다

27 < AIM 33과 초음파 영상 > 또한 PAULI 101이라는 시간 B-scan(2D) 이미지를 표시해고성능 위상배열 시 스템을 개발했는데, 이는 검사 이미지 상에서 결함의 위치, 길이와 면적 등을 측정할 수 있고, 검사 이미지에 문자를 넣을 수 있으며, RF 신호를 분석하는 기능도 있다. < PAULI 101 > 그리고 인디시스템이 개발한 강관 검사시스템은 위상배열 센서와 위상배열 시스템을 사용하여 스테인레스 강체의 용접부 결함 검출에 사용된다. 사각 초음파 생성을 위한 웨지를 사용하는 위상배열 사용을 통해 다층 레이어 구 조의 물체에 초음파 집속 개념을 도입하였다. 기존 웨지의 약점인 웨지 내부 반사를 통한 경계면 신호를 최소화 하는 웨지 설계를 통하여 내부 반사를 줄 이고, 자체 노이즈 신호와 결함 신호를 구분하였다

28 < 강관 검사 시스템 > 3) 한전 KPS 한전 KPS는 현재 한수원과 표준과학연구원과 함께 원자로 검사용 위상배열 초음파 H/W와 S/W의 설계 및 센서를 제작하고 있다. < PA Bore Probe(좌), PA Universal Bore Probe(우) > 아울러 수출원전 원자로 자동비파괴검사 차세대시스템을 개발하고 국제인증 (2011년)을 받은 바 있다. 이 기술은 미국 웨스팅하우스사의 기술협력을 통해 원자로 헤드 관통관 자동검사시스템인 ROHIS, 원자로 하부관통관 검사시스 템인 ROBIS를 개발한 것으로 일본 원전에도 수출중이며, 개발 기술을 인정받 아 웨스팅하우스로부터 국내 독점권 및 Royalty 청구권을 보유하고 있다. < Mock-up test 중인 ROHIS(좌), 수중검사 test 중인 ROBIS(우) >

29 4) 한수원 중앙연구원 / 전력연구원 한수원 중앙연구원과 전력연구원은 다양한 PAUT 관련 연구를 수행하고 있 다. 이미 현재 위상배열 초음파 기법을 이용한 TOFD 검사, 터빈 블레이드 및 디스크 결함 검사 시스템, 웨지를 사용하지 않는 횡파 위상배열 초음파 탐촉자 설계 및 원전 배관 용접부 위상배열 초음파 탐상 검사 시스템 등을 개발한 바 있다. 위상배열 초음파 기법을 이용한 TOFD 검사에 관한 연구(2005) - 위상배열 초음파 탐촉자를 이용한 TOFD 검사기법을 적용하여 전체 검사체 적을 다양한 검사각도를 사용하여 검사함으로써 검사 체적의 누락없이 검 사에 소요되는 시간을 단축하고 초음파 빔의 유효 도달 범위가 향상되어 결점의 깊이에 관계없이 모든 결함을 검출하고 깊이를 정밀하게 측정가능 < 60mm 간격의 두 탐촉자를 3개의 각도(45, 60, 70 )에서 초음파 빔의 도달범위 계산 > 위상배열 초음파검사를 이용한 원전 저압터빈 검사기술 개발 및 적용 (2007) - 위상배열 초음파 검사 기술을 이용한 터빈 블레이드 및 디스크 루트부에 대한 검사 시스템을 설계 및 제작 - 레이드와 디스크에 가공된 인공결함들에 대하여 위치에 따른 결함의 검출 능 실험을 통해 방향성과 크기가 다른 결함들을 검출하고 현장 적용검사 를 하여 개발된 검사시스템의 성능을 입증 < 블레이드와 디스크에서의 위상배열 초음파 신호 >

30 전자적 스캔에 의한 미소결함길이 평가기법 (2009) - 초음파 빔의 전자주사와 빔의 진행거리와 관계에서 탐촉자를 움직이지 않고 계산하는 방법을 통해 위상배열 초음파를 이용한 미소결함의 정량 적 평가의 정확도를 향상 < 위상배열 결함평가 삼각법에 의한 결함 평가법 > 횡파 위상배열 초음파 탐촉자 설계 및 성능 평가 (2012) - 설계 파라미터로부터 횡파 위상배열 초음파 탐촉자의 지향성을 분석하고 초음파 모델링을 통하여 굴절각도별 음장계산으로 빔의 유효성을 확인하 고 모델링 결과를 이용하여 측정 정밀도가 높은 횡파 위상배열 초음파 탐촉자를 제작 < 설계한 횡파 위상배열 초음파 탐촉자의 음장 모델링 결과와 제작된 탐촉자 > 원전 소구경 배관 소켓용접부 위상배열 초음파 검사 기술 개발 (2013) - 위상배열 초음파 탐촉자가 소구경 배관에 일정한 접촉을 유지하면서 원 주방향 회전에 따른 위치를 엔코딩 할 수 있는 반자동 스캐너를 개발

31 < 수동 엔코더 스캐너의 3D 설계 형상과 제작된 스캐너 > 5) 표준과학연구원 표준과학연구원은 배관 용접부의 다양한 표면에 적용 가능한 센서와 집속기 술을 개발하고 있다. 주 적용대상은 원전 배관 및 산업구조물의 이종금속 용 접부이다. 개별소자 구동형 flexible 형 위상배열 초음파 탐촉자 개발(2012) - 배관부의 굴곡면을 따라 개별 소자들이 상하로 움직임과 동시에 용접부 면에 수직으로 접촉할 수 있도록 일정 각도로 좌우로 움직일 수 있는 구 조로 제작 < 개별소자 구동형 flexible 위상배열 초음파 탐촉자 > 복합재료 기반 표면적응형 형 탐촉자 개발(2012) - 배관 곡률의 임의의 형상에 적용할 수 있는 표면적응형 위상배열 초음파 탐촉자를 개발하기 위하여 배관 표면에 접촉되는 초음파 탐촉자의 전면 정합층이 유연하게 구부러질 수 있는 구조로 제작

32 < 고분자 재료 기반 표면적응형 위상배열 탐촉자 > 곡률 쐐기를 가지는 위상배열 초음파 탐촉자 개발(2012) - 배관 이종금속 용접부의 곡률을 고려하여 탐촉자가 검사 시험체의 표면 에 접촉함과 동시에 결함의 효율적인 검사가 가능한 곡률 쐐기를 장착할 수 있는 위상배열 초음파 탐촉자를 개발 < 원주방향 웨지와 축방향 웨지 > 배관 위상배열 초음파 탐상을 위한 곡률쐐기 빔 집속점 보정(2012) - 축 방향 결함을 가지는 배관의 원할한 검사를 위해 원주 방향 곡률 쐐기 를 적용하여 선명한 원주 방향 결함 검출 영상을 획득 < 편평한 쐐기와 곡률 쐐기로 원주방향 결함 검출 영상(좌), 곡률 쐐기를 이용한 축방향 결함 검출 영상(우) >

33 6) 부산대학교 부산대학교는 위상배열 유도 초음파의 다중 탐촉자를 활용하여 집속화하는 알고리즘을 개발하고 있다. 주 적용대상은 산업 설비에 사용되는 평판과 배 관 구조물이며 항공기 안전진단에도 활용 가능하다. 배관을 주위로 N개의 탐촉자를 이용하여 진단을 할 경우, 동일시간에 동일한 가진 조건으로 가진을 할 경우 wave profile은 가진 조건에 따라 달라진다. 다 양한 탐촉자 개수에 따라 달라지는 거리별 원주방향 변위 분포도를 계산하여 탐촉자의 개수가 많을수록 원하는 위치에서 정확히 집속이 되는 원리이다. < 8개 채널로 구성된 위상배열 유도 초음파 시스템 개념도(좌), 8개의 탐촉자의 원주방향 변위 분포도(우) > 7) 대한검사기술(주) 대한검사기술 는 발전소 및 산업설비의 두꺼운 용접부 검사를 위해 위상배 열 초음파기법을 적용하여 Storage tank 용접부 검사장치(자동 스캔장비)를 개발한 바 있다. 정확한 용접부의 탐상을 위해서는 위상배열 탐촉자가 용접 개선부 전 범위 를 탐상할 수 있는 굴절각과 일정한 입사위치의 유지가 필요하기 때문에 탐 촉자를 용접부에서 일정한 거리를 유지하며 적정속도로 이송이 가능하도록 소형화된 자동 스캐너 장치다. < 자동화 스캐너와 컨트롤러 >

34 개발된 위상배열 자동스캔 시스템을 이용하여 storage tank의 용접부에서 TCG(time corrected gain)를 사용하여 거리에 따른 신호 감도의 보정을 하여 취득된 수신신호를 Tomo view 프로그램을 이용하여 해석한 결과, 결함 확인 이 가능했다. < 검출된 결함 영상(좌)과 검출된 융합불량 결함의 위치를 나타낸 도면(우) >

35 3.2 국외 배관분야 PAUT 적용 실태 및 동향 가. 배관 설비 용접부 검사 배관 설비의 배관 용접부는 협소한 틈(narrow-gap)을 지니고 있어서 표준화된 초음파 구획 식별을 사용하여 빠르고 신뢰성 있게 검사를 수행하도록 요구되 고 있다. 이러한 검사를 수행하기 위해서는 기존의 초음파 탐상 기법으로는 여러 각도로 초음파를 입사시켜야 하기 때문에 각각의 입사각에 따른 초음파 탐촉자를 장착해야 한다. 이러한 이유로 인해 그동안 초음파 탐촉자 헤드 부 분이 무거워져서 자동 검사 시스템을 매우 크게 만들어야 했고 당연히 자동 스캐너 제작비용도 매우 높다. 하지만 위상배열 초음파를 적용하게 되면 아 래 그림에 나타낸 바와 같이 용접부 한쪽에 한 개 또는 두 개의 1차원 배열 탐촉자를 사용하여 용접부 검사를 수행할 수 있다. < 융합불량과 다른 결함을 검출하기 위한 집속된 빔과 올바른 각도를 지닌 구획으로 CRC-Evans 용접부의 조각을 나타내는 구획 식별 개념의 개략도 > 아래의 그림은 이러한 초음파 구획 식별법을 적용할 때에 사용되는 교정블록이다. < 위방향과 아래 방향의 각 구획에 대해 평탄 저면 구멍(FBH)을 지닌 전형적인 배관 자동초음파탐상 교정 블록 >

36 그리고 [그림 35]는 교정 블록에서 얻어진 교정화면이다. 화면의 각 스트립은 위 방향과 아래 방향의 하나의 구획을 나타내고, 그래서 용접부는 필수적으 로 더 넓어진다. 회색 B-scan은 TOFD 결과이고, 푸른색 채널은 기공 검출을 위한 체적적인 B-scan 결과이다. < FBH를 사용한 교정 화면 > 아래의 [그림 36]은 실제 검사를 수행하여 얻어진 결과이다. 문턱 값 이상의 결함은 빨간색으로 되어 있고, 접촉과 낮은 수준의 신호는 녹색으로 표시되 어 있다. 실시간 판독은 결함 위치와 지점과 길이를 제공한다. < [그림 36] 배관에서 얻은 구획 식별 결과 화면 >

37 다음의 [그림 37]은 협소한 틈의 용접부에 대한 초음파 빔 구획법을 적용하 기 위해 용접부를 구분한 그림으로 위상배열 초음파를 적용할 경우 여러 각 도를 조절하여 사용할 수 있으므로 효과적인 검사를 수행할 수가 있다. 부가 적인 구획은 적용범위와 크기 평가를 향상시키기 위해 위상배열을 사용하여 추가할 수 있다. 여러 탐촉자 기법은 사용가능한 채널이 제한되므로 이러한 장점은 위상배열이 유일하다. < 용접부 검사를 위한 초음파 빔 구획 > 다음의 [그림 38]은 위상배열 초음파를 이용하여 구획 식별을 적용한 검사를 수행한 결과에 대한 결함 검출 확률을 방사선투과검사와 기존의 수동 초음파 검사의 결함 검출 확률과 비교하여 나타낸 것이다. 자동 초음파 탐상에 의한 결함 검출이 집속 빔과 적절한 방향의 검사 각도에 기인하여 방사선투과검사 또는 수동 초음파 검사보다 훨씬 더 좋음을 알 수 있다. < 배관 자동 초음파 탐상(AUT)과 방사선투과검사와 수동 초음파 검사 비교결과 >

38 나. 배관 용접부 검사 적용 현황 아래의 [그림 39]는 자동화된 기구를 사용하여 배관 용접부를 위상배열 초음 파 탐상하는 장면들의 사진이고, 다음의 [그림 40]은 수동으로 이송되는 기구 를 사용하여 위상배열 초음파 및 TOFD 기법에 의해 배관 용접부를 검사하는 장면의 사진이다. 일반적으로 위상배열 초음파는 검사 결과를 영상으로 만들 어 내기 때문에 검사 위치(즉, 탐촉자의 위치)를 알아야만 한다. 이러한 것을 위해서는 위치 정보를 만들어내는 기구를 사용해야 한다. 만일 기존의 일반 초음파탐상 기술과 같이 수동으로 초음파 탐상을 하는 것은 위치정보를 획득 할 수 없어 정확한 영상을 얻지 못한다는 단점을 가지고 있다. < 자동화된 기구를 사용하여 배관 용접부를 위상배열 초음파 탐상하는 장면 >

39 < 수동으로 이송하는 기구를 이용한 배관 용접부 PAUT 수행 > 하지만 사용 중인 설비에 대한 부분적인 검사를 수행하는 경우에는 국부적으 로 상태를 확인하기 위해 검사를 수행할 수가 있기 때문에 [그림 41]과 같이 기존의 초음파탐상검사와 같이 수동으로 위상배열 초음파 검사를 수행할 수 가 있다. 이러한 수동 검사는 일반적으로 사용 중인 배관의 용접부나 수리 교체한 배관 용접부 검사에 적용한다. < 배관 용접부에 대해 수동으로 위상배열 초음파 탐상을 수행하는 장면 >

40 위와 같은 위상배열 초음파기술을 활용한 배관설비 검사는 주로 미국과 유 럽에서 많은 비파괴검사 업체들이 수행하고 있다. 대표적인 회사로서는 국 제적인 비파괴검사 및 설비 진단 기업인 SGS Group과 MISTRAS Group Inc. 와 TŰV Rheinland Group을 비롯하여, 미국에서는 Advance Integrity Solutions, TechCorr, STANLEY Inspection 등에서 검사를 수행하고 있으며, 영국에서는 Plant Integrity Ltd., Integrity NDT Ltd., Bolton NDT & Inspection Ltd. 등이 활동하고 있다. 독일과 프랑스 등 유럽 대륙에서는 SGS Group과 TŰV Rheinland Group과 같은 Global 기업의 본사를 두고 있는 곳이어서 이들이 중심적으로 활동하 고 있다. 아시아권에서도 SGS, TŰV Rheinland와 같은 Global 회사들이 동남 아와 중동 지역을 중심으로 활동하고 있고, 일본은 Shinko Inspection & Service Co., Ltd.와 같은 비과괴검사를 서비스하는 회사들을 중심으로 미국 과 일본 장비를 기반으로 검사를 수행하고 있으며, 인도네시아의 MegaTek Ltd.도 위상배열 초음파와 TOFD 기법을 갖추고 비파괴검사 서비스를 제공 하고 있다. 이와 같이 전 세계적으로 위상배열 초음파기술을 이용하여 배관의 용접부 검 사를 방사선투과검사 대신으로 수행하고 있으며, 이러한 새로운 기술의 적용 은 ASME Code Case 181과 ASME Code Case 등 국제 기술표준에 근 거하고 있다. 기존의 일반 초음파 탐상기술은 방사선투과검사와 같이 검사 결과의 영상을 만들어 내지 못하여 방사선투과검사만을 적용하고 있었으나, 위상배열 초음 파탐상 기법은 용접부 검사에 대한 결과를 영상으로 만들어냄으로써 방사선 투과검사 대신으로 적용하게 되었다. 또한 이러한 새로운 초음파탐상 기술은 방사선투과검사를 수행하면서 발생되는 방사선 피폭의 위험성이 없기 때문 에 국제적으로 확산되고 있다. 다. Seamless 배관 원주 용접부 Seamless 배관은 해양 구조물에 자주 사용되는데 이러한 배관은 두께가 12% 까지 변화되기도 한다. 이러한 큰 두께 변화는 앞에서 언급한 구획 식별 기 법의 결함 검출 능력을 저하시킨다. [그림 42]는 모재 두께가 변화되었을 때 초음파 빔의 경로를 나타낸 것으로 배관 두께가 잘못 입력된다면 결함을 놓

41 칠 가능성이 있게 된다. 하지만 TOFD로 두께 변화를 확인하고 위상배열 초 음파를 적용할 경우에는 모든 두께 변화를 고려하여 초음파 빔을 조절할 수 있도록 설정이 가능하기 때문에 결함 검출능을 크게 저하시키지 않게 검사할 수 있다. < 정상과 최대와 최소 두께에 대한 선 추적에 의한 초음파 빔 경로 > 아래의 [그림 43]은 TOFD기법과 위상배열 초음파 및 펄스-반사 기법을 적용 하여 용접부를 탐상하여 불합격 결함이 나타난 것을 나타낸 것이다. 이 결과 에서는 화살표로 표시한 빨갛게 나타난 펄스-반사 신호와 TOFD의 결과로 결 함을 확인할 수 있다. < 정상 두께에서 위상배열 화면의 결함 이미지 >

42 라. 작은 직경의 배관 작은 직경의 배관에서는 종종 근처의 다른 배관들에 의해 접근할 수 있는 공 간적인 제약을 받기 때문에 용접부를 검사하는 자동 스캐너를 소형으로 제작 하여 사용하는 것이 필요하다. 다음의 [그림 44]는 직경 2.5 인치에서 16 인치까지의 배관 용접부용 고리형 스캐너이고 [그림 45]는 두 개의 짐벌(gimbal) 배열 탐촉자를 볼 수 있게 한 전형적인 궤도 스캐너의 사진으로 스캐너는 배관에 조여 고정되고 배열 탐촉 자는 배관 주변을 회전한다. 그리고 [그림 46]은 [그림 45]의 궤도 스캐너를 이용해 보일러 튜브를 검사하고 있는 장면이다. < 고리형 스캐너 > < 궤도 스캐너의 사진 >

43 < 궤도 스캐너를 이용한 보일러 튜브 검사 >

44 3.3 PAUT 관련 국내 외 기술표준 가. 국외 기술표준 현재까지 PAUT 관련 국제표준(ISO)은 3건(FDIS 1건 포함)이 제정되어 있으 며, 제정 준비단계인 표준은 다수 있음. 표준 번호 ISO '12 ISO :2015 ISO/FDIS 표준명 Use of automated phased array technology Non-destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic phased array equipment - Part 1: Instruments Non-destructive testing - Characterization and verification of ultrasonic phased array equipment - Part 3: Combined systems - 영국 및 유럽연합표준(BS EN)은 1건이 제정되어 있으며, PAUT 관련 용어가 정리되어 있음. 표준 번호 BS EN '11 - 미국기계학회(ASME)와 미국재료시험학회(ASTM)의 단체표준이 6건 제정되어 있음. 표준명 Non-destructive Testing - Terminology - Terms used in ultrasonic testing with phases arrays 표준 번호 ASME Sec. V Article 4-'13 ASME Sec. V Article 4-'13 ASME Sec. V Article 4-'13 ASME Sec.V Article 23-'13 ASTM E ASME Sec.V Article 23-'13 ASTME ASTM E 표준명 Mandatory Appendix IV - Phased Array Manual Raster Examination Techniques Using Linear Arrays Mandatory Appendix V - Phased Array E-Scan and S-Scan Linear Scanning Examination Techniques Nonmandatory Appendix P - Phased Array (PAUT) Interpretation Standard Guide for Evaluation Performance Characteristics of Phased-Array Ultrasonic Testing Instruments and Systems (Annexes 까지 참조) - PA 관련 일반적인 상세 기술(합부 판정 없음) Standard Practice for Contact Ultrasonic Testing of Weld Using Phased Array - PA 전반적인 최신 내용 수록, 9~200t 적용, 그 외 두께는mockup시편 데모 후 가능 (합부 판정 없음) Standard Practice for Characterization and Verification of

45 ASME Code Case ASME CC Phased Array Probes Use of Ultrasonic Examination in Lieu of Radiography Sec. I; Sec. VIII, Divisions 1 and 2; and Sec. XII Use of Alternative Ultrasonic Examination Acceptance Criteria in ASME B31.3 나. 국내 기술표준 현재까지 PAUT 관련 KS(한국산업표준)은 제정되어 있지 않으며, 대한전기협 회의 단체표준으로 4건이 제정되어 있음. 표준 번호 KEPIC MEN B 23 SE-2491-'10 KEPIC MEN B 23 SE-2700-'13추록 KEPIC MEN A4 의무 부록 IV-'12 추록 KEPIC MEN A4 의무 부록 V-'12 추록 표준명 위상배열 초음파탐상검사장치 및 시스템의 성능특성 평가 표준지침(한영본) 위상배열을 사용한 용접부의 접촉 초음파탐상검사 표준지침(한영본) 선형배열을 사용한 위상배열 수동 래스터 검사(한영본) 위상배열 E-주사 및 S-주사 선형 주사 검사 기법(한영본) 년도 국가기술표준원에서 주관한 첨단 초음파검사표준 도입을 위한 표 준기술연구회 에서 제안된 한국비파괴검사학회 단체표준(안) 1건의 제정을 준 비중에 있음. 표준명 보일러와 압력용기 용접부에 대한 방사선투과검사를 대신하는 초음파탐상검사 Ultrasonic Examination in Lieu of Radiography for weld of Boiler and Pressure Vessel

46 3.4 PAUT 검사자 기량검증 시스템의 도입 필요성 및 구축 방안 가. 개요 원자력발전소는 가동연수가 증가함에 따라 기기 및 배관 재질의 열화에 따른 손상가능성이 증대되어, 기술기준에 따라 주기적으로 초음파탐상검사를 수행 해오고 있다. 1974년 유럽에서 시작된 PISC(Program for the Inspection of Steel Components) 연구결과나 1980년대 초 미국의 비등경수로형(BWR) 원전 배관 계통의 입계응력부식 균열(IGSCC, Inter-Granular Stress Corrosion Cracking) 연 구결과 또는 미국 EPRI에서 실시한 다자비교시험결과 원전 안전 1,2 등급 기 기 가동전 중검사에 적용되고 있는 초음파탐상검사법이 ASME Code 요건의 결함 검출 능력 및 신뢰성을 만족하는지에 대한 문제점이 제기되었다. 이를 개선하여 원자력발전소의 안전성을 향상시키고자, 원자력 발전소에서는 관련 기술기준 및 규제요건에 따라 초음파탐상검사 및 와전류탐상검사에 대한 기 량검증시스템을 개발하였다. ASME Sec. XI App.Ⅶ & Ⅷ 요건의 이행을 위해 미국내 원전 운영자가 중심이 되어 1991년도에 PDI(Performance Demonstration Initiative : 기량검증체제 추진을 위한 사업 명칭) 프로젝트를 착수하여, 99년 도 준비를 완료하였으며 2000년 5월부터 적용하였다. 미국의 원자력 안전법 인 10 CFR 50.55a Code and Standards에 가동중검사 적용코드를 ASME Sec. XI 1995년도판 및 1996년도 추록으로 명시하여 미국의 기량검증은 1995년도 판 App. VIII에 따라 시행되었고 한국도 가동중검사 고시에 따라 2004년부터 프로젝트를 착수하여 시행되고 있다. 기량검증 제도는 비파괴검사 시스템을 사용하여 균열검출 및 크기 측정 능력을 사전에 검증하기 위한 제도이며 검 사대상기기와 형상 및 재질이 동일한 시험편을 이용하여 비파괴검사 시스템 (절차서, 장비, 검사자)을 사전에 검증하여 검증된 절차서, 장비 및 검사자만 이 검사를 수행함으로서 비파괴검사의 신뢰도를 개선하는 방법이다. 나. PAUT 검사자 기량검증 적용 대상 및 범위 미국은 ASME Code에 따라 2000년 초부터 순차적으로 배관, 볼트/스터드, 증 기발생기 세관, 원자로 용기, 원자로 노즐 용접부, 이종금속용접부, 헤드관통 관에 대한 기량검증을 수행하고 있으며 한국도 관련 과거고시인 과학기술부 고시 호에 따라서 2004년 부터 순차적으로 배관, 볼트/스터드, 증기발 생기 세관, 원자로 용기, 원자로 노즐 용접부, 이종금속용접부, 헤드관통관에 대한 기량검증을 수행하고 있다

47 1) 원자로 본체 용접부 검사기술 - 원자로 본체에는 20여개 정도의 원주방향 및 축방향 용접부가 있으며 ASME Sec. XI 또는 KEPIC MI에 따라 10년에 1회 검사가 수행되고 있 다. 최근 유럽의 티한지 원전 등에서는 결함이 발생되어 조사된 사례가 있으며 국내에서는 컨벤션 UT 방법과 PAUT 방법이 적용되어 오고 있 어나 최근에는 규제기관의 권고에 의해서 내년부터는 PAUT 방법만이 적용될 예정이다. PAUT 기술은 미국원전에서 개발되어 적용되고 있었 으나 최근 국가 과제로 국내에서 개발되어 원자로 본체 용접부를 검사 하는 PAUT 검사법이 적용될 예이다. 2) 원자로 헤드 관통관 검사기술 - 원자력 발전소의 핵심기기인 원자로는 고온 고압의 높은 부식환경에서 운전이 되며, 특히 원자로 제어봉을 안내하는 원자로 헤드 관통관은 1차 수응력부식균열(PWSCC, Primary Stress Corrosion Cracking)이 국외 및 국 내에서 발생하여 보수정비한 사례가 있다. 국내에서는 ASME Code Case N-729-1에 따라 관통관과 헤드의 J-groove 용접부에 대해 주기적으로 검 사하도록 규정하고 있다. PWSCC 균열선단에서 회절된 신호를 검출하는 데 높은 결함검출 확률(POD, Probability of Detection)을 갖는 최적 기법 으로 TOFD(Time Of Flight Diffraction Technique, 비행시간선단회절법)을 적용하고 있다. 3) 원전 배관 검사기술 - 원자력 발전소의 배관은 재료 인성, 열적 안정성 및 내부식성이 요구되 어 오스테나이트계 배관이 주로 사용되고 있다. 그러나 고온과 잔류응력 에서 기인하는 입계응력부식균열(IGSCC, Inter-granular Stress Corrosion Cracking)의 발생은 예측하지 못하여 이러한 결함으로 인한 배관파단의 많은 사례가 보고되고 있다. 초음파 감쇄가 많은 재질에서 균열을 검출 하기 위해서는 다양한 검사각도 및 초음파 빔의 focusing이 요구되어지 며 또한 방사선 피폭문제로 검사시간 단축이 현안으로 대두되었다. 이를 위해 현재 ASME section XI, Appendix VIII에서는 기량검증(PD, Performance Demonstration)을 통해 PAUT 적용이 되고 있으며, 다양한 이 미지 처리를 통해 결함검출 및 평가 수준을 높이고 있다. 4) 원전 이종금속 용접부 검사기술 - 이종금속 용접부에서의 결함은 울프크릭 발전소(2006년)를 비롯하여 세계

48 적으로 많은 결함이 보고되고 있고 이에 대한 탐상 확률을 높이기 위해 많은 검사 기법 개발이 수행되었다. 이종금속 용접부에서는 초음파 음향 임피던스가 다른 재질을 초음파빔이 통과하여야 하므로 감쇄가 높게 일 어나고 노즐, 경사진 형상 등에 의해 접근성이 저하되어 UT검사 적용이 곤란한 문제점을 가지고 있었다. 그러나 최근 첨단 PAUT 탐촉자를 이용 하여 관심 영역으로 초음파빔을 제어함에 의해서 높은 신호대 잡음비(SN ratio)를 확보하며, 검사 능력을 향상시켜 현장에 적용하고 있다. 5) 터빈 비파괴검사기술 - 터빈 로터는 대형 고속 회전체로 다양한 모드의 가혹한 운전환경하에서 운전됨에 따라 고응력부위인 Bucket 및 Wheel Dovetail에서 많은 균열이 발생하고 있다. 따라서, 설계사인 G사의 권고사항에 의거 국내 화력 및 원자력 발전소에서는 Bucket 및 Wheel Dovetail에 대해 초음파탐상을 주 기적으로 수행하고 있으며, 초음파탐상방법은 자동화된 장치를 사용한 PAUT가 최근 개발되어 적용되고 있다. - 기존의 수동 UT 방법과 비교하여 자동화된 PAUT의 장점은 형상이 매 우 복잡한 Dovetail에서 다양하게 반사되는 형상신호(Geometry Signal)와 결함신호(Defect Signal)를 구분할 수 있어 결함의 검출능이 매우 우수하 고, 결함의 발생위치를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있는 검사 기술 이다. 다. PAUT 검사자 기량검증시스템 구축 방안 원자력 발전소와 유사한 형태로 기량검증을 도입하기 위해서는 다음과 같은 사항이 필요하다. 1) 기량검증시스템 도입을 위한 품질보증 시스템 구축 - 기량검증 시스템은 품질보증시스템이 구축된 기관에서 수행해야 해야 시 편 설계, 시험 등의 모든 과정이 기술된 품질보증 절차가 있어야 한다. 2) 기량검증 시험을 위한 시편 세트의 설계 - 시험편 재료는 현장 조사 결과를 이용하여 실제 지역난방공사에서 사 용되는 배관 동일한 형상의 배관을 사용해야 하며, 배관에서 발생 가능 한 결함 등을 시편에 삽입해야 한다. 또한, 배관의 종류 및 형상에 따 라서 제작될 시편의 종류 및 개수를 결정하고 설계해야 한다. 다음은

49 스텐레스강에 대한 시편 설계 요건을 기술한다. 가) 일반 요건 시험편 세트는 아래의 요건들을 준수해야 한다. (1) 시험편 체적은 판독 과정에서 방해 요인이 될 수 있는 의사 반사를 최소화하기에 충분해야 한다. (2) 시험편 세트는 서로 다른 호칭 관지름 및 두께를 갖는 네 개 이상 의 시험편으로 구성해야 한다. 시험편 세트는 비파괴검사절차를 적 용할 최소두께보다 0.1 in(2.5 mm) 이상 두껍지 않고 최대두께보다 0.5 in(13 mm) 이상 얇지 않은 관 시험편을 포함해야 하며, 검사절 차를 적용할 최대 및 최소 관지름과 두께를 갖는 시험편들이 포함 되어야 한다. 절차를 호칭 지름 24 in(610 mm) 이상인 관에 적용할 경우, 시험편 세트에는 지름이 24 in(610 mm) 이상인 시험편을 한 개 이상 포함해야 하나 절차가 적용되는 최대 지름의 시험편을 포 함시킬 필요는 없다. (3) 시험편은 다음에 예시하는 제작 상태를 지녀야 한다. (가) 연삭하지 않은 용접 덧살(크라운) (나) 크라운 전폭이 호칭 관 벽두께의 1.5배에서 2배까지인 넓은 크 라운 (다) 통상적으로 결함과 구분해야 하는 기하학적 상태(예: 카운터 보어 또는 과다한 안지름 덧살과 같은 용접부 루트 상태) (라) 전형적인 주사표면 제한상태(예: 지름 감소의 경우 혹은 보호 단부(safe end) 또는 이음쇠와 같이 한 쪽만 접근 가능한 경우) (4) 시험편 세트의 모든 결함은 균열이어야 한다. (가) 기계적 피로균열을 사용하고 열적 피로균열 또는 입계응력부식 균열(IGSCC)을 사용해야 한다. 균열의 최소 75 %는 열적 피로 균열 또는 입계응력부식균열이라야 한다. (나) 균열의 50 % 이상은 상기 (3)에 기술된 제작 상태와 같은 위치 에 있어야 한다. 나) 검출시험편 시험편 세트는 아래의 요건들을 준수한 검출 시험편을 포함해야 한다. (1) 검출 시험편은 채점단위로 나누어야 한다. 각 채점단위는 적어도 용접부 길이 3 in(76 mm)를 포함해야 한다. 채점단위를 무결함 시 험으로 설계할 경우는 채점단위 양쪽에 결함이 없는 재료가 적어도 1 in(25 mm)는 존재해야 한다. 한개의 채점단위에 사용되는 용접부 는 다른 채점단위로 사용되어서는 안 된다. 채점단위는 관 시험편

50 주위에 균일하게 배치할 필요는 없다. (2) 검출 시험편 세트는 표.1에서 선정해야 한다. 무결함 채점단위의 갯 수는 유결함 채점단위 갯수의 적어도 두배이어야 한다. (3) 결함 검출 채점단위는 결함 깊이, 방향 및 형태에 있어서 다음 사 항들을 만족시켜야 한다. (가) 결함 갯수의 최소 ⅓(정수가 아닌 경우는 이 값보다 큰 다음 정수)은 호칭 관 벽두께의 5 %에서 30 % 사이의 깊이를 가져 야 한다. 결함 갯수의 최소 ⅓(정수가 아닌 경우는 이 값보다 큰 다음 정수)은 호칭 관 벽두께의 30 %를 넘는 깊이를 가져 야 한다. (나) 최소로는 1개, 최대로는 결함 갯수의 10 %(정수가 아닌 경우는 이 값보다 큰 다음 정수)를 길이방향으로 배치해야 한다. 나머 지 결함들은 원주 방향으로 배치해야 한다. (다) 가능하다면 가동중 발생결함이 포함되어야 한다. 표 기량검증용 검출시험 합격기준 결함 검출시험 합격기준 무결함 오판시험 합격기준 결함 검출 최소 무결함 오판 최대 채점단위 개수 검출 개수 채점단위 개수 오판 개수

51 다) 결함평가 시험편 시험편 세트는 아래의 요건들을 준수한 크기 평가 시험편을 포함해야 한다. (1) 최소 결함 갯수는 10개이다. (2) 길이평가 표본세트내의 결함을 검출시험에 사용할 경우 1.2(3)(가) 의 요건을 만족하여야 한다. 길이평가 시험을 독립적으로 관리할 경우에는 결함깊이 요건은 적용하지 않는다. (3) 깊이평가 표본세트내의 결함은 표.2와 같이 배분하여야 한다. 나머 지 결함은 다음의 범주중 어느 것에도 포함시킬 수 있다. 표.2 샘플 세트내의 결함 배분 결함 깊이 (% 벽두께) 5-30 % % % 최소 결함 갯수 20 % 20 % 20 % 라) 기량검증의 시행 시험편 내면 및 시험편 식별번호가 응시자에게 보이지 않도록 해야 한다. 시험 결과를 채점하고 채점 결과를 응시자에게 제시하기 이전 에 모든 시험을 완료해야 한다. 기량검증 이후에는 특정 시험편의 시 험결과를 공개하지 말아야 하며 응시자가 사용한 시험편을 볼 수 없 도록 해야 한다. (1) 검출 시험 결함 검출 채점 단위 및 무결함 오판의 채점 단위는 무작위로 섞어 야 한다. (2) 길이 및 깊이 평가시험 - 길이 평가시험의 경우 평가할 결함이 포함된 각 시험편의 부위를 응시자에게 알려 주어야 한다. 응시자는 각 부위에 있는 결함 길 이를 결정해야 한다. - 깊이 평가시험의 경우 결함들의 80 %는 응시자에게 알려준 시험 편 표면의 특정 위치에서 그 깊이를 평가해야 한다. 나머지 결함 들의 경우 평가 대상 결함이 포함된 부위를 응시자에게 알려 주 어야 한다. 응시자는 각 부위에 있는 결함의 최대 깊이를 결정해 야 한다

52 마) 합격기준 (1) 검출 합격기준 기량검증 결과 유결함시험과 오판 검출시험에 대해 표.1의 합격기준 을 만족할 때 검사절차서, 장비 및 검사원의 검출 자격을 인정한다. (2) 크기 평가 합격기준 기량검증 결과 다음의 기준을 만족시키면 검사절차서, 장비 및 검 사원의 크기 평가 자격을 인정한다. - 초음파탐상검사로 평가한 결함 길이와 실제 결함 길이의 차이가 0.75 in(19 mm) 이내이어야 한다. - 초음파탐상검사로 평가한 결함 깊이와 실제 결함 깊이의 RMS 오 차가 in(3.2 mm)를 초과해서는 안 된다. 3) 기량검증 절차서 개발 - 기량검증 절차서 개발을 위해서는 실제 결함이 내재된 시편에 결함 탐 상가능한 장비로 탐상 가능한 방법을 개발해서 절차화 해야 한다. 4) 자격자의 배출 - 기량검증에 대한 품질보증시스템이 갖추어진 기관에서 승인된 장비 및 절차서를 가지고 시험을 합격한 자만이 검사를 수행할 수 있다. 5) 기량검증 운영시설 및 교육체계 구축 - 지역난방공사에서 현재까지 가장 결함이 많이 발생하는 배관 등에 대 해서 1)-4)의 사항을 구축하여 기량검증을 도입할 수 있으며 KPCN 도 입 등으로 품질보증시스템 및 교육시스템이 도입되어 있는 제 3기관인 비파괴검사학회에서 개발하고 자격자를 배출하여 사용할 수 있다. 라. 기대효과 및 활용 방안 기량검증 시스템을 도입하여 검사함에 따라 기존의 RT에 의존하지 않고 신 뢰성 높은 검사를 수행할 수 있다

53 4. 열배관 용접부 PAUT 적용 결과 분석 4.1 PAUT 검사 요약 가. 세부 사항 검사 대상 : 동탄(2) 택지지구 내 건설중인 25 bar 연계 배관 - 600A : 8.7T~9.5T (37EA) - 850A : 10.2T~11.1T (115EA) - 900A : 10.3T (53EA) 검사 기간 : ~ (이후 계속 진행 중) 사용 장비 : OmniScan MX2 (32:128 P/R Module - Olympus) 사용 탐촉자 / Wedge : 5L64A2 (Both-side, Olympus) / SA2-N55S-Dual

54 적용 코드 : KS B ISO 5817(2007), 13588(2012), ISO 11666(2010) 검사 데이터 취득을 위한 자동/반자동 Scanner - 직관(맞대기 용접) 검사용 Scanner (자동) : 현장의 검사용 파이프 부재에 설 치된 양쪽 보온재 사이의 거리가 300mm이며, 이를 확보한 후 그 공간 안에 서 Scanner는 구동되어야 한다. 이러한 조건을 만족하는 Scanner 적용을 위 해 대한검사기술에서 자체 제작한 스캐너 'KIS'를 사용하였다. 마그네틱 휠 을 이용하여 검사 부재에 부착되고 탐촉자 2개를 용접부 양쪽면에 부착하 여 양방향 동시 검사가 가능하며 전진/후진 및 좌우 방향 조절이 가능한 자 동 Scanner를 적극 활용하였다. < 동탄(2) 택지지구 내 25Bar 연계 배관 > < KIS - 대한검사기술 자체 제작 >

55 - 마이터(Miter) 배관 검사용 스캐너 (반자동) : 아래 그림과 같이 배관의 진행 방향을 조절하기 위하여 일정 각도를 주어서 용접한 배관을 마이터 배관이 라 칭한다. 마이터 배관은 용접부를 중심으로 한 쪽 배관에서 각도가 생성 되기 때문에 기존 검사 방법 적용 시 데이터 취득에 어려움이 있다. 양방향 동시 검사가 불가능하며 스캐너의 폭도 현장 보온재 부착을 위한 공간 확 보를 위해 150mm 이하로 제한된다. 또한, 스캐너의 진행 상황에 따라 일정 한 인덱스 값을 유지할 수 있도록 스캔 중에 인덱스 값을 조절하는 장치가 반드시 필요하다. 상기 서술한 조건을 만족하는 스캐너로 Canada Jireh 社 의 Rotix Body를 사용하였고, 대한검사기술에서 자체 제작한 실시간 인덱스 조 절Bar가 부착된 Scanner holder(manipulator)를 사용, 검사에 적용하였다. 인덱스 (Index) : 스캔 플랜 상에서 용접부 중심에서 탐촉자까지의 수평거 리를 뜻한다. < 마이터 각도가 4도일 때, 스캐너 진행 방향에 따른 인덱스 길이 변화 > < Rotix (Canada Jireh 社 ) 및 실시간 Index 조절 Bar (대한검사기술) >

56 나. Scan Plan 모두 2개의 SCAN PLAN이 적용되었다. 최초 검사 시 검사 부재의 두께가 얇 은 관계로 Sectorial-Scan(이하 S-Scan) 1그룹만이 사용되었으나, 추후 비교를 위하여 Electronic-Scan(이하 E-Scan) 1그룹을 추가하였고 S-Scan의 Angle resolution, Aperture의 크기 등의 변수를 조정하여 추가로 적용하였다. 1) S-Scan을 사용한 Scan Plan - 동일한 Aperture를 사용하여 여러 각도로(일반적으로 40도에서 70도) 빔이 집속되도록 집속 법칙을 사용, 부채꼴 모양으로 빔이 주사되는 방식을 Sectorial Scan이라 한다. 적은 수의 element를 사용하여 넓은 범위의 용접부 를 검사할 수 있어 가장 널리 사용된다. 아래 Scan Plan에서는 16개의 Element를 Aperture로 사용하고 Angle Resolution(주사되는 초음파 빔 사이의 간격)을 1도, 인덱스 값을 10mm로 하여 1회 반사법으로 용접부부터 열 영 향부까지 체적검사가 이뤄지도록 하였다. < S-Scan을 사용한 Scan Plan > 2) S-Scan과 E-Scan을 사용한 Scan Plan - E-Scan은 Aperture의 크기는 같으나 사용되는 Aperture가 Element 단위로 계 속 이동하며 동일한 각도를 사용하여 빔을 주사하는 방법이다. 빔이 주사 되는 범위가 S-Scan보다 좁고 Element의 개수가 상대적으로 많은 탐촉자만 을 사용해야한다는 단점이 있지만, 용접 개선면에 직각으로 빔을 주사할 수 있으며 초음파 빔의 노정이 길어져도 빔과 빔 사이의 간격이 일정한 간격 을 유지한다는 장점이 있다

57 - 기공 탐상 POD를 높이기 위하여 16개의 Element를 Aperture로 사용하는 60 도 E-Scan 그룹을 1개 추가하였다. 동시에 S-Scan의 Angle Resolution을 0.5 도로 바꾸고, Aperture를 32개의 Element로 하였다. < S-Scan과 E-Scan을 사용한 Scan Plan > 4.2 PAUT 검사 수행 가. 현장 검사 사진

58 < 직관 PAUT 수행 사진 > < 직관 PAUT 수행 사진 > < 마이터 배관 PAUT 수행 사진 >

59 600A 배관 검사 시에는 최소 2인의 검사원이 투입되었고, 850A 배관 검사 시 에는 최소 3인의 검사원이 투입되었다. 600A 배관 기준 한 팀이 하루에 검사 할 수 있는 포인트 수는 20포인트 내외였고, 850A 배관 기준으로는 15포인트 내외였다. 원활한 검사를 수행하기 위해서는 검사 전 표면 전처리 및 현장 여건 관련하여 시공 업체와 많은 논의가 필요하고 지속적인 협업이 이루어져 야 한다. 4.3 PAUT 검사 결과 가. 검사 결과 요약 결 과 구분 Joint No. PAUT 결함 RT 결함 1 HD2-2GM A (2) S22 불합격 LF 불합격 RC 2 HD2-2GM A (2) S23 합격 - 합격 - 3 HD2-2GM A (2) S24 합격 - 합격 - 4 HD2-2GM A (2) S25 합격 - 합격 - 비 고 5 HD2-2GM A (2) S26 합격 - 합격 - repair 후 6 HD2-2GM A (2) S28 합격 - 합격 - 7 HD2-2GM A (2) S30 합격 - 합격 - 8 HD2-2GM A (2) R22 합격 - 합격 - 9 HD2-2GM A (2) R23 불합격 LF 합격 - 10 HD2-2GM A (2) R24 합격 - 합격 - 11 HD2-2GM A (2) R25 합격 - 합격 - repair 후 12 HD2-2GM A (2) R26 합격 - 합격 - repair 후 13 HD2-2GM A (2) R28 합격 - 합격 - 14 HD2-2GM A (2) R30 합격 - 합격 - 15 HD2-1GM A (5) S22 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 16 HD2-1GM A (5) S23 불합격 LF 합격 - 17 HD2-1GM A (5) S24 합격 - 합격 - 18 HD2-1GM A (5) S25 합격 - 합격 - 19 HD2-1GM A (5) S26 불합격 LF 합격 EUC 20 HD2-1GM A (5) S27 불합격 IP 합격 - 21 HD2-1GM A (5) S28 불합격 LF 불합격 P 22 HD2-1GM A (5) S29 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 23 HD2-1GM A (5) S30 불합격 LF 합격 - 24 HD2-1GM A (5) S31 합격 - 합격 - 25 HD2-1GM A (5) S32 불합격 EUC 합격 EUC

60 구분 Joint No. 결 과 PAUT 결함 RT 결함 비 고 26 HD2-1GM A (5) R22 불합격 LF, IP 합격 - 27 HD2-1GM A (5) R23 불합격 EUC 합격 - 28 HD2-1GM A (5) R24 불합격 LF, EUC 합격 - 29 HD2-1GM A (5) R25 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 30 HD2-1GM A (5) R26 불합격 EUC 불합격 EUC 31 HD2-1GM A (5) R27 불합격 EUC 합격 - 32 HD2-1GM A (5) R28 합격 - 합격 - 33 HD2-1GM A (5) R29 합격 EUC 불합격 G 34 HD2-1GM A (5) R31 합격 - 합격 - 35 HD2-1GM A (5) R32 합격 - 합격 - 36 HD2-1GM A (5) S04 불합격 LF 불합격 P 37 HD2-1GM A (5) S05 합격 - 합격 - 38 HD2-1GM A (5) S06 불합격 EUC 합격 - 39 HD2-1GM A (5) S07 합격 - 합격 - 40 HD2-1GM A (5) R04 불합격 EUC 합격 - 41 HD2-1GM A (5) R05 합격 - 합격 - 42 HD2-1GM A (5) R06 불합격 EUC 합격 - 43 HD2-1GM A (5) R07 합격 - 합격 - 44 HD2-1GM A (10) S26 합격 - 합격 - 45 HD2-1GM A (10) S27 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 46 HD2-1GM A (10) S28 합격 - 합격 - 47 HD2-1GM A (10) S29 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 48 HD2-1GM A (10) S30 합격 - 합격 - 49 HD2-1GM A (10) S32 합격 - 합격 - 50 HD2-1GM A (10) R26 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 51 HD2-1GM A (10) R27 합격 - 합격 - 52 HD2-1GM A (10) R28 불합격 EUC 불합격 P 53 HD2-1GM A (10) R29 합격 - 합격 - 54 HD2-1GM A (10) R30 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 55 HD2-1GM A (10) R32 합격 - 합격 - 56 HD2-1GM A (11) R03 합격 - 합격 - 기준감도+9dB 57 HD2-1GM A (11) R04 합격 - 합격 - 기준감도+9dB 58 HD2-1GM A (11) R05 합격 - 합격 - 기준감도+9dB

61 구분 Joint No. 결 과 PAUT 결함 RT 결함 비 고 59 HD2-1GM A (11) R06 합격 - 합격 - 기준감도+9dB 60 HD2-1GM A (11) R07 불합격 P 불합격 P 기준감도+9dB 61 HD2-1GM A (11) R08 불합격 P 합격 - 기준감도+9dB 62 HD2-1GM A (11) S03 불합격 IUC 합격 - 기준감도+9dB 63 HD2-1GM A (11) S04 불합격 P 합격 - 기준감도+9dB 64 HD2-1GM A (11) S05 불합격 LF 합격 - 기준감도+9dB 65 HD2-1GM A (11) S06 합격 - 합격 - 기준감도+9dB 66 HD2-1GM A (11) S07 합격 - 합격 - 기준감도+9dB 67 HD2-1GM A (11) S08 합격 - 합격 - 기준감도+9dB 68 HD2-2GM A (2) R35 불합격 LF 합격 - 69 HD2-2GM A (2) R36 합격 - 합격 - 70 HD2-2GM A (2) R37 불합격 LF 불합격 P 71 HD2-2GM A (2) R38 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 72 HD2-2GM A (2) R39 불합격 LF,IUC 불합격 P, LF 73 HD2-2GM A (2) S35 합격 - 합격 - 74 HD2-2GM A (2) S36 불합격 TI 합격 SI 75 HD2-2GM A (2) S37 불합격 LF 합격 - 76 HD2-2GM A (2) S38 불합격 LP 합격 - 77 HD2-2GM A (2) S39 합격 - 합격 - 78 HD2-1GM A (11) R09 합격 - 합격 - MITER 기준감도+9dB 79 HD2-1GM A (13) R15 불합격 LF 불합격 P MITER 80 HD2-1GM A (13) R16 불합격 LF 합격 - MITER 81 HD2-1GM A (13) R17 합격 - 합격 - MITER 82 HD2-1GM A (13) R18 합격 - 합격 - MITER 83 HD2-1GM A (13) R19 합격 - 합격 - MITER 84 HD2-1GM A (13) S16 합격 - 합격 - MITER 85 HD2-1GM A (13) S17 불합격 LF 합격 - MITER 86 HD2-1GM A (13) S18 불합격 LF 합격 - MITER 87 HD2-1GM A (13) S19 불합격 LF 합격 - MITER 88 HD2-1GB A R09 합격 - 합격 - 89 HD2-1GB A R10 합격 - 합격 - 90 HD2-1GB A R12 합격 - 합격 - 91 HD2-1GB A R12 합격 - 합격 - 92 HD2-1GB A R13 합격 - 합격 - 93 HD2-1GB A R14 합격 - 합격

62 구분 Joint No. 결 과 PAUT 결함 RT 결함 비 고 94 HD2-1GB A S09 합격 - 합격 - 95 HD2-1GB A S10 합격 - 합격 - 96 HD2-1GB A S11 합격 - 합격 - 97 HD2-1GB A S12 합격 - 합격 - 98 HD2-1GB A S13 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 99 HD2-1GB A R14 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R01 불합격 LF 불합격 P 101 HD2-1GM A-3-1 R02 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R03 합격 IUC 불합격 LF 103 HD2-1GM A-3-1 S01 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3-1 S02 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S03 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R01 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R02 불합격 LF 불합격 IUC 108 HD2-1GM A-3-1 S01 합격 - 합격 - MITER 109 HD2-1GM A-3-1 S02 합격 - 합격 - MITER 110 HD2-1GM A-3-1 R04 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3-1 R05 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3-1 S04 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S05 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R03 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R04 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R06 합격 IUC 불합격 P, LF 기록레벨(50%)미달 117 HD2-1GM A-3-1 R07 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S03 불합격 LP 합격 HD2-1GM A-3-1 S04 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3-1 S05 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 121 HD2-1GM A-3-1 S06 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S07 합격 IUC 불합격 IP 123 HD2-1GM A-3-1 R06 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R07 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S06 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S07 불합격 IUC 불합격 P

63 구분 Joint No. 결 과 PAUT 결함 RT 결함 127 HD2-1GM A-3-1 R08 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R09 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S08 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3-1 S09 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3-1 R08 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3-1 R11 불합격 LP/EUC 불합격 P 133 HD2-1GM A-3-1 R12 불합격 LP 불합격 IP 비 고 134 HD2-1GM A-3-1 R13 불합격 IUC 합격 - MITER 135 HD2-1GM A-3-1 R14 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R15 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 137 HD2-1GM A-3-1 S08 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3-1 S11 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3-1 S12 불합격 LP 합격 HD2-1GM A-3-1 S13 합격 - 합격 - MITER 141 HD2-1GM A-3-1 S14 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R05 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R10 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R11 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3-1 R15 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 146 HD2-1GM A-3-1 S10 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S11 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S15 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S18 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R13 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R18 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S13 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 S15 합격 - 합격 HD2-1GM A-3-1 R16 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 MITER 155 HD2-1GM A-3-1 R17 합격 - 합격 - MITER 156 HD2-1GM A-3-1 S17 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 MITER 157 HD2-1GM A-3-1 R17 합격 - 합격 - MITER 158 HD2-1GM A-3-1 S17 합격 - 합격 - MITER 159 HD2-1GM A-3-1 S16 불합격 IUC 합격 - MITER

64 구분 Joint No. 결 과 PAUT 결함 RT 결함 비 고 160 HD2-1GM A-3-1 R16 합격 - 합격 - MITER 161 HD2-1GM A-3-1 S16 합격 - 합격 - MITER 162 HD2-1GM A-3 R01 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 R02 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 R03 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R04 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3-1 R21 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 S01 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 S03 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3 S04 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3-1 S21 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 R01 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 R02 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R03 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 R04 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 R21 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 S01 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 S02 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 S04 불합격 IUC 합격 HD2-1GM A-3 R12 불합격 LF 불합격 P MITER 180 HD2-1GM A-3 R13 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R14 합격 - 합격 - MITER 182 HD2-1GM A-3 R15 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R16 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R17 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R18 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 S12 불합격 LF 합격 - MITER 187 HD2-1GM A-3 S13 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 S15 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 S16 합격 - 합격

65 구분 Joint No. 결 과 PAUT 결함 RT 결함 비 고 190 HD2-1GM A-3 S17 불합격 LF 불합격 LF 191 HD2-1GM A-3 S18 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R12 합격 - 합격 - MITER 193 HD2-1GM A-3 R13 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 R14 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R15 불합격 LF 불합격 P 196 HD2-1GM A-3 R16 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 R17 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 R18 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 S12 합격 - 합격 - MITER 200 HD2-1GM A-3 S13 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 S14 합격 - 합격 - MITER 202 HD2-1GM A-3 S15 불합격 EUC 합격 HD2-1GM A-3 S16 불합격 LF 합격 HD2-1GM A-3 S17 합격 - 합격 HD2-1GM A-3 S18 합격 - 불합격 P 기록레벨(50%)미달 TOTAL 205포인트 검사 RT : 합격 166포인트, 불합격 39포인트 PAUT 합격 128포인트, 불합격 77포인트 RT와 PAUT의 결과가 다른 포인트는 전체 205포인트 중 81포인트 (아래 표 참조)

66 구 분 내 용 수 량 비 고 RT : 불합격 (P) PAUT : 합격 RT : 불합격 (LF) PAUT : 합격 RT : 불합격 (IP) PAUT : 합격 RT : 불합격 (G) PAUT : 불합격 (EUC) RT : 합격 PAUT : 불합격 (LF) RT : 합격 PAUT : 불합격 (IP) RT : 합격 PAUT : 불합격 (EUC) RT : 합격 PAUT : 불합격 (P) RT : 합격 PAUT : 불합격 (IUC) RT : 합격 (EUC) PAUT : 불합격 (EUC) RT : 합격 (SI) PAUT : 불합격 (TI) 합 계 16 EA 1 EA PAUT : IUC 1 EA PAUT : IUC 1 EA 27 EA 2 EA 15 EA 2 EA 기준감도 +9dB 14 EA 1 EA 합부판정 차이 1 EA 81 EA

67 나. RT / PAUT 결함률 비교 구분 결함 종류 갯수 백분율 결함률 비고 기공 (P) % 언더컷 (UC) % 용입부족 (IP) % Total 205joint 검사 - RT 합격 : 166 불합격 : 39 RT 표면불량 (G) % 루트요면 (RC) % 개재물 혼입 (TI) % 19.02% -PAUT 합격 : 128 불합격 : 77 융합불량 (LF) % 계 % 기공 (P) - 합격 15 RT에서 불합격 처리된 기 공 모두 PAUT로 검출되었 으나 대부분 기록레벨 미달 기공 (P) - 불합격 % PA UT 개재물 혼입 (TI) % 용입부족 (IP) % 언더컷 (UC, LP) % 융합불량 (LF) % 37.56% PAUT에서 불합격 된 기공 모두 탐상감도 +9dB (탐상감도 +9dB로 전체 13joint 검사) 계 % MITER는 모두 28joint

68 다. RT 필름 / PAUT DATA 비교 - 현장 배관 데이터 1) 기공 (1급) - 배관 Joint No. KDHC-HD2-2GM A (2) S23 <2급 이하 기공의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교> - 위의 검사 joint의 최종 결과는 RT에서 1mm 이하 기공으로 판독되어 합격으 로 결과 처리 되었다. PAUT 결과로는 (탐상감도 : 기준감도 +6dB) 기공 지 시가 검출되었지만 (증폭값 16.9%) 코드 적용에 의거하여 합격 처리 되었다

69 2) 기공 (4급) - 배관 Joint No. KDHC-HD2-2GM A (2) R39 <4급 기공의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교> - 이 검사 joint는 RT에서 4급 기공(4mm 초과)으로 판독되어 불합격 처리 되었 다. 반면, PAUT에서는 융합불량으로 최종 판독되어 불합격 된 포인트이다

70 3) 융합불량 (LF) - 배관 Joint No. KDHC-HD2-1GM A (11) S05 <PAUT 융합불량 이미지와 RT 필름 비교> - 이 검사 joint는 PAUT 데이터 해석 시 융합불량으로 판독되었으며, RT 필 름 상에서는 불연속 지시가 전혀 검출되지 않았다

71 4) 용입부족 (IP) - 배관 Joint No. KDHC-HD2-1GM A (5) R22 <PAUT 용입부족 이미지와 RT 필름 비교> - 이 검사 joint는 PAUT 데이터 해석 시 용입부족으로 판정된 joint이며, RT 필름 상에서는 불연속 지시가 전혀 검출되지 않았다

72 5) 내부 언더컷 (IUC) - 배관 Joint No. KDHC-HD2-2GM A (2) R39 <PAUT 내부 언더컷 이미지와 RT 필름 비교> - 이 검사 joint는 RT에서 4급 융합불량으로 불합격 된 포인트이다. 필름 상에 아주 희미하게 나타난다. 반면, PAUT에서는 내부 언더컷으로 합격된 포인 트이다. RT 필름과 비교하여 정확히 같은 위치에서 PAUT 데이터 상으로 내부 언더컷 지시가 검출되었다

73 6) 외부 언더컷 (EUC) - 배관 Joint No. KDHC-HD2-1GM A (5) R26 <RT 외부 언더컷 이미지와 PAUT 이미지 비교> - 이 검사 joint는 RT에서 4급 외부언더컷으로 불합격 된 포인트이다. 필름 상 에 아주 선명하게 나타난다. PAUT에서도 외부언더컷으로 판독된 포인트이 다. PAUT 데이터 상에서 깊이가 3mm로 측정되었다

74 라. RT 필름 / PAUT DATA 비교 - MOCK UP 시험편 데이터 <Mock up 시험편> 1) TEST #1 - 기공 (2급) <시험편 TEST#1 : 2급 기공의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교>

75 2) TEST #1 - 기공 (4급) <TEST #1 : 4급 기공의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교> 3) TEST #1 - 융합불량 (LF) <TEST #1 : 융합불량의 PAUT 이미지 - RT에서는 검출되지 않음>

76 4) TEST #1 - 용입부족 (IP) <TEST #1 : 용입부족의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교>

77 5) TEST #1 - 루트 요면 (RC) <TEST #1 : 루트요면의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교>

78 6) TEST #2 - 군집기공 <TEST #2 : 군집기공의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교>

79 7) TEST #2 - 루트 요면 (RC) <TEST #2 : 루트요면의 RT 필름과 PAUT 이미지 비교>

80 8) MOCK-UP 시험편 검사 결과 분석 구 분 TEST #1 TEST #2 결과 RT 필름구간 / PAUT 시작점에서의 거리 (mm) ~ ~ ~ ~ ~0 RT 불합격 4IP/P 4IP/P 4IP/P 4RC 2P PAUT 불합격 IUC/LF/P IP/P/IUC IP/(P) RC/IUC P RT 불합격 4RC/P 2P 1N 4P 1N PAUT 불합격 IUC/RC/ (P) (P) - (P) - 비고 MITER RT 구 분 기공 군집 기공 용입 부족 루트 요면 융합 불량 내부 언더컷 합격 불합격 비 고 PAUT 합격 3 (6) (1) 불합격 ( )는 PAUT 상에서 검출은 되었으나 기록레벨 미달인 경우 - MOCK-UP 시험편의 직경은 600A이며, 시험편 TEST #1 은 직관, TEST #2 는 MITER로 제작 - RT로 확인된 결함은 모두 3종류이며 그 종류는 기공(군집기공 포함), 용입 부족, 루트요면이다. - PAUT로 확인된 결함은 모두 5종류이며 그 종류는 기공, 용입부족, 융합불 량, 루트요면, 내부언더컷이다. - IP, 루트요면 (TEST #1), 기공은 검사 방법과 관계없이 모두 검출 (단, 기공 은 대부분이 PAUT 기록레벨 미만) - TEST #2의 루트요면은 모재와 두께차이가 거의 없는 관계로 RT 필름 상에 서도 DENSITY 차이가 거의 없으며, PAUT 데이터 상에서는 내부 언더컷 신호로 판독됨 - TEST #1에서 RT에서 확인되지 않은 융합불량이 PAUT에서 3개 검출 - TEST #1의 1번 필름에서 확인된 IP의 경우, PAUT에서는 내부 언더컷으로 판독됨. (육안으로 확인불가) - TEST #2의 군집 기공의 경우, PAUT 상에서 10% 이하의 증폭값을 기록함. 12dB 이상 증폭값을 올렸을 경우에만 PAUT 데이터 상으로 구분 가능

81 - 용입 불량(부족)은 용접부의 내부 또는 루트부에서 발생하는 결함으로 개선 면의 일부가 잔류된 평면상의 형태를 띠고 있으며, RT의 경우 방사선을 용 접부의 바로 위에서 수직으로 조사하게 되면 쉽게 검출된다. 초음파 탐상에 서도 쉽게 검출되는 결함이다. (용접부 저면의 중심에 위치) - RT에서 융합 불량의 결함은 방사선을 조사 시 방사선의 입사 방향에 따라 검출되지 않는 경우가 있다, 이것은 방사선의 입사 방향과 결함과의 방향성 에 따른 각도에 의존하는 경우가 존재함으로 인해 융합 불량의 결함은 UT 와 비교 시 결함 검출능이 낮은 결과를 가져온다. 이런 원인은 융합 불량으 로 판별되는 결함의 공간(불연속 틈새 간격에 차이 또는 정도)에 따라 건전 부와 결함부의 방사선 투과 선량(농도차)의 차이로 인해 RT에서는 검출이 어렵게 된다. 아래표 참조. (용접부와 모재의 경계면, 전층과 후층의 경계사 이에 위치) - 용접층에서 두께 방향으로 종방향 불연속이다. (그 형상이 균열형 모서리를 갖는 직선이다.) 시험 방법(원리) 초음파탐상 시험 방사선투과 시험 결함이(불연속) 존재하는 상태에서 현상 건전부에서는 결함에서의 반사파가 생성되지 않지만, 결함부에서는 반사파가 존 재한다. 반사파의 크기는 결함의 크기 및 재질에 영 향을 받는다. 건전부와 결함부에서는 방사선 투과 선량이 다르 다. 이 차이는 건전부와 결함부의 재질 및 방사선 의 투과 방향으로의 결함 크기에 따라 좌우된다. 결함 결과 표현 결함에서의 반사파로 결과 산출 필름 농도차이로 인한 결 과 산출 검출하기 쉬운 결함의 방향 검출하기 쉬운 결함의 형상 초음파의 진행 방향에 수 직한 방향에서 결함 검출 용이 초음파 진행 방향에 직각 으로 넓은 부위가 존재하 는 형상 방사선 조사 진행 방향에 평행한 결함 검출용이 방사선 진행 방향으로 깊 이가 있는 형상