KPD 구축을위한 UT Round Robin Test 결과분석 · 2018-01-01 · 1 전력연구원원자력연구실 비파괴평가센타김용식 KPD 구축을위한UT Round Robin Test 결과분석

1

전력연구원전력연구원 원자력연구실원자력연구실비파괴평가센타비파괴평가센타 김용식김용식

KPD KPD KPD KPD KPD KPD KPD KPD 구축을구축을구축을구축을구축을구축을구축을구축을 위한위한위한위한위한위한위한위한 UT Round Robin TestUT Round Robin TestUT Round Robin TestUT Round Robin TestUT Round Robin TestUT Round Robin TestUT Round Robin TestUT Round Robin Test

결과결과결과결과결과결과결과결과 분석분석분석분석분석분석분석분석

2

발발 표표 순순 서서

1. 1. 수행수행 배경배경

2. 2. 수행수행 목적목적

3. 3. 수행수행 일정일정

4. 4. 시험편시험편 선정선정

5. 5. 결과결과 분석분석

6. 6. 결결 론론

3

1980년대 초에 이루어진 미국의 비등형 원자로 원자력발전소 배관계통에 대한

입계응력부식 균열 검사와 미국 EPRI에서 실시한 Round Robin Test 결과에서

초음파 검사의 실효성에 많은 문제점이 제기됨

초음파검사 결과의 신뢰성 향상을 위하여 원자력발전소 가동 전/중 검사시

초음파검사 시스템에 대한 자격인증 즉, 기량검증을 수행하도록 ASME Sec. XI

1989 Winter Addenda에서 요구함

이에 따라 전력연구원에서는 ASME Sec. XI App. VIII(기량검증)요건의 이행을

위해 ‘00. 08부터 한수원(주)와 공동으로 한국형 초음파검사 기량검증 체제를

개발하여 ’04년도 하반기 원전가동중 검사시 적용할 예정임

한국형 초음파검사 기량검증 체제의 본격적인 시행에 앞서 국내 가동중 검사

업체에 소속된 초음파 검사자를 대상으로 Round Robin Test를 시행함

수행수행 배경배경

4

가동중 검사업체를 대상으로 기존 초음파 검사방법과 기량검증에 의한

초음파 검사방법에 의한 검사 수행으로 검사기술의 비교 평가

2004년도 상반기 시행 예정인 기량검증체제 운영프로그램에 대한

모의수행으로 문제점 사전 도출

가동중 검사업체에게 한국형 기량검증 프로그램을 사전에 소개하여

기량검증에 대한 사전 준비 분위기 조성

수행수행 목적목적

5

Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test 참여기관참여기관참여기관참여기관Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test 참여기관참여기관참여기관참여기관참여기관참여기관참여기관참여기관

1차 [’04.1.5 – 1.17] : 세안㈜

2차 [’04.2.9 – 2.16] : 카이텍㈜

3차 [’04.2.16 – 2.28] : 한기공㈜

Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test 일정일정일정일정Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test Round Robin Test 일정일정일정일정일정일정일정일정

1-3일차 : 기존검사방법에 의한 검사 수행

4-5일차 : PD 방법에 의한 검출/길이 측정 교육 및 연습

6-7일차 : PD 방법에 의한 검출 및 길이 측정 시험

8일차 : PD 방법에 의한 깊이 측정 교육 및 연습

9-10일차 : PD 방법에 의한 깊이 측정 시험

수행수행 일정일정

6

검출검출검출검출 및및및및 길이길이길이길이 측정측정측정측정 시험편시험편시험편시험편검출검출검출검출검출검출검출검출 및및및및및및및및 길이길이길이길이길이길이길이길이 측정측정측정측정측정측정측정측정 시험편시험편시험편시험편시험편시험편시험편시험편

시험편의 재질 : 오스테나이트 7개, 페라이트 4개

결함의 종류 : Thermal fatigue crack 7개, Mechanical fatigue crack 5개

결함의 방향 : Circumferential crack 12개, Axial crack 1개

배관 시험편의 접근 조건 : 양쪽면 접근 12개, 한쪽면 접근 1개

배관 시험편의 기하학적 조건 : Wide Crown 6개, Counterbore 7개, Cladding 2개

결함의 길이별 분포

5133결함 수량

4.0″″″″ -3.0″″″″ – 4.0″″″″2.0″″″″ – 3.0″″″″1.0″″″″ – 2.0″″″″결함 길이

시험편시험편 선정선정

7

시험편시험편 선정선정((계속계속))

깊이깊이깊이깊이 측정측정측정측정 시험편시험편시험편시험편깊이깊이깊이깊이깊이깊이깊이깊이 측정측정측정측정측정측정측정측정 시험편시험편시험편시험편시험편시험편시험편시험편

시험편의 재질 : Austenite 4개, Ferrite 4개

결함의 종류 : Thermal fatigue crack 4개, Mechanical fatigue crack 4개

결함의 방향 : Circumferential crack 12개, Axial crack 1개

배관 시험편의 기하학적 조건 : Counterbore 5개, Cladding 2개

결함의 깊이별 분포

1160 ~ 100%

2230 ~ 60%

110 ~ 30%

FerriteAustenite깊이 분포

8

시험편시험편 선정선정((계속계속))

길이

-

80

80

100

80

80

160

Sch.

4.12550

0.68812

0.3374

Ferrite

1.53124

0.4326

0.3374

0.3442

Austenite

깊이두께외 경재 질

1인당 시험편 부여 수량

검출 및 길이 측정 : Austenite 4개, Ferrite 2개

깊이 측정 : Austenite 4개, Ferrite 2개

한쪽면 검출 : Austenite 1개

시험편 사양

9

Round Robin Test Round Robin Test 결과분석결과분석

FLAW 1 FLAW 2 FLAW 3 FLAW 1 FLAW 2 FLAW 3 FLAW 1 FLAW 2 FLAW 3Start(X1) 1.360 9.321 1.625 10.000 1.375 9.625Stop(X2) 7.249 13.937 6.750 14.125 7.375 14.250

Y1 -0.200 0.200 -1.000 1.000 -0.700 0.700Y2 -0.200 0.200 -1.000 1.000 -0.700 0.700

Length 5.889 4.616 5.125 4.125 6.000 4.625"T"@ Flaw

% TWRL

Error Act.-DAC Act.-PD Act.-DAC Act.-PDLength 0.764 -0.111 0.491 -0.009

Actual Flaw DAC Sizing PD Sizing

KPD Piping Program Round RobinTest Grading Sheet

Sample ID: Sample Length:

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0

C.L.

Flow

Actual Flaw : DAC Sizing : PD Sizing :

Notes:

Round Robin Test 결과 분석 예

FLAW 1 FLAW 2 FLAW 3 FLAW 1 FLAW 2 FLAW 3 FLAW 1 FLAW 2 FLAW 3Start(X1) 0.500 1.000 1.500Stop(X2) 0.500 1.000 1.500

Y1 1.152 0.430 1.004Y2 0.000 0.000 0.000

"T"@ Flaw 1.224 1.224 1.224RL 0.072 0.220

% TW 94.12% 35.131% 82.03%H 1.152 0.430 1.004

Error Act.-DAC Act.-PDDepth 0.722 0.148

Actual Flaw DAC Sizing PD Sizing

KPD Piping Program Round RobinTest Grading Sheet

Sample ID: Sample Length:

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

-3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0

C.L.

Flow

Actual Flaw : DAC Sizing : PD Sizing :

Notes:

UP

DOWN

길이 측정 평가 깊이 측정 평가

10

Round Robin Test Round Robin Test 결과분석결과분석((계속계속))

1 2 3 4 5 6

1

2

3

4

5

6

Team B Result

[PD] Y=1.02519 X - 0.32144

[DAC] Y=0.97395 X - 0.32144

Mea

sure

d Fl

aw L

engt

h(in

.)

Actual Flaw Length(in.)

Ideal DAC Method PD Method Ideal Line DAC Line PD Line

1 2 3 4 5 60

1

2

3

4

5

6

Team C Result

[DAC] Y=1.01678 X - 0.47741

[PD] Y=1.00552 X + 0.05418

Mea

sure

d Fl

aw L

engt

h(in

.)



1 2 3 4 5 60

1

2

3

4

5

6

7 Team A Result

[DAC] Y=0.8223 X + 0.14317

[PD] Y=1.06097 X - 0.02306

Mea

sure

d Fl

aw L

engt

h(in

.)


Ideal DAC Method PD Method Ideal Line DAC Line PD Method

결점의 길이에 따른 측정값과 실제값의 비교

11


0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Team B Result

[DAC] Y=0.22354 X + 0.09249

[PD] Y=0.49796 X + 0.14043M

easu

red

Flaw

Dep

th(in

.)

Actual Flaw Depth(in.)

Ideal DAC Method PD Method Ideal Line DAC line PD Line

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Team A Result

[DAC] Y=0.43443 X + 0.05166

[PD] Y=0.9676 X + 0.00067

Mea

sure

d Fl

aw D

epth

(in.)



0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Team C Result

[DAC] Y=0.52795 X + 0.10893

[PD] Y=0.7082 X + 0.09316

Mea

sure

d Fl

aw D

epth

(in.)



결점의 깊이에 따른 측정값과 실제값의 비교

12


초음파 경력에 따른 결점의 깊이 측정 오차초음파 경력에 따른 결점의 길이 측정 오차

0 50 100 150 200 2500.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Min.0.079

Max.0.136

Dep

th R

MS

Experience(Months)

DAC Method PD Method

50 100 150 200 2500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Min.0.164

Max.1.472

Leng

th R

MS

Experience(Months)


13

Qual. Qual. Qual. None None None0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.125

Dep

th R

MS

EPRI PD Qualification


Qual. Qual. Qual. None None None0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0.75

Leng

th R

MS

EPRI PD Qualification


응시자별 길이 측정오차[PD 자격자와 비자격자 비교]


응시자별 깊이 측정오차[PD 자격자와 비자격자 비교]

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기하학적 조건

한쪽 면 접근 검출 : 응시자 모두(6명) 검출

축 방향 결점 검출 : 총 6명중 1명만 검출

Counterbore는 결점 평가에 크게 영향을 미치지 않음

길이 측정 평가

오스테나이트 배관이 페라이트 배관보다 오차가 크게 발생

페라이트 배관의 경우 대구경 배관에서 오차가 크게 발생

PD 방법 사용시 이상적인 선과 매우 일치함을 확인


15

깊이 측정 평가

대구경 배관에서[24″″″″, 50″″″″]의 평가 오차가 크게 발생

결점 깊이가 낮은 경우[약 0.3″″″″ 이내] 결점 깊이를 과대 평가하는 경향이 있음

결점 깊이가 높은 경우[약 0.3″″″″ 이후] 결점 깊이를 과소 평가하는 경향이 있음

기존 PD 자격자

DAC 절차서 사용시 결점 평가에 큰 오차를 보임

PD 절차서 사용시 평가 능력 향상

PD 비자격자도 교육과 PD 방법 적용을 통해 유사한 평가능력 나타냄

초음파 경력

길이 평가의 경우 유사한 오차를 나타냄

깊이 평가의 경우 경력의 증가에 따라 오차 증가 추세


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결결 론론

기존 검사방법과 PD 검사방법의 평가 차이를 확인할 수 있는 계기가 되었음

현장검사에서 PD 방법의 적용 필요성 확인

깊이 평가에서의 오차

결함 시편을 사용한 교육 필요성

KPD 적용에 따라 발전소 검사 신뢰도 향상 기대

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