A Study on Measurement of Internal Defects of Pressure Vessel by Digital Shearography(I)

전자 전단 간섭법을 이용한 압력용기의 내부결함 측정에 관한 연구(I)

  • 강영준 (전북대학교 메카트로닉스 연구센터) ;
  • 박낙규 (전북대학교 대학원) ;
  • 유원재 (전북대학교 대학원) ;
  • 김경석 (조선대학교 기계설계공학과)
  • Published : 2002.08.30

Abstract

Pipelines in power plants, nuclear facilities and chemical industries are often affected by corrosion effects. It is important to inspect the internal defects in pipelines in oder to guarantee safe operational condition. We have taken relatively much time, cost and manpower to use conventional NDT methods because these methods are contact measuring methods. In this paper, we used digital shearography, a laser-based optical method which allows full-field measurement of surface displacement derivatives. This method has many advantages in practical use, such as low sensitivity to environmental noise, simple optical configuration and real time measurement. The experiment was performed with pressure vessels which has different internal cracks and detected internal cracks in the pressure vessels at a real time using phase shifting method.

원자력 발전소나 화학공장 등에서 사용되는 보편적인 부재중 하나인 압력배관은 사용중에 내부에 부식 등의 원인으로 결함이 발생되어 구조적 강도나 안전에 문제를 야기한다. 따라서, 이런 결함의 검출은 중요한 문제이다. 현재 신뢰성이 인정되어 사용되는 기존의 비파괴검사법으로는 초음파 X선 그리고 와전류에 의한 방법 등이 있다. 그렇지만 이러한 방법들은 검사하고자 하는 대상과 거의 접촉에 가까운 형태로 검사가 진행되고 있으며, 결함은 넓은 영역에 걸쳐 한번에 검출되지 못하고 탐촉자나 필름이 위치하는 부분으로 검사영역이 한정되는 단점이 있다. 그래서 검사에 많은 시간과 경비가 소모되고 있다. 본 연구에서는 이러한 단점들을 극복할 수 있는 레이저를 이용한 전자 전단 간섭법으로 결함을 측정하였다. 그리하여 압력용기의 내부에 존재하는 다양한 결함의 유무와 결함의 방향을 변위구배를 나타내는 간섭무늬로 검출하고, 검출된 결함에 위상 이동법을 적용하여 정량적으로 측정할 수 있었다. 본 연구는 두 편으로 구성된다. 그 첫 번째는 전자 전단 간섭법을 이용한 압력용기의 내부결함 검출에 관한 연구이고, 두 번째는 그 측정시스템의 오차분석에 관한 연구로 구성되어 있다.

Keywords

References

  1. R. W. Nichols, ‘In-service inspection as an aid to steel pressure vessel reliability,’ Reactor Inspection Technology, Proceeding of a BNES Symposium, pp. 24-37, (1975)
  2. D. L. Mader, ‘Holographic and nonholograpic NDT for nuclear and coal-fired power plants,’ SPIE, Vol. 604, Holographic Nondestructive Testing, pp. 37-56, (1936)
  3. Warren J. McGonnagle, ‘Nondestructive testing,’ 2nd ed, McGraw-Hill, pp. 92-178, (1991)
  4. Ernest O. Doebe1in, ‘Measurerrent systems; application and design,’ 4th ed, McGraw-Hill, pp.251-253, (1974)
  5. A Etterreyer, ‘Nondestructive Inspection with Shearography,’ SPIE, Vol. 2248, pp. 222-228, (1994)
  6. Wolfgang Steinchen and Lianxiang Yang, ‘Nondestructive testing of micro-cracks using digital speckle pattern shearing interferoIret!y,’ SPIE Vol. 3098, Holography and Shearograti!y, pp. 528-535, (1997)
  7. Y. Y. Hung, 'Shearography: A Novel and Practical Approach for Nondestructive Inspection,' Plenum Publishing Corporation, pp. 55-67, (1989)
  8. W. Steinchen, L. X. Yang, M. Schuth and G. Kupfer, ‘Electronic Shearography(ESPI) for direct measurement of Strains,’ SPIE, Vol. Z248, W. 210-221, (1998)
  9. P. Hariharan, ‘Basic of Interferometry,’ Academic Press, pp. 95-98, (1992)
  10. Eugene Hecht, ‘Optics,’ Addison-Wesley, pp. 760-773, (1987)
  11. R. Jones and C. Wykes, ‘Holographic and speckle interferometry,’ Cambridge University Press, pp. 122-164, (1989)