Feasibility Study of Remote Field Eddy Current Testing for Nonmagnetic Steam Generator Tubes

비자성 증기발생기 전열관의 원격장와전류 탐상 가능성 연구

As steam generator (SG) tubes have aged, new and subtle flaws have appeared. Most of them start growing from outside the tubes. Since signals from outer diameter (OD) defects are very weak compared to those from inner diameter (ID) defects in the conventional eddy current testing due to skin effect, this paper studies the feasibility of using remote field eddy current (RFEC) technique, which has shown equal sensitivity to ID and OD defects in the ferromagnetic pipe inspection. Finite element modeling studies show that the operating frequency needs to be increased up to a few hundred kHz in order for RFEC effects to occur in the nonmagnetic SG tube. The proper distance between exciter and sensor coils is also found to be about 1.5 OD, which is half the distance used in the ferromagnetic pipe inspection. Defect signals obtained by the designed RFEC probe show equal sensitivity to ID and OD defects and the existence of linear relationship between defect depth and phase signal strength. These results tell us that RFEC inspection is feasible even in nonmagnetic steam generator tubes.

증기발생기 전열관이 노후화 됨에 따라 새롭고 판단이 애매한 결함이 발생되기 시작하고 있다. 대부분의 결함은 전열관 외부에서 발생되어 진전된다. 일반 와전류탐상에서는 외부결함으로부터의 신호가 표피효과로 인해 내부결함으로부터의 신호보다 매우 약하기 때문에, 본 논문에서는 자성체 관 검사에서 내부 및 외부결함에 거의 같은 민감도를 보인 바 있는 원격장와전류 탐상을 비자성체인 전열관의 검사에 적용하기 위한 연구를 수행하였다. 유한요소 모델링을 통한 연구결과는 비자성체인 전열관에서 원격장와전류 효과가 나타나려면 탐상주파수가 수백 kHz가 되어야 하며, 여자코일과 센서코일간의 간격은 자성 관 검사시의 절반인 관 외경의 1.5배 정도가 되어야 함을 보였다. 이렇게 설계된 탐촉자를 사용하여 예측한 결함신호들은 이 검사방법이 내부 및 외부결함에 동일하게 민감하며, 위상신호의 세기와 결함깊이간에는 선형적인 비례관계가 존재함을 보여 주었다. 이러한 결과들은 비자성 증기발생기 전열관이라 할지라도 원격장와전류 탐상이 가능함을 말해 주고 있다.