대형 강관 엑스선 검사 시스템의 신호 및 노이즈 분석 (Signal and Noise Analysis of Steel-pipe X-ray Inspection System)

서지정보

· 발행기관 : 한국비파괴검사학회
· 수록지 정보 : 비파괴검사학회지 / 41권 / 6호 / 358 ~ 365페이지
· 저자명 : 김준우, 김균엽, 김호경, 김창수

초록

배수로 및 원자력에 사용되는 대형 강관은 submerged arc welding (SAW) 용접 강관으로 용접부의 건전성이 강관의 품질수준을 결정하며 엑스선 투과 검사가 필수적인 사항으로 요구된다. 최근 명례 산업단지에설치된 대형 강관 고에너지 엑스선 검사 시스템은 생산성의 효율을 위해 엑스선 튜브와 디텍터를 대형 강관끝단부와 몸체부에 각각 하나씩 설치되어 있는 듀얼 시스템을 사용하고 있으며 생산성을 약 1.5배 가량 개선하였다. 고에너지 엑스선을 사용한 비파괴 검사의 경우 콘트라스트 및 공간 해상도 등에서 높은 영상 성능을요구하지만 고에너지 영역에서는 콤프턴 산란 반응이 지배적이다. 따라서, 새로 설치된 엑스선 검사장치에대해 국제표준인 미국재료시험학회(American Society for Testing and Materials, ASTM) 및 미국기계학회(American Society of Mechanical Engineers, ASME)에서 제시하고 있는 팬텀을 기반으로 다양한 파라미터에대한 실험을 수행하여 초기 영상을 획득하고, 그 영상의 신호 및 노이즈를 분석하였다. 더불어 디지털 래디오그라피에서 사용되고 있는 변조전달함수(modulation-transfer function, MTF), 노이즈파워스펙트럼(noise-power spectrum, NPS)를 측정하였다. MTF는 철 에지-나이프 팬텀 영상으로부터 계산되었고, NPS는 강관 영상의uniform한 영역에서 계산되었다. MTF 성능은 차단 주파수에서 약 5%였으며 kV 증가에 의존하였고, NPS는kV와 mA 모두에 영향을 받았다. 보다 정량적인 해석을 위해 다양한 대형 강관 두께에 대한 실험 및 분석이필요할 것이다.

영어초록

Steel pipes used for drainage and nuclear power are welded using submerged arc welding (SAW) method. The soundness of the welds determines the quality of the steel pipes, and X-ray inspection is essential for healing the welding quality. Recently, a high-energy X-ray penetration inspection system for steel pipes was installed in the Myeong-rye industrial complex that utilizes dual X-rays with one X-ray tube at the end of the steel pipe and the other at the body for production efficiency, resulting in improved productivity by 1.5 times.
Non-destructive testing with high-energy X-rays requires high image performance, for instance, contrast and spatial resolution. However, the Compton scattering interaction is dominant in the high-energy field. Accordingly, the newly installed X-ray inspection system has been tested on various parameters based on the phantom suggested in the international standards presented by the American Society for Testing and Materials (ASTM) and the American Society of Mechanical Engineers (ASME) to obtain the initial images and to analyze the signal and noise in the images. In addition, methods of measuring the modulation-transfer function (MTF) and the noise-power spectrum (NPS) used in digital radiography were investigated for a more accurate quantitative analysis. The MTF was calculated from steel edge-knife phantom images, and the NPS was calculated from the uniform area of the steel-pipe image. The MTF performance was approximately 5% of the cutoff frequency and relied on an increase in the kV. The NPS was affected by both the kV and the mA. For a more reliable quantitative analysis, additional experiments and evaluations on various steel-pipe thicknesses are required.

참고자료

· 없음