원전 소구경 배관 소켓용접부 위상배열 초음파검사 기술 개발

Abstract

소구경 배관 용접부 손상은 원자력발전소에서 빈번하게 발생되고 있는 문제이며, 이러한 손상은 보수를 위한 불시정지를 야기하고 결과적으로 발전소에 경제적인 손실을 초래한다. 따라서 소켓용접부의 제작결함 검출과 초기 성장 결함의 검출은 매우 중요하다고 할 수 있다. 지금까지 해당부위에 대한 검사는 ASME Code Section XI 요건에 의하여 표면검사를 적용하여 왔으나 강화검사로 체적검사기법인 초음파검사를 병행하여 수행하고 있다. 그러나 가동중에 발생되는 피로균열을 검출하기 위하여 적용되고 있는 일반 수동 초음파검사는 소켓용접부의 접근성과 초음파 탐촉자의 접촉 문제 등으로 인하여 검사 결과의 신뢰성에 문제가 있어 왔다. 본 연구에서는 위상배열 초음파검사 기술을 적용하여 소구경 배관 소켓용접부의 검사 신뢰성과 속도를 향상하고자 하였다. 이를 위하여 소구경 배관 소켓용접부 검사를 위한 3.5 MHz 위상배열 초음파 탐촉자를 제작하고 탐촉자의 접촉 조건과 일정한 신호 품질을 유지하기 위하여 수동 엔코더 스캐너를 개발하였다. 또한 검사 시스템을 구성하고 현장 검사를 위한 절차서도 개발하였다. Failure of small bore piping welds is a recurring problem at nuclear power plants. And the socket weld cracking in small bore piping has caused unplanned plant shutdowns for repair and high economic impact on the plants. Consequently, early crack detection, including the detection of manufacturing defects, is of the utmost importance. Until now, the surface inspection methods has been applied according to ASME Section XI requirements. But the ultrasonic inspection as a volumetric method is also applying to enforce the inspection requirement. However, the conventional manual ultrasonic inspection techniques are used to detect service induced fatigue cracks. And there was uncertainty on manual ultrasonic inspection because of limited access to the welds and difficulties with contact between the ultrasonic probe and the OD(outer diameter) surface of small bore piping. In this study, phased array ultrasonic inspection technique is applied to increase inspection speed and reliability. To achieve this object, the 3.5 MHz phased array ultrasonic transducer are designed and fabricated. The manually encoded scanner was also developed to enhance contact conditions and maintain constant signal quality. Additionally inspection system is configured and inspection procedure is developed.