A Study on the High Frequency Ultrasonic Attenuation Characterization in Artificially Aging Degraded 2.25Cr-1Mo Steel

2.25Cr-1Mo 강 인공 열화재의 고주파수 초음파 감쇠특성에 관한 연구

The destructive method is reliable and widely used lot the estimation of material degradation but, it have time-consuming and a great difficulty in preparing specimens from in-service industrial facilities. Therefore, the estimation of degraded structural materials used at high temperature by nondestructive evaluation such as electric resistance method, replica method, Barkhausen noise method, electro-chemical method and ultrasonic method are strongly desired. Ultrasonic nondestructive evaluation technique has been reported good to attain efficiency of measurement, high sensitivity of measurement, and rapidity and reliability of result interpretation. In this study, it was verified experimentally the feasibility of the evaluation of degraded 2.25Cr-1Mo steel specimens which were prepared by the isothermal aging heat treatment at $630^{\circ}C$ by high frequency longitudinal wave method investigating the change of attenuation coefficient by FFT analysis and wavelet transform. Because of carbide precipitation increase and spheroidization near grain boundary of microstructure to aging degradation, attenuation coefficient had a tendency to increase as degradation proceeded. It was identified possibly to evaluate degradation using the characteristics of high-frequency ultrasonics. Frequency dependence of ultrasonic attenuation coefficient to aging degradation appeared large, which made sure that attenuation coefficient is an important parameter for evaluation of aging degradation.

재료나 설비의 고온 장시간 사용으로 인하여 발생되는 재질열화 평가에는 파괴적인 방법이 널리 사용되고 있으며, 신뢰도가 높다. 그러나, 시험편의 채취가 어렵고 많은 경비와 시간이 소요된다. 전기저항법, 레프리카법, 바크하우젠 노이즈법, 전기화학적방법, 초음파법 등과 같은 비파괴적인 열화손상 평가 방법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 2.25Cr-1Mo 강을 $630^{\circ}C$에서 장시간 등온열처리로 모의 열화시험편을 제작하고, 고온설비부재에서 발생되는 미세조직의 변화와 고주파 초음파의 전파특성(감쇠계수)과의 일대일 상관관계를 규명하여 초음파 비파괴평가에 의한 열화도 평가의 유용성 유모를 실험적으로 검증하였다. 그 결과 2.25Cr-1Mo 인공열화재의 경우 열화가 진행됨에 따라 탄화물의 석출 및 조대화가 일어나며 초음파 감쇠계수는 증가하는 경향을 나타내었으며, 그 정도는 침상의 탄화물이 거의 소멸되는 1,000시간 이후에 초음파 감쇠계수가 급격히 증가하는 매우 좋은 상관성을 나타내었다.