Application of Non-linear Acoustic Effect for Evaluation of Degradation of 2.25Cr-1Mo Steel

2.25Cr-1Mo 강의 열화도 평가를 위한 비선형 음향효과 응용법

  • 최윤호 (한양대학교 대학원 정밀기계공학과) ;
  • 장경영 (한양대학교 기계공학부) ;
  • 박익근 (서울산업대학교 기계공학과) ;
  • 김현묵 (한양대학교 대학원 정밀기계공학과)
  • Published : 2002.04.30

Abstract

Nonlinear acoustic effect has been considered as an effective tool for the evaluation of material degradation. In this paper, the applicability of nonlinear acoustic effect to the evaluation of degraded 2.25Cr-1Mo steel is investigated. Firstly, artificial aging was performed to simulate the microstructural degradation in 2.25Cr-1Mo steel arising from long time exposure at $540^{\circ}C$. Secondly, ultrasonic nonlinear parameter was quantitatively measured by bi-spectrum and power spectrum. Nonlinear acoustic parameter from bi-spectrum was found to be clearly sensitive to the aging time.

재료 내부를 초음파가 전파하면서 발생되는 비선형 음향효과는 재료의 열화도를 비파괴적으로 평가하는데 우수한 것으로 보고되고 있다. 비선형 음향효과는 재질의 특성에 따라 나타나는 정도가 다르며, 이러한 정도는 비선형 파라미터를 이용하여 정량적으로 평가하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강이 $540^{\circ}C$에서 장시간 노출되었을 때 얼어나는 미세조직의 변화를 얻기 위해 인공 열처리를 수행하고, 2.25Cr-1Mo 강의 열화도와 비선형 음향효과와의 관계를 실험적으로 검증하여 경년 열화도와 비선형 파라미터의 상관관계를 규명하고자 하였다. 비선형 파라미터는 바이스펙트럼법과 파워스펙트럼법을 이용하여 측정되었으며, 실험결과 바이스펙트럼법에 의한 비선형 파라미터는 열화 시간에 매우 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. M. Yamashita, U. K. Viswanathan, I. Yarnarnoto and T. Kobayashi, 'Service-induced Changes in the Microstructure and Maechanical Prcperties of a Cr-Mo-Ni-V Turbine Steel,' lSIJ International, Vol. 37, No. 11, pp. 1133-1138, (1997)
  2. R. Viswanathan and S. M. Bruemmer, 'In-Service Degradation of Toughness of Steam Turbine Rotors,' Transactions of the ASME, Vol. 107, pp. 316-324, (1985)
  3. 정희돈, '고온설비의 경년열화와 측정법' 대한기계학회지, 제 31권, 제 3호 pp.251-260, (1991)
  4. S. K Hur, K T. Hong and J M Do, 'The measurement of Degradation in Creep-Ruptured Cr-Mo-V steels by NDE Methods,' Proc, of the 2nd Conference on Mechanical Behaviors of Materials, Seoul, Korea, pp. 17-24, (1998)
  5. 박은수, 박익근, 검정석, 김현묵, 변재원, 권숙인, '2.25Cr-1Mo 강 인공 열화재의 고주파수 초음파 감쇠특성에 관한 연구' 비파괴검사학회지, 제 21권, 제 4호, pp. 439~445, (2001)
  6. 장경영, 김경조 '비선형 음향효과를 이용한 미세결함(열화)의 조기 검출' 비파괴검사학회지, 제 18권, 제5호, pp. 365-371, (1998)
  7. 정현조, 남승훈, 장경영, 남영현, '비선형 음향효과에 의한 고온 재료의 파괴인성 열화도 평가', 비파괴검사학회지, 제 20권, 제 5호, pp 424-430, (2000)
  8. 김경조, 장경영, '음향 비선형파라미터의 추정을 위한 바이스펙트럼 해석법의 적용‘, 비파괴검사학회지, 제19권,제 2호, pp. 85-92, (1999)
  9. I. Y. Demin, 'Nonlinear Characteristics of Propagation of Low frequency, Vibration on Soft Tissues and its Measurement using Bispectral Analysis,' Proceeding of 13th ISNA, pp. 344-349, (1993)
  10. R. Truell, 'Ultrasonic Methods in Solid State Physics', Academe Press, New York, (1969)
  11. W. T. Yost, 'Ultrasonic Nonlinearity Prarimeters and Third-order Elastic Constants of Copper between :300 and 3$^{\circ}$ K,' JAP, Vol. 52, No.1, pp.126-128, (1981)
  12. A. M. Adbel-Latif, J. M. Corbett and D. M. R. Talpin, 'Analysis of 2.25Cr~1Mo Steel,' Met. Sci., Vol. 16, pp. 90-96, (1982)