유도초음파를 이용한 열 교환기 튜브 결함 탐상

Inspection of Heat Exchanger Tubing Defects with Ultrasonic Guided Waves

본 연구에서는 유도초음파를 이용하여 열 교환기와 증기발생기 튜브의 결함을 비파괴적으로 탐상하고 그 크기를 산정하였다. 이론적인 해석을 위해 인코넬 (Inconel) 튜브에 대한 위상 및 군속도 분산선도를 Longitudinal 모드와 Flexural 모드에 대해 구하였다. 튜브의 원주방향 레이저노치와 튜브 지지대 하단의 방전가공결함(EDM wear)을 각각 비대칭 및 대칭 탐촉자 세트를 사용하여 탐상하였다. 실험결과 방전가공결함은 L(0, 2), L(0, 3), L(0, 4) 모드로 탐상되었으며, 그 중 L(0, 4) 모드가 결함으로부터 가장 잘 반사되었다. 레이저노치의 경우에는 L(0, 1) 모드 주변의 Flexural 모드가 결함을 탐상하고 크기를 산정하는데 사용될 수 있음을 보였다.

This study shows the defect detection and sizing capability of ultrasonic guided waves in the nondestructive inspection of heat exchanger and steam generator tubing. Phase and group velocity dispersion curves for the longitudinal and flexural modes of a sample Inconel tube were presented for the theoretical analysis. EDM(Electric Discharge Machining) wears in tubing under a tube support plate and circumferential laser notches in tubing were detected by an axisymmetric and a non-axisymmetric transducer set up, respectively. EDM wears were detected with L(0, 2), L(0, 3) and L(0, 4) modes and among them L(0, 4) mode was found to be the most sensitive. It was also found that the flexural modes around L(0, 1) mode could be used for the detection and sizing of laser notches in the tubing.