Evaluation of Near/Far Field and Directivity of Ultrasonic Transducer for Turbine Rotor Disc

터빈 로타 디스크의 초음파탐상을 위한 초음파탐촉자의 지향성 및 탐상범위

Near/far field length and directivity of transducers were investigated for the improvement and evaluation of the detectability of flaws in a disc. The reference block is fabricated for the disc of stage 6 in Yonggwang unit 1. The near/far field and directivity of an ultrasonic transducer with the center frequency of 5MHz were calculated for the inspection of the disc. These values showed good agreements with the experimental results. In the system composed of a wedge and a disc, those are evaluated theoretically and experimentally for the specimen with the artificial flaws of the size 2mm and 4mm and an ultrasonic transducer with the center frequency 5MHz and diameter 0.5inch. The detectability of keyway-flaw and detectable region for inspection were evaluated by using both tangential $45^{\circ}$ and $90^{\circ}$ transducers located at the distance of 53mm and 75mm from the disc hub, respectively.

터빈 디스크에서 발생하는 결함에 대한 초음파탐상기술을 확립하기 위하여 초음파탐촉자의 근/원거리 음장 및 지향성에 대하여 연구하였다. 영광원자력 LP터빈 No. 6 디스크와 동일하게 대비시험편을 제작하였고 터빈로타 디스크의 초음파탐상에 사용된 5MHz PZT 압전탐촉자의 직경에 따른 근/원거리 음장 및 지향성을 계산하고 실험을 통하여 확인하였다. 쐐기와 디스크로 구성된 실험계에서 bore면에 깊이 2mm 및 4mm 인공결함을 지닌 시편과 직경이 0.5inch이고 중심 주파수 5MHz인 초음파탐촉자를 이용하여 계산 및 실험을 수행하였고 그 결과를 비교, 분석하였다. Keyway 영역에 발생한 결함의 탐상능력을 평가하기 위하여 내부의 53mm 및 75mm 지점에 초음파탐촉자를 두고서 $45^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 경사각 초음파탐촉자를 설치한 경우를 가정하여 결함의 탐상영역을 결정하였다.