Evident의 OmniScan™ X4 결함 감지기에서 제공하는 고급 기법인 PCI(Phase Coherence Imaging)는 지금까지 기존 초음파 기법으로 감지하기 어려웠던 결함을 시각화하고 그 특성을 분석하는 기능을 대폭 향상합니다. PCI의 향상된 이미징 역량은 이처럼 까다로운 사용 사례뿐만 아니라 용접 검사와 균열 크기 측정과 같은 일반적인 사용 사례에도 개선점을 제공합니다.

기존의 위상 배열(PA) 및 TFM(Total Focusing Method) 기법과 같은 초음파 검사 기술과 다르게, PCI는 TFM 이미지 생성 시 신호 처리에 진폭을 고려하지 않습니다. 이 기법은 TFM 구역의 각 지점에서 기본 A 스캔의 위상 일관성을 측정하여 신호의 위상 정보만을 사용함으로써 결함을 감지합니다.

PCI로 극복할 수 있는 문제

조립질 음향 감쇠 재료

진폭이 아니라 신호의 위상에 의존하므로 높은 감쇠도 또는 배경 잡음을 가진 재료에서도 신호의 일관성을 평가할 수 있습니다. 신호 진폭이 낮은 경우에도 주파수 분포를 확인할 수 있기 때문입니다.

사실, 배경 잡음이 심할수록 PCI는 더 쉽게 결함 신호의 위상 일관성과 혼란스러운 잡음의 비일관성을 구분합니다. 이 때문에 오스테나이트계 강철과 같은 조립질 재료에서 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

작은 결함, 특히 큰 반사체 근처의 결함을 효과적으로 감지

예를 들면, 기존의 TFM을 사용하여 크리프 손상을 촬영한 이 이미지와 PCI 모드의 이미지를 비교해 보세요.

진폭이 영향을 끼치는 요인이 아니므로 게인 조정이 필요하지 않고 신호 포화가 발생하지 않습니다. 따라서 백월(back wall) 또는 기타 반사체의 강한 에코가 근처의 작은 결함을 가리는 것과 같은 문제를 완화할 수 있습니다.

특히 PCI를 유용하게 활용할 수 있는 4가지 사용 사례는 다음과 같습니다. 그러나 물론 PCI는 이 4가지 사용 사례 외에도 더 많은 가능성을 제공합니다.

1. 고온수소침식(HTHA)

고온수소침식(HTHA)은 진폭 기법으로 감지하기가 매우 어려운 손상 메커니즘으로, 특히 초기 단계에서 감지가 더욱 어렵습니다. 그 이유로는 결함의 방향, 결함의 크기, 백월(back wall)과의 근접성 등 여러 가지 요인이 있습니다.

PCI는 진폭이 아니라 기본 A 스캔의 위상 정보로 TFM 이미지를 생성하므로 초기 단계의 HTHA를 감지하는 것도 가능합니다. 백월(back wall)과 같은 큰 반사성 반사체에 비해 이러한 작은 반사체의 회절 응답이 매우 일관적이기 때문입니다. 같은 이유로 결함의 방향도 별로 중요하지 않습니다. 결함의 작은 “가장자리” 각각이 회절 신호를 방출하므로 방향을 쉽게 볼 수 있습니다.

2. 습식 황화수소(H2S) 손상

황화수소(H2S)가 많은 환경으로 인한 기포 때문에 발생하는 수소 유도 균열은 진폭 기반 초음파 검사로 확인하기 어렵습니다. 기포는 위상 배열 또는 기존의 TFM을 사용한 0도 검사로 쉽게 볼 수 있지만, 기포가 표면과 연결되었는지 판단하기가 어렵거나 불가능합니다. 그 이유는 음파가 표면 연결부에 도달할 수 없기 때문이거나 기포의 정도를 파악할 만큼 진폭이 충분하지 않기 때문입니다.

PCI를 사용하면 약한 진폭도 신호를 반환하므로 표면 연결부를 쉽게 볼 수 있습니다. 약한 신호에서도 위상 정보를 평가할 수 있으므로 이와 같이 숨겨진 중요한 정보를 얻을 수 있습니다.

3. 응력 부식 균열(SCC)

PCI는 기존의 TFM보다 수직 결함에 대한 감도가 뛰어나므로 응력 부식 균열(SCC) 결함을 감지하고 크기를 측정하는 데 특히 효과적입니다. 기존 TFM을 사용할 경우, 일반적으로 수직 결함을 시각화하기가 어렵고 셀프-탠덤 웨이브 세트가 필요합니다. 셀프-탠덤 웨이브 세트로 결함을 표시하더라도 상단과 하단이 두 그룹으로 분할되는 경우가 많아 결함의 특성을 분석하기가 더 어렵습니다. 그 이유는 이러한 결함의 방향 때문에 진폭 응답이 약해지고 비일관적으로 발생하기 때문입니다.

반면, PCI는 이러한 불규칙한 수직 결함을 안정적으로 감지합니다. 이러한 결함은 디스플레이에 분명하게 드러납니다. 또한 펄스-에코 T-T 및 TT-TT 전파 모드를 사용하면 일반적으로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 그 이유는 균열의 급격한 방향 변화로 인한 팁 회절이 낮은 진폭을 반환하지만 매우 일관적인 위상 응답을 보내기 때문입니다. 이러한 팁 회절 덕분에 균열의 모양과 방향을 쉽게 식별할 수 있고, “핫” 팁을 사용하여 정확하게 균열의 크기를 측정할 수 있습니다.

PCI를 사용하면 SCC와 같은 결함이 존재하는 상황에서 더 적은 수의 그룹으로 더 나은 품질의 이미지를 얻을 수 있습니다. 그룹 수가 더 적으므로 설정 및 데이터 수집 효율성이 향상되고, 특히 숙련도가 낮은 UT 검사자도 PCI 사용법을 더 쉽게 배울 수 있습니다.

4. 용접 검사

PCI는 위상 배열(PA)과 같은 반사 신호의 장점과 TOFD와 같은 팁 회절 위상 정보의 장점을 결합하므로 용접 검사에 매우 효과적입니다. PCI의 또 다른 장점은 동일한 스캔 촬영 범위에 더 적은 수의 그룹이 필요하다는 것입니다.

PCI는 몇 가지 결함 유형의 경우 특성 분석을 용이하게 합니다.

• 크기 측정이 더 쉽습니다.
• 결함 이미지는 실제 특성에 가깝습니다.
• 결함이 여러 그룹으로 분할될 가능성이 낮습니다.

융접 부족:

융접 부족(LOF) 결함은 진폭 기반 기법으로 쉽게 볼 수 있지만, 크기 측정은 어려운 경우가 많습니다. 융접 부족으로 인해 신호 포화가 흔히 발생하므로 크기 측정이 불가능해집니다. PCI의 경우 신호 포화가 불가능하므로 이러한 문제가 절대 발생하지 않습니다. 팁이 회절하여 크기 측정을 위한 기준 지점을 제공하고 게인을 변경하거나 6dB 하강을 찾을 필요가 없으므로 융접 부족 결함의 크기를 더 쉽고 빠르게 측정할 수 있습니다.

다공성:

진폭 응답이 배경 잡음과 유사하므로 진폭 기반 기법에서는 다공성을 감지하기가 대체로 어렵습니다. PCI는 작은 결함에 민감하므로 다공성을 시각적으로 확인할 수 있을 뿐만 아니라 개별 기공을 구분하고 식별할 수 있습니다.

균열:

SCC와 같은 이유로, PCI는 용접 검사 시 균열을 식별하고 크기를 측정할 수 있는 탁월한 도구입니다.

이 사용 사례들은 PCI가 진폭 기반 기법보다 더 나은 결과를 제공하는 응용 분야의 몇 가지 예일 뿐입니다. PCI의 장점은 잡음이 많거나 감쇠성인 재료 그리고 작은 결함을 대상으로 하는 다른 검사에도 활용할 수 있습니다.

PCI로 검사 프로세스를 개선할 수 있는 방법을 알아보고 싶으시면 현지 Evident 담당자에게 문의하여 데모를 요청하거나 Evident 웹사이트에서 다른 자료를 확인해 보세요.

OmniScan X4 결함 감지기에 대해 더 알아보고 싶으시면 여기를 클릭하세요.

블로그 최초 게시일: 2022년 8월 30일, 업데이트 날짜: 2024년 10월 21일