P3-0420분
UT 초음파 비파괴검사
초음파 원리와 결함 검출
🔵Reviewed — 교차 검증 완료
🔵 Reviewed
UT(Ultrasonic Testing, 초음파 검사)는 고주파 음파를 용접부에 입사시켜 내부 결함에서 반사되는 에코 신호를 분석하는 체적 검사 방법입니다.
ASME Section V Article 4(두께 측정) 및 Article 5(용접부 검사)에서 UT 요건을 규정합니다.
🔵 Reviewed
UT 검사의 기본 원리
1. 초음파 발생과 전파
- 탐촉자(Probe)의 압전 소자가 전기 신호를 초음파로 변환
- 주파수: 일반적으로 2~5 MHz. 주파수가 높을수록 분해능 향상, 투과력 감소
2. 탐촉자 종류
- 수직 탐촉자: 두께 측정, 라미네이션 검출
- 경사각 탐촉자: 용접부 결함 검출 (45°, 60°, 70°)
- TOFD (Time of Flight Diffraction): 결함 크기 정밀 측정
3. 결함 검출 메커니즘
- 결함면에서 초음파 반사 → 에코 신호 발생
- 에코의 위치(시간)로 결함 깊이 계산
- 에코의 높이(진폭)로 결함 크기 추정
4. TOFD vs Pulse-Echo
- Pulse-Echo: 전통적 방법, 진폭 기반 평가
- TOFD: 회절 신호 기반, 결함 높이 정밀 측정 가능. ASME Code Case 2235에 의해 RT 대체 허용
UT는 면상 결함(균열, 융합 불량)에 강력한 검출력을 보입니다. RT가 체적 결함에 유리하다면, UT는 면상 결함에 유리합니다. 최근 프로젝트에서는 RT 대신 TOFD+Phased Array UT 조합이 증가하는 추세입니다.
🔵 Reviewed
합격 기준 및 보고서 검토
건설 규격별 합격 기준이 다르므로 프로젝트 사양서를 먼저 확인해야 합니다.
ASME VIII Div.1 Appendix 12 기준 (Pulse-Echo)
- 참조 레벨 대비 에코 높이와 지시 길이로 평가
- DAC(Distance Amplitude Correction) 곡선 대비 평가
ASME VIII Div.1 Appendix U 기준 (TOFD)
- 결함 높이와 길이를 직접 측정하여 평가
보고서 확인 포인트
1. 검사 범위(Coverage) — 100% 검사 여부
2. 장비 교정(Calibration) 기록
3. 결함 위치, 크기, 종류 분류
4. 합격/불합격 판정 근거
UT 검사 시 모재의 표면 상태와 접근성이 중요합니다. 거친 표면, 도장, 보온재가 있으면 검사 전에 제거해야 합니다. 또한 오스테나이트 스테인리스강(P-8)은 결정립이 크기 때문에 UT 적용이 어렵습니다.
1
탐촉자 선택
직사각 탐촉자(수직), 경사각 탐촉자(45°/60°/70°). 주파수 2~5MHz, 진동자 크기 선정.
2
교정(Calibration)
IIW V1/V2 블록으로 빔 경로·민감도 교정. DAC 곡선 작성.
3
주사(Scanning)
접촉매질(커플란트) 도포 후 탐촉자를 이동하며 반사 에코를 모니터링합니다.
4
결함 평가
에코 높이, 위치, 길이를 DAC 기준으로 평가. 합격 기준 적용 후 판정.
🟢 Verified
UT 탐촉자 선택 가이드 — 용접 검사용
| 탐촉자 종류 | 각도 | 주 용도 | 검출 결함 |
|---|---|---|---|
| 수직 탐촉자 (0°) | 0° | 두께 측정·라미네이션 | 표면 평행 결함 |
| 45° 사각 탐촉자 | 45° | 두꺼운 판 검사 | 깊은 결함 |
| 60° 사각 탐촉자 | 60° | 일반 V그루브 용접 | 융합불량·균열 |
| 70° 사각 탐촉자 | 70° | 얇은 판 검사 | 표면 근처 결함 |
| TOFD 탐촉자 쌍 | 60~70° | 결함 높이 정밀 측정 | 모든 면상 결함 |
| Phased Array (PAUT) | 0~70° 가변 | 한 번 주사로 전체 부피 | 결함 3D 위치·크기 |
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주파수(MHz) 선택
- 1~2.25 MHz — 후판(50mm 이상), 결정립 큼
- 2~5 MHz — 표준(가장 흔함)
- 5~10 MHz — 박판·정밀 검사
교정 블록
- IIW V1 (300×100×25mm) — 일반 교정·각도 검증
- IIW V2 — 휴대용 빠른 교정
- DAC/TCG — Distance Amplitude Correction (거리감쇠 보정 곡선)
커플란트(접촉매질) — 글리세린·셀룰로오스 페이스트·기름. 깨끗한 도장 위에서도 사용 가능. 단, 부식이 우려되면 사용 후 청소.
시험 단골 함정 4종 1. "UT로 STS304(P-8) 용접부 검사 가능?" → 어려움. 오스테나이트 결정립이 크고 이방성이 있어 음파 산란. 일반 UT는 부적합, Phased Array 또는 TOFD가 필요. 2. "UT 주파수가 높을수록 좋은가?" → 상황에 따라. 분해능↑·투과력↓. 박판·정밀은 5~10MHz, 후판·결정립 큰 재료는 1~2MHz. 3. "UT가 RT보다 우수한 경우는?" → 균열·LOF 같은 면상 결함. RT는 방사선 방향과 평행한 균열 검출 어려움. 4. "RT 대신 UT(특히 TOFD/PAUT)를 쓰는 경우?" → ASME Code Case 2235·B31.3 Mandatory Appendix R에 의해 인정. 방사선 안전 부담↓, 검출력↑.
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UT 검사의 원리는?