용접부 위상 배열 초음파 탐상 검사 — D1.1:2025 Annex H
위상 배열 초음파 탐상 검사는 AWS D1.1:2025의 Annex H에 의해 규정됩니다. 이는 인코딩된 선형 스캐닝을 사용하여 3/16 in에서 8 in [5 mm에서 200 mm] 사이의 그루브 용접부 및 열영향부를 다루는 필수 부속서입니다. 인력은 NDT Level II 또는 III 자격과 더불어 320시간의 PAUT 실무 경력이 필요합니다.
위상 배열 초음파 탐상 검사(PAUT)란 무엇인가
위상 배열 초음파 탐상 검사(PAUT)는 단일 소자 변환기 대신 다중 소자 프로브를 사용하는 고급 UT 기술입니다. 각 소자는 focal law라고 불리는 위상 배열 작동 파일에 의해 정의된 제어된 시간 지연에 따라 독립적으로 펄스를 발생시킵니다. 이 focal law를 변경함으로써 시스템은 프로브를 움직이지 않고도 음파 빔을 특정 각도 범위로 전자적으로 조향하거나 다양한 깊이에 초점을 맞출 수 있습니다.
이러한 전자적 빔 제어는 단일 소자 재래식 UT가 생성할 수 없는 다양한 이미징 뷰를 가능하게 합니다: A-scan(진폭 vs 시간), B-scan(초음파 축 vs 프로브 이동 축), C-scan(평면도), 그리고 S-scan(섹터별 단면). 각 뷰는 용접부를 따라 이동하는 프로브의 인코딩된 위치로부터 재구성되어, 검사자에게 전체 스캔에 대한 저장되고 검토 가능한 기록을 제공합니다.
용접 검사에서 PAUT는 다각도 재래식 UT에 비해 스캔 시간을 단축하고, 엔지니어나 소유주와 소통하기 쉬운 이미지 기반의 해석을 제공합니다. 대신 장비 비용, 스캔 계획의 복잡성, 그리고 Annex H4.1에서 요구하는 추가적인 320시간의 인력 경력 요건이 수반됩니다.
D1.1:2025 하에서 PAUT의 적용 시점
Annex H는 AWS D1.1:2025의 필수 부속서입니다. Clause 8.15에 따라 재래식 UT 대신 위상 배열 초음파 탐상 검사가 선택될 경우, Annex H의 모든 조항이 적용됩니다: 서론(H1), 범위(H2), 정의(H3), 인력(H4), 장비(H5), 장비 검증(H6), 스캔 계획(H7), 교정(H8), 시험(H9~H10), 그리고 합격 기준(H11~H12).
D1.1은 그루브 용접부에서 재래식 UT와 위상 배열 UT를 대체 초음파 기술로 모두 허용합니다. Clause 8의 Part F를 벗어나는 시험 절차, 장비 또는 합격 기준의 변경은 Engineer의 승인이 있어야만 사용 가능하며, 이러한 모든 변경 사항은 검사 기록에 기록되어야 합니다. PAUT가 모든 상황에서 재래식 UT를 대체하는 것은 아니며, 선택은 용접 형상, 두께, 조인트 접근성 및 계약 요구 사항에 따라 달라집니다.
UT 자체(재래식 또는 위상 배열)는 Clause 8.15에 따라 계약 문서에 명시된 경우에만 요구됩니다. PAUT는 Engineer가 용접부에 대해 UT를 지정하고 시공자가 기술로 PAUT를 선택할 때 비로소 적용됩니다.
“Annex H는 필수 부속서입니다. 재래식 UT 대신 PAUT가 선택되면 H1부터 H14까지의 모든 요구 사항이 적용됩니다. D1.1 하에서 ‘약식 PAUT’란 존재하지 않습니다.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
PAUT 범위: 두께 및 조인트 범위
Annex H2에 따르면, Annex H의 절차와 기준은 인코딩된 선형 스캐닝을 사용하는 3/16 in에서 8 in [5 mm에서 200 mm] 사이 두께의 열영향부(HAZ)를 포함한 그루브 용접부의 PAUT 시험을 규정합니다. 인코더는 용접부를 따른 프로브의 위치를 추적하여 스캔 데이터를 나중에 재구성하고 검토할 수 있게 합니다. 인코딩되지 않은 수동 PAUT는 Annex H의 범위에 해당하지 않습니다.
Annex H는 관형 T, Y, K 연결 용접부의 PAUT 시험을 명시적으로 제외합니다. 이러한 조인트 형상의 경우, 대체 기술은 별도의 검증과 Engineer의 승인이 필요합니다.
두께가 2 in [50 mm]를 초과하는 재료의 경우, Engineer가 요구하거나 PAUT 인력의 선택에 따라 H5.7.2에 따른 목업 검증 블록이 필요할 수 있습니다. 목업 블록은 음파 빔을 직접 보내기 어려운 위치에 인공 결함이 심어진 대표적인 용접 형상을 포함하여, 스캔 계획이 전체 용접 부피와 HAZ를 보장하는지 확인하는 데 사용됩니다.
PAUT 인력 자격 (Annex H4)
Annex H4.1에 따라, PAUT 데이터를 수집하거나 분석하는 NDT Level II 및 III PAUT 인력은 Clause 8.14.6.1 및 8.20에 따라 자격을 갖추어야 합니다. 또한, PAUT 검사자는 PAUT 응용 분야에서 최소 320시간의 실무 경력을 문서로 증명해야 합니다. Clause 8.20에서 요구하는 실기 시험은 검사할 조인트 유형을 대표하며 각각 최소 2개의 결함이 포함된 최소 2개의 결함 시편으로 구성되어야 합니다.
이러한 요구 사항을 충족하지 못하는 개인은 자격을 갖춘 PAUT 인력의 직접적인 감독 하에서만 PAUT 데이터 수집을 보조할 수 있습니다.
Annex H4.2에 따라, NDT Level II 및 III PAUT 인력의 인증은 H4.1의 요구 사항을 충족하는 NDT Level III UT 인력에 의해 수행되어야 합니다. 따라서 인증을 담당하는 Level III는 일반 UT 자격과 더불어 320시간의 PAUT 특정 경력을 모두 갖추어야 합니다.
PAUT 장비 요구 사항 (Annex H5)
Annex H5.1에 따라, 검사는 H8에 따라 검증되고 재래식 UT 장비에 대한 Clause 8.21의 요구 사항을 충족하는 위상 배열 펄스-에코 장비를 사용하여 수행되어야 합니다. 또한, 위상 배열 장비는 다음과 같은 몇 가지 PAUT 특정 요구 사항을 충족해야 합니다.
H5.1.1 — 펄서 수
장비는 최소 16개의 펄서와 16개의 채널(16:16)을 갖추어야 합니다. 전자 스캔을 사용하는 경우 최소 16:64가 요구됩니다. 펄서/채널 비율은 주어진 focal law 내에서 위상 배열 프로브의 소자를 얼마나 많이 사용할 수 있는지를 결정합니다.
H5.1.2 — 이미징 뷰
위상 배열 장비는 A-scan, B-scan, C-scan, S-scan 뷰를 포함할 수 있는 충분한 디스플레이 옵션을 갖추어야 하며, 전체 스캔 길이와 모든 빔을 통해 철저한 데이터 분석을 제공할 수 있는 인코딩된 스캔 기능을 갖추어야 합니다.
H5.3 — 사각 빔 탐촉자
H5.3.1에 따라, 사각 위상 배열 프로브는 최소 16개의 소자를 가진 선형 배열 유형이어야 하며 1 MHz에서 6 MHz 사이의 주파수를 생성해야 합니다. 프로브 피치 치수는 디스플레이에 정지파 신호가 나타나지 않을 정도로 작아야 합니다.
H5.3.2에 따라, 웨지는 재료 내에서 40°에서 70° 사이의 횡파를 생성할 수 있는 충분한 입사각을 가져야 합니다. 웨지는 제조업체가 지정한 각도 범위 내에서 사용되어야 합니다.
H5.4 및 H5.5 — 인코더 및 스캐너
인코더는 디지털 방식이어야 하며 라인 스캐닝이 가능해야 합니다. 인코딩은 H3.22에 정의된 반자동 또는 자동 스캐너를 사용하여 수행되어야 합니다. 자동 스캐너는 PAUT 프로브 이동이 컴퓨터화되거나 원격 제어로 구동되는 기계화 장치이며, 반자동 스캐너는 인코더가 위치를 기록하는 동안 용접부를 따라 수동으로 구동됩니다.
PAUT 교정: SSL 및 대비 시험편 (H5.7)
Annex H5.7에 따라, 표준 감도 수준(SSL)을 설정하는 데 사용되는 표준 반사체는 ASTM E164를 준수하는 IIW 유형 블록의 직경 0.060 in [1.5 mm] 횡공(side-drilled hole)이어야 합니다. 교정 표준편의 온도는 검사할 부품 또는 구성 요소의 온도와 ±25°F [±14°C] 이내여야 합니다. 상당한 온도 차이는 웨지 형상과 굴절각을 변화시켜 SSL을 무효화할 수 있습니다.
H5.7.1에 따라, 스캔 계획에 지정된 각도 범위 전체에서 최소 3점 시간 보정 이득(TCG) 설정을 허용하는 보조 대비 시험편을 사용해야 합니다. 블록은 전체 검사 부피에 걸쳐 반사체 교정이 가능하도록 충분한 두께와 길이를 가져야 합니다. 각 블록은 테스트할 전체 재료 범위를 커버하는 깊이에 최소 3개의 횡공을 가져야 합니다. 이러한 요구 사항을 충족하는 NAVSHIP 및 맞춤형 가공 블록을 사용할 수 있습니다.
H5.7.2에 따라, 두께가 2 in [50 mm]를 초과하는 재료의 경우 Engineer가 요구하거나 PAUT 인력의 선택에 따라 표준 반사체의 검출 가능성을 목업 또는 생산 부품에서 확인해야 합니다. 이 검증 블록을 사용할 때 표준 감도 반사체는 H8.2.4.2에서 설정된 DRL 이상으로 검출되어야 합니다. 검출되지 않을 경우 적절한 검출 가능성이 확보될 때까지 스캔 계획을 조정해야 합니다.
PAUT 이미징 뷰 설명
Annex H3.12에 따라, 이미징 뷰는 초음파 경로(초음파 축), 빔 이동(인덱스 축), 프로브 이동(스캔 축) 사이의 서로 다른 평면 뷰로 정의된 이미지입니다. Annex H에서 인정하는 5가지 주요 뷰는 다음과 같습니다.
- A-scan — 초음파 경로에서의 비행 시간 대비 수신된 펄스 진폭. 재래식 UT에서 생성되는 것과 동일한 파형입니다.
- B-scan — 프로브 이동(스캔) 축을 따른 A-scan 데이터의 2D 뷰로, 진폭에 따라 색상으로 표시됩니다.
- C-scan — 각 횡방향 위치에서의 최대 A-scan 진폭을 사용한 빔 이동(인덱스 축) 대비 프로브 이동(스캔) 축의 2D 평면도입니다.
- D-scan — S-scan과 유사하지만 용접 검사에는 덜 사용되며, 초음파 축 대비 인덱스 축을 보여줍니다.
- S-scan — 지연 및 굴절각이 보정된 모든 A-scan의 2D 단면 뷰로, 프로브 이동 축을 따라 단일 focal law 슬라이스(하나의 focal law 시퀀스)로 표시됩니다.
스캔 계획 (Annex H7)
Annex H7.1에 따라, 검사할 용접부에 대해 H3.21에 정의된 스캔 계획을 수립해야 합니다. 스캔 계획은 Table H.1에 나열된 필수 변수를 포함하여 검사 범위를 달성하는 데 필요한 속성을 명시해야 합니다.
H7.1.2에 따라, 스캔 계획은 그루브 용접 형상 및 관심 영역에 대해 검사 중에 사용될 적절한 굴절각을 도면 또는 컴퓨터 시뮬레이션으로 입증해야 합니다. 스캔 계획은 요구되는 검사 부피의 범위를 입증하고 문서화해야 합니다. 성능은 초기 교정(빔 입사점 및 빔 각도 검증)을 통해 확인되어야 합니다.
H7.4에 따라, 용접부를 테스트하기 위해 초음파가 통과해야 하는 모재는 H5.2를 준수하는 수직 빔 스캔 유닛을 사용하여 층상 반사체(laminar reflectors) 여부를 테스트해야 합니다. 모재의 어떤 영역에서든 배면 반사의 완전 손실이나 원래 배면 반사와 같거나 큰 지시가 나타나면 9.2.2를 참조하십시오.
H7.4.1에 따라, 스캔 계획은 40도에서 60도 사이의 빔 각도로 열영향부(HAZ)를 커버하기 위해 두 개의 교차 방향에서 완전한 초음파 범위를 입증해야 하며, 방위각 스캔의 경우 수직(±10° 이내), 보조 전자 스캔의 경우 가능한 경우 수직(±5° 이내)으로 용접 융합면 범위를 포함한 전체 용접 부피를 커버해야 합니다. 용접부와 HAZ는 H5.3을 준수하는 PAUT 프로브를 사용하여 테스트해야 합니다.
PAUT vs 재래식 UT — 어떤 것을 사용할 것인가
두 기술 모두 그루브 용접 검사를 위해 D1.1에서 인정됩니다. 둘 사이의 선택은 용접 특성과 프로젝트 경제성에 기반한 엔지니어링 판단입니다.
| 요소 | 재래식 UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| 규정 참조 | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 ~ H14 |
| 검사자 경력 | Clause 8.14.6에 따른 NDT Level II UT | NDT Level II/III + 320시간 PAUT (H4.1) |
| 장비 | 단일 소자 변환기, 펄서/수신기 | 최소 16:16 채널, 1–6 MHz 선형 배열, 인코딩된 스캐너 (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| 이미징 | A-scan 전용 | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| 데이터 기록 | 검사자 로그 항목 | 인코딩된 전자 기록, 스캔 후 검토 가능 |
| 범위 확보 방법 | 다중 프로브 각도를 사용한 수동 스캔 | 인코딩된 선형 스캔, H7.4.1에 따른 40–60° |
| 범위 제한 | 모든 그루브 용접 + 관형 T/Y/K | 그루브 용접 전용, 3/16–8 in; T/Y/K 제외 (H2) |
| 최적 적용 | 현장 보수, 단일 패스 범위, 낮은 장비 예산 | 생산 제작, 두꺼운 단면, 이미지 기록이 가치를 더하는 경우 |
관형 T, Y, K 연결부의 경우 Annex H에 따른 PAUT는 허용되지 않으며, Clause 8 Part F의 절차를 따르는 Clause 8.15의 재래식 UT가 적용됩니다.
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자주 묻는 질문
D1.1:2025의 Annex H에 따르면, 계약서에 UT가 명시되어 있고 Engineer가 PAUT를 승인한 경우 재래식 UT의 대안으로 위상 배열 초음파 탐상 검사가 허용됩니다. Annex H는 필수 부속서입니다. Clause 8.15에 따라 재래식 UT 대신 PAUT가 선택되면 Annex H의 모든 내용(인력 자격 H4, 장비 H5, 스캔 계획 H7, 교정 H8, 시험 H9~H10, 합격 기준 H11~H12)이 적용됩니다. Clause 8의 Part F를 벗어나는 변경 사항은 서면 절차서와 Engineer의 승인이 필요하며, 해당 변경 사항은 검사 기록에 기록되어야 합니다.
Annex H2는 인코딩된 선형 스캐닝을 사용하여 3/16 in에서 8 in [5 mm에서 200 mm] 사이 두께의 그루브 용접부 및 열영향부의 PAUT 시험을 규정합니다. 관형 T, Y, K 연결 용접부는 Annex H 범위에서 명시적으로 제외됩니다. 두께가 2 in [50 mm]를 초과하는 재료의 경우, Engineer가 요구하거나 PAUT 인력의 선택에 따라 H5.7.2에 따른 목업 검증 블록이 필요할 수 있습니다.
Annex H4.1에 따라, PAUT 검사자는 Clause 8.14.6.1 및 8.20에 따른 NDT Level II 또는 III 자격을 보유해야 하며, 추가로 PAUT 응용 분야에서 최소 320시간의 실무 경력을 문서로 증명해야 합니다. 요구되는 실기 시험(Clause 8.20에 따름)은 검사할 조인트 유형을 대표하며 각각 최소 2개의 결함이 포함된 최소 2개의 결함 시편으로 구성되어야 합니다.
Annex H5.1.1에 따라, 위상 배열 장비는 최소 16개의 펄서와 16개의 채널(16:16)을 갖추어야 합니다. 전자 스캔을 사용하는 경우 최소 16:64가 요구됩니다. H5.1.2에 따라, 장비 디스플레이는 전체 스캔 길이와 모든 빔을 통한 철저한 데이터 분석에 충분한 인코딩된 스캔과 함께 A-scan, B-scan, C-scan, S-scan 뷰를 지원해야 합니다.
Annex H5.7에 따라, 표준 감도 수준(SSL)을 설정하는 데 사용되는 표준 반사체는 ASTM E164를 준수하는 IIW 유형 블록의 직경 0.060 in [1.5 mm] 횡공입니다. 교정 블록의 온도는 검사 중인 부품 또는 구성 요소의 온도와 ±25°F [±14°C] 이내여야 합니다. 또한 3점 TCG(시간 보정 이득) 교정을 지원하기 위해 다양한 깊이에 최소 3개의 횡공이 있는 H5.7.1에 따른 보조 대비 시험편이 필요합니다.