Fatigue Damage Evaluation of Cr-Mo Steel with In-Situ Ultrasonic Surface Wave Assessment

초음파 시험에 의한 배관용 Cr-Mo강의 피로손상의 비파괴평가

Although the ultrasonic method has been developed and used widely in the fields, it has been used only for measuring the defect size and thickness loss. In this study, the relationship between surface wave attenuation through micro-crack growth and variation of velocity under repeated cyclic loading has been investigated. The specimens are adopted from 2.25Cr-1Mo steel, which is used for power plant and pipeline system, and have dimensions of $200{\times}40{\times}4mm$. The results of ultrasonic test with a 5MHz transducer show that surface wave velocity gradually decreases from the point of 60% of fatigue life and the crack length of 2mm with the increasing fatigue cycles. From the results of this study, it is found that the technique using the ultrasonic velocity change is one of very useful methods to evaluate the fatigue life nondestructively.

재료의 손상을 평가하기 위하여 초음파법에 대한 많은 연구가 진행되었고 널리 사용되고 있으나 대부분 균열의 성장 또는 두께의 감소와 같은 문제에 집중되고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 이용하여 반복하중에 의해 재료내부에 발생하는 미시균열을 조기에 감지하고, 피로에 의한 파괴를 미연에 방지할 수 있도록 초음파 표면파의 감쇠와 속도변화를 이용하여 균열길이 측정의 정량적인 평가방법을 제시하였다. 중심주파수 5MHz의 탐촉자를 이용하여 파단수명비 약 60%, 균열길이 약 2mm 정도에서 표면파의 속도 및 감쇠 변화를 탐지할 수 있었다. 고주파 탐촉자를 이용함으로써 미시균열의 발생을 조기에 탐지할 수 있으며, 파단수명을 예측하는 기초자료로 활용할 수 있다.